Способ получения 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты

Способ получения 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к новым спиро[2.3]гексановым аминокислотам, содержащим аминогруппу в 5-ом положении, карбоксильную группу (или группу биоизостерную карбоксильной, в частности, фосфонатную) в 1-ом положении спиро[2.3]гексанового фрагмента и являющимся в силу своего строения конформационно-жесткими аналогами γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), а также к способам их получения.

Уровень техники

ГАМК (формула 1) является важнейшим тормозным нейромедиатором центральной нервной системы (ЦНС) человека и млекопитающих; принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах в мозге, играя ведущую роль в патогенезе тревоги, судорог и многих других патологических состояний ЦНС [ The rise of new GABA pharmacology. // Neuropharmacology, 2011, Vol. 60, №7-8, P. 1042-1049].

Интерес к синтезу конформационно-жестких (конформационно-ограниченных) аналогов ГАМК обусловлен тем, что соединения данной группы могут обладать высокой селективностью по отношению к отдельным биомишеням ГАМК. Создание конформационно-жестких аналогов природных физиологически-активных веществ (ФАВ) на основе соединений, содержащих малые и средние циклы или их спирокомбинацию, является современным приемом медицинской химии по созданию селективных синтетических ФАВ [F.E. Boyer, J.V.N.V. Prasad, A.L. Choy, L. Chupak, M.R. Dermyer, Q. Ding, M.D. Huband, W. Jiao, T. Kaneko, V. Khlebnikov, J.-Y. Kim, M.S. Lall, S.N. Maiti, K. Romero, X. Wu. Synthesis and SAR of novel conformationally-restricted oxazolidinones possessing Gram-positive and fastidious Gram-negative antibacterial activity. Part 1: Substituted pyrazoles // Bioorg. Med. Chem. Lett., 2007, Vol. 17, №16, P. 4694-4698]. Важную роль здесь играют аминокислоты, содержащие циклопропановый фрагмент, поскольку они обладают разнообразной физиологической активностью и выполняют важные функции в живых организмах. Циклопропановые аминокислоты входят в состав высокоэффективных фармацевтических препаратов, играют важную роль в изучении процессов метаболизма и механизмов действия ферментов. Встроенные в пептидные последовательности, они изменяют структуру белка и, как следствие, биологические свойства. Это связано с тем, что наличие в молекуле трехчленного кольца ограничивает вращение вокруг C-C связи. Заместители оказываются жестко закрепленными в пространстве, но при этом, в отличие от непредельных аминокислот, сохраняют асимметрические центры [K. Yamaguchi, Y. Kazuta, K. Hirano, S. Yamada, A. Matsuda, S. Shuto. Synthesis of 1-arylpiperazyl-2-phenylcyclopropanes designed as antidopaminergic agents: Cyclopropane-based conformationally restricted analogs of haloperidol // Bioorg. Med. Chem., 2008, Vol. 16, №19, P. 8875-8881].

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности являются аналоги ГАМК - 1-аминоспиро[2.3]гексан-1,5-дикарбоновая кислота (2а) [N.V. Yashin, Е.В. Averina, T.S. Kuznetsova, N.S. Zefirov. Catalytic cyclopropanation of methylenecyclobutanes using ethylnitrodiazoacetate. Synthesis of sprirohexane amino acids // Tetrahedron Lett., 2003, Vol. 44, №45, P. 8241-8244] и 1-аминоспиро[2.3]гексан-5-карбоновая кислота (2b) [Патент RU 2468000 C2, H.B. Яшин, A.B. Чемагин, T.C. Кузнецова, H.C. Зефиров Спироциклические циклопропановые аминокислоты - аналоги гамма-аминомасляной кислоты, с ограниченной конформационной подвижностью и фармацевтические композиции на основе их. Дата публикации заявки 27.11.2012, Бюл. №33], содержащие спиро[2.3]гексановые фрагменты. Структурные формулы соединений 2а, 2b приведены ниже (2).

Синтез аминокислот 2а, b основан на реакции [1+2]-циклоприсоединения этил(нитро)диазоацетата к метиловому эфиру (3-метилен)циклобутанкарбоновой кислоты, протекающей с образованием 1-этил-5-метил-1-нитроспиро[2.3]гексан-1,5-дикарбоксилата (3) (рис. 3) [N.V. Yashin, Е.В. Averina, T.S. Kuznetsova, N.S. Zefirov. Catalytic cyclopropanation of methylenecyclobutanes using ethylnitrodiazoacetate. Synthesis of sprirohexane amino acids // Tetrahedron Lett., 2003, Vol. 44, №45, P. 8241-8244]. Дальнейшее восстановление нитрогруппы аддукта 3 (формула 3), с последующим гидролизом сложноэфирных групп позволяет получить аминокислоту 2а. Проведение для аддукта 3 реакций селективного гидролиза и декарбоксилирования карбоксильного фрагмента у атома углерода, связанного с нитро-группой, восстановления нитрогруппы и гидролиза второй сложноэфирной группы приводит к образованию аминокислоты 2b [Патент RU 2468000].

Существенным недостатком спиро[2.3]гексановых аминокислот 2а, b является структурная ограниченность предложенных в работах соединений исключительно аминокарбоновыми кислотами. При этом введение в структуру полициклических циклопропановых аминокислот вместо карбоксильной группы группировки биоизостерной ей, например, фосфоновой, позволило бы получить выход к другим перспективным соединениям с возможно большей активностью и селективностью по отношению к биомишеням ГАМК, что обусловлено иной химической природой и размерами фосфонатного фрагмента по сравнению с карбоксильным.

Другим недостатком известного метода синтеза спиро[2.3]гексановых аминокислот 2а, b является невозможность использования предложенных в работах подходов для получения биоизостерных (в частности, фосфоновых) конформационно-жестких аналогов ГАМК, т.к. используемая на первой стадии синтеза реакция присоединения нитродиазоуксусного эфира к метиловому эфиру (3-метилен)циклобутанкарбоновой кислоты делает дальнейшее введение в получаемый спироциклический аддукт группы, биоизостерной карбоксильной (в частности, фосфонатной группы), принципиально невозможной при сохранении в структуре свободной аминогруппы. На основании изучения источников информации можно сделать вывод о том, что в настоящее время отсутствуют методы синтеза биоизостерных (в частности фосфоновых) конформационно-жестких аналогов ГАМК, содержащих спиро[2.3]гексановый фрагмент.

К недостаткам известных способов получения спиро[2.3]гексановых аминокислот 2а, b, изложенных в работах, также следует отнести невозможность получения на их основе 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-овых кислот, т.е. аминокислот со структурой, в которой амино-группа расположена в 5-ом положении, а карбоксильная группа - в 1-ом положении спиро[2.3]гексанового фрагмента. Подобное расположение фармакофорных групп относительно базового конформационно-жесткого фрагмента позволяет зафиксировать новые конформации ГАМК, что может иметь хорошую перспективу с точки зрения поиска соединений с улучшенной селективностью по отношению к биомишеням ГАМК. Из анализа источников информации следует, что в настоящее время отсутствуют методы синтеза 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-овых кислот.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение новых спиро[2.3]гексановых аминокислот, являющихся конформационно-жесткими аналогами γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), а также разработка способов их получения.

Поставленная задача достигается получением спиро[2.3]гексановой аминокислоты общей формулы:

где Z=CO₂H (формула 1а) и Z=PO₃H₂ (формула 1b).

Также поставленная задача решается способом получения новой 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты (1а)

который заключается в том, что в 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоте с использованием модифицированной реакции Курциуса [S.I. Kozhushkov, A.F. Khlebnikov, R.R. Kostikov, D.S. Yufit, A. de Meijere. Scalable synthesis of (1-cyclopropyl)cyclopropylamine hydrochloride // Beilstein J. Org. Chem. 2011. 7. P. 1003-1006.] производится трансформация карбоксильной группы в аминогруппу, защищенную Вос-фрагментом, далее осуществляется взаимодействие диазоуксусного эфира и трет-бутилового эфира N-(3-метиленциклобутил)карбаминовой кислоты, взятых в соотношении 1:1.2-2, в присутствии 1-10 мольных % тетраацетата диродия с образованием трет-бутилового эфира N-[1-(этоксикарбонил)спиро[2.3]гекс-5-ил]карбаминовой кислоты, последовательное удаление Вос-группы [S.I. Kozhushkov, A.F. Khlebnikov, R.R. Kostikov, D.S. Yufit, A. de Meijere. Scalable synthesis of (1-cyclopropyl)cyclopropylamine hydrochloride // Beilstein J. Org. Chem. 2011. 7. P. 1003-1006.] которого под действием 3-6 N раствора хлороводорода в диэтиловом эфире и гидролиз [N.V. Yashin, Е.В. Averina, T.S. Kuznetsova, N.S. Zefirov. Catalytic cyclopropanation of methylenecyclobutanes using ethylnitrodiazoacetate. Synthesis of sprirohexane amino acids // Tetrahedron Lett., 2003, Vol. 44, №45, P. 8241-8244] под действием 2-5-кратного избытка 1N водного раствора гидроксида натрия приводят к получению 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты. При этом способ включает трансформацию карбоксильной группы в аминогруппу, которая осуществляется в результате реакции 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоты, этилхлорформиата и триэтиламина, взятых в соотношении 1:1-1.5:1, с последующим взаимодействием с 1.1-1.7-кратным избытком азида натрия и более чем 10-кратным избытком трет-бутанола.

Поставленная задача также решается способом получения новой 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты (1b)

который заключается в том, что осуществляется взаимодействие метилового эфира 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоты и диазофосфонового эфира, взятых в соотношении 5:0.5-2, в присутствии 1-10 мольных % тетраацетата диродия, в полученном метиловом эфире 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты проводят гидролиз метоксикарбонильной группы под действием 3-10-кратного избытка 1N раствора соляной кислоты и далее с использованием модифицированной реакции Курциуса [S.I. Kozhushkov, A.F. Khlebnikov, R.R. Kostikov, D.S. Yufit, A. de Meijere. Scalable synthesis of (1-cyclopropyl)cyclopropylamine hydrochloride // Beilstein J. Org. Chem. 2011. 7. P. 1003-1006] производится трансформация карбоксильной группы в аминогруппу, защищенную Вос-фрагментом, с образованием трет-бутилового эфира N-[1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гекс-5-ил]карбаминовой кислоты, последовательное удаление Вос-группы [S.I. Kozhushkov, A.F. Khlebnikov, R.R. Kostikov, D.S. Yufit, A. de Meijere. Scalable synthesis of (1-cyclopropyl)cyclopropylamine hydrochloride // Beilstein J. Org. Chem. 2011. 7. P. 1003-1006] которого под действием более чем 50-кратного избытка 3-6 N раствора хлороводорода в диэтиловом эфире и расщепление диэтоксифосфорильной группы [A. Fadel. A useful synthesis of 1-aminocyclopropanephosphonic acid from cyclopropanone acetal // J. Org. Chem. 1999. V. 64. №13. P. 4953-4955.] под действием 3-7-кратного избытка триметилсилилбромида в дихлорметане с последующей обработкой полученной смеси более чем 50-кратным избытком 72% об. раствора пропиленоксида в 96% об. водном этаноле приводят к получению 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты. При этом способ может включать трансформациию карбоксильной группы в аминогруппу, которая осуществляется в результате реакции метилового эфира 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты, этилхлорформиата и триэтиламина, взятых в соотношении 1:1-2:1, с последующим взаимодействием с 1.5-2.0-кратным избытком азида натрия и более чем 10-кратным избытком трет-бутанола.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является получение аминокислот, содержащих 5-аминоспиро[2.3]гексановый фрагмент и спиро[2.3]гексанфосфоновый фрагмент - биоизостерных конформационно-жестких аналогов ГАМК, а также расширение круга спирановых аминокислот, представляющих интерес в качестве конформационно-жестких аналогов ГАМК.

Полученные спиро[2.3]гексановые аминокислоты представляют собой конформационно-жесткие аналоги γ-аминомасляной кислоты, где фармакофорные группы (карбокси- и фосфонатная группа в 1-ом положении и аминогруппа в 5-ом положении) жестко закреплены относительно спирогексанового фрагмента. Получение соединений с ограниченной конформационной подвижностью может иметь хорошую перспективу с точки зрения поиска соединений с улучшенной селективностью по отношению к биомишеням ГАМК. В отличие от ациклических аналогов полученные аминокислоты имеют фиксированные конформации, что может обеспечить оптимальное связывание данных соединений с рецепторами ГАМК.

Предложенная схема получения аминокислоты 1а приведена ниже (4).

Предложенная схема получения аминокислоты 1b приведена ниже (5).

Осуществление изобретения

3-Метиленциклобутанкарбоновую кислоту [Н.N. Cripps, J.K. Williams, W.Н. Sharkey. Chemistry of cyclobutanes. I. Synthesis of methylenecyclobutanes. // Journal of American Chemical Society, 1959, Vol. 81, №11, P. 2723-2728], метиловый эфир 3-метиленциклобутанкарбоновой кислоты [Н.N. Cripps, J.K. Williams, W.H. Sharkey. Chemistry of cyclobutanes. I. Synthesis of methylenecyclobutanes. // Journal of American Chemical Society, 1959, Vol. 81, №11, P. 2723-2728], диэтиловый эфир (диазо)метилфосфоновой кислоты [D. Seyferth, R.S. Marmor, P. Hilbert. Some reactions of dimethylphosphono-substituted diazoalkanes. (MeO)₂P(O)CR transfer to olefins and 1,3-dipolar additions of (MeO)₂P(O)C(N₂)R // Journal of Organic Chemistry, 1971. Vol. 36. №10. P. 1379-1386.] и этиловый эфир диазоуксусной кислоты [Л. Титце, Т. Айхер, Препоративная органическая химия, Москва "Мир", 1999, С. 274.] получали по известным методикам. Остальные реагенты являются коммерчески доступными, все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре или температуре окружающей среды, то есть в диапазоне от 18 до 25°C; выпаривание растворителя осуществляли с использованием роторного испарителя, при пониженном давлении с температурой бани 50-60°C; контроль за ходом реакции осуществляли при помощи тонкослойной хроматографии (ТСХ), время реакции указано только для иллюстрации; структуру и чистоту всех выделенных соединений подтверждали, по меньшей мере, одним из следующих методов: ТСХ (пластины для ТСХ с предварительно нанесенным силикагелем 60 F₂₅₄ Merck), масс-спектрометрия, элементный анализ или ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Выход продукта приведен только для иллюстрации. Колоночную флэш-хроматографию осуществляли, используя Merck силикагель 60 (230-400 меш ASTM). Для ионообменной хроматографии использовали ионообменную смолу "Dowex 50WX8-100" (Sigma-Aldrich Со Ltd). Масс-спектры высокого разрешения (HRMS) положительных ионов зарегистрирован на спектрометре Jeol GCMate II при энергии ионизации 70 eV. Данные ЯМР определяли при 400 МГц (Bruker Avance-400 спектрометр), используя дейтерированный хлороформ (99,8% D), или дейтерированный метанол (99,8% D), или дейтерированную воду (99,9% D) в качестве растворителя, если не указано иное, относительно тетраметилсилана (TMS) в качестве внутреннего стандарта, миллионных долях (м.д.); обычные используемые сокращения следующие: с - синглет, д - дублет, т - триплет, кв - квартет, м - мультиплет, шир. - широкий и так далее. Химические символы имеют свои обычные значения: мкм (микрометр(ы)), мкл (микролитр(микролитры)), мкг (микрограмм(микрограммы)), М (моль(моли) на литр), л (литр(литры)), мл (миллилитр(миллилитры)), г(грамм(граммы)), мг (миллиграмм(миллиграммы)), моль(моли), ммоль(миллимоль(миллимоли)). Термин «гидролиз» означает химическую реакцию сложных эфиров с водой или иным(и) реагентом(ами) с образованием соответствующей кислоты.

Способ получения 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты, заключается в проведении четырехстадийного синтеза. На первой стадии синтеза в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром, магнитной мешалкой и предварительно заполненную аргоном, вносят 3-5% раствор 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоты в ацетоне, затем по каплям при интенсивном перемешивании при температуре -5±3°C вносят триэтиламин. После 10±2 мин перемешивания при той же температуре в реакционную смесь вносят этилхлорформиат. Компоненты - 3-(метилен)циклобутанкарбоновая кислота, этилхлорформиат и триэтиламин взяты в соотношении 1:1-1.5:1. Смесь перемешивают в течение 2±0.5 ч при той же температуре. Затем прибавляют 23-27% водный раствор азида натрия при 0±3°C, взятого в 1.1-1.7-кратным избытке по отношению к 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоте, полученную смесь перемешивают смесь еще 1.5-0.5 часа при той же температуре. После окончания перемешивания в реакционную смесь приливают ледяную воду (100±10 мл), экстрагируют порциями сначала холодного диэтилового эфира (3×15 мл), затем дихлорметаном (3×15 мл). Экстрагенты берут в объеме не превышающем 0.5 объема прибавленной воды, органические вытяжки сушат над безводным сульфатом магния. Растворитель упаривают при пониженном давлении, к остатку прибавляют небольшое количество трет-бутанола, затем полученную смесь по каплям прибавляют к кипящему трет-бутанолу, взятому более чем 10-кратным избытком трет-бутанола по отношению к 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоте) и перемешивают. По окончании перемешивания растворитель упаривают при пониженном давлении. Продукт в индивидуальном состоянии выделяют методом препаративной колоночной хроматографии. На этой стадии синтеза, в ходе модифицированной реакции Курциуса производится трансформация карбоксильной группы в аминогруппу, защищенную Вос-фрагментом.

Далее в двухгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и предварительно заполненную аргоном, вносят 3-5% раствор полученного алкена в дихлорметане и 1-10 мольных % тетраацетата диродия. Далее к полученной смеси при кипячении и интенсивном перемешивании прибавляют в течение 1±0.25 ч этилового эфира диазоуксусной кислоты (скорость прибавления 5±0.5 ммоль/ч), эфир берется в соотношении 1:1.2-2 по отношению к полученному на 1 стадии алкену. После окончания прибавления этилового эфира диазоуксусной кислоты реакционную смесь перемешивают при кипячении еще 1±0.25 ч. Растворитель упаривают при пониженном давлении. Продукт выделяют методом препаративной колоночной хроматографии.

Далее осуществляют последовательное удаление Вос-группы, для этого в колбу вносят 2-5% раствор полученного амида в диэтиловом эфире. К смеси при интенсивном перемешивании при 0±3°C приливают одной порцией 3-6N раствор хлороводорода в диэтиловом эфире. Реакционную смесь перемешивают при 0±5°C в течение 4-5 ч, а затем еще 18-25 часов при комнатной температуре. Растворитель упаривают при пониженном давлении, остаток сушат в вакууме над оксидом фосфора (V).

На заключительной стадии проводят гидролиз под действием водного раствора гидроксида натрия, для этого в одногорлую колбу вносят полученный этиловый эфир 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты гидрохлорид и 1N водного раствора NaOH, взятый в 2-5-кратном избытке. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 48±3 ч. После окончания химической реакции растворитель упаривают при пониженном давлении. К полученному твердому остатку прибавляют 2-кратный избыток 1N раствор HCl по отношению к этиловому эфиру 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты гидрохлориду. Растворитель упаривают при пониженном давлении. Полученную 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновую кислоту выделяют методом ионообменной хроматографии.

Способ получения 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты заключается в проведении 5 стадийного синтеза, где на первой стадии в двухгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и предварительно заполненную аргоном, вносят 15-20% раствор метилового эфира 3-метиленциклобутанкарбоновой кислоты в дихлорметане и 1-10 мольных % тетраацетата диродия и перемешивают. К полученной смеси при кипячении и интенсивном перемешивании в течение 1±0.1 ч прибавляют диэтиловый эфир (диазо)метилфосфоновой кислоты, взятый в соотношении 5:0.5-2 по отношению к метиловому эфиру 3-(метилен)циклобутанкарбоновой кислоты (скорость прибавления ~1 ммоль/ч). После окончания прибавления реакционную смесь перемешивают при кипячении еще 2±0.25 ч. Растворитель упаривают при пониженном давлении. Полученный эфир выделяют в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии.

Далее в полученном метиловом эфире 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты проводят гидролиз метоксикарбонильной группы, для этого в колбу вносят полученный эфир и 3-10-кратный избыток 1N раствора HCl. Смесь перемешивают в течение 2±0.5 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания растворитель упаривают при пониженном давлении. Полученную кислоту выделяют в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии.

Далее с использованием модифицированной реакции Курциуса производят трансформацию карбоксильной группы в аминогруппу, защищенную Вос-фрагментом, для этого в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром, магнитной мешалкой, и предварительно заполненную аргоном, вносят 1-5% раствора 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты в ацетоне, затем по каплям при интенсивном перемешивании при температуре -5±3°C вносят триэтиламин. После 10-15 мин перемешивания при той же температуре в реакционную смесь вносят этилхлорформиат. Компоненты - метиловый эфир 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты, этилхлорформиат и триэтиламин взяты в соотношении 1-1:1-2:1. Смесь перемешивают в течение 2-4 ч при температуре -5±2°C. Затем прибавляют 1.5-2.0-кратный избыток водного раствора азида натрия при 0±5°C и полученную смесь перемешивают еще 1.5±0.5 часа при той же температуре. После окончания перемешивания в реакционную смесь прибавляют ледяную воду (30 мл), экстрагируют порциями сначала холодного диэтилового эфира (3×5 мл), затем дихлорметаном (3×5 мл). Экстрагенты берут в объеме не превышающем 0.5 объема прибавленной воды, органические вытяжки сушат над безводным сульфатом магния. Растворитель упаривают при пониженном давлении, к остатку прибавляют небольшое количество трет-бутанола, затем полученную смесь по каплям прибавляют к кипящему трет-бутанолу, взятому более чем 10-кратным избытком трет-бутанола по отношению к 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоте и перемешивают. По окончании перемешивания растворитель упаривают при пониженном давлении. Полученный амид выделяют методом препаративной колоночной хроматографии.

Далее последовательно удаляют Вос-группу трет-бутилового эфира N-[1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гекс-5-ил]карбаминовой кислоты, для этого в колбу вносят 1-5% раствор полученного амида в диэтиловом эфире, к раствору при интенсивном перемешивании при 0±5°C прибавляют одной порцией более чем 50-кратный избыток 3-6N раствора хлороводорода в диэтиловом эфире. Реакционную смесь перемешивают при 0±5°C в течение 4-5 ч, а затем еще 15-30 часов при комнатной температуре. Растворитель упаривают при пониженном давлении, остаток сушат в вакууме над оксидом фосфора (V).

На заключительной стадии проводят расщепление диэтоксифосфорильной группы для этого в колбу, снабженную обратным холодильником и магнитной мешалкой, вносят 5-10% раствор диэтилового эфира 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты гидрохлорида в дихлорметане, затем к смеси при интенсивном перемешивании по каплям прибавляют 3-7-кратный избыток 20-30% раствора триметилсилилбромида в дихлорметане. Реакционную смесь кипятят 7-8 ч, растворитель удаляют при пониженном давлении. Полученную смесь обрабатывают более чем 50-кратным избытком 72% раствора пропиленоксида в 96% об. водном этаноле. Выпавшую в осадок 5-Аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновую кислоту отфильтровывают и перекристаллизовывают из этанола.

Соотношение компонентов указанные в избытках, подразумевают мольное соотношение компонентов по отношению друг к другу.

Представленные ниже примеры конкретного осуществления изобретения приведены для предоставления специалистам в данной области техники полного описания проведения и применения анализа по изобретению, но не ограничивают предполагаемый авторами изобретения объем изобретения.

Пример 1. Получение 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты (1а).

трет-Бутиловый эфир N-[3-метиленциклобутил]карбаминовой кислоты (4).

В трехгорлую колбу емкостью 10 мл, снабженную обратным холодильником, термометром, магнитной мешалкой и предварительно заполненную аргоном, внесли 215 мг (1.91 ммоль) 3-метиленциклобутанкарбоновой кислоты и 6 мл ацетона, затем по каплям при интенсивном перемешивании при (-5°C) внесли 192 мг (1.91 ммоль) триэтиламина. После 10 мин перемешивания при той же температуре в реакционную смесь внесли 263 мг (2.43 ммоль) этилхлорформиата. Смесь перемешивали в течение 2 ч при (-5°C). Затем прибавили раствор 165 мг (2.54 ммоль) азида натрия в 0.5 мл воды при 0°C и перемешивали смесь еще 1.5 часа при той же температуре. После окончания перемешивания в реакционную смесь прибавили 100 мл ледяной воды, проэкстрагировали холодным диэтиловым эфиром (3×15 мл), затем дихлорметаном (3×15 мл) и высушили над безводным сульфатом магния. Растворитель упарили при пониженном давлении, к остатку прибавили 3 мл трет-бутанола. Полученную смесь по каплям прибавили к 20 мл кипящего трет-бутанола. По окончании перемешивания растворитель упарили при пониженном давлении. Продукт в виде белых кристаллов был выделен в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии (R_f=0.65, элюент этилацетат/петролейный эфир = 1:2). Выход 315 мг (90%), т.п.л. 62°C. ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.): 1.42 с (9Н, 3×CH₃), 2.50-2.62 м (2H, су-Bu-CH₂), 2.92-3.09 м (2Н, су-Bu-CH₂), 4.09-4.18 м (1H, су-Bu-CH), 4.79-4.82 м (2H, CH₂), 4.92 уш. с (1Н, -NH-). ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.): 29.36 (3CH₃), 40.71 (су-Bu-CH₂), 41.70 (су-Bu-CH), 79.28 (C), 106.95 (CH₂), 142.26 (су-Bu-СН), 155.11 (C=O). HRMS (ESI, m/z) рассчитано для C₁₀H₁₇NO₂ [M+Na]⁺, 206.1151; найдено, 206.1150.

трет-Бутиловый эфир N-[1-(этоксикарбонил)спиро[2.3]гекс-5-ил]карбаминовой кислоты (5).

В двухгорлую колбу емкостью 25 мл, снабженную обратным холодильником и предварительно заполненную аргоном, внесли 270 мг (1.47 ммоль) алкена 4, 6 мл дихлорметана и 22 мг (0.05 ммоль, 5 мольных %) тетраацетата диродия. К полученной смеси при кипячении и интенсивном перемешивании прибавили в течение 1 ч 112 мг (0.98 ммоль) этилового эфира диазоуксусной кислоты (скорость прибавления 5 ммоль/ч). После окончания прибавления этилового эфира диазоуксусной кислоты реакционную смесь перемешивали при кипячении еще 1 ч. Растворитель упарили при пониженном давлении. Продукт в виде бесцветного масла был выделен в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии (R_f=0.1, элюент этилацетат/петролейный эфир = 1:5). Выход 90 мг (34%), смесь двух изомеров в соотношении A/B=4:5.

ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух изомеров: 0.94 дд (²J=4.8 Гц, ³J=8.4 Гц, 1Н, CH₂ су-Pr) - для изомера A, 1.01 дд (²J=4.5 Гц, ³J=8.5 Гц, 1Н, CH₂ су-Pr) - для изомера B, 1.10 дд (²J=4.8 Гц, ³J=5.5 Гц, 1Н, CH₂, су-Pr) - для изомера A, 1.19 дд (²J=4.5 Гц, ³J=5.3 Гц 1H, CH₂, су-Pr) - для изомера B, 1.21 т (³J=7.1 Гц, 3H, OCH₂CH₃) - для изомера B, 1.22 т (³J=7.2 Гц, 3H, OCH₂CH₃) - для изомера A, 1.40 с (9Н+9Н, 3×CH₃), 1.55 дд (²J=5.5 Гц, ³J=8.4 Гц, 1Н, CH, су-Pr) - для изомера A, 1.59 дд (²J=5.3 Гц, ³J=8.5 Гц, 1H, CH, су-Pr) - для изомера B, 2.00-2.58 м (4Н+4Н, CH₂, су-Bu-CH₂), 4.06 к (³J=7.1 Гц, 2Н, OCH₂CH₃) - для изомера A, 4.08 к (³J=7.1 Гц, 2Н, OCH₂CH₃) - для изомера В, 4.17-4.30 м (1Н+1Н, су-Bu-СН), 4.76 уш. с. (1Н, -NH-) - для изомера B, 4.82 уш. с. (1H, -NH-) - для изомера A. ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 14.36 (¹J_CH=127 Гц, OCH₂CH₃+OCH₂CH₃), 18.44 (¹J_CH=164 Гц, су-Pr-CH₂), 20.51 (¹J_CH=163 Гц, су-Pr-CH₂), 23.49 (¹J_CH=168 Гц, су-Pr-СН), 24.63 (¹J_CH=167 Гц, су-Pr-СН), 24.07 (C_спиро), 25.03 (C_спиро), 28.37 (¹J_CH=127 Гц, 3CH₃+3CH₃), 35.59 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-CH₂), 37.39 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-CH₂), 39.20 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-CH₂), 39.33 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-CH₂), 41.76 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-СН), 42.19 (¹J_CH=142 Гц, су-Bu-СН), 60.22 (¹J_CH=145 Гц, OCH₂CH₃), 60.28 (¹J_CH=145 Гц, OCH₂CH₃), 155.01 (2×C), 172.51 (-NH-C=O), 172.61 (-NH-C=O). HRMS (ESI, m/z) рассчитано для C₁₄H₂₃NO₄ [M+Na]⁺, 292.1516; найдено, 292.1519.

Этилового эфира 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновой кислоты гидрохлорид (6).

В колбу емкостью 10 мл внесли 40 мг (0.148 ммоль) амида 5 в 2 мл диэтилового эфира. К смеси при интенсивном перемешивании при 0°C прибавили одной порцией 9 мл 5N раствора хлороводорода в диэтиловом эфире. Реакционную смесь перемешивали при 0°C в течение 4 ч, а затем еще 20 часов при комнатной температуре. Растворитель упарили при пониженном давлении, остаток сушили в вакууме над оксидом фосфора (V). Стеклообразная масса. Выход 23 мг (74%), смесь двух изомеров в соотношении А/В=2:3. ЯМР ¹H (MeOD, δ, м.д.) для смеси двух изомеров: 1.02-1.32 м (1H+1H, су-Pr), 1.22 т (3H+3H, ³J=7 Гц, OCH₂CH₃+OCH₂CH₃), 1.55-1.79 м (1H+1H, су-Pr), 2.20-2.90 м (4Н+4Н, су-Bu), 3.88-4.31 м (3H+3H, OCH₂CH₃+су-Bu-СН), 8.57 уш. с (3H+3H, NH₃). ЯМР ¹³C (MeOH-d, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 14.30 (¹J_CH=127 Гц, OCH₂CH₃+OCH₂CH₃), 18.84 (¹J_CH=164 Гц, су-Pr-CH₂), 20.17 (¹J_CH=163 Гц, су-Pr-CH₂), 22.97 (¹J_CH=168 Гц, су-Pr-СН), 23.80 (C_спиро), 24.25 (¹J_CH=167 Гц, су-Pr-СН), 24.77 (C_спиро), 32.63 (су-Bu-CH₂), 34.49 (су-Bu-CH₂), 35.55 (су-Bu-CH₂), 35.78 (су-Bu-CH₂), 42.02 (су-Bu-CH), 42.42 (су-Bu-СН), 60.46 (¹J_CH=145 Гц, OCH₂CH₃+OCH₂CH₃), 172.16 (C=O), 172.24 (C=O). HRMS (ESI, m/z) рассчитано для C₉H₁₆NO₂ [М]⁺, 170.1179; найдено, 170.1176.

5-Аминоспиро[2.3]гексан-1-карбоновая кислота (1а).

В одногорлую колбу емкостью 10 мл внесли 23 мг (0.11 ммоль) гидрохлорида 6 и 0.33 мл 1N водного раствора NaOH. Смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 48 ч. После окончания химической реакции растворитель упарили при пониженном давлении. К твердому остатку прибавили 0.22 мл 1N раствора HCl. Растворитель упарили при пониженном давлении. Аминокислота 1а была выделена методом ионообменной хроматографии (Dowex 50, элюент - 0.9 М водный раствор аммиака). Стеклообразная масса. Выход 10 мг (51%), смесь двух изомеров А/В=2:3. ЯМР ¹H (MeOD, δ, м.д.) для смеси двух изомеров: 0.67 дд (²J=4.6 Гц, ³J=8.2 Гц, 1H, CH₂ су-Pr) - для изомера А, 0.73 дд (²J=4.1 Гц, ³J=8.1 Гц, 1H, CH₂ су-Pr) - для изомера B, 0.94 дд (²J=4.6 Гц, ³J=5.6 Гц, 1H, CH₂, су-Pr) - для изомера A, 1.03 дд (²J=4.1 Гц, ³J=5.5 Гц 1H, CH₂, су-Pr) - для изомера B, 1.41 дд (²J=5.5 Гц, ³J=8.1 Гц, 1H, CH, су-Pr) - для изомера B, 1.44 дд (²J=5.6 Гц, ³J=8.2 Гц, 1Н, CH, су-Pr) - для изомера A, 1.91-2.52 м (4Н+4Н, CH₂, су-Bu-CH₂), 3.47-3.61 м (1H+1H, су-Bu-CH). ЯМР ¹³C (MeOD, δ, м.д.) для изомера A: 16.58 (су-Pr-CH₂), 21.17 (C_спиро), 39.13 (су-Bu-CH₂), 41.16 (су-Bu-CH₂), 43.55 (су-Bu-СН), 179.95 (COOH). ЯМР ¹³C (MeOD, δ, м.д.) для изомера B: 18.35 (су-Pr-CH₂), 21.75 (C_спиро), 27.07 (су-Pr-СН), 28.42 (су-Pr-СН), 37.68 (су-Bu-CH₂), 41.22 (су-Bu-CH₂), 43.85 (су-Bu-СН), 179.57 (COOH).

Пример 2. Получение 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты (1b).

Метиловый эфир 1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновой кислоты (7).

В двухгорлую колбу емкостью 10 мл, снабженную обратным холодильником и предварительно заполненную аргоном, внесли 725 мг (5.75 ммоль) метилового эфира 3-метиленциклобутанкарбоновой кислоты, 3 мл дихлорметана и 25 мг (0.058 ммоль, 5 мол. %) тетраацетата диродия. К полученной смеси при кипячении и интенсивном перемешивании прибавили в течение 1 ч 204 мг (1.15 ммоль) диэтилового эфира (диазо)метилфосфоновой кислоты (скорость прибавления ~1 ммоль/ч). После окончания прибавления реакционную смесь перемешивали при кипячении еще 2 ч. Растворитель упарили при пониженном давлении. Эфир 7 в виде бесцветного масла был выделен в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии (R_f=0.4, элюент этилацетат/петролейный эфир = 1:1). Выход 152 мг (48%), смесь двух изомеров в соотношении 1:1.

ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух изомеров: 0.82-0.86 м (1Н+1Н, су-Pr), 1.03-1.14 м (2Н+2Н, су-Pr), 1.33-1.38 м (6Н+6Н, 2×OCH₂CH₃), 2.40-2.84 м (4Н+4Н, су-Bu-CH₂), 3.26-3.31 м (1H+1H, су-Bu-СН), 3.71 с (3H+3H, OCH₃), 4.07-4.15 м (4Н+4Н, 2×OCH₂CH₃). ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 14.5 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН) 15.5 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН), 16.0 (²J_CP=5 Гц су-Pr-CH₂), 16.1 (2×OCH₂CH₃), 16.7 (²J_CP=5 Гц, су-Pr-CH₂), 21.9 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 22.5 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 30.8 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 32.0 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 33.2 (³J_CP=5 Hz, су-Bu-CH₂), 33.3 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 33.4 (су-Bu-СН), 33.3 (су-Bu-СН), 51.4 (2×OCH₃), 61.2 (2×OCH₂CH₃+2×OCH₂CH₃), 175.1 (COO), 175.2 (COO). ЯМР ³¹P (CDCl₃, δ, м.д.): 28.05, 28.06. Вычислено для C₁₂H₂₁O₅P (%):. C 52.17, H 7.66. Найдено, %. C 51.88, H 7.62.

1-(Диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гексан-5-карбоновая кислота (8).

В колбу емкостью 25 мл внесли 144 мг (0.52 ммоль) эфира 7 и 2.7 мл 1N раствора HCl. Смесь перемешивали в течение 2 ч при комнатной температуре. По окончании перемешивания растворитель упарили при пониженном давлении. Кислота 8 в виде бесцветного масла была выделена в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии (R_f=0.25, элюент этилацетат). Выход 130 мг (95%), смесь двух изомеров в соотношении 1:1.

ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух изомеров: 0.76-0.85 м (1Н+1Н, су-Pr), 0.92-1.07 м (1Н+1Н, су-Pr), 1.10-1.21 м (1H+1H, су-Pr), 1.24-1.34 м (6Н+6Н, 2×OCH₂CH₃), 2.12-2.21 м (1H, су-Bu-CH₂), 2.30-2.40 м (1H+1H, су-Bu-CH₂), 2.42-2.52 м (1H+1H, су-Bu-CH₂), 2.58-2.65 м (1H, су-Bu-CH₂), 2.67-2.84 м (1H+1H, су-Bu-CH₂), 3.15-3.30 м (1H+1H, су-Bu-СН), 4.00-4.15 м (4Н+4Н, 2×OCH₂CH₃), 8.56 уш. с (1H+1H, COOH). ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 14.6 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН) 15.6 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН), 16.3 (2×OCH₂CH₃+2×OCH₂CH₃), 16.6 (²J_CP=5 Гц су-Pr-CH₂), 17.0 (²J_CP=5 Гц, су-Pr-CH₂), 22.2 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 22.8 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 31.1 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 32.2 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 33.4 (³J_CP=5 Гц, су-Bu-CH₂), 33.5 (³J_CP=5.48 Гц, су-Bu-CH₂), 33.7 (су-Bu-СН), 33.8 (су-Bu-СН), 61.8 (2×OCH₂CH₃), 61.9 (2×OCH₂CH), 178.2 (COOH), 178.7 (COOH). ЯМР ³¹P (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 28.5, 28.6. HRMS (ESI, m/z) рассчитано для C₁₁H₁₉PO₅ [М+Н]⁺, 263.1043; найдено, 263.1045.

трет-Бутиловый эфир N-[1-(диэтоксифосфорил)спиро[2.3]гекс-5-ил]карбаминовой кислоты (9).

В трехгорлую колбу емкостью 10 мл, снабженную обратным холодильником, термометром, магнитной мешалкой, и предварительно заполненную аргоном, внесли 120 мг (0.46 ммоль) кислоты 8 и 3 мл ацетона, затем по каплям при интенсивном перемешивании при (-5°C) внесли 46 мг (0.46 ммоль) триэтиламина. После 10 мин перемешивания при той же температуре в реакционную смесь внесли 85 мг (0.79 ммоль) этилхлорформиата. Смесь перемешивали в течение 2 ч при (-5°C). Затем прибавили раствор 53 мг (0.82 ммоль) азида натрия в 0.3 мл воды при 0°C и перемешивали смесь еще 1.5 часа при той же температуре. После окончания перемешивания в реакционную смесь прибавили 30 мл ледяной воды, проэкстрагировали холодным диэтиловым эфиром (3×5 мл), затем дихлорметаном (3×5 мл) и высушили над безводным сульфатом магния. Растворитель упарили при пониженном давлении, к остатку прибавили 0.9 мл трет-бутанола. Полученную смесь по каплям прибавили к 7.5 мл кипящего трет-бутанола. По окончании перемешивания растворитель упарили при пониженном давлении. Амид 9 в виде бесцветного масла был выделен в индивидуальном состоянии методом препаративной колоночной хроматографии (R_f=0.2, элюент этилацетат/петролейный эфир = 1:4). Выход 61 мг (40%), смесь двух изомеров в соотношении 1:1.

Диэтиловый эфир 5-аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновой кислоты гидрохлорид (10).

В колбу емкостью 10 мл внесли 50 мг (0.149 ммоль) амида 9 в 2 мл диэтилового эфира. К смеси при интенсивном перемешивании при 0°C прибавили одной порцией 9 мл 5N раствора хлороводорода в диэтиловом эфире. Реакционную смесь перемешивали при 0°C в течение 4 ч, а затем еще 20 часов при комнатной температуре. Растворитель упарили при пониженном давлении, остаток сушили в вакууме над оксидом фосфора (V). Стеклообразная масса. Выход 35 мг (87%), смесь двух изомеров в соотношении А/В=1:1.

ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 0.83-1.00 м (1Н+1Н, су-Pr), 1.05-1.20 м (2Н+2Н, су-Pr), 1.25-1.35 м (6Н+6Н, 2×OCH₂CH₃), 2.20-2.60 м (2Н+2Н, cy-Bu-CH₂), 2.65-2.85 (2H+2H, cy-Bu-CH₂) 2.90-3.05 м (1H+1H, cy-Bu-CH), 3.95-4.20 м (4H+4H, 2×OCH₂CH₃), 8.70 уш. с (3H+3H, NH₃). ЯМР ¹³C (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 13.1 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН), 14.9 (¹J_CP=192 Гц, су-Pr-СН), 15.5 (²J_CP=5 Гц, су-Pr-CH₂), 16.4 (2×OCH₂CH₃+2×OCH₂CH₃), 16.7 (²J_CP=5 Гц, су-Pr-CH₂), 20.5 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 20.9 (²J_CP=5 Гц, C_спиро), 32.9 (су-Bu-CH₂), 33.0 (³J_CP=5 Hz, cy-Bu-CH₂), 34.8 (³J_CP=5 Hz, cy-Bu-CH₂), 35.9 (³J_CP=5 Гц, cy-Bu-CH₂), 42.4 (2×су-Bu-CH), 61.9 (2×OCH₂CH₃+2×OCH₂CH₃). ЯМР ³¹P (CDCl₃, δ, м.д.) для смеси двух диастереомеров: 27.2, 27.9. HRMS (ESI, m/z) рассчитано для C₁₀H₂₀NO₃P [М+Н]⁺, 234.1254; найдено, 234.1263.

5-Аминоспиро[2.3]гексан-1-фосфоновая кислота (1b).

В колбу емкостью 10 мл, снабженную обратным холодильником и магнитной мешалкой, внесли 32 мг (0.12 ммоль) гидрохлорида 10 в 0.4 мл дихлорметана, затем к смеси при интенсивном перемешивании по каплям прибавили раствор 91.8 мг (0.6 ммоль) триметилсилилбромида в 0.24 мл дихлорметана. Реакционную смесь кипятили 7-8 ч, растворитель удалили при пониженном давлении. Оста