SÍNTESIS ESTEREOSELECTIVA DE (S)-1-METIL-3-FENILPIPERAZINA.

Un compuesto de acuerdo con la fórmula 1, en la que R 1 es metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, bencilo o 2-haloetilo

Esta invención se refiere a un nuevo material de partida y al uso del mismo en un método para preparar (S)-1-metil-3-fenilpiperazina o (R)-1-metil-3fenilpiperazina mediante la hidrólisis enzimática de un éster de 1-metil-3fenilpiperazina racémica.

Para obtener un material de partida ópticamente activo de 1-metil-3fenilpiperazina por la ruta de síntesis estereoselectiva para S-mirtazapina (Véase Wieringa et al., WO2005/005410) es necesario un método eficaz de preparación de (S)-1-metil-3-fenilpiperazina de alta pureza enantiomérica. La biocatálisis es una excelente herramienta para la preparación de compuestos ópticamente activos. A menudo las enzimas presentan selectividad quimio-, enantio-y regio-selectividad en condiciones muy suaves. Además, la biocatálisis permite el uso de métodos que tienen pocos equivalentes en química orgánica. Un ejemplo de esto es que el consumo del enantiómero no deseado con enantioselectividad moderada de hasta el 99% de ee (exceso enantiomérico) se alcanza a expensas de algún rendimiento. La biocatálisis no siempre es absolutamente selectiva. Sin embargo, pueden obtenerse buenos resultados mediante la selección apropiada de una enzima seguida de una optimización que requiere el conocimiento del mecanismo subyacente. El resultado final puede ser menos complicado que un proceso químico convencional.

Los intentos para la acilación enzimática enantioselectiva de rac-1-metil3-fenilpiperazina de acuerdo con el esquema 1 fracasaron ya que no se observó reacción a temperaturas por encima de 55ºC usando el muy reactivo butirato de trifluoroetilo y grandes cantidades de diversas enzimas, a pesar de los ejemplos publicados de acilación enantioselectiva satisfactorios, con una combinación equilibrada de enzima y donador de acilo (Orsat, et al, J. Am. Chem. Soc. 1996 (118) 712; Morgan et al.; J. Org. Chem. 2000 (65) 5451; Breen, Tetrahedron: Asymmetry 2004 (15) 1427).

**(Ver fórmula)**

Se descubrió por Hu et al. (Org. Lett. 2005 (7) 4329) que era factible la resolución de aminas secundarias usando la hidrólisis enzimática de un grupo oxalamato (Esquema 2). Después de la separación del éster y los productos ácidos y de la escisión de los grupos oxalámicos pueden obtenerse ambos enantiómeros de las aminas. La única peculiaridad es el uso de un grupo éster oxalamato remoto para esta resolución, mientras el enlace amida de baja reactividad no se convierte

**(Ver fórmula)**

en la que R1 es metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, bencilo o 2-haloetilo (tal como 2-cloro-etilo y 2,2,2-trifluoretilo), compuesto que es el único usado en un método nuevo para preparar por separado (S)-y (R)-1-metil-3-fenilpiperazina 15 mediante la hidrólisis enzimática de un compuesto de este tipo. A pesar de que

Hu et al. observaron que la proteasa de Streptomyces griseus era menos útil para una fenilpiperidina, esta invención proporciona un método para preparar (S)-y (R)-1-metil-3-fenilpiperazina mediante hidrólisis enzimática del compuesto que se ha definido anteriormente seguido de la separación del producto de hidrólisis y de la escisión de los grupos oxalámicos, por lo que la proteasa de Streptomyces griseus se usa como una enzima para la hidrólisis enzimática.

El compuesto de partida puede usarse como un alquil (C1-C3)-, bencil-o oxalamato de 1-metil-3-fenilpiperazina 2-haloetilo racémica o de cualquier grado de mezcla ópticamente activa para obtener (S)-o (R)-1-metil-3fenilpiperazina de elevada pureza ópticamente activa. Alquilo (C1-C3) se refiere a metilo, etilo, n-propilo e isopropilo.

Usando un protocolo optimizado, actualmente puede obtenerse (S)-1metil-3-fenilpiperazina con un rendimiento global del 36% al 99,8% de ee y una pureza del 98%.

La proteasa de Streptomyces griseus es una enzima de la amplia familia de las hidrolasas. Las hidrolasas son capaces de realizar reacciones en agua, pero también en disolventes orgánicos casi anhidros. Algunos ejemplos de hidrolasas son lipasas (hidrólisis de grasas), proteasas (hidrólisis de proteínas) y esterasas (hidrólisis de ésteres).

El uso de la proteasa de Streptomyces griseus como hidrolasa tiene varias ventajas. Es una enzima relativamente estable que puede almacenarse en forma de soluciones acuosas concentradas o polvos liofilizados. La enzima no requiere ningún cofactor, que, si se necesitaran, no sólo sería poco atractivo económicamente, sino que muchos cofactores podrían ser más frágiles que la propia enzima. La enzima tiene un amplio sitio activo y es capaz de manejar el sustrato que se necesita para esta reacción, a pesar de que las pequeñas variaciones pueden dar diferencias drásticas en la velocidad de reacción. Por último, la enzima tiene alta estabilidad en mezclas de agua/codisolvente o incluso en disolventes orgánicos puros.

En la biocatálisis la selectividad de una reacción se expresa a menudo como la proporción enantiomérica o E. La proporción enantiomérica mantiene la relación entre los índices de reacción inicial de los dos enantiómeros a igual concentración (t = 0 para la mayoría de las reacciones). La proporción enantiomérica puede calcularse en cualquier punto de la reacción si se conocen dos de los tres parámetros siguientes: conversión, ee del producto y ee del sustrato. En circunstancias ideales, la E es constante durante la reacción. Hay varios supuestos en las fórmulas que no son siempre válidos. Además, en una conversión muy alta o muy baja, la E varía considerablemente con pequeñas variaciones de la conversión o en el ee. Esto significa que el valor se vuelve más sensible a la precisión de la medición. Dado que la selectividad no es nunca absoluta, al 100% de conversión se termina de nuevo con un racemato. Esto significa que los valores de E a menudo parecen descender hacia el final de la reacción. Por lo tanto, el E debe usarse como un valor indicativo y no como un valor absoluto. A menudo pueden usarse las siguientes reglas generales:

E = 1-Sin selectividad, índices iguales para ambos enantiómeros

E = 1-5-Selectividad baja. El alto ee sólo puede alcanzarse si se

consume en la reacción el enantiómero no deseado y después sólo en

conversiones >90%

E = 5-25-Buenas posibilidades para un proceso mediante el consumo

del enantiómero equivocado. El alto ee del producto sólo se obtiene a

conversión baja.

E = 25-100-Alto ee del sustrato, así como del producto a conversiones

moderadas.

E >100-Selectividad casi absoluta. A menudo la reacción "se detiene" al

50% de la conversión (disminución drástica de la velocidad).

Posibilidades de resolución cinética dinámica para conseguir el 100% de

ee con un rendimiento del 100%. No sólo el sustrato se obtiene con alto

ee, sino que también el producto muestra alto ee en torno al rendimiento

teórico (50%).

En una realización más específica, la invención proporciona el método como se ha definido anteriormente, por el que la hidrólisis se realiza en un medio sin tampón. La ausencia de la necesidad de añadir un tampón al medio de reacción no sólo simplifica el método, sino que incluso mejora el método obteniendo proporciones enantioméricas más altas. Sin estar sujeto a la teoría, se cree que el nitrógeno en la posición 1 en el anillo de piperizina contribuye a esto.

Una realización más específica de la invención es el uso en el método como se ha definido anteriormente del oxalato de 1-metil-3-fenilpiperazina

metilo junto con un medio que comprende tolueno o metil-t-butileter.

Otra realización específica de la invención es el uso en el método como se ha definido anteriormente del etiloxalato de 1-metil-3-fenilpiperazina junto con un medio que comprende ciclohexano.

5 Con la información en esta descripción un experto puede ahora además optimizar las condiciones para el método o encontrar alternativas cercanas del método mediante la selección de un medio adecuado, concentraciones y ésteres oxalamato. Ejemplos

10 Hidrólisis enzimática de derivados de oxalamato de (m)etilo. Los sustratos racémicos se prepararon por acilación de 1-metil-3fenilpiperazina usando clorooxalato de metilo disponible en el mercado, proporcionando un oxalamato cristalino que pudo purificarse por recristalización. Se ensayaron una gama de...

1. Un compuesto de acuerdo con la fórmula 1,

**(Ver fórmula)**

en la que R1 es metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, bencilo o 2-haloetilo.

2. El derivado oxalámico de (R)-1-metil-3-fenilpiperazina de acuerdo con la fórmula 2.

3. El derivado oxalamato de (S)-1-metil-3-fenilpiperazina de acuerdo la con fórmula 3.

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

en la que R1 es metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, bencilo o 2-haloetilo.

4. Un método para preparar (S)-1-metil-3-fenilpiperazina por hidrólisis enzimática del compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 seguido de la separación y escisión del grupo éster oxalámico a partir del producto de reacción, en el que la proteasa de Streptomyces griseus se usa en forma de

una enzima para la hidrólisis enzimática.

5. Un método para preparar (R)-1-metil-3-fenilpiperazina por hidrólisis enzimática del compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 seguido de la

5 separación y la escisión del grupo ácido oxalámico a partir de los productos de reacción, en el que la proteasa de Streptomyces griseus se usa como enzima para la hidrólisis enzimática.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado por que 10 la hidrólisis se realiza en un medio sin tampón.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-6, caracterizado por que la hidrólisis es de oxalato de 1-metil-3-fenilpiperazina metilo y el medio para la hidrólisis comprende tolueno o metil-t-butiléter.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-6, caracterizado por que la hidrólisis es de etiloxalato de 1-metil-3-fenilpiperazina y el medio comprende ciclohexano.