專利名稱：制備喜樹堿衍生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備某些喜樹堿衍生物的方法，并將適用于制備大量的結(jié)構(gòu)中包括一個或多個硅原子的高度親脂性喜樹堿的半合成方法。
背景技術(shù)：
高度親脂性喜樹堿衍生物(HLCDs)，尤其是含有基于硅的部分的那些，是有效的抗癌藥。含硅的HLCDs中最著名的一個的IUPAC命名為(4S)-4-乙基-4-羥基-11-[2-(三甲基甲硅烷基)乙基]-1H-吡喃并[3’:4’:6，7]中氮茚并[1，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)-二酮，也被稱為7-(2’-三甲基甲硅烷基)乙基喜樹堿(還被稱為KarenitecinTM和BNP1350)，目前在美國及國際上處于人臨床試驗中。美國專利5,910,491及其它描述了組合物、制劑和制備KarenitecinTM和其它相關(guān)HLCDs的方法。
在美國專利6,194,579(‘579專利)和2003年7月25日申請的美國專利申請10/627,444(通過參考將它們引入本申請)中描述并要求保護(hù)當(dāng)前已知的制備KarenitecinTM最優(yōu)選的方法。在‘579專利中，通過如下方法制備KarenitecinTM和其它含硅HLCDs在存在金屬硫酸鹽的情況下，將喜樹堿與TMS-醛和強(qiáng)氧化劑(優(yōu)選過氧化氫)起反應(yīng)，以實現(xiàn)Minisci型烷基化。如‘579專利所述，所得烷基化部分含有比TMS-醛少一個碳原子，這是Minisci烷基化的典型特征。
合成Karenitecin的先前專利方法在小規(guī)模(實驗室規(guī)模)生產(chǎn)中是有效的，但是要使能夠有效地更大規(guī)模生產(chǎn)，改進(jìn)是必需的。首先需要改進(jìn)以提高收率，優(yōu)化方法參數(shù)和選擇試劑(并相應(yīng)地減少雜質(zhì))，并且還需要在分析方法方面進(jìn)行改進(jìn)，以處理活性藥物成分(對BNP1350來說是粉末)的雜質(zhì)分布，并且簡化純化方法以使它容易使用和生產(chǎn)規(guī)模健全。先前的方法得到50％～60％粗的理論收率，經(jīng)柱色譜法后得到25％～35％的分離收率。新方法證實有約80％粗的理論收率，雙重結(jié)晶后有45％～50％的分離收率。
合成HLCDs的其它先前方法能夠在美國專利6,150,343及其它中找到。這些先前方法利用全合成途徑合成喜樹堿骨架。由于這些方法與半合成方法相比時具有相對低的收率和較高的成本，對于進(jìn)行大規(guī)模合成操作來說，它們被認(rèn)為是不實用的和無效率的。
上面提到的2003年7月25日申請的美國專利申請10/627,444描述并要求保護(hù)一種合成HLCDs的改良方法。在‘444專利申請中公開的該改良方法中，方法中的主要區(qū)別是將非極性的、疏質(zhì)子溶劑添加到三甲基甲硅烷基醛反應(yīng)物的初始混合物中，以便提高收率。
發(fā)明概述本發(fā)明的合成方法適用于生產(chǎn)具有以下結(jié)構(gòu)I的HLCDs 其中A是-(CH2)m-其中m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低級烷基或芳基。
該方法基本上是由喜樹堿合成優(yōu)選化合物的一步方法。眾所周知，喜樹堿能夠從主要生長在亞洲和歐洲部分地區(qū)的喜樹(camptothecaaccuminata)的樹皮中分離出來。喜樹堿的活性形式是上示的(S)-立體異構(gòu)體，它可以從主要位于中國、印度和歐洲的許多商業(yè)性來源中的任一來源，以GMP級別或者具有實質(zhì)上純度的非GMP級別的商品化產(chǎn)品形式購得。
在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用改良的Minisci烷基化由未被取代的喜樹堿合成式I化合物。本發(fā)明的方法不用三甲基甲硅烷基醛作為初始反應(yīng)物，而使用三烷基甲硅烷基-烷基-環(huán)狀化合物作為關(guān)鍵中間體之一。本發(fā)明的方法提高了收率，該收率超過以前半合成方法所實現(xiàn)的收率，并且在小和大規(guī)模方法操作中都是有效和經(jīng)濟(jì)的。
發(fā)明詳述下面描述的優(yōu)選實施方案不是窮盡的，或者也無意將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。選擇和描述它們以解釋本發(fā)明的原理、及其應(yīng)用和實際的使用，并且由此使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解它的教導(dǎo)。
在本申請中，術(shù)語“低級烷基”意思是指具有一至六個總碳原子的直鏈或支鏈烴。“低級亞烷基”意思是指具有一至六個總碳原子，在其末端碳上與兩個其他的原子結(jié)合的橋接烴(-CH2-)x，其中x是1～6?！暗图壌肌蓖瑯右馑际侵妇哂幸恢亮鶄€總碳原子的醇?！胺蓟币馑际侵赋砗系幕蚍浅砗系?，優(yōu)選1～3個總環(huán)的芳環(huán)系，環(huán)元素完全由碳原子組成。
所定義術(shù)語的實例包括，但不限于低級烷基-甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基等。
低級亞烷基-亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞異丙基、亞丁基等。
低級醇-甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇等。
芳基-苯甲基、苯基、萘基、芴基和取代的衍生物等。
本發(fā)明的方法用于合成上示式I的化合物。通過本方法合成的優(yōu)選化合物包括其中m是1、2或3，R1、R2和R3是甲基、叔丁基或苯基的那些化合物。本方法被描述在下列方案中。
方案1
方案1圖解顯示了用于形成中間體的中間格氏試劑的合成，該中間體將與喜樹堿反應(yīng)合成式I化合物。如上所示，將溴代亞烷基雜環(huán)化合物(所圖示的，沒有限制為2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán))以格氏方式與鎂和碘反應(yīng)，形成所顯示的格氏試劑。
方案2 方案2圖解顯示了由來自方案1的對應(yīng)的格氏試劑，制備甲硅烷基化反應(yīng)物。本方案中，需要時，m是1到5，并且連接末端甲硅烷至雜環(huán)的亞烷基鏈可以是直鏈或支鏈。優(yōu)選地，m是1到3，最優(yōu)選是1，并且最優(yōu)選的最終產(chǎn)物是2’-三甲基甲硅烷基乙基-1，3二氧戊環(huán)1。
方案1和2中所示的方法優(yōu)選是一步、單罐方法。所有的試劑通常可從商業(yè)性來源獲得。如所示，將氯代三甲基甲硅烷與來自方案1的格氏試劑起反應(yīng)，優(yōu)選在非極性的、疏質(zhì)子溶劑例如四氫呋喃(THF)中反應(yīng)。
方案3 方案3圖解顯示了(S)-喜樹堿向期望的式I化合物的轉(zhuǎn)變。該轉(zhuǎn)變優(yōu)選通過改良的Minisci型溶解(hemolytic)烷基化反應(yīng)來實現(xiàn)。如上所示的Minisci型烷基化允許烷基部分取代到支架上，就帶有“n”個烷基碳的反應(yīng)物而論，其具有n-1個的碳原子。
在本發(fā)明的方法中，如方案3中所述，改良的Minisci型烷基化提供溶解雜環(huán)中間體1于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，?yōu)選低分子量的藥學(xué)上相關(guān)的溶劑，如適當(dāng)?shù)墓踩軇?。然后，將此溶液添加到喜樹堿在能夠質(zhì)子化喜樹堿的N-1部分的強(qiáng)酸和金屬硫酸鹽的溶液中。在先前合成式I化合物的方法中，反應(yīng)物傾向于不穩(wěn)定并導(dǎo)致低收率，這部分是因為就地產(chǎn)生由共溶劑衍生的不想要的副產(chǎn)物。
在將雜環(huán)中間體1添加到喜樹堿溶液中后，將強(qiáng)氧化劑，優(yōu)選過氧化氫，緩慢地加到混合液中。然后將式I化合物分離、過濾、洗滌并通過重結(jié)晶純化。
下列特定的實施例舉例說明了本方法，但不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制為所述精確的反應(yīng)物、步驟或條件。
實施例12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊環(huán)的合成儀器準(zhǔn)備布置裝備有回流冷凝器、高架攪拌器和滴液漏斗的加套玻璃反應(yīng)器，避免任何殘留水分。合成方法前將玻璃反應(yīng)器用氮?dú)饬鲀艋?br> 使用的試劑和其他的化學(xué)品無水四氫呋喃 ＝400毫升鎂顆粒 ＝10克(0.411摩爾)三甲基甲硅烷基氯化物 ＝36.8毫升(0.290摩爾)2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán) ＝50克(0.276摩爾)碘晶體 ＝100毫克(催化劑)甲基叔丁基醚 ＝300毫升無水硫酸鈉 ＝40克方法操作反應(yīng)器中裝入商業(yè)上可得的400毫升無水四氫呋喃(THF)，隨后加入10克鎂顆粒，得到鎂顆粒的無水四氫呋喃的混懸液。然后向上述混懸液中引入約100毫克碘晶體。通過確保反應(yīng)介質(zhì)中的碘完全脫色，視覺檢查格氏試劑形成的完成。使用冷水循環(huán)將內(nèi)容物冷卻到0～5℃。一旦反應(yīng)介質(zhì)達(dá)到期望的溫度，使用高架滴液漏斗以細(xì)流形式加入2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán)。然后將反應(yīng)混合液攪動約2小時，同時讓反應(yīng)溫度慢慢地上升到環(huán)境溫度。然后將反應(yīng)混合液冷卻回到0～5℃，再使用高架滴液漏斗以細(xì)流速度的形式加入三甲基甲硅烷基氯化物。讓反應(yīng)混合物達(dá)到環(huán)境溫度并攪動過夜。然后將揮發(fā)物從反應(yīng)器中直接蒸餾出來。然后將有機(jī)殘留物用200毫升甲基叔丁基醚(MTBE)溶解并過濾，以去掉氯溴化鎂(magnesium bromide chloride)和過量的鎂顆粒。用另外100毫升MTBE沖洗反應(yīng)器。然后將合并的有機(jī)部分裝回到反應(yīng)器中，用80毫升生產(chǎn)用水洗滌，將有機(jī)部分通過無水硫酸鈉(40克)干燥，過濾并濃縮，得到期望的粗產(chǎn)物(30克)。然后將該粗產(chǎn)物在65～67℃，30mmHg減壓下蒸餾，得到24.13克無色油。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ-0.001(9H，s)，0.56-0.62(2H，m)，1.59-1.67(2H，m)，3.84-4.00(4H，m)，4.82(1H，t，J＝4.7Hz)。
實施例27-(2-三甲基甲硅烷基乙基)喜樹堿(BNP1350)的合成儀器準(zhǔn)備布置裝備有回流冷凝器、高架攪拌器和滴液漏斗的加套玻璃反應(yīng)器。
使用的試劑和其他的化學(xué)品結(jié)晶的20S-喜樹堿 ＝1.3克(3.73mM)2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊環(huán) ＝1.56克(8.95mM)30％過氧化氫 ＝1.04毫升硫酸亞鐵七水合物 ＝1.3克叔丁醇 ＝26毫升30％硫酸 ＝78毫升(儲備溶液)環(huán)己烷 ＝130毫升二氯甲烷 ＝130毫升無水硫酸鈉 ＝20克N，N-二甲基甲酰胺 ＝22毫升亞硫酸鈉 ＝1.04克方法操作反應(yīng)器中裝入78毫升的30％硫酸。持續(xù)攪動的同時，在環(huán)境溫度下，加入1.3克結(jié)晶的20S-喜樹堿和1.3克硫酸亞鐵七水合物。繼續(xù)攪動直到兩種成分完全溶解在含水硫酸中。向上述的淡黃色/澄明溶液中使用高架滴液漏斗以細(xì)流加入溶于26毫升叔丁醇中的1.56克2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3-二氧戊環(huán)。加入完成后，使用寒冷的水循環(huán)將反應(yīng)介質(zhì)冷卻到15℃。一旦反應(yīng)溫度為15℃，開始通過滴液漏斗，一滴一滴至細(xì)流地加入1.04毫升30％過氧化氫溶液，維持反應(yīng)溫度為15℃～20℃。在同樣的溫度下，將反應(yīng)混合物再攪動30分鐘。30分鐘結(jié)束時，加入1.04克亞硫酸鈉猝滅過量的過氧化氫。此時進(jìn)行方法中HPLC分析，以在驗證反應(yīng)進(jìn)展和形成的雜質(zhì)水平。
向含有反應(yīng)混合物的反應(yīng)器中加入130毫升環(huán)己烷，并且將內(nèi)容物攪動20分鐘。讓有機(jī)層分離。將環(huán)己烷部分排到廢物容器中。將水層再加到反應(yīng)器中。向上述水性反應(yīng)混合物中加入19.5毫升冷的生產(chǎn)用水，稀釋水性部分。然后每次用65毫升二氯甲烷萃取水層兩次，攪動15分鐘并靜置5分鐘。然后將水層排入廢物容器中。然后將合并的二氯甲烷層加回到反應(yīng)器中。將有機(jī)部分用26毫升的生產(chǎn)用水洗滌，攪動15分鐘。將水洗液排入廢物容器中。向反應(yīng)器中加入20克無水硫酸鈉。將所得的混懸液攪動15分鐘。將該混懸液通過10-克硅膠床(60～100微米大小)濾過，除去硫酸鈉。然后將因此獲得淡黃色有機(jī)層濃縮，得到亮褐色的粗產(chǎn)物(1.25克；74.7％粗收率，HPLC純度＝94.8％)。
然后將粗產(chǎn)物混懸于19.5毫升乙醇中，并攪動10分鐘。通過熱壓結(jié)的漏斗濾去固體，用2.6毫升乙醇洗滌一次，在40℃下減壓干燥過夜。通過HPLC分析產(chǎn)物，由峰面積發(fā)現(xiàn)純度96.9％，重1.06克。通過從11毫升無水N，N-二甲基甲酰胺中重結(jié)晶進(jìn)一步純化因此獲得的產(chǎn)物。發(fā)現(xiàn)結(jié)晶后獲得的產(chǎn)物(0.928克；55.40％收率)純度為98.9％。重復(fù)一次DMF重結(jié)晶，獲得0.835克(49.91％總收率)期望的產(chǎn)物(BNP1350)，純度為99.12％。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.18(9H，s)，0.90-0.96(2H，m)，1.04(3H，t，J＝7.4Hz)，1.82-1.96(2H，m)，3.08-3.14(2H，m)，5.24(2H，s)，5.33(1H，d，J＝16.5Hz)，5.76(1H，d，J＝16.5Hz)，7.64-7.69(2H，m)，7.80(1H，t，J＝7.2Hz)，8.04(1H，d，J＝8.4Hz)，8.23(1H，d，J＝8.4Hz)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.63，8.08，17.99，24.35，31.80，49.47，66.54，72.99，98.35，118.68，123.45，126.24，126.75，127.84，130.26，130.77，147.11，147.39，149.47，150.31，151.96，157.82，174.07。
以上描述和實施例不限制本發(fā)明，本發(fā)明由下面權(quán)利要求書的范圍限定。
權(quán)利要求
1.合成具有下式結(jié)構(gòu)的喜樹堿衍生物的方法 其中A是-(CH2)m-；m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低級烷基或芳基；該方法包括a)提供一定量的實質(zhì)上純的喜樹堿，并將所述喜樹堿溶解在強(qiáng)酸溶液中；b)提供一定量的具有式R3R2R1Si-Am-X(II)的化合物，其中X為雜環(huán)，并且將(II)溶解在以有機(jī)物為基礎(chǔ)的溶液中；并且c)將來自步驟a)和b)的溶液混合足夠的一段時間，讓他們起反應(yīng)，形成式I化合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述強(qiáng)酸是硫酸，并且所述以有機(jī)物為基礎(chǔ)的溶液是低級醇或苯甲醇。
3.權(quán)利要求1的方法，其中步驟a)包括將一定量的金屬水合物催化劑和強(qiáng)氧化劑加到強(qiáng)酸溶液中。
4.權(quán)利要求1的方法，其中R1、R2和R3是甲基。
5.權(quán)利要求1的方法，其中X是1，3-二氧戊環(huán)。
6.權(quán)利要求3的方法，其中所述金屬水合物是硫酸亞鐵并且所述強(qiáng)氧化劑是過氧化氫。
全文摘要
合成高度親脂性喜樹堿衍生物的方法。該方法包括在改良的Minisci型烷基化反應(yīng)中，將溶解的、非衍生的喜樹堿與甲硅烷基化雜環(huán)化合物起反應(yīng)，產(chǎn)生7－取代的喜樹堿衍生物。
文檔編號C07D491/147GK1894257SQ200480037768
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者Y·吳, K·納庫南, J·王, H·科夏特 申請人:比奧紐默里克藥物公司