高收率非對映選擇性合成二脫氧核苷的方法
2023-05-19 07:43:21 1
專利名稱:高收率非對映選擇性合成二脫氧核苷的方法
技術領域:
本發明涉及具有光學活性的順式-核苷和核苷類似物及衍生物的非對映選擇性製備方法。通過本發明的新型方法可使所需順式-核苷特定異構體的立體控制合成具有很高的光學純度並且具有較高收率。本發明還涉及其中有用的中間體的生產。
背景技術:
作為抗HIV劑的3′-疊氮基-3′-脫氧胸苷的出現已經顯示了脫去3′-羥基的核苷在生物學上的重要性。而且,2′,3′-二脫氧(dd)核苷類似物和2′,3′-二脫氫-2′,3′-二脫氧(D4)核苷類似物具有潛在的抗病毒活性的發現也促進了更優越的治療試劑的尋找和高產率合成這些核苷的方法的發展。參考,例如De Clercq,E.J.Chemother.Supp.A1989,23,35;Balzarini,等,分子藥理(Mol.Pharmacol.)1987,32,162。
作為糖和鹼基部分系統修飾的結果,許多2′,3′-二脫氧核苷衍生物已經被批准用於臨床抗病毒感染。其中包括D-β-ddI(2′,3′-二脫氧肌苷)、D-β-ddC(2′,3′-二脫氧胞苷,Mitsuya和Broder,美國國家科學院院刊《S.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.》1986,83,1911)和D-β-D4T(2′,3′-二脫氫-2′,3′-二脫氧胸苷,Mansuri等,藥物化學雜誌《J.Med.Chem.》1989,32,461)。近期,作為潛在的抗HBV和HIV的抗病毒劑出現了許多L-構型的核苷類似物-天然D-核苷的異構體。這些類似物包括(-)SddC(3TC)[(2-羥甲基-1,3-氧硫雜茂烷(Oxathiolan)-4-基)胞嘧啶];(-)FSddC(-FTC)[(2-羥甲基-1,3-氧硫雜茂烷(Oxathiolan)-4-基)-5-氟胞嘧啶,Chang,C-N.,等,生物化學雜誌(J.Biol.Chem.)1992,267,13938-13942和Doong,S-L.等,美國國家科學院院刊《Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.》1991,88,8495-8499];β-L-ddC(β-L-2′,3′-二脫氧胞苷,Lin,T-S.,等,四面體通信《Tetrahetron Lett.》1994,35,3477和Lin,T-S.,等,藥物化學雜誌(J.Med.Chem.)1994,37,798-803);β-L-FddC(β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷,Lin,T-S.,等,藥物化學雜誌(J.Med.Chem.)1994,37,798-803)和β-L-FD4C(β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷,Lin,T-S等,藥物化學雜誌(J.Med.Chem.)1996,39,1757。
與相應的D-構型相比,上面提到的這些非天然L-核苷具有更高的抗病毒活性(例如,尤其是抗HBV和HIV)並且在抑制細胞生長和線粒體DNA合成方面,它還降低了對宿主毒性。在所討論的這些L-核苷當中,發現β-L-FD4C對抗HBV最具活性(Lin.等,藥物化學雜誌《J.Med.Chem.》1996,39,1757)。事實上,β-L-FD4C的抗HBV的效力大約是(-)SddC(3TC)的10倍,最近,它已被FDA批准用於抗HIV和HBV的組合治療中。β-L-FD4C和β-L-FddC極佳的抗病毒活性以及其它核苷類似物明顯的藥物潛力進一步保證了作為首要的抗病毒劑(包括抗HBV和抗HIV)以及用於其它目的這類藥劑的發展。
β-L-FD4C的最早合成和抗病毒活性的評價是在Lin和Cheng博士領導下由耶魯大學的一個科學小組完成的。耶魯的合成步驟包括十二步並且總的收率小於0.74%。在該合成步驟中,效率最低的可能是通過反式-N-糖基化反應引入5-氟尿嘧啶這一步,它僅得到約10%所需的β-異構中間體。儘管在尋找對宿主毒性最小的潛在抗病毒核苷的研究中,耶魯大學進行的這種研究代表了一種主要的突破,但是這種低收率的初始合成方法不適於規模生產。因此,為了製備大量的β-L-FD4C用於擴大生產規模、臨床試驗和最終的商品化,需要有一個更有效的合成方法。
本發明目的本發明的目的之一在於提供一種有效合成具有藥物活性的核苷類似物,尤其是2′,3′-二脫氧-(dd)和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氧-(d4)核苷類似物的方法。
本發明的另一目的在於提供一種立體選擇性方法,用於製備核苷中間體,尤其是可用來顯著促進2′,3′-二脫氧-和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷類似物的立體選擇性合成的中間體的製備方法。
本發的明的再一目的在於提供化學合成2′,3′-二脫氧-和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷類似物的中間體,它可用於顯著增加將嘌呤或嘧啶核苷鹼基引入到該中間體的合適的位置上的立體選擇性。
本發明的這些和/或其它的目的可以從下面的本發明的描述中清楚地看到。本發明概述本發明涉及顯著增加β-異構的核苷類似物的立體選擇性合成方法。在本發明方法中,當苯硒基被引入到羥基被保護的內酯糖前體上(下面式4或者其中被保護的羥基是β-取向而不是α-取向的立體對映異構體),意外獲得高收率和高立體選擇性。在一些優選的實施方案中,α-面上含有苯硒基的內酯(核糖前體)的量至少為所生成的α和β產物總量的約90%或更多。甚至在更優選的實施方案中,得到α-面含有苯硒基內酯的量為所產生的α和β產物總量的95%,甚至更優選至少為約97%。該反應的立體專一性是一個意外結果,並使得具有藥物活性的β-L-核苷類似物的合成收率很高。
按照合成β-L-核苷類似物的一個優選順序,含有苯硒基的內酯(
圖1的5a並如上所示)可轉化成糖,並且可用於將核苷鹼基定嚮導向到糖(通常為核糖)上從而使得生成β-異構體核苷的濃度比α-異構體要高得多。
這種方法可用於合成核苷類似物,尤其是2′,3′-二脫氧-和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷類似物。
本發明方法解決和克服了現有技術的困難和缺點並提供了高收率製備具有光學活性的順式-核苷和核苷類似物以及下面式(Ⅰ)和(Ⅱ)衍生物的方法。
其中X為CH或CH2;Y為嘌呤或嘧啶鹼或類似物或其衍生物。
本發明目標是提供增加D-或者L-β或α-異構核苷立體選擇性合成的方法,尤其是將苯硒基引入到由穀氨酸衍生而來的羥基被保護的內酯(4)中(如圖1所示)的方法。
本發明步驟是通過將包含苯硒基的化合物(如N-苯硒基-鄰苯二甲醯亞胺或類似體積較大的結構為ArSeX的含硒化合物,其中Ar為苯基或取代的苯基,如叔丁基苯基或硝基苯基,X為較大的離去基團(如-OAc、-OC(O)CF3、-SCN、-SO2Ar、NR2和N-鄰苯二甲亞醯亞胺)與由D-或L-穀氨酸衍生而來的羥基被保護的內酯(4)反應來完成的,其結果是立體選擇性合成了所需要的苯硒基取代的羥基被保護的內酯(5)並且使最終所需的β-異構核苷具有出乎意料的高收率。需要注意的是由D-穀氨酸合成得到的是L-核苷,而由L-穀氨酸合成得到的是D-核苷。
本發明利用了下面的發現即用N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺在羥基被保護的內酯4(上文和圖1)的酮的α-位碳上引入苯硒基是具有奇高的立體選擇性,並且該引入發生在內酯中遠離受被保護羥基部分影響的一邊。
在本發明的優選方面,本發明具有下述優點即無需使用昂貴的起始原料或採用複雜的步驟來分離對映異構體就可製備大量的式(Ⅰ)的核苷(或其衍生類似物)。本發明方法生產核苷的收率適於擴大規模和商品化生產,並且產品具有高純度和高光學活性。本發明還具有以下優點即通過簡單地選擇合適且易得到的起始原料(在L-核苷的情況下選擇D-穀氨酸或在D-核苷的情況下選擇L-穀氨酸),即可很容易地控制所生成的核苷的構型(L-或D-核苷)。
附圖的簡要說明附圖1為根據本發明的優選化學合成路線,用於β-L-Fd4C和β-L-FddC的立體選擇性合成。
本發明說細說明為描述本發明,以下定義適用於整個說明書。
本說明書中所使用的術語「核苷」、「核苷類似物」或「核苷衍生物」是指具有如下特徵的核苷即包含有嘌呤或嘧啶鹼基並且所述鹼基連接在核糖上而得到本發明所述的2′,3′-二脫氧核苷或2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷。本發明核苷類似物可以是D-構型的(「D」)核苷或優選為L-構型的(「L」)核苷。根據本發明生產的更優選的核苷類似物包括β-L-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-ddC)、β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-FddC)和β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-Fd4C)。因為其獨具的抗-HIV和抗-HBV活性最,所以優選的是β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-Fd4C)。
本說明書中使用的術語「L-核苷」和「D-核苷」是指包含具有特定化學構型的呋喃核糖基部分的核苷類似物。本發明L-核苷的核糖部分的L-構型是非天然構型,與此相反的是在自然形成的核苷胞苷、腺苷、胸苷、鳥苷和尿苷以及其它物質中發現的核糖部分則具有天然的D-構型。
術語「嘧啶」是用於描述包含如尿嘧啶、胸腺嘧啶和胞嘧啶以及它們的甲基化的和相關的類似物(包括假尿嘧啶及其它許多化合物)的通類雜環化合物。術語嘧啶包括模仿這種天然形成的嘧啶鹼的嘧啶類似物,雖然其結構(原子的種類和排列)類似於天然形成的鹼,但是它們不是增加就是缺少了天然形成的鹼所具有的某些功能和性質。這些類似物包括那些通過用氮原子代替CH部分衍生而來的衍生物。(如5-氮雜嘧啶類,如5-氮雜胞嘧啶)。在這個術語範圍還包括其中環取代基互相連接或被去掉或被本領域已知的常規取代基如滷素、羥基、氨基、C1-6烷基等修飾的鹼或類似物。優選的嘧啶類似物包括胞嘧啶類似物,其5-位已經被取代,尤其是被滷素取代。尤其優選的嘧啶鹼是5-氟胞嘧啶。可用於本發明的嘧啶鹼、類似物和衍生物通常是本領域技術人員所公知的。
術語「嘌呤」是用於描述包含化合物如次黃嘌呤、黃嘌呤、腺嘌呤、鳥嘌呤和它們類似物的通類雜環化合物。包括那些通過用氮原子取代CH部分或者用CH部分代替氮原子衍生而來的衍生物。(如7-脫氮嘌呤類,如7-脫氮腺嘌呤或7-脫氮鳥嘌呤)或CH部分和氮原子互換位置的衍生物(如7-脫氮,8-氮雜嘌呤(7-deaza,8-azapurines)。這些鹼的衍生物或類似物是指其環上取代基互相連接或被去掉或被本領域常規取代基如滷素、羥基、氨基、C1-6烷基等修飾的那些化合物。
術語「被保護的羥基」是指任何一個或多個核苷前體中的羥基,它被保護而不發生不利反應,但是如果需要,可在選擇性條件下去除保護而游離出羥基從而進行進一步反應。可用於這一目的的羥基保護基包括例如三取代的甲矽烷基,如叔丁基二甲基甲矽烷基、三苯基甲矽烷基、叔丁基二苯基甲矽烷基以及三苯甲基、甲氧基三苯甲基和三甲基乙醯基等。保護基可廣泛地選自甲矽烷基類、醚保護基類和酯保護基類。所選擇的保護基的空間位阻的空間位阻具有阻礙從羥基被保護的內酯(附圖1的4)的β-面引入苯硒基作用並且促使在內酯的α面引入苯硒基。儘管上文列出的保護基均是優選的,並且尤其優選叔丁基二苯基甲矽烷基,但是任何在內酯核糖前體4的羥基被保護的位置(羥基被保護的位置最終變為所產生的最後核苷類似物的5′-位)提供體積較大取代基的類似基團均有助於從α-面(即在與被保護的羥基相反的一面)引入苯硒基的定向。
術語「被保護的嘌呤」或「被保護的嘧啶」用於描述其中鹼基上的氮或氧基被保護而使其不發生有害反應的嘌呤或嘧啶。可用於這一目的的保護基是本領域公知的並且包括,例如三甲基甲矽烷基、二甲基己基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、三苯基甲基、烷基和醯基以及其它的許多保護基。
術語「苯硒基」用於描述包含苯硒基的基團或部分,它被引入到由穀氨酸衍生而來的羥基被保護的內酯(如附圖1的化合物4和說明書中所述)上並且最終在將核苷鹼基定嚮導入到糖(核糖)上從而生成最終具有藥物活性的β-L-或D-核苷類似物過程中發揮重要作用。本發明的苯硒基以式ArSe表示,其中Ar是苯基或取代的苯基,包括,例如叔丁基苯基、硝基苯基等。苯硒基是利用式ArSeX的化合物引入到羥基被保護的內酯(4)上,其中Ar是如上所述的苯基或取代的苯基,X為離去基團,它具有足夠大的體積從而立體專一性地定向引入ArSe基到羥基被保護的內酯(4)的α-面上。X優選為-OAc、-OC(O)CF3、-SCN、-SO2Ar、NR2或N-鄰苯二甲醯亞胺,其中最優選的是N-鄰苯二甲醯亞胺,Ar表示體積較大的取代基,如叔丁基苯基或其它的體積大的苯基(不是苯基),X可以是滷素,如Cl-、Br-或I-。
本發明的關鍵特徵在於使用體積較大的苯硒基化合物(最優選的是N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺)在羥基被保護的內酯(如附圖1的化合物4)的酮的α-位導入苯硒基從而獲得高立體選擇性的、高收率的取代內酯(5a)。結果得到如此高收率的內酯5(至少約90%並且在某些情況得到97%或更高的所需立體異構體5a)是出乎意料的,尤其考慮到用苯硒基溴或苯硒基氯向內酯4導入苯硒基幾乎是沒有立體選擇性的。在本發明中,非常意外的是利用N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺(或類似的苯硒基化合物)導入苯硒基得到所想要的立體異構體的收率為約75%,大大改善了以前報導的現有技術中的低選擇性(α/β=2.5∶1)和低收率(10%)(Chu等,有機化學雜誌《J.Org.Chem.》1990,55,1418)。
本發明的另一個特徵是,在苯硒基引入之後的各步驟反應條件的優化從而保證了各步的高收率(>90%)。
在根據本發明方法生產L-核苷的優選方法中,純的D-穀氨酸逐步地轉化為附圖1中的式4所示的羥基被保護的內酯,然後再將它與N-苯硒基-鄰苯二甲醯亞胺反應從而專一性地得到式5a所示的內酯。然後將該內酯還原生成非對映異構體糖的混合物6,然後進行乙醯基化並與甲矽烷基化的5-氟胞嘧啶縮合生成2′-苯硒基-取代的核苷類似物(附圖1的化合物8),它可以用還原劑處理生成羥基被保護的2′,3′-二脫氧核苷(dd)類似物11或者用過氧化氫於吡啶中的混和物或相關的氧化劑處理類似物8得到羥基被保護的2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷(d4)類似物9。用本領域公知的方法將羥基被保護的核苷類似物9和11去掉保護生成相應的β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-FddC)和β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-Fd4C)。
正如前所指出的一樣,本發明的主要方面是將苯硒基立體選擇性地引入到羥基被保護的內酯4的酮的α-位碳上從而生成羥基被保護的內酯5a。內酯4可通過現有技術中任何合成方法得到,但優選按照圖1所示的合成路線由穀氨酸開始來進行。值得注意的是附圖1所列的合成路線是用來從D-穀氨酸合成L-核苷的。如果合成的目標化合物是D-核苷,按照附圖1所述的通用合成路線的起始原料則應該是L-穀氨酸。生產最終產物為D-核苷的合成步驟優選(但並不必要)和附圖1所列的步驟相同。
由L-穀氨酸(它是用來生成D-核苷)衍生而來的內酯5a或相應的對映異構內酯是用來有效地合成本發明所述的具有藥物活性的L-和D-2′,3′-二脫氧-(dd)和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫-(d4)核苷的有用中間體。
作為苯硒基取代的內酯5的合成前體,內酯4可通過現有技術中的合成方法合成,但是優選以具有對映異構體純的D-或L-穀氨酸作為起始原料來合成。在如附圖1所示的優選方法中,為了合成內酯4,將D-穀氨酸在酸的存在下進行反應生成內酯酸1,然後將其在合適的醇和酸中酯化。以生成內酯的酯2。然後,利用任何普通的氫化物還原劑,如各種硼氫化物中的一種或多種(包括硼氫化鈉、硼氫化鋰、硼氫化四丁基胺)或各種鋁的氫化物(包括金屬-AlH4、金屬-AlH(OR)3等)還原酯部分生成內酯醇3。然後將內酯醇3與可在醇上形成體積較大的保護基R的化合物反應,例如叔丁基二苯基甲矽烷基氯,它起到保護游離羥基使其在後續的合成步驟中不發生反應的作用。保護基R可以是體積較大的甲矽烷基,如三乙基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、叔丁基二苯基甲矽烷基(畫在附圖1中的化合物4中)等;體積較大的酯基,如三甲基乙醯基[Me3CC(O)-]等和體積較大的醚基,如三苯基甲基醚(trityl)或對甲氧基苯基二苯基甲基醚(methoxytriyl)。這些大體積的羥基保護基與體積較大的苯硒基化合物結合起在一起,導致在羥基被保護的內酯4的內酯部分的α-位碳和α-面上高立體選擇性地引入苯硒基。
在生成苯硒基取代的羥基被保護的內酯5a步驟中,內酯4首先與強鹼,如二(三甲基甲矽烷基)氨基鋰反應,然後與甲矽烷基保護基,如三甲基甲矽烷基氯等反應。二(三甲基甲矽烷基)氨基鈉或鉀以及鹼性足夠強以致能脫去內酯4的酮基的α-位碳上的質子的強鹼,如丁基鋰、二乙基氨基鋰(LDA)以及其它強鹼也可用於該反應中。然後,所形成的烯醇中間體被三甲基甲矽烷基所穩定。甲矽烷基化作用後,三甲基甲矽烷基化的烯醇中間體與N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺反應從而在羰基的α-位碳上引入苯硒基。本領域的普通技術人員很容易認識到,也可採用其它的方法利用N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺或類似的包含苯硒基的化合物,在內酯部分的羰基的α-位碳上引入苯硒基,但是通常其效率低於採用上面詳細描述的方法。
然後將苯硒基取代的內酯5a轉化成合適的二脫氧-或二脫氧-二脫氫核苷類似物。這通常是用下述方法來完成的,即將內酯的羰基轉化(通常是通過還原)成具有反應活性的中間體,它能通過糖基化作用與嘌呤或嘧啶鹼縮合。這可通過許多途徑完成,但優選的方法是將核糖(如附圖1的化合物6)的半縮醛羥基轉化成乙酸基(化合物7),然後將嘌呤或嘧啶鹼縮合到核糖的乙醯化的C-1碳上。若追求優選的方法,如附圖1所列的合成路線所示,可用DIBAL-H將羰基還原成仲醇從而將苯硒基取代的內酯5a還原成半縮醛6。其它的許多還原劑,如硼氫化物試劑或鋁的氫化物試劑以及其它的還原試劑也可用於將羰基還原成醇,但優選DIBAL-H,因為採用這個試劑使得該反應幾乎是定量進行的(98%收率)。然後將半縮醛6轉化成C-1乙醯化的核糖7。儘管,通常是在酸清洗劑,如胺的存在下,也可以使用許多其它的乙醯化試劑,但在優選的合成方案中,乙醯化反應是在乙酸酐/三乙胺混和物中進行的。
在縮合反應中,利用乙醯化的核糖7將嘧啶或嘌呤鹼縮合到乙醯化的核糖上。在附圖1所示的優選方法中,在路易斯酸,如[三氟磺酸三甲基甲矽烷基酯(trimethylsilyltriflate)](TMSOTf)、SnCl4、TiCl2(OR)2、TiCl(OR)3或TiCl4以及許多本領域公知的其它路易斯酸的存在下,將二-三甲基甲矽烷基化的5-氟胞嘧啶鹼定量縮合到乙醯化的(或其它酯化的化合物,如苯甲醯基化的化合物等)核糖7上。優選在三氟甲磺酸三甲基甲矽烷基酯(trimethylsilyltriflate)(TMSOTf)的存在下進行縮合反應從而生成2′-α-苯硒基取代的核苷類似物8。為製備2′,3′-二脫氧核苷類似物12,優選在AlBN3或EtB/O2的存在下用氫化物還原劑,優選用三正丁基錫化氫(n-Bu3SnH)還原核苷類似物8,然後除去5′-位的羥基保護基從而生成優選的化合物β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-FddC)。或者將核苷類似物8與合適的氧化劑(例如過氧化物,如溶於吡啶中的過氧化氫,或間氯過氧苯甲酸以及許多其它的過氧化物)反應生成2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷類似物10,將其處理除去羥基保護基從而得到β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-FD4C)。
儘管上面已描述了優選的化學合成方法,但是任何本領域普通技術人員均將認識到,採用代替的或相類似的步驟也可得到同樣的結果。例如,本領域的普通技術人員很容易替換其中的某種試劑而且事實上用於得到如附圖1所列中間體的所有的溶劑均可替換。例如內酯1和內酯的酯2可很容易地用任何合適的內酯形成試劑或混和試劑來形成並且可用合適的醇,包括甲醇和丙醇來得到酯。事實上,氫化試劑硼氫化鈉可用其它任何合適的硼氫化物或鋁的氫化物代替並且也可使用任何合適的溶劑代替乙醇。任何體積較大的羥基保護基也可用來防止羥基的進一步反應並有助於苯硒基的定向引入。
除了(二)三甲基甲矽烷基氨基鋰外,也可採用許多強鹼,例如BuLi和LDA來完成在內酯4的羰基的α-位碳上立體專一性地引入苯硒基的反應。該反應是通過形成烯醇來進行的並且甲矽烷基保護基,如三甲基甲矽烷基以及其它的保護基,如叔丁基二甲基甲矽烷基和其它的類似的甲矽烷基保護基均可用來穩定將要加上苯硒基的烯醇結構。為此在選擇甲矽烷基保護基時,本領域普通技術人員明白甲矽烷基保護基的選擇是基於該甲矽烷基具有穩定烯醇中間體的能力以及它的相對較容易去除。在本發明中使用的苯硒基鄰苯二甲醯亞胺是優選的苯硒基化試劑,但是任何包含類似於上文所描述的鄰苯二甲醯亞胺基團的體積較大的離去基團的苯硒基化試劑也可採用。本域普通技術人員可很容易地通過修飾苯基取代基來改變離去基團(ArSeX)的大小從而影響苯硒基引入的立體選擇性。
下述的β-L-FddC(β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷和β-L-FD4C(β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷)合成是用來解釋本發明的實際操作,而不應理解為對本發明的全部範圍的限制,尤其是相關的明顯變例、替換和類似步驟和方法均包括在本發明範圍之內。
實施例實施例1本發明的優選實施方案概括在附圖1中並且將在下面作詳細說明。參考化合物編號和附圖1中所給的合成路線中的那些編號是相同的。在這個實施方案中。目標化合物12β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-FddC)和10β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-FD4C)的合成是經過十步來完成的並且總的收率分別為25%和27%。在這個路線中效率最低的步驟的收率為75%(從4至5a)。每步的平均收率為約88%,這使得這套合成路線用於商品化生產是可行的。材料和方法所有的試劑除另有說明外均來自商業途徑。溶劑在使用前均經過蒸餾。熔點採用MelTemp裝置進行測定並且沒有校正。氫NMR譜是在Varian EM390或Bruker WM250上測定的,以ppm(deta)為單位記錄並以(CH3)4Si作為參考。紫外光譜是用Beckman 25分光光度計來測定的。薄層色譜(TLC)分析是採用Merk公司的EM Silica Gel60預塗片來進行的。柱色譜採用Merk公司的EM Silica gel.和標準有機溶劑。詳細的反應條件和各中間體的表徵(包括1H NMR、13C NMR和LRMS或HRMS以及化合物8-12的元素分析數據)均在這部分中給出。
製備過程內酯的酯2的製備在0℃下向D-穀氨酸(50.0g)於水(70ml)中的懸浮液中加入濃HCl(70ml),然後在2hr的時間內慢慢加入NaNO2(35.0g)於水(75ml)中的溶液。然後使反應升至室溫並再攪拌15hr。減壓(低於50℃)蒸乾溶劑。然後反應混和物與EtOAc(150ml)一起攪拌。濾去不溶都分並用EtOAc(2×50ml)洗滌固體。合併濾液並乾燥(Na2SO4)。真空蒸發除去溶劑得到45g(~100%)的淺黃色粘稠狀粗產物內酯1。
將上述粗產品酸和催化量的p-TsOH(1.0g)溶於EtOH(65ml)和苯(150ml)中,溶液回流5hr。常壓蒸餾除去溶劑直至沸點(b.p.)升至79℃。將反應混和物冷卻至室溫,然後用苯(500ml)稀釋。所得反應混和物用水、10%Na2CO3溶液和水洗,然後用Na2SO4乾燥。蒸除溶劑並且將殘餘物在高真空下蒸餾得到35.0g(兩步收率為65%)所需的酯-內酯(2)。內酯的酯2的分析1H NMR of 2(CDCl3,300MHz):δ4.87(m,1H),4.14(q,2H),2.55-2.23(m,4H),1.22(t,3H).內酯醇3的製備在0℃下大約10min內,向所述的酯-內酯2(17.3g,109.5mmol)的乙醇溶液(72ml)中加入NaBH4(2.90g)的乙醇溶液(48ml)。所得反應混和物在室溫下攪拌1hr。然後在0℃下用10%的HCl終止反應直到溶液pH值為3。濾去固體,減壓濃縮濾液。然後將殘餘物和MeOH共蒸發三次。然後將所得到的殘餘物用矽膠色譜(10-20%EtOH/CH2Cl2)提純得到9.5g(75%)所需的醇3,無色液體。內酯醇3的分析數據1H NMR of 3(CDCl3,300MHz):δ4.72(m,1H),3.99(dd,J=3.1Hz,J′=12.7Hz,1H),3.72(dd,J=4.8Hz,J′=12.6Hz,1H),2.76-2.18(m,4H).內酯4的甲矽烷基醚的製備在0℃下向化合物3(5.10g,43.97mmol)的二氯甲烷溶液中加入咪唑(3.89g,57.16mmol)和叔丁基氯代二苯基甲矽烷(13.30g,12.58ml)。反應在0℃下攪拌1hr,然後在室溫下攪拌2hr。將反應混和物用CH2Cl2(150ml)稀釋並用水(3×40ml)和鹽水(40ml)洗。乾燥有機層並在減壓下濃縮,得到殘餘物,將殘餘物用色譜(20-30%EtOAc/己烷)提純得到15.2g(97%)所需的甲矽烷基醚4,淺黃色粘稠物。內酯4的甲矽烷基醚的分析數據1H NMR of 4(CDCl3,300MHz):δ7.70-7.39(m,10H),4.61(m,1H),3.90(d,J=3.3Hz,J′=11.4Hz,1H),3.70(dd,J=3.3Hz,J′=11.4Hz,1H),2.70(m,1H),2.53(m,1H),2.26(m,2H),1.08(s,9H).內酯5a苯硒基化物的製備在氮氣保護下,將溶於THF中的雙(三甲基甲矽烷基)氨基鋰(1M,32.2ml,32.20mmol)加入到6ml的THF中,並冷卻至-78℃。在45分鐘內並於-78℃下,將溶於20ml THF中的內酯的甲矽烷基醚4(10.36g,29.30mmol)緩慢加入到上述溶液中。加完1小時後,在約5分鐘內滴加TMSCl(5.0ml,64.46mmol)。然後將混和物於-78℃下攪拌1小時,然後升至室溫並攪拌2小時。然後將反應混和物冷卻至-78℃並在約1小時時間內通過粉末加料管加入N-苯硒基鄰苯二甲醯亞胺(11.0g,36.40mmol),繼續在-78℃下攪拌3小時,然後升溫至室溫並攪拌30分鐘。將反應混和物傾入150ml的NaHCO3溶液和300ml乙醚中,然後用NaHCO3萃取2次並用NaCl溶液萃取1次。水層再用100ml乙醚萃取,合併有機層並用MgSO4乾燥,過濾並減壓除去溶劑。粗產物用柱色譜純化得到11.20g反式異構體(收率75%)。還得到少量的順式異構體200mg(1%)。內酯的苯硒基化物5a的分析數據1H NMR of 5a(CDCl3,300MHz):δ7.75-7.32(m,15H),4.40(m,1H),4.16(dd,J=5.4Hz,J′=9.2Hz,1H),3.90(dd,J=2.9Hz,J′=11.5Hz,1H),3.66(dd,J=3.1Hz,J′=11.5Hz,1H),2.7S(m,1H),2.33(m,1H),1.10(s,9H).13C NMR of 5a(CDCl3,75MHz):δ176.1,135.8,135.7,135.6,132.9,132.5,130.1,129.5,129.1,128.0,127.2,78.8,65.0,37.3,32.5,27.0,19.3.乳醇6的製備在-78℃下,將內酯的苯硒基化物5a(1.63g,3.20mmol)的甲苯溶液(10ml)用DIBAL-H(2.35ml,1.5M)處理,1小時後,再加入DIBAL-H(0.32ml)。30分鐘後,反應在-78℃下用飽和的酒石酸鈉鉀溶液(40ml)終止反應。反應混和物升至室溫並用EtOAc(2×50ml)萃取。合併有機層並再用酒石酸鈉鉀飽和溶液洗滌直至得到清亮溶液。乾燥得到的有機層並減壓蒸發。殘餘物經過色譜純化(10-20%EtOAc/己烷)得到1.60g(98%)所需的乳醇6。乳醇6的分析數據1H NMR of 6(CDCl3,300MHz):δ7.80-7.26(m,15H),5.64-5.44(m,1H),4.45(m,1H),4.10-3.52(m,4H),2.79-2.00(m,2H),1.13-1.06(m,9H).1′糖的乙酸酯7的製備在0℃下,向乳醇6(4.50g,8.80mmol)的二氯甲烷溶液(18ml)中加入三乙胺(1.59ml,11.44mmol)和乙酸酐(1.08ml,11.44mmol)。還加入催化量的DMAP。反應在0℃下攪拌1小時,然後在室溫下攪拌12小時。用NaHCO3飽和溶液(20ml)終止反應,並用CH2Cl2(2×100ml)萃取所得反應混和物。合併有機層並用鹽水洗,乾燥並減壓濃縮。殘餘物通過短矽膠填充柱純化(採用15%乙酸乙酯/己烷作為淋洗劑)得到4.75g(98%)相應的1′-糖乙酸酯衍生物7,粘稠的油狀物。1′-糖乙酸酯的分析數據1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.74-7.20(m,15H),6.44-6.22(m,1H),4.44-3.52(m,4H),2.58-2.08(m,2H),1.861.55(s,1H),1.020.92(s,9H).FAB質量C29H35O4SiSe(MH+),計算值554,實驗值554。核苷的苯硒基化物8的製備將5-氟胞嘧啶(1.11g,8.58mmol)和硫酸銨(40mg)於(TMS)2NH中的混和物加熱回流2小時,得到清亮的溶液。將反應混和物冷卻至室溫並在真空下除去溶劑。所得白色固體(雙-TMS-5-FC)在高真空下乾燥30分鐘。
向上面製備的雙-TMS-5-FC中加入1′-糖乙酸酯衍生物7(4.75g,8.58mmol)的二氯乙烷溶液(30ml),然後在0℃下向上述溶液中加入TMSOTf(1.99ml,10.30mmol)的二氯乙烷溶液(10ml)。反應混和物在0℃下攪拌30分鐘,然後再在室溫下攪拌90分鐘。這時,用NH4Cl飽和溶液(30ml)終止反應並用二氯乙烷(250ml)萃取。有機層用鹽水洗滌、乾燥並減壓濃縮。所得殘餘用色譜純化(60-80%EtOAc/己烷,然後10%EtOH/CH2Cl2)得到5.40g(100%)所需產物,白色泡沫狀產物。核苷苯硒基化物8的分析數據1H NMR of 8(300 MHz,CDCl3):δ8.00(d,J=5.5Hz,1H),7.66-7.25(m,15H),6.13(dd,J=1.4Hz,J′=4.9Hz,1H),4.32(m,11~),4.11(d,J=11.2Hz,1H),3.85(dd,J=6.5Hz.J′=11.6Hz,1H),3.69(dd,J=2.3Hz,J′=11.8Hz,1H),2.47(m,1H),2.06(m,1H),1.11(s,9H).
13C NMR of 8(CDCl3,75MHz):δ156.2,156.0,151.9,137.8,135.8,135.7,135.5,134.6,132.6,132.3,130.2,130.0,129.4,128.6,128.1,127.9,126.9,126.1,125.7,91.3,80.5,65.1,44.9,32.3,27.1,19.3.FAB質量C31H35FN3O3SiSe(MH+),計算值624,實驗值624。二脫氫核苷的甲矽烷基醚9的製備在0℃下,向苯基硒化物8(437mg,0.702mmol)的THF溶液中加入30wt.%的過氧化氫水溶液(0.22ml,7.02mmol)。反應在0℃下攪拌1小時。此時,在0℃下加入吡啶(0.57ml,7.02mmol)。反應在室溫下攪拌3小時,然後再用EtOAC(50ml)和Et2O(10ml)稀釋反應混和物,然後用NaHCO3飽和溶液和鹽水洗滌,有機層用Na2SO4乾燥然後在減壓蒸發得到殘餘物,殘餘物通過矽膠柱色譜純化(5-10%EtOH/CH2Cl2)得到280mg(86%)所需的二脫氫核苷的甲矽烷基醚9。二脫氫核苷的甲矽烷基醚9的分析數據1H NMR of 9(CDCl3,300MHz):δ8.95(寬峰,1H),7.74-7.34(m,10H),6.98(d,J=1.5Hz,1H),6.10(d,J=5.9Hz,1H),5.92(d,=5.7Hz,1H),5.83(寬峰,1H),4.85(s,1H),3.95(dd,J=3.1Hz,J′=11.6Hz,1H),3.77(dd,J=3.4Hz,J′=11.7Hz,1H),1.05(s,9H).13C NMR of 9(CDCl3,75MHz):δ158.6,158.4,154.4,138.4,135.7,135.2,133.1,132.9,132.7,130.1,130.0,127.9,127.7,125.4,125.0,91.2,87.2,65.3,27.0,19.3.FAB質量C25H29FN3O3Si(MH+),計算值467,實驗值467二脫氧核苷的甲矽烷基醚10的製備製備(a)在0℃下,將5′-甲矽烷基醚9(0.71g,1.53mmol)的THF溶液(26ml)用四丁基氟化銨(TBAF)(3.81ml,1M,3.81mmol)處理。反應在0℃下攪拌30分鐘,然後在室溫下攪拌2小時,這時,真空除去溶劑。得到的殘餘物用矽膠色譜(從80%EtOAc/己烷到10-20%EtOH/CH2Cl2)純化得到331mg(95%)所需產物β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-FD4C)10,白色泡沫狀。
製備(b)向冷卻至0℃的甲矽烷基醚9(321mg,0.690mmol)的THF溶液中加入三乙胺-三氟化氫(0.449ml,2.72mmol),室溫下攪拌5小時後,在0℃下加入第二份的試劑。反應混和物在室溫下攪拌15小時,然後真空除去溶劑,殘餘物用柱色譜純化(5-10-20%EtOH/CH2Cl2)得到146mg(94%)所需產物β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(β-L-FD4C)10。
β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫胞苷(B-L-FD4C)10的分析數據1H NMR of 10(DMSO-d6,300MHz):δ8.01(d,J=7.2Hz,1H),7.77(寬峰,1H),7.52(寬峰,1H),6.81(d,J=1.1Hz,1H),6.30(dd,J=1.2Hz,J′=5.9Hz,1H),5.86(dd,J=1.3Hz,J′=5.9Hz,1H),5.07(寬峰,1H),4.76(s,1H),3.31-3.60(m,2H).FAB質量C9H11FN3O3(MH+),計算值228,實驗值228。二脫氧核苷的甲矽烷基醚11的製備向化合物8(323mg,0.519mmol)和催化量的AIBN的脫氣的苯溶液(5ml)中加入三丁基錫化氫(0.279ml,1.038mmol),反應混和物加熱至回流1.5小時。然後,將反應混和物冷卻至室溫,真空除去溶劑。殘餘物用矽膠色譜純化(5-10%EtOH/CH2Cl2)得到240mg(100%)所需的二脫氧核苷的甲矽烷基醚11。二脫氧核苷的甲矽烷基醚11的分析數據1H NMR of 11(CDCl3,300Mhz):δ8.17(d,J=4.2Hz,1H),7.71-7.28(m,10H),6.40(寬峰,1H),5.98(d,J=6.0Hz,1H),4.16-4.09(m,2H),3.75-3.70(m,1H),2.60-1.78(m,4H).FAB質量C9H13FN3O3(MH+),計算值230,實驗值230。β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷(β-L-FddC)12的製備在0℃下,向化合物11(240mg,0.52mmol)的THF溶液(10ml)中加入Et3N-(HF)3(0.339ml,2.08mmol)。反應混和物在室溫下攪拌3小時。這時,加入另外六等份的去甲矽烷基化試劑,並將反應混和物在室溫下攪拌過夜。然後減壓除去溶劑,所得殘餘物用色譜純化(10-20%,EtOH/CH2Cl2),得到95mg(78%)所需的β-L-FddC12,白色泡沫狀物質。β-L-5-氟-2′,3′-二脫氧胞苷12(β-L-FddC)的分析數據1H NMR of β-L-FddC(DMSO-d6,300Mhz):δ8.26(d,J=7.4Hz,1H),7.65(寬峰,1H),7.43(寬峰,1H),5.83(m,1H),5.15(寬峰,1H),4.01(m,1H),3.72(d,J=11.7Hz,1H),3.52(d,J=11.9Hz,1H),2.27-2.20(m,1H),1.91-1.75(m,3H).
實施例2現有技術合成內酯苯硒基化物5a以下從內酯甲矽烷基醚(4)合成內酯苯基硒化物(5a)是按照現有技術來進行的。Chu等,有機化學雜誌(J.Org.Chem.)55,1418(1990)和Ryl等,合成(Synthesis)874(1977)。重要的是該技術利用苯硒基溴將苯硒基引入到烯醇醚上的。其引入苯硒基的立體選擇性和本發明方法相比較,其專一性要遠遠小於本發明的方法。
在-78℃下,將內酯4(12.50g,35.27mmol)的THF溶液(106ml)用LiHMDS(35.30ml,1M)處理15分鐘,然後在約2分鐘內加入純的TMSCl(4.48ml,35.27mmol),然後將所得反應混和物在-78℃下攪拌30分鐘,然後再在室溫下攪拌2小時。然後用NH4Cl飽和溶液終止反應。減壓下部分除去反應溶劑。所得反應混和物用EtOAc(3×100ml)萃取。合併有機層並用鹽水洗滌和Na2SO4乾燥。蒸發。殘餘物用矽膠色譜純化(10-20%EtOac/己烷),得到10.80g(60%)所需的2′-苯硒基化物5a和4.40g(24%)的異構體5b。
在室溫下,將2′-β-苯硒基化衍生物5b(4.40g,8.64mmol)的THF溶液(35ml)用DBU(3.10ml,20.74mmol)處理24小時。然後減壓下部分除去溶劑,反應混和物用EtOac(150ml)稀釋並用NaHCO3飽和溶液和鹽水洗滌。乾燥有機層,蒸發和純化得到2.3g(52%)的2′-α-苯硒基化物5a以及1.3g(30%)回收的S.M.(5b)。
分析數據1H NMR of 5a(CDCl3,300MHz):δ7.75-7.32(m,15H),4.40(m,1H),4.16(dd,J=5.4Hz,J′=9.2Hz,1H),3.90(dd,J=2.9Hz,J'=11.5Hz,1H),3.66(dd,J=3.1Hz,J′=11.5Hz,1H),2.75(m,1H),2.33(m,1H),1.10(s,9H).13C NMR of 5a(CDCl3,75MHz):δ176.1,135.8,135.7,135.6,132.9,132.5,130.1,129.5,129.1,128.0,127.2,78.8,65.0,37.3,32.5,27.0,19.3.
1H NMR of 5b(CDCl3,300MHz):δ7.70-7.26(m,15H),4.54(m,1H),4.07(dd,J=9.5Hz,1H),3.76-3.63(m,2H),2.68(m,1H),2.27(m,1H),1.10(s,9H).13C NMR of 5b(CDCl3,75MHz):δ175.8,135.7,135.5,133.0,132.9,130.0,129.4,128.9,127.9,127.5,78.8,64.8,37.1,31.8,26.9,19.4.
應該理解的是,上述實施例和方案的目的在於以實例的方式對本發明進行描述。不應視為對本發明的任何形式的限制。本領域普通技術人員可對上述方法所作的各種修改或改變也在本發明的構思範圍內並包括在本申請和它的權利要求的本質和內涵範圍內。
權利要求
1.生產式(5a)所示的內酯的非對映異構選擇性的方法,
其中R為選自叔丁基二苯基甲矽烷基、三苯基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、三苯甲基、甲氧基三苯甲基和三甲基乙醯基的羥基保護基(A),它包括以下步驟1)將式(4)的羥基被保護的內酯
與有效量的強鹼反應,然後在第二步中引入甲矽烷基保護基(B)從而得到甲矽烷基保護的烯醇醚產物;2)將由步驟1得到的甲矽烷基保護的烯醇醚產物與具有式ArSeX的苯硒基化合物反應,其中Ar是苯基或取代的苯基,X選自-OAc、-C(O)CF3、-SCN、-SO2Ar、NR2和N-鄰苯二甲醯亞胺,生成式5a的化合物。
2.根據權利要求1的方法,其中所述的鹼選自丁基鋰、二乙基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鈉和(二)三甲基甲矽烷基氨基鉀。
3.根據權利要求1的方法,其中所述的甲矽烷基保護基(B)是三甲基甲矽烷基。
4.生產式(Ⅰ)所示的L-核苷的非對映異構選擇性的方法,
其中Y是嘌呤或嘧啶鹼,X為CH或CH2,它包括以下步驟1)由式(4)所示的化合物合成式(5a)所示的化合物
其中R為體積較大的羥基保護基,它選自叔丁基二苯基甲矽烷基、三苯基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、三苯甲基、甲氧基三苯甲基和三甲基乙醯基,
它是通過在第一步中將所述的化合物(4)與有效量的強鹼反應,然後在第二步中引入甲矽烷基保護基從而生成甲矽烷基保護的烯醇醚,然後將所述的甲矽烷基保護的烯醇醚與具有式ArSeX的含有苯硒基的化合物反應從而生成式(5a)的苯硒基化的內酯,其中Ar為苯基或取代的苯基,X選自-OAc、-OC(O)CF3、-SCN、-SO2Ar、NR2和N-鄰苯二甲醯亞胺;2)將化合物(5a)的內酯部分還原成半縮醛(6);
3)將半縮醛(6)酯化生成式(7)的酯化的化合物,
其中T為酯基;4)將嘌呤或嘧啶鹼縮合到所述的酯化的化合物(7)上從而生成式(8)的核苷
其中Y為嘌呤或嘧啶鹼,將其進一步氧化或還原即可生成式(Ⅰ)的核苷。
5.根據權利要求4的方法,其中所述的式(8)的核苷進一步氧化之後,通過去掉羥基保護即得到式(10)的2′,3′-二脫氧-2',3'-二脫氫核苷。
6.根據權利要求4的方法,其中Y為嘧啶鹼。
7.根據權利要求5的方法,其中所述的嘧啶鹼為胞嘧啶。
8.根據權利要求5的方法,其中所述的嘧啶鹼為5-氟胞嘧啶。
9.根據權利要求4的方法,它進一步包括以下步驟即將式(8)的核苷還原生成式12的2′,3′-二脫氧核苷衍生物。
10.根據權利要求9的方法,其中Y為嘧啶鹼。
11.根據權利要求10的方法,其中嘧啶鹼為胞嘧啶。
12.根據權利要求10的方法,其中嘧啶鹼為5-氟胞嘧啶。
13.根據權利要求9的方法,其中X為N-鄰苯二甲醯亞胺。
14.根據權利要求9的方法,其中所述的強鹼選自丁基鋰、二乙基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鈉和(二)三甲基甲矽烷基氨基鉀。
15.根據權利要求9的方法,其中所述的甲矽烷基保護基是三甲基甲矽烷基。
16.根據權利要求9的方法,其中所述的還原步驟(2)是在硼氫化物還原劑或氫化物還原劑的存在下進行的。
17.生產式(5c)所示的內酯的非對映異構選擇性的方法,
其中R為選自叔丁基二苯基甲矽烷基、三苯基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、三苯甲基、甲氧基三苯甲基和三甲基乙醯基,它包括以下步包驟1)將式(4a)的羥基被保護的內酯
與有效量的強鹼反應,然後通過在第二步中引入甲矽烷基保護基(B)得到甲矽烷基保護的烯醇醚產物;2)將步驟1中得到的甲矽烷基保護的烯醇醚產物與具有式ArSeX的苯硒基化合物反應生成式5c的化合物,其中Ar為苯基或取代的苯基,X選自-OAc、-OC(O)CF3、-SCN、-SO2Ar、NR2和N-鄰苯二甲醯亞胺。
18.根據權利要求17的方法,其中所述的鹼選自丁基鋰、二乙基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鋰、(二)三甲基甲矽烷基氨基鈉和(二)三甲基甲矽烷基氨基鉀。
19.根據權利要求17的方法,其中所述的甲矽烷基保護基(B)是三甲基甲矽烷基。
全文摘要
本發明涉及顯著增加合成β-異構核苷類似物的立體選擇性方法,在本發明方法中,選擇在被保護的內酯糖前體上引入苯硒基可使得所需的苯硒基取代基在被保護內酯的遠離保護基的一面上引入。這種立體專一性地在糖前體上引入苯硒基使得可以非常高收率地合成核苷類似物,尤其是2′,3′-二脫氧-和2′,3′-二脫氧-2′,3′-二脫氫核苷類似物。在某些優選實施方案中,優選得到的含有苯硒基的保護內酯的量大約為所得到的異構體總量的90%或更多。在更優選實施方案中,優選異構體的量至少為生成的含有苯硒基的保護內酯總量的95%、甚至更優選為約97%。
文檔編號C07H19/048GK1222157SQ97195517
公開日1999年7月7日 申請日期1997年6月2日 優先權日1997年6月2日
發明者S-H·陳, L·秀豔 申請人:維奧恩製藥公司