(57)【要約】6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2’-デオキシリボヌクレオシドとの酵素的トランスグリコシル化反応、それに続くルテニウム触媒による不斉移動水素化を含む、ペントスタチンの立体選択的製造のための方法に関する。2018522884.tif 000003
2018522884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2-デオキシ-リボヌクレオシドとを反応させる工程;および
（ii）工程（i）で得られた8-ケトペントスタチン誘導体をルテニウム触媒による不斉移動水素化により還元する工程
を含む、ペントスタチンの立体選択的合成のための方法であって、工程（i）における反応が、ヌクレオシドデオキシリボシルトランスフェラーゼによって酵素的に触媒される、方法。
【請求項２】
2-デオキシ-リボヌクレオシドが、2-デオキシ-ウリジンである、請求項1記載の方法。
【請求項３】
2-デオキシ-リボヌクレオシドが、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の1.5〜10モル当量の量で使用される、請求項1または2記載の方法。
【請求項４】
2-デオキシ-リボヌクレオシドが、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の4〜7モル当量の量で使用される、請求項3記載の方法。
【請求項５】
工程（i）における反応が、10℃〜50℃の温度で行われる、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
工程（i）における反応が、25℃〜35℃の温度で行われる、請求項5記載の方法。
【請求項７】
工程（i）における反応が、6.0〜9.0のpH値で行われる、請求項1〜6のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
工程（i）における反応が、7.5〜8.0のpH値で行われる、請求項7記載の方法。
【請求項９】
工程（ii）における反応が、RuCl(p-シメン)[(R,R)-Ts-DPEN]によって触媒される、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
工程（ii）における反応が、トリエチルアミンとギ酸との混合物中で行われる、請求項9記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2’-デオキシリボヌクレオシドとの酵素的トランスグリコシル化反応、それに続くルテニウム触媒による不斉移動水素化を含む、ペントスタチンの立体選択的製造のための方法に関する。この方法は、高収率で、＞99％の過剰な所望のβ-アノマーを伴う、ペントスタチンの製造をもたらす。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ペントスタチンは、種々のタイプのリンパ増殖性障害の処置のために使用される、アデノシンデアミナーゼの最も強力な阻害剤の1つとして作用する細胞増殖抑制性プリン類似体である。ペントスタチンの体系名は(R)-3-((2R,4S,5R)-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-3,6,7,8-テトラヒドロ-イミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8-オール)であり、その化学構造を図1に示す。
【０００３】
現在、ペントスタチンの大規模製造のための主な方法は、ストレプトマイセス・アンチビオチクス（Streptomyces anlibilicus）NRRL 3238培養物の発酵に関する。しかしながら、この方法は、最終生成物の非常に低い収率（1000lの発酵ブロスからわずか約13g）ならびに複雑で高価なクロマトグラフィ精製プロセスを含むいくつかの重大な欠点を有する（Woo, P.W.K. et al.（1974）J.Heterocycl.Chem. 11, 641-645（非特許文献1））。
【０００４】
ペントスタチンの全化学合成は、分子が、（i）独特で不安定な複素環式塩基、（ii）β-アノマーに有利に働く立体制御されたグリコシル化の試みを受け付けない2-デオキシ糖、および（iii）中央のキラルヒドロキシル基を含有するので、難題を提起する。いかなる化学変換の利点も、これら3つの重要な困難に対するその解決策によって評価される。
【０００５】
ペントスタチンの最初の合成スキームは、1979年に確立された（Baker, D.C., and Putt, S.R.（1979）J. Am. Chem. Soc.101, 6127-6128（非特許文献2））。合成経路は、図2に概略的に示されており、合計11の工程を含んでいる。それは、イミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン複素環式化合物の製造、それに続く非選択的グリコシド化（所望のβ-アノマーの部分はわずか14％を占めるに過ぎない）および還元を含む。全体的な収率は、（出発材料と比較して）わずか1.6％に過ぎない。
【０００６】
その後、この方法のいくつかの改変および改善が確立されたが（例えば、Chan, E. et al.（1982）J. Org. Chem. 47, 3457-3464（非特許文献3）; Chen, B.C. et al.（2002）Tetrahedron Lett. 43, 1595-1596（非特許文献4）; Ho, J.Z.et al.（2003）J. Org. Chem. 68, 109-114（非特許文献5）を参照）、これらはすべて依然として、個々の合成工程中の立体特異性の欠如に起因した相当に低い収率により妨げられる。
【０００７】
WO 2014/177585 A2（特許文献1）は、ヒドロキシル官能基を含むイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン複素環式化合物を出発材料として使用する合成スキームを開示している。しかしながら、このプロセスは、反応混合物を50℃で長時間加熱することを必要とし、これは望ましくない副生成物の形成につながる可能性がある。
【０００８】
WO 2005/027838 A2（特許文献2）は、ヒポキサンチンまたは2-デオキシイノシン誘導体中のO-C-N官能基の環拡大を含む、ペントスタチンの製造のための合成スキームを開示し、これは収率の改善をもたらす。しかしながら、その全体的な化学的複雑性に起因して、この合成経路もペントスタチンの大規模製造に適していない。
【０００９】
従って、確立された合成経路の限界を克服するペントスタチンの合成のための改善された方法が依然として必要とされている。特に、ペントスタチンの大規模製造のために、手間がかからずコスト効率の良い方法が必要であり、従って、個々の反応工程の立体特異性を(8-R)-ペントスタチンの所望のβ-アノマーに有利なように改善する必要がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、ペントスタチンの合成のための改善された方法を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】WO 2014/177585 A2
【特許文献２】WO 2005/027838 A2
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Woo, P.W.K. et al.（1974）J.Heterocycl.Chem. 11, 641-645
【非特許文献２】Baker, D.C., and Putt, S.R.（1979）J. Am. Chem. Soc.101, 6127-6128
【非特許文献３】Chan, E. et al.（1982）J. Org. Chem. 47, 3457-3464
【非特許文献４】Chen, B.C. et al.（2002）Tetrahedron Lett. 43, 1595-1596
【非特許文献５】Ho, J.Z.et al.（2003）J. Org. Chem. 68, 109-114
【発明の概要】
【００１３】
一局面では、本発明は、（i）6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2-デオキシ-リボヌクレオシドとを反応させる工程;および（ii）工程（i）で得られた8-ケトペントスタチン誘導体をルテニウム触媒による不斉移動水素化により還元する工程を含む、ペントスタチンの立体選択的合成のための方法であって、工程（i）における反応が、ヌクレオシドデオキシリボシルトランスフェラーゼによって酵素的に触媒される、方法に関する。
【００１４】
好ましい態様では、使用される2-デオキシ-リボヌクレオシドは2-デオキシ-ウリジンである。
【００１５】
特定の態様において、2-デオキシ-リボヌクレオシドは、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の1.5〜10モル当量の量で使用される。好ましくは、2-デオキシ-リボヌクレオシドは、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オン化合物の量の4〜7モル当量の量で使用される。
【００１６】
別の特定の態様において、工程（i）における反応は、10℃〜50℃の温度で行われる。好ましくは、工程（i）における反応は、25℃〜35℃の温度で行われる。
【００１７】
別の特定の態様では、工程（i）における反応は、6.0〜9.0のpH値で行われる。好ましくは、工程（i）における反応は、7.5〜8.0のpH値で行われる。
【００１８】
好ましい態様において、工程（ii）における反応は、RuCl(p-シメン)[(R,R)-Ts-DPEN]によって触媒される。特に好ましくは、工程（ii）における反応は、トリエチルアミンとギ酸との混合物中で行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】(R)-3-((2R,4S,5R)-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-3,6,7,8-テトラヒドロイミダゾ[4,5-d][1,3]ジアゼピン-8-オール)（すなわち、ペントスタチン）の化学構造を示す。
【図２】当技術分野において確立されたペントスタチンの製造のための代表的な合成スキームを示す。
【図３】本発明によるペントスタチンの立体選択的製造のための代表的な合成スキームを示す。
【図４】Chan, E. et al.（1982）J. Org. Chem. 47, 3457-3464に記載された確立された合成スキームに従って、メタノール中、NaBH4を用いて8-ケトペントスタチンを還元した後の反応混合物の代表的なHPLCクロマトグラムを示す。クロマトグラムは、ペントスタチン（すなわち、8-R異性体）および混入8-S異性体の両方が約55％対45％の比率で共存していることを示す。
【図５】本発明による、ルテニウム触媒による不斉移動水素化を用いた非保護8-ケトペントスタチンの還元後の反応混合物の代表的なHPLCクロマトグラムを示す。クロマトグラムは、所望の8-R異性体（すなわち、ペントスタチン）が（ほぼ）排他的に存在していることを示す。8-S異性体は、約0.2％の量で残存物としてのみ存在する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
発明の詳細な説明
本発明は、6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2-デオキシ-リボヌクレオシドとの酵素的トランスグリコシル化反応、および得られた非保護8-ケトペントスタチン誘導体に対して実施されるその後のルテニウム触媒による不斉移動水素化の組み合わせにより、反応全体の立体選択性が、(8-R)-ペントスタチンの所望のβ-アノマーが非常に過剰である方向にシフトする、好ましくはそれに完全にシフトすることによって、ペントスタチンの収率の顕著な増加（確立された方法と比較して約4倍）が生じるという予想外の知見に基づく。いかなる理論にも束縛されることは意図しないが、ケト基の存在が炭素C-8での望ましくない立体異性体の形成を防止するために重要であると想定することは魅力的であり、そのため得られた8-ケトペントスタチン誘導体は次の工程で非保護形態で使用でき、これにより、全体の合成スキームが著しく手間のかからないものになる。
【００２１】
本発明は、特定の態様に関して、一定の図面を参照して以下に記載されるが、本発明は、それらに限定されることはなく、添付の特許請求の範囲のみによって限定されると理解されるべきである。記載されている図面は概略的および代表的なものに過ぎず、非限定的とみなされるべきである。
【００２２】
「含む」という用語が本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、他の要素または工程を排除するものではない。本発明の趣旨上、用語「からなる」は、用語「含む」の好ましい態様であると考えられる。以下、ある群が少なくとも特定数の態様を含むと定義される場合、これはまた、好ましくはこれらの態様のみからなる群を開示すると理解されるべきである。
【００２３】
単数名詞に言及するときに不定冠詞または定冠詞、例えば「a」、「an」または「the」が使用される場合、特に明記しない限り、これはその名詞の複数形を含む。
【００２４】
数値が本発明の文脈において示されている場合、当業者は、問題の特徴の技術的効果が、±10％、好ましくは±5％の所与の数値の偏差を通常包含する、精度の間隔の範囲内で保証されることを理解するであろう。
【００２５】
さらに、本明細書および特許請求の範囲における第1、第2、第3、（a）、（b）、（c）などの用語は、類似の要素を区別するために使用され、必ずしも順序または時系列順を記載するために使用されるのではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載された本発明の態様は、本明細書に記載または図示されている以外の順序で実施可能であることが理解されるべきである。
【００２６】
用語のさらなる定義は、用語が使用される文脈において以下に与えられる。以下の用語または定義は、本発明の理解を助けるためにのみ提供される。これらの定義は、当業者によって理解されるよりも狭い範囲を有すると解釈されるべきではない。
【００２７】
一局面では、本発明は、
（i）6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンと2-デオキシ-リボヌクレオシドとを反応させる工程;および
（ii）工程（i）で得られた8-ケトペントスタチン誘導体をルテニウム触媒による不斉移動水素化により還元する工程
を含む、ペントスタチンの立体選択的合成のための方法であって、工程（i）における反応が、ヌクレオシドデオキシリボシルトランスフェラーゼによって酵素的に触媒される、方法に関する。
【００２８】
工程（i）におけるトランスグリコシル化反応は、ヌクレオシドデオキシリボシルトランスフェラーゼ（すなわち、EC番号2.4.2.6を有するヌクレオシド:プリン（ピリミジン）デオキシ-D-リボシルトランスフェラーゼ）によって触媒される。この酵素は、一般的反応:2-デオキシ-D-リボシル-塩基1+塩基2＝2-デオキシ-D-リボシル-塩基2+塩基1を触媒する。典型的には、使用される酵素は組換え酵素であり、様々な供給者から市販されている。
【００２９】
6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンは、任意の2-デオキシ-リボヌクレオシド、例えば天然に存在する2-デオキシ-リボヌクレオシドおよび人工的に製造されたこれらの類似体と反応させてもよい。適切な2-デオキシ-リボヌクレオシドの例には、2-デオキシ-アデノシン、2-デオキシ-シトシン、2-デオキシ-グアニン、2-デオキシ-ウリジン、2-デオキシ-チミジン、2-デオキシ-イノシン、およびそれらの5-アザ誘導体が挙げられる。
【００３０】
好ましい態様では、使用される2-デオキシ-リボヌクレオシドは2-デオキシ-ウリジンである。
【００３１】
工程（i）のトランスグリコシル化反応は可逆的であるので、使用される2-デオキシ-リボヌクレオシドの量は、典型的には、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量よりも多く、すなわち、2-デオキシ-リボヌクレオシドがモル過剰で使用される。
【００３２】
特定の態様において、2-デオキシ-リボヌクレオシドは、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の1.5〜10モル当量の量で使用される。好ましくは、2-デオキシ-リボヌクレオシドは、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の4〜7モル当量の量で使用される。例えば、2-デオキシ-リボヌクレオシドは、6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの量の4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8または7.0モル当量の量で使用され、5.6、5.8または6.0のモル過剰が特に好ましい。
【００３３】
典型的には、工程（i）における反応は、10℃〜50℃の温度で行われる。好ましくは、それは25℃〜35℃の温度で行われる。例えば、工程（i）における反応は、25℃、28℃、30℃、32℃または35℃の温度で行われてもよい。
【００３４】
さらに、工程（i）における反応は、典型的には6.0〜9.0のpH値で行われる。好ましくは、それは7.5〜8.0のpH値で行われる。例えば、工程（i）における反応は、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9または8.0のpHで行われてもよい。
【００３５】
酵素的トランスグリコシル化の立体特異性のために、唯一の生成物は所望のβ-アノマー、すなわち8-ケトペントスタチン誘導体であり、さらに、これによりα-アノマーを除去するための追加の精製工程を必要としないので合成スキームの顕著な単純化がもたらされる。従って、得られる8-ケトペントスタチン誘導体の収率は、確立されたグリコシル化法と比較して最大2倍高い。
【００３６】
US 20090012288 A1には、ジ-μ-クロロビス[(p-シメン)クロロルテニウム]とN-(アリールスルホニル)-1,2-ジアリールエチレンジアミンとの反応によるルテニウム触媒の調製、および、保護された8-ケトペントスタチン誘導体の立体選択的還元のためのこの触媒の使用が記載されている。しかし、ルテニウム触媒が、非保護誘導体で行われる不斉移動水素化においても機能することは即座に予想できなかった。むしろ、相当量の副生成物の形成を想定することが妥当であった。
【００３７】
好ましい態様において、工程（ii）における反応は、RuCl(p-シメン)[(R,R)-Ts-DPEN]（すなわち[N-[(1R,2R)-2-(アミノ-κN)-1,2-ジフェニルエチル]-4-メチルベンゼンスルホンアミダト-κN]クロロ[(1,2,3,4,5,6-η)-1-メチル-4-(1-メチルエチル)ベンゼン]-ルテニウム）によって触媒される。
【００３８】
特に好ましくは、工程（ii）における反応は、トリエチルアミンとギ酸との混合物中で、すなわち、比較的穏やかな反応条件下で行われる。典型的には、使用される混合物は、体積3のトリエチルアミンおよび体積1のギ酸を含む。
【００３９】
工程（ii）で使用される反応条件は、＞99％の過剰な所望の8-R異性体へのシフトをもたらす。
【００４０】
結果として、本発明の方法は、当技術分野において確立された方法と比較して、最終反応生成物であるペントスタチンの収率の最大4倍の増加をもたらす。
【００４１】
本発明は、図面および以下の実施例によりさらに説明されるが、これらは本発明の具体的態様を例示することのみを目的とし、いかなる様式でも特許請求される主題を限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【００４２】
実施例1:3-((2R,4S,5R)-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)-テトラヒドロ-フラン-2-イル)-6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンの合成
1.5gの塩化カリウムを0.5lの20mMリン酸緩衝液（pH8.0）に溶解した。次に、10gの2'-デオキシウリジンおよび20mlのヌクレオシドデオキシリボシルトランスフェラーゼ溶液（10mg/ml）を攪拌しながら添加した。得られた溶液を25〜30℃に加熱し、2.0gの6,7-ジヒドロイミダゾ-[4,5-d][1,3]ジアゼピン-8(3H)-オン塩酸塩モノジメチル-スルホキシドを添加した。反応混合物を25〜30℃で3時間攪拌した。得られた生成物を低圧逆相カラムクロマトグラフィを用いて精製し、1.58g（78％）の純粋な物質（HPLCにより決定したとき99％を超える純度）を得た。
【００４３】
実施例2:(R)-3-((2R,4S,5R)-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)-テトラヒドロ-フラン-2-イル)-3,6,7,8-テトラヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8-オール（すなわちペントスタチン）の合成
N2雰囲気下、1.0gの3-((2R,4S,5R)-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)-テトラヒドロフラン-2-イル)-6,7-ジヒドロイミダゾ[4,5-d]-[1,3]ジアゼピン-8(3H)-オンを20mgのRuCl(p-シメン)[(R,R)-Ts-DPEN]と共にフラスコに添加した。10mlのトリエチルアミンおよび3.3mlのギ酸の脱気混合物を添加した。反応混合物を40℃でN2パージしながら＞99％の転化が達成されるまで（HPLCにより測定）一日攪拌した。その後、反応混合物を200mlの100mMリン酸緩衝液（pH7.5）に注いだ。生成物を低圧逆相カラムクロマトグラフィを用いて精製して、約1000:1の8R/8S異性体比（HPLCにより決定）を有する純粋なペントスタチン0.84g（83％）を得た。
【００４４】
ペントスタチンの8-R/8-S異性体の比をHPLCにより決定した。図5は、本発明による、ルテニウム触媒による不斉移動水素化を用いた非保護8-ケトペントスタチンの還元後の反応混合物の代表的なHPLCクロマトグラムを示す。クロマトグラムは、所望の8-R異性体（すなわちペントスタチン）が約99.8％（保持時間:9.7分）の量で（ほぼ）排他的に存在していることを示す。望ましくない8-S異性体は、約0.2％（保持時間:8.0分）の量で残存物としてのみ存在する。
【００４５】
比較例として、Chan, E. et al.（1982）J.Org.Chem.47,3457-3464に記載された確立された合成スキームに従ってペントスタチンを製造した。反応スキームは、メタノール中でNaBH4を使用する8-ケトペントスタチンの還元を含む。図4は、還元工程後の反応混合物の代表的なHPLCクロマトグラムを示す。クロマトグラムは、それぞれ54.3％（保持時間:9.4分）の量のペントスタチン（すなわち、8-R異性体）および45.7％（保持時間:8.2分）の量の混入8-S異性体が共存していることを示し、従って本発明の合成スキームの優れた特性を実証している。
【００４６】
本明細書に例示的に記載された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の1つまたは複数の要素、1つまたは複数の限定の非存在下で適切に実施され得る。従って、例えば「含む（comprising）」、「含む（including）」、「含有する」などの用語は、包括的および非限定的に読まれるべきである。さらに、本明細書で使用される用語および表現は、限定ではなく説明の用語として使用されており、そのような用語および表現の使用において、示され、記載される特徴の任意の等価物またはその一部を排除するという意図はなく、特許請求される本発明の範囲内で各種の改変が可能であることが認識される。従って、本発明は態様および任意の特徴によって具体的に開示されているが、そこで具現化される本発明の改変および変形を当業者が行えること、および、そのような改変および変形が本発明の範囲内であると考えられることを理解すべきである。
【００４７】
本明細書において、本発明を広範に、一般的に説明してきた。一般的開示の範囲内にあるそれぞれの狭義の種類および下位の分類も本発明の一部を形成する。これは、任意の素材をその部類から除くことを、その削除される材料が本明細書に具体的に記載されているか否かにかかわらず行うという条件または否定的限定を伴う、本発明の一般的記載を含む。
【００４８】
他の態様は添付の特許請求の範囲内である。さらに、本発明の特徴または局面をマーカッシュ群に関して記載する場合、当業者は、本発明が、それによって、マーカッシュ群の任意の個々のメンバーまたはメンバーの部分群に関しても記載されることを認識するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2018522884.tif 000011