СИНТЕЗ ЭПИРУБИЦИНА ИЗ 13-ДИГИДРОДАУНОРУБИЦИНА
SYNTHESIS OF EPIRUBICIN FROM 13-DIHYDRODAUNORUBICIN

Заявки, имеющие отношение к данному изобретению
В соответствии с разделом 119(е) Кодекса законов США (35 U.S.С.) и другими применимыми законами данная заявка включает преимущества предварительной заявки США №60/751765, поданной 20 декабря 2005. Таким образом, предварительная заявка США №60/751765 во всей своей полноте включена в данную заявку в виде ссылки.
Область техники
-
-
-
Данное изобретение относится к химическим способам, используемыми для получения антрациклинов, соединений, используемых в качестве противоракового лекарства при химиотерапии. Более конкретно, данное изобретение относится к способам получения антрациклинов Формулы (1) (где An является анионом любой сильной кислоты, например, в случае 4'-эпирубицина An является Cl).
Уровень техники
Антрациклины образуют одну из крупнейших групп (семейств) природных биологически активных соединений. Было показано, что несколько членов этого семейства обладают терапевтической (клинической) эффективностью в качестве противоопухолевых агентов. Эти соединения включают, например, даунорубицин, доксорубицин, идарубицин, эпирубицин, пирарубицин, зорубицин, акларубицин и карминомицин. Было показано, в частности, что эти соединения полезны при лечении карциномы молочной железы, острого лимфолейкоза и нелимфоцитарной лейкемии (non-lymphocytic leukemia), хронического лимфолейкоза, лимфомы, не являющейся лимфомой Ходжкина (non-Hodgkin's lymphoma), и других солидных злокачественных опухолей.
Антрациклиновые антибиотики обладают очень высокой противоопухолевой активностью, что позволяет эффективно использовать их для лечения широкого спектра опухолей. Исходным материалом для синтеза большинства антрациклиновых антибиотиков является даунорубицин в форме, представленной Формулой (2). Эпирубицин Формулы (1) отличается от даунорубицина, получаемого микробиологическим способом, наличием 14-оксиметильной группы и экваториальной ориентацией НО-4'-С.
2
2
Превращение даунорубицина в эпирубицин осуществляют путем окисления 4'-гидроксильного фрагмента в кетон, что сопровождается потерей оптического центра, и дополнительного стереоспецифического восстановления (в требуемой конформации) с последующим превращением эпи-даунорубицина в эпи-рубицин бромированием 14-СНз-(СО)- фрагмента и гидролизом полученного 14-CHBr-фрагмента в -(СО)-СНОН радикал. Этот процесс схематически показан на Схеме 1 ниже.
Частично этот синтез был разработан Фармиталия (Farmitalia), как описано в патенте США №4345068 на имя Suarato и др. Ранее были описаны и другие способы синтеза эпи-даунорубицина, см., например, патент США №5945518 на имя Bigatti и др., патент США №5874550 на имя van der Rijst и др. Однако во всех существующих способах синтеза эпи-даунорубицина используется один и тот же исходный материал, а именно, даунорубицин Формулы (2).
Раскрытие изобретения
Данное изобретение направлено на создание новаторского способа получения эпирубицина с использованием нового исходного материала для синтеза. Конкретнее, новым исходным материалом является 13-даунорубицинол (13-дигидродаунорубицин, представленный Формулой (3)). Ключевое различие между даунорубицинолом и даунорубицином состоит в наличии гидроксильной группы в положении 13 антрациклинового ядра в отличие от 13-кето группы.
Согласно данному изобретению новый способ включает следующие стадии:
(1) первой стадией нового процесса является селективное введение защитной группы по амино-группе гликозидной части антибиотика, как показано Формулой (4); 13-ОН и 4'-ОН группы предпочтительно остаются немодифицированными.
(2) вторая стадия процесса включает окисление 13-ОН и 4'-ОН групп в соответствующие кетоны путем обработки N-трифторацетил-13-даунорубицинола Формулы (4) диметилсульфоксидом, активированным различными ацилирующими агентами (АсХ), для получения соединения Формулы (5):
3
2
3
3
АсХ = PySO, SOCl, PHal, POHal; Hal=Cl, Br;
2
n
2
2
Ac = AlkCO; OC-(CH)CO, n=0-4; AlkSO; ArCO; ArSO,
Alk = алкил или галогеналкильный радикал;
Ar = фенил или замещенный фенильный радикал;
Х=Cl, Br, I, ОАс.
3
2
n
(3) в ходе третьей стадии 4'-кето группу 4'-кето-N-трифторацетил-даунорубицина Формулы (5) восстанавливают для получения экваториальной 4'-ОН группы без модификации 13-кето группы. Реакцию осуществляют путем взаимодействия 4'-кето-N-трифторацетил-даунорубицина с восстановителем, таким как производное боргидрида щелочного металла MHBL, где М=Li, Na, К; L=AlkO, AlkCOO, ArCOO (Alk = Me, Et, n-Pr, все, -(CH), n=0-4; Ar=Ph или замещенный Ph=Ph-Alk, с получением N-трифторацетил-4'-эпи-даунорубицина Формулы (6).
(4) гидролиз N-трифторацетил-4'-эпи-даунорубицина в щелочном растворе для получения производного Формулы (7).
(5) галогенирование 4'-эпи-даунорубицина Формулы (7) в положение С14 осуществляют реакцией с комплексными галогенидами Формулы (8):
1
6
1
4
где радикалы от R до R являются Н или углеводородными радикалами, содержащими от 1 до 4 углеродных атомов в цепи (C-C); Hal является Cl, Br, I.
-
(6) полученное 14-Hal-производное Формулы (9) (где Hal является Cl, Br или I; и An представляет собой анион сильной кислоты) гидролизуют хорошо известными способами в присутствии формиата щелочного металла с получением в конечном итоге продукта Формулы (1).
Детальное раскрытие изобретения
Согласно данному изобретению способ получения эпирубицина с использованием даунорубицинола в качестве исходного соединения включает следующие стадии.
I. Синтез N-трифторацетил-13-даунорубицинола
N-TFA-13-даунорубицинол получают из 13-даунорубицинола путем ацилирования последнего ангидридом трифторуксусной кислоты в сухих апротонных растворителях, не смешивающихся с водой, предпочтительно в дихлорметане, с последующим мягким гидролизом полученного амидоэфира в двухфазной системе, содержащей водный раствор основания и органический раствор амидоэфира, с получением N-TFA-даунорубицинола (как показано на схеме 2 ниже).
II. Синтез 4'-кето-N-трифторацетилдаунорубицина
4'-кето-N-TFA-даунорубицин получают путем взаимодействия N-TFA-13-даунорубицинола с диметилсульфоксидом, активированным различными ацилирующими агентами (АсХ). N-TFA-13-даунорубицинол превращают в его сульфокси соль (4), которая в дальнейшем расщепляется на 4'-кето-N-TFA-даунорубицин, представленный Формулой (10), помимо других продуктов.
При определенных условиях выход искомого кетона может превышать 85% (см. Схему 3).
Подпись к Схеме 3:
3
2
3
3
АсХ = PySO, SOCl, PHal, POHal; Hal = Cl, Br;
2
n
2
2
Ac = AlkCO, OC-(CH)-CO n=0÷4, AlkSO, ArCO Ar SO
Alk = алкильный или галогеналкильный радикал,
Ar = фенильный или замещенный фенильный радикал.
Х=Cl, Br, I, ОАс.
<img file="00000014.tif" he="11" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
R<sub>7</sub>, R<sub>8</sub>, R<sub>9</sub> = алкил или циклоалкил;
R<sub>8</sub>, R<sub>9</sub> = -(СН<sub>2</sub>)<sub>n</sub>-, где n=3-6. циклический или полициклический сильно основной амин, например, DBU, хинуклидин.
Апротонный растворитель = неводный апротонный растворитель, например, диметилсульфоксид (DMSO), диметилацетамид (DMAA), гексаметилфосфорамид (НМРА), дихлорметан (DCM) и другие галогеноалканы, ароматические углеводороды и их смесь.
Реакцию проводят при температурах от -80°С до 0°С; более оптимально при
-70±5°С. Увеличение температуры, при которой проводят реакцию, значительно увеличивает количество побочных продуктов (примесей).
III. Синтез 4'-эпи-N-трифторацетилдаунорубицина
4'-эпи-N-трифторацетилдаунорубицин синтезируют с помощью стереоспецифического восстановления 4'-кето-N-TFA-даунорубицина в экваториальной конформации боргидридом натрия (L=H).
Эта реакция (см. Схему 4) повышает выход желаемого эпимера до более чем 90%. Однако использование этого восстановителя также ведет к восстановлению 13-кето-группы агликонового фрагмента молекулы с образованием N-TFA-даунорубицинола.
3
Альтернативно, восстановителем может быть боргидрид натрия с L≠Н; в частности L=AlkO (Alk = Me, Et, n-Pr или все); АсО (Ас = CRCO, R=H, Hal). Использование такого боргидрида снижает его восстановительную способность, улучшая таким образом как регио-, так и стереоселективность реакции.
Реакцию проводят в растворителе, не подверженном восстановлению, таком как спирты, эфиры, углеводороды и галогенированные углеводороды, а также их смеси, предпочтительно в метаноле. Реакцию проводят при температуре от -35°С до 10°С и более предпочтительно при -20±5°С.
Превращение 4'-эпи-N-ТТА-даунорубицина в 4'-эпи-даунорубицин при удалении трифторацетильной защитной группы у 4'-эпи-N-TFA производных антрациклинов достигается путем обработки водной щелочью, имеющей рН 10-13, при температуре от 0°С до 40°С, предпочтительно при 20±5°С.
3
2
IV. Превращение 14-СН радикала агликонового фрагмента 4'-эпи-даунорубицина в 14-CHOH
Галогенирование 4'-эпи-даунорубицина с получением продукта Формулы (6), показанное на Схеме (5), осуществляют с использованием комплексных галогенидов в качестве галогенизирующих агентов. Такой подход позволяет снизить количество стадий синтеза, а также увеличивает выход и чистоту конечного продукта.
В качестве растворителей для этой реакции используются амиды, простые эфиры и их смеси, предпочтительно диметилформамид и тетрагидрофуран.
Реакцию проводят при температуре 20-60°С в течение 2-20 часов; предпочтительно при 50°С в течение 3 часов. Полученное 14-галоген производное Формулы (9) гидролизуют в водном растворе ацетона в присутствии солей карбоновых кислот, предпочтительно формиата натрия, рН 2.5-5.5. В результате получают конечный продукт Формулы (1).
ПРИМЕР 1
(a) 5 грамм 13-дигидродаунорубицина Формулы (3) суспендируют в 200 мл дихлорметана (DCM) и охлаждают до 0°С. Ангидрид трифторуксусной кислоты в DCM (8 мл: 15 мл) добавляют медленно, по каплям в течение 1 часа при интенсивном перемешивании суспензии.
(b) Полученную смесь выдерживают при 0°С еще в течение 0.5 часа, после чего выливают в 250 мл дистиллированной воды, перемешивают и отделяют органический слой.
(c) К полученному органическому слою добавляют 200 мл насыщенного раствора бикарбоната натрия и оставляют смесь при интенсивном перемешивании при комнатной температуре на 24 часа для осуществления гидролиза и получения раствора 3'-N, 4',13-ди-О-три-трифторацетилдаунорубицинола.
(d) После завершения гидролиза (контролируется жидкостной хроматографией высокого давления, HPLC) органический слой отделяют и упаривают при пониженном давлении до полного высыхания.
(e) После упаривания получают 5 грамм N-трифторацетил-13-даунорубицинола с чистотой примерно 90% (подтверждено HPLC).
(f) N-трифторацетил-13-даунорубицинол, полученный на стадии (е) ПРИМЕРА 1, используют на следующей стадии синтеза, описанной в ПРИМЕРЕ 2, без дополнительной очистки.
ПРИМЕР 2
(a) 8 мл DMSO растворяют в 100 мл DCM и охлаждают до -60°С при перемешивании. Затем к раствору добавляют 2 мл оксалилхлорида в 5 мл DCM и инкубируют при -60°С в течение 40 минут для получения реакционной смеси.
(b) 5 грамм N-трифторацетил-13-даунорубицинола растворяют в 50 мл DCM и добавляют в реакционную смесь в течение 20 минут, поддерживая температуру в интервале -60±5°С. После этого реакционную смесь инкубируют в течение 1 часа.
(c) В реакционную смесь добавляют 10 мл триэтиламина при температуре не выше -60°С. Общее время взаимодействия реакционной смеси с триэтиламином составляет 10 минут.
(d) В реакционную смесь добавляют раствор 5 мл уксусной кислоты в 10 мл DCM и перемешивают в течение 2 минут.
(e) После этого реакционную смесь выливают в 300 мл дистиллированной воды, перемешивают и отделяют органический слой. Эту стадию повторяют трижды.
(f) Органический слой упаривают на роторном испарителе при пониженном давлении.
(g) После упаривания получают 4.7 грамма 4'кето-N-трифторацетилдаунорубицина с чистотой около 85% (подтверждено HPLC).
(h) 4'кето-N-трифторацетилдаунорубицин, полученный на стадии (g) ПРИМЕРА 2, используют на следующей стадии синтеза, описанной в ПРИМЕРЕ 3. без дополнительной очистки.
ПРИМЕР 3
(a) 4.7 грамма 4'кето-N-трифторацетилдаунорубицина растворяют в 180 мл тетрагидрофурана и, при перемешивании, в течение 40 минут добавляют 2.1 грамма тетраацетилборгидрида натрия. Реакционную смесь инкубируют при встряхивании в течение 1 часа при температуре в интервале 20±2°С.
(b) Реакционную массу переносят в смесь 150 мл DCM + 300 мл дистиллированной воды + 2 мл 1 М соляной кислоты и перемешивают. Органический слой отделяют и дважды промывают аликвотами по 300 мл дистиллированной воды.
(c) После упаривания получают 4.6 г 4'эпи-N-трифторацетилдаунорубицина с чистотой примерно 79% (подтверждено HPLC).
(d) Полученный неочищенный продукт подвергают очистке на препаративном хроматографе. После упаривания элюата получают 3.0 грамма 4'эпи-N-трифторацетилдаунорубицина с чистотой примерно 95% (подтверждено HPLC).
ПРИМЕР 4
3.0 грамма 4'эпи-N-трифторацетилдаунорубицина суспендируют в 200 мл дистиллированной воды при температуре 30°С, после чего добавляют 10 мл раствора 1.0 N NaOH. Смесь инкубируют в течение 30 минут, затем нейтрализуют до рН 7 раствором соляной кислоты и подвергают очистке с использованием препаративной хроматографии. После выпаривания элюата получают 2.1 грамм гидрохлорида 4'эпи-даунорубицина с чистотой около 96% (подтверждено HPLC).
ПРИМЕР 5
(a) 2.1 грамма гидрохлорида 4'эпи-даунорубицина растворяют в 70 мл диметилформамида и добавляют к смеси 2.8 грамм дибромбромата бис(диметилформамид) водорода. Смесь инкубируют при 40°С в течение 2 часов.
(b) Реакционную смесь выливают в 350 мл ацетонитрила. Образовавшийся осадок отфильтровывают и промывают ацетонитрилом, растворитель удаляют.
(c) Твердый осадок растворяют в смеси 80 мл ацетона + 80 мл 0.25 М водного раствора бромистого водорода + 8 грамм формиата натрия. Реакционную смесь инкубируют в течение 30 часов при 35°С.
(d) Реакционную смесь подвергают препаративной хроматографии, выделяя фракцию, содержащую эпирубицин.
(e) Элюат упаривают, и остаток кристаллизуют путем добавления ацетона.
(f) Выход на этой стадии составляет 1.3 г. гидрохлорида эпирубицина с чистотой 99,8% (подтверждено HPLC).