СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПОТЕКАНА
METHOD OF PRODUCING TOPOTECAN

Изобретение относится к области органической и фармацевтической химии, конкретно к способу получения топотекана формулы:
ИЮПАК: (S)-10-[(диметиламино)метил]-4-этил-4,9-дигидрокси-1Н-пирано[3',4':6,7]индолизино[1,2-b] хинолин-3,14[4Н,12Н]-диона в виде гидрохлорида.
Фундаментальная стадия процессов репликации и транскрипции клеточной ДНК связана с разделением спиральных цепей ДНК. Эукариотические ДНК-цепи, организованные в хроматин хромосомными белками, являются конформационно ограниченными, так что эти цепи не могут разворачиваться без помощи изменяющих топологию ферментов. Такими ферментами являются топоизомеразы.
В эукариотических клетках существуют два класса топоизомераз: топоизомераза типа I и топоизомераза типа II. Обе топоизамеразы типа I и типа II играют важную роль в репликации, транскрипции и рекомбинации ДНК. Обычно ингибирование топоизомеразы I было главной целью онкологических, противоопухолевых, антивирусных агентов и т.д. Ингибирование топоизомеразы II является главной мишенью важных коммерческих онколитических агентов (например, этопозида, доксорубицина и митоксантрона).
Примеры соединений, ингибирующих класс ДНК-топоизомеразы I, включают камптотецин и его производные. Камптотецин является цитотоксическим алкалоидом, продуцируемым в растениях, таких как Camptotheca accuminata, произрастающие в Китае, и Nothapodytesfoetida, произрастающие в Индии. Примеры производных-аналогов камптотецина включают топотекан, иринотекан и 9-аминокамптотецин.
Топотекан - это цитостатический препарат из группы камптотецинов. Топотекан - водорастворимый аналог камптотецина. Он является ингибитором топоизомеразы I.
Топотекан связывается с комплексом топоизомераза I-ДНК и предотвращает повторное сшивание нитей ДНК. Цитотоксичность топотекана обусловлена повреждением удвоенной нити ДНК, образующейся в процессе ее синтеза. При этом ферменты, участвующие в репликации, взаимодействуют с тройным комплексом, сформированным топотеканом, топоизомеразой I и ДНК. Клинические испытания показали, что топотекан демонстрирует эффективность против нескольких солидных раковых опухолей, в частности рака яичника, рака пищевода и немелкоклеточного рака легкого у людей.
В патенте США №5004758 [1] описан синтез топотекана, моногидрохлорида (S)-10-[(диметилэтиламино)метил]-4-этил-4,9-дигидрокси-1Н-пирано[3'14':6,7]индолизино[1,2b]хинолин-3,14(4Н,12Н)диона (также известный как 9-диметиламинометил-10-гидроксикамптотецин).
Описываемый в этом патенте топотекан - водорастворимый аналог камптотецина (S-изомер) получают следующим образом:
а) получают (20S) 9-диметиламинометил-10-гидроксикамптотецин в виде ацетатной соли взаимодействием 10-гидроксикамптотецина с водным раствором диметиламина в присутствии уксусной кислоты и водного раствора формальдегида;
б) растворяют продукт, полученный на стадии (а) в 0,1 N соляной кислоты.
Из патента США №6660861 [2] известен другой способ получения топотекана с использованием дихлорметана:
а) 10-гидрокси-20(S)-камптотецин растворяют в органическом растворителе (толуол, метиленхлорид, ацетонитрил, диметилформамид, смеси их) и добавляют диметиламин и дихлорметан в присутствии катализатора (карбонат калия, карбонат натрия) при 25-45°C;
б) полученный продукт переводят в гидрохлорид и кристаллизуют.
Из патента США №2007149783 [3] известен способ получения топотекана включающий:
а) гидрогенизацией камптотецина получают тетрагидрокамптотецин в присутствии оксида платины как катализатора гидрирования;
б) окисляют полученный тетрагидрокамтотецин до 10-гидроксикамптотецина при помощи иодозобензола диацетата;
в) взаимодействием 10-гидроксикамптотецина с диметиламином и формальдегидом в присутствии уксусной кислоты получают ацетат топотекана;
г) полученный продукт растворяют в соляной кислоте.
Выделяют кристаллизацией топотекан в виде моногидрохлорида.
Задачей данного изобретения является разработка простого, пригодного для полупромышленного использования способа получения топотекана.
Из существующих методов получения топотекана полный синтез, описанный в литературе, является очень трудоемким и дорогостоящим. Метод получения из природного сырья проще, но включает стадию восстановления водородом под давлением на катализаторе оксида платины, что удорожает процесс.
Попытка воспроизведения этого процесса показала, что требуемый 1,2,6,7-тетрагидрокамптотецин образуется с низким выходом (35%) и массой побочных продуктов, от которых трудно избавиться.
В связи с этим нами предложено в качестве восстановителя использовать производные 1,4-дигидропиридина.
Использование 1,4-дигидропиридинов в качестве восстановителей описано в литературе на ряде примеров [4, 5]. Применение этого дешевого реагента для восстановления камптотецина в 1,2,6,7-тетрагидрокамптотецин позволило получить требуемый промежуточный продукт синтеза топотекана с высокой селективностью и выходом без использования катализаторов, водорода и автоклава при атмосферном давлении. Предлагаемая нами общая схема синтеза топотекана включает следующие стадии:
а) восстановление камптотецина (1) до 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3) при помощи 2,6-диметил-3,5-дикарбметокси-1,4-дигидропиридина (2) в присутствии трифторуксусной кислоты в среде хлороформа при 60°C;
б) окисление 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3) иодозобензол диацетатом (4) до 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5) в среде уксусная кислота-вода при 20-25°C;
в) получение 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина (7) взаимодействием 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5) с бис(диметиламино)метаном (6) в среде уксусной кислоты при 20-25°C;
г) выделение топотекана - гидрохлорида 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина кристаллизацией из ацетона.
После стадии а) осуществляют отделение фильтрованием гидрохлорида 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина, получение свободного основания 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3), а после окисления осуществляют фильтрование 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5).
Таким образом, суть заявленного способа заключается в следующем.
Осуществляют реакцию камптотецина (1) с 1,4-дигидропиридином, например 2,6-диметил-3,5-дикарбметокси-1,4-дигидропиридином (2), в присутствии каталитических количеств кислоты Брёнстеда (Bronsted acids), например трифторуксусной, в среде хлороформа при нагревании до кипения под аргоном. Раствор полученного 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3) обрабатывают диоксановым раствором хлористого водорода для осаждения солянокислого 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина, который отделяют фильтрованием. После фильтрования полученную соль переводят в свободное основание при помощи водного раствора бикарбоната натрия, экстрагируя полученное вещество подходящим растворителем, например хлористым метиленом.
Раствор упаривают, а остаток повторно растворяют в смеси равных количеств уксусной кислоты и воды. К полученному раствору добавляют иодозобензол диацетат (4) при комнатной температуре и интенсивном перемешивании. После часовой выдержки выпавший осадок фильтруют и промывают на фильтре смесью уксусной кислоты и воды, затем диэтиловым эфиром.
Полученный таким образом 10-гидрокси-20(S)-камптотецин (5) вводят в реакцию с бис(диметиламино)метаном (6) в среде уксусной кислоты. После часовой выдержки реакционную массу упаривают и остаток растворяют воде. Нерастворимые примеси отфильтровывают, а в полученный водный раствор 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина (7) ацетата добавляют небольшое количество соляной кислоты и повторно упаривают до появления первых кристаллов, после чего смесь разбавляют десятикратным количеством ацетона и помещают в холод для более полного выпадения топотекана. Выпавшие кристаллы фильтруют, сушат. Полученный продукт представляет собой желтое кристаллическое вещество с содержанием основного вещества более 90% по данным ВЭЖХ.
Экспериментальная часть
Пример 1. Получение 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина гидрохлорида
+
В колбу емкостью 300 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 3,5 г (0,01 моль) камптотецина (1), 7 г (0,031 моль) 2,6-диметил-3,5-дикарбметокси-1,4-дигидропиридина (2), 150 мл хлороформа и 0,1 мл трифторуксусной кислоты. Продувают аргоном и доводят до кипения при перемешивании. Первоначальная суспензия гомогенизируется примерно через 20 мин. Реакционную массу оставляют при перемешивании и кипении под аргоном на 18 часов. 0,7 г (0,003 моль) дигидропиридина в виде суспензии в 10 мл хлороформа добавляют в реакционную смесь и продолжают кипятить в течение 3 часов. Колбу охлаждают льдом и постепенно приливают 50 мл. 12% раствора хлористого водорода в диоксане. Смесь переносят на 1 час в холодильник для более полного осаждения гидрохлорида 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3). Выпавший осадок отделяют центрифугированием, промывают 2 раза по 50 мл ацетона. Сушат под вакуумом, получают 3,44 г (88%) гидрохлорида 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3). MS-ESI: 353[М+Н].
Пример 2. Получение свободного основания 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3)
3,44 г мелкоизмельченной соли гидрохлорида 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3) перемешивают с 200 мл хлористого метилена и 30 мл насыщенного раствора бикарбоната натрия до исчезновения осадка. Смесь делят в делительной воронке, промывая два раза по 30 мл хлористого метилена.
Объединенные экстракты сушат сульфатом натрия и упаривают на роторном испарителе. Масса остатка в колбе 3,36 г.
Пример 3. Получение 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5)
К полученному на предыдущей стадии свободному основанию 1,2,6,7-тетрагидро-20(S)-камптотецина (3) m=3,36 г приливают смесь предварительно дегазированных под вакуумом 17 мл уксусной кислоты и 17 мл воды. При перемешивании добавляют 5,6 г (0,0174 моль) диацетата иодбензола (4), смесь слегка разогревается, в какой-то момент становясь гомогенной. Цвет смеси меняется от зеленого до желто-коричневого и из нее начинает выпадать осадок продукта 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5). Через 15 мин добавляют еще 2 г (0,0062 моль) диацетата иодбензола. Дают выдержку 1 час и смесь центрифугируют, промывают два раза смесью 20 мл уксусной кислоты, 20 мл воды и 100 мл эфира. Осадок 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5) сушат m=2,43 г.
1
+
6
H ЯМР (ДМСО-d) δ 0,88 (t, 3H, J=7 Hz), 1,86 (q, 2H, J=7 Hz), 5,20 (s, 2H), 5,4 (s, 2H), 6,0-6,75 (ws, 2H), 7,26 (s, 2H), 7,42 (d, 1H, J=9 Hz), 7,99 (d, 1H, J=9 Hz), 8,41 (s, 1H). MS-ESI: 365 [M+H].
Пример 4. Получение гидрохлорида 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина (7)
К суспензии 2,43 г (0,0067 моль) 10-гидрокси-20(S)-камптотецина (5) в 66 мл. уксусной кислоты добавляют 1,3 г (0,0127 моль) бис(диметиламино)метана (6).
Смесь перемешивают в течение 18 часов при комнатной температуре. Упаривают на роторном испарителе до сухого остатка, заливают 100 мл воды, добавляют 1 мл конц. соляной кислоты и перемешивают в течение получаса. Полученную суспензию фильтруют от нерастворимых примесей и упаривают на роторном испарителе до начала появления кристаллов (объем примерно 10 мл). Полученный насыщенный раствор разбавляют 100 мл ацетона. Через некоторое время из смеси начинает кристаллизоваться гидрохлорид 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина (7).
Для полноты выпадения смесь помещают в холодильник на несколько часов. Вещество фильтруют, сушат. Получают 2,69 г желтых кристаллов. По данным ВЭЖХ чистота продукта составляет более 90%.
1
+
+
6
2
H ЯМР (ДМСО-d) δ 0,88 (t, 3H, J=6,5 Hz), 1,87 (q, 2H, J=6,5 Hz), 2,83 (d, 6H, J=4,7 Hz), 4,73 (d, 2H, J=5,4 Hz), 5,26 (s, 2H), 5,42 (s, 2H), 7,29 (s, 1H), 7,72 (d, 1H, J=9,4 Hz), 8,17 (d, 1H, J=9,4 Hz), 8,97 (s, 1H), 9,8 (ws, 1H). MS-ESI: 422 [М+Н], 377 [М-N(Ме)].
Анализ чистоты синтезированных полупродуктов и топотекана проводили методом ВЭЖХ на хроматографе фирмы Shimadzu. Колонка: Grom-Sil 12J ODS-4HE, 5 µm, 250*4,6 mm. Условия:
Элюент А - Фосфатный буфер.
Элюент В - Ацетонитрил.
Схема градиента: % В 20-60-70-70. Время (мин) 0-10-15-30.
Как видно из вышеприведенных примеров, описанный способ пригоден для получения гидрохлорида 9-[(диметиламино)метил]10-гидрокси-20(S)-камптотецина (7) с достаточно высоким выходом в полупромышленном масштабе. Кроме того, восстановление с использованием дигидропиридинов, получаемых по реакции Ганча из доступных и дешевых исходных реактивов, не требует работы с высоким давлением и дорогостоящими катализаторами.
Источники информации
1) Patent No.: US 5004758
Date of Patent: 02.04.1991
Inventors: Jeffrey C.Boehm, Sidney M.Hecht, Kenneth G.Holden, Randall K.Johnson, William D.Kingsbury.
2) Patent No.: US 6,660,861 B1
Date of Patent: Dec. 9, 2003
Inventors: Satish Chander Puri, Geeta Handa, Kanaya Lai Dhar, Om Parkash Suri, Ghulam Nabi Qazi.
3) Patent No.: US 2007/0149783A1
Date of Patent: Jun. 28, 2007
Inventors: Venkata Raghavendra Acharyulu Palle, Sekhar Munaswamy Nariyam, Lankeshwara Rao Matti.
4) Magnus Rueping, Cegiz Azap, Erli Sugiono, Thomas Theissmann. Synlett2005, No. 15, p. 2367-2369.
5) Magnus Rueping, Thomas Theissmann, Andrey P. Antonchick. Synlett 2006, No. 7, p. 1071-1074.