СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-ПИРАЗИНОИЛ-(L)-ФЕНИЛАЛАНИЛ-(L)-ЛЕЙЦИНБОРОНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЛИ ЕЕ АНГИДРИДА
METHOD OF OBTAINING PYRAZINOYL-(L)-PHENYLALANYL-(L)-LEUCINE BORONIC ACID OR ITS ANHYDRIDE

Изобретение обносится к области химии биологически активных веществ, в частности к способу получения N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты или ее ангидрида, которые могут быть использованы для лечения некоторых видов рака (N.A.Petasis. Aust. J. Chem., 2007, 60, 795-798).
Известен способ получения N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцимбороновой кислоты или ее ангидрида путем стереоселективной перегруппировки ониевой соли в присутствии кислоты Льюиса (перегруппировка Маттесона; D.S.Matteson, Chem. Rev., 1989, 89, 1535-1551; E.J.Corey, D.Bames-Seeman, T.W.Lee. Tetrahedron Asymm., 1997, 8 (22), 3711-3713) с получением α-галогенборонового эфира, при этом реакционная смесь содержит эфирный растворитель, слабо смешивающийся с водой, или его смесь с координирующим сорастворителем, обработки α-галогенборонового эфира дисилиламидом щелочного металла с образованием соединения, в котором аминогруппа защищена двумя силильными группами, удаления защитной группы с примением трифторуксусной кислоты с получением соответствующего трифторацетата аммония, который далее вводят в реакцию с N-пиразиноил-(L)-фенилаланом и N,N'-дициклогексилкарбодиимидом, получая (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинборонат, который взаимодействием с изобутилбороновой кислотой в присутствии соляной кислоты превращают в ангидрид N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты (см. международную заявку WO 2005/097809, п.84 формулы изобретения).
Недостатки известного способа состоят в том, что целевой продукт получают с примесью (2%) N,N'-дициклогексилмочевины. Загрязнение продуктов пептидного синтеза этой примесью, наряду с N-ацил-N,N'-дициклогексилмочевинами, неизбежно при использовании N,N'-дициклогексилкарбодиимида в качестве конденсирующего агента. В результате этого часто требуется дополнительная очистка пептидов (J.S.Albert, A.D.Hamilton, 1,3-dicyclohexylcarbodiimide, in "Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis", L.A. Paquette Ed,- in - Chief; John Wiley & Sons, Inc., Chichester, 2005 (electronic version)), что приводит к усложнению технологии. Другим существенным недостатком описанного подхода является стадия кристаллизации вышеупомянутого трифторацетата аммония с использованием избытков трифторуксусной кислоты и диизопропилового эфира. Трифторуксусная кислота является чрезвычайно едким, коррозионным веществом, требующим специальных мер безопасности при работе (S. Nova, Trifluoroacetic acid, in "Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis", L.A. Paquette Ed.- in-Chief; John Wiley & Sons, Inc., Chichester, 2005 (electronic version)). Диизопропиловый эфир является наиболее опасным из эфирных растворителей по способности образовывать взрывчатые пероксиды при контакте с воздухом. По этой причине его, как правило, заменяют в производстве другими эфирными растворителями.
Задача изобретения состоит в разработке нового способа, позволяющего получить целевой продукт с более высокой чистотой по более простой безопасной технологии с высоким выходом его.
Поставленная техническая задача достигается способом получения N-пиразиноил-(L)-фенилаланин-(L)-лейцинбороновой кислоты или ее ангидрида с использованием реакции (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(S)-1-хлор-3-метилбутан-1-бороната с бис(триметилсилил)амидом лития с образованием (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(R)-1-бис(триметилсилил)амино-3-метилбутан-1-бороната, который подвергают взаимодействию с трифторуксусной кислотой с образованием (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(R)-1-амино-3-метилбутан-1-бороната в виде соответствующей соли, в котором полученный (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(R)-1-бис(триметилсилил)амино-3-метилбутан-1-боронат подвергают экстрактивной очистке водой с выделением его в чистом виде и последующем превращением в кислотно-аддитивную соль, которую конденсируют с N-пиразиноил-(L)-фенилаланином в присутствии конденсирующего агента TBTU и диизопропилэтиламина в хлористом метилене, причем N-пиразиноил-(L)-фенилаланин получают путем конденсации N,O-бис-силильного производного (L)-фенилаланина, образованного из (L)-фенилаланина под действием N,O-бис(триметилсилил)ацетамида, и имидазолида пиразинкарбоновой кислоты, с образованием (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-N-пиразиноил-(L)-фенилаланин-(L)-лейцинбороната, который подвергают кислотному гидролизу с образованием N-пиразиноил-(L)-фенилаланин-(L)-лейцинбороновой кислоты или ее ангидрида.
Вышеуказанная задача решается предложенным способом получения N-пиразиноил-(L)-фенилаланин-(L)-лейцинбороновой кислоты или ее ангидрида, заключающимся в том, что магнийорганическое производное 2, образованное из металлического магния и изобутилбромида 1, подвергают взаимодействию с триметилборатом и затем кислотному гидролизу с получением изобутилбороновой кислоты 3, которую далее подвергают взаимодействию с (1S,2S,3R,5S)-пинандиолом 4 с получением (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-2-метилпропан-1-бороната 5, который алкилируют дихлорметиллитием, получаемым in situ из хлористого метилена и диизопропиламида лития, приготовленного из диизопропиламина и раствора бутиллития в гексане в атмосфере инертного газа, к реакционной массе добавляют раствор безводного хлористого цинка в диэтиловом эфире, в результате чего ониевая соль 6 претерпевает стереоселективную перегруппировку с получением (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(S)-1-хлор-3-метилбутан-1-бороната 7, который обрабатывают раствором бис(триметилсилил)амида лития в гексане, приготовленом из гексаметилдисилазана и н-бутиллития, после промывки водой, высушивания и удаления растворителя получают (1S,2S,3R,5S)-пиналиол-(R)-1-[бис(триметилсилил)амино]-3-метилбутан-1-боронат 8, который подвергают взаимодействию с трифторуксусной кислотой с образованием (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-1-амино-3-метилбутан-1-бороната в виде соли трифторуксусной кислоты 9, N,O-бис(триметилсилил)-(L)-фенилаланин 11, образованный силилированием (L)-фенилаланина 10 N,O-бис(триметилсилил)ацетамидом в хлористом метилене, подвергают взаимодействию с имидазолидом пиразинкарбоновой кислоты 13, образованным из пиразинкарбоновой кислоты 12 и N,N'-карбонилимидазола (CDI) в хлористом метилене, с получением N-пиразиноил-(L)-фенилаланина 11, который подвергают взаимодействию с солью амина 9 путем медленного прибавления раствора диизопропилэтиламина в хлористом метилене к суспензии соли трифторуксусной кислоты 9, N-пиразиноил-(L)-фенилаланина 11 и (3-оксидо-1Н-1,2,3-бензотриазол-1-ил-)-N,N,N',N'-тетраметилформамидиния тетрафторбората (TBTU) в хлористом метилене с получением (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороната 15, который подвергают обработке раствором соляной кислоты, изобутилбороновой кислотой, с образованием раствора N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты 16, из которого выделяют ангидрид N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты 17.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые не ограничивают его объем.
Пример 1. Изобутилбороновая кислота (3)
К 25,2 г (1,040 моль) магниевой стружки в 400 мл диэтилового эфира прибавляли при перемешивании 120 г (0,876 моль) изобутилбромида (1) с такой скоростью, чтобы поддерживать слабое кипение реакционной смеси. Реакцию инициировали добавлением 2 мл 1,2-дибромэтана. Полученный раствор реактива Гриньяра (2) перемешивали в течение 30 минут, а затем прибавляли к перемешиваемому раствору 99,8 г триметилбората в 500 мл диэтилового эфира при темепературе -70°С в течение 3 часов. Продолжали перемешивали при -70-60°С в течение еще 45 минут, после чего оставили при комнатной температуре на 17 часов. В реакционную массу добавили при перемешивании 65 мл воды, затем раствор 65 г серной кислоты в 260 мл воды, перемешивали в течение 1 часа, органический слой отделили, а водный экстрагировали 3×300 мл диэтилового эфира. Органические фракции объединили, сконцентрировали в вакууме до 650 мл и добавили 350 мл воды. Из полученной смеси отгоняли фракцию с т. кип. до 96-97°С. Оставшийся раствор охладили до комнатной температуры и экстрагировали 3×350 мл диэтилового эфира, сушили над сульфатом натрия, растворитель удалили в вакууме при температуре бани 30-35°С и получили 36,2 г изобутилбороновой кислоты 3. Выход 41%.
Пример 2. (1S,2S,3R,5S)-Пинандиол-2-метилпропан-1-боронат (5)
11
6
30 г (0,176 моль) (1S,2S,3R,5S)-пинандиола (4) и 19,8 г (0,194 моль) изобутилбороновой кислоты (3) растворили в 450 мл диэтилового эфира и перемешивали в течение 48 часов. Выделившуюся воду отделили, эфирный раствор высушили над сульфатом натрия и упарили в вакууме при температуре бани <40°С. Остаток растворили в 100 мл хлористого метилена и хроматографировали через слой силикагеля объемом 250 мл (элюировали 550 мл хлористого метилена). Растворитель удалили в вакууме при температуре 40°С. Получили 39,7 г эфира (5) в виде маслянистой жидкости. Выход 95%. ЯМР В (CDCl): δ 33.84.
Пример 3. (1S,2S,3R,5S)-Пинандиол-(S)-1-хлор-3-метилбутан-1-боронат (7)
К раствору 29,57 г (0,292 моль) диизопропиламина в 120 мл диэтилового эфира в атмосфере аргона при -15°С прибавляли 157 мл 1,6 М (0,254 моль) бутиллития в гексане при температуре -15 -10°С в течение 30 минут, перемешивали реакционную смесь еще 45 минут, а затем подняли до комнатной температуры.
1
3
3
К раствору 40 г (0,169 моль) (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-2-метилпропан-1-бороната (5) в 100 мл диэтилового эфира прибавили 32 мл (0,508 моль) хлористого метилена. Полученный раствор охладили до -90°С в атмосфере аргона и при тщательном перемешивании медленно прибавляли к нему предварительно полученный раствор диизопропиламида лития при температуре - 90-80°С в течение 1,5 часов. Реакционную смесь перемешивали при -80-70°С 30 минут, затем медленно подняли температуру до -50°С и перемешивали еще 50 мин. Затем к реакционной смеси, содержащей ониевую соль (6), прибавляли раствор 40 г хлористого цинка в 120 мл диэтилового эфира при температуре -45°С в течение 25 минут. Далее смесь медленно нагревали до комнатной температуры и перемешивали еще 17 часов. В реакционную массу добавили 320 мл раствора, содержащего 25 мл 95% серной кислоты и перемешивали 25 минут. Органический слой отделили, промыли 3×120 мл воды и сушили над сульфатом натрия. Растворитель удалили в вакууме при температуре 40°С. Остаток растворили в 100 мл четыреххлористого углерода, полученный раствор хроматографировали через слой силикагеля объемом 250 мл (элюировали 700 мл четыреххпористого углерода). Растворитель удалили в вакууме при температуре 40°С. Получили 37,3 г соединения (7) в виде маслянистой жидкости, содержащей 5-6% исходного эфира (5) по данным ВЭЖХ. Выход 77%. ЯМР H (ацетон-d6): 50.80-2.45 (m, 18H, изобутил + пинан); 1.30 (s, 3Н, СН); 1.39 (s, 3Н, СН); 3.53 (m, 1H, CH-Cl); 4.41 (dd, 1H, J=8.64, 1.98 Hz, CH-O).
Пример 4. (1S,2S,3R,5S)-Пинандиол-(R)-1-бис(триметилсилил)амино-3-метилбутан-1-боронат (8)
-2
1
13
11
29
3
3
3
3
3
3
3
3
3
1.6 M раствор бутиллития в гексане (132 мл) прибавляли при перемешивании к охлажденному до -40°С раствору гексаметилдисилазана (HMDS) (41.1 г, 255 ммоль) в диэтиловом эфире (160 мл). Реакционную массу перемешивали еще 10 мин, после чего медленно прибавляли раствор 53 г (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-1-хлор-3-метилбутан-1-бороната (7) в 180 мл диэтилового эфира в течение 45 минут, поддерживая температуру в интервале -25-30°С. В течение часа температуру подняли до 0°С. Реакционную массу промыли 200 мл ледяной водой и сушили над сульфатом натрия в течение 1 часа. Эфирный раствор пропустили через фильтр, фильтрат упарили в вакууме при температуре бани 35°С, оставшееся масло сушили в вакууме масляного насоса ~ 1·10 мм рт.ст. Получили 62.98 г соединения (8) в виде маслянистой жидкости. Выход 87%. ЯМР H (CDCl): δ 0.11 (с, 18Н, 2MeSi), 0.84 (с, 3Н, СН), 0.89 (дд, 6Н, J=5.76 Hz); 1.14 (д, 1Н, J=11.16 Hz); 1.25 (м, 1Н); 1.28 (с, 3Н, СН); 1.37 (с, 3Н, СН); 1.65 (м, 1Н); 1.74-1.95 (м, 3Н); 2.03 (т, 1Н); 2.20 (м, 1Н); 2.31 (м, 1Н); 2.65 (дд, 1Н, J=6.84 Hz, CH-N); 4.27 (дд, 1Н, J=8.64 Hz, J=1.80 Hz, CH-O). ЯМР С (CDCl): δ 3.09 (6C, 2MeSi), 22.73, 23.52, 23.94, 25.32, 26.31, 27.06, 28.36, 35.42, 38.04, 39.50, 45.25, 51.44, 78.09, 85.08. ЯМР В (CDCl): δ 32.96. ЯМР Si (CDCl): δ 4.92.
Пример 5. (1S,2S,3R,5S)-Пинандиол-1-аммония-3-метилбутан-1-боронат соль трифторуксусной кислоты (9)
10 г (0,024 моль) (1S,2S,3R,5S)-пинандиол 1-бис(триметилсилил)амино-3-метилбутан-1-бороната (8) растворили в 90 мл абсолютного диэтилового эфира и полученный раствор прибавляли в течение 1 часа к перемешиваемому раствору 7,5 мл (0,098 моль) трифторуксусной кислоты в 100 мл абсолютного диэтилового эфира при температуре -15-10°С. Смесь перемешивали еще 1,5 часа, после чего образовавшийся осадок отфильтровали, промыли 50 мл диэтилового эфира и высушили в вакууме при температуре 35°С. Получили 7,2 г соли (9) в виде белого порошка (выход 78%).
Пример. 6 N-Пиразиноил-(L)-фенилаланин (14)
N,O-Бис(триметилсилил)-L-фенилаланин (11)
К суспензии 20,5 г (0,125 моль) L-фенилаланина (10) в 200 мл хлористого метилена добавляли при перемешивании 50,7 г (0,25 моль) N,O-бис(триметилсилил)ацетамида (BSA) в течение 10 мин, после чего реакционную массу перемешивали при комнатной температуре в течение 17 часов.
Имидазолид 2-пиразинкарбоновой кислоты (13)
К суспензии 24 г (0,194 моль) 2-пиразинкарбоновой кислоты (12) и в 400 мл хлористого метилена прибавили 26,5 г (0,250 моль) карбонилдиимидазола (CDI) и перемешивали при комнатной температуре в течение 17 часов.
1
CH
2
Phe
Ph
pyrazine
pyrazine
pyrazine
К охлажденному до -40-30°С раствору, содержащему имидазолид (13), добавляли при перемешивании раствор, содержащий N,O-бис(триметилсилил)-L-фенилаланин (11), в течение 30 минут. Затем в течение 2 часов довели температуру реакционной массы до комнатной и перемешивали 17 часов. Полученный раствор промыли раствором 60 г лимонной кислоты в 400 мл воды. Органический слой отделили, а водный промыли 100 мл хлористого метилена. Органический фракции объединили и промыли раствором 10 г лимонной кислоты в 100 мл воды. К полученному раствору добавили 200 мл диэтилового эфира и сушили над сульфатом натрия. Затем растворитель удалили в вакууме, получив 33,1 г соединения (14) в виде желтого порошка (выход 97%). ЯМР H (ацетон-d6): δ 3.34 (кд, 2Н, Ph): 5.00 (м, 1Н, αCH); 7.40-7.10 (м, 5Н, CH); 8.39 (уш д, 1Н, NH); 8.63 (дд, 1Н, J=2.52, 1.44 Hz, CH); 8.83 (д, 1Н, J=2.52 Hz, CH); 9.22 (д, 1Н, J=1.44 Hz, CH).
Пример 7. (1S,2S,3R,5S)-Пинандиол N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинборонат (15)
+
+
1
СН
CH
CH
3
2
2
pinane
Phe
Ph
pyrazine
pyrazine
pyrazine
Смесь 7,1 г (0,0187 моль) соли амина (9), 5,08 г (0,0187 моль) N-пиразиноил-L-фенилаланина (14) и 6,62 г (0,0206 моль) (3-оксидо-1H-1,2,3-бензотриазол-1-ил)-N,N,N',N'-тетраметилформамидиния тетрафторбората (TBTU) суспендировали в 75 мл хлористого метилена. В реакционную массу прибавляли при интенсивном перемешивании 9,5 мл (6.80 г, 0,0580 моль) диизопропилэтиламина в 35 мл хлористого метилена при температуре -5°С в течение 2 часов. Перемешивание продолжали при -5°С в течение 1,5 часов, а затем нагрели до комнатной температуры. Растворитель удалили в вакууме, а остаток растворили в 110 мл этилацетата. Полученный раствор промыли последовательно 75 мл воды, 4×50 мл 3% водного раствора поташа, 75 мл воды, 3×50 мл 3% водного раствора лимонной кислоты и 75 мл воды. Сушили над сульфатом натрия, а затем растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в 50 мл диэтилового эфира, хроматографировали через слой силикагеля 2,5×1,5 см (элюировали 100 мл диэтилового эфира). Растворитель удалили в вакууме. Получили 8,14 г соединения (15) (выход 84%). ESI-MS: m/z 519.8 [M+H], 1038.1 [2М+Н]. ЯМР H (ацетон-d6): δ 3.05-0.7 (м, 25Н, α-В, 5СН, 3СН, 3СН); 3.2 (т, 2Н, Ph): 4.30 (дд, 1Н, J=8.64, 1.8 Hz, -O); 4-93 (м, 1Н, αCH); 7.10-7.33 (м, 5Н, CH); 7.61 (уш с, 1Н, NH), 8.40 (уш д, 1Н, NH); 8.63 (м, 1Н, CH); 8.82 (д, 1Н, J=2.16 Hz, CH); 9.20 (д, 1Н, J=1.44 Hz, CH).
Пример 8. Ангидрид N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты (17)
1
i
13
3
3
2
3
2
2
Phe
Ph
3
2
2
CH
СН
СН
CH
68 г (0.13115 моль) эфира (15) растворили в 500 мл метанола и 500 мл гексана и добавили 290 мл 1N соляной кислоты. Раствор охладили до 10°С, при перемешивании добавили 24 г (0.23543 моль) изобутилбороновой кислоты (3) и продолжили перемешивание в течение 17 часов при комнатной температуре. Верхний слой отделили, а нижний промыли 3×100 мл гексана. Из объединенных гексановых фракций регенерировали бороновый эфир (5). К кислому водно-метанольному раствору добавили 30 г гидрокарбоната натрия и перемешивали 30 минут. Полученную смесь экстрагировали 850 мл этилацетата, органическую фазу сушили над сульфатом натрия и хроматографировали на колонке, содержащей 205 г силикагеля. После упаривания получили 36.5 г (выход 83%) продукта сырца 17. После двух кристаллизации из этилацетата получили 26.55 г (0.026321 моль) продукта с чистотой 98.3% по данным ВЭЖХ (выход 60%). ЯМР H (CDCl): 0.76 (д, 6Н, J=6.60, 2СН); 1.30, 1.17 (2 м, 2Н, -Pr); 1.52 (м, 1Н, (СН)); 2.64 (ш м, 1Н, α-В); 3.15 (м, 2Н, Ph); 4.86 (м, 1Н, αCH); 7.10-7.30 (м, 5Н, CH); 8.70 (м, 1Н); 8.80 (с, 1Н); 8.82 (д, 2Н, J=2.4); 9.08 (д, 1Н, J=1.2). ЯМР С (CDCl): 522.28, 22.77, 24.87, 37.18 (CH), 39.80 (СН), 42.70, 51.53, 126.23, 127.79, 127.86, 129.08, 136,64, 143.09, 143.17, 143.29, 143.89, 147.49, 162.30, 172.49.
Предложенный способ позволяет упростить и сделать более безопасным синтез, а также повысить чистоту N-пиразиноил-(L)-фенилаланил-(L)-лейцинбороновой кислоты или ее ангидрида за счет использования экстрактивной очистки (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-(R)-1-бис(триметилсилил)-амино-3-метилбутан-1-бороната и применения TBTU в качестве конденсирующего агента при реакции N-пиразиноил-(L)-фенилаланина с солью трифторуксусной кислоты (1S,2S,3R,5S)-пинандиол-1-амино-3-метилбутан-1-бороната.