專利名稱：由5－甲基尿苷制備d4T的制作方法
化合物d4T(2′，3′-二脫氫-3′-脫氧胸苷)是近來證實治療AIDS的新的抗病毒藥物。該藥物被美國應用名稱(USAN)命名為Stavudine，市售名稱為ZERITTM。目前生產d4T的方法使用昂貴的胸苷作為原料。(對于先導的參考文獻，可參見Joshi，B.V.；Rao，T.；Sudhakar，R.；Reese，C.B.，J.Chem Soc.PerkinTrans.I，1992，2537.)另一種生產d4T的方法使用略微便宜的核苷5-甲基尿苷(5MU)。(對于評述，可參見Huryn，D.M.；Okabe，M.，Chem.Rev.，1992，92，1745；Dueholm，K.L.；Pedersen，E.B.，Synthesis，1992，1；Herdewijin，P；Balzarini，J.；De Clercq，E.，in Advances in AntiviralDrug Design，Vol.1，De Clercq，E.，Ed.，JAI Press Inc.，Middlesex，England，1993 P.233.)例如順式-3′α-乙酸基-2′α-溴5-MU衍生物的鋅還原反應可以得到d4T產物，產率約為50％。(見Mansuri，M.M.；Starrett，J.E.，Jr.；Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Org.Chem.，1989，54，4780.)但是，通過競爭性消除形成了大量的胸腺嘧啶副產物，這就需要昂貴的色譜分離將其從d4T產物中分離開。為了尋找到一種制備大規(guī)模量的d4T的經濟方法，應不斷地探求制造這種抗病毒劑的另一種方法。
本發(fā)明涉及一種由5-甲基尿苷(1)合成d4T的新的改進方法(流程

圖1)。本發(fā)明的關鍵步驟包括新的反式-3′α-鹵代-2′β-酸基/反式-3′β-酸基-2′α-鹵代的5-MU衍生物5a和5b的混合物，經金屬還原消除，得到5′-甲磺酰基-d4T(6)。與先前的鋅還原順式-3′α-乙酸基-2′α-溴-5-MU衍生物產生大約40％的胸腺嘧啶副產物(Mansuri，M.M.；Starrett，J.E.，Jr.；Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Org.Chem.，1989，54，4780.)形成顯明的對比，鋅還原反式-酸基-鹵代-5MU衍生物5a和5b，其中X為溴，R為甲基，生成d4T的反應卻不產生大量的胸腺嘧啶副產物污垢。
本發(fā)明涉及由5-MU制備d4T的改進方法。本發(fā)明的另一方面涉及此方法過程中產生的有用中間體。
在本申請中，除非另有明確指出或從上下文看出，將采用下述定義。符號＂C＂后的下標數(shù)字是指特別基團所含的碳原子數(shù)。例如＂C1-6烷基＂是指具有1-6個碳原子的直鏈和支鏈烷基基團，這些基團包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、正已基、3-甲基戊基等類似的烷基基團。＂芳基＂是指含6-10個碳原子的芳香烴，實例包括可選擇地被1-5個鹵原子、C1-6烷基和/或芳基取代的苯基和萘基。＂?；⑹侵富鶊FRCO-，其中R為C1-6烷基。＂鹵素＂、＂鹵化物＂或＂鹵代＂是指氯、溴和碘。堿金屬是指元素周期表中IA族中的金屬，優(yōu)選鋰、鈉和鉀。堿土金屬是指元素周期表中IIA族中的金屬，優(yōu)選鈣和鎂這里使用的縮略語是本領域廣泛使用的常規(guī)縮略語，其中MS甲磺?；鵇MF；N，N-二甲基甲酰胺本發(fā)明改進的d4T工藝描述在流程圖1中，包括下列化學反應步驟(a)由5MU制備2′，3′，5′-三-O-甲磺?；?5-甲基尿苷(2)的方法描述在1994年9月23日申請的我們的共同未決USSN08/309,637專利申請中，該申請全文在此引作參考。更特別地，此步驟包含優(yōu)選使用極性溶劑如丙酮以及3-5當量有機堿其堿性比吡啶強又比三乙胺弱。所用的有機堿有甲基吡啶類和二甲基吡啶類，優(yōu)選N-甲基嗎啉，PK值在5.5至8.0之間的堿有效。反應在溫熱下進行，如室溫至約65℃，反應通常在大約0.5-2.0小時內完成。典型的反應條件描述在下文實施例1中。步驟(b)利用MOH處理化合物2生成5′-甲磺酰基-2′，3′-脫水-5-甲基尿苷(3)。MOH是指堿金屬氫氧化物如KOH、NaOH和LiOH。優(yōu)選的MOH是濃度約為1N的NaOH。(略微類似的制備5′-甲磺?；?2′，3′-脫水尿苷的工藝步驟先前已有過報道，參見Codington，J.F.；Fecher，R.；Fox，J.J.，J.Orq.Chem.，1962，27，163.)步驟(c)和(d)然后利用選自HCl、HBr和HI的鹵化氫將環(huán)氧化物3開環(huán)，得到區(qū)域異構體4a和4b的混合物。優(yōu)選的鹵化氫為HBr，它可以由乙酰溴與甲醇反應就地生成，以得到醇4a和4b，其中X為溴。再用?；u化物處理4a和4b的混合物，得到區(qū)域異構體5a和5b混合物。在這第二步驟中，乙酰溴為優(yōu)選，這樣可得到反式溴乙酸酯。
如果需要的話，這些步驟中的各個區(qū)域異構體可以從混合物4a和4b或5a和5b中離析出來，繼續(xù)進行下述分離各自區(qū)域異構體的反應，最后得到d4T。步驟(e)利用還原金屬還原消除5a和5b的混合物得到5′-甲磺?；?d4T(b)，所述還原金屬如鋅、鎂、鋅偶如Zn-Cu、或鈉，其中鋅為優(yōu)選的還原金屬。如上文所述，這種特殊的還原消除反應的優(yōu)點是其進行過程中產率高且?guī)缀醪划a生或很少產生極難從產物中分離的胸腺嘧啶。(化合物6描述在Joshi，B.V.；Reese，C.B.，J.Chem.Soc.Perkin Trans.I，1992，441中。)(反式-乙酸基溴代腺苷衍生物(Ia和Ib)的鋅還原反應已有過報道，見Robins，M.J.etal，Tetrahedron Lett.，1984，25，367。但是，不但核堿與胸腺嘧啶不同，而且酸基和鹵代基團的取向也與5a和5b不同，如3′β-溴代-2′α-乙酸基/3′α-乙酸基-2′β-溴代對應于3′α-溴代-2′β-乙酸基/3′β-乙酸基-2′α-溴代。值得指出的是，當核堿為胸腺嘧啶而不是腺嘌呤時，由于胸腺嘧啶堿的參與、就不會得到Ia和Ib的類似化合物，參見(Mansuri，M.M.；Starrett，J.E.，Jr.；Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Orq.Chem.，1989，54，4780.)
步驟(f)在如大約100℃的高溫下，化合物6與1.2當量的R′COOT在極性溶劑中反應大約6小時，得到式7的5′-酸基-d4T。其中T為堿金屬或堿土金屬，如鈉、鉀、鋰、鈣、鎂等，R′為C1-6烷基或芳基。優(yōu)選的R′COOT為苯甲酸鈉。步驟(g)式7的化合物轉變成d4T可通過公知的酯轉變成醇的許多常規(guī)方法實現(xiàn)。在現(xiàn)有技術中，d4T的合成方法通常是在甲醇中使用甲醇鈉，從而得到5′-去保護化合物。
上文已引作參考的1994年9月23日申請的我們的共同未決專利USSN08/309637描述了利用正丁胺使苯甲?；?或另一個酰基基團)脫去保護的反應。進一步地，在乙酸丁酯中添加N-甲基吡咯烷酮(NMPO)可以通過過濾分離反應混合物中的d4T.NMPO配合物。這種由NMPO溶劑化物的離析作用有效地除去了難以從產物中分離的污垢，特別是大規(guī)模地除去污垢。通過在異丙醇中加熱使d4T.NMPO配合物分解，得到高產率和高純度的d4T。
流程圖1
流程圖1，續(xù)
下文的特殊實施例舉例說明了本發(fā)明，而不是用來限制本發(fā)明的領域和范圍。為了生產本發(fā)明包括的化合物，所述方法可在不離開本發(fā)明精神的前提下有所變化。 再者，以略微不同的方式生產相同化合物的方法，其變化對本領域技術人員來說也是明顯的。
在下述實驗步驟中，如無特別指明，所有溫度應理解為攝氏溫度(C)。核磁共振(NMR)光譜特征是指化學位移(δ)，該化學位移是以相對于作為參照標準的四甲基硅烷(TMS)的每百萬中的份數(shù)(ppm)來表達的。描述質子NMR光譜數(shù)據(jù)中各種位移的相對面積對應于分子中特殊功能類型的氫原子數(shù)目。關于多重性的位移特征被描述為寬單峰(bs或brs)、寬雙峰(bd或brd)、寬三峰(bt或/brt)、寬四峰(bq或bfq)、單峰(s)、多峰(m)、雙峰(d)、四峰(q)、三峰(t)、雙雙峰(dd)、雙三峰(dt)以及雙四峰(dq)。進行NMR光譜使用的溶劑為丙酮-d6(氘化丙酮)、DMSO-d6(全氘二甲基亞砜)、D2O(氘化水)、CDCl3(氘化氯仿)以及其它常規(guī)的氘化溶劑。
實施例12′，3′，5′-三(甲磺酰基)-5-甲基尿苷(2)吡啶工藝在0℃下，向攪拌著的5-甲基尿苷(12.8g，50mmol)的吡啶(75ml)混合物中加入甲磺酰氯(17.4ml，225mmol)。在0℃下攪拌反應混合物5小時，再在攪拌條件下注入冰水(500ml)。三(甲磺?；?-5-甲基尿苷2沉淀出來，攪拌混合物5分鐘。過濾收集固體產物，用水洗滌(3×200ml)并干燥。產量21.6g，產率89％。1H-NMR(DMSO-d6)δ1.77(s，3H)，3.24(s，3H)，3.34(s，3H)，3.36(s，3H)，4.47-4.60(m，2H)，5.33(m，1H)，5.54(m，1H)，5.97(d，J＝4.5 Hz，1H)，7.56(s，1H)； 11.56(s，1H).N-甲基嗎啉工藝將N-甲基嗎啉(29.6ml，266mmol)加入到5-甲基尿苷半水合物(15.64g，58.5mmol)的丙酮(68ml)漿狀液中，得到的混合物冷卻至5℃。在45分鐘內，將甲磺酰氯(20.1ml，255mmol)的丙酮(30ml)溶液加入到上面混合物中，使反應溫度升至45-50℃。再攪拌1.4小時后，過濾除去N-甲基嗎啉鹽酸鹽，濾餅用丙酮(2×30ml)洗滌。合并濾液，將其加入1L10-15℃的水中洗滌，攪拌1.1小時后，過濾白色沉淀，用水(2×75ml)洗滌并真空干燥。產量27.95g(產率97％)。
實施例25′-甲磺?；?2′，3′-脫水-5-甲基尿苷(3)在49ml 1N氫氧化鈉溶液中加入2′，3′，5′-三(甲磺?；?-5-甲基尿苷(2，6.0g)。在70-72℃下攪拌混合物15分鐘，然后冷卻至0℃。利用濃HCl將PH值調至4。過濾所得漿狀物，用水(2×10ml)洗滌并干燥，得到5′-甲磺酰基-2′，3′-脫水5-甲基尿苷(3)，產量3.1g(產率84％)。
1H-NMR(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，3.22(s，3H)，4.10(m，2H)，4.38(m，2H)，4.55(m，1H)，6.15(s，1H)，7.49(s，1H)，11.48(s，1H).
實施例31β-(5′β-甲磺酰基-2′β-羥基-3′α-溴代呋喃糖基)-胸腺嘧啶和1β-(5′β-甲磺?；?2α-溴-3′β-羥基呋喃糖基)-胸腺嘧啶(4a′和4b′)在5′-甲磺酰基-2′，3′-脫水-5-甲在尿苷(3，2.4g)的120ml甲醇混合物中加入乙酰溴(6.0ml)。再回流反應混合物7小時。除去溶劑得到油狀物，真空干燥該油狀物，得到4a′和4b′的混合物，產量2.9g(產率96％)。兩種異構體之比為2.53∶1.主要異構體的1H-NMR數(shù)據(jù)(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，3.24(s，3H)，4.40-4.60(m，5H)，6.20(d，J＝6.6Hz，1H)，7.38(s，1H)，11.38(s，1H)；次要異構體的1H-NMR數(shù)據(jù)(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，1.96(s，3H)，3.22(s，3H)，4.4-4.7(m，5H)，6.18(d，J＝3.8HZ，1H)，7.59(s，1H)，11.48(s，1H).
實施例41β-(5′β-甲磺?；?2′β-乙酸基-3′α-溴代呋喃糖基)-胸腺嘧啶和1β-(5′β-甲磺?；?2α-溴-3′β-乙酸基呋喃糖基)-胸腺嘧啶(5a′和5b′)在羥基溴化物4a′和4b′(1.2g)的20ml乙酸乙酯混合物中加入乙酰溴(2.0ml)。回流反應2小時。冷卻后，用40ml乙酸乙酯稀釋反應混合物，用飽和NaHCO3(2×50ml)和鹽水(50ml)洗滌，并在MgSO4上干燥。除去溶劑得到溴乙酸酯5a′和5b′混合物，產量1.25g(產率95％)。兩種異構體之比為2.6∶1.主要異構體的1H-NMR數(shù)據(jù)(DMSO-d6)δ1，79(s，3H)，1.94(s，3H)，3.25(s，3H)，4.40-4.70(m，4H)，5.62(t，J＝6.8Hz，1H)，6.35(d，J＝6.7Hz，1H)，7.40(s，1H)，11.42(s，1H)；次要異構體的1H-NMR數(shù)據(jù)(DMSO-d6)δ 1.79(s，3H)，1.96(s，3H)，3.24(s，3H)，4.40-4.70(m，4H)，5.57(t，J＝3.7Hz，1H)，6.35(d，J＝3.8Hz，1H)，7.49(s，1H)，11.48(s，1H).
實施例55′-甲磺?；?2′，3′-二脫氫-3′-脫氧胸苷(6)在1.0g活化鋅粉的25ml甲醇混合物中加入溴乙酸酯5a′和5b′(1.0g)。室溫下攪拌混合物1.5小時。過濾多余的鋅，并用甲醇(2×10ml)洗滌。除去溶劑后得到5′-甲磺?；?d4T(6)，產量0.60g(產率88％)。1H-NMR(DMSO-d6)δ1.73(s，3H)，3.16(s，3H)，4.40(m，2H)，5.02(s，1H)，6.03(d，J＝5.8Hz，1H)，6.42(d，J＝5.9Hz，1H)，6.84(m，1H)，7.27(s，1H)，11.39(s，1H)實施例65′-苯甲?；?2′，3′-二脫氫-3′-脫氧胸苷(7′)在5′-甲磺酰基-d4T(6，0.4g)的6mlDMF混合物中加入粉狀苯甲酸鈉(0.24g)。在100℃下攪拌反應6小時。冷卻后，加入水(30ml)。過濾所得沉淀，用水(2×5ml)洗滌，并干燥，得到5′-苯甲酰基-d4T(7′)，產量0.04g(產率91％)。1H-NMR(DMSO-d6)δ1.35(s，3H)，4.41-4.48(m，2H)，5.10(m，1H)，6.04(d，J＝5.8Hz，1H)，6.53(d，J＝5.8Hz，1H)，6.80(s，1H)，7.10(s，1H)，7.51-7.95(m，5H)，11.37(s，1H)實施例72′，3′-二脫氫-3′-脫氧胸苷-N-甲基吡咯烷酮配合物在正丁胺(133ml)中加入5′-苯甲?；?d4T(7′，70.0g)。在70℃下將反應加熱6小時。冷卻至20-25℃后，加入N-甲基吡咯烷酮(NMPO，41.3ml)和乙酸正丁酯(350ml)。在50℃下真空蒸餾除去過剩的正丁胺(～112.4ml)和175ml乙酸正丁酯。在1小時內將所得的漿狀物冷卻至20-25℃，攪拌30分鐘。然后再將漿狀物冷卻至-10～-15℃，攪拌1.5小時。過濾塊狀物，用2×50ml冷(-10～-15℃乙酸正丁酯洗滌，干燥得到d4T·NMPO配合物，產量59.0g(產率85.6％)。
實施例82′，3′-二脫氫-3′-脫氧胸苷(d4T)甲醇鹽工藝在5′-苯甲酰基-d4T(7′)(2.4g，7.31mmol)的甲醇(24ml)的攪拌漿狀物中加入甲醇鈉溶液(4.8ml，25％，21mmol)。室溫下攪拌所得溶液3小時。用強酸樹脂(Dowex 50×8-200，預先用甲醇洗滌過)中和反應混合物至PH4。過濾樹脂，用甲醇(2×10ml)洗滌濾餅。除去甲醇得到濕的固體，向其中加入二氯甲烷(10ml)。攪拌所得混合物30分鐘，再過濾收集d4T產物，用二氯甲烷(2×5ml)洗滌，干燥。產量1.29g，產率79％。1H-NMR(DMSO-d6)δ1.71(s，3H)，3.59(m，1H)，4.76(m，1H)，5.02(s，1H)，5.89(d，J＝5.7Hz，1H)，6.38(d，J＝5.7Hz，1H)，6.80(s，1H)，7.63(s，1H)，11.27(s，1H)d4T·NMPO配合物工藝在500ml異丙醇中加入50.0g d4T·NMPO、5.0g硅藻土、5.0g活性炭KB。將混合物加熱回流，再通過硅藻土床層熱過濾。用150ml熱的異丙醇漂洗濾餅。將濾液和漂洗液混合，真空濃縮至最終體積為200ml。加熱回流濃縮混合物，得到一溶液，慢慢冷卻，在58℃形成漿狀物，再冷卻此漿狀物至0℃并保持30分鐘。過濾塊狀物，用冷(0℃)的異丙醇洗滌，干燥得到d4T，產量30.5g(產率87.9％)。
權利要求
1.式3的化合物
其中Ms是甲磺酰基。
2.式4a或4b的化合物或者其混合物，
其中X為氯、溴或碘；和Ms是甲磺?；?br> 3.根據(jù)權利要求2的化合物或混合物，其中X為溴。
4.式5a或5b的化合物或者其混合物，
其中X為氯、溴或碘；R為C1-6烷基；和Ms為甲磺?；?。
5.根據(jù)權利要求4的化合物或混合物，其中X為溴以及R為甲基。
全文摘要
本發(fā)明涉及由5MU制備d4T的改進方法。本發(fā)明的另一方面涉及此方法過程中產生的有用中間體。
文檔編號C07D405/04GK1270172SQ0010098
公開日2000年10月18日 申請日期1996年3月8日 優(yōu)先權日1995年3月10日
發(fā)明者R·H·施佩托, 陳邦池, S·L·程蘭 申請人:布里斯托爾-邁爾斯斯奎布公司