專利名稱：羥基－25－烯－維生素d類化合物的制備方法
相關專利申請的交叉參照依據(jù)35U.S.C.§119，本申請要求于1998年5月29日申請的第60/087,222號美國臨時專利申請的優(yōu)先權。
背景技術：
概括地說，本發(fā)明涉及維生素D類化合物。更具體而言，本發(fā)明涉及C-25或等價位置為雙鍵的維生素D類化合物以及這些化合物的制備方法。
長期以來，有關維生素D在骨及礦物質代謝中所起的重要生物作用已為人所熟知。例如，在促進鈣的吸收以及調節(jié)鈣的代謝中維生素D起到至關重要的作用。同時，并非維生素D本身而是其在體內的代謝產(chǎn)物起到調節(jié)鈣代謝作用的論點也已為人所熟知。維生素D的活性形式(M.F.Holick等人，68 Proc.Natl.Acad.Sci.USA,803-804(1971)；G.Jones等人，14Biochemistry,1250-1256(1975))以及其它活性維生素D類似物(M.F.Holick等人，180 Science 190-191(1973)；H.Y.Lam等人，186 Science1038-1040(1974))的發(fā)現(xiàn)造成了很多的轟動以及對這些維生素D類化合物治療骨損耗性疾病的思考。
動物實驗檢查了這些活性維生素D類化合物，特別是作為維生素D3激素活性形式的1α,25-二羥基維生素D3的作用，實驗表明這些化合物有助于鈣平衡的恢復。早期的臨床研究表明對一組絕經(jīng)后婦女口服給藥0.5μg/天的1α,25-二羥基維生素D3改善了腸道鈣吸收以及鈣平衡?；谶@一發(fā)現(xiàn)，第4,225,596號美國專利(“596專利”)對于1α,25-二羥基維生素D3用于增加鈣吸收和保持作了描述并申請了專利，即、在促進腸道鈣吸收以及從骨中再吸收鈣(即骨代謝)方面該化合物高度有效。
但是在防止或治療損耗性骨疾病中，維生素D化合物效能的最佳指示是骨本身而非鈣吸收或鈣平衡。最近的臨床學數(shù)據(jù)表明在′596專利所規(guī)定的劑量范圍內，對于防止或恢復骨質或骨礦物質含量損失方面1α,25-二羥基維生素D3最多僅有中等效能(S.M.Ott和C.H.Chesnut,110Ann.Int.Med.267-274(1989)；J.C.Gallagher等人，113 Ann.Int.Med.649-655(1990)；J.Aloia等人，84 Amer.J.Med.401-408(1988))。
這些有關1α,25-二羥基維生素D3的臨床研究、以及另一有關1α-羥基維生素D3的臨床研究(M.Shiraki等人，32 Endocrinol.Japan 305-315(1985))表明，這兩種維生素D化合物恢復骨質或骨礦物質含量流失的能力是劑量依賴的。這些研究也表明在這兩種化合物真正發(fā)揮效力所要求的劑量范圍內，高血鈣癥和尿鈣過多等毒性作用成為主要問題。具體而言，將1α,25-二羥基維生素D3劑量增至0.5μg/天以上經(jīng)常導致毒性作用的出現(xiàn)。而劑量低于0.5μg/天時，對骨質或礦物質含量無效。(參見，G.F.Jensen等人，16 Clin.Invest.305-309(1981))。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2μg/天的1α-羥基維生素D3在老年骨質疏松癥病人中有增加骨質的功效(O.H.Sorensen等人，7 Clin.Endocrinol.169S-175S(1977))。日本一鈣攝入量低人群的臨床數(shù)據(jù)表明，當給藥1μg/天時，1α-羥基維生素D3有效(M.Shiraki等人，32 Endocrinol.Japan.305-315(1985)；H.Orimo等人，3 Boneand Mineral 47-52(1987))。當1α-羥基維生素D3劑量為2μg/天時，在約67％的患者中表現(xiàn)出毒性作用，而當劑量為1μg/天時，這一比例約為20％。因此，由于其固有的血鈣活性，1α-羥基化維生素D3類化合物可造成危險性的高血鈣濃度。
由于其毒性，所制定的1α-羥基化維生素D3口服劑量在防止或治療骨質或骨礦物質含量流失方面最多僅能取得中等療效。事實上，Aloia建議尋找其它給藥途徑，使得毒性問題可以避免并且可允許使用更高的劑量水平(J.Aloia等人，84 Amer.J.Med.401-408(1988))。盡管有報道稱1α-羥基維生素D3和1α,25-二羥基維生素D3有毒性，對于很多骨損耗性疾病以及鈣代謝紊亂如腎性骨營養(yǎng)不良、甲狀旁腺機能減退、抗維生素D佝僂病和骨質疏松癥的治療，這兩種藥物仍是很好的藥物。
盡管這兩種藥物現(xiàn)今并未被所有的主要藥物市場所批準，但對于治療和預防由腎病繼發(fā)的甲狀旁腺機能亢進，這兩種藥物是僅有的被批準的1α-羥基化維生素D3類藥物。
最近，除調節(jié)體內鈣平衡作用外，維生素D的其它生物效應也已被發(fā)現(xiàn)。在與鈣平衡無關的多種器官的細胞中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了1α,25-二羥基維生素D3的特異性核受體。例如，Miller等人(52 Cancer Res.(1992)515-520)已經(jīng)證明在人前列腺癌細胞系LN CaP中存在生物活性的特異性1α,25-二羥基維生素D3的受體。
現(xiàn)已表明某些維生素D類化合物及類似物是惡性腫瘤細胞增殖的強效抑制劑以及細胞分化的誘導劑/促進劑。例如，Suda等人的第4,391,802號美國專利公開了1α-羥基維生素D類化合物、具體而言為1α,25-二羥基維生素D3和1α-羥基維生素D3，由于誘導惡性腫瘤細胞(具體而言如白血病細胞)分化成非惡性的巨噬細胞(單核細胞)而具有強烈抗白血病活性，并可用于白血病的治療。此外，Skowronski等人(136Endocrinology 20-26(1995))報道了1α,25-二羥基維生素D3及其它維生素D類似物對前列腺癌細胞系的抗增殖及細胞分化作用。
維生素D的其它作用包括免疫響應調節(jié)(參見，如Truitt等人的第4,749,710號美國專利；Gates等人的第5,559,107號美國專利；Daynes等人的第5,540,919、5,518,725和5,562,910號美國專利；DeLuca等人的第5,880,114號美國專利)、炎性反應(參見，如Hansen等人的第5,589,471號美國專利)以及治療多發(fā)性硬化癥(參見DeLuca等人的第U.5,716,946號美國專利)。
盡管其具有多種生物效應活性，但在體內有效所需的劑量下，如作為抗白血病藥物，因其固有的血鈣活性使已知的維生素D類化合物可誘導出顯著且具有潛在危險性的高血鈣濃度。也就是說，臨床使用活性維生素D類化合物如1α,25-二羥基維生素D3和其它維生素D3類似物是有障礙的，或嚴重受限的，因為同時它們也是影響鈣代謝，即可能導致高血鈣癥的強效藥物。
考慮到維生素D的多種生物活性及其作為治療藥物的可能性，對于具有更強特異性和選擇性的化合物，即具有抗細胞增殖和細胞分化作用，但與治療劑量下的已知維生素D類化合物或類似物相比血鈣活性較低的維生素D類化合物存在著需求。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供一種制備羥基-25-烯-維生素D類化合物的方法。與已知的維生素D類化合物相比，這些化合物具有維生素D的活性但毒性低，因此被認為有作為治療藥物的價值。具體而言，這些化合物為羥基-25-烯-維生素D，如1α-羥基-25-烯-維生素D類化合物和24-羥基-25-烯-維生素D類化合物。這些化合物適于作為1α,24-二羥基化維生素D類化合物的前藥，在體內對1α-羥基-25-烯-維生素D類化合物的24位和1α-羥基-25-烯-維生素D類化合物的1α-位羥基化而成為維生素D的活性形式。作為前藥，這些化合物有效地避免了調節(jié)腸道鈣吸收的腸維生素D受體結合的首過效應，與相似劑量的已知活性維生素D化合物如1α,25-二羥基維生素D3相比，使高血鈣癥減輕或消失。
在制備羥基-25-烯-維生素D類化合物的方法中可從一個方面實現(xiàn)本發(fā)明上述及其它優(yōu)點。25-烯-維生素D類化合物被1α-羥基化或24-羥基化，當對人或動物給藥時，它們轉化成二羥基化形式而成為具有活性的1α,24-二羥基維生素D類化合物。該方法包括將適當維生素D起始原料與SO2反應并對C-3和/或C-1羥基用特丁基二甲基甲硅烷氧基氯保護而得到SO2加成產(chǎn)物。對SO2加成物的C-17側鏈進行臭氧分解并還原，得到一個短側鏈的C-22醇。擠出SO2，隨后采用已知的Swern氧化法氧化得到C-22醛。將C-22醛與適當苯基砜反應重新構建側鏈，依賴于起始原料的性質得到1α-羥基-25-烯-維生素D類化合物和25-烯-維生素D類化合物。
如果24-羥基化的25-烯-維生素D類化合物是所需終產(chǎn)物，則將25-烯-維生素D類化合物與人肝瘤細胞溫孵，分離并純化24-羥基代謝產(chǎn)物得到24(S)-25-烯-維生素D類化合物。
具體而言，本發(fā)明提供一種制備羥基-25-烯-維生素D類化合物的方法，其包括以下步驟2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜與維生素D的羥基保護的C-22醛反應，其中維生素D在C-3或在C-3和C-1位的羥基被保護。
通過二甲基丙烯酸乙酯的甲基化、異構化和水解制備二甲基-3-烯-丁酸；采用惡唑烷酮對二甲基-3-烯-丁酸酰胺化形成惡唑烷二酮(oxazolidinones)；對所得惡唑烷二酮進行分離得到所需異構體；將所需異構體氧化并還原得到甲基-3-烯-丁醇；與甲磺酰氯反應形成甲磺酸酯；然后將甲磺?；帽交炕鶊F取代，從而制備出2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜。
對維生素D2的C-3位羥基進行保護得到C-3位羥基保護的維生素D2；磺化C-3位羥基保護的維生素D2得到SO2加成物；使該加成物擠出SO2得到反式-C-3羥基保護的維生素D2；水解反式-C-3羥基保護的維生素D2的C-1位；對C-1位羥基進行保護；形成SO2加成物；截短C-17側鏈形成C-22醇；對C-22醇擠去SO2并用Swern氧化形成C-22醛，從而制備出維生素D的羥基保護的C-22醛。本發(fā)明的方法還包括對經(jīng)苯基砜與C-22醛反應生成的羥基保護的25-烯-維生素D進行還原，異構化，脫保護和照射制備羥基-25-烯-維生素D2。
如果需要25-烯-維生素D2類化合物，對維生素D2的C-3位進行羥基保護得到C-3羥基保護的維生素D2；磺化C-3位羥基保護的維生素D2得到SO2加成物；截短C-17側鏈形成C-22醇；然后擠出C-22醇的SO2并用Swern氧化形成C-22醛，從而制備出維生素D的羥基保護的C-22醛。
C-22醛與苯基砜反應得到羥基保護的25-烯-維生素D，將其還原，異構化并脫保護得到25-烯-維生素D2。如果需要24-羥基化合物，25-烯-維生素D2可進一步與肝瘤細胞溫孵得到24-羥基-25-烯-維生素D2。
應指出的是，本發(fā)明方法的起始原料是適當?shù)木S生素D，前維生素D，膽固醇或麥角甾醇。
在閱讀以下附圖、優(yōu)選實施方案詳述和所附權利要求后可了解本發(fā)明的其它優(yōu)點，并對本發(fā)明的特征作較全面的了解。應深刻認識到附圖僅起描述和解釋作用，并不是用來對本發(fā)明進行界定。
附圖簡述以下以附圖為參考對本發(fā)明示例性的優(yōu)選實施方案進行描述，其中全文采用相同的符號指示相同的部件，其中

圖1為制備苯基砜的反應圖，其中苯基砜將接到圖2維生素D的適當側鏈上；圖2A-2B為根據(jù)本發(fā)明制備1α-羥基-25-烯-維生素D2的反應圖；以及圖3為根據(jù)本發(fā)明制備24-羥基-25-烯-維生素D2的反應圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及具有很好生物活性的一類新型維生素D類化合物的制備方法。具體而言，本發(fā)明的方法特別適于制備羥基-25-烯-維生素D類化合物。因此，以下本發(fā)明將詳細描述這些工作；但本領域技術人員應認識到對本發(fā)明所作的描述僅起示例作用，而不是用于界定其全部范圍。
本發(fā)明方法的特征在于制備了1α,24-二羥基維生素D類化合物的前體，其在體內經(jīng)24-位或1α-位羥基化而形成維生素D的活性形式。作為前藥，這些化合物有效地避免了調節(jié)腸道吸收的腸道維生素D受體結合的首過效應，與相似劑量的已知活性維生素D化合物如1α,25-二羥基維生素D3相比，使高血鈣癥減輕或消失。
此處術語“血鈣活性”和“血鈣作用”用于指維生素D眾所周知的升高血液鈣含量的性能，這種作用是通過刺激腸道鈣吸收(鈣轉運)和從骨中再吸收鈣(骨代謝)而達到的。作為烷基、鏈烯基、氟代烷基、氟代鏈烯基或環(huán)烷基的修飾詞，術語“低級”指含1至4個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀、飽和或不飽和烴基。這些烴基的具體例子為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、特丁基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、異丁烯基、異丙烯基、甲?；?、乙?；?、丙?；?、丁酰基或環(huán)丙基。此處術語“烴片斷”用于指直鏈、支鏈或環(huán)狀、飽和或不飽和的C1-C4烴基，如低級烷基、低級鏈烯基或低級環(huán)烷基。此處術語“等價位置”，如C-24或等價位置，指在維生素D類化合物C-17側鏈上的特定碳原子，其中碳可為24-位碳，但是指同系列側鏈中的等同位置。術語“羥基保護的”指鍵合有一個保護基如TBDMSCl的碳，在有意轉化為羥基之前它保持惰性。
從結構上考慮，本發(fā)明具有所需生物活性的化合物的關鍵特點是其C-17側鏈在C-25位或等價位置上具有一個雙鍵。此外，該側鏈可任選插入一個或兩個亞甲基(CH2-)或次甲基(CH=)單元。因此，本發(fā)明維生素D類化合物適于采用通式(Ⅰ)表示D-Z (Ⅰ)其中D是以下式(Ⅱ)、(Ⅲ)和(Ⅳ)分別描述的D1、D2或D3片斷，其中D1為維生素D片斷，D2為前維生素D片斷，D3為膽固醇或麥角甾醇片斷，而Z代表C-17側鏈，它是飽和或不飽和、取代或未取代、直鏈、支鏈或環(huán)狀C4-C18烴基，其中在C-25位或等價位置上具有一個雙鍵，并且C-24或等價位置由一個C-C單鍵與低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基鍵合，并通過第二個鍵與氫或羥基鍵合。
應注意的是前維生素D是相應維生素D類化合物的熱異構體，如前維生素D3是維生素D3的熱異構體，并存在于其熱平衡中。膽固醇和麥角甾醇類化合物是眾所周知的維生素D類化合物生物合成的前體。
優(yōu)選地，D1-Z是由通式(Ⅱ)表示的維生素D類似物 其中Z如上所述；如果與Y相連的鍵為雙鍵，則Y為亞甲基，或者如果與Y相連的鍵為單鍵，則Y為甲基或氫，即當Y為氫時，式(Ⅱ)化合物是一種19-降化合物；R為氫或羥基，當R為氫時Z為C-24或等價位置被羥基化的側鍵；當R為羥基時，Z側鍵的C-24或等價位置未被羥基化；而X為氫、低級烷基或低級氟代烷基。
D1-Z化合物的另一個例子由以下式(ⅡA)表示 其中X、Y、R和Z如上所述。
D2-Z為通式(Ⅲ)表示的前維生素D類似物 其中Z、R和X如上所述，而Y為氫或甲基。
D3-Z為通式(Ⅳ)代表的膽甾醇或麥角甾醇類似物 其中Z、R和X如上所述，而Y為氫或甲基。
優(yōu)選的是，C-17側鍵Z由通式(ⅤA)表示 其中n為選自1或2的整數(shù)；R3為氫、低級烷基、低級鏈烯基、低級氟代烷基或低級氟代鏈烯基；R4和R5分別為低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基；A為碳、氧、硫或氮；當A為氮時，r為1而s為0；當A為硫或氧時，r和s為0；以及R6和R7分別為氫、低級烷基、低級鏈烯基、低級氟代烷基或低級氟代鏈烯基。
例如，Z包括由式(ⅤB)代表的側鏈，其中A為碳，r和s為1,n為1 其中R3、R6和R7分別為氫、低級烷基、低級氟代烷基、和低級氟代鏈烯基，而R4和R5為氫、低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基。
Z也包括由式(ⅤC)代表的側鏈 其中側鏈上的虛線表示任選添加的C-C鍵；q為0或選自1或2的整數(shù)；R3為氫、低級烷基、低級鏈烯基、低級氟代烷基或低級氟代鏈烯基；A為碳、氧、硫或氮；當A為氮時，r為1而s為0；當A為硫或氧時，r和s為0；R6和R7分別為氫、低級烷基、低級鏈烯基、低級氟代烷基或低級氟代鏈烯基。對于任選的C-C鍵，例如，如果q=0,C-22和C-23間的鍵可為單鍵、雙鍵或三鍵。而q所表示的基團為CH2基。
例如，Z包括由式(ⅤD)代表的側鏈，其中q為0,A為碳 其中R3、R6和R7分別為氫、低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基，而R4和R5分別為低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基。
優(yōu)選地，Z也為式(ⅤE)代表的側鏈 其中n為選自1或2的整數(shù)；R3為氫、低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基；R4和R5分別為低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基；A為碳、氧、硫或氮；當A為氮時，r為1而s為0；當A為碳時，r和s為1；當A為硫或氧時，r和s為0；R6和R7分別為氫、低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基。
例如，Z包括式(ⅤF)代表的側鏈，其中n為1,A為碳，r和s為1，而R3、R4、R5、R6和R7如上所述。 而且，Z包括式(ⅤG)代表的側鏈 其中側鏈上的虛線表示任選添加的C-C鍵；其中q為0或選自1或2的整數(shù)；R3為氫、低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基；R4和R7分別為低級烷基、低級氟代烷基、低級鏈烯基或低級氟代鏈烯基；A為碳、氧、硫或氮；當A為氮時，r為1而s為0；當A為碳時，r和s為1；當A為硫或氧時，r和s為0；R9和R10分別為氫、低級烷基、低級鏈烯基、低級氟代烷基或低級氟代鏈烯基。對于任選添加的C-C鍵，例如，如果q=0,C-22和C-23間的鍵可為雙鍵。
例如，Z包括式(ⅤH)代表的側鏈，其中q為0,A為碳，r和s為1，而R3、R4、R5、R6和R7如上所述 優(yōu)選的式(Ⅰ)化合物為作為1α,24-雙羥化維生素D前藥的1α-羥基化或24-羥基化的化合物。式(Ⅰ)化合物的例子為1α-羥基-25-烯-維生素D21α-羥基-25-羰基-維生素D224-羥基-25-烯-維生素D2
24-羥基-25-羰基-維生素D2優(yōu)選的式(Ⅲ)化合物為1-羥基前維生素D類化合物，它們也是1α,24-雙羥化維生素D的前藥和異構體。式(Ⅲ)化合物的例子為1α-羥基-25-烯-前維生素D21α-羥基-25-羰基-前維生素D224-羥基-25-烯-前維生素D224-羥基-25-羰基-前維生素D2優(yōu)選的式(Ⅳ)化合物為維生素D類化合物的1α-羥基化的前體化合物，即1α-羥基化膽固醇或麥角甾醇，它們也是1α,24-雙羥化維生素D的前藥。式(Ⅳ)化合物的例子為1α-羥基-24-甲基-25-烯-膽固醇1α-羥基-24-甲基-25-羰基-膽固醇1α-羥基-25-羰基-麥角甾醇24-羥基-25-烯-膽固醇24-羥基-25-烯-麥角甾醇24-羥基-25-羰基-膽固醇24-羥基-25-羰基-麥角甾醇對于具有手性中心如C-17側鏈C-20或C-24位的化合物，應認識到兩種非對映體(如R和S)及其混合物均在本發(fā)明范圍之內。
在隨后對本發(fā)明方法的描述中，除另作說明外，反應步驟在室溫(RT)和大氣壓力下進行。
可按圖1所示的示例性反應流程制備式(Ⅰ)化合物。合成的特點在于將適當并分別合成的側鏈單元與C-22位帶有可置換基團的所需維生素D母核偶聯(lián)。所需側鏈被制備成苯基砜衍生物。
具體而言，本發(fā)明制備1α-羥基化化合物的方法采用維生素D作為起始原料，對C-1位羥基化并對其作保護，然后形成1α-羥基-25-烯-化維生素D。為制備24-羥基化合物，起始原料也為維生素D并形成25-烯-維生素D化合物，然后采用例如生物法對24-位進行羥基化。
現(xiàn)參見作為1α-羥基-25-烯-化維生素D2合成示例性反應圖的圖2A-2B。在咪唑存在下維生素D2(11)的C-3位羥基被特丁基二甲基甲硅烷氧基氯(TBDMSCl)保護形成C-3保護的產(chǎn)物(12)，然后將其與SO2反應，生成加成中間體(13)。擠出加成物(13)的SO2(碳酸氫鈉(NaHCO3)/乙醇(EtOH))，得到(12)的反式異構體(14)。反式異構體(14)在C-1位被羥基化(NMO/SeO2)得到(15)，然后對C-1位羥基保護(TBDMSCl)并與SO2反應形成加成物(17)。臭氧分解并還原得到C-22醇(19)(參見，Manchand等人，60J.Org.Chem.(1995)6574，此處引用作為參考)。擠出SO2(NaHCO3；EtOH)，然后用已知的Swern氧化法((COCl)2；DMSO)氧化得到C-22醛(20)。將醛(20)與適當苯基砜(10)反應引入側鏈，然后經(jīng)適當?shù)倪€原、脫保護和異構化而得到1α-羥基-25-烯-維生素D2化合物(1)。
式(Ⅲ)化合物一般可采用圖1列舉的方法制備，其中可利用如Pauli等人的第5,252,191號美國專利；Coethals等人的第5,025,783和4,388,243號美國專利中的示例性反應方法制備起始原料前維生素，此處引用這些專利作為參考。式(Ⅰ)的19-降化合物一般也可由此處給出的示例性反應方法制備，起始原料可按第5,710,294號美國專利中給出的方法制備，此處引用該專利作為參考。圖1所列方法也適于制備式(Ⅳ)化合物，其中起始原料膽固醇或麥角甾醇是可以買得到的。
為形成適當?shù)谋交?10)，現(xiàn)參見描述反應流程的圖1。對二甲基丙烯酸乙酯(2)進行甲基化，并將雙鍵異構化至C-3位。將烷氧基轉化成羥基而形成酸(4)。酸(4)被轉化成惡唑烷二酮異構體(5)，然后經(jīng)分離得到所需異構體(6)。將惡唑烷二酮(6)轉化成丁酸-3-烯(7)。然后除去酸(7)的羰基而獲得醇(8)。醇(8)經(jīng)反應置換掉羥基得到甲磺酸酯(9)。然后將甲磺酸酯(9)轉化成苯基砜基團得到R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)。
此處所描述的某些化合物及其制備方法在Galverley,Tetrahderon 51(1987)1609；Manchand等人，J.Org.Chem.60(1995)6574；Walba等人，J.Org.Chem.53(1988)1046；Smith Ⅲ等人，J.Am.Chem.Soc.103(1981)1996中有描述，此處全部引用作為參考。
對于側鏈由式(ⅡC)或(ⅡE)代表的式(Ⅱ)化合物，可按圖3所示的示例性反應流程制備。具體而言，制備24-羥基-25-烯-維生素D2的方法采用維生素D2作起始原料，取消圖2A方法中的C-1羥基化和保護步驟，并形成25-烯-維生素D2，然后將25-烯-維生素D2與例如經(jīng)培養(yǎng)的人肝瘤細胞、HEP3B或HEPG3一起溫孵，得到代謝產(chǎn)物24(S)-羥基-25-烯-維生素D2，然后采用高壓液相色譜對其進行分離純化。
如圖3所示，并與圖2A-2B類似，維生素D2(11)與SO2反應并采用特丁基二甲基甲硅烷氧基氯對C-3的羥基進行保護得到加成中間體(24)。臭氧分解并還原得到C-22醇(25)。擠出SO2，然后用已知的Swern氧化法氧化得到醛(26)。將醛(9)與適當苯基砜試劑反應引入側鏈，經(jīng)適當還原、異構化和脫保護制備25-烯-維生素D2類化合物(27)。然后將25-烯-維生素D2與人肝瘤細胞溫孵，得到24-羥基-25-烯-維生素D2(28)，將其提取并純化成24(S)-羥基非對映體。
通過不對本發(fā)明范圍起界定作用的下述實施例進一步解釋本發(fā)明。
1H-NMR譜由Varian VXR-300記錄。以TMS為參照標記化學位移δ(ppm)。對于HPLC分析，采用鉑EPS C18 150×4.6mm柱，流動相為CH3CN-0.1％COOH 70∶30，檢測波長265nm，流速1ml/min，溫度22℃。在裝配有Mettler FP21顯微鏡的Mettler FP-2熔點儀上測定熔點。實施例1:1α-羥基-25-烯-維生素D的合成R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)的制備向110ml二異丙基胺于750ml四氫呋喃(THF)中的溶液中加入315ml2.5N正丁基鋰(n-BuLi)，反應溫度在-25℃至-10℃之間。將混合物冷卻至-70℃，然后滴加150ml HMPA，在此溫度下繼續(xù)攪拌反應混合物一小時。當?shù)渭油?00 g二甲基丙烯酸乙酯(2)于100ml THF中的溶液后，在70℃下攪拌反應混合物2小時，然后加入60ml碘甲烷(MeI)，將反應溫度維持在-50℃以下。然后將反應混合物放置過夜任其達到室溫，采用400ml飽和NH4Cl溶液終止反應。分相，水相用1∶1乙醚-己烷(400ml和300ml)萃取。合并的有機相用0.5NHCl，飽和NaHCO3溶液，鹽水洗滌并干燥(Na2SO4)。蒸去溶劑得到113g油狀粗產(chǎn)物(3)。NMR(CDCl3):δ:1.2(m,6H)；1.65(s,3H)；3.15(q,1H)；4.05(q,2H)；4.75(s,2H)。
于室溫下將油(3)與52g KOH在800ml 1∶1EtOH-水中攪拌4天。將反應混合物濃縮并用乙醚(2×100ml)洗滌，酸化并用1∶1乙醚-已烷(4×300ml)萃取。合并的有機相用鹽水洗滌，干燥(Na2SO4)，蒸去溶劑得到74g酸化合物(4)。NMR(CDCl3):δ:1.3(d,3H)；1.8(s,3H)；3.2(q,1H)；4.9(s,2H)；11(brs,1H)。
將71.5g化合物(4)和176三乙胺(NEt3)于1.25L THF中的溶液機械攪拌并冷至-40℃。向反應液中滴加83g三甲基乙酰氯。將所得白色懸浮液攪拌1.5hr，其間反應溫度升至-8℃，重新冷卻至-50℃后加入29.5g LiCl和102.2g S(+)一苯基惡唑烷酮。將反應混合物放置過夜任其升至室溫，倒入1L水中，用乙酸乙酯(EtOAc)(2×0.5L)萃取。合并的有機相用鹽水洗滌，干燥(Na2SO4)，并蒸去溶劑。鼓泡蒸餾得到136g(以二甲基丙烯酸乙酯計，產(chǎn)率75％)粘稠黃色油狀惡唑烷二酮產(chǎn)物(5)。NMR(CDCl3):δ:1.2(d,3H)；1.65和1.8(2s,3H)；4.2(dd,1H)；4.35(m,1H)；4.45,4.75,4.8,4.85(4s,2H)；4.65(m,1H)；5.45(m,1H)；7.3(m,5H)。
采用8.6kg硅膠、CH2Cl2為洗脫液對惡唑烷二酮(5)進行色譜分離。收集適當組分(Rf=0.5)得到581g所需異構體(6)。NMR(CDCl3):6:1.2(d,3H)；1.8(s,3H)；4.2(dd,1H)；4.4(q,1H)；4.65(q,1H)；4.8(s,1H)；4.85(s,1H)；5.4(dd,1H)；7.3(m,5H)。
將61.6g惡唑烷二酮(6)于1LTHF中的溶液冷至0℃，然后滴加21g LiOH·H2O的300ml溶液，接著加入95ml 30％H2O2。反應混合物放置過夜任其緩慢升至室溫，然后重新冷至0℃。加入Na2SO3(105g)，然后加入200ml水和100ml乙醚進行分相。水相用已烷洗滌，酸化并用乙醚(3×250ml,150ml)萃取。乙醚相干燥(Na2SO4)，然后蒸除溶劑得到23g酸(7)。冷卻下將該酸于100ml THF中的溶液滴加至8.2g LiAlH4于150ml THF中的混合物中。當混合物達室溫后，將其回流1hr，冷卻至0℃，然后滴加Na2SO4溶液終止反應。將所得固體過濾并用THF洗滌。合并含有醇(8)的THF相并冷卻至0℃，然后滴加42ml NEt3和20ml甲磺酰氯。混合物于室溫下放置過夜，倒入300ml水中，并用EtOAc(2×300ml)萃取。合并的有機相用鹽水洗滌，干燥并蒸去溶劑。鼓泡蒸餾得到4.9g無色油狀甲磺酸酯(9)(相對于惡唑烷二酮為11％)。NMR(CDCl3):δ:1.1(d,3H)；1.7(s,3H)；2.55(m,1H)；2.95(s,3H)；4.1(m,1H)；4.75(s,1H)；4.85(s,lH)。
50℃下將4.9g(9)、5.8g苯亞磺酸鈉(PhSO2Na)和4.1g NaI于50ml二甲基呋喃(DMF)中攪拌4天?；旌衔锏谷?00ml冰水中并用EtOAc萃取(2×100ml)。合并的有機相用鹽水(2×50ml)洗滌，干燥并蒸去溶劑。鼓泡蒸餾得到5.6g(90％)無色油狀產(chǎn)品R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)。NMR(CDCl3):δ:1152(d,3H)；1.6(s,3H)；2.7(m,1H)；3(dd,1H)；3.2(dd,1H)；5.65(s,2H)；7.5(m,3H)；7.85(d,2H)。1(S),3(R)-雙-(特丁基二甲基甲硅烷氧基)-20(S)-甲?；?9,10-secopregna-5(E),7(E),10(19)-三烯(20)將57.5g(145mmol)維生素D2(11)和16.1g咪唑于500ml CH2Cl2中的溶液冷卻至-5℃。分批向該混合物中添加28.9g TBDMSCl。反應溫度任其升至室溫并在此溫度下維持5hr。采用薄層色譜(TLC)(硅膠，CH2Cl2)監(jiān)測反應，將反應混合物倒入水中，分相。水相用CH2Cl2萃取，合并有機相后用水和鹽水洗滌。干燥(Na2SO4)并蒸去溶劑得到黃色油狀C-3保護化合物(12)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,3H)；1.1-2.4(m,20H)；2.75(d,1H)；3.75(m,1H)；4.7(s,1H)；4.95(s,1H)；5.15(m,2H)；5.95(d,1H)；6.1(d,1H)。
將油(12)溶于100ml乙醚中并在-50℃下加入100ml SO2。將混合物于-10℃下回流2hr，然后在氬氣氛下蒸去SO2，得到近白色固體狀經(jīng)保護的加成化合物(13)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.6,0.65(2s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,1H)；1(d,3H)；1.1-2.2(m,20H)；2.5(m,1H)；3.6(brs,2H)；3.95(m,1H)；4.4-4.75(m,2H)；5.15(m,2H)。
將近白色殘留固體(13)溶于675ml 96％乙醇中，向反應混合物中加入75g NaHCO3并進行回流直至LC(硅膠，CH2Cl2)檢測原料點消失為止(4hr)。將反應液冷至0℃，加入己烷(700ml)和EtOAc(700ml)，并將該混合物過濾通過CeliteTM。蒸去溶劑得到73g黃色油狀反式化合物(14)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,3H)；1.1-2.3(m,18H)；2.5(m,1H)；2.65(dd,1H)；2.85(dd,1H)；3.85(m,1H)；4.65(s,1H)；4.95(s,1H)；5.2(m,2H)；5.85(d,1H)；6.5(d,1H)。
將油(14)溶于600ml CH2Cl2中。加入36.3g NMO后將溶液用Na2SO4干燥，過濾并加熱回流。在5min內向該溶液中加入16.2g SeO2于375ml熱甲醇中的溶液。繼續(xù)加熱70min，反應混合物冷卻后倒入700ml水中。分相，水相用CH2Cl2(3×100ml)萃取。合并的有機相用鹽水洗滌，干燥(Na2SO4)，過濾通過硅膠。蒸去溶劑得73g黃色油狀物，利用800g硅膠、5L 2.5％EtOAc己烷溶液，2L 75％EtOAc己烷溶液對其進行色譜分離。收集后2L洗出液，蒸去溶劑得55.6g黃色油狀C-1保護的化合物(15)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,16H)；1(d,3H)；1.1-2.0(m,18H)；2.35(d,1H)；2.5(d,1H)；2.8(d,1H)；4.15(m,1H)；4.9(s,1H)；5.05(s,1H)；5.8(d,1H)；6.45(d,1H)。
將55.6g(15)溶于700ml CH2Cl2中，加入11.8g咪唑并冷至-5℃，加入21.3g TBDMSCl。反應混合物放置過夜任其升至室溫，然后倒入500ml水中。分相，水相用CH2Cl2洗滌，合并的有機相用水和鹽水洗滌。干燥(Na2SO4)并蒸去溶劑得56.6g固體。將該固體溶于250ml熱EtOAc中，加入300ml熱甲醇。10min內出現(xiàn)結晶，將混合物冷至0℃。分離固體并用MeOH和EtOAc混合物洗滌。得到29.8g白色晶狀α-異構體(16)(以(11)計，產(chǎn)率32％)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.9(m,27H)；1(d,3H)；1.1-2.0(m,16H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.8(d,1H)；4.15(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.15(m,2H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。
將化合物(16)(9g)溶于30ml SO2和30ml CH2Cl2的混合物中并回流1hr。蒸去溶劑得10g白色固狀加成產(chǎn)物。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.9(m,27H)；1(d,3H)；1.1-2.2(m,18H)；2.55(m,1H)；3.6(d,1H)；3.9(d,1H)；4.15(m,1H)；4.35(m,1H)；4.6-4.8(m,2H)；5.15(m,2H)。
-65℃下于100ml CH2Cl2和500ml MeOH混合物中對此10g固體(17)進行臭氧分解，反應用TLC監(jiān)測(硅膠，CH2Cl2)。然后加入2gNaBH4，反應混合物任其升至10℃，倒入150ml pH4.3乙酸鹽緩沖液(11g乙酸鉀(KOAc))中?；旌衔镉眉和?2×60ml)萃取，有機相用鹽水洗滌并干燥(Na2SO4)。蒸去溶劑得黃色油狀加成醇(18)粗產(chǎn)物。將其溶于150ml EtOH(96％)中，加入12g NaHCO3，在氬氣氛下回流反應混合物直至TLC(硅膠，CH2Cl2)檢測表明原料消失為止(2hr)。冷卻后加入200ml己烷和100ml EtOAc，然后加入Na2SO4和CeliteTM。將該混合物過濾通過CeliteTM，蒸去溶劑得11g固化的黃色油狀物。柱色譜(硅膠，CH2Cl2)分離得到5.2g(64％)醇化合物的反式異構體(19)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；1(d,3H)；1.1-2(m,14H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.85(d,1H)；3.35(m,1H)；3.6(m,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。
于-70℃向0.124ml草酰氯于30ml CH2Cl2中的溶液中加入0.26ml二甲亞砜(DMSO)于10ml CH2Cl2中的溶液，15min加完，溫度維持在-65℃以下，并在-60℃下保持10min。將反應混合物重新冷至-70℃并在10min內加入710mg醇(19)于30ml CH2Cl2中的溶液，溫度維持在-60℃以下。溫度為-60℃至-50℃之間保持20min后，將渾濁的混合物重新冷至-70℃，立即加入0.88ml NET3。反應任其升至室溫并將清亮溶液倒入50ml水中。分相，水相用CH2Cl2(50ml)萃取，合并的有機相用鹽水洗滌并干燥(Na2SO4)。除去溶劑后，殘余物用柱色譜(硅膠，CH2Cl2)分離得到630mg(89％)白色結晶1(S),3(R)-雙-(特丁基二甲基甲硅烷氧基)-20(S)-甲酰基-9,10-secopregna-5(E),7(E),10(19)-三烯(20)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；1.1(d,3H)；1.2-2.4(m,15H)；2.5(dd,1H)；2.85(d,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)；9.55(d,1H)。MSm/z(M+)。1α-羥基-25-烯-維生素D2(1)的制備將1.36 g苯基砜(10)于40ml THF中的溶液冷至-70℃；加入2.4ml2.5M正丁基鋰，并在相同溫度下攪拌1hr。滴加850mg醛(20)于10mlTHF中的溶液并在-70℃下攪拌15min。然后加入10ml飽和NH4Cl溶液，任其升至室溫。分相，水相用EtOAc(2×50ml)萃取。洗滌合并的有機相，羥基-砜(21)粗產(chǎn)物為非對映體混合物，其NMR譜復雜。MSm/z 797(M+)。
將鈉(1.5g)溶于130g Hg中；加入40ml THF并將混合物冷卻至-20℃。在加入4ml MeOH和30g KH2PO4后，加入羥基-砜混合物于15mlTHF中的溶液。在加入水之前于-10℃至-5℃下繼續(xù)反應6hr(用TLC(硅膠，CH2Cl2)監(jiān)測反應)。傾出液相，殘留Hg用水(放熱)和EtOAc洗，分相。有機相用鹽水洗滌，干燥(Na2SO4)，并蒸去溶劑。柱色譜(硅膠，CH2Cl2)分離得到440mg(46％)白色晶狀物(22)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,18H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.7(m,1H)；2.85(d,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.65(m,2H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.25(m,2H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。MSm/z 639(M+)。
在恒定流速的氬氣中將100mg(22)、35ml甲苯、五滴NEt3和5mg 9-乙酰蒽的混合物照射4hr。得到140mg順式化合物(23)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,18H)；2.2(m,1H)；2.45(dd,1H)；2.8(m,2H)；4.2(m,1H)；4.35(m,1H)；4.7(m,2H)；4.85(m,1H)；5.15(m,2H)；5.25(,21H)；6(d,1H)；6.25(d,1H)。
45℃下將280mg TBAF,140mg(23)和20ml THF的混合物攪拌4hr(反應用TLC(硅膠，CH2Cl2))監(jiān)測。將反應混合物倒入50ml飽和NaHCO3溶液中并用EtOAc萃取。有機相用水、鹽水洗滌，干燥(Na2SO4)。蒸去溶劑并色譜分離(硅膠(EtOAc-己烷2∶1))得到70mg白色固狀產(chǎn)物?；衔镏屑s含10％反式化合物。用甲酸甲酯中重結晶得到15mg(17％)純1α-羥基-25-烯-維生素D2(1)。mp 134.6-138.4℃；NMR(CDCl3):δ:0.5(s,3H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,185H)；2.25(m,1H)；2.55(d,1H)；2.65(m,1H)；2.8(d,1H)；4.2(m,1H)；4.4(m,1H)；4.65(m,2H)；4.95(s,1H)；5.2(m,2H)；5.3(s,1H)；6.0(d,1H)；6.35(d,1H)。MSm/z 393(M+-18)413(M+)。
向320mg(22)的THF溶液中加入400mg TBAF?；旌衔镉谑覝叵聰嚢柽^夜，55℃下反應3hr并倒入飽和NaHCO3溶液中?；旌衔镉肊tOAc萃取(2×50ml)，有機相用鹽水洗滌，干燥并蒸去溶劑。柱色譜(硅膠，(EtOAc-己烷2∶1))分離得到一種白色固體，將其溶于40ml甲苯中，在加入6滴NEt3和5mg 9-乙酰蒽后照射1.5hr。蒸去溶劑后色譜(硅膠，(EtOAc-己烷2∶1))分離得到65 mg(31％)1α-羥基-25-烯-維生素D2(1)，純度96.7％(HPLC)。UV:λmax265nm。實施例2:24-羥基-25-烯-維生素D2合成除C-1位羥基化步驟省略以及不在C-1位加保護基外，24-羥基-25-烯-維生素D2的合成與實施例1的步驟相同。將產(chǎn)品25-烯-維生素D2與人肝瘤細胞溫孵得到24-羥基化產(chǎn)品，采用已知方法萃取及純化。
總而言之，本發(fā)明提供了一種在C-25位或等價位置上具有雙鍵的新型維生素D類化合物的合成方法。此外，側鏈任選由一個或二個亞甲基或次甲基加長。按本發(fā)明方法制得的化合物值得作為活性1α,24-雙羥化維生素D類化合物的前藥。
雖然采用一些具體內容已對本發(fā)明作了描述和舉例，本領域技術人員應認識到對于已描述的內容可以有多種改動，包括改變，添加或刪減。因此，這些改動也應包含在本發(fā)明之中，本發(fā)明的范圍僅由最廣義的解釋作界定，其中最廣義的解釋依據(jù)于具有法律效力的所附權利要求。
權利要求
1.一種制備25-烯-維生素D類化合物的方法，其包括以下步驟2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜與一種維生素D的羥基保護的C-22醛反應，其中維生素D在C-3或在C-3和C-1位的羥基被保護。
2.如權利要求1所述的方法，其中，按以下步驟制備2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜二甲基丙烯酸乙酯經(jīng)甲基化、異構化和水解制備二甲基-3-烯-丁酸；用惡唑烷酮使二甲基-3-烯-丁酸酰胺化形成惡唑烷二酮；對所得惡唑烷二酮進行分離得到所需異構體；將所需異構體氧化并還原得到甲基-3-烯-丁醇；將甲基-3-烯-丁醇與甲磺酰氯反應形成甲磺酸酯；然后將用苯基砜基取代甲磺?；?，從而制備出2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜。
3.如權利要求1所述的方法，其中，按以下步驟制備維生素D的羥基保護的C-22醛維生素D2的C-3位羥基進行保護得到C-3位羥基保護的維生素D2；磺化C-3位羥基保護的維生素D2得到SO2加成物；使加成物擠出SO2得到反式-C-3羥基保護的維生素D2；水解反式-C-3羥基保護的維生素D2的C-1位；對C-1位羥基進行保護；形成SO2加成物；截短C-17側鏈形成C-22醇；然后對C-22醇擠去SO2并用Swern氧化形成C-22醛。
4.如權利要求1所述的方法，其中，C-22醛與苯基砜反應生成羥基保護的25-烯-維生素D；并進一步對羥基保護的25-烯-維生素D進行還原、異構化、脫保護和照射制備羥基-25-烯-維生素D2。
5.如權利要求1所述的方法，其中，按以下步驟制備維生素D的羥基保護的C-22醛對維生素D2的C-3位羥基進行保護得到C-3位羥基保護的維生素D2；磺化C-3位羥基保護的維生素D2得到SO2加成物；截短加成物C-17側鏈形成C-22醇；對C-22醇擠去SO2并用Swern氧化形成C-22醛。
6.如權利要求1所述的方法，其中，C-22醛與苯基砜反應生成羥基保護的25-烯-維生素D；并進一步對羥基保護的25-烯-維生素D進行還原、異構化、脫保護和照射制備25-烯-維生素D2。
7.如權利要求6所述的方法，其還包含將25-烯-維生素D2與人肝瘤細胞溫孵得到24(S)-羥基-25-烯-維生素D2。
8.如權利要求1所述的方法，其中，維生素D為前維生素D。
9.如權利要求1所述的方法，其中，維生素D為膽固醇和麥角甾醇。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種在C－25位或等價位置上具有雙鍵的新型維生素D類化合物的合成方法。此外,側鏈任選由一個或二個亞甲基或次甲基加長。按本發(fā)明方法制得的化合物值得作為活性1α,24－雙羥化維生素D類化合物的前藥。
文檔編號C07C403/00GK1303369SQ99806788
公開日2001年7月11日 申請日期1999年5月28日 優(yōu)先權日1998年5月29日
發(fā)明者漢斯·維因伯格, 托恩·弗里斯, 齊斯·鮑沃爾 申請人:骨療國際公司