專利名稱:合成核苷類似物的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是有機(jī)化學(xué)合成領(lǐng)域。具體來說,本發(fā)明涉及合成β-核苷或β-核苷類似物的改進(jìn)方法,所述方法是基于雜環(huán)和呋喃糖基鹵的改進(jìn)偶合反應(yīng)。
核苷類似物是一類重要化合物,具有治療多種疾病的潛在用途。有些核苷類似物是有效的,因為它們能抑制腺苷激酶。腺苷激酶能催化腺苷磷酸化反應(yīng)以轉(zhuǎn)化成腺苷5′-一磷酸(AMP)。抑制腺苷激酶可有效地增加人體內(nèi)腺苷的細(xì)胞外含量,并因此有可能治療缺血性病癥,例如中風(fēng)、炎癥、關(guān)節(jié)炎、癲癇發(fā)作、和癲癇癥。參見例如US5674998。核苷類似物還有可能治療慢性疼痛。然而,為了進(jìn)行臨床試驗以確定核苷類似物的臨床效力、以及一旦這種治療劑被允許銷售為了滿足市場需求,必須要能提供大量的所述高純度核苷類似物。
如下式所示,通過本發(fā)明方法可合成的核苷類似物由共價結(jié)合到雜環(huán)(B)上的呋喃糖構(gòu)成
該呋喃糖環(huán)C4′位上的取代基R1和R2可任意且獨(dú)立地被基團(tuán),例如(C1-C6)烷基或取代的(C1-C6)烷基取代。如果R1是-CH2-OH且R2是-H,則該核苷糖是核糖。呋喃糖包含異頭碳(在C1′位)。由于有該異頭碳,呋喃糖存在兩種立體異構(gòu)體或端基異構(gòu)體α-端基異構(gòu)體和β-端基異構(gòu)體。參見例如Streitweiser和Heathcock,1985,《有機(jī)化學(xué)導(dǎo)論》(Introduction to Organic Chemistry),Macmillan。呋喃糖的立體異構(gòu)現(xiàn)象導(dǎo)致形成相應(yīng)的α和β核苷異構(gòu)體。通常情況下,在生物活性方面人們所關(guān)注的是β-核苷端基異構(gòu)體。
合成純的β-核苷和β-核苷類似物已被證明很困難。許多出版的合成核苷類似物的方案導(dǎo)致生成α∶β端基異構(gòu)體混合物。從這種α∶β端基異構(gòu)體混合物中分離β-端基異構(gòu)體通常很困難,尤其是當(dāng)需要經(jīng)濟(jì)、大量的純β-核苷類似物時更是如此。為了避免生成不利的α∶β核苷類似物混合物,本領(lǐng)域已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過要使用趨于生成β-核苷類似物而不是α-核苷類似物的原料?,F(xiàn)有技術(shù)可分為3類(i)重金屬法,(ii)α-呋喃糖基鹵法,和(iii)基于氫化鈉/N,N-二甲基甲酰胺的方法。
重金屬法使用與重金屬,例如汞或銀偶合的雜陰離子。例如,Lerner能使用重金屬法來制備9-(α,β)-L-赤呋喃糖基腺嘌呤,其中生成的β-端基異構(gòu)體的量比α-端基異構(gòu)體的量大,之間的比例幾乎為30∶1。見Lerner,1969,《碳水化合物研究》(Carbohydr.Res.),9,1-4。在Lerner的方法中,在熱的烴類溶劑存在下將氯汞基雜環(huán)復(fù)合物與β-呋喃糖基氯反應(yīng),以生成核苷類似物。該反應(yīng)是通過形成二氯化汞鹽來驅(qū)動的。由于汞有毒性,所以對于β-核苷的大量合成,Lerner的方法不是最佳的。然而,在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的是(例如Lerner等人提供的反應(yīng))通常可用銀來代替汞。因此,汞的毒性可避免。
一般來說,重金屬法一般是適合的,但是在實踐中不能令人滿意。相對于糖或雜環(huán),需要化學(xué)計量的重金屬。在大規(guī)模反應(yīng)中,使用與雜環(huán)陰離子的摩爾比為1∶1的重金屬成本很高,而對于生物活性核苷類似物的立體有擇合成,不能提供經(jīng)濟(jì)的解決方法。此外,對于一些所述核苷類似物,重金屬法經(jīng)常完全失敗。
α-呋喃糖基鹵法使用α-呋喃糖基鹵作為原料。這種方法中,在α-呋喃糖基氯的端基異構(gòu)體中心發(fā)生的轉(zhuǎn)化是通過呋喃糖基與雜陰離子的偶合進(jìn)行的。例如,Ramasay等人用α-呋喃糖基鹵立體有擇性地合成了β-7-去氯雜鳥苷和相關(guān)的核苷類似物。見Ramasay等人,1987,《四面體通訊》(Tetrahedron Letters),28,5107-5110。Ramasay等人的方法如反應(yīng)方案(I)所示
其中TBDS代表叔丁基二甲基甲硅烷基。在反應(yīng)方案(I)中,雜環(huán)(2)的鈉鹽是通過在乙腈中用氫化鈉(NaH)處理而生成的,然后再與α-呋喃糖基氯(1)反應(yīng)以生成經(jīng)保護(hù)的β-核苷類似物(3)。然后將保護(hù)的β-核苷類似物(3)脫保護(hù)以生成β-核苷(4)。α-呋喃糖基氯(1)可依據(jù)Wilcox等人,1986,《四面體通訊》(Tetrahedron Letters),27,1011的方法制得。
象重金屬法一樣,α-呋喃糖基鹵法也是適當(dāng)?shù)?,但是在實踐中不能總是令人滿意。例如,對于大規(guī)模合成,這種方法并不總是可行的,因為α-呋喃糖基鹵原料通常不穩(wěn)定,并且會迅速地異構(gòu)化成β-異構(gòu)體。此外,α-呋喃糖基鹵比β-呋喃糖基鹵端基異構(gòu)體更難以形成。例如,α-呋喃糖基鹵的合成通常需要特殊反應(yīng)條件,例如低溫。出于這些原因,使用β-呋喃糖基鹵端基異構(gòu)體作原料的方法比α-呋喃糖基鹵方法要優(yōu)越。
氫化鈉/N,N-二甲基甲酰胺法不使用重金屬或α-呋喃糖基鹵。見Kondo等人,1986,《四面體》(Tetrahedron),42,199-205。在Kondo法中,核苷類似物(8)的α∶β混合物是這樣合成的依據(jù)反應(yīng)方案(II),將β-呋喃糖基氯(5)與雜環(huán)陰離子(6)偶合,以生成經(jīng)保護(hù)的β-核苷類似物(7),
其中Tr代表三苯甲基,DMF代表N,N-二甲基甲酰胺。然后用標(biāo)準(zhǔn)方法將保護(hù)的β-核苷類似物(7)脫保護(hù),以生成β-核苷類似物(8)。Kondo等人發(fā)現(xiàn),在氫化鈉和DMF存在下將β-呋喃糖基氯(5)與雜環(huán)(6)偶合,會生成不希望的(α,β)-核苷類似物(8)3∶1混合物。為了改善α∶β端基異構(gòu)體選擇性,Kondo等人試驗使用NaBr、NaI、MgBr2OEt2、或(n-Bu)4NBr作為反應(yīng)(II)的調(diào)節(jié)劑。Kondo等人根據(jù)此試驗所獲得的最佳結(jié)果是,當(dāng)在氫化鈉、溴化鈉粉末、和DMF存在下進(jìn)行偶合反應(yīng)(II)時,獲得了1∶2的α∶β核苷類似物混合物(8)。
正如Kondo等人所證實的那樣,NaH/DMF方法通常不適于大規(guī)模生產(chǎn)β-核苷類似物,這是因為該方法不能選擇性地提供β-核苷類似物產(chǎn)物。而且,生成了核苷類似物產(chǎn)物的α和β端基異構(gòu)體的混合物。因此,通過NaH/DMF法合成的β核苷必須從α∶β核苷類似物混合物中純化。如果需要大規(guī)模合成核苷時,這種純化步驟可能會特別困難。簡言之,Kondo等人的NaH/DMF法不能滿足本領(lǐng)域?qū)τ诮?jīng)濟(jì)地選擇性合成β-核苷和β-核苷類似物的需要。
如上所述,上述文獻(xiàn)給出了多種制備β-核苷類似物的方法。每種方法雖然在許多情況下是適用的,但都有缺陷。有一些核苷類似物不能通過現(xiàn)有技術(shù)中的方法合成。現(xiàn)有技術(shù)中的方法通常不能提供非常好的α∶β端基異構(gòu)體選擇性。許多現(xiàn)有技術(shù)的方法要求提供需特殊合成步驟的原料和/或不穩(wěn)定的原料。因此,在本技術(shù)領(lǐng)域中,需要能選擇性地合成核苷和核苷類似物β端基異構(gòu)體的加以改善的、能大規(guī)模實施的方法。
一方面,本發(fā)明提供了制備2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物和β-核苷類似物的改進(jìn)方法。所述方法通常包括,在強(qiáng)堿存在下,將2′,3′-亞烷基呋喃糖基鹵與適當(dāng)保護(hù)的雜環(huán)在親核極性溶劑中反應(yīng),以生成β-2′,3′-O-亞烷基核苷類似物。在優(yōu)選的實施方案中,強(qiáng)堿與雜環(huán)的摩爾比為約1∶1-8∶1。然后可將2′,3′-O-亞烷基除去,以生成相應(yīng)的β-核苷類似物。
通常情況下,2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R3和R4分別獨(dú)立地選自氫、(C2-C6)烯基和(CH2)nQ,其中n是1-6的整數(shù);或者R3和R4一起形成具有3-6個碳原子的環(huán),其中所述環(huán)含有0-3個選自氧和氮的雜原子、并可視需要被一個或多個Q取代;R5和R6分別獨(dú)立地選自氫、Q、(C1-C6)烷基、和被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基;Q選自氫、-NO2、-N3、-CN、-SR7、-CX3、-CF3、-X、-OR7、-C(O)OR7、-C(O)R7、-NR7R7、-NH-SO2-R7、和-SO2R7;X是鹵素;Y是氯或溴;且R7分別獨(dú)立地選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C5-C20)芳基、取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基,或者R7是保護(hù)基。
R3和R4優(yōu)選為氫。雜環(huán)通常是能與呋喃糖或呋喃糖類似物上的端基異構(gòu)體碳形成共價鍵、有環(huán)氮原子的任何雜環(huán)。
在優(yōu)選的實施方案中,雜環(huán)具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R8分別獨(dú)立地選自Q、(C1-C6)烷基、被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基、(C5-C20)芳基、被一個或多個Q取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、被一個或多個Q取代的5元-20元雜芳基、(C6-C26)烷芳基、被一個或多個Q取代的(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和被一個或多個Q取代的6元-26元烷雜芳基;且Q的定義同上。
在優(yōu)選的實施方案中,強(qiáng)堿是叔丁醇鈉或叔丁醇鉀。在另一優(yōu)選實施方案中,極性溶劑是選自DMSO、或DMSO與DMF的混合物、乙腈、四氫呋喃或甲基叔丁基醚的親核性極性溶劑。
在本說明書中,下述術(shù)語具有下述含義“烷基”是指飽和直鏈或支鏈或環(huán)狀烴基。烷基一般包括(但不限于)甲基、乙基、丙基、異丙基、環(huán)丙基、丁基、異丁基、叔丁基、環(huán)丁基、戊基、異戊基、環(huán)戊基、己基、環(huán)己基等。在優(yōu)選的實施方案中,烷基是(C1-C8)烷基,更優(yōu)選(C1-C6)烷基,最優(yōu)選(C1-C3)烷基。
“取代的烷基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意烷基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷雜芳基。
“烯基”是指具有至少一個碳-碳雙鍵的不飽和直鏈或支鏈或環(huán)狀烴基。烯基中雙鍵的構(gòu)型既可以是順式也可以是反式。烯基一般包括(但不限于)乙烯基、亞乙烯基、丙烯基、亞丙基、異丙烯基、異亞丙基、丁烯基、亞丁烯基、異丁烯基、叔丁烯基、環(huán)丁烯基、戊烯基、異戊烯基、環(huán)戊烯基、己烯基、環(huán)己烯基等。在優(yōu)選的實施方案中,烯基是(C2-C8)鏈烯基,更優(yōu)選為(C2-C6)鏈烯基,最優(yōu)選為(C2-C3)鏈烯基。
“取代的烯基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意烯基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷雜芳基。
“炔基”是指具有至少一個碳-碳三鍵的不飽和直鏈或支鏈或環(huán)狀烴基。炔基一般包括(但不限于)乙炔基、丙炔基、丁炔基、異丁炔基、戊炔基、己炔基等。在優(yōu)選的實施方案中,炔基是(C2-C8)炔基,更優(yōu)選為(C2-C6)炔基,最優(yōu)選為(C2-C3)炔基。
“取代的炔基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意炔基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,各R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷芳基。
“芳基”是指具有共軛π電子系統(tǒng)的不飽和環(huán)狀烴基。芳基一般包括(但不限于)環(huán)戊-2,4-二烯基、苯基、萘基、醋蒽烯基、苊烯基、蒽基、環(huán)戊并環(huán)庚五烯基、基、引達(dá)省基、二氫化茚基、卵苯基、北基、菲基、非那烯基、匹基、芘基、皮蒽基、玉紅省基等。優(yōu)選方案中,芳基是(C5-C20)芳基,更優(yōu)選(C5-C10)芳基,而最優(yōu)選苯基。
“取代的芳基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意芳基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷芳基。
“烷芳基”是指其中一個連在末端碳上的氫原子被芳基替代的直鏈烷基、烯基或炔基。烷芳基還指其中一個連在末端碳上的氫原子被芳基替代的支鏈烷基、烯基或炔基。烷芳基一般包括(但不限于)芐基、亞芐基、次芐基、橋亞苯基芐基、橋亞萘基芐基等。在優(yōu)選的實施方案中,烷芳基是(C6-C26)烷芳基,即該芳烷基的烷基、烯基或炔基部分是(C1-C6),芳基部分是(C5-C20)。在特別優(yōu)選的實施方案中,烷芳基是(C6-C13)烷芳基,即該芳烷基的烷基、烯基或炔基部分是(C1-C3),芳基部分是(C5-C10)。
“取代的烷芳基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意烷芳基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,各R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷雜芳基。
“雜芳基”是指其中一個或多個碳原子被另一原子,例如N、P、O、S、As、Ge、Se、Si、Te等替代的芳基。雜芳基一般包括(但不限于)acridarsine、吖啶、arsanthridine、砷雜茚、砷雜二氫茚、苯并間二氧雜環(huán)戊烯、苯并噻二唑、咔唑、β-咔啉、色滿、色烯、噌啉、呋喃、咪唑、吲唑、吲哚、(1,3)-苯并間二氧雜環(huán)戊烯、羥吲哚、氮雜吲哚、異吲哚、吲嗪、異砷雜茚、異砷雜二氫茚、異苯并呋喃、異色滿、異色烯、異吲哚、異磷雜吲哚、異磷雜二氫吲哚、異喹啉、異噻唑、異惡唑、萘啶、萘嵌間二氮雜苯、菲啶、菲咯啉、吩嗪、磷雜吲哚、磷雜二氫吲哚、酞嗪、苯并噻二唑、蝶啶、嘌呤、吡喃、吡嗪、吡唑、噠嗪、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯嗪、喹唑啉、喹啉、喹嗪、喹喔啉、硒吩、碲吩、噻唑并吡咯嗪、噻吩和夾氧蒽。在優(yōu)選的實施方案中,雜芳基是5元-20元雜芳基,特別優(yōu)選為5元-10元雜芳基。
“取代的雜芳基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意雜芳基。取代基一般包括但不限于-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷雜芳基。
“烷雜芳基”是指其中一個連在末端碳上的氫原子被雜芳基替代的直鏈或支鏈烷基、烯基或炔基。在優(yōu)選的實施方案中,烷雜芳基是6元-26元烷雜芳基,即該烷芳雜基的烷基、烯基或炔基部分是(C1-C6),雜芳基部分是5元-20元雜芳基。特別優(yōu)選的實施方案中,烷雜芳基是6元-13元烷雜芳基,即該烷芳雜基的烷基、烯基或炔基部分是(C1-C3),雜芳基部分是5元-10元雜芳基。
“取代的烷雜芳基”是指其中一個或多個氫原子分別獨(dú)立地被其它取代基替代的任意烷雜芳基。取代基一般包括(但不限于)-X、-SR、-CN、-NO2、-NRR、-OR、-CX3、-CF3、-C(O)R、-C(O)OR、-C(O)NRR、-C(NRR)=NR、-C(O)NROR、-C(NRR)=NOR、-NR-C(O)R、-NR-C(O)-NRR、-NR-C(O)-OR、或-NR-SO2-R,其中X是鹵素,R分別獨(dú)立地選自-H、-(C1-C6)烷基、-(C2-C6)烯基、-(C2-C6)炔基、-(C5-C20)芳基、取代的-(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基、-(C6-C26)烷芳基、取代的-(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和取代的6元-26元烷雜芳基。
“羥基保護(hù)基”包括(但不限于)將羥基轉(zhuǎn)化成醚或酯的基團(tuán)。由羥基保護(hù)基形成的醚的實例包括甲基醚、甲氧基甲基醚、甲硫基甲基醚、2-甲氧基乙氧基甲基醚、二(2-氯乙氧基)甲基醚、四氫吡喃基醚、四氫噻喃基醚、4-甲氧基四氫吡喃基醚、4-甲氧基四氫噻喃基醚、四氫呋喃基醚、四氫噻吩基醚、1-乙氧基乙基醚、1-甲基-1-甲氧基乙基醚、2-(苯基氫硒基)乙基醚、叔丁基醚、烯丙基醚、芐基醚、鄰硝基芐基醚、三苯基甲基醚、α-萘基二苯基甲基醚、對甲氧基苯基二苯基甲基醚、9-(9-苯基-10-氧代)蒽基、三甲基甲硅烷基醚、異丙基二甲基甲硅烷基醚、叔丁基二甲基甲硅烷基醚、叔丁基二苯基甲硅烷基醚、三芐基甲硅烷基醚、三異丙基甲硅烷基醚、對甲氧基芐基醚、3,4-二甲氧基芐基醚、鄰硝基芐基醚、對鹵代芐基醚、2,6-二氯芐基醚、對氰基芐基醚、對苯基芐基醚、2-吡啶甲基醚、4-吡啶甲基醚、3-甲基-2-吡啶甲基N-氧橋醚、二苯基甲基醚、三苯基甲基醚、三苯基甲基衍生醚、對甲氧基苯基二苯基甲基醚、二(對甲氧基苯基)醚、苯基甲基醚、三(對甲氧基苯基)甲基醚、9-蒽基醚、9-(9-苯基)呫噸基醚、9-(9-苯基-10-氧)蒽基醚、1,3-苯并二硫戊環(huán)-2-基醚、苯并異噻唑基S,S-二氧橋醚、三甲基甲硅烷基醚、三乙基甲硅烷基醚、三異丙基甲硅烷基醚、二甲基異丙基甲硅烷基醚、二乙基異丙基甲硅烷基醚、二甲基己基甲硅烷基醚、叔丁基二甲基甲硅烷基醚、叔丁基二苯基甲硅烷基醚、三芐基甲硅烷基醚、三(對二甲苯基)甲硅烷基醚、三苯基甲硅烷基醚、二苯基甲基甲硅烷基醚、和叔丁基甲氧基苯基甲硅烷基醚。通過羥基保護(hù)基形成的酯的實例包括乙酸酯、三氯乙酸酯、苯氧基乙酸酯、異丁酸酯、新戊酸酯、金剛烷酸酯、苯甲酸酯、2,4,5-三甲基苯甲酸酯、碳酸酯、N-苯基氨基甲酸酯、硝酸酯、和2,4-二硝基苯次磺酸酯。參見,例如Green& Wuts,有機(jī)合成中的保護(hù)基,1991,John Wiley & Sons,New York。
除非另外指明,否則本說明書所用術(shù)語“鹵素”包括氯、氟、溴和碘。
本發(fā)明提供了將糖與雜環(huán)偶合以立體選擇性方式形成β-核苷和/或β-核苷類似物的改進(jìn)方法。在本發(fā)明方法中,β-核苷或β-核苷類似物是通過在強(qiáng)堿存在下、將雜環(huán)與呋喃糖基鹵在親核極性溶劑中偶合而選擇性地合成的。本發(fā)明偶合反應(yīng)是有利的,因為無需使用α-呋喃糖基鹵,并且反應(yīng)以高度β選擇性生成核苷和核苷類似物。因為本發(fā)明方法所用的試劑是穩(wěn)定的,并且不使用重金屬,因此本發(fā)明方法便于大規(guī)模實施以提供千克數(shù)量級的β-核苷類似物。
本發(fā)明方法如反應(yīng)方案(III)所示
其中R3和R4分別獨(dú)立地選自氫、(C2-C6)烯基和(CH2)nQ,其中n是1-6的整數(shù);或者R3和R4一起形成具有3-6個碳原子的環(huán),其中所述環(huán)含有0-3個選自氧和氮的雜原子、并可選擇性地被一個或多個Q取代;R5和R6分別獨(dú)立地選自氫、Q、(C1-C6)烷基、和被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基;Q選自氫、-NO2、-N3、-CN、-SR7、-CX3、-CF3、-X、-OR7、-C(O)OR7、-C(O)R7、-NR7R7、-NH-SO2-R7、和-SO2R7;R7分別獨(dú)立地選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C5-C20)芳基、取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基,或者R7是保護(hù)基。
X是鹵素;Y是氯或溴;且B是具有能與呋喃糖或呋喃糖類似物上的端基異構(gòu)體碳形成共價鍵的含環(huán)氮原子的雜環(huán)。
在優(yōu)選的實施方案中,R3和R4分別為氫。
在另一優(yōu)選的實施方案中,R3是-CH2OR7且R4是H,或者R3是H且R4是-CH2OR7,其中R7是保護(hù)基。
在另一優(yōu)選的實施方案中,R5和R6分別為甲基。
在另一優(yōu)選的實施方案中,2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵是2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯。
呋喃糖基鹵(9)可以是α/β呋喃糖基鹵的混合物或純的β-呋喃糖基鹵。因此,反應(yīng)(III)并不需要任何α-呋喃糖基鹵。雖然不希望受任何特定理論的束縛,但是據(jù)信,在反應(yīng)(III)中,如果使用α/β呋喃糖基鹵(9)的混合物,α-端基異構(gòu)體會在與雜陰離子反應(yīng)前轉(zhuǎn)化成β-端基異構(gòu)體。無論反應(yīng)(III)中使用的是α/β呋喃糖基鹵混合物、α-呋喃糖基鹵還是β-呋喃糖基鹵,在采用反應(yīng)(III)合成得到的化合物(11)中,雜陰離子堿(B)相對于2′,3′-O-亞烷基都將呈反式。
可通過常規(guī)方法將2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物(11)脫保護(hù)以生成相應(yīng)的β-核苷類似物。例如,可依據(jù)反應(yīng)方案(IV)、和如下文中所進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣、以及如實施例所述,在酸存在下將2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物(11)溶于羥基溶劑來將其脫保護(hù)。
其它合適的脫保護(hù)方法在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。參見例如Green & Wuts,的有機(jī)合成中的保護(hù)基,1991,John Wiley & Sons,New York。本說明書中所用的呋喃糖基的環(huán)編號系統(tǒng)是常規(guī)編號系統(tǒng),并如下所述
其中C1′定義為異頭碳。因此,本說明書所用術(shù)語“β-核苷”和“β-核苷類似物”是指其中C1′異頭碳的立體化學(xué)是β型的式(12)化合物。此外,本說明書所用術(shù)語“2′,3′-O-亞烷基β-核苷”和“2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物”是指其中C1′異頭碳的立體化學(xué)是β型的式(11)化合物。另外,本說明書中所有“核苷類似物”包括“核苷”,并且所有“2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物”包括“2′,3 ′-O-亞烷基β-核苷”。
本發(fā)明范圍內(nèi)的雜環(huán)包括在核苷和核苷類似物的合成中使用的所有雜環(huán)。所有這類雜環(huán)都包含能與呋喃糖(9)上的C1′端基異構(gòu)體碳形成共價鍵的環(huán)中NH。本說明書中,該環(huán)中NH又稱為“候選NH”。因此,本發(fā)明雜環(huán)包括(但不限于)嘧啶類,例如胞嘧啶、胸腺嘧啶、和尿嘧啶,嘌呤例如腺嘌呤、鳥嘌呤、咖啡因、和可可堿,吡咯并嘧啶、吡咯并嘧啶-4-酮、吡唑并嘧啶、和3-鹵代別嘌呤醇。參見,例如US5674998、上文中Ramasay等人的文獻(xiàn)、上文中Kondo等人的文獻(xiàn)、和上文中Cottam等人的文獻(xiàn)。Fasman,1980,生物化學(xué)和分子生物學(xué),(CRF Press)中描述了本發(fā)明范圍內(nèi)的雜環(huán)的其它實例。此外,US5852027、5840743、5837871、5830881、5808147、5763596、5747473、5744596、5726174、5693771、5605903、5246931、5110926、4859677、和4751292中描述了在本發(fā)明范圍內(nèi)的、代表性核苷類似物的數(shù)種實例、以及它們相應(yīng)的雜環(huán)。
通常情況下,其中候選NH處于5元芳香環(huán)中的雜環(huán)是優(yōu)選的。因此,例如吡咯并嘧啶、吡咯并嘧啶-4-酮、吡唑并嘧啶、和嘌呤等雜環(huán)是優(yōu)選的。更優(yōu)選的雜環(huán)是吡咯并(2,3-d)嘧啶、吡咯并(2,3-d)嘧啶-4-酮、或吡唑并(3,4-d)嘧啶。
優(yōu)選的實施方案中,雜環(huán)具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R8分別獨(dú)立地選自Q、(C1-C6)烷基、被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基、(C5-C20)芳基、被一個或多個Q取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、被一個或多個Q取代的5元-20元雜芳基、(C6-C26)烷芳基、被一個或多個Q取代的(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和被一個或多個Q取代的6元-26元烷雜芳基;且Q的定義同上。
在另一優(yōu)選的實施方案中,雜環(huán)具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、和R18分別獨(dú)立地選自Q、(C1-C6)烷基、被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基、(C5-C20)芳基、被一個或多個Q取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、被一個或多個Q取代的5元-20元雜芳基、(C6-C26)烷芳基、被一個或多個Q取代的(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和被一個或多個Q取代的6元-26元烷雜芳基;且Q的定義同上。
在優(yōu)選的實施方案中,R9、R10、R11、R12、和R13分別獨(dú)立地選自氫、鹵素、-NH2、-NO2、-CN、-CF3和-OCH3;且R14、R15、R16、R17、和R18分別是氫。
在另一優(yōu)選實施方案中,R11是氟,且R9、R10、R12和R13分別是氫。
在另一優(yōu)選實施方案中,該雜環(huán)是5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶。
本發(fā)明有些雜環(huán)和糖在進(jìn)行偶合反應(yīng)(III)之前需要加上一個或多個保護(hù)基。例如,酰胺氧和羥基可能需要保護(hù)。合適的保護(hù)基是在偶合反應(yīng)(III)的強(qiáng)堿條件下能抗裂解的基團(tuán)。
在本發(fā)明糖中,亞烷基通過將兩個羥基都形成醚而被用來保護(hù)C2′和C3′羥基??赏ㄟ^常規(guī)方法來保護(hù)糖或雜環(huán)中存在的其它羥基,包括用標(biāo)準(zhǔn)羥基保護(hù)基將羥基轉(zhuǎn)化成醚或酯。用于保護(hù)特定羥基的實際保護(hù)基很強(qiáng)地取決于欲進(jìn)行偶合的糖和雜環(huán)的精確性質(zhì)。如果羥基是通過被轉(zhuǎn)化成醚或酯而進(jìn)行保護(hù)的,則可形成數(shù)種不同類型的醚或酯,參見例如上文中提供的“羥基保護(hù)基”的解釋,或上文中Green & Wuts,有機(jī)合成中的保護(hù)基。
用于保護(hù)酰胺的方法高度取決于欲進(jìn)行偶合的雜環(huán)和糖的精確性質(zhì)??赏ㄟ^N或O烷基化來保護(hù)酰胺。在有些情況下,可使用的常規(guī)酰胺保護(hù)基包括(但不限于)甲硅烷基、硫膦基、2-硝基苯基、氰基乙基、或硝基苯基乙基。例如參見Daskalov等人,1981,《日本化學(xué)會通報》(Bull.Chem.Soc.Japan),54,3076;Jonoes等人,1981,《四面體通訊》(Tetrahedron Lett.),22,4755;Gaffney和Jones等人,1982,《四面體通訊》(Tetrahedron Lett.),23,2257;Trichtinger等人,1983,《四面體通訊》(Tetrahedron Lett.),24,211。
根據(jù)雜環(huán)上所掛接的取代基和糖上R3和R4的精確官能團(tuán)數(shù),可能需要其它保護(hù)基。這些保護(hù)基是本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的。例如,在Green和Wuts,有機(jī)合成中的保護(hù)基,John Wiley & Sons,New York中可查到并選擇很多種堿穩(wěn)定性保護(hù)基。
一旦偶合反應(yīng)(III)完成,就將保護(hù)基除去。在羥基溶劑存在下,在酸性條件下,將在反應(yīng)(III)期間保護(hù)呋喃糖基C2′和C3′羥基的亞烷基除去。適用于該脫保護(hù)步驟的酸包括能足以催化使亞烷基除去的所有酸,其中包括(但不限于)Hcl、硫酸、或三氟乙酸。合適的羥基溶劑包括醇和水。
可采用輕度酸性條件將連接羥基的醚保護(hù)基除去,以生成游離羥基。參見例如,Gait,1984,寡核苷酸合成(上文)。保護(hù)環(huán)外胺的?;话闶峭ㄟ^加入濃氨水來脫?;?。參見例如,Gait,1984,寡核苷酸合成(上文)。其它脫保護(hù)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。代表性脫保護(hù)方法可在Green和Wuts,有機(jī)合成中的保護(hù)基,(上文)中查到。
呋喃糖基鹵的C2’和C3’碳與亞烷基連接以形成結(jié)構(gòu)式(9)所示5元環(huán)
其中R3、R4、R5、R6和Y的定義同上。
在優(yōu)選的實施方案中,R5和R6是甲基,且亞烷基是異亞丙基。
反應(yīng)方案(III)不取決于式(9)5元環(huán)的絕對立體化學(xué)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到,如果R5和R6不同的話,則R5和R6所連的碳原子是手性中心。反應(yīng)方案(III)不取決于該中心的手性。此外,該中心的手性在反應(yīng)方案(III)期間被保持下來,因此該手性中心的立體化學(xué)將在相應(yīng)的β-2′,3′-O-亞烷基核苷類似物(11)中保持下來。
為了進(jìn)行反應(yīng)方案(III)中描述的端基異構(gòu)體特異性反應(yīng),應(yīng)當(dāng)使用親核極性溶劑。雖然不希望受理論的束縛,但是據(jù)信,親核極性溶劑是必需的,因為它參與了反應(yīng)方案(III)的反應(yīng)機(jī)制。合適的親核極性溶劑包括能溶解雜環(huán)、糖反應(yīng)物和強(qiáng)堿的所有這類溶劑,其包括(但不限于)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、四氫呋喃(THF)、二甲亞砜(DMSO)、和它們的混合物。在優(yōu)選的實施方案中,這種混合物是DMSO∶溶劑混合物。
出乎意料的是,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),DMSO和DMSO∶溶劑混合物比其它親核極性溶劑的效果好很多。因此,親核極性溶劑優(yōu)選為DMSO或DMSO∶溶劑混合物。在反應(yīng)的α∶β選擇性方面,使用DMSO∶溶劑混合物而不是DMSO沒有帶來任何顯著改善。然而,根據(jù)所用反應(yīng)物,使用DMSO∶溶劑混合物而不是DMSO可改善反應(yīng)(III)的效力。如果使用DMSO∶溶劑混合物,優(yōu)選使用DMF、乙腈、THF、和/或甲基叔丁基醚(MTBE)來配制DMSO∶溶劑混合物。相對于可用于配制DMSO∶溶劑混合物的溶劑,可使用任意比例的DMSO,只要DMSO的量是適當(dāng)?shù)募纯桑丛贒MSO∶溶劑混合物中,至少含有約15%的DMSO(體積比),例如約15%-約25%的DMSO(體積比)。這種DMSO∶溶劑混合物可包含與0-3份包含一種或多種選自DMF、乙腈、THF和MTBE的溶劑的溶液混合的1份DMSO。因此,例如,包含1份DMSO和3份MTBE的DMSO∶溶劑混合物適用于反應(yīng)方案(III)。表1詳細(xì)舉例說明一些本發(fā)明親核極性溶劑。
表1適用于反應(yīng)方案(III)的親核極性溶劑的實例
在反應(yīng)方案(III)中存在微量水是允許的。然而,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),相對于2份糖反應(yīng)物,若存在1份水基本上會削弱該偶合反應(yīng)。因此,親核極性溶劑優(yōu)選是無水的,反應(yīng)優(yōu)選在無水條件下進(jìn)行,尤其當(dāng)使用吸濕性溶劑時更是如此。因為無水條件是優(yōu)選的,因此優(yōu)選在惰性氣體,例如氦氣、氮?dú)饣驓鍤鈿夥障逻M(jìn)行反應(yīng)。
在優(yōu)選的實施方案中,本發(fā)明方法是這樣實施的2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵是2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯;適當(dāng)保護(hù)的雜環(huán)是5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶;并且親核極性溶劑是DMSO。
2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)的偶合是在強(qiáng)堿存在下進(jìn)行的。強(qiáng)堿使能形成陰離子的環(huán)氮原子陰離子化。呋喃糖基鹵與陰離子化的環(huán)氮原子反應(yīng),導(dǎo)致該環(huán)氮原子被呋喃糖基烷基化。如果雜環(huán)中僅有一個陰離子化的環(huán)氮原子,則僅形成一個烷基化雜環(huán)。如果雜環(huán)包含兩個能被強(qiáng)堿陰離子化的環(huán)氮原子,則將使其中一些雜環(huán)第一個環(huán)氮原子被陰離子化、另一些雜環(huán)第二個環(huán)氮原子被陰離子化的雜環(huán)陰離子混合物。如果雜環(huán)包含兩個以上環(huán)胺,則可形成更復(fù)雜的烷基化雜環(huán)產(chǎn)物的混合物。因為混合物中每一種烷基化產(chǎn)物都代表著糖與雜環(huán)上的不同氮原子的偶合,這樣烷基化產(chǎn)物具有不同的化學(xué)性質(zhì)。因此,如果形成了不需要的烷基化雜環(huán),一般可用常規(guī)純化方法,例如萃取法,將不需要的產(chǎn)物與所需核苷類似物分離開。然而,為了節(jié)約呋喃糖基鹵和雜環(huán)原料,將不需要的烷基化產(chǎn)物減至最少是優(yōu)選的。
通過將雜環(huán)中所需氮上形成陰離子的雜環(huán)量最佳化,來把不需要的烷基化雜環(huán)產(chǎn)物的生成量減至最少。例如,當(dāng)將5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶與強(qiáng)堿混合時,形成的陰離子在1位和7位環(huán)氮原子之間共振。7位氮原子的烷基化(N7-烷基化)生成了所需核苷,而1位氮原子的烷基化(N1-烷基化)則生成了不需要的副產(chǎn)物。已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn),通過使用叔丁醇鈉或叔丁醇鉀,可將相對于N1-烷基化產(chǎn)物的N7-烷基化產(chǎn)物的量最佳化。因此,如下文實施例2所述,使用叔丁醇鈉生成的N7-烷基化雜環(huán)與N1-烷基化雜環(huán)比例為3∶1的混合物。因為N1-烷基化雜環(huán)的堿性比N7-烷基化雜環(huán)要強(qiáng),所以通過酸萃取可輕易地將N1-烷基化雜環(huán)從N7∶N1烷基化雜環(huán)混合物中除去。
能使包含環(huán)NH的雜環(huán)形成陰離子的所有強(qiáng)堿都在本發(fā)明范圍內(nèi)。合適的堿一般包括堿金屬氫氧化物,例如氫氧化鈉或氫氧化鉀,堿金屬(C4-C10)醇鹽,例如堿金屬叔丁醇鹽和堿金屬叔戊醇鹽(堿金屬叔戊醇化物),以及堿金屬氫化物。在有些情況下,堿土金屬氫氧化物,例如Mg(OH)2或Ca(OH)2可在有限程度上驅(qū)動反應(yīng)方案(III)。然而,預(yù)計堿土金屬堿通常并不能很好地驅(qū)動該反應(yīng)。雖然本發(fā)明強(qiáng)堿通常是堿金屬堿,但是預(yù)計,鋰形成的堿由其物理性質(zhì)決定作用會很差。優(yōu)選的強(qiáng)堿是堿金屬氫化物或堿金屬叔丁醇鹽。更優(yōu)選的強(qiáng)堿是氫化鈉、氫化鉀、叔丁醇鈉、叔戊醇鈉、叔丁醇鉀、或叔戊醇鉀。強(qiáng)堿更優(yōu)選叔丁醇鈉或叔丁醇鉀。強(qiáng)堿最優(yōu)選叔丁醇鈉。
Kondo等人(上文)提出了使用強(qiáng)堿氫化鈉和親核極性溶劑DMF來合成核苷類似物的方法。然而,Kondo等人沒能合成出具有低α∶β比例的核苷。為了解決該選擇性問題,Kondo等人嘗試使用了多種鹽來作為添加劑。然而,甚至在作出了很多改善端基異構(gòu)體選擇性的嘗試之后,他們也僅能使用氫化鈉/DMF方法獲得α∶β比例為1∶2的核苷產(chǎn)物。本發(fā)明提供了比Kondo等人更好的(更低的)α∶β比例的核苷產(chǎn)物。在用DMSO和叔丁醇鈉合成4-N-(4-氟苯基)氨基-5-苯基-1-(β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶(實施例4標(biāo)題化合物)的實例中,核苷產(chǎn)物的α∶β比例小于1∶100。根據(jù)所用的具體糖和雜陰離子反應(yīng)物,本發(fā)明方法甚至可提供更好α∶β比例的核苷產(chǎn)物。然而,根據(jù)所用的具體糖和雜陰離子反應(yīng)物,本發(fā)明方法通??商峁│痢忙卤壤∮?∶2、更通常小于1∶50、經(jīng)常小于1∶100的核苷產(chǎn)物。本發(fā)明方法證實,Kondo等人聯(lián)合使用氫化鈉和DMF并不足夠好。無論使用的是何種糖和雜陰離子反應(yīng)物,本發(fā)明方法通常將產(chǎn)生比Kondo等人更好的(即更低的)α∶β比例的核苷產(chǎn)物。
強(qiáng)堿與雜環(huán)的摩爾比通常是約1∶1-約8∶1。已經(jīng)確定,為了能有效地驅(qū)使反應(yīng)(III),強(qiáng)堿與雜環(huán)的摩爾比必須至少為約1∶1。使用低于約1∶1摩爾比的強(qiáng)堿和雜環(huán)將導(dǎo)致形成某些核苷類似物,然而,反應(yīng)(III)將過早結(jié)束,并且浪費(fèi)大量試劑。為了防止這種不利結(jié)果,通常使用約2∶1-4∶1摩爾比的強(qiáng)堿與雜環(huán)。
反應(yīng)方案(III)通常在室溫(約20℃-約30℃)進(jìn)行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),高溫,例如約40℃-約50℃對反應(yīng)(III)的產(chǎn)率或核苷或核苷類似物的α∶β比例無任何有利影響。
反應(yīng)(III)不取決于2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)的摩爾比。2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)的摩爾比可采用為約1∶1-約3∶1,通常采用3∶2-2∶1的摩爾比。2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)的厚爾比優(yōu)選為約3∶2。
反應(yīng)(III)可大規(guī)模進(jìn)行而不損失產(chǎn)率。例如,已經(jīng)成功地用克數(shù)量級(下文實施例2)和千克數(shù)量級(下文實施例3)的2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)完成了反應(yīng)(III)。用本發(fā)明方法制得的核苷類似物的α∶β比例通常比現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)獲得的該比例要好(即低)很多。例如,在實施例2中,α∶β比例小于1∶100。該比例只是保守估計,因為該終產(chǎn)物的高效液相色譜分析(HPLC)不能檢測到任何α-核苷產(chǎn)物。實際上,該α∶β比例可能比1∶100要低很多。
完成反應(yīng)(III)所需的時間取決于所用的堿和具體的2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)。然而,反應(yīng)(III)通常在約2小時內(nèi)完成。在合成4-N-(4-氟苯基)氨基-5-苯基-1-(2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶的實例中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),與2小時的反應(yīng)時間相比,14-15小時的反應(yīng)時間對產(chǎn)率沒有帶來任何改善??赏ㄟ^HPLC檢查反應(yīng)樣本中原料的消失來監(jiān)視反應(yīng)。
在另一實施方案中,本發(fā)明提供了合成核糖嘌呤和核糖嘧啶的方法。在該實施方案中,核糖嘌呤是依據(jù)反應(yīng)方案(V)合成的
其中Y、R5和R6的定義同上;P3是堿穩(wěn)定性羥基保護(hù)基,其包括(但不限于)可與該羥基形成酯或醚的基團(tuán);且P-B′是適當(dāng)保護(hù)的嘌呤或嘧啶。
在反應(yīng)方案(V)中,將保護(hù)的β-核糖基鹵(13)與適當(dāng)保護(hù)的嘌呤或嘧啶(P-B′)反應(yīng),以分別生成保護(hù)的β-核糖嘌呤或β-核糖嘧啶(14)。然后在一步或多步脫保護(hù)步驟中將2′,3′-O-亞烷基、5′羥基保護(hù)基P3、和嘌呤或嘧啶堿(P)上的任意保護(hù)基除去。P3保護(hù)基包括(但不限于)上文和Green & Wuts,有機(jī)合成中的保護(hù)基中描述的能形成醚或酯的所有常規(guī)保護(hù)基,條件是該保護(hù)基必須在堿性條件下是穩(wěn)定的。
通過本發(fā)明方法合成的核苷類似物可用作核酸的標(biāo)記、檢測和分析試劑。此外,通過本發(fā)明方法合成的核苷類似物還可用于做成核苷類似物的組合庫,以其測試對重要大分子靶作用物,例如激酶、回旋酶、和逆轉(zhuǎn)錄酶的抑制活性。對大分子靶作用物等有抑制活性的組合庫中的核苷類似物,可作為開發(fā)緩解臨床適應(yīng)征,例如炎癥、或感染性疾病,例如獲得性免疫缺陷綜合征等其它疾病的藥物的先導(dǎo)化合物。
一些通過反應(yīng)方案(III)合成的核苷類似物有作為腺苷激酶抑制劑的特別用途。參見例如US5674998。腺苷激酶抑制劑有望治療神經(jīng)性病癥,例如癲癇發(fā)作。US5674998公開,4-苯基氨基-5-苯基-7-(4-羥基甲基-1-β-D-核糖呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶、4-N-(4-氟苯基氨基)-5-苯基-7-(4-螺環(huán)丙基-β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶、和4-苯基氨基-5-苯基-7-(1-β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶都是部分純化的豬心臟腺苷激酶的納摩爾級抑制劑。此外,一些通過反應(yīng)(III)合成的核苷類似物可用于治療慢性疼痛。
本說明書所給出的化學(xué)結(jié)構(gòu)式可表現(xiàn)出互變異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、幾何異構(gòu)、或立體異構(gòu)現(xiàn)象。因為本申請中的結(jié)構(gòu)式可僅代表其中一種可能的互變異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、幾何異構(gòu)、或立體異構(gòu)形式,因此應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明包括表現(xiàn)出如本說明書所述的生物或藥理活性的所有互變異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)、幾何異構(gòu)、或立體異構(gòu)形式。
實施例實施例1合成2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯(10a)
其中Y=Cl(10a),Y=Br(10b)。
中間體2,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖2,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖購自Pfansteihl,或依據(jù)Cohen等人,1983,《美國化學(xué)會雜志》(J.Am.Chem.Soc.),105,3661-3672中描述的方法,通過將2,3-O-異亞丙基-D-赤酮酸內(nèi)酯用氫化二異丁基鋁還原而制得。試劑2,3-O-異亞丙基-D-赤酮酸內(nèi)酯可購自Aldrich,或者可如“有機(jī)合成文集”(Organic Synthesis Coll.)Vol.VII,第297頁所述,由異抗壞血酸合成制得。
標(biāo)題化合物本標(biāo)題化合物是依據(jù)Ireland等人,1978,《有機(jī)化學(xué)》(Org.Chem.),43,786-787,和Lerner等人,1969,《碳水化合物研究》(Carbohydr.Res.),9,1-4中的方法合成的。具體來說,將2,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖(20.0g,125mmol)在CH2Cl2(250ml)和吡啶(40ml)中的溶液在冰/水浴中冷卻。以保持內(nèi)溫低于5℃的速度將SOCl2(10ml,137.8mmol)滴加到該混合物中(用35分鐘滴加完)。通過取出等分試樣并用1HNMR檢查反應(yīng)來確證原料消失。SOCl2加入完成后15分鐘,將該冷溶液加到水(500ml)和二異丙基醚(500ml)中。分離各層,將有機(jī)層用0.5M鹽酸(500ml)萃取以除去吡啶。然后將有機(jī)層用飽和碳酸氫鈉溶液(300ml)萃取,用碳酸鉀干燥。將溶液過濾,并濃縮,獲得16.96g(76%)本標(biāo)題化合物,為白色固體結(jié)晶。熔點=57.0-58.3℃(文獻(xiàn)報道值=60-61.5℃,對映體的文獻(xiàn)報道值=59-60℃)。[α]D-167(c2.0,CH2Cl2)(文獻(xiàn)報道值[α]D-167(c0.8,CHCl3),對映體的文獻(xiàn)報道值[α]D+168(α2.0,CH2Cl2))。
1HNMR(300MHz,d6-DMSO)1.28(s,3),1.38(s,3),4.05(dd,1,J=3.4,10.9),4.13(d,1,J=10.9),4.95(d,1,J=5.9),5.00(dd,1,J=3.3,5.9),6.46(s,1).
13C NMR(75MHz,d6-DMSO)δ25.83,27.16,74.74,79.38,89.44,101.07,113.17.元素分析C7H11O3Cl計算值C,47.07;H,6.21。實測值C,47.24;H,6.20。
實施例2合成4-N-(4-氟苯基)氨基-5-苯基-1-(2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶(CJ-19039)
中間體5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶是依據(jù)US5674998中的方法合成制得的。
標(biāo)題化合物將叔丁醇鈉(8.56g,89.1mmol)加到5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶(9.00g,29.6mmol)的DMSO(75ml)溶液中,這使內(nèi)溫升至20-28℃。將2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯(化合物10a,7.97g,44.6mmol)加到該溶液中。用2-3分鐘將內(nèi)溫升至26-44℃。總共反應(yīng)30分鐘后,將該溶液加到水(400ml)和甲基叔丁基醚(275ml)中。分離各相,將有機(jī)層依次用0.5M鹽酸(1×200ml,1×100ml)、飽和碳酸氫鈉水溶液(100ml)萃取,干燥(硫酸鎂),過濾,并濃縮至黃色含水固體。將異丙基醚(70ml)加到該殘余物中,把該不均勻混合物加熱回流2小時。冷卻至0℃后,將該溶液過濾,并用冷的二異丙基醚(75ml)洗滌固體,干燥后獲得了6.2122g(47%)本標(biāo)題化合物,為黃色粉末。該HCl萃取已經(jīng)有效地除去了所有不需要的N-1烷基化雜環(huán)。為了進(jìn)一步純化,還可用約25體積二異丙基醚將本標(biāo)題化合物重結(jié)晶。本標(biāo)題化合物的α∶β比例小于1∶100。
mp=143.0-144.1℃.[α]D-77.2(c1.0,CH3COCH3)1HNMR(300MHz,d6-DMSO)δ1.33(s,3),1.51(s,3),4.08(d,1,J=10.6),4.20(dd,1,J=3.7,10.7),5.29(dd,1,J=3.4,5.8),5.42(d,1,J=5.9),6.32(s,1),7.12-7.20(m,2),7.40-7.47(m,1),7.51-7.65(m,8),8.39(s,1).
13C NMR(75MHz,d6-DMSO)24.79,26.47,74.38,81.11,84.47,90.08,101.93,112.10,115.40(d,J=22),116.21,123.34(d,J=8),123.71,127.47,128.91,129.23,134.17,135.80,150.48,151.41,153.95,158.06(d,J=238).元素分析C25H23N4O3F計算值C,67.25;H,5.19;N,12.55。實測值C,67.11;H,5.17;N,12.60。質(zhì)譜AP+=447.2,AP-=445.2實施例3合成4-N-(4-氟苯基)氨基-5-苯基-1-(2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶(CJ-19039)-中試規(guī)模在用約2千克5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶進(jìn)行該反應(yīng)的最初放大規(guī)模之前,先用約500克試運(yùn)行。在將該大規(guī)模反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行最終純化之前,把該試運(yùn)行反應(yīng)的純產(chǎn)物合并到下面反應(yīng)的產(chǎn)物中,以提供一批產(chǎn)物。所調(diào)整的產(chǎn)率反映的是500g和2kg反應(yīng)過程的聯(lián)合產(chǎn)率。除了規(guī)模以外,這兩個反應(yīng)過程的條件都相同。因此,在下文中僅詳細(xì)描述2kg規(guī)模的反應(yīng)過程。
中間體12,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖依據(jù)上文實施例1中的方法制備2,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖。
中間體22,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯(10a)將2,3-O-異亞丙基-D-赤蘚糖(2kg,12.5mol)在四氫呋喃(THF)(19L)和吡啶(1.1L)中的溶液冷卻至0-5℃。以保持內(nèi)溫低于15℃的速度將SOCl2(960ml,13.1mol)緩慢地加到該混合物中。該加入步驟用50分鐘。SOCl2加入完成后10分鐘,通過取出反應(yīng)物等分試樣,并通過1HNMR檢查等分試樣來確證原料消失。然后用0.5kg硅藻土將該溶液過濾,并用THF洗滌。將該本標(biāo)題化合物的THF溶液作為粗產(chǎn)物直接用在下述合成CJ-19039的偶合反應(yīng)中。
中間體35-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶是依據(jù)US5674998中的方法合成制得的。
標(biāo)題化合物將叔丁醇鈉(3.6kg,37.5mol)加到5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶(2.2kg,7.23mol)的DMSO(20L)溶液中,這導(dǎo)致5℃的放熱程度。用45分鐘將2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯(得自上面,理論上2.2kg,12.5mol)的THF溶液加到該反應(yīng)溶液中。將反應(yīng)混合物攪拌過夜,然后倒入水(100L)和甲基叔丁基醚(100L)中以中止反應(yīng)。分離各相,用1M鹽酸(3×25L)萃取有機(jī)層,通過4kg硅膠墊將該有機(jī)層過濾。將濾液減壓濃縮至約15L,加入二異丙基醚(70L),繼續(xù)進(jìn)行濃縮至終體積約為30L。在該時刻,在進(jìn)行最終的重結(jié)晶之前,將由約500g試運(yùn)行反應(yīng)制得的325g純的本標(biāo)題化合物與此次所得本標(biāo)題化合物粗產(chǎn)物混合。將該溶液冷卻至0-5℃以成粒,過濾,獲得了1.87kg本標(biāo)題化合物(減去由約500g試運(yùn)行反應(yīng)制得的325g本標(biāo)題化合物,產(chǎn)率為48%)。將濾液濃縮,并置于甲基叔丁基醚(18L)。將該有機(jī)層用1M鹽酸(4×3L)萃取,然后減壓濃縮至2L。將二異丙基醚(6L)加到該混合物中,并把溶液體積減至4L。在0℃成粒2小時后,將固體濾出,獲得198g(6%)另一部分本標(biāo)題化合物,對于該約2kg的反應(yīng),本標(biāo)題化合物合并后的總產(chǎn)率達(dá)到了54%。該HCl萃取處理將所有不需要的N1-烷基化雜環(huán)都有效地除去了。
實施例4合成4-N-(4-氟苯基)氨基-5-苯基-1-(β-D-赤呋喃糖基)吡咯并(2,3-d)嘧啶
將0.5M鹽酸(15ml)加到CJ-19039(上文實施例3)(2.6680g,5.975mmol)的異丙醇(15ml)溶液中。將該不均勻溶液加熱至80℃。50分鐘后,該溶液變得均勻。在80℃加熱總共3小時之后,加入Darco活性炭(360mg),并停止加熱。加入活性炭攪拌1.75小時后,將該溶液通過硅藻土過濾,并用1∶1的異丙醇∶水(15ml)將固體洗滌。在快速攪拌下通過加入1M的氫氧化鈉溶液(7.5ml)將產(chǎn)物從合并的濾液中沉淀出來,然后將水(20ml)加到該攪拌的漿液中。然后將固體過濾,并用水(15-20ml)洗滌濾餅。將50ml無水乙醇加到該糊狀淺粉紅色粉末中,把該溶液加熱回流。分批加入熱乙醇直至所有固體都溶解(用15分鐘總共加入15ml乙醇)。停止攪拌,將該溶液緩慢地冷卻至室溫。冷卻至室溫后,把該燒瓶儲存在冰箱(約0℃)中過夜以獲得結(jié)晶。然后通過過濾收集結(jié)晶,并把該固體用冷的乙醇(20ml)洗滌,獲得2.1044g(87%)本標(biāo)題化合物,為淺粉紅色晶體。
mp=194.8-195.2℃.[α]D-91.7(c1.0,CH3COCH3)1H NMR(300MHz,d6-DMSO)δ3.82(d,1,J=9.2),4.24-4.31(m,1),4.38(dd,1,J=3.7,9.4),4.70-4.78(m,1),5.23(d,1,J=3.9),5.44(d,1,J=6.7),6.20(d,1,J=6.9),7.15(ap.t,2,J=8.7),7.42(appt,1,J=7.2),7.50-7.66(m,7),7.76(s,1),8.40(s,1).
13C NMR(75MHz,d6-DMSO)δ70.56,73.47,74.99,87.16,102.03,115.41(d,J=22),116.36,122.17(d,J=8),122.74,127.38,128.88,129.23,134.38,136.01,151.27,151.54,153.92,158.01d,J=240).元素分析C22H19N4O3F計算值C,65.02;H,4.71;N,13.79。實測值C,64.96;H,4.64;N,13.92。質(zhì)譜AP+=407.1,AP-=405.2本發(fā)明不限于上述舉例說明的實施方案所限定的范圍,這些實施方案只是舉例說明本發(fā)明的一個方面,并且其中所用的在功能上等同的所有化合物和方法都在本發(fā)明范圍內(nèi)。實際上,除了本說明書所描述的內(nèi)容以外,通過前面的描述和所附的圖示,本發(fā)明的各種改變對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。這些改變落在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍內(nèi)。除非另外指出,否則所有立體化學(xué)都絕對指核苷和/或呋喃糖基鹵的α和β端基異構(gòu)體。
本說明書所有引用的文獻(xiàn)和專利都全文結(jié)合入本發(fā)明以作參考。
權(quán)利要求
1.制備2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物的方法,包括在強(qiáng)堿存在下,在極性溶劑中,將2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與含有能與呋喃糖或呋喃糖類似物上的異頭碳形成共價鍵的環(huán)氮原子的雜環(huán)反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法,其中2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與雜環(huán)的摩爾比為約1∶1-約3∶1。
3.權(quán)利要求1的方法,其中強(qiáng)堿與雜環(huán)的摩爾比為約1∶1-約8∶1。
4.權(quán)利要求1的方法,其中所述強(qiáng)堿選自氫化鈉、氫化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、叔丁醇鈉、叔戊醇鈉、叔丁醇鉀和叔戊醇鉀。
5.權(quán)利要求1的方法,其中所述強(qiáng)堿是叔丁醇鈉或叔丁醇鉀。
6.權(quán)利要求1的方法,其中所述極性溶劑是親核極性溶劑。
7.權(quán)利要求6的方法,其中所述親核極性溶劑是能將所述雜環(huán)、2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵、和強(qiáng)堿溶解的溶劑。
8.權(quán)利要求7的方法,其中所述親核極性溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、四氫呋喃(THF)、DMSO、和它們的混合物。
9.權(quán)利要求8的方法,其中所述親核極性溶劑是DMSO。
10.權(quán)利要求7的方法,其中所述親核極性溶劑是DMSO∶溶劑混合物。
11.權(quán)利要求10的方法,其中親核極性溶劑是DMSO和選自DMF、乙腈、THF和MTBE的溶劑的混合物。
12.權(quán)利要求10的方法,其中DMSO在DMSO∶溶劑混合物中的體積百分比至少占約15%。
13.權(quán)利要求8的方法,其中所述親核極性溶劑是1份DMSO和約0-3份含選自DMF、乙腈、THF、和MTBE的一種或多種溶劑的溶液的混合物。
14.權(quán)利要求8的方法,其中所述親核極性溶劑選自DMSO、DMF、乙腈、THF、1∶1(體積比)的DMSO∶乙腈、1∶1的DMSO∶THF、1∶1的DMSO∶MTBE、和1∶3的DMSO∶MTBE。
15.權(quán)利要求1的方法,其中還包括將2′,3′-O-亞烷基除去,生成β-核苷類似物的步驟。
16.權(quán)利要求15的方法,其中在羥基溶劑存在下用酸將2′,3′-O-亞烷基從β-2′,3′-O-亞烷基核苷類似物中除去。
17.權(quán)利要求1的方法,其中2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R3和R4分別獨(dú)立地選自氫、(C2-C6)烯基和(CH2)nQ,其中n是1-6的整數(shù);或者R3和R4一起形成具有3-6個碳原子的環(huán),其中所述環(huán)含有0-3個選自氧和氮的雜原子、并可視需要被一個或多個Q取代;R5和R6分別獨(dú)立地選自氫、Q、(C1-C6)烷基、和被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基;Q選自氫、-NO2、-N3、-CN、-SR7、-CX3、-CF3、-X、-OR7、-C(O)OR7、-C(O)R7、-NR7R7、-NH-SO2-R7、和-SO2R7;各R7分別獨(dú)立地選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C5-C20)芳基、取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基,或者R7是保護(hù)基;X是鹵素;且Y是氯或溴。
18.權(quán)利要求17的方法,其中R3和R4分別各自是氫。
19.權(quán)利要求17的方法,其中所述2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵具有選自下式的結(jié)構(gòu)式
其中R7是保護(hù)基。
20.權(quán)利要求17的方法,其中R5和R6分別各自是甲基。
21.權(quán)利要求17的方法,其中所述2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵是2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯。
22.權(quán)利要求1的方法,其中所述雜環(huán)具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R8分別獨(dú)立地選自Q、(C1-C6)烷基、被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基、(C5-C20)芳基、被一個或多個Q取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、被一個或多個Q取代的5元-20元雜芳基、(C6-C26)烷芳基、被一個或多個Q取代的(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和被一個或多個Q取代的6元-26元烷雜芳基;Q選自氫、-NO2、-N3、-CN、-SR7、-CX3、-CF3、-X、-OR7、-C(O)OR7、-C(O)R7、-NR7R7、-NH-SO2-R7、和-SO2R7;各R7分別獨(dú)立地選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C5-C20)芳基、取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基,或者R7是保護(hù)基;且X是鹵素。
23.權(quán)利要求1的方法,其中所述雜環(huán)具有下述結(jié)構(gòu)式
其中R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、和R18分別獨(dú)立地選自Q、(C1-C6)烷基、被一個或多個Q取代的(C1-C6)烷基、(C5-C20)芳基、被一個或多個Q取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、被一個或多個Q取代的5元-20元雜芳基、(C6-C26)烷芳基、被一個或多個Q取代的(C6-C26)烷芳基、6元-26元烷雜芳基、和被一個或多個Q取代的6元-26元烷雜芳基;Q選自氫、-NO2、-N3、-CN、-SR7、-CX3、-CF3、-X、-OR7、-C(O)OR7、-C(O)R7、-NR7R7、-NH-SO2-R7、和-SO2R7;各R7分別獨(dú)立地選自氫、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C5-C20)芳基、取代的(C5-C20)芳基、5元-20元雜芳基、取代的5元-20元雜芳基,或者R7是保護(hù)基;且X是鹵素。
24.權(quán)利要求23的方法,其中R9、R10、R11、R12、和R13分別獨(dú)立地選自氫、鹵素、-NH2、-NO2、-CN、-CF3和-OCH3;且R14、R15R16、R17、和R18分別各自是氫。
25.權(quán)利要求23的方法,其中R11是氟,且R9、R10、R12和R13分別各自是氫。
26.權(quán)利要求1的方法,其中該雜環(huán)是5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶。
27.權(quán)利要求1的方法,其中所述2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵是2,3-O-異亞丙基-β-D-赤呋喃糖基氯;所述雜環(huán)是5-苯基-4-N-(4-氟苯基)氨基吡咯并(2,3-d)嘧啶;且所述親核極性溶劑是DMSO。
28.制備2′,3′-O-亞烷基β-核苷類似物的方法,包括在強(qiáng)堿存在下,在親核極性溶劑中,將2′,3′-O-亞烷基呋喃糖基鹵與帶有能與呋喃糖或呋喃糖類似物上的異頭碳形成共價鍵的環(huán)氮原子的雜環(huán)反應(yīng)。
29.權(quán)利要求28的方法,其中強(qiáng)堿與雜環(huán)的摩爾比為約1∶1至約8∶1。
30.權(quán)利要求28的方法,其中所述親核極性溶劑是DMSO,或者DMSO和約0-3份體積含選自DMF、乙腈、THF、和MTBE的一種或多種溶劑的溶液所形成的混合物。
31.權(quán)利要求28的方法,其中還包括將2′,3′-O-亞烷基除去,生成β-核苷類似物的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及合成具有低α∶β比例的核苷的改進(jìn)方法。所述方法包括在親核極性溶劑和強(qiáng)堿存在下,將經(jīng)保護(hù)的呋喃糖基鹵與適當(dāng)保護(hù)的雜環(huán)進(jìn)行偶合反應(yīng)。
文檔編號B01J31/02GK1275575SQ0010714
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者R·W·斯科特 申請人:輝瑞產(chǎn)品公司