專利名稱：制備喜樹堿衍生物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制備某些喜樹堿衍生物的方法，并將適用于制備大量的結構中包括一個或多個硅原子的高度親脂性喜樹堿的半合成方法。
背景技術：
高度親脂性喜樹堿衍生物(HLCDs)，尤其是含有基于硅的部分的那些，是有效的抗癌藥。含硅的HLCDs中最著名的一個的IUPAC命名為(4S)-4-乙基-4-羥基-11-[2-(三甲基甲硅烷基)乙基]-1H-吡喃并[3’:4’:6，7]中氮茚并[1，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)-二酮，也被稱為7-(2’-三甲基甲硅烷基)乙基喜樹堿(還被稱為KarenitecinTM和BNP1350)，目前在美國及國際上處于人臨床試驗中。美國專利5,910,491及其它描述了組合物、制劑和制備KarenitecinTM和其它相關HLCDs的方法。
在美國專利6,194,579(‘579專利)和2003年7月25日申請的美國專利申請10/627,444(通過參考將它們引入本申請)中描述并要求保護當前已知的制備KarenitecinTM最優(yōu)選的方法。在‘579專利中，通過如下方法制備KarenitecinTM和其它含硅HLCDs在存在金屬硫酸鹽的情況下，將喜樹堿與TMS-醛和強氧化劑(優(yōu)選過氧化氫)起反應，以實現Minisci型烷基化。如‘579專利所述，所得烷基化部分含有比TMS-醛少一個碳原子，這是Minisci烷基化的典型特征。
合成Karenitecin的先前專利方法在小規(guī)模(實驗室規(guī)模)生產中是有效的，但是要使能夠有效地更大規(guī)模生產，改進是必需的。首先需要改進以提高收率，優(yōu)化方法參數和選擇試劑(并相應地減少雜質)，并且還需要在分析方法方面進行改進，以處理活性藥物成分(對BNP1350來說是粉末)的雜質分布，并且簡化純化方法以使它容易使用和生產規(guī)模健全。先前的方法得到50％～60％粗的理論收率，經柱色譜法后得到25％～35％的分離收率。新方法證實有約80％粗的理論收率，雙重結晶后有45％～50％的分離收率。
合成HLCDs的其它先前方法能夠在美國專利6,150,343及其它中找到。這些先前方法利用全合成途徑合成喜樹堿骨架。由于這些方法與半合成方法相比時具有相對低的收率和較高的成本，對于進行大規(guī)模合成操作來說，它們被認為是不實用的和無效率的。
上面提到的2003年7月25日申請的美國專利申請10/627,444描述并要求保護一種合成HLCDs的改良方法。在‘444專利申請中公開的該改良方法中，方法中的主要區(qū)別是將非極性的、疏質子溶劑添加到三甲基甲硅烷基醛反應物的初始混合物中，以便提高收率。
發(fā)明概述本發(fā)明的合成方法適用于生產具有以下結構I的HLCDs 其中A是-(CH2)m-其中m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低級烷基或芳基。
該方法基本上是由喜樹堿合成優(yōu)選化合物的一步方法。眾所周知，喜樹堿能夠從主要生長在亞洲和歐洲部分地區(qū)的喜樹(camptothecaaccuminata)的樹皮中分離出來。喜樹堿的活性形式是上示的(S)-立體異構體，它可以從主要位于中國、印度和歐洲的許多商業(yè)性來源中的任一來源，以GMP級別或者具有實質上純度的非GMP級別的商品化產品形式購得。
在本發(fā)明的方法中，應用改良的Minisci烷基化由未被取代的喜樹堿合成式I化合物。本發(fā)明的方法不用三甲基甲硅烷基醛作為初始反應物，而使用三烷基甲硅烷基-烷基-環(huán)狀化合物作為關鍵中間體之一。本發(fā)明的方法提高了收率，該收率超過以前半合成方法所實現的收率，并且在小和大規(guī)模方法操作中都是有效和經濟的。
發(fā)明詳述下面描述的優(yōu)選實施方案不是窮盡的，或者也無意將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。選擇和描述它們以解釋本發(fā)明的原理、及其應用和實際的使用，并且由此使本領域的技術人員能夠理解它的教導。
在本申請中，術語“低級烷基”意思是指具有一至六個總碳原子的直鏈或支鏈烴。“低級亞烷基”意思是指具有一至六個總碳原子，在其末端碳上與兩個其他的原子結合的橋接烴(-CH2-)x，其中x是1～6?！暗图壌肌蓖瑯右馑际侵妇哂幸恢亮鶄€總碳原子的醇。“芳基”意思是指稠合的或非稠合的，優(yōu)選1～3個總環(huán)的芳環(huán)系，環(huán)元素完全由碳原子組成。
所定義術語的實例包括，但不限于低級烷基-甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基等。
低級亞烷基-亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞異丙基、亞丁基等。
低級醇-甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇等。
芳基-苯甲基、苯基、萘基、芴基和取代的衍生物等。
本發(fā)明的方法用于合成上示式I的化合物。通過本方法合成的優(yōu)選化合物包括其中m是1、2或3，R1、R2和R3是甲基、叔丁基或苯基的那些化合物。本方法被描述在下列方案中。
方案1
方案1圖解顯示了用于形成中間體的中間格氏試劑的合成，該中間體將與喜樹堿反應合成式I化合物。如上所示，將溴代亞烷基雜環(huán)化合物(所圖示的，沒有限制為2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán))以格氏方式與鎂和碘反應，形成所顯示的格氏試劑。
方案2 方案2圖解顯示了由來自方案1的對應的格氏試劑，制備甲硅烷基化反應物。本方案中，需要時，m是1到5，并且連接末端甲硅烷至雜環(huán)的亞烷基鏈可以是直鏈或支鏈。優(yōu)選地，m是1到3，最優(yōu)選是1，并且最優(yōu)選的最終產物是2’-三甲基甲硅烷基乙基-1，3二氧戊環(huán)1。
方案1和2中所示的方法優(yōu)選是一步、單罐方法。所有的試劑通?？蓮纳虡I(yè)性來源獲得。如所示，將氯代三甲基甲硅烷與來自方案1的格氏試劑起反應，優(yōu)選在非極性的、疏質子溶劑例如四氫呋喃(THF)中反應。
方案3 方案3圖解顯示了(S)-喜樹堿向期望的式I化合物的轉變。該轉變優(yōu)選通過改良的Minisci型溶解(hemolytic)烷基化反應來實現。如上所示的Minisci型烷基化允許烷基部分取代到支架上，就帶有“n”個烷基碳的反應物而論，其具有n-1個的碳原子。
在本發(fā)明的方法中，如方案3中所述，改良的Minisci型烷基化提供溶解雜環(huán)中間體1于適當的溶劑中，優(yōu)選低分子量的藥學上相關的溶劑，如適當的共溶劑。然后，將此溶液添加到喜樹堿在能夠質子化喜樹堿的N-1部分的強酸和金屬硫酸鹽的溶液中。在先前合成式I化合物的方法中，反應物傾向于不穩(wěn)定并導致低收率，這部分是因為就地產生由共溶劑衍生的不想要的副產物。
在將雜環(huán)中間體1添加到喜樹堿溶液中后，將強氧化劑，優(yōu)選過氧化氫，緩慢地加到混合液中。然后將式I化合物分離、過濾、洗滌并通過重結晶純化。
下列特定的實施例舉例說明了本方法，但不應被解釋為將本發(fā)明限制為所述精確的反應物、步驟或條件。
實施例12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊環(huán)的合成儀器準備布置裝備有回流冷凝器、高架攪拌器和滴液漏斗的加套玻璃反應器，避免任何殘留水分。合成方法前將玻璃反應器用氮氣流凈化。
使用的試劑和其他的化學品無水四氫呋喃 ＝400毫升鎂顆粒 ＝10克(0.411摩爾)三甲基甲硅烷基氯化物 ＝36.8毫升(0.290摩爾)2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán) ＝50克(0.276摩爾)碘晶體 ＝100毫克(催化劑)甲基叔丁基醚 ＝300毫升無水硫酸鈉 ＝40克方法操作反應器中裝入商業(yè)上可得的400毫升無水四氫呋喃(THF)，隨后加入10克鎂顆粒，得到鎂顆粒的無水四氫呋喃的混懸液。然后向上述混懸液中引入約100毫克碘晶體。通過確保反應介質中的碘完全脫色，視覺檢查格氏試劑形成的完成。使用冷水循環(huán)將內容物冷卻到0～5℃。一旦反應介質達到期望的溫度，使用高架滴液漏斗以細流形式加入2-溴乙基-1，3二氧戊環(huán)。然后將反應混合液攪動約2小時，同時讓反應溫度慢慢地上升到環(huán)境溫度。然后將反應混合液冷卻回到0～5℃，再使用高架滴液漏斗以細流速度的形式加入三甲基甲硅烷基氯化物。讓反應混合物達到環(huán)境溫度并攪動過夜。然后將揮發(fā)物從反應器中直接蒸餾出來。然后將有機殘留物用200毫升甲基叔丁基醚(MTBE)溶解并過濾，以去掉氯溴化鎂(magnesium bromide chloride)和過量的鎂顆粒。用另外100毫升MTBE沖洗反應器。然后將合并的有機部分裝回到反應器中，用80毫升生產用水洗滌，將有機部分通過無水硫酸鈉(40克)干燥，過濾并濃縮，得到期望的粗產物(30克)。然后將該粗產物在65～67℃，30mmHg減壓下蒸餾，得到24.13克無色油。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ-0.001(9H，s)，0.56-0.62(2H，m)，1.59-1.67(2H，m)，3.84-4.00(4H，m)，4.82(1H，t，J＝4.7Hz)。
實施例27-(2-三甲基甲硅烷基乙基)喜樹堿(BNP1350)的合成儀器準備布置裝備有回流冷凝器、高架攪拌器和滴液漏斗的加套玻璃反應器。
使用的試劑和其他的化學品結晶的20S-喜樹堿 ＝1.3克(3.73mM)2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊環(huán) ＝1.56克(8.95mM)30％過氧化氫 ＝1.04毫升硫酸亞鐵七水合物 ＝1.3克叔丁醇 ＝26毫升30％硫酸 ＝78毫升(儲備溶液)環(huán)己烷 ＝130毫升二氯甲烷 ＝130毫升無水硫酸鈉 ＝20克N，N-二甲基甲酰胺 ＝22毫升亞硫酸鈉 ＝1.04克方法操作反應器中裝入78毫升的30％硫酸。持續(xù)攪動的同時，在環(huán)境溫度下，加入1.3克結晶的20S-喜樹堿和1.3克硫酸亞鐵七水合物。繼續(xù)攪動直到兩種成分完全溶解在含水硫酸中。向上述的淡黃色/澄明溶液中使用高架滴液漏斗以細流加入溶于26毫升叔丁醇中的1.56克2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3-二氧戊環(huán)。加入完成后，使用寒冷的水循環(huán)將反應介質冷卻到15℃。一旦反應溫度為15℃，開始通過滴液漏斗，一滴一滴至細流地加入1.04毫升30％過氧化氫溶液，維持反應溫度為15℃～20℃。在同樣的溫度下，將反應混合物再攪動30分鐘。30分鐘結束時，加入1.04克亞硫酸鈉猝滅過量的過氧化氫。此時進行方法中HPLC分析，以在驗證反應進展和形成的雜質水平。
向含有反應混合物的反應器中加入130毫升環(huán)己烷，并且將內容物攪動20分鐘。讓有機層分離。將環(huán)己烷部分排到廢物容器中。將水層再加到反應器中。向上述水性反應混合物中加入19.5毫升冷的生產用水，稀釋水性部分。然后每次用65毫升二氯甲烷萃取水層兩次，攪動15分鐘并靜置5分鐘。然后將水層排入廢物容器中。然后將合并的二氯甲烷層加回到反應器中。將有機部分用26毫升的生產用水洗滌，攪動15分鐘。將水洗液排入廢物容器中。向反應器中加入20克無水硫酸鈉。將所得的混懸液攪動15分鐘。將該混懸液通過10-克硅膠床(60～100微米大小)濾過，除去硫酸鈉。然后將因此獲得淡黃色有機層濃縮，得到亮褐色的粗產物(1.25克；74.7％粗收率，HPLC純度＝94.8％)。
然后將粗產物混懸于19.5毫升乙醇中，并攪動10分鐘。通過熱壓結的漏斗濾去固體，用2.6毫升乙醇洗滌一次，在40℃下減壓干燥過夜。通過HPLC分析產物，由峰面積發(fā)現純度96.9％，重1.06克。通過從11毫升無水N，N-二甲基甲酰胺中重結晶進一步純化因此獲得的產物。發(fā)現結晶后獲得的產物(0.928克；55.40％收率)純度為98.9％。重復一次DMF重結晶，獲得0.835克(49.91％總收率)期望的產物(BNP1350)，純度為99.12％。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.18(9H，s)，0.90-0.96(2H，m)，1.04(3H，t，J＝7.4Hz)，1.82-1.96(2H，m)，3.08-3.14(2H，m)，5.24(2H，s)，5.33(1H，d，J＝16.5Hz)，5.76(1H，d，J＝16.5Hz)，7.64-7.69(2H，m)，7.80(1H，t，J＝7.2Hz)，8.04(1H，d，J＝8.4Hz)，8.23(1H，d，J＝8.4Hz)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.63，8.08，17.99，24.35，31.80，49.47，66.54，72.99，98.35，118.68，123.45，126.24，126.75，127.84，130.26，130.77，147.11，147.39，149.47，150.31，151.96，157.82，174.07。
以上描述和實施例不限制本發(fā)明，本發(fā)明由下面權利要求書的范圍限定。
權利要求
1.合成具有下式結構的喜樹堿衍生物的方法 其中A是-(CH2)m-；m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低級烷基或芳基；該方法包括a)提供一定量的實質上純的喜樹堿，并將所述喜樹堿溶解在強酸溶液中；b)提供一定量的具有式R3R2R1Si-Am-X(II)的化合物，其中X為雜環(huán)，并且將(II)溶解在以有機物為基礎的溶液中；并且c)將來自步驟a)和b)的溶液混合足夠的一段時間，讓他們起反應，形成式I化合物。
2.權利要求1的方法，其中所述強酸是硫酸，并且所述以有機物為基礎的溶液是低級醇或苯甲醇。
3.權利要求1的方法，其中步驟a)包括將一定量的金屬水合物催化劑和強氧化劑加到強酸溶液中。
4.權利要求1的方法，其中R1、R2和R3是甲基。
5.權利要求1的方法，其中X是1，3-二氧戊環(huán)。
6.權利要求3的方法，其中所述金屬水合物是硫酸亞鐵并且所述強氧化劑是過氧化氫。
全文摘要
合成高度親脂性喜樹堿衍生物的方法。該方法包括在改良的Minisci型烷基化反應中，將溶解的、非衍生的喜樹堿與甲硅烷基化雜環(huán)化合物起反應，產生7－取代的喜樹堿衍生物。
文檔編號C07D491/147GK1894257SQ200480037768
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權日2003年12月17日
發(fā)明者Y·吳, K·納庫南, J·王, H·科夏特 申請人:比奧紐默里克藥物公司