Verfahren zur Herstellung von Glucosiden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I (siehe Formelblatt), worin Rl für eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht.
Erfindungsgemäss gelangt man zu den Verbindungen der allgemeinen Formel 1, indem man 4'- Benzyloxycar.
bonyl-4'-demethyl-epipodophyllotoxin (Formel II) mit einer 4,6-O-Alkylidenglucopyranose der allgemeinen Formel III, worin R1 obige Bedeutung hat und R. für die Formyl- oder Acetylgruppe steht, in Gegenwart von Bortrifluorid kondensiert und anschliessend aus den so erhaltenen Verbindungen der allgemeinen Formel IV, worin Rl und R. obige Bedeutung haben, die Schutzgruppen abspaltet.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird beispielsweise so ausgeführt, indem man 4'-Benzyloxycarbonyl -4'-demethyl-epipodophyllotoxin mit einer 4,6-O-Alkylidenglucopyranose der allgemeinen Formel III, worin Rl obige Bedeutung hat und R. für die Formyl- oder Acetylgruppe steht, in Gegenwart von Bortrifluoridätherat bei Temperaturen von - 150 bis 250 in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel, wie z.B. Dichlormethan, Dichloräthan oder Chloroform, umsetzt.
Aus Verbindungen der allgemeinen Formel IVa, worin R1 obige Bedeutung hat, können hierauf die Acetylgruppen durch Behandlung mit beispielsweise Zinkacetat-Natriumacetat in vorzugsweise Methanol-Tetrahydrofuran abgespalten werden. Das dabei entstehende Gemisch von Verbindungen der allgemeinen Formel I und IVb, worin Rl obige Bedeutung hat, kann ohne weitere Isolierung direkt der Hydrogenolyse in Gegenwart eines Palladium-Katalysators unterworfen werden.
Hierbei wird zweckmässigerweise ohne Überdruck und bei 20 bis 400 in Gegenwart von Palladium-Katalysatoren, wie z.B. Palladium auf Kohle oder Bariumsulfat, hydriert. Als Lösungsmittel kommen vorzugsweise Alkohole, wie z.B. Methanol oder Äthanol, unter Zusatz von 10 bis 50 Volumen-Prozenten Aceton in Frage. Die Katalysatormenge beträgt 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf eingesetzte Substanz.
Man kann aber auch aus Verbindungen der allgemeinen Formel IVc, worin Rl obige Bedeutung hat, die Formylgruppe mittels Zinkacetat in Methanol selektiv abspalten und die entstandenen Verbindungen der allgemeinen Formel IVb, wie oben beschrieben, der Hydrogenolyse unterwerfen.
Die für die Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel I dienenden Ausgangsstoffe, die 4,6-0 -Alkylidenglucopyranosen der allgemeinen Formel III können nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden:
Eine durch säurekatalytische Behandlung eines aliphatischen Aldehyds mit Glucose hergestellte 4,6-0-A1- kylidenglucopyranose der allgemeinen Formel V, worin Rl obige Bedeutung hat, wird mit Natronlauge in das Natriumsalz übergeführt, dieses in einem wasserfreien, unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel mit Chlorameisensäurebenzylester zu Verbindungen der allgemeinen Formel VI, worin Rl obige Bedeutnug hat, umgesetzt;
hierauf werden durch Umsetzung mit aktivierten Derivaten der Essigsäure bzw. der Ameisensäure, beispielsweise mit Essigsäureanhydrid bzw. mit Ameisensäureessigsäureanhydrid, in Gegenwart von Pyridin die Acetyl- bzw. die Formylgruppen eingeführt und die so erhaltenen Verbindungen der allgemeinen Formel VII, worin Rl und R obige Bedeutung besitzen, mit H. in Gegenwart von Palladiummetall in trockenem Aceton behandelt.
Für die hydrogenolytische Abspaltung der Benzyloxycarbonylgruppe kommt nur Palladiummetall in Frage, das durch Reduktion von Palladiumchlorid frisch hergestellt wird. Die Hydrogenolyse wird herbei in einem trockenen hydroxylfreien Lösungsmittel. vorzugsweise Aceton, durchgeführt.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I besitzen in vitro eine hohe cytostatische Wirkung an Mastocytomzellen und Fibroblastenkulturen. Ferner zeichnen sie sich durch eine starke Wirksamkeit gegenüber experimentellen Tumoren, insbesondere der Mäuseleukämie L-1210 aus.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel r können therapeutisch verwendet werden zur Bekämpfung patho logischer Prozesse, welche mit Zellvermehrung einher gehen, z.B. maligne Neoplasmen.
Die Dosierung der Verbindungen der allgemeinen
Formel I variiert ungefähr zwischen 1 bis 50 mg pro Tag.
Die Verbindungen können als Arzneimittel allein oder in entsprechenden Arzneiformen für orale, enterale oder parenterale Verabreichung verwendet werden.
Zwecks Herstellung geeigneter Arzneiformen werden diese mit organischen oder anorganischen, pharmako logisch indifferenten Hilfsstoffen verarbeitet.
In den nachfolgenden Beispielen, welche die Aus führung des Verfahrens erläutern, den Umfang der Erfindung aber in keiner Weise einschränken sollen, erfolgen alle Temperaturangaben in Celsiusgraden. Die Schmelz- bzw Zersetzungspunkte sind auf dem Kofler Block bestimmt.
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Beispiel 1
4' -Demethyl-epipodophyllotoxin- B-D-äthyliden-glucosid a) 4' -Benzyloxycarbonyl-4' -demethyl-epipodophilloto- xin-fi-D-2,3-di-0-aceíyl-4,6-0-äthyliden-glucosid
16,0 g 4' - Benzyloxycarbonyl - 4' - demethyl-epipodophyllotoxin werden unter leichtem Erwärmen in 45 ml Dichloräthan gelöst und die Lösung auf 200 gekühlt.
Nach Zusatz von 17,5 g 4,6-O-Äthyliden-2,3.di-O-ace- tyl-A-D-glucopyranose wird bei 200 bis zur Lösung der Zuckerkomponente gerührt und dann unter Feuchtigkeitsausschluss auf - 180 gekühlt. In die viskose Lösung werden unter starkem Rühren innert 3 Minuten 10,5 ml Bortrifluorid-Ätherat eingetropft und 40 Minuten bei - 180 gerührt. Anschliessend tropft man ein Gemisch von 10,5 ml abs. Pyridin und 100 ml Äthylenchlorid unter Kühlung und Rühren zu und wäscht viermal mit je 50 ml Wasser. Die organische Phase wird nach Trocknen über Natriumsulfat im Vakuum eingedampft und der Rückstand im Hochvakuum bei 600 getrocknet. Das rohe Kondensationsprodukt wird nun in 60 ml heissem Äthanol gelöst und die Lösung unter Rühren und Kühlung mit Eis zu 240 ml Wasser getropft.
Die entstandene weisse Fällung wird nach 20minütigem Rühren abgesogen, mit 50 ml Wasser-Äthanol (4:1) gewaschen und im Hochvakuum bei 700 getrocknet. Zur weiteren Reinigung wird zweimal aus Methanol kristallisiert, wobei analysenreines 4'- Benzyloxycarbonyl-4'-demethyl-epipo dophyllotoxin - - 23 -di-O-acetyl-4,6-O-äthyliden-glucosid vom Smp. 2300 anfällt. [15dD21 = - 60,40 (c = 1,054 in Chloroform).
b) 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-äthyliden- -glucosid
Eine Lösung von 18,6 g 4'-Benzyloxycarbonyl-4'-demethyl-epipodophyllotoxin - p - D - 2,3- di-O-acetyl-4,6-O -äthyliden-glucosid in einem Gemisch von 120ml Methanol und 30 ml abs. Tetrahydrofuran versetzt man mit 2,2 g wasserfreiem Zinkacetat und 0,8 g wasserfreiem Natriumacetat und erwärmt unter Rückfluss. Nach 4 Stunden werden 20 ml Lösungsmittel abdestilliert. 10 ml abs. Tetrahydrofuran zugesetzt und weitere 20 Stunden erwärmt. Danach konzentriert man auf 70-80 ml und erwärmt nochmals 7 Stunden unter Rückfluss. Nun versetzt man die Lösung mit 2 ml Eisessig, dampft im Vakuum bei 400 ein, löst den Rückstand in 150 ml Chloroform, wäscht viermal mit je 20ml Wasser, trocknet die organische Phase über Natriumsulfat und dampft im Vakuum ein.
Den Rückstand chromatographiert man zur Entfernung von noch nicht ganz entacetyliertem Material an Kieselgel. Chloroform mit 2-3So Methanol eluiert zuerst das nicht ganz entacetylierte Material, dann eine Fraktion bestehend aus einem Gemisch von 4'- Benzyloxycarbonyl - 4' - demethyl - epipodophyllotoxin -p-D-äthyliden-glucosid und 4'-Demethyl-epipodophyl lotoxin-C-D-äthyliden-glucosid. Die Untersuchung der Fraktionen erfolgt dünnschichtchromatographisch auf Kieselgelplatten mit dem Fliessmittel Chloroform + 3% Methanol; Entwicklung der Flecken durch Besprühen mit einer Lösung von 0,2% Cer-IV-sulfat in 50-proz.
Schwefelsäure und Erwärmen auf 110 - 1300. Zur Abspaltung der Benzyloxycarbonylgruppe wird die Mischfraktion, 4'.Benzyloxycarbonyl.4'.demethyl.epipodophyl- lotoxin.p.D.äthyliden.glucosid und 4'-Demethyl-epipodo phyllotoxin-p-D-äthyliden-glucosid, in 100 ml Aceton Äthanol (1:1) gelöst und nach Zusatz von 2 g Palladiumkohle (5% Palladium) bei 200 und Atmosphärendruck hydriert. Nach beendeter Hydrogenolyse filtriert man vom Katalysator ab, wäscht diesen mit Aceton-Äthanol (1:1) nach und dampft das Filtrat im Vakuum ein.
Der Rückstand wird viermal aus Aceton, unter Zusatz von Äthylacetat, kristallisiert und ergibt 4'-Demethyl-epipo- dophyllotoxin.ss.D.äthyliden.glucosid vom Smp. 253 bis 2550 (nach Trocknung im Hochvakuum bei 1100). Aus Methanol kristallisiert schmilzt die Verbindung bei 236 bis 2530. ,-' = - 111,00 (c = 1,046 in Chloroform).
Die als Ausgangsmaterial verwendete 4,6-0-Äthyli- den-2,3-di-0-acetyl-)-D-glucopyranose wird die folgt hergestellt: a) Natriumsalz der 4.6-O-Äthyliden-D-ghwopyranose
Zu 102 ml auf 0 gekühlter 2N Natronlauge gibt man 41,6 g 4,6-O-Äthyliden-D-glucopyranose und rührt bis zur Lösung. Danach setzt man ein Gemisch von 1000 ml Äthanol-Äther (3 : 2) zu, rührt 15 Minuten unter Eiskühlung, filtriert von der Fällung ab, wäscht mit 200 ml Äthanol, dann mit 300 ml Äther und trocknet im Hochvakuum bei Zimmertemperatur, wobei das Natriumsalz der 4,6-O-Äthyliden-D-glucopyranose erhalten wird.
b) 4,6-O-Äthyliden-1-O-benzyloxycarbonyl-ss-D-gluco- pyrntiose
Eine Suspension von 40 g Natriumsalz der 4,6-0 -Äthyliden-D-glucopyranose in 750 ml abs. und alkoholfreiem Chloroform versetzt man mit 40 g 75%igem Chlorameisensäurebenzylester und rührt 16 Stunden unter Feuchtigkeitsausschluss bei 200. Danach wird mit 160 ml Isopropanol versetzt, 5 Minuten gerührt, 200 ml Chloroform-Isopropanol (4: 1) zugegeben und dreimal mit je 100 mol Wasser gewaschen. Die organische Phase wird nach Trocknung über Natriumsulfat im Vakuum eingedampft und der Rückstand dreimal mit je 150 mol Äther ausgezogen. Den Äther-unlöslichen Rückstand löst man in 900 ml heissem Äthylacetat, konzentriert im schwachen Vakuum auf 300 ml und lässt kristallisieren.
Man erhält 4,6-O-Äthyliden-l -O-benzyloxycarbonyl-P- -D-glucopyranose, die nach erneuter Kristallisation aus Äthylacetat bei 168- 1690 schmilzt (Nadeln); [=]D21 = - 27,70 (c = 1,044 in Chloroform).
c) 4,6-O-Äthyliden-1-O-benzyloxycarbonyl-2,3-di-O- -acetyl.p -D -glucopyranose
Zu einem Gemisch von 50 ml abs. Pyridin und 50 ml Essigsäureanhydrid gibt man 42,5g 4,6-O-Äthyliden-l -O-benzyloxycarbonyl-ss-D-glucopyranose und lässt 15 Stunden unter anfänglicher Kühlung mit kaltem Wasser und dann bei 200 reagieren. Danach wird im Vakuum eingedampft, der Rückstand dreimal in je 100 ml Benzol gelöst, das Benzol im Vakuum verdampft und der Rückstand aus 100 ml Aceton unter Zusatz von 30 ml Äther kristallisiert. Erneute Kristallisation aus Aceton-Äther Pentan ergibt analysenreine 4,6-0-Äthyliden- 1 -0-benzyl- oxycarbonyl-2,3-di-O-acetyl-ss.D.glucopyranose v. Smp.
1610; []D21 = 46,10 (c = 0,954 in Chloroform).
d) 4,6-O-Äthyliden-2,3-di-O-acetyl-ss-D-glucopyranose
500mg PdCl., werden in 50ml Wasser gelöst und nach Zusatz von 100 ml Methanol 1 Stunde bei 200 und Atmosphärendruck hydriert. Danach dekantiert man die überstehende Lösung vom ausgefallenen Palladium-Metall ab, wäscht das Palladium dreimal mit je 100 ml Methanol sorgfältig von Säure frei und entfernt dann durch dreimaliges Waschen mit je 150ml trockenem Aceton das Methanol. Der so erhaltene Pd-Katalysator wird in 250 ml trockenem Aceton suspendiert, 25,5 g 4,6-0 -Athyliden -1-O-benzyloxycarbonyl-2,3-di-O-acetyl-ss-D- -glucopyranose zugesetzt und 1 Stunde bei 200 und Atmosphärendruck hydriert.
Nach Abfiltrieren des Katalysators wird dieser mit 100 ml trockenem Aceton gewaschen, das Filtrat im Vakuum bei 350 Badtemperatur eingedampft und der Rückstand 1 Stunde bei 300 im Hochvakuum getrocknet. Zur Kristallisation wird mit 50 mol Diisopropyläther von 30 - 350 übergossen und kristallisieren gelassen. Aus Aceton-Pentan fällt reine 4w6-O-Äthyliden-2,3-di-O-acetyl-A-D-glucopyranose vom Smp. 109-1110 an; [OC]D21 = -35,90 (c = 1,006 in Chloroform).
Beispiel 2
4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-äthyliden-glucosid a) 4'-Benzyloxycarbonyl-4'-demethyl-epipodophylloto- xin-p-D-äthylidesz-glucosd
8.0 g Benzyloxycarbonyl -4' - demethyl-epipodophyllotoxin löst man unter leichtem Erwärmen in 25 ml Dichloräthan ,kühlt die Lösung auf 200, setzt 7,80 g 4,6-0 -Äthyliden-2,3-di-O-formyl-ss-D-glucopyranose zu und rührt bis zur Lösung der Zuckerkomponente. Danach wird unter Feuchtigkeitsausschluss auf - 150 gekühlt und unter Rühren innert 2 Minuten 5,5 ml Bortrifluorid-Ätherat zugetropft. Man rührt noch 45 Minuten bei - 150 bis - 180, tropft dann ein Gemisch von 5,5 mol abs. Pyridin und 100 ml Dichloräthan zu und wäscht viermal mit je 50 ml Wasser.
Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft. Den Rückstand übergiesst man mit 200 ml heissem Methanol, setzt 1 g wasserfreies Zinkacetat zu und erwärmt 3 Stunden unter Rückfluss, wobei sich ein kristalliner Niederschlag bildet. Die Reaktionslösung wird nun zusammen mit dem Bodenkörper im Vakuum eingedampft, der Rückstand kurz im Hochvakuum bei 600 getrocknet und mit 100 ml Chloroform und 30 ml Wasser und 1 mol Eisessig aufgenommen. Nach Abtrennung der wässrigen Phase wird die organische Phase zweimal mit je 50ml Wasser gewaschen und nach Trocknung über Natriumsulfat im Vakuum eingedampft. Den Rückstand trocknet man im Hochvakuum bei 600 und übergiesst mit 60ml warmem Äthanol.
Vom ausgefallenen schwerlöslichen Anteil wird abfiltriert, das Filtrat im Vakuum eingedampft und der Rückstand aus Äthylacetat unter Zusatz von Pentan kristallisiert. Das Kristallisat wird in 50 ml Chloroform gelöst, über 5 g Kieselgel filtriert, das Adsorbens mit 50 ml Chloroform nachgewaschen und die vereinigten Filtrate im Vakuum eingedampft. Zweimalige Kristallisation des Rückstandes aus Isopropylacetat liefert reines 4'-Benzyloxycarbonyl .4'-demethyl-epipodophyllotoxin - p - D-äthyliden-glucosid vom Smp. 156 - 1570; [X]D21 = 84,60 (c = 1,040 in Chloroform).
b) 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-äthyliden- -glucosEd
5,0 g 4'-Eenzyloxycarbonyl.4'.demethyl.epipodophyl.
lotoxin-c-D-äthyliden-glucosid werden in 100 ml Aceton Äthanol (1:1) gelöst und nach Zusatz von 0,5 g Palla dium-Kohle (558 Palladium) bei 200 und Atmosphärendruck hydriert. Nach beendeter Hydrogenolyse filtriert man den Katalysator ab, wäscht mit Aceton-Äthanol (1:1) nach und dampft das Filtrat im Vakuum ein. Der Rückstand liefert nach zweimaliger Kristallisation aus Aceton-Essigester reines 4'-Demethyl-epipodophylloto xin-.D.äthyliden-glucosid, das die gleichen physikalischen Konstanten zeigt wie die nach Beispiel 1 b) gewonnene Verbindung.
Die als Ausgangsmaterial verwendete 4,6-0-Äthyliden-2,3-di-O-formyl-ss-D-glucopyranose wird wie folgt hergestellt: a) 4,6-O-Äthyliden-1-O-benzyloxycarbonyl-2,3-di-O- Ioniyl.p -D -giucopyranose
25,5 g 4,6-O-Äthyliden - 1 - O-benzyloxycarbonyl-p-D- -glucopyranose werden in 200ml abs. Methylenchlorid suspendiert. Die Suspension wird auf -200 gekühlt und nach Zugabe von 86 ml Ameisensäure-essigsäureanhy- drid (Herstellung siehe unten) 10 Minuten bei - 200 gerührt. Anschliessend lässt man unter Rühren und Feuchtigkeitsausschluss bei - 200 Innentemperatur eine Lösung von 60 ml abs. Pyridin in 100 ml abs.
Methylenchlorid innert 45 Minuten zutropfen. 5 Minuten nach beendeter Zugabe des Pyridins wird mit 200 ml Methylenchlorid verdünnt, viermal mit je 250ml Wasser gewaschen und die organische Phase nach Trocknung über Natriumsulfat im Vakuum eingedampft. Den ölig anfallenden Rückstand dampft man viermal mit je 100 ml Benzol im Vakuum ein und trocknet danach im Vakuum bei 600. Kristallisation aus 70 ml Aceton, unter Zusatz von 30ml Pentan, ergibt ein schwach gefärbtes Kristallisat, das in 100 ml Aceton gelöst und mit 1 g Aktivkohle behandelt wird. Nach Abfiltration der Kohle wird im Vakuum auf ca. 60 ml eingeengt und nach Versetzen mit 50 ml trockenem Äther kristallisieren gelassen.
Analysenreine 4,6-O-Äthyliden-l -O-benzyloxycarbo- nyl-2,3-di-O-formyl-ss-D-glucopyranose schmilzt bei 125 bis 1260; [os]D2l = 38,20 (c = 1,022 in Chloroform).
A meisenräure-essigsäureanhydrid
Zu 48 ml Essigsäureanhydrid werden unter Rühren, Feuchtigkeitsausschluss und Eiskühlung innert 20-30 Minuten 38 ml wasserfreie Ameisensäure so zugetropft, dass die Innentemperatur 250 nicht übersteigt. Danach lässt man 4 Stunden bei 200 stehen. Das so erhaltene Anhydrid wird für die Formylierung verwendet.
b) 4,6-0-sthyliden-2,3 di-0-formyl-fi-D-glucopyranose
Wie auf Seite 14 beschrieben, erhält man aus 24,0 g 4,6-O-Äthyliden- 1-O-benzyloxycarbonyl-2,3-di-O-formyl- .p-D-glucopyranose mit der gleichen Menge Palladiumkatalysator nach der Hydrierung rohe 4,6-O-Äthyliden -2,3-di-O-formyl-ss-D-glucopyranose, die nach Kristallisation aus trockenem Aceton-Äther-Pentan und dann zweimal aus trockenem Aceton-Äther analysenreine Kristalle vom Doppel-Smp. 109 - 1140/135 - 1370 liefert; []D21 = 37,90 (c = 1,052 in Chloroform).
Analog zu der in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Verbindung, können noch die folgenden Verbindungen der allgemeinen Formel I hergestellt werden: 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-propyliden-gluco- sid als farbloses kristallines Präparat vom Smp. 178 bis 1820, []D20 = -107,20 (c = 0,558 in Chloroform); 4'-Demethyl-epipodophyllotoxinz,3-D-butyliden-glucosid, Smp. 170- 1760, [α]D22 = - 100,1 (c = 0,754 in Chloroform); 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-,B-D-isobutyliden-gluco- sid, Smp. 181 - 1850, [ioi]D24 = -96,90 (c = 0,722 in Chloroform);
4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-pivalyliden-gluco- sid, Doppel-Smp. 162-1650/173-1770, [oc3D2 = 96,50 (c = 0,775 in Chloroform); 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-ss-D-pentyliden-gluco- sid, Smp. 234-2510, [oG]D22 = -101,90 (c = 0,710 in Chloroform); 4' -Demethyl-epipodophyllotoxin-fi-D-(2-methylpentyli- den)-glucosid, Smp. 143 - 1500, []D23 = 100,90 (c =
1,004 in Chloroform); 4'-Demethyl-epipodophyllotoxin-,8-D-hexyliden-gluco- sid, Smp. 219 - 2380, [es]D23 = -158,30 (c = 0,757 in Pyridin).