CN101326193B

CN101326193B - 红霉素化合物中3'-二甲基氨基的脱甲基化方法

Info

Publication number: CN101326193B
Application number: CN2006800462771A
Authority: CN
Inventors: Y·刘
Original assignee: SmithKline Beecham Ltd
Current assignee: SmithKline Beecham Ltd
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: CN101326193A; ZA200804873B

Abstract

本发明提供了一种红霉素化合物中3’-二甲基氨基的脱甲基化方法。

Description

红霉素化合物中3'-二甲基氨基的脱甲基化方法

发明技术领域

本发明涉及红霉素化合物中3’-二甲基氨基的脱甲基化方法。

发明背景

胃肠(“GI”)蠕动控制着通过消化道摄取物质的有序活动，从而确保吸收足够的营养物、电解质和流体。GI内容物通过食管、胃、小肠和结肠的适当运送是依靠对食管内压力和几个括约肌的区域控制而实现的，所述的区域控制调节了它们的前进运动并且防止回流。正常的GI蠕动模式可以被各种环境所削弱，包括疾病和外伤。

GI蠕动障碍包括胃轻瘫和胃食管性逆流疾病(“GERD”)。胃轻瘫的症状包括胃不适、心痛、恶心和呕吐，所述胃轻瘫是对胃容物延迟的清空。GERD是指胃和十二指肠容物逆流进入食道中的各种临床表现。最常见的症状是心痛和言语障碍，还已知会发生食道糜烂的失血。涉及G I蠕动削弱的GI障碍的其它例子包括厌食、胆囊淤滞、手术后麻痹性肠梗阻、硬皮病、假性肠阻塞、过敏性肠综合症、胃炎、呕吐、以及慢性便秘(结肠无力)。

胃动素(Motilin)是肠粘膜中的内分泌细胞分泌的一种22-氨基酸肽类激素。它在GI道中与胃动素受体结合，刺激了GI蠕动。已经提出使用作为胃动素激动剂(“促动力剂”)的治疗剂进行给药，以治疗GI障碍。

红霉素是一类通过放线菌红色糖多孢菌(Saccharopolysporaerythraea)的发酵制备的大环内酯类抗生素。红霉素A，一种广泛使用的抗生素，是最为丰富的，并且是该类中的重要成员。

(1)红霉素A R^a＝OH R^b＝Me

(2)红霉素B R^a＝H R^b＝Me

(3)红霉素C R^a＝OH R^b＝H

(4)红霉素D R^a＝H R^b＝H

红霉素A的副作用包括恶心、呕吐和腹部不适。这些作用已经被追溯到红霉素A(1)以及，尤其如此，其最初酸催化降解产物(5)的胃动素激动剂活性。(第二降解产物，螺缩酮(6)，是无活性的。)

受到发现红霉素A和降解产物5的胃动素激动剂活性的刺激，研究人员致力于发现新的动能内酯(motilides)，它们被称为具有促动力活性的大环内酯。许多研究已经以产生新的红霉素类似物为中心，这些研究是通过对天然生成的红霉素在发酵后进行化学转换，或者通过对发酵方法的改进(包括基因工程)而进行的。

在开发新的动能内酯中一个重要的考虑就是它们应当具有很小或者没有抗菌活性，以免它们对肠道细菌发挥选择性的压力从而促进抗生素耐受菌株的进化。红霉素脱氧糖胺部分上的3’-二甲基氨基对于抗菌活性来说是重要的。参见Sakakibara和Omura，“ChemicalModification and Structure-Activity Relationship ofMacrolides，”in Omura，ed.，Macrolide Antibiotics：Chemistry，Biology，and Practice，pp.85-89(Academic Press 1984，Orlando，Florida)。而且，用更大的乙基或异丙基取代甲基已经表明能够产生具有促动力活性但具有很小或者没有抗菌活性的化合物，也就是说，使两种活性之间不再相关。Tsuzuki等人，Chem.Pharm.Bull.1989，37(10)，2687-2700。二甲基氨基的季铵化产生了类似的结果。Sunazuka等人，Chem.Pharm.Bull，1989，37(10)，2701-2709。这些观察结果已经导致修饰的3’-二甲基氨基作为动能内酯中重复出现的主题。参见，例如：Omura等人，Omura等人，US 5,008,249(1991)；Omura等人，US 5,175,150(1992)；Harada等人，US 5,470,961(1995)；Freiberg等人，US 5,523,401(1996)；Freiberg等人，US5,523,418(1996)；Freiberg等人，US 5,538,961(1996)；Freiberg等人，US 5,554,605(1996)；Lartey等人，US 5,578,579(1996)；Lartey等人，US 5,654,411(1997)；Lartey等人，US 5,712,253(1998)；Lartey等人，US 5,834,438(1998)；Koga等人，US5,658,888(1997)；Miura等人，US 5,959,088(1998)；Premchandran等人，US 5,922,849(1999)；Keyes等人，US 6,084,079(2000)；Ashley等人，US 6,562,795B2(2003)；Ashley等人，US2002/0094962 A1(2002)；Carreras等人，US 6,875,576 B2(2005)；Ito等人，JP 60-218321(1985)(对应于Chemical Abstractsabstract no.104：82047)；Santi等人，US 6,946,482B2(2005)；Carreras等人，US 2005/0119195 A1(2005)；Carreras等人，US2005/0119195 A1(2005)；Liu等人，US 2005/0256064 A1；Liu等人，US Ser.No.11/416,519，2006年5月2日登记；Gidda等人，US4,920,102(1990)；Omura等人，US 4,948,782(1990)；Hoeltje等人，US 5,418,224(1995)；Hoeltje等人，US 5,912,235(1999)；Omura等人，US 6,077,943(2000)；Ataka等人，US 6,100,239(2000)；Jasserand等人，US 6,165,985(2000)；Shimizu等人，WO 02/18403(2002)；Yoshida等人，WO 03/022289 A1(2003)；Omura等人.，J.Antibiotics 1985，38，1631-2；Faghih等人，Biorg.& Med.Chem.Lett.，1998，8，805-810；Faghih等人，j.Med.Chem.，1998，41，3402-3408；Faghih等人，Drugs of the Future，1998，23(8)，861-872；以及Lartey等人，J.Med.Chem，1995，38，1793-1798。

3’-二甲基氨基的修饰是通过两步法完成的。首先，除去一个甲基(脱甲基化步骤)，然后用烷基化试剂RX对产生的单甲基氨基进行烷基化(烷基化步骤)，其中是一个非甲基基团，例如乙基或异丙基：

进行脱甲基化步骤的常规方法是在羟基碱例如碱金属氢氧化物、碱金属甲醇盐以及羧酸的碱金属盐比如乙酸钠、丙酸钠和苯甲酸钠的存在下，用碘处理二甲基氨基化合物。参见Freiberg，US 3,725,385(1973)和Premchandran等人，US 5,922,849(1999)。但是，现有技术中的方法存在着诸多的限制，如下文中所讨论的。

本发明提供了一种改进的红霉素化合物中3’-二甲基氨基的脱甲基化方法。

发明简述

在一个方面中，本发明提供了一种由化合物I

制备化合物II的方法

所述方法包括在胺的存在下用碘处理化合物I，其中所述胺的pK_b在约5到约6的范围内；

其中

R¹是

R²是H，或者R¹和R²结合形成＝O；

R³是H或者羟基保护基；

R⁴是H，C₁-C₄烷基，C₂-C₄烯基，C₂-C₄炔基，或者羟基保护基；

R⁵和R⁶中的一个是H并且另一个是OH，或者R⁵和R⁶结合形成＝O或＝NOR¹¹；

R⁷是H或者羟基保护基；并且

R⁸是H，OH，或者保护的羟基；

R⁹是H或者羟基保护基；

R¹⁰是H，OH，或者保护的羟基；以及

R¹¹是H，C₁-C₄烷基，C₂-C₄烯基或者C₂-C₄炔基。

发明详述

定义

“脂肪族的”意思是直或支链的，饱和或不饱和的，非芳香烃类部分，其具有指定的碳原子数(例如，在“C₃脂肪族的”、“C₁-C₅脂肪族的”或者“C₁到C₅脂肪族的”中，后两个短语是同义的，表示具有1到5个碳原子的脂肪族部分)，或者在没有指定碳原子数的情况下具有1到4个碳原子(在出现不饱和脂肪族部分时具有2到4个碳)。

“烷基”意思是饱和的脂肪族部分，其适用相同的指定碳原子数目的规定。通过举例的方式，C₁-C₄烷基部分包括，但不限于，甲基、乙基、丙基、异丙基、异丁基、叔丁基、1-丁基、2-丁基等等。

“烯基”意思是具有至少一个碳碳双键的脂肪族部分，其适用相同的指定碳原子数目的规定。通过举例的方式，C₂-C₄烯基部分包括，但不限于，乙烯基(乙烯基)、2-丙烯基(烯丙基或丙-2-烯基)、顺-1-丙烯基、反-1-丙烯基、E-(或Z-)2-丁烯基、3-丁烯基、1，3-丁二烯基(丁-1，3-二烯基)等等。

“炔基”意思是具有至少一个碳碳三键的脂肪族部分，其适用相同的指定碳原子数目的规定。通过举例的方式，C₂-C₄炔基包括，但不限于，乙炔基(乙炔基)、炔丙基(丙-2-炔基)、1-丙炔基、丁-2-炔基等等。

在“保护的羟基”或“羟基保护基”中的保护基是能够选择性地联接到化合物的羟基上从而使羟基对化合物暴露在其中的一些化学反应条件产生惰性的基团，并且在这样暴露之后，这些基团可以被选择性地除去。羟基保护基的许多例子都是已知的。参见，例如，Greene和Wuts，Protective Groups in Organic Synthesis，3rd edition，pp.17-245(John Wiley & Sons，New York，1999)，该公开文件被引入本文作为参考。示例性的适宜羟基保护基包括用于式I化合物中的那些，其包括叔丁基二甲基甲硅烷基(“TBDMS”或“TBS”)、三乙基甲硅烷基(“TES”)以及三苯基甲硅烷基(“TPS”)。

除非明确地指明了具体的立体异构体以外(例如，通过结构式中相应立构中心处加粗或虚线的键表示，通过描述结构式中具有E或Z构型的双键表示，或者通过使用立体化学指定命名法表示)，所有的立体异构体都被包括在本发明的范围内，作为纯的化合物以及它们的混合物。除非另有指明，单独对映体、非对映体、几何异构体以及它们的组合物和混合物全部都包括在本发明的范围内。

本领域技术人员将会预见到化合物可以是互变异构形式(例如，酮和烯醇形式)、共振形式、以及两性离子形式，其等价于本文所使用的结构式中所描述的那些，并且所述结构式包括这样的互变异构、共振、或者两性形式。

化合物和方法

现有技术中用于对脱氧糖胺二甲基氨基进行脱甲基化的方法具有几个缺点。脱甲基化反应进行的最佳pH范围在8到9左右，但是，随着反应的进行，产生了碘化氢，其导致反应混合物的pH具有降低的趋势。但是，如果使用碱性更大的反应条件来抵偿碘化氢的产生，则会发生碘的歧化。根据一个现有技术的教导，通过使用乙酸钠以及将氢氧化钠溶液与碘一起逐步加入来控制反应的pH。根据本发明，使用pK_b在约5到约6范围内的胺来实现对pH更有效的控制。我们发现这样，反应更加迅速并且仅需要比化学计算量稍多的碘。

另一个通过本发明的方法克服的潜在问题是，脱甲基化反应产生了甲醛(Stenmark等人，J.Org.Chem.，2000，65，3875-3876)，使得反应经常不能够完全达到平衡。因此，反应没有进行完全，留下了剩余的未反应原料，这降低了产率并且使产品的纯化变得复杂。Premchandran等人，US 5,922,849(1999)通过分两步进行反应或者通过用惰性气体喷射除去甲醛而解决此问题。在本发明的方法中，胺可以与甲醛反应，由此驱动反应完成。

用于本发明的适宜的胺是在环境温度(25℃)左右pK_b在约5到约6范围内的胺。或者，反过来表述，其意思是所述胺的共轭酸(质子化形式)的pK_a在约8到约9范围内，参照如下关系式

pK_a＝14-pK_b。

在一个优选实施方式中，胺是伯胺，其具体的例子是三(羟甲基)氨基甲烷(pK_b 5.9，又名TRIS，THAM或缓血酸胺)。在另一个优选实施方式中，胺是仲胺，其具体的例子是吗啉(pK_b 5.6)。

可以在本发明的方法中使用的优选化合物I包括红霉素A(1)、红霉素B(2)、克拉霉素(7，6-O-甲基红霉素A)和9-二氢红霉素A(8，尤其是9-S立体异构体)

适宜的反应溶剂是甲醇、含水甲醇、二氧六环、含水二氧六环、THF、含水THF等等，或者它们的混合物。优选地，所述溶剂是甲醇或含水甲醇。胺的量可以在每当量红霉素衍生物2到10当量的范围内变化。使用约5当量的胺获得了最佳的结果。碘(1.2-2当量，优选约1.5当量)是在起始时一次性加入的。反应通常在40℃到70℃的温度下进行，优选50℃到60℃。反应通常在1-5小时内完成，这取决于其规模。

本发明的方法可以用于制备N-脱甲基红霉素化合物，如上所述，其可以进一步被衍生化从而制备修饰了3’-二甲基氨基的动能内酯，这样的动能内酯是有效的促动力剂。

本发明的实施可以参考以下实施例而被进一步理解，这些实施例是以举例的形式提供的，并不是限制条件。

一般步骤

熔点是使用1001型Mel-Temp仪测定的，温度计是未校正的。红霉素A是从NatroChem International购买的。四氢呋喃(THF)是通过二苯甲酮钠蒸馏的。所有的其它试剂都是从Aldrich-Sigma购买的，并且未经纯化直接使用。¹H NMR(400MHz)和¹³C NMR(100MHz)光谱是在CDCl₃溶液中用Bruker DRX 400光谱仪记录的。¹H和¹³C光谱的化学位移分别参照δ7.26和77.0ppm。薄层色谱板是用硅胶60F板进行的，之前用氨进行预处理以中和硅胶中的任何酸性。快速色谱法是在硅胶60上进行的。两种色谱分离介质都来自EMD。

实施例1

本实施例描述了(9S)-二氢红霉素A(9)的制备，其是一种可以在本发明的方法中使用的化合物I。

将甲基叔丁基醚(2,400mL)和红霉素A(400g，545mmol，1.0eq.)加入到装有机械搅拌器和内部热电偶探头的10升三颈圆底烧瓶中。向此悬浮液中加入MeOH(800mL)。搅拌溶液直到其变得透明(大约5-15min)。将溶液用冰浴冷却到2℃的内部温度。然后一次性加入固体NaBH₄(30.9g，816mmol，1.5eq.)。将所产生的悬浮液在0℃下搅拌1h，在此期间溶液仍然保持澄清。在0℃下经过1h之后，除去冰浴。将混合物加热到22℃并且继续搅拌3h。混合物逐渐变得浑浊。通过TLC(CH₂Cl₂中10％的MeOH)监测反应的完成。通过小心加入丙酮(120mL；放热反应：丙酮以维持内部温度小于30℃的速率加入)和磷酸盐缓冲液(5％，pH 6.0，120mL)将过量的NaBH₄破坏。反应物变成具有一些白色沉淀的澄清溶液。加入三乙醇胺(400mL)以帮助分解红霉素-硼络合物，并且将溶液搅拌1h。在加入饱和NaHCO₃溶液(3,200mL)之后，将混合物用EtOAc(3×2,000mL)进行萃取。合并后的萃取液用水和盐水各洗涤一次(每次2,000mL)，通过固体Na₂SO₄进行干燥。在除去溶剂之后，将粗产物在真空烘箱(16h，50℃)中进行干燥。获得了一种白色固体(416g，mp 182-185℃)，其不经过进一步纯化的情况下用于下一个步骤。

通过硅胶色谱法(1∶1的丙酮-己烷，1％的三乙胺)将化合物(9)的一份小样品纯化。m/z：737.0(MH)；¹³C-NMR(CDCl₃)：177.1，103.3，96.4，84.4，83.2，79.3，77.8，77.7，75.1，74.5，72.7，70.8，70.7，69.4，66.2，65.1，49.4，45.6，41.8，40.4(2x)，37.0，34.9，34.3，32.0，28.9，25.2，21.7，21.5，21.2，20.1，18.1，16.5，15.1，14.8，11.2，9.4ppm。

实施例2

本实施例描述了(9S)-二氢红霉素A(9)的脱甲基化，从而产生N-脱甲基-(9S)-二氢-红霉素A(10)。

将MeOH(2,000mL)、来自上述实施例的化合物9(150g，理论上197mmol，1.0eq.)和三(羟甲基)氨基甲烷(119g，5eq.)加入到装有机械搅拌器和内部热电偶探头的六升三颈圆底烧瓶中。将混合物加热到55℃的内部温度，在此期间所有的材料都溶解。以防止该轻微放热反应将内部温度升高到超过60℃的速率，小心地加入碘(75g，1.5eq.)。混合物在55℃下搅拌5h。TLC(CH₂Cl₂中15％的MeOH)指示了反应的完成。将反应混合物冷却到室温。使用饱和的硫代硫酸钠破坏任意过量的碘，直至碘的颜色全部消失。通过除去约一半的MeOH将混合物浓缩，注意不要除去太多的甲醇，因为如果这样的话在后面加入水溶液时会导致产物沉淀，所述的沉淀在以后的萃取中是难于溶解的。浓缩物用NaHCO₃水溶液(1,500mL)进行稀释，并且用CH₂Cl₂(3×1,000mL)进行萃取。合并后的有机层在通过Na₂SO₄进行干燥之前用水(1,500mL)洗涤一次。在除去溶剂并且在真空烘箱(16h，50℃)中进行干燥以后，获得了粗产物10(113g，mp 118-123℃)。该材料适于在不经过进一步纯化的情况下在以后的合成步骤中使用。

在硅胶色谱法(二氯甲烷中2％到10％的甲醇，1％的三乙胺)之后获得了化合物(10)的纯样品。m/z：723.0(MH)；¹³C-NMR(CDCl₃)：176.4，104.2，97.6，88.4，82.6，80.0，78.3，77.4，74.6，73.7(2x)，72.7，71.6，69.3，66.5，60.0，49.3，47.7，41.7，37.9，36.5，35.0，34.0，33.0，32.1，24.5，21.9，21.4，20.8(2x)，17.9，16.8，16.0，15.4，111.1，110.0ppm。

实施例3

本实施例描述了化合物(10)的另一种合成方法，该方法使用了不同的胺。

将化合物9(5.00g，理论上6.79mmol，1.0eq.)和吗啉(2.96mL，5eq.)的MeOH(70mL)溶液加热到55℃的内部温度。一次性小心加入碘(2.59g，1.5eq.)。混合物在55℃下搅拌3h。TLC(CH₂Cl₂中15％的MeOH)指示了反应的完成。按照上述相同方式后处理反应，从而给出粗产物10(3.95g)。

本发明以上的详细描述包括了主要或专门涉及发明具体部分或方面的章节。应当理解，这是为了清楚和方便，相应的具体特征可能不仅仅是所述章节中所公开的那些，并且本文中公开的内容包括了在不同章节所发现信息的所有适当组合。同样地，虽然本文中各个图形以及描述涉及了本发明的具体实施方式，但是应当理解，在具体图形和实施方式的上下文中公开了具体特征的情况下，这样的特征也可以以适当的程度在另一个图形或实施方式的上下文中，在与另一个特征结合，或者在一般性的发明中使用。

而且，虽然本发明已经在某些优选实施方式的方面进行了具体的描述，但是本发明并不限于这样的优选实施方式。相反，本发明的范围是由所附的权利要求所定义的。

Claims

1.一种由化合物I

制备化合物II的方法

所述方法包括在胺的存在下用碘处理化合物I，其中所述胺的pK_b在5到6的范围内；

其中

R¹是

R²是H，或者R¹和R²结合形成＝O；

R³是H或者羟基保护基；

R⁴是H，C₁-C₄烷基，C₂-C₄烯基，C₂-C₄炔基或者羟基保护基；

R⁷是H或者羟基保护基；并且

R⁸是H，OH或者保护的羟基；

R⁹是H或者羟基保护基；

R¹⁰是H，OH或者保护的羟基；以及

R¹¹是H，C₁-C₄烷基，C₂-C₄烯基或者C₂-C₄炔基。

2.根据权利要求1的方法，其中化合物I是红霉素A、红霉素B、克拉霉素或9-二氢红霉素A。

3.根据权利要求1的方法，其中所述胺是伯胺。

4.根据权利要求1的方法，其中所述胺是三(羟甲基)氨基甲烷。

5.根据权利要求1的方法，其中所述胺是仲胺。

6.根据权利要求1的方法，其中所述胺是吗啉。