CN101659668A - 制备喜树碱衍生物及其新中间体和化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制备诸如依立替康和托泊替康的喜树碱衍生物及其新中间体和相关化合物的新方法。

Description

制备喜树碱衍生物及其新中间体和化合物的方法
发明背景
发明领域
本发明涉及制备诸如依立替康(irinotecan)和托泊替康(topotecan)的喜树碱衍生物及其新中间体和相关化合物的新方法。
相关技术的描述
喜树碱1是五环生物碱，其在20世纪60年代早期由Wall等人从中国树木喜树(Camptotheca acuminate)(Nyssaceae，珙桐科)中分离出。由于其令人印象深刻的抗多种肿瘤活性，该化合物作为潜在的癌症化学治疗剂立即受到关注。但是，喜树碱作为抗癌剂的缺点在于其在水中的溶解性差。为了解决溶解性问题，通过内酯环的水解合成了钠盐。该钠盐与闭环的内酯形式形成平衡。以其钠盐的形式，喜树碱用于临床试验并最初观察到了有前景的活性。但是严重的副作用和药物相关的毒性最终导致临床计划的中止。
Figure G2009101737014D00011
喜树碱1
受到挑战性的结构及其非常令人感兴趣的生物活性的激励，喜树碱的合成方法被开发出来。在半合成和全合成化学方案中，人们认识到内酯环和C20(S)-构型对良好的生物活性具有特殊重要性。相反，在A-环和B-环内的修饰，特别是在C9、C10和C11位的修饰是允许的并形成改进的类似物。
已将第二代喜树碱衍生物进行了优化，以便改善水溶性以促进静脉内给药。不同公司和机构的多种方案的亮点是依立替康2和托泊替康3(这两种化合物已成功地用在临床实践中)，以及SN-384、依喜替康(exatecan)5、脂质体勒托替康(liposomal lurtotecan)6(OSI-211)和CKD-6027(这些化合物处于临床开发的后期)。这些化合物的化学结构显示于图1A和1B。
依立替康2在Yakult Honsha被发现，1994年首先在日本
Figure G2009101737014D00021
被批准用于肺、宫颈和卵巢癌。现在由Pharmacia在美国
Figure G2009101737014D00022
以及Aventis在欧洲上市。依立替康2是前药，在体内被羧酸酯酶、特别是hCE-2裂解以释放活性代谢物SN-384。上述某些化合物的中间体为10-羟基喜树碱，其可以如美国专利4,473,692所述进行制备。根据该专利，可以选择将喜树碱的N1-氧化物中间体经UV照射以制备10-羟基喜树碱。
由于这类化合物显示有前途的生物活性，以及由于这类化合物成功的医学应用，本领域亟需新改进的合成方法制备这类化合物。本发明致力于这种需要并提供如在此阐明的另外相关的优点。
发明概述
简单地说，本发明涉及制备诸如依立替康和托泊替康的喜树碱衍生物及其新中间体和相关化合物的改进方法。
在一种实施方式中，提供了在喜树碱衍生物的A环的C10位上引入羟基的方法，包括将式I化合物暴露于氧化条件从而提供式II化合物：
Figure G2009101737014D00024
其中R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
在上述特定的实施方式中，在一步氧化中，1，2，6，7-四氢喜树碱转化成10-羟基喜树碱。
在另一实施方式中，提供了甲硅烷基化喜树碱衍生物的N1位的方法，包括将式IIa化合物置于甲硅烷基化条件下从而得到式IIIa化合物。
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R3为氢或羟基保护基，R5为甲硅烷基，其中式IIIa化合物与平衡离子缔合。
在上述特定的实施方式中，甲硅烷基化试剂为叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
而在另一实施方式中，提供了将喜树碱衍生物的B环的C7位烷基化的方法，包括将式IIIa化合物暴露于烷基化条件，接着是氧化条件，以提供式IV化合物
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R3为氢或羟基保护基，R4为烷基，R5为甲硅烷基，其中式IIIa化合物与平衡离子缔合。
在上述特定的实施方式中，制备了7-乙基-10-羟基喜树碱，其进一步被转化成依立替康。
在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括将式III化合物暴露于甲硅烷基化条件以提供式V化合物
Figure G2009101737014D00041
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R5为甲硅烷基，其中式V化合物与平衡离子缔合。
在上述特定的实施方式中，根据所公开的方法提供了N-甲硅烷基喜树碱。
而在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括将式V化合物暴露于氧化条件以提供式II化合物
Figure G2009101737014D00042
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R5为甲硅烷基，其中式V化合物与平衡离子缔合。
在上述特定的实施方式中，N-甲硅烷基喜树碱在氧化条件下转化成10-羟基喜树碱。
在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括使式II化合物暴露于甲酰化条件以提供式VII化合物
Figure G2009101737014D00051
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
而在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括将式VII化合物暴露于还原胺化条件以提供式VII化合物
Figure G2009101737014D00052
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
而在另一实施方式中，本发明提供下式的化合物，或其立体异构体或盐。
Figure G2009101737014D00053
其中，R8为氢或OR3，R3和R3’相同或不同，各自独立地为羟基保护基，R5为甲硅烷基。
在上述特定的实施方式中，R8为氢。
在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括在有机过氧化物存在下，氧化选自喜树碱及其衍生物的起始物以形成对应的1-氧化物化合物。
在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括将喜树碱-1-氧化物或其衍生物暴露于氧化条件，以在除去氧化物基团时在对应的喜树碱或其衍生物的C10位引入羟基，所述氧化条件包括氧化剂，没有UV光直接照射。
而在另一实施方式中，本发明提供了一种方法，其包括将选自喜树碱、10-羟基喜树碱、喜树碱-1-氧化物及其衍生物的起始物暴露于烷基化条件以形成对应的7-烷基化合物。
而在另一实施方式中，本发明提供了使用10-羟基喜树碱作为起始物制备7-乙基-10-羟基喜树碱或其立体异构体或盐的方法，包括：将10-羟基喜树碱暴露于甲硅烷基化条件以提供10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱中间体，接着在醚类溶剂存在下使10-羟基-N-甲基硅烷基化中间体与卤化乙基镁反应，从而提供7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱中间体，然后将其置于氧化条件下以除去甲硅烷基，提供7-乙基-10-羟基喜树碱。
在另一实施方式中，本发明提供了制备依立替康的方法，包括：催化氢化喜树碱以提供1，2，6，7-四氢喜树碱，接着氧化1，2，6，7-四氢喜树碱以提供10-羟基喜树碱，然后其被甲硅烷基化剂处理以在N1位引入甲硅烷基，接着使得到的10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱与卤化乙基镁反应以提供7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱，其进一步被氧化除去甲硅烷基，接着使得到的7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱与哌啶子基哌啶氨基甲酰氯反应，以提供依立替康。
而在另一实施方式中，本发明提供了可供选择的制备依立替康的方法，包括：用C20位上的羟基保护基保护喜树碱；使被保护的喜树碱与甲硅烷基化试剂反应以在N1位上引入甲硅烷基，从而提供C20羟基被保护的N-甲硅烷基喜树碱，接着其与卤化乙基镁反应以提供C20被保护的7-乙基-N-甲硅烷基喜树碱，该C20被保护的7-乙基-N-甲硅烷基喜树碱接着被氧化以从N1位除去甲硅烷基并且在C10位上引入羟基，接着使C20位去保护以提供7-乙基-10-羟基喜树碱，其与哌啶子基哌啶氨基甲酰氯反应，以提供依立替康。
而在另一实施方式中，本发明提供了制备托泊替康的方法，包括：使喜树碱与甲硅烷基化剂反应以在N1位引入甲硅烷基，由此提供N-甲硅烷基喜树碱，接着氧化得到的N-甲硅烷基喜树碱以提供10-羟基喜树碱，接着在甲酰化条件下处理10-羟基喜树碱以提供9-甲酰-10-羟基喜树碱，随后将其置于还原胺化条件下，以提供托泊替康。
在参考附图和下面详细的说明后本发明这些和其它方面将是显而易见的。
附图简要说明
图1A和1B显示喜树碱1、喜树碱的各种衍生物，特别是依立替康2，托泊替康3，SN-38 4，依喜替康5，勒托替康6和CKD-602 7的化学结构。
图2A和2B显示根据本发明由喜树碱1化学合成依立替康2，其中作为本发明的独立方面，本发明提供了由化合物1转化成化合物8，化合物8转化成化合物9，化合物9转化成化合物10和化合物11至一或二者，化合物10转化成化合物4，化合物11转化成化合物4，化合物10和11的混合物转化成化合物4，以及化合物4转化成依立替康2。
图3显示根据本发明由喜树碱1化学合成依立替康2，其中作为发明的独立方面，本发明了提供1转化成化合物13或化合物14，其中也可以由化合物13制备化合物14，化合物14转化成化合物15以及化合物15转化成依立替康2。
图4显示根据本发明由喜树碱1化学合成托泊替康3，在不同的方面本发明提供了经由新中间体14，从化合物1转化成托泊替康3。
图5显示化学合成喜树碱的衍生物，其采用喜树碱-1-氧化物作为中间体。
图6显示由喜树碱1化学合成SN-38 4。
发明详细说明
本发明提供合成方法以及通过或使用所述合成方法产生的化合物。在制备喜树碱衍生物中所述化合物可用作中间体，其中所述中间体也可具有期望的生物活性。
在图2A和2B中显示根据本发明的一系列合成方法。在一方面，本发明提供了经由喜树碱的氢化产物制备10-羟基喜树碱的新路线。喜树碱本身是可以从很多来源得到的公知化学物质。例如，如Wall等人所述可以从植物原料分离喜树碱(JACS 88：3888，1966)。可选择地，可由购得的原料合成喜树碱，参见，例如，Corey等人，JACS 40：2140，1975；Bradley等人，JOC 41：699，1976；Walraven等人，Tetrahedron 36：321，1980。
喜树碱→10-羟基喜树碱
根据本发明的一个方面，通过对喜树碱的氢化产物(如以下显示的化合物8)进行氧化而制备10-羟基喜树碱。8可以被置于氧化条件下，从而在一步中得到B环的再次芳构化并且在A环的C10位上引入羟基。
Figure G2009101737014D00081
具体地，氢化步骤可以在诸如氢氧化钯或氧化钯的适合催化剂存在下在大气压力下完成。适合的溶剂包括冰醋酸。
接着在氧化条件下由8方便地转化成10-羟基喜树碱9。氧化剂可以为诸如乙酸或三氟乙酸的质子酸存在下的二乙酸钯或乙酸铅(IV)；琼斯(Jones)试剂；或氯铬酸吡啶鎓。用在本文中时质子酸指产生H+离子的酸。第4,473,692号美国专利公开了为了提供9而在几个转化步骤之前使用发烟硝酸使C10位官能化的方法，与其比较，上述方法可在相对温和的条件下并以缩短的合成线路有利地进行。
8至9的转化显示的氧化反应独立于E环上取代基的立体化学排列。而且，氧化反应也独立于D和E环的存在。换句话说，根据本发明在B环被芳构化并且A环被羟基取代时，不需要已形成D和/或E环。
因此，一般来说，本发明提供一种方法，包括将式I化合物置于氧化条件下以提供式II化合物。
Figure G2009101737014D00091
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
这里使用的“有机基团”广义上被定义为包括合适化合价的选自氢、氮、氧、硫、磷、卤素中的一种或几种元素的任何稳定的基于碳的基团。一般来说，一般性结构I和II中有机基团的类型不会影响氢化和氧化过程，因为相对于B环的饱和/再次芳构化以及A环C10位的羟基化，所述反应是选择性的。此外，至少在某些情况下，容易受氢化过程影响的有机基团中的功能性可能在氧化步骤之后恢复。无论如何，对特定的可能进行不希望的还原或氧化的功能性提供必要的保护是本领域普通技术人员的常识。通过参考论文例如“ProtectingGroups in Organic Synthesis”(J.R.Hanson，Blackwell Science，Inc.2000)或Protective Groups in Organic Synthesis”(P.G.Wuts & T.Greene，JohnWiley & Son Inc.1999)可以确定合适的保护基。
更具体地，R1和R2相同或不同，各自独立地为烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基、甲酰基、芳基、杂芳基或杂环。当用在本文中，这些术语具有下面的含义：
“烷基”指具有1到14个碳原子的可任选被取代的烃结构，其中碳以直链、支链或环状方式排列，包括其组合的方式。低级烷基指1到6个碳原子的烷基。低级烷基的例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲和叔丁基等。“环烷基”是烷基的子集，包括3到14个碳原子的环烃基。环烷基的例子包括环丙基、环丁基、环戊基、降冰片基(norbornyl)和金刚烷基(adamantyl)等。当指定具有特定数量的碳的烷基残基，旨在包括具有所述数量的碳的所有几何异构体；因而，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基；丙基包括正丙基和异丙基。
“烯基”指具有至少一个不饱和位点，即至少一个双键的烷基。
“炔基”指至少具有一个在相邻的碳原子之间的三键的烷基。
“烷氧基”指式-O-烷基部分。例子包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、环丙氧基、环己氧基等。低级烷氧基指具有1到6个碳原子的基团。类似的术语“芳氧基”指式-O-芳基部分。
“酰基”指式-C(＝O)-烷基部分。酰基残基中的一个或多个碳可以被氮、氧或硫所取代，只要结合到母体上的位点保持为羰基。例子包括乙酰基、苯甲酰基、丙酰基、异丁酰、叔丁氧基羰基、苄氧基羰基等。低级酰基指的是含有1到6个碳原子的基团。
“芳基”指可任选地被取代的芳香碳环部分，例如苯基或萘基。
“杂芳基”指含有1-3个选自O、N或S的杂原子的5或6元杂芳环；含有1-3个选自O、N或S的杂原子的双环9或10元杂芳环系统；或含有1-3个选自O、N、或S的杂原子的三环13或14元杂芳环系统。杂芳基可任选地被1-5个取代基所取代。示例性的芳杂环例如包括咪唑、吡啶、吲哚、噻吩、苯并呋喃酮、噻唑、呋喃、苯并咪唑、喹啉、异喹啉、喹喔啉、嘧啶、吡嗪、四唑和吡唑。
“杂环”指5至7元单环，或7至10元双环杂环，该杂环为饱和的、不饱和的或芳香性杂环，其含有1至4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子，其中氮和硫杂原子可任选地被氧化，氮杂原子可任选地被季铵化，包括上述任意杂环被稠合到苯环的双环。杂环可任选地被1-5个取代基所取代。杂环可以通过任何杂原子或碳原子连接。杂环包括如上定义的杂芳基。因此除了上述列举的杂芳基之外，杂环还包括吗啉基、吡咯烷酮基、吡咯烷基、哌啶基(piperidinyl)、哌嗪基、乙内酰脲基、戊内酰胺基、环氧乙烷基、氧杂环丁烷基(oxetanyl)、四氢呋喃基、四氢吡喃基、四氢吡啶、四氢嘧啶(tetrahydroprimidinyl)、四氢苯硫基、四氢噻喃基、四氢嘧啶基、四氢苯硫基、四氢噻喃基等。
“甲酰基”指-C(＝O)H部分。
“卤素”指氟、氯、溴或碘。
这里使用的术语“取代的”指任意上述基团(例如，烷基、烷氧基、酰基、杂芳基和杂环)至少一个氢原子被取代基所置换。在氧(oxo)取代基(“＝O”)的情况下，两个氢原子被置换。取代基包括卤素、羟基、氧基、烷基、取代的烷基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环、取代的杂环、-NRaRb、-NRaC(＝O)Rb、-NRcC(＝O)NRaRb、-NRaC(＝O)ORb、-NRaSO2Rb、-ORa、-C(＝O)Ra、-C(＝O)ORa、-C(＝O)NRaRb、-OC(＝O)Ra、-OC(＝O)ORa、-OC(＝O)NRaRb、-NRaSO2Rb、或式-Y-Z-Ra的基团，其中Y是烷双基(alkanediyl)，取代的烷双基或直接键(directbond)，烷双基指从相同或不同的碳原子上取出两个氢原子的二价烷基，Z为-O-、-S-、-S(＝O)-、-S(＝O)2-、-N(Rb)-、-C(＝O)-、-C(＝O)O-、-OC(＝O)-、-N(Rb)C(＝O)-、-C(＝O)N(Rb)-或直接键，其中Ra、Rb和Rc相同或不同，各自独立地为氢、氨基、烷基、取代的烷基(包括卤代烷基)、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、杂环、或取代的杂环，或其中Ra和Rb连同它们连接的氮原子一起形成杂环或取代的杂环。
可选择地，R1和R2基团可以和它们连接的原子一起形成杂环。具体的实例包括R1和R2基团形成喜树碱或其衍生物的D和E环。或者，R1和R2基团一起可表示喜树碱或其衍生物的修饰的D和/或修饰的E环，例如E环具有替代自然存在的羟基的被保护羟基。作为另一备选方案，R1和R2一起可表示完整的D环但开链的E环，即内酯还未形成的前E环结构。一般来说，在本发明的一个方面，R1和R2是用于制备喜树碱或其诸如依立替康或托泊替康的衍生物的D和E环的前体基团。
N-甲硅烷基喜树碱化合物及其反应
在一个方面，本发明提供喜树碱化合物及其衍生物，其中1位的氮被甲硅烷基取代。这类化合物作为制备7-烷基化喜树碱和7-烷基化喜树碱的衍生物的中间体非常有用，如图2B所示。
因此，本发明的一方面提供一种方法，其包括将式IIa化合物置于甲硅烷基化条件下，从而提供式IIIa化合物。
Figure G2009101737014D00121
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或如上所定义的有机基团，R3为氢或羟基保护基，R5代表甲硅烷基，其中式IIIa化合物与平衡离子缔合。这里使用的平衡离子指用于电荷平衡的任何化学相容的种类。在一种实施方式中平衡离子为三氟甲磺酸(triflate)。在另一实施方式中，平衡离子为卤化物(包括氯化物、溴化物和碘化物)。这里使用的羟基保护基指本领域已知的羟基的任何衍生物，其在化学转化时可以用于掩蔽羟基，随后在导致羟基恢复的条件下被去除，而对含有该羟基的分子的余下部分没有其它不希望的影响。很多酯、缩醛、缩酮和甲硅烷基醚是适合的保护基。代表性的酯包括乙酰、丙酰、新戊酰和苯甲酰酯。代表性的醚类包括烯丙基、苯甲基、四氢吡喃基、乙氧基乙基、甲氧基甲基和苄氧基甲基醚。代表性的缩醛和缩酮包括丙酮化合物、衍生自诸如环己酮的环酮的缩酮、衍生自苯甲醛或对-O-甲氧基苯甲醛的缩酮。代表性的甲硅烷基醚包括三甲基甲硅烷基、叔-丁基二甲基甲硅烷基以及叔丁基二苯基甲硅烷基醚。
如同上面讨论的氧化反应，该甲硅烷基化反应可以在式IIa化合物上进行，其中R1和R2连同它们连接的原子一起表示杂环。更具体地，R1和R2连同它们连接的原子一起表示喜树碱或其衍生物的D和E环，该衍生物例如为下式的化合物：
Figure G2009101737014D00131
但是，该甲硅烷基化反应也可以在这样的化合物上进行，即其中R1和R2表示将用于产生喜树碱或其衍生物的D和E环的前体基团。
结构IIa和IIIa中的R3基团代表氢或羟基保护基。因此，式IIa化合物可任选地在10位具有被保护的羟基。即使10位的羟基未被保护，如果该羟基与甲硅烷基化剂反应，在甲硅烷基化反应过程中其可得到保护基。当甲硅烷基化剂为叔丁基-二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯时，除了N1-甲硅烷基化之外，10羟基位典型地进行某种程度的甲硅烷基化。
优选的甲硅烷基化剂为叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。其它具有离去基团的硅烷也可用于实施本发明。甲硅烷基化剂的离去基团，例如三氟甲磺酸或卤化物，可在甲硅烷基化之后变成平衡离子。其它适合的甲硅烷基化剂的例子包括三甲基甲硅烷基氯化物(TMSCl)、三甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯(TMSOTf)、叔丁基二苯基甲硅烷基三氟甲磺酸酯(TBDPSOTf)以及三异丙基甲硅烷基氯化物(TIPSCl)。
在另一方面，本发明提供一种方法，其包括使式IIIa化合物暴露于烷基化条件，接着暴露于氧化条件，以提供式IV化合物
Figure G2009101737014D00141
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R3为氢或羟基保护基，R4为烷基，R5为甲硅烷基，其中式IIIa化合物与平衡离子缔合。
如同上面讨论的氧化和甲硅烷基化反应，该烷基化反应可在式IIIa化合物上进行，其中R1和R2连同它们连接的原子一起代表杂环。更具体地，R1和R2连同它们连接的原子一起代表喜树碱或其衍生物的D和E环，该衍生物例如为下式的化合物。
Figure G2009101737014D00142
然而，甲硅烷基化反应也可以在这样的化合物上进行，即其中R1和R2表示将用于产生喜树碱或其衍生物的D和E环的前体基团。
适合的烷基化条件包括使用格氏试剂，即烷基镁溴化物或等价物。该烷基典型地具有2-8个碳，尽管显而易见该方法允许使用具有超过8个碳的烷基的格氏试剂。格氏反应典型地在适合的惰性溶剂中进行，例如，在醚类如四氢呋喃中进行。该烷基化反应可在室温至-78℃的范围内，优选在-30至-40℃之间的低温下进行。
在格氏反应之后，将得到的反应混合物以诸如氧的氧化剂进行处理，以除去甲硅烷基。
因此，在优选的实施方式中，下式化合物
Figure G2009101737014D00151
被暴露在THF中的乙基镁氯化物或乙基镁溴化物中，从而在7位上引入乙基。接着将得到的反应混合物以氧处理除去R5基团，得到SN 384：
Figure G2009101737014D00152
制备依立替康2和相关化合物
在另一方面，本发明提供了将10-羟基转化成10-氨基甲酸酯基团的一锅方法。在本发明的这一方面，将根据如上所述的本发明方法制备的7-烷基-10-羟基喜树碱(例如，4)或其衍生物用取代的碳酰氯12处理以提供对应的氨基甲酸酯化合物。通过图2B中4到依立替康2的转化显示了所述反应。该反应的细节描述在Ragina Naidu于2004年5月28日提交的(代理人目录号：740082.413)名称为“Process to PrepareCamptothecin Derivatives(制备喜树碱的方法)”的美国专利申请中，其在此整体并入作为参考。
图3显示了根据本发明制备依立替康2的备选方式。在此，显示了经由新的N-甲硅烷基化喜树碱中间体14制备依立替康2的综合性合成路线。
在一方面，本发明提供了将喜树碱1转化成对应的被保护的醇13的初始步骤，其中R7表示羟基保护基。
Figure G2009101737014D00161
可以使用例如前述Protecting Groups in Organic Synthesis中概述的标准保护条件进行保护反应。在保护步骤之后，如先前描述将13暴露于甲硅烷基化条件以提供N-甲硅烷基化中间体14，其中R5代表甲硅烷基，例如叔-丁基二甲基甲硅烷基。
在另一方面，本发明通过提供了通过单一的甲硅烷基化步骤直接将喜树碱转化成中间体14，其中同种甲硅烷基化剂在N1位提供甲硅烷基并且对E环上的C20位羟基提供保护。因此，通过本方法制备的化合物14中的R5和R7相同。适合的甲硅烷基化剂如上述。
在甲硅烷基化之后，可在两步方法中将14转化成对应的7-烷基-10-羟基喜树碱15。用格氏试剂进行初始处理在7位引入烷基。随后与乙酸钯或乙酸铅(IV)反应在C10位引入羟基。按照与图2A和2B相关的先前所述过程之后，15可容易地转化成依立替康2。
制备托泊替康3和相关化合物
如图4所示，经由新的中间体14可以制备另一种喜树碱衍生物，托泊替康3。在本发明的一方面，通过用氧化剂处理14以在喜树碱的C10位上引入羟基首先得到10-羟基喜树碱9。在该步骤中同样除去N1位的甲硅烷基。与图2A中所示相比，该路线提供了制备9的备选方法。
为了在喜树碱的C9位引入碳取代基，可以进行甲酰化反应从而在C9设置醛基以形成16。将16暴露于还原条件得到在C9位具有二甲基氨基甲基的托泊替康3。
如图4所示，可从喜树碱开始进行氧化、甲酰化和还原反应。但是在这些氧化、甲酰化和还原反应中D和E环不必完整。例如，本发明的一方面提供了一种方法，其包括将式III化合物暴露于甲硅烷基化条件下以提供式V化合物
Figure G2009101737014D00171
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R5表示甲硅烷基，其中式V化合物与平衡离子缔合。术语“有机基团”和“平衡离子”如先前所定义。在一种实施方式中，R1和R2连同将它们连接的原子一起形成杂环。在另一实施方式中，R1和R2连同它们连接的原子一起形成喜树碱的D和E环，在这种情况下，式V为化合物14。
另一方面，本发明提供了一种方法，其包括将式V化合物暴露于氧化条件。该氧化步骤在C10位引入羟基，同时在N1位去甲硅烷基化，从而得到式II化合物
Figure G2009101737014D00182
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团，R5代表甲硅烷基，其中式V的化合物与平衡离子缔合。氧化剂可为二乙酸钯、乙酸铅(IV)、琼斯试剂或氯铬酸吡啶鎓。
在优选实施方式中，化合物14被暴露于如上所述的氧化条件，从而得到化合物9。
Figure G2009101737014D00183
另一方面，本发明提供了一种方法，其包括将式II化合物暴露于甲酰化条件，以提供式VII化合物：
Figure G2009101737014D00191
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。在一种实施方式中，R1和R2连同它们连接的原子一起形成杂环。在另一实施方式中，R1和R2连同它们连接的原子一起形成喜树碱的D和E环，在这种情况下，式II和VII分别为化合物9和16。
Figure G2009101737014D00192
示例性的甲酰化条件包括在伯胺或仲胺存在下用甲醛处理式II化合物。
在另一方面，本发明提供了一种方法，其包括将式VII化合物暴露于还原胺化条件，从而提供式VIII化合物
Figure G2009101737014D00193
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。在一种实施方式中，R1和R2连同它们连接的原子一起形成杂环。在另一实施方式中，R1和R2连同它们连接的原子一起形成喜树碱的D和E环，在这种情况下，式VIII为托泊替康3。
Figure G2009101737014D00201
N1-氧化物喜树碱衍生物及相关反应
在另一方面，本发明提供了氧化选自喜树碱及其衍生物的起始物以形成对应的1-氧化物化合物。通常由下面的路线描述该氧化反应，其中R4为氢或烷基，[O]代表
Figure G2009101737014D00202
氧化性反应物。本发明的氧化性反应物为有机过氧化物或过氧酸。在一种实施方式仲，R4为氢。在另一实施方式中，R4为C1-C6烷基。而在另一实施方式中，R4为乙基。本发明优选的有机过氧化物为对氯过苯甲酸(MCPBA)。该氧化反应一般在溶剂内进行，优选的溶剂为二氯甲烷(DCM)。本发明示例性的氧化反应显示在图5中，喜树碱1转化成对应的1-氧化物化合物17，以及显示在图6中，化合物18转化成化合物19。
在另一方面，本发明提供了氧化喜树碱-1-氧化物或其衍生物，其中在除去氧化物基团时，在C10位引入羟基。一般通过下面的路线描述该氧化反应，其中R4为氢或烷基，以及[O]代表氧化
Figure G2009101737014D00211
条件。与采用UV光进行照射的现有技术方法相比，本发明的氧化条件在相对温和的条件下采用氧化剂。示例性的氧化剂可为二乙酸钯、乙酸铅(IV)、琼斯试剂，或氯铬酸吡啶鎓。在一种实施方式中，R4为C1-C6烷基。在另一实施方式中，R4为乙基。优选的化学氧化剂为二乙酸钯。该氧化反应通常在溶剂中进行，适合的溶剂为四氢呋喃(THF)。本发明示例性的氧化反应显示在图5中，17转化成9，以及显示在图6中，化合物19转化成SN-384。
另一方面，本发明提供了喜树碱、喜树碱的1-氧化物衍生物或10-羟基喜树碱的烷基化以形成对应的7-烷基化合物。该烷基化反应由以下路线作为示例，其中R4为
烷基，R4MgX代表格氏试剂，其中X为卤化物。类似地，喜树碱-1-氧化物可被烷基化以提供对应的7-烷基化合物，如下面所示：
Figure G2009101737014D00221
如图1A所示，喜树碱1在乙基和羟基取代的C20位具有外消旋中心。这里描述的合成方法可以作用于对映异构体或对映异构体的任何混合物。为了方便，这里显示的某些结构没有显示任何具体的立体化学。但是，本发明的方法适用于所有可能的对映异构体以及对映异构体混合物，即使显示的化学机构没有表明具体的立体化学。例如，除了图2A所示的C20具有S结构的8到9的转化之外，本发明的方法应被认为更普遍地提供化合物8a的氧化
Figure G2009101737014D00222
以提供化合物9a，
Figure G2009101737014D00223
其中，化合物8a和9a代表对映异构体的外消旋和非外消旋混合物，以及纯的分离的对映异构体。类似地，不管这里描述的具体立体化学，要求保护的化合物应该被认为包括所有可能的对映异构体。
通过下面非限定性的实施例描述本发明。除非另有说明，所有科学和技术术语具有本领域技术人员所理解的含义。
实施例
实施例1
在大约50℃，在冰醋酸中使用氢氧化钯氢化喜树碱。反应用TLC监测并用硅藻土过滤得到化合物8。使用乙酸乙酯/二氯甲烷的混合物通过硅胶柱或通过从乙酸乙酯和己烷中重结晶来纯化化合物8，其用于下一步骤中。也可以如美国专利4,473,692所述(实施例13)制备化合物8。
实施例2
在室温下，在10分钟将二乙酸钯或乙酸铅(IV)加入化合物8的迅速搅拌的醋酸悬浮液中，反应通过TLC检测起始物的完全消耗。当所有起始物被消耗时，反应混合物按常规处理以提供化合物9，其进一步在合成中被使用。
实施例3
将化合物9溶解在DCM或THF中，并加入TBDMSOTf，在室温下搅拌反应几个小时。所述产物不经纯化而被使用，如实施例4或5所述。
实施例4
当TLC证实形成实施例3的复合物后，在低温下将THF中的格氏试剂(乙基镁溴化物或乙基镁氯化物)的加入悬浮液中，在室温下在氩气气氛中将混合物再搅拌2-3小时或完全消耗起始物。将反应物后处理并溶解在THF中，将氧气鼓入该溶液中，在用盐酸(1N)提取并用氢氧化钠水溶液中和后得到化合物4。
实施例5
将实施例3制备的混合物溶解在THF中，在大约-40℃将混合物冷却至低温。在大约15-30分钟内加入乙基镁溴化物/氯化物，将内部反应温度保持在低于-30℃。除去冷却水浴，将得到的混合物升温至0℃，在0℃搅拌1小时或完全消耗完起始物，后处理如常进行并纯化得到化合物4。
实施例6
将化合物4溶解在吡啶中，与溶解在DCM中的4-哌啶子基哌啶氨基甲酰氯反应。通过蒸馏除去DCM和嘧啶，通过将粗混合物溶解在DCM中并用饱和碳酸氢钠水溶液处理，收集有机相并采用柱层析来进行后处理，以提供纯化合物2。
本说明书参考的和/或申请记录表中列举的上述所有美国专利、美国专利申请公开物、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物在此都整体并入作为参考。
最后，应当清楚可以对这里描述和显示的方法和物质做出的众多变化和改变，所有这些都落在所附权利要求所定义的本发明范围内。

Claims (25)

1.方法，包括将式II化合物暴露于甲酰化条件，以提供式VII化合物
Figure A2009101737010002C1
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述有机基团为烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基、甲酰基、芳基、杂芳基或杂环。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其中R1和R2连同它们连接的原子一起形成杂环。
4.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述杂环为取代的杂环。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其中使以下化合物
Figure A2009101737010002C2
暴露于甲酰化条件下以提供以下化合物
Figure A2009101737010003C1
6.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述甲酰化包括在伯胺或仲胺存在下以甲醛处理式II化合物。
7.方法，包括使式VII化合物暴露于还原胺化条件，以提供式VIII化合物
Figure A2009101737010003C2
其中，R1和R2相同或不同，各自独立地为氢、羟基或有机基团。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述有机基团为烷基、烯基、炔基、烷氧基、酰基、甲酰基、芳基、杂芳基或杂环。
9.如权利要求7-8中任一权利要求所述的方法，其中R1和R2连同它们连接的原子一起形成杂环。
10.如权利要求7-9中任一权利要求所述的方法，其中所述杂环为取代的杂环。
11.如权利要求7-10中任一权利要求所述的方法，其中使以下化合物
Figure A2009101737010004C1
暴露于还原胺化条件，以提供以下化合物
Figure A2009101737010004C2
12.以10-羟基喜树碱作为起始物制备7-乙基-10-羟基喜树碱或其立体异构体或其盐的方法，包括：
使10-羟基喜树碱暴露于甲硅烷基化条件，以提供10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱中间体；
在醚类溶剂存在下，使所述10-羟基-N-甲硅烷基化的中间体与乙基镁卤化物反应，以提供7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱中间体；以及
将所述7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱中间体置于氧化条件下来除去甲硅烷基，以提供7-乙基-10-羟基喜树碱。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述甲硅烷基化条件包括叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
14.如权利要求12-13中任一权利要求所述的方法，其中所述氧化条件包括氧气。
15.制备依立替康的方法，包括：
催化氢化喜树碱，以提供1，2，6，7-四氢喜树碱；
氧化1，2，6，7-四氢喜树碱，以提供10-羟基喜树碱；
以甲硅烷基化剂处理10-羟基喜树碱以在N1位引入甲硅烷基，从而提供10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱；
使10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱与乙基镁卤化物反应，以提供7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱；
氧化7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱，以除去所述甲硅烷基；以及
使7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱与哌啶子基哌啶氨基甲酰氯反应，以提供依立替康。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述氧化1，2，6，7-四氢喜树碱的步骤包括在质子酸存在下以二乙酸钯或乙酸铅(IV)处理1，2，6，7-四氢喜树碱。
17.如权利要求15-16中任一权利要求所述的方法，其中所述氧化7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱的步骤包括以氧处理7-乙基-10-羟基-N-甲硅烷基喜树碱，从而除去所述甲硅烷基。
18.如权利要求15-17中任一权利要求所述的方法，其中所述甲硅烷基化剂为叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
19.制备依立替康的方法，包括：
在C20位上以羟基保护基保护喜树碱；
使所述被保护的喜树碱与甲硅烷基化剂反应以在N1位引入甲硅烷基，从而提供C20位羟基被保护的N-甲硅烷基喜树碱；
使所述C20位被保护的N-甲硅烷基喜树碱与乙基镁卤化物反应，以提供C20位羟基被保护的7-乙基-N-甲硅烷基喜树碱；
氧化所述C20位被保护的7-乙基-N-甲硅烷基喜树碱，以从N1位除去所述甲硅烷基，并且在C10位上引入羟基；
使所述C20位羟基去保护，以提供7-乙基-10-羟基喜树碱；以及
使7-乙基-10-羟基喜树碱与哌啶子基哌啶氨基甲酰氯反应，以提供依立替康。
20.如权利要求19所述的方法，其中甲硅烷基化剂为叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
21.如权利要求19-20中任一权利要求所述的方法，其中所述氧化步骤包括在质子酸存在下以二乙酸钯或乙酸铅(IV)处理C20位被保护的7-乙基-N-甲硅烷基喜树碱。
22.制备托泊替康的方法，包括：
使喜树碱与甲硅烷基化剂反应以在N1位引入甲硅烷基，从而提供N-甲硅烷基喜树碱；
氧化N-甲硅烷基喜树碱，以提供10-羟基喜树碱；
在甲酰化条件下处理10-羟基喜树碱，以提供9-甲酰基-10-羟基喜树碱；以及
将9-甲酰基-10-羟基喜树碱置于还原胺化条件下，以提供托泊替康。
23.如权利要求22的所述方法，其中甲硅烷基化剂为叔丁基二甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
24.如权利要求22-23中任一权利要求所述的方法，其中所述氧化步骤包括以二乙酸钯或乙酸铅(IV)处理N-甲硅烷基喜树碱。
25.如权利要求22-24中任一权利要求所述的方法，其中所述甲酰化条件包括在伯胺或仲胺存在下的甲醛。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100303