CN1059213C - 由5-甲基尿苷制备d4T - Google Patents

Abstract

本发明涉及由5MU制备d4T的改进方法。本发明的另一方面涉及此方法过程中产生的有用中间体。

Description

由5-甲基尿苷制备d4T

化合物d4T(2′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷)是近来证实治疗AIDS的新的抗病毒药物。该药物被美国应用名称(USAN)命名为Stavudine，市售名称为ZERIT^TM。目前生产d4T的方法使用昂贵的胸苷作为原料。(对于先导的参考文献，可参见：Joshi，B.V.；Rao，T.；Sudhakar，R.；Reese，C.B.，J.Chem Soc.PerkinTrans.I，1992，2537.)另一种生产d4T的方法使用略微便宜的核苷5-甲基尿苷(5MU)。(对于评述，可参见：Huryn，D.M.；Okabe，M.，Chem.Rev.，1992，92，1745；Dueholm，K.L.；Pedersen，E.B.，Synthesis，1992，1；Herdewijin，P；Balzarini，J.；De Clercq，E.，in Advances in AntiviralDrug Design，Vol.1，De Clercq，E.，Ed.，JAI Press Inc.，Middlesex，England，1993 P.233.)例如顺式-3′α-乙酸基-2′α-溴5-MU衍生物的锌还原反应可以得到d4T产物，产率约为50％。(见：Mansuri，M.M.； Starrett，J.E.，Jr.；Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Org.Chem.，1989，54，4780.)但是，通过竞争性消除形成了大量的胸腺嘧啶副产物，这就需要昂贵的色谱分离将其从d4T产物中分离开。为了寻找到一种制备大规模量的d4T的经济方法，应不断地探求制造这种抗病毒剂的另一种方法。

本发明涉及一种由5-甲基尿苷(1)合成d4T的新的改进方法(流程图1)。本发明的关键步骤包括新的反式-3′α-卤代-2′β-酸基/反式-3′β-酸基-2′α-卤代的5-MU衍生物5a和5b的混合物，经金属还原消除，得到5′-甲磺酰基-d4T(6)。与先前的锌还原顺式-3′α-乙酸基-2′α-溴-5-MU衍生物产生大约40％的胸腺嘧啶副产物(Mansuri，M，M.；Starrett，J.E.，Jr.；Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Org.Chem.，1989，54，4780.)形成显明的对比，锌还原反式-酸基-卤代-5MU衍生物5a和5b，其中X为溴，R为甲基，生成d4T的反应却不产生大量的胸腺嘧啶副产物污垢。

本发明涉及由5-MU制备d4T的改进方法。本发明的另一方面涉及此方法过程中产生的有用中间体。

在本申请中，除非另有明确指出或从上下文看出，将采用下述定义。符号＂C＂后的下标数字是指特别基团所含的碳原子数。例如＂C_1-6烷基＂是指具有1-6个碳原子的直链和支链烷基基团，这些基团包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、正已基、3-甲基戊基等类似的烷基基团。＂芳基＂是指含6-10个碳原子的芳香烃，实例包括可选择地被1-5个卤原子、C_1-6烷基和/或芳基取代的苯基和萘基。＂酰基＂是指基团RCO-，其中R为C_1-6烷基。＂卤素＂、＂卤化物＂或＂卤代＂是指氯、溴和碘。碱金属是指元素周期表中IA族中的金属，优选锂、钠和钾。碱土金属是指元素周期表中IIA族中的金属，优选钙和镁

这里使用的缩略语是本领域广泛使用的常规缩略语，其中：

MS：甲磺酰基

DMF；N，N-二甲基甲酰胺

本发明改进的d4T工艺描述在流程图1中，包括下列化学反应：步骤(a)：由5MU制备2′，3′，5′-三-O-甲磺酰基-5-甲基尿苷(2)的方法描述在1994年9月23日申请的我们的共同未决USSN08/309,637专利申请中，该申请全文在此引作参考。更特别地，此步骤包含优选使用极性溶剂如丙酮以及3-5当量有机碱，其碱性比吡啶强又比三乙胺弱。所用的有机碱有甲基吡啶类和二甲基吡啶类，优选N-甲基吗啉，PK值在5.5至8.0之间的碱有效。反应在温热下进行，如室温至约65℃，反应通常在大约0.5-2.0小时内完成。典型的反应条件描述在下文实施例1中。步骤(b)：利用MOH处理化合物2生成5′-甲磺酰基-2′，3′-脱水-5-甲基尿苷(3)。MOH是指碱金属氢氧化物如KOH、NaOH和LiOH。优选的MOH是浓度约为1N的NaOH。(略微类似的制备5′-甲磺酰基-2′，3′-脱水尿苷的工艺步骤先前已有过报道，参见：Codington，J.F.； Fecher，R.；Fox，J.J.，J.Org.Chem.，1962，27，163.)步骤(c)和(d)：然后利用选自HCl、HBr和HI的卤化氢将环氧化物3开环，得到区域异构体4a和4b的混合物。优选的卤化氢为HBr，它可以由乙酰溴与甲醇反应就地生成，以得到醇4a和4b，其中X为溴。再用酰基卤化物处理4a和4b的混合物，得到区域异构体5a和5b混合物。在这第二步骤中，乙酰溴为优选，这样可得到反式溴乙酸酯。

如果需要的话，这些步骤中的各个区域异构体可以从混合物4a和4b或5a和5b中离析出来，继续进行下述分离各自区域异构体的反应，最后得到d4T。步骤(e)：利用还原金属还原消除5a和5b的混合物得到5′-甲磺酰基-d4T(b)，所述还原金属如锌、镁、锌偶如Zn-Cu、或钠，其中锌为优选的还原金属。如上文所述，这种特殊的还原消除反应的优点是其进行过程中产率高且几乎不产生或很少产生极难从产物中分离的胸腺嘧啶。(化合物6描述在Joshi，B.V.； Reese，C.B.，J.Chem.Soc.Perkin Trans.I，1992，441中。)(反式-乙酸基溴代腺苷衍生物(Ia和Ib)的锌还原反应已有过报道，见：Robins，M.J.etal，Tetrahedron Lett.，1984，25，367。但是，不但核碱与胸腺嘧啶不同，而且酸基和卤代基团的取向也与5a和5b不同，如3′β-溴代-2′α-乙酸基/3′α-乙酸基-2′β-溴代对应于3′α-溴代-2′β-乙酸基/3′β-乙酸基-2′α-溴代。值得指出的是，当核碱为胸腺嘧啶而不是腺嘌呤时，由于胸腺嘧啶碱的参与、就不会得到Ia和Ib的类似化合物，参见：(Mansuri，M.M.；Starrett，J.E.，Jr.； Wos，J.A.；Tortolani，D.R.；Brodfuehrer，P.R.；Howell，H.G.；Martin，J.C.，J.Org.Chem.，1989，54，4780.)

步骤(f)：在如大约100℃的高温下，化合物6与1.2当量的R′COOT在极性溶剂中反应大约6小时，得到式7的5′-酸基-d4T。其中T为碱金属或碱土金属，如钠、钾、锂、钙、镁等，R′为C_1-6烷基或芳基。优选的R′COOT为苯甲酸钠。步骤(g)：式7的化合物转变成d4T可通过公知的酯转变成醇的许多常规方法实现。在现有技术中，d4T的合成方法通常是在甲醇中使用甲醇钠，从而得到5′-去保护化合物。

上文已引作参考的1994年9月23日申请的我们的共同未决专利USSN08/309637描述了利用正丁胺使苯甲酰基(或另一个酰基基团)脱去保护的反应。进一步地，在乙酸丁酯中添加N-甲基吡咯烷酮(NMPO)可以通过过滤分离反应混合物中的d4T.NMPO配合物。这种由NMPO溶剂化物的离析作用有效地除去了难以从产物中分离的污垢，特别是大规模地除去污垢。通过在异丙醇中加热使d4T.NMPO配合物分解，得到高产率和高纯度的d4T。

                          流程图1

                     流程图1，续

下文的特殊实施例举例说明了本发明，而不是用来限制本发明的领域和范围。为了生产本发明包括的化合物，所述方法可在不离开本发明精神的前提下有所变化。再者，以略微不同的方式生产相同化合物的方法，其变化对本领域技术人员来说也是明显的。

在下述实验步骤中，如无特别指明，所有温度应理解为摄氏温度(C)。核磁共振(NMR)光谱特征是指化学位移(δ)，该化学位移是以相对于作为参照标准的四甲基硅烷(TMS)的每百万中的份数(ppm)来表达的。描述质子NMR光谱数据中各种位移的相对面积对应于分子中特殊功能类型的氢原子数目。关于多重性的位移特征被描述为宽单峰(bs或brs)、宽双峰(bd或brd)、宽三峰(bt或/brt)、宽四峰(bq或brq)、单峰(s)、多峰(m)、双峰(d)、四峰(q)、三峰(t)、双双峰(dd)、双三峰(dt)以及双四峰(dq)。进行NMR光谱使用的溶剂为丙酮-d6(氘化丙酮)、DMSO-d6(全氘二甲基亚砜)、D₂O(氘化水)、CDCl₃(氘化氯仿)以及其它常规的氘化溶剂。

                    实施例12′，3′，5′-三(甲磺酰基)-5-甲基尿苷(2)吡啶工艺

在0℃下，向搅拌着的5-甲基尿苷(12.8g，50mmol)的吡啶(75ml)混合物中加入甲磺酰氯(17.4ml，225mmol)。在0℃下搅拌反应混合物5小时，再在搅拌条件下注入冰水(500ml)。三(甲磺酰基)-5-甲基尿苷2沉淀出来，搅拌混合物5分钟。过滤收集固体产物，用水洗涤(3×200ml)并干燥。产量21.6g，产率89％。

¹H-NMR(DMSO-d₆)δ1.77(s，3H)，3.24(s，3H)，3.34(s，3H)，3.36(s，3H)，

4.47-4.60(m，2H)，5.33(m，1H)，5.54(m，1H)，5.97(d，J＝4.5Hz，1H)，7.56

(s，1H)，11.56(s，1H).N-甲基吗啉工艺

将N-甲基吗啉(29.6ml，266mmol)加入到5-甲基尿苷半水合物(15.64g，58.5mmol)的丙酮(68ml)浆状液中，得到的混合物冷却至5℃。在45分钟内，将甲磺酰氯(20.1ml，255mmol)的丙酮(30ml)溶液加入到上面混合物中，使反应温度升至45-50℃。再搅拌1.4小时后，过滤除去N-甲基吗啉盐酸盐，滤饼用丙酮(2×30ml)洗涤。合并滤液，将其加入1L10-15℃的水中洗涤，搅拌1.1小时后，过滤白色沉淀，用水(2×75ml)洗涤并真空干燥。产量27.95g(产率97％)。

                    实施例25′-甲磺酰基-2′，3′-脱水-5-甲基尿苷(3)

在49ml 1N氢氧化钠溶液中加入2′，3′，5′-三(甲磺酰基)-5-甲基尿苷(2，6.0g)。在70-72℃下搅拌混合物15分钟，然后冷却至0℃。利用浓HCl将PH值调至4。过滤所得浆状物，用水(2×10ml)洗涤并干燥，得到5′-甲磺酰基-2′，3′-脱水5-甲基尿苷(3)，产量3.1g(产率84％)。

¹H-NMR(DMSO-d₆)δ1.79(s，3H)，3.22(s，3H)，4.10(m，2H)，4.38(m，

2H)，4.55(m，1H)，6.15(s，1H)，7.49(s，1H)，11.48(s，1H).

                    实施例31β-(5′β-甲磺酰基-2′β-羟基-3′α-溴代呋喃糖基)-胸腺嘧啶和1β-(5′β-甲磺酰基-2α-溴-3′β-羟基呋喃糖基)-胸腺嘧啶(4a′和4b′)

在5′-甲磺酰基-2′，3′-脱水-5-甲在尿苷(3，2.4g)的120ml甲醇混合物中加入乙酰溴(6.0ml)。再回流反应混合物7小时。除去溶剂得到油状物，真空干燥该油状物，得到4a′和4b′的混合物，产量2.9g(产率96％)。两种异构体之比为2.53∶1.主要异构体的¹H-NMR数据(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，3.24(s，3H)，4.40-4.60(m，5H)，6.20(d，J＝6.6Hz，1H)，7.38(s，1H)，11.38(s，1H)；次要异构体的¹H-NMR数据(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，1.96(s，3H)，3.22(s，3H)，4.4-4.7(m，5H)，6.18(d，J＝3.8Hz，1H)，7.59(s，1H)，11.48(s，1H).

                    实施例41β-(5′β-甲磺酰基-2′β-乙酸基-3′α-溴代呋喃糖基)-胸腺嘧啶和1β-(5′β-甲磺酰基-2α-溴-3′β-乙酸基呋喃糖基)-胸腺嘧啶(5a′和5b′)

在羟基溴化物4a′和4b′(1.2g)的20ml乙酸乙酯混合物中加入乙酰溴(2.0ml)。回流反应2小时。冷却后，用40ml乙酸乙酯稀释反应混合物，用饱和NaHCO₃(2×50ml)和盐水(50ml)洗涤，并在MgSO₄上干燥。除去溶剂得到溴乙酸酯5a′和5b′混合物，产量1.25g(产率95％)。两种异构体之比为2.6∶1.主要异构体的¹H-NMR数据(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，1.94(s，3H)，3.25(s，3H)，4.40-4.70(m，4H)，5.62(t，J＝6.8Hz，1H)，6.35(d，J＝6.7Hz，1H)，7.40(s，1H)，11.42(s，1H)；次要异构体的¹H-NMR数据(DMSO-d6)δ1.79(s，3H)，1.96(s，3H)，3.24(s，3H)，4.40-4.70(m，4H)，5.57(t，J＝3.7Hz，1H)，6.35(d，J＝3.8Hz，1H)，7.49(s，1H)，11.48(s，1H).

                    实施例55′-甲磺酰基-2′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷(6)

在1.0g活化锌粉的25ml甲醇混合物中加入溴乙酸酯5a′和5b′(1.0g)。室温下搅拌混合物1.5小时。过滤多余的锌，并用甲醇(2×10ml)洗涤。除去溶剂后得到5′-甲磺酰基-d4T(6)，产量0.60g(产率88％)。¹H-NMR(DMSO-d₆)δ1.73(s，3H)，3.16(s，3H)，4.40(m，2H)，5.02(s，1H)，6.03(d，J＝5.8Hz，1H)，6.42(d，J＝5.9Hz，1H)，6.84(m，1H)，7.27(s，1H)，11.39(s，1H)

                    实施例65′-苯甲酰基-2′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷(7′)

在5′-甲磺酰基-d4T(6，0.4g)的6mlDMF混合物中加入粉状苯甲酸钠(0.24g)。在100℃下搅拌反应6小时。冷却后，加入水(30ml)。过滤所得沉淀，用水(2×5ml)洗涤，并干燥，得到5′-苯甲酰基-d4T(7′)，产量0.04g(产率91％)。¹H-NMR(DMSO-d₆)δ1.35(s，3H)，4.41-4.48(m，2H)，5.10(m，1H)，6.04(d，J＝5.8Hz，1H)，6.53(d，J＝5.8Hz，1H)，6.80(s，1H)，7.10(s，1H)，7.51-7.95(m，5H)，11.37(s，1H)

                    实施例72′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷-N-甲基吡咯烷酮配合物

在正丁胺(133ml)中加入5′-苯甲酰基-d4T(7′，70.0g)。在70℃下将反应加热6小时。冷却至20-25℃后，加入N-甲基吡咯烷酮(NMPO，41.3ml)和乙酸正丁酯(350m1)。在50℃下真空蒸馏除去过剩的正丁胺(～112.4ml)和175ml乙酸正丁酯。在1小时内将所得的浆状物冷却至20-25℃，搅拌30分钟。然后再将浆状物冷却至-10～-15℃，搅拌1.5小时。过滤块状物，用2×50ml冷(-10～-15℃乙酸正丁酯洗涤，干燥得到d4T·NMPO配合物，产量59.0g(产率85.6％)。

                    实施例82′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷(d4T)甲醇盐工艺

在5′-苯甲酰基-d4T(7′)(2.4g，7.31mmol)的甲醇(24ml)的搅拌浆状物中加入甲醇钠溶液(4.8ml，25％，21mmol)。室温下搅拌所得溶液3小时。用强酸树脂(Dowex 50×8-200，预先用甲醇洗涤过)中和反应混合物至PH4。过滤树脂，用甲醇(2×10ml)洗涤滤饼。除去甲醇得到湿的固体，向其中加入二氯甲烷(10ml)。搅拌所得混合物30分钟，再过滤收集d4T产物，用二氯甲烷(2×5ml)洗涤，干燥。产量1.29g，产率79％。¹H-NMR(DMSO-d₆)δ1.71(s，3H)，3.59(m，1H)，4.76(m，1H)，5.02(s，1H)，5.89(d，J＝5.7Hz，1H)，6.38(d，J＝5.7Hz，1H)，6.80(s，1H)，7.63(s，1H)，11.27(s，1H)d4T·NMPO配合物工艺

在500ml异丙醇中加入50.0g d4T·NMPO、5.0g硅藻土、5.0g活性炭KB。将混合物加热回流，再通过硅藻土床层热过滤。用150ml热的异丙醇漂洗滤饼。将滤液和漂洗液混合，真空浓缩至最终体积为200ml。加热回流浓缩混合物，得到一溶液，慢慢冷却，在58℃形成浆状物，再冷却此浆状物至0℃并保持30分钟。过滤块状物，用冷(0℃)的异丙醇洗涤，干燥得到d4T，产量30.5g(产率87.9％)。

Claims (7)

1.一种制备2′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷的方法，包括下列步骤：

a)用碱金属氢氧化物处理2′，3′，5′-三(甲磺酰基)-5-甲基尿苷(2)，

得到环氧化物3，

b)用卤化氢处理环氧化物3，得到化合物4a和4b的混合物，其中X为氯、溴或碘，

c)用酰基卤化物处理4a和4b的混合物，得到5a和5b的混合物，其中R为C_1-6烷基，

d)用还原金属处理化合物5a或5b或者它们的混合物，得到化合物6，

e)使化合物6的5′-甲磺酰酯基团裂解，产生2′，3′-二脱氢-3’-脱氧胸苷。

2.根据权利要求1的方法，其中步骤(a)的碱金属氢氧化物为氢氧化钠。

3.根据权利要求1的方法，其中步骤(b)的卤化氢为溴化氢。

4.根据权利要求1的方法，其中步骤(c)的酰基卤化物为乙酰溴。

5.根据权利要求1的方法，其中步骤(d)的还原金属为锌。

6.权利要求1的方法，其中所述5-甲磺酰酯基团的裂解通过下述步骤完成：

(1)将R′COOT与化合物6反应，其中T为选自钠、钾、锂、钙或镁的碱金属或碱土金属以及R′为芳基或C_1-6烷基，得到式7化合物，

(2)利用C_1-6烷基胺，将式7化合物中的R′COO-基团转变成羟基，得到产物2′，3′-二脱氢-3′-脱氧胸苷。

7.根据权利要求6的方法，其中步骤(1)中的R′COOT为苯甲酸钠，和步骤(2)中的C_1-6烷基胺为正丁胺。