CN114423773A - 6-叠氮基-6-脱氧-2-n-乙酰基-己糖胺-核苷二磷酸的合成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于合成6‑叠氮基‑6‑脱氧‑2‑N‑乙酰基‑单糖‑核苷二磷酸,特别是6‑叠氮基‑6‑脱氧‑2‑N‑乙酰基‑D‑半乳糖胺‑核苷二磷酸或6‑叠氮基‑6‑脱氧‑2‑N‑乙酰基‑D‑葡糖胺‑核苷二磷酸的方法。根据本发明的合成方法的特征在于高效和高产率。本发明的另一部分是该方法的关键中间体。

Description

6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-己糖胺-核苷二磷酸的合成
技术领域
本发明属于功能化的核苷糖领域并且涉及糖核苷二磷酸的改进制备。更具体地,本发明涉及一种将GalNAc或GlcNAc化学转化为它们各自的6-叠氮基衍生物的方法,该方法通过环状硫酸酯,然后通过异头(anomeric)磷酸化步骤和UMP偶联步骤转化为各自的UDP衍生物而进行。本发明还涉及各种特定的中间体和纯化步骤。
背景技术
碳水化合物通过它们在能量代谢和储存中的功能以及作为遗传物质和其他结构元素的关键成分而在细胞生物学中发挥关键作用。此外,连接在蛋白质或脂质上的碳水化合物(也称为聚糖)在细胞分化和发育过程的细胞通讯中具有重要意义。聚糖被定义为糖缀合物(例如糖蛋白)的寡糖部分,其可以通过糖苷醚键(如在O-糖蛋白中)或酰胺键(如在N-糖蛋白中)与蛋白质连接。在O-糖蛋白和N-糖蛋白中,N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)和N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)是经常出现的结构单元,其可以像在O-糖蛋白中那样直接连接(GalNAc)到丝氨酸或苏氨酸,或像在N-糖蛋白中那样直接连接(GlcNAc)到天冬酰胺。GalNAc或GlcNAc也可以是糖蛋白中较大寡糖链的一部分,无论是在内部还是作为最远的单糖,主要通过β-糖苷键与另一种糖连接。为了在蛋白质或寡糖链上并入GalNAc部分,自然界已经进化出一系列N-乙酰半乳糖胺基转移酶(GalNAc-转移酶),它们能够将单糖GalNAc从UDP-GalNAc(供体)转移到丝氨酸/苏氨酸的醇部分或另一种糖(受体)。类似地,N-乙酰基-葡糖胺基转移酶(GlcNAc-转移酶)可以将GlcNAc连接到醇受体上。为了这个目的,UDP-GalNAc供体底物由葡萄糖-6-磷酸和谷氨酸在所谓的己糖胺途径中产生。五次随后的酶促转化导致形成UDP-GlcNAc,其在UDP-半乳糖-4-差向异构酶的作用下又转化为UDP-GalNAc,例如Yamamoto等人,Applied Environ.Microbiol.1981,41,392中所公开的,其以引用方式并入本文。
为了深入研究将GalNAc并入天然存在的聚糖中的机制和功能作用,或用于鉴别新的半乳糖胺基转移酶,需要大量的(标记的)UDP-GalNAc,例如Maley等人,Biochem.Biophys.Res.Commun.1970,39,371中所公开的,其以引用方式并入本文。因此,多年来已经设计了用于制备UDP-GalNAc(及其类似物)的不同方法,其通常遵循化学过程、酶促转化或其组合。
糖核苷酸的化学合成通常遵循两种途径之一,如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其以引用方式并入本文:(a)使用糖-1-磷酸和活化的核苷单磷酸(NMP)进行焦磷酸化,或(b)使用核苷二磷酸(NDP)对糖基供体进行直接糖基化,其中焦磷酸化途径的应用更为普遍。因此,焦磷酸化首先需要合成糖-1-磷酸衍生物,为此已发表了大量方法,如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其以引用方式并入本文。这些方法中的困难之一是获得必需的糖-1-磷酸,其具有独有的α-选择性,即绝大多数糖核苷酸中的异头构型。焦磷酸化方法的第二步涉及将糖-1-磷酸与活化的NMP偶联。除了Wittmann等人,J.Org.Chem.1997,62,2144报道的1-H-四唑修饰之外,Moffatt等人,J.Am.Chem.Soc.1958,80,3756(其以引用方式并入本文)关于与磷酸吗啉酯(phosphomorpholidate)偶联的开创性工作仍然被广泛应用。然而,除了这一经典的磷酸吗啉酯策略之外的进展还提供了一系列其他方法,总结在Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中,其以引用方式并入本文。一种对糖核苷酸特别有用的方法涉及将糖-1-磷酸与咪唑啉(imidazolide)活化的NMP偶联,如Wagner等人,Nat.Prod.Rep.2009,26,1172中所评述的,其以引用方式并入本文。必需的咪唑啉可以很容易地由核苷单磷酸生成并用ZnCl2或MgCl2通过Dabrowski-Tumanski等人,Eur.J.Org.Chem.2013,2147所报道的方法(其以引用方式并入本文)进行活化。然而,尚未出现普遍接受的针对糖核苷酸的化学途径。特别地,大多数方法围绕着常见的己糖,只有一部分适用于N-乙酰化己糖胺,例如由于使用强碱性条件和/或叠氮基修饰的糖,例如由于使用与叠氮化物不相容的磷酸酯脱保护条件。
糖核苷酸的酶促合成避免使用化学合成期间所需的保护和脱保护步骤。此外,与化学键形成相比,焦磷酸键的酶促形成通常以更好的效率和立体选择性进行。已经报道了不同的酶促方法,总结在Bülter等人,Glycoconj.J.1999,16,147中,其以引用方式并入本文,所述方法在所使用的酶的数量以及所使用的原料的类型上有所不同,正如Cai等人,J.Carbohydr.Chem.2012,31,535中所报道的,其以引用方式并入本文。例如,Piller等人,Anal.Biochem.1982,127,171报道(其以引用方式并入本文),N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)的UDP衍生物可以通过哺乳动物Gal-4差向异构酶转化为UDP-GalNAc。这种方法的主要缺点是产率低(30%的平衡GalNAc:GlcNAc),同时难以从过量的UDP-GlcNAc中分离出UDP-GalNAc。由Carlson等人,Biochemistry 1964,3,402报道的酶促途径(其以引用方式并入本文),从D-半乳糖胺开始并利用酵母蜕皮半乳糖激酶形成半乳糖胺-1-磷酸(GalNH2-1-P)。在下一步中,将纯化的GalNH2-1-P使用酵母UDP-葡萄糖尿苷酰转移酶以化学方式或酶促方式与UMP偶联,如Heidlas等人,J.Org.Chem.1992,57,152所报道的,其以引用方式并入本文。在这两种情况下,UDP-GalNH2在最后一步都被化学N-乙酰化,导致纯化后的总产率很低(通常不超过20%)。另一种酶促合成,如Bülter等人,Carbohydr.Res.1997,305,469中所记载的(其以引用方式并入本文),借助于偶联七酶系统促进UDP-GalNAc的产生,所述偶联七酶系统将UMP、蔗糖和GalNH2-1-P转化为UDP-GalNH2,其最终被化学转化为N-乙酰化的产物,其中总产率为34%。Zou等人,Carb.Res.2013,373,76(其以引用方式并入本文)设计了一种简洁的一锅三酶(one-pot-three-enzyme)方案来制备UDP-GalNAc和衍生物,所述方案利用源自肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)的酶,即UTP-葡萄糖-1-磷酸尿苷酰转移酶(SpGalU)、半乳糖激酶(SpGalK)和无机磷酸酶(PPase)。在ATP的存在下,SpGalK将GalNAc转化为GalNAc-1-P,其与尿苷三磷酸(UTP)结合作为SpGalK的底物,以合理产率(32%)产生UDP-GalNAc。该反应中的第三种酶是酵母无机焦磷酸酶(PPase),其通过阻止逆反应——将PPi分成两个单磷酸酯(Pi)分子,来推动UDP-GalNAc的产生。在早期的工作之后,Liu等人,Bioorg.Med.Chem.Lett.2013,23,3764(其以引用方式并入本文)应用了相同的一锅三酶方法,其中使用来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)的UDP-糖焦磷酸化酶(AtUSP)代替SpGalU。Bourgeaux等人,Bioorg.Med.Chem.Lett.2005,15,5459(其以引用方式并入本文)应用了类似的三酶方法以产生UDP-GalNAc。因此,从GalNAc、UTP和ATP开始,使用重组人GalNAc激酶(GK2)和UDP-GalNAc焦磷酸化酶(AGX1),以高产率(68%)合成了UDP-GalNAc。此处,哺乳动物GK2使用ATP作为磷酸供体催化GalNAc的磷酸化。接着,哺乳动物AGX1使用UTP将GalNAc-1-P转化为UDP-GalNAc,从而使用PPase来增加产物形成并获得大量的UDP-GalNAc。随后,Pouilly等人,ACS Chem.Biol.2012,7,753(其以引用方式并入本文)通过产生几种UDP-GalNAc类似物用作多肽GalNAc转移酶T1(ppGalNAcT1)的底物,显示了该方法的通用性。除了报道的用于制备UDP-GalNAc的酶促方案外,还报道了一些化学酶促方法,即采用酶促和化学步骤的组合。例如,Lai等人,Bioorg.Med.Chem.Lett.,2009,19,18,5433以及Guan等人,Chem.Commun.,2009,6976和Chem.Eur.J.2010,16,13343(其以引用方式并入本文)记载了从N-乙酰半乳糖胺开始合成UDP-GalNAc及其几种类似物的两种策略。
尽管(化学)酶促UDP-糖合成简洁,特别是通过消除涉及过多(脱)保护步骤的冗长合成,但很明显,酶促UDP糖合成的可扩展性具有挑战性。此外,需要重组表达各种酶,因此涉及(多种)酶的方案将是昂贵的。显然,如果这种UDP糖按照GMP生产用于制造临床级材料,例如Warneck等人,Biotechnol.Bioengin.2005,92,831所公开的(其以引用方式并入本文),成本将进一步增加。最后,很可能大多数必需的酶妨碍了使用替代的N-取代的半乳糖胺变体,使非天然UDP-GalNAc类似物的酶促合成成为一项具有挑战性的任务,如果不是不可能的话。在这方面,人们对使用叠氮基修饰的糖在例如代谢报告策略中的应用产生了浓厚的兴趣,如Hang等人,PNAS 2003,100,14846所报道的(其以引用方式并入本文),或通过糖蛋白的受控标记,如Zeglis等人,Bioconj.Chem.2013,24,1057和Li等人,Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,7179所报道的(其以引用方式并入本文)。在后一个领域中,van Geel等人,Bioconj.Chem.2015,26,2233(其以引用方式并入本文)表明UDP-GalNAz可以干净地(cleanly)安装在单克隆抗体上,在毒性有效载荷的无金属点击缀合(clickconjugation)后提供稳定和均质的抗体-药物缀合物。最近,Verkade等人,Antibodies,7,12(其通过引用并入本文)显示,将叠氮化物移至GalNAc的6位提供与含GalNAz的类似物相比具有降低的聚集倾向的抗体-药物缀合物。然而,很明显,制备任何基于6-叠氮基-GalNAc并入的ADC都需要数克到千克数量的UDP-6-叠氮基糖,这是无法通过已知途径获得的。
关于6-叠氮基-GalNAc,已经报道了几种完全合成的策略并在本文中公开。无一例外,叠氮基的引入通过N-保护的D-半乳糖胺的6-O-磺酰化衍生物的SN2亲核取代而实现。然而,后一种取代的效率高度依赖于O-3和O-4位的特定保护基团,具有强烈的反应速率相关性,顺序为二乙酰<异亚丙基<无保护。如此强的结构-反应性关系的结果是,亲核取代要么缓慢,需要在高温条件下用叠氮化物阴离子长时间处理(例如100℃下5天),并且产率低(<50%),要么需要长时间合成路线才能获得适当保护的半乳糖胺衍生物(最多达10个合成步骤)。此外,选择的特定合成路线可能需要昂贵、有气味和/或危险的试剂(例如苯硫酚、三氟甲磺酸酐、15-冠-5、硝酸铈铵),并最终需要繁琐的胺保护基团交换和异头脱保护方案(例如用肼除去邻苯二甲酰亚胺或用钯试剂除去烯丙基)。最后,Hang等人,PNAS 2003,100,14846报道的一种方法(其以引用方式并入本文)报道了从GalNAc到6-叠氮基-GalNAc的快速方法(三个合成步骤),然而,由于甲苯磺酰化步骤缺乏选择性,所需产物以几乎难以处理的组分混合物形式获得,因此需要大量且繁琐的硅胶纯化。从制备的角度来看,这些特征都无法满足需要,因此需要一条短而高产的路线来获得适当保护的6-叠氮基-GalNAc衍生物(正式为6-叠氮基-6-脱氧-N-乙酰基-D-半乳糖胺)。
以合适的规模获得UDP 6-叠氮基-GalNAc的第二个挑战在于繁琐的后续步骤,即将6-叠氮基-GalNAc单糖转化为尿苷二磷酸衍生物(UDP)。尽管可以考虑各种途径,但通常这涉及首先在异头位置进行磷酸化,然后是与UMP的偶联步骤,其中任一步骤都可以化学或酶催化方式进行。关于异头位置的化学磷酸化,例如MacDonald等人,J.Org.Chem.1966,31,513和Masuko等人,J.Org.Chem.2012,77,1449(其以引用方式并入本文)已应用纯磷酸,但是产物是作为异头α/β混合物获得的,且其产率低(<50%),因此需要繁琐的纯化和大量后期贵重材料的损失。或者,可将异头的、选择性脱保护的6-N3-GalNAc衍生物与亚磷酸化试剂(例如氯亚膦酸酯或亚磷酰胺)反应,分别在质子清除剂或弱酸的存在下,可将亚磷酸化试剂活化以与异头羟基反应。这些亚磷酸化试剂中的任何一种都将携带保护基团,以便在亚磷酸化步骤和随后用mCPBA、H2O2、碘或其他氧化剂将中间体亚磷酸三酯氧化为磷酸三酯后除去。例如,Hang等人,J.Am.Chem.Soc.2004,126,6(其以引用方式并入本文)证明了使用亚磷酰胺试剂进行异头磷酸化。这种途径的缺点是亚磷酰胺试剂的高成本和敏感性,而通常在O-1处的磷酸化将提供α-异头和β-异头形式的混合物。
关于糖-单磷酸与UMP的偶联步骤,已知的方法涉及通过核苷5’-氨基磷酸酯激活UMP,如Moffatt等人,J.Am.Chem.Soc.1961,83,649所记载的(其以引用方式并入本文),并且后来由Wittmann等人,J.Org.Chem.1997,62,2144(其以引用方式并入本文)基于1-H-四唑活化进行了改进。用于偶联糖-1-磷酸和UMP的另一种常见策略涉及使用羰基化型试剂,例如Illarionov等人,Russ.Chem.Bull.2001,50,1303以及Loureiro Morais,Can.J.Chem.2006,84,587所报道的,其以引用方式并入本文。或者,糖-1-磷酸可与UMP的吗啉酯(morpholidate)衍生物偶联,如Moffatt等人,J.Am.Chem.Soc.1958,80,3756所报道的(其以引用方式并入本文),偶联任选地在1-H-四唑的存在下进行,如Wittmann等人,J.Org.Chem.1997,62,2144所报道的(其以引用方式并入本文)。糖-1-磷酸与咪唑啉活化的NMP的偶联(如Wagner等人,Nat.Prod.Rep.2009,26,1172中所评述的,其以引用方式并入本文)可能特别有效。然而,尽管有多种方法可供使用,但没有普遍接受的、高产和可扩展的途径来获得单糖的UDP衍生物,特别是N-乙酰化己糖胺。此外,UDP 6-叠氮基-N-乙酰基-己糖胺中6-叠氮基的存在进一步限制了条件的选择,因为它具有吸电子特性以及与一系列(还原)条件的不相容性。因此,非常需要一种用于制备UDP 6-叠氮基-6-脱氧-N-乙酰基-己糖胺(例如UDP 6-叠氮基-6-脱氧-GalNAc和UDP 6-叠氮基-6-脱氧-GlcNAc)的改进方案。
发明内容
发明人开发了一种用于合成6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸,特别是6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-D-半乳糖胺-核苷二磷酸或6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-D-葡糖胺-核苷二磷酸及其不同的盐形式的方法。本发明的该目标化合物在本文中由结构(IX)表示:
Figure BDA0003553913070000071
在本文中,B是核碱基。
本发明涉及根据本发明的目标化合物的(部分)合成方法,以及这些方法中的关键中间体。本发明还涉及具有结构(IX)的化合物的全合成方法。
根据本发明的合成方法的特征在于高效率和高产率。特别地,消除了上述现有技术方法的缺点。通过本发明,6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-D-半乳糖胺-核苷二磷酸和6-叠氮基-6-脱氧-2-N-乙酰基-D-葡糖胺-核苷二磷酸对于本领域技术人员而言容易获得。
具体实施方式
定义
如在本说明书和权利要求书中使用的动词“包含”及其词形变化以其非限制性意义使用以表示包括该词之后的项目,但不排除未具体提及的项目。此外,不定冠词“一个/一种(a或an)”对元素的引用不排除存在多于一个元素的可能性,除非上下文明确要求存在一个且只有一个元素。因此,不定冠词“一个/一种”通常表示“至少一个/种”。
本说明书和权利要求中公开的化合物可以包含一个或多个不对称中心,并且化合物可以存在不同的非对映异构体和/或对映异构体。除非另有说明,否则本说明书和权利要求书中对任何化合物的描述意在包括所有非对映异构体及其混合物。此外,除非另有说明,否则本说明书和权利要求书中对任何化合物的描述意在包括单独的对映异构体,以及对映异构体的任何混合物——外消旋混合物或其他混合物。当将化合物的结构描述为特定对映异构体时,应理解本申请的发明不限于该特定对映异构体。
化合物可以以不同的互变异构形式存在。除非另有说明,否则根据本发明的化合物意在包括所有互变异构形式。当化合物的结构描述为特定的互变异构体时,应理解本申请的发明不限于该特定的互变异构体。
根据本发明的化合物可以以盐的形式存在,其也包括在本发明中。盐通常是药学上可接受的盐,包含药学上可接受的阴离子。术语“其盐”意指当酸质子(通常是酸的质子)被阳离子(例如金属阳离子或有机阳离子等)取代时形成的化合物。在适用的情况下,盐是药学上可接受的盐,尽管对于不打算给予患者的盐来说这不是必需的。例如,在化合物的盐中,化合物可以被无机酸或有机酸质子化以形成阳离子,其中无机酸或有机酸的共轭碱作为盐的阴离子组分。药学上可接受的盐对于给予患者如哺乳动物是可接受的(具有抗衡离子的盐对于给定的剂量方案具有可接受的哺乳动物安全性)。此类盐可以衍生自药学上可接受的无机或有机碱和药学上可接受的无机或有机酸。“药学上可接受的盐”是指化合物的药学上可接受的盐,该盐衍生自本领域已知的多种有机和无机抗衡离子并且包括例如钠、钾、钙、镁、铵、烷基铵、二烷基铵、三烷基铵、四烷基铵等,并且当分子含有碱性官能团时,包括有机或无机酸的盐,例如盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、酒石酸盐、苯磺酸盐、甲磺酸盐、乙酸盐、马来酸盐、草酸盐等。在一个优选的实施方案中,根据本发明的盐的抗衡离子选自三烷基铵、铵和钠,更优选铵和钠,最优选钠。
术语“单糖”在本文中以其通常的科学含义使用,是指由5-9个(羟基化)碳原子的链环化形成分子内半缩醛而产生的含氧杂环,最常见的包含五个碳原子(戊糖)或六个碳原子(己糖)。典型的单糖是葡萄糖(Glu)、半乳糖(Gal)和甘露糖(Man)。
术语“己糖胺”在本文中用作在碳链的2位具有氨基的单糖。典型的己糖胺是D-半乳糖胺(GalNH2)和D-葡糖胺(GlcNH2)。己糖胺可以被乙酰化。典型的乙酰化己糖胺是N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc)和N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)。
术语“大量”或“基本上”在本文中定义为大部分(即总体的>50%)的混合物或样品,优选超过总体的50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。
烷基可以是取代的和未取代的,可以是直链的或支链的,可以任选地包含环状部分。任选地,烷基被一个或多个取代基取代。合适的烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、2-丙基、叔丁基等。在本发明的上下文中,特别是在R1和R2的定义中,优选烷基是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。
芳基可以包括单环、双环和多环结构。任选地,芳基可以被取代。芳基的实例包括例如苯基、萘基、蒽基等基团。在本发明的上下文中,特别是在R1和R2的定义中,优选芳基是C5-6芳基,最优选苯基。
芳基烷基基团包含烷基(或亚烷基)部分和芳基(或亚芳基)部分并且可以被视为取代的烷基部分或取代的芳基部分。芳基(或亚芳基)部分可以包括单环和双环结构。任选地,芳基烷基可以被一个或多个取代基取代。芳基烷基例如是苄基、萘甲基、4-叔丁基苯基等。在本发明的上下文中,特别是在R1和R2的定义中,优选芳烷基是C6-12芳基烷基,更优选C6-8芳基烷基,最优选苄基。
本发明
本发明人开发了一种改进的高产率的6-叠氮基-2-N-乙酰基-己糖胺-核苷二磷酸或其盐的合成方法,特别是其中己糖胺是半乳糖胺或葡糖胺并且相应的乙酰化己糖胺是N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)。本发明的该目标化合物在本文中由结构(IX)表示:
Figure BDA0003553913070000091
在本文中,B是核碱基。尽管可以使用任何核碱基,但B优选是嘧啶核碱基,最优选B是尿嘧啶。
在本文中,在单糖部分的4位上的碳原子处的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。两种产物都可以通过本发明的方法容易地获得。在一个优选的实施方案中,制备具有半乳糖构型的产物,因为该化合物(GalNAc)可能在其转移到糖蛋白聚糖的末端GlcNAc部分上得到应用,该反应在突变半乳糖基转移酶(GalT)或N-乙酰半乳糖胺基转移酶(GalNAcT)的存在下容易地进行。本发明化合物的这种应用是本领域已知的,例如根据Ramakrishnan等人,J.Biol.Chem.2002,277,20833和WO 2016170186,其全文并入本文。
[A]反应步骤
根据本发明各个方面的方法包括步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(i)、(j)、(i1)、(j1)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(y1)、(y2)和(z)中的一个或多个。这些步骤在下面定义。
[A.1]步骤(a)
在本发明的方法中,步骤(a)是将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物。步骤(a)通常通过以下方式进行:引入4,6-亚苄基,然后将在单糖的1和3位上剩余的两个羟基酰化,然后通过酸水解或氢化除去4和6位上的亚苄基。这两个羟基因此是未保护的,使得化合物(II)也可以称为二醇。对应于步骤(a)的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000101
在一个优选的实施方案中,对应于步骤(a)的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000102
2-N-乙酰基-单糖的亚苄基保护是本领域众所周知的方法,通常涉及在酸的存在下,在极性非质子溶剂中用苯甲醛(或其取代或缩醛形式)对2-N-乙酰基-单糖进行处理,例如Yule等人,Tetrahedr.Lett.,36,1995,6839所记载的(其以引用方式并入本文)。1和3位上剩余的醇官能团的酰化是本领域众所周知的方法。用酸性水解或氢化除去亚苄基也是本领域众所周知的方法,例如Jiaang等人,Synlett,2000,6,797–800和Nishimura等人,Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,3386–3390所记载的(其以引用方式并入本文)。通常,步骤(a)的反应通过在极性非质子溶剂如DMF或乙腈中在催化磺酸(p-TsOH或CSA)的存在下用苯甲醛(或缩醛衍生物)处理单糖而进行,下一步酰化可以在吡啶中通过用酸酐处理或在非碱性有机溶剂(例如二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯)中通过在叔胺(例如三乙胺或DIPEA)存在下用酰氯处理而进行,最后除去亚苄基可以通过在酸的水溶液中的酸水解或在合适的溶剂(例如MeOH、i-PrOH或THF)中用Pd-C氢化而进行。结构(II)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
R1代表在步骤(a)中引入的酰基。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个实施方案中,R1选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。给定反应条件,出现的两个R1通常是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化”可以称为“乙酰化”。R1的这个定义适用于本发明的所有方面。在一些方面,R1也可以是氢。
[A.2]步骤(b)
在本发明的方法中,步骤(b)是具有结构(II)的二醇与亚硫酸化(sulfitylating)剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯。对应于步骤(b)的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000111
由二醇形成亚硫酸酯化合物在本领域中是众所周知的,例如根据Megia-Fernandez,Curr.Org.Chem.2010,14,401,其全文并入本文。通常,步骤(b)的反应通过在二氯甲烷或乙酸乙酯中用亚硫酰氯和叔碱(例如三乙胺或DIPEA)处理二醇而进行。亚硫酸化剂是本领域已知的并且是指能够引入亚硫酸部分的化合物。在一个优选的实施方案中,亚硫酸化剂是亚硫酰卤化物或1,1’-亚硫酰咪唑,优选亚硫酰氯。具有结构(II)的二醇优选由N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)或N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)制备,最优选根据如上定义的步骤(a)获得。
结构(IIIa)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.3]步骤(c)
在本发明的方法中,步骤(c)是具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯。与步骤(c)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000121
将亚硫酸酯化合物氧化成硫酸酯化合物在本领域中是众所周知的,例如根据Megia-Fernandez,Curr.Org.Chem.2010,14,401,其全文并入本文。通常,步骤(c)的反应通过在二氯甲烷、THF、AcOH或乙腈中用强氧化剂(例如m-CPBA、MnO2、KMnO4 TEMPO/NaOCl、H2O2、RuO4)处理粗产物环状亚硫酸酯而进行。合适的氧化剂是本领域已知的并且通常选自有机氧化剂和无机氧化剂。在一个优选的实施方案中,氧化剂是无机试剂,更优选氧化剂是RuO4。氧化剂可以原位再生,例如通过加入催化量的RuCl3和化学计量量的NaIO4
结构(IIIb)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.4]步骤(d)
在本发明的方法中,步骤(d)是具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物(即N3 阴离子)反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖。与步骤(d)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000131
通过硫酸酯的亲核开环引入叠氮基部分在本领域中是众所周知的,例如根据Megia-Fernandez,Curr.Org.Chem.2010,14,401和van der Klein等人,J.Carbohydr.Chem.1992,11,837,其全文并入本文。通常,步骤(d)的反应通过在极性溶剂如DMF、THF或乙腈,优选DMF中搅拌环状硫酸酯与叠氮化物而进行。在升高的温度(50–80℃)下进行可以加速反应。开环后形成的硫酸单酯通常通过用催化
Figure BDA0003553913070000132
酸(例如硫酸)进行短时间处理(1小时)而水解。合适的无机叠氮化物是本领域已知的并且通常选自叠氮化钠、叠氮化锂或叠氮化四丁基铵。在一个优选的实施方案中,无机叠氮化物是叠氮化钠。
结构(I)的化合物可以直接原样下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
优选进一步将结构(I)的化合物转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化为1-单磷酸单糖化合物,其与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的化合物。这样的反应顺序包括在1-单磷酸单糖化合物与核苷单磷酸反应之前或之后的脱保护步骤。
在一个优选的实施方案中,将结构(I)的化合物转化为结构(IX)的化合物通过以下反应顺序之一进行:
-步骤(e)、(f)、(g)、(i)和(j);
-步骤(e)、(f)、(g)、(j1)和(i1);
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(i)和任选地(j);
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(j1)、(i1);
-步骤(y1)、(y2)和(i)。
这些步骤中的每一个在下文中进一步定义。
[A.5]步骤(e)
在本发明的方法中,步骤(e)是保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的过酰化的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物。与步骤(e)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000141
酰基部分的引入在本领域中是众所周知的。通常,步骤(e)的反应通过在叔碱(如三乙胺)的存在下在二氯甲烷中用酸的活化形式(例如在吡啶中的酸酐)、用酰卤处理醇而进行,或通过例如用碳二亚胺试剂进行酸的原位活化而进行。结构(VI)的化合物可原样用于下一步骤,或可通过本领域已知的方式纯化。
R2代表在步骤(e)中引入的酰基。R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个实施方案中,R2选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。R1和R2可以相同或不同,这与本发明方法中具有结构(IV)的化合物的进一步转化无关。R2的这个定义适用于本发明的所有方面。在一些方面,R2也可以是氢。
[A.6]步骤(f)
在本发明的方法中,步骤(f)是在一种或多种路易斯酸的存在下将具有结构(VI)的化合物转化成具有结构(VII)的噁唑啉化合物。与步骤(f)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000142
噁唑啉环的形成在本领域中是众所周知的,例如根据Matta等人,Carbohydr.Res.1973,26,215和Srivastava等人,Carbohydr.Res.1982,103,286和Nakabayashi等人,Carbohydr.Res.1986,150,C7和Colon等人,Tetrahedron Lett.1991,32,4447和Rising等人,Carbohydr.Res.2006,341,1574,所有这些都以全文并入本文。通常,步骤(f)的反应通过在氯化溶剂例如二氯甲烷、二氯乙烷或氯仿中用路易斯酸处理过酰化己糖胺单糖而进行。合适的路易斯酸是本领域已知的并且通常选自氯化铁(III)、氯化锡(IV)、三氟化硼、碘化锌(II)三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷和三氟甲磺酸三甲基硅酯,或它们的组合。在一个优选的实施方案中,路易斯酸是三氟甲磺酸三甲基硅酯或BF3(例如BF3乙醚络合物)和三甲基甲硅烷基卤化物(例如TMSBr)的组合。或者,噁唑啉的形成也可以由异头脱保护的乙酰化己糖胺通过用氯甲脒试剂处理而实现,例如Noguchi等人,J.Org.Chem.2009,74,2210所报道的,其以引用方式并入本文。
结构(VII)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.7]步骤(g)
在本发明的方法中,步骤(g)是具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物。与步骤(g)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000151
由过酰化的己糖胺形成单磷酸单糖在本领域中是众所周知的,例如根据MacDonald等人,J.Org.Chem.1966,31,513和Masuko等人,J.Org.Chem.2012,77,1449,其全文并入本文。通常,步骤(g)的反应通过在0-120℃、优选20-90℃、更优选40-80℃、更优选60-80℃的温度下用纯磷酸处理过酰化己糖胺来进行。相比之下,此前没有报道过将噁唑啉在这些条件下(纯磷酸)转化为异头磷酸。通常,噁唑类的转化通过在DMF中在0-120℃、优选20-90℃、更优选40-80℃的温度下用1-100当量、优选2-8当量、最优选5-7当量的磷酸处理来进行。类似地,此前没有报道过通过在DMF中用磷酸处理将噁唑啉转化为异头磷酸酯。
结构(Va)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.8]步骤(i)
在本发明的方法中,步骤(i)是具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸。因此,结构(Va)的磷酸化合物与核苷单磷酸偶联,从而形成二磷酸部分。在与(Va)反应的过程中,可能会在2’和3’位(R4)上发生核苷单磷酸的酰化,例如,在用1,1’-羰基二咪唑(CDI)活化时可能会发生羰基化。或者,可以将核苷单磷酸的2’和3’位在偶联到(Va)之前酰化,例如通过乙酰化或苯甲酰化。与步骤(i)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000161
在一个优选的实施方案中,与步骤(i)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000162
核苷二磷酸单糖的形成在本领域中是众所周知的,并且可以通过大量合成策略来实现,例如在Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其全文并入本文。最常见的是,步骤(i)的反应通过例如使用羰基化试剂如羰基二咪唑(CDI)原位活化糖-1-磷酸和UMP的混合物而进行,如Illarionov等人,Russ.Chem.Bull.2001,50,1303和Loureiro Morais,Can.J.Chem.2006,84,587所报道的,其以引用方式并入本文。或者,糖-1-磷酸可与UMP的吗啉酯衍生物偶联,如Moffatt,J.Am.Chem.Soc.1958,80,3756所报道的(其以引用方式并入本文),任选地在1-H-四唑的存在下,如Wittmann等人,J.Org.Chem.1997,62,2144所报道的,或通过使用磺酰基咪唑鎓盐,如Mohamady等人,Curr.Prot.Nucl.Acid Chem.2012,DOI:10.1002/0471142700.nc1311s51所报道的(其以引用方式并入),或在4,5-二氰基咪唑(DCI)的存在下,如Vargeese等人,Nucleic AcidsRes.1998,26,1046中所报道的,其以引用方式并入本文。在ZnCl2或MgCl2的作用下,糖-1-磷酸与咪唑啉活化的NMP的偶联(如Dabrowski-Tumanski,Eur.J.Org.Chem.2013,11,2147所报道的,其以引用方式并入本文)可能特别有效。或者,可采用酶促方法,例如通过结构(Va)的化合物与核苷三磷酸在焦磷酸酶(PPA)(其将核苷三磷酸转化为核苷单磷酸)和焦磷酸化酶(例如UDP-GalNAc焦磷酸化酶AGX1)(其将核苷单磷酸转移到糖衍生物(Va))的存在下反应,参见例如Guan等人,Chem.Eur.J.2010,16,13343-13345,其通过引用并入本文。结构(VIII)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
R4代表核苷部分的核糖环的2’和3’位上的基团。当出现的两个R4都是氢,并且出现的两个R4通过羰基部分连接在一起,从而与连接到两个R4基团的两个氧原子形成碳酸酯时,获得了最佳的结果。在出现的两个R4都是氢的情况下,获得了最有效的合成和最高产率,因此在本发明的上下文中是优选的。
[A.9]步骤(j)
在本发明的方法中,步骤(j)是将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。与步骤(j)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000171
酰化化合物的脱保护是本领域众所周知的。大量的反应条件对其适用,例如步骤(j)的反应通过在甲醇中用(催化)量的甲醇钠处理酰化化合物或通过用Et3N、MeOH和H2O的混合物处理而进行。结构(IX)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
此处,B是核碱基。尽管可以使用任何核碱基,但B优选是嘧啶核碱基,最优选B是尿嘧啶。
在本发明的方法中,步骤(i)的偶联和步骤(j)的脱保护也可以反过来进行,对工艺效率和产率没有任何负面影响。这些反应在本文中称为步骤(i1)和步骤(j1)。
[A.10]步骤(j1)
在本发明的方法中,步骤(j1)是对具有结构(Va)的酰化1-单磷酸单糖进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖。与步骤(j1)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000181
酰化化合物的脱保护是本领域众所周知的。大量的反应条件对其适用,例如步骤(j)的反应通过在甲醇中用(催化)量的甲醇钠或通过在水/甲醇混合物中用三乙胺处理酰化化合物而进行。结构(Vb)的化合物可以原样用于下一步,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.11]步骤(i1)
在本发明的方法中,步骤(i1)是具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。因此,结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物与核苷单磷酸偶联,从而形成二磷酸部分。与步骤(i1)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000182
在一个优选的实施方案中,与步骤(i1)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000183
核苷二磷酸单糖的形成在本领域是众所周知的,并且可以通过大量合成策略来实现,例如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其全文并入本文。最常见的是,步骤(i1)的反应通过例如使用羰基化试剂如羰基二咪唑(CDI)原位活化糖-1-磷酸和UMP的混合物而进行,如Illarionov等人,Russ.Chem.Bull.2001,50,1303和LoureiroMorais,Can.J.Chem.2006,84,587所报道的,其以引用方式并入本文。或者,糖-1-磷酸可与UMP的吗啉酯衍生物偶联,如Moffatt等人,J.Am.Chem.Soc.1958,80,3756所报道的(其以引用方式并入本文),任选地在1-H-四唑的存在下,如Wittmann等人,J.Org.Chem.1997,62,2144所报道的(其以引用方式并入本文),或在4,5-二氰基咪唑(DCI)的存在下,如Vargeese等人,Nucleic Acids Res.1998,26,1046所报道的(其以引用方式并入本文)。糖-1-磷酸与咪唑啉活化的NMP的偶联(如Wagner等人,Nat.Prod.Rep.2009,26,1172中所评述的,其以引用方式并入本文)可能特别有效。或者,可采用酶促方法,例如通过结构(Va)的化合物与核苷三磷酸在焦磷酸酶(PPA)(其将核苷三磷酸转化为核苷单磷酸)和焦磷酸化酶(例如UDP-GalNAc焦磷酸化酶AGX1)(其将核苷单磷酸转移到糖衍生物(Va))的存在下反应,参见例如Guan等人,Chem.Eur.J.2010,16,13343-13345,其通过引用并入本文。结构(IX)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
此处,B是核碱基。尽管可以使用任何核碱基,但B优选是嘧啶核碱基,最优选B是尿嘧啶。
[A.12]步骤(z)
步骤(i)和步骤(i1)均可以通过使具有结构(Va)或(Vb)的化合物与具有结构(X)的核苷单磷酸反应而进行。由于这适用于两个步骤,因此该反应在本文中也独立地称为步骤(z)。在本发明的方法中,步骤(z)是具有结构(V)的化合物与具有结构(X)的核苷单磷酸反应以形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。因此,结构(V)的磷酸酯化合物与核苷单磷酸偶联,从而形成二磷酸部分。与步骤(z)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000201
此处,R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,其中R1和R2都是H(化合物(Vb)或(IX))或R1和R2都不是H(化合物(Va)或(VIII))。B是核碱基。尽管可以使用任何核碱基,但B优选是嘧啶核碱基,最优选B是尿嘧啶。
R4代表核苷部分的核糖基环的2’和3’位上的基团,并且都是氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起。优选地,出现的两个R4都是氢。
核苷二磷酸单糖的形成在本领域中是众所周知的,并且可以通过大量合成策略来实现,例如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其全文并入本文。最常见的是,步骤(i)的反应通过例如使用如羰基二咪唑(CDI)的羰基化试剂在UMP的存在下原位活化糖-1-磷酸而进行,如Illarionov等人,Russ.Chem.Bull.2001,50,1303和Loureiro Morais,Can.J.Chem.2006,84,587所报道的,其以引用方式并入本文。或者,糖-1-磷酸可与UMP的吗啉酯衍生物偶联,如Moffatt等人,J.Am.Chem.Soc.1958,80,3756所报道的(其以引用方式并入),任选地在1-H-四唑的存在下,或通过使用磺酰基咪唑鎓盐,如Mohamady等人,Curr.Prot.Nucl.Acid Chem.2012,DOI:10.1002/0471142700.nc1311s51所报道的(其以引用方式并入本文),或在4,5-二氰基咪唑(DCI)的存在下,如Vargeese等人,Nucleic Acids Res.1998,26,1046所报道的,其以引用方式并入本文。在一个实施方案中,步骤(z)在有机碱(例如氯化1-甲基咪唑鎓或1-H-四唑)或路易斯酸(例如MgCl2或ZnCl2)的存在下进行。在ZnCl2或MgCl2的作用下,糖-1-磷酸与咪唑啉活化的NMP的偶联(如Dabrowski-Tumanski,Eur.J.Org.Chem.2013,11,2147所报道的,如Wagner等人,Nat.Prod.Rep.2009,26,1172中所评述的,其以引用方式并入本文)可能特别有效。结构(VIII)或(IX)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
在一个替代的实施方案中,在步骤(e)中获得的具有结构(VI)的化合物不通过步骤(f)转化为具有结构(VII)的噁唑啉化合物,而是经过步骤(x1)-(x4)形成具有结构(Va)的化合物。然后可以通过步骤(i)+(j)或通过步骤(j1)+(i1)将该化合物转化为具有结构(IX)的化合物。
[A.13]步骤(x1)
在本发明的方法中,步骤(x1)是将连接到具有结构(VI)的化合物的异头碳上的羟基部分进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物。与步骤(x1)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000211
异头羟基从过酰化单糖上选择性脱保护在本领域中是众所周知的,例如如Johnsson等人,Synlett,2005,2939和Baumik等人,Aus.J.Chem.2003,56,909所报道的,其全文并入本文。例如,步骤(x1)的反应通过在如THF或乙腈的有机溶剂中用小摩尔过量的苄胺、二甲胺或乙酸肼处理过酰化单糖而进行。结构(XI)的化合物可以原样用于下一步,或者可以通过本领域已知的方法纯化和/或分离。
[A.14]步骤(x2)
在本发明的方法中,步骤(x2)是将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化成具有结构(XII)的单亚磷酸二酯。与步骤(x2)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000212
羟基的亚磷酸化在本领域中是众所周知的,例如如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其全文并入本文。通常,步骤(x2)的反应通过用亚磷酸化试剂(例如氯亚膦酸盐或亚磷酰胺)处理异头脱保护的单糖而进行,所述亚磷酸化试剂可以分别在质子清除剂或弱酸存在下活化以与异头羟基反应。结构(XII)的化合物可原样用于下一步骤,或者可通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
此处,R3代表与亚磷酸二酯的两个氧原子连接的部分(即,不包括单糖部分的异头氧原子)。R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基,其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。此处,苯基-C1-2-烷基是指2-苯乙基或苯甲基。硝基或甲氧基取代基,尤其是甲氧基取代基,优选在对位。尽管可以单独选择R3,但优选R3的两个部分相同。在R3是2-烷基磺酰基乙基或CH2OC(O)烷基的情况下,优选烷基是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。在R3是2-芳基磺酰基乙基的情况下,优选芳基是苯基。R3的每个选项在随后的步骤(x4)中很容易除去,该脱保护可以任选地与步骤(j1)中R1和R3的脱保护同时进行。因此,在一个特别优选的实施方案中,R3是CH2OC(O)烷基,其中烷基优选是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基,并且步骤(x4)和(j1)在单个步骤中进行(一锅法)。
[A.15]步骤(x3)
在本发明的方法中,步骤(x3)是氧化具有结构(XII)的单亚磷酸二酯以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯。与步骤(x3)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000221
亚磷酸酯部分的氧化在本领域中是众所周知的,例如Ahmadipour等人,Carbohydr.Res.2017,451,95中所总结的,其全文并入本文。通常,步骤(x3)的反应通过使亚磷酸酯(XII)与氧化剂例如碘、m-CPBA、t-BuOOH或H2O2在二氯甲烷或乙腈溶液中接触而进行。结构(XIII)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.16]步骤(x4)
在本发明的方法中,步骤(x4)是将具有结构(XIII)的单磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖。与步骤(x4)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000231
步骤(x4)还可以使化合物(XIII)的完全脱保护,其中酰基R1和R2伴随着基团R3的除去而被除去。与步骤(x4)的该实施方案对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000232
总体而言,步骤(x4)的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000233
此处,下述适用:
-对于化合物(XIII):R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且R2选自任选取代的C(O)-烷基,任选取代C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-对于化合物(V),R1选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,R2选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,其中R1和R2均为H(化合物(Vb))或R1和R2均不为H(化合物(Va))。
酰化单糖的脱保护是本领域众所周知的。结构(Va)或(Vb)的化合物可以原样用于下一步骤,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
在一个替代的实施方案中,在步骤(d)中获得的具有结构(I)的化合物不通过步骤(e)转化为具有结构(VI)的三酰化化合物,而是进行步骤(y1)–(y2)形成具有结构(Vb)的化合物。然后可以通过步骤(i1)将该化合物转化为具有结构(IX)的化合物。
[A.17]步骤(y1)
在本发明的方法中,步骤(y1)是对具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖。与步骤(y1)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000241
酰化单糖的脱保护是本领域众所周知的。结构(XIV)的化合物可以原样用于下一步,或者可以通过本领域已知的方式纯化和/或分离。
[A.18]步骤(y2)
在本发明的方法中,步骤(y2)是具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖与磷酸酯源反应形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物。与步骤(y2)对应的反应方案如下:
Figure BDA0003553913070000242
单糖的区域选择性磷酸化是本领域众所周知的,例如Bülter等人在Glycoconj.J.1999,16,147中所总结的,其全文并入本文。步骤(y2)的反应在磷酸化酶如N-乙酰己糖胺1-激酶(NahK)的存在下进行,参见例如Cai等人的Chem.Commun.2009,2944-2946,其以引用方式并入本文。结构(Vb)的化合物可以本身用于下一步,或者可以通过本领域已知的方法纯化和/或分离。如果结构(Vb)的化合物通过作为下一步的步骤(i1)酶促转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸,整个反应顺序可以一锅法进行,参见例如Heinzler等人的Adv.Synth.Catal.2019,361,4506-4516,其以引用方式并入本文。
[B]根据本发明的化合物
本发明人已经鉴别了根据本发明的合成方法中的一些关键中间体。本发明还涉及这些中间体。
[B.1]化合物(III)
因此,本发明涉及具有结构(III)的环状硫酸酯单糖化合物:
Figure BDA0003553913070000251
在本文中,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体。
R1代表在步骤(a)中引入的酰基。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在给定反应条件下,出现的两个R1通常是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me。
[B.2]化合物(I)
本发明还涉及具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物:
Figure BDA0003553913070000252
此处,R1与对于具有结构(III)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体。
[B.3]化合物(VII)
本发明还涉及具有结构(VII)的噁唑啉化合物:
Figure BDA0003553913070000253
此处,R1与对于具有结构(III)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了两种非对映异构体。位于GlcNAc或GalNAc部分的碳1上的噁唑啉环的氧是唯一的α-异头物。
R2代表在步骤(e)中引入的酰基。R2代表在步骤(e)中引入的酰基。R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个实施方案中,R2选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。R1和R2可以相同或不同,这与本发明方法中具有结构(IV)的化合物的进一步转化无关。
[B.4]化合物(Va)
本发明还涉及包含具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的α-异头形式和β-异头形式的混合物或其盐:
Figure BDA0003553913070000261
此处,R1和R2与对于具有结构(VII)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体,前提是在混合物中,α-和β-异头形式之间的摩尔比为3/1至10/1。混合物中存在的化合物(Va)的两种异头形式都可以是盐形式。
制备具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的已知化学方法通常产生α-和β-异头形式的混合物(通过化学转化,即与亚磷酸化剂,例如亚磷酰胺反应)。尽管这些常规方法也适用于本发明的上下文,但优选通过化合物(VII)引入磷酸基团,在这种情况下,形成α-和β-异头物的混合物,其主要包含但不完全包含α-异头物。对于朝向化合物(IX)的后续反应,α-异头形式是优选的,因为它是转移酶的唯一底物,所述转移酶可用于将含叠氮化物的单糖部分并入聚糖链中。迄今为止,只有通过酶促方法才能获得对映体过量的α-异头物。化合物(Va)是以异形体混合物,但主要包含α-异头物,通过化学合成步骤获得,无需酶促转化。
[B.5]化合物(VIII)
本发明还涉及具有结构(VIII)的核苷二磷酸:
Figure BDA0003553913070000271
此处,R1和R2与对于具有结构(VII)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了两种非对映异构体。
R4代表核苷部分的核糖基环的2’和3’位上的基团,并且都是氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起。优选地,出现的两个R4都是氢。
B是核碱基。尽管可以使用任何核碱基,但B优选是嘧啶核碱基,最优选B是尿嘧啶。
[B.6]化合物(XI)
本发明还涉及具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物
Figure BDA0003553913070000272
此处,R1和R2与对于具有结构(VI)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体。
[B.7]化合物(XII)
本发明还涉及具有结构(XII)的亚磷酸酯:
Figure BDA0003553913070000273
此处,R1和R2与对于具有结构(VI)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体。
此处,R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基,其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。此处,苯基-C1-2-烷基是指2-苯乙基或苯甲基。硝基或甲氧基取代基,尤其是甲氧基取代基,优选在对位。尽管可以单独选择R3,但优选两个R3的部分相同。在R3是2-烷基磺酰基乙基或CH2OC(O)烷基的情况下,优选烷基是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。在R3是2-芳基磺酰基乙基的情况下,优选芳基是苯基。在一个特别优选的实施方案中,R3是CH2OC(O)烷基,其中烷基优选是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。
[B.8]化合物(XIII)
本发明还涉及具有结构(XIII)的磷酸二酯:
Figure BDA0003553913070000281
此处,R1、R2和R3与对于具有结构(XII)的化合物所定义的相同。具有波状键的碳原子可以是S-构型或R-构型;涵盖了所有四种非对映异构体。
[C]合成方法
为追求本发明的总体目标,即提供具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸的有效合成,本发明人已经确定了一些关键的合成步骤。本发明还涉及用于部分合成具有结构(IX)的化合物的这些方法。根据本发明的这些方面的方法非常适合于合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸的总体目标。
[C.1]化合物(I)的合成
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000282
该方法包括:
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖。
步骤(b)、(c)和(d)如上定义。R1代表酰基,其作为与单糖部分1和3位上的碳原子相连的羟基的保护基团而存在。这些酰基保护基团可以在步骤(b)之前通过步骤(a)引入。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。优选地,出现的两个R1是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。
单糖优选为N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(II)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过如上定义的步骤(a)完成。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。因此,优选将步骤(d)中获得的具有结构(I)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化为1-单磷酸单糖化合物,其与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的化合物,其通常具有结构(V)。该反应顺序包括在1-单磷酸单糖化合物与核苷单磷酸反应之前或之后的脱保护步骤。
具有结构(V)的1-单磷酸单糖如下定义:
Figure BDA0003553913070000291
Figure BDA0003553913070000301
此处,R1和R2独立地选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。此外,下述适用:
-对于化合物(Va):R1和R2独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-对于化合物(Vb):R1和R2均为H。
在一个优选的实施方案中,将结构(I)的化合物转化为结构(V)的化合物通过以下反应顺序之一进行:
-步骤(e)、(f)和(g),其通常提供具有结构(Va)的化合物;
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)和(x4),其通常提供具有结构(Va)的化合物;
-步骤(y1)和(y2),其通常提供具有结构(Vb)的化合物。
优选将具有结构(V)的化合物转化为具有结构(IX)的化合物,优选通过步骤(i)和(j)或通过步骤(j1)和(i1)。在获得具有结构(Vb)的化合物的情况下,优选通过步骤(i1)将其转化为具有结构(IX)的化合物。在这种情况下,不需要步骤(j)或(j1)的脱保护。如果朝向具有结构(IX)的化合物的反应顺序涉及步骤(x4)和步骤(j1),这些可以任选地同时进行,得到具有结构(Vb)的化合物。此处,优选R3为CH2OC(O)烷基,其中烷基优选为C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。
在一个优选的实施方案中,通过具有结构(V)的化合物将结构(I)的化合物转化为结构(IX)的化合物是通过以下反应顺序之一进行的:
-步骤(e)、(f)、(g)、(i)和(j);
-步骤(e)、(f)、(g)、(j1)和(i1);
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(i)和任选地(j);
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(j1)、(i1);
-步骤(y1)、(y2)和(i)。
步骤(e)、(f)、(g)、(i)、(j)、(i1)、(j1)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(y1)和(y2)如上定义。
[C.2]通过化合物(VII)合成化合物(Va)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000311
该方法包括:
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下转化具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的噁唑啉化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物。
步骤(f)和(g)如上定义。R1代表酰基,其作为与单糖部分的3位((VI)的3位和1位)碳原子连接的羟基的保护基团存在。可以在步骤(f)之前通过步骤(a)引入酰基保护基团。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个实施方案中,R1选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。优选地,出现的两个R1是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。
R2代表酰基,其作为与单糖部分4位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。可以在步骤(f)之前通过步骤(e)引入酰基保护基团。R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个实施方案中,R2选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。R1和R2可以相同或不同,这与本发明方法中具有结构(Va)的化合物的进一步转化无关。
单糖优选为N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(VI)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过如上定义的步骤(e),更优选通过如上定义的步骤(b)、(c)、(d)和(e),最优选通过如上定义的步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(e)来完成。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。因此,优选将步骤(g)中获得的具有结构(Va)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括如上定义的步骤(i)和(j)或步骤(j1)和(i1)。
[C.3]通过化合物(XII)合成化合物(Va)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000321
该方法包括:
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物。
(x4)将具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物。
步骤(x1)、(x2)、(x3)和(x4)如上定义。R1代表酰基,其作为与单糖部分3位((VI)的3位和1位)碳原子连接的羟基的保护基团存在。可以在步骤(x1)之前通过步骤(a)引入酰基保护基团。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。优选地,出现的两个R1是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。
R2代表酰基,其作为与单糖部分4位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。可以在步骤(x1)之前通过步骤(e)引入酰基保护基团。R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。R1和R2可以相同或不同,这与本发明方法中具有结构(Va)的化合物的进一步转化无关。
R3代表在步骤(x2)中引入的亚磷酸酯取代基。R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。在R3是2-烷基磺酰基乙基或CH2OC(O)烷基的情况下,优选烷基是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。在R3是2-芳基磺酰基乙基的情况下,优选芳基是苯基。
单糖优选是N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(VI)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过如上定义的步骤(e),更优选通过如上定义的步骤(b)、(c)、(d)和(e),最优选通过如上定义的步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(e)来完成。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。因此,优选将步骤(x4)中获得的具有结构(Va)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括如上定义的步骤(i)和(j)或步骤(j1)和(i1)。
[C.4]通过化合物(XII)合成化合物(Vb)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(Vb)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000341
该方法包括:
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)同时将具有结构(XIII)的磷酸二酯和单糖进行脱保护以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物。
步骤(x1)、(x2)、(x3)和(x4)如上定义。R1代表酰基,其作为与单糖部分3位((VI)的3位和1位)碳原子连接的羟基的保护基团而存在。可以在步骤(x1)之前通过步骤(a)引入酰基保护基团。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。优选地,出现的两个R1是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。
R2代表酰基,其作为与单糖部分4位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。可以在步骤(x1)之前通过步骤(e)引入酰基保护基团。R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。R1和R2可以相同或不同,这与本发明本方面的方法的适用性无关。
R3代表在步骤(x2)中引入的亚磷酸酯取代基。R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。在R3是2-烷基磺酰基乙基或CH2OC(O)烷基的情况下,优选烷基是C1-6烷基,更优选C1-2烷基,最优选甲基。在R3是2-芳基磺酰基乙基的情况下,优选芳基是苯基。
单糖优选为N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(VI)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过如上定义的步骤(e),更优选通过如上定义的步骤(b)、(c)、(d)和(e),最优选通过如上定义的步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(e)来完成。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。因此,优选将在步骤(x4)中获得的具有结构(Vb)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括如上定义的步骤(i)。
[C.5]通过化合物(XIV)合成化合物(Vb)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(Vb)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000351
该方法包括以下步骤:
(y1)将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖化合物;
(y2)在磷酸酯源的存在下使具有结构(XIV)的化合物与磷酸化酶接触以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物。
步骤(y1)和(y2)如上定义。R1代表酰基,其作为与化合物(I)的单糖部分的1和3位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。酰基保护基团可以在步骤(y1)之前通过步骤(a)引入。R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。优选地,出现的两个R1是相同的。在一个优选的实施方案中,出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。
单糖优选是N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(I)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过如上定义的步骤(b)、(c)和(d),更优选通过如上定义的步骤(a)、(b)、(c)和(d)来完成。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。因此,优选将在步骤(x4)中获得的具有结构(Vb)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括如上定义的步骤(i1)。
[C.6]化合物(VIII)的合成
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(VIII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure BDA0003553913070000361
该方法包括:
(z)使具有结构(Va)的化合物与具有结构(X)的核苷单磷酸反应以形成具有结构(VIII)的核苷二磷酸,任选地,其中该反应在有机碱、MgCl2或ZnCl2的存在下进行。
步骤(z)如上定义。在根据本方面的方法中,R1可以是H或酰基,所述酰基作为与单糖部分的3位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。酰基保护基团可以在步骤(z)之前通过步骤(a)引入。R1选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R1是H、C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,出现的每个R1是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。在一个实施方案中,具有结构(V)的化合物是具有结构(Va)的化合物并且R1选自H,C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个替代的实施方案中,具有结构(V)的化合物是具有结构(Vb)的化合物并且R1是H。
在根据本方面的方法中,R2可以是H或酰基,所述酰基作为与单糖部分的4位碳原子连接的羟基的保护基团而存在。酰基保护基团可以在步骤(z)之前通过步骤(e)引入。R2选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个优选的实施方案中,R2是H、C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph。最优选地,R2是C(O)Me,在这种情况下,“酰化的”可以称为“乙酰化的”。在一个实施方案中,具有结构(V)的化合物是具有结构(Va)的化合物并且R2选自H,任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。在一个替代的实施方案中,具有结构(V)的化合物是具有结构(Vb)的化合物并且R2是H。
单糖优选为N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)。换言之,单糖部分4位碳原子上的波状键可以是轴向的(半乳糖构型)或平伏的(葡萄糖构型)。优选地,单糖部分是GalNAc。类似地,具有结构(V)的化合物优选由N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc)制备,优选由GalNAc制备。该制备优选通过以下方式完成:
-步骤(f)和(g),在这种情况下获得具有结构(Va)的化合物;
-步骤(e)、(f)和(g),在这种情况下获得具有结构(Va)的化合物;
-步骤(b)、(c)、(d)、(e)、(f)和(g),在这种情况下获得具有结构(Va)的化合物;
-步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)和(g),在这种情况下获得具有结构(Va)的化合物;
-步骤(x1)、(x2)、(x3)和(x4),在这种情况下获得具有结构(Va)或(Vb)的化合物;
-步骤(e)、(x1)、(x2)、(x3)和(x4),在这种情况下获得具有结构(Va)或(Vb)的化合物;
-步骤(b)、(c)、(d)、(e)、(x1)、(x2)、(x3)和(x4),在这种情况下获得具有结构(Va)或(Vb)的化合物;
-步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(x1)、(x2)、(x3)和(x4),在这种情况下获得具有结构(Va)或(Vb)的化合物;
-步骤(y1)和(y2),在这种情况下获得具有结构(Vb)的化合物;
-步骤(b)、(c)、(d)、(y1)和(y2),在这种情况下获得具有结构(Vb)的化合物;
-步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(y1)和(y2),在这种情况下获得具有结构(Vb)的化合物。
步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(x1)、(x2)、(x3)、(x4)、(y1)和(y2)如上定义。
根据该方面的方法非常适合于本发明的总体目标,即合成具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸。在一个实施方案中,R1和R2都是H并且根据该方面的方法已经提供了这种化合物。或者,优选将步骤(z)中获得的具有结构(VIII)的化合物进一步转化为具有结构(IX)的6-叠氮基-2-N-乙酰基-单糖-核苷二磷酸或其盐。这种转化可以以任何合适的方式完成。优选地,该转化包括如上定义的步骤(j)。
[D]化合物(IX)的合成
本发明提供了几种目标化合物(IX)的全合成的方法,其利用了上文定义的步骤、方法和中间体。这些方法中的每一种都提供了一个或多个优于现有技术方法的独特优势。
[D.1]通过化合物(VII)和(VIII)合成化合物(IX)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure BDA0003553913070000391
该方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下转化具有结构(VI)的化合物以形成具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物;
(i)使具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;和
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
此处,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R4都是氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起;B是核碱基。该方法中每个步骤和化合物的优选实施方案如上所定义。
[D.2]通过化合物(VII)和(Vb)合成化合物(IX)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure BDA0003553913070000401
该方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(I)的二醇与亚硫酸化剂反应形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下转化具有结构(VI)的化合物以形成具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物;
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物;
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。
此处,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;B是核碱基。该方法中每个步骤和化合物的优选实施方案如上所定义。
在根据本发明该方面的一个实施方案中,省略步骤(f)并且使具有结构(VI)的化合物进行步骤(g1)以提供具有结构(Va)的化合物。
[D.3]通过化合物(XII)和(VIII)合成化合物(IX)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure BDA0003553913070000421
该方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)将具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物;
(i)使具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;和
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
此处,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代;R4都是氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起;B是核碱基。该方法中每个步骤和化合物的优选实施方案如上所定义。
[D.4]通过化合物(XII)和(Vb)合成化合物(IX)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure BDA0003553913070000431
Figure BDA0003553913070000441
该方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)将具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物;
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物;
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的酰化核苷二磷酸。
此处,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代;B是核碱基。该方法中每个步骤和化合物的优选实施方案如上所定义。
[D.5]通过化合物(XIV)合成化合物(IX)
在一个方面,本发明涉及一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure BDA0003553913070000451
该方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(y1)将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖化合物;
(y2)在磷酸源的存在下使具有结构(XIV)的化合物与磷酸化酶接触以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物;
(i)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
此处,R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;B是核碱基。该方法中每个步骤和化合物的优选实施方案如上所定义。
实施例
化学品购自常用供应商(Sigma-Aldrich、Acros、Alfa Aesar、Fluorochem、ApolloScientific Ltd和TCI),且其无需进一步纯化即可使用。用于化学转化、后处理和色谱法的溶剂(包括干溶剂)以HPLC级购自Aldrich(Dorset,UK),且其无需进一步蒸馏即可使用。硅胶60F254分析薄层色谱(TLC)板购自Merck(Darmstadt,Germany),在紫外光下用高锰酸钾染色剂或茴香醛染色剂进行可视化。使用Acros硅胶(0.06-0.200,60A)或预装柱(Screening Devices)结合Buchi Sepacor C660级分收集器(Flawil,Switzerland)来进行色谱纯化。用于NMR光谱法的氘代溶剂购自Cambridge Isotope Laboratories。
实施例1-1至1-3的条件基于Yule等人,Tet.Lett.,36,1995,6839–6842、Jiaang等人,Synlett,2000,6,797–800和Nishimura等人,Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,3386–3390,其均以引用方式并入本文。
实施例1-1:合成4,6-O-亚苄基-N-乙酰基-D-半乳糖胺
Figure BDA0003553913070000471
向N-乙酰基-D-半乳糖胺(1299g,5.9mol)在MeCN(13L)中的悬浮液中加入DL-樟脑磺酸(81g,352mmol)和苯甲醛二甲基缩醛(2190g,2160mL,14.4mol)。将反应物在室温下搅拌并通过布氏漏斗过滤。将白色滤饼用MeCN冲洗(10×1L)并在过滤器上干燥过夜。在35℃的循环烘箱中干燥四天,得到产物(1938g,107%)。通过在5-8℃下从EtOH/H2O(13:1-9:1)中结晶16-24小时获得呈白色结晶固体状的纯产物。1H NMR(400MHz,DMSO)δ(ppm)7.49-7.46(m,2H),7.38-7.34(m,3H),5.56(s,1H),5.04-5.03(m,1H),4.14-4.13(m,1H),4.08-3.94(m,3H),3.85-3.78(m,2H),1.82(s,3H)。
实施例1-2:合成1,3-二-O-乙酰基-4,6-O-亚苄基-N-乙酰基-D-半乳糖胺
Figure BDA0003553913070000472
将原料4,6-O-亚苄基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(1938g,6.3mmol)溶解在吡啶(7750mL)中并在10分钟内逐滴加入乙酸酐(1919g,1.765L,18.8mol)。将反应混合物在室温下搅拌过夜,然后加入冰水(19.5L)。搅拌15分钟后,再加入一勺冰,再过15分钟之后,过滤混合物。将滤饼用冰水洗涤(3×6L)并在过滤器上干燥过夜,然后在45℃的循环烘箱中干燥过夜。将粗产物溶解在甲醇(13.7L)中并将混合物加热至回流以获得澄清溶液。将溶液冷却至室温过夜,随后在冰浴中冷却至0℃,保持4小时,然后过滤。将滤饼用滤液洗涤3次并在过滤器上干燥1.5小时。在45℃的循环烘箱中干燥3.5天,得到产物2(1450g,3.7mol,59%)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)7.53-7.50(m,2H),7.39-7.53(m,3H),6.34(d,J=4.8Hz,1H),5.57(d,J=12Hz,1H),5.24(dd,J=11.2,4.4Hz,1H),4.92-4.85(m,1H),4.34(d,J=4Hz,1H),4.29-4.24(m,1H),4.05-4.00(m,1H),2.15(s,3H),2.10(s,3H),1.93(s,3H)。
实施例1-3:合成1,3-二-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(2)
Figure BDA0003553913070000481
将原料1,3-二-O-乙酰基-4,6-O-亚苄基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(230g,585mmol)溶解在MeOH/二恶烷(1:1,3L)的混合物中,置于Parr容器中并加入AcOH(1.9g,1.77mL,31mmol)。随后,加入Pd-C(37.3g,175mmol),并将容器安装到Parr装置上。将反应物在H2气氛(5巴)下搅拌过夜。随后,将混合物经硅藻土垫过滤并用1,4-二恶烷(1200mL)洗涤。向滤液中加入乙酸(12mL),然后减压浓缩,得到产物3(224g,126%)。1H NMR(400MHz,DMSO)δ(ppm)7.91(d,J=8.4Hz,1H),5.96(d,J=3.6Hz,1H),5.20(d,J=5.2Hz,1H),4.84(dd,J=8.8,2.8Hz,1H),4.49-4.43(m,1H),3.79(t,J=6.4Hz,1H),3.55-3.50(m,1H),3.44-3.40(m,1H),2.11(s,3H),2.01(s,3H),1.78(s,3H)。
实施例1-4:合成4,6-O-亚砜基(sulfoxyl)-1,3-二-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(3a)
Figure BDA0003553913070000482
方法A:将化合物2(190g,622mmol)溶解在DCM(11.5L)中并置于N2气氛下。接下来,逐滴加入SOCl2(182mL,933mmol),随后将反应混合物冷却至0℃,然后缓慢加入Et3N(500mL,1306mmol)。完全加入之后,将反应物升温至室温并搅拌1小时。通过小心地加入水(2.3L)使反应淬灭。分离各层并将有机层用水再萃取两次(2×2.3L)。将合并的有机层用Na2SO4干燥,过滤并真空浓缩。粗产物(4a)无需进一步纯化即可用于下一步骤。1H NMR(400MHz,MeOD)δ(ppm)6.23(d,J=3.6Hz,1H),5.34-5.35(m,1H),5.24(dd,J=8.4,3.2Hz,1H),4.94-.495(m,1H),4.63(dd,J=8.4,3.2Hz,1H),4.11(s,1H),3.96(dd,J=10.8,1.6Hz,1H),2.17(s,3H),2.07(s,3H),1.95(s,3H)。
方法B:将化合物2(1当量)溶解在EtOAc(0.15M)中并置于N2气氛下。逐滴加入SOCl2(1.05当量),然后加入吡啶(2.1当量)。通过TLC分析(100%EtOAc)跟踪反应进程,30分钟后达到完全转化。通过加入H2O(0.07M)和EtOAc(0.03M)使反应淬灭。分离各层,将水层用EtOAc(0.03M)再萃取一次。将合并的有机层用Na2SO4干燥,过滤并真空浓缩。粗产物(3a)无需进一步纯化即可用于下一步骤。实施例1-5:合成4,6-O-磺酰基-1,3-二-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(3b)
Figure BDA0003553913070000491
将粗产物3a(176g,501mmol)溶解在DCM(1460mL)和MeCN(1460mL)的混合物中。随后为在水(2199mL)中的NaIO4(214g,1002mmol)并剧烈搅拌混合物。逐滴加入RuCl3.xH2O(2.08g,10.0mmol)在水(106mL)中的溶液并将反应物用冰浴冷却以防止进一步的放热反应。将反应物在室温下搅拌约30分钟(通过TLC分析(100%EtOAc)跟踪反应进程)。反应完成之后(1小时),将反应混合物用冰/NaCl浴冷却至5℃。然后,在45分钟内通过逐滴加入来加入焦亚硫酸钠(438g,2304mmol)在水(704mL)中的溶液。将反应混合物转移至分液漏斗并分离各层。将水层用DCM(850mL)再萃取两次。将合并的有机层用半饱和NaCl溶液洗涤并用Na2SO4干燥,过滤并真空浓缩。将白色固体在二异丙醚(替代物:乙醚)(700mL)中研磨过夜,随后过滤并用另外的二异丙醚(3×200mL)(替代物:乙醚)冲洗。将固体在温和的氮气流下干燥,得到呈灰白色固体状的产物3b(153g,416mmol,83%)。
后处理程序B:反应完成后,用DCM(0.2M)稀释混合物。将反应混合物转移至分液漏斗并分离各层。将水层用DCM(0.2M)萃取一次。将合并的有机层用Na2SO4干燥,过滤(任选:用硅藻土进行过滤)并真空浓缩。进行梯度快速色谱(DCM:MeOH;100:0→90:10)得到纯化的产物3b(79-82%)。1H NMR(400MHz,DMSO)δ(ppm)8.07(d,J=8.8Hz,1H),6.07(d,J=3.2Hz,1H),5.45(d,J=3.2Hz,1H),5.25(dd,J=8.0,2.8Hz,1H),4.83(AB体系,36.4,12.8Hz,2H),4.42-4.37(m,2H),2.15(s,3H),2.09(s,3H),1.83(s,3H)。
实施例1-6:合成6-叠氮基-6-脱氧-1,3-二-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(1)
Figure BDA0003553913070000501
方法A:将粗产物3b(1当量)溶解在DMF(0.1-0.2M)中并加入NaN3(1.2-5当量)。将反应混合物在室温下搅拌,完成时(1-24小时,取决于所用NaN3的量)浓缩。将残余物溶解在THF(0.2M)中,加入H2SO4(1.2当量)和H2O(1.2当量)。将反应物在室温下搅拌(1-4小时)并用TLC(DCM:MeOH 9:1)分析。
后处理程序:加入EtOAc(0.2M)、饱和NaHCO3水溶液(0.4M)和水(0.4M)。将水层用EtOAc(2×0.2M)萃取并经Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩。以80-100%的产率获得粗产物1。NMR分析表明发生了从3-OH到4-OH的部分乙酰基迁移,但粗产物1用于下一步。通过硅胶柱色谱法对这两种区域异构体进行小规模分离,得到化合物1及其区域异构体化合物1’(具有3-OH和4-OAc基团)的纯样品,进行NMR。
纯化:浓缩后,进行梯度快速色谱法(DCM:MeOH;100:0→90:10)得到产物1(61%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)3-OAc(化合物1):δ(ppm)6.19(d,J=3.6Hz,1H),5.67(d,J=9.3Hz,1H),5.17(dd,J=3.2,8.4Hz,1H),4.84-4.76(m,1H),4.08(s,1H),3.99(t,J=6.4Hz,1H),3.53(ddd,J=6.4,6.4,8.8Hz,2H),2.88(d,J=3.6Hz,1H),2.18(s,3H),2.14(s,3H),1.95(s,3H)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)4-OAc(化合物1’):δ(ppm)6.24(d,J=3.6Hz,1H),6.05(d,J=8.0Hz,1H),5.35(d,J=2.8Hz,1H),4.52(ddd,J=3.2,3.6,4.8Hz,1H),4.07(dd,J=1.6,5.2Hz,1H),4.01-3.95(m,1H),3.43-3.38(m,1H),3.28-3.24(m,2H),2.24(s,3H),2.18(s,3H),2.04(s,3H)。
方法B:将粗产物3b(150g,408mmol,1当量)溶解在DMF(1500mL)中并加入NaN3(26.8g,412mmol)。将反应混合物在室温下搅拌过夜,然后加入2-(溴甲基)萘(4.51g,20.4mmol)。将反应物再搅拌1小时,随后减压浓缩。通过在水浴(40℃)中加热将残余物溶解在THF(900mL)和水(8.9mL,490mmol)中。随后将反应物在冰浴中冷却并逐滴加入硫酸(26.1mL,490mmol)。将反应物在室温搅拌1小时,然后加入饱和的NaHCO3水溶液(1.2L)并将混合物用EtOAc萃取(7×1L)。将合并的有机层用Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩。将残余物溶解在EtOAc(1L)中并用Na2SO4干燥,过滤并浓缩,得到呈黄色油状的粗产物1。NMR分析表明发生了从3-OH到4-OH的部分乙酰基迁移,但粗产物1用于下一步。通过硅胶柱色谱法对这两种区域异构体进行小规模分离,得到化合物1及其区域异构体化合物1’(具有3-OH和4-OAc基团)的纯样品,进行NMR。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)3-OAc(化合物1):δ(ppm)6.19(d,J=3.6Hz,1H),5.57(d,J=9.2Hz,1H),5.18(dd,J=3.2,8.4Hz,1H),4.84-4.78(m,1H),4.08(s,1H),3.98(t,J=6.4Hz,1H),3.53(ddd,J=6.4,6.4,8.8Hz,2H),2.81(d,J=3.6Hz,1H),2.18(s,3H),2.14(s,3H),1.95(s,3H).。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)4-OAc(化合物1’):δ(ppm)6.23(d,J=3.6Hz,1H),5.61(d,J=8.0Hz,1H),5.35(d,J=2.8Hz,1H),4.52(ddd,J=3.2,3.6,4.8Hz,1H),4.07(dd,J=1.6,5.2Hz,1H),4.01-3.95(m,1H),3.43-3.38(m,1H),3.28-3.24(m,2H),2.24(s,3H),2.18(s,3H),2.04(s,3H)。实施例1-7:合成6-O-甲苯磺酰基-1,3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(3c)
Figure BDA0003553913070000521
将化合物2(1.3g,4.3mmol)溶解在吡啶(20mL)中,冷却至0℃并加入对甲苯磺酰氯(989mg,5.2mmol)。2小时后,补加对甲苯磺酰氯(380mg,2.4mmol)并将反应物再搅拌1小时。减压浓缩反应混合物,然后加入DCM(50mL)和1M HCl(30mL)。分离各层后,将有机层用1MHCl水溶液洗涤(2×30mL),经Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩。通过快速色谱法纯化(DCM:MeOH=100:0→94:6),得到呈白色固体状的产物3c(1.45g,3.1mmol,72%)。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ7.77(d,J=8.8Hz,2H),7.34(d,J=8.8Hz,2H),6.11(d,J=4Hz,1H),5.54(d,J=9.6Hz,1H),5.17(dd,J=2.8,8.4Hz,1H),4.77-4.71(m,1H),4.27(AB-体系,J=3.2,6.4Hz,1H),4.06(AB-体系,J=3.2,6.4Hz,1H)4.16-4.13(m,2H),2.46(s,3H),2.17(s,3H),2.11(s,3H),1.93(s,3H)。实施例1-8:通过用叠氮化物对3c进行亲核取代,然后进行乙酰化来合成1
向DMF(15mL)中的化合物3c(1.4g,3mmol)中加入NaN3(1g,15mmol)、四丁基碘化铵(575mg,1.5mmol)和15-冠-5(341mg,1.5mmol)。将悬浮液加热至70℃,保持48小时,然后减压浓缩。将粗产物混合物溶解在吡啶(20mL)中,然后加入乙酸酐(3mL,30mmol)。将反应物在室温下搅拌过夜。接着,加入DCM(30mL),并将反应混合物用1M HCl水溶液(3×20mL)和饱和NaHCO3水溶液(2×20mL)洗涤。将有机层用Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩。通过快速色谱法纯化(DCM:MeOH=100:0→95:5),得到1(515mg,1.4mmol,47%)。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ6.24(d,J=4Hz,1H),5.48-5.46(m,1H),5.41-5.40(m,1H),5.24-5.21(m,1H),4.77-4.71(m,1H),4.12-4.09(m,1H),3.44(AB-体系,J=7.2,5.6Hz,1H),3.22(AB-体系,J=7.2,5.6Hz,1H),2.20(s,3H),2.18(s,3H),2.04(s,3H),1.97(s,3H)。
实施例1-9:合成6-O-甲磺酰基-1,3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(3d)
Figure BDA0003553913070000531
向化合物2(100mg,0.327mmol,1.00当量)在MeCN(0.5mL)中的溶液中加入DCM(1.0mL)、Et3N(63.0μL,0.452mmol,1.4当量)和MsCl(27μL,0.349mmol,1.07当量)。将所得反应混合物在室温搅拌并通过TLC分析监测。搅拌反应物1小时后,TLC分析显示不完全转化。在此分析之后,补加MsCl(10μL),再过1小时后,再加入MsCl(10μL)和Et3N(20μL)。将反应混合物再搅拌30分钟后,加入DCM和饱和的NH4Cl水溶液。剧烈摇动所得混合物并分离所得双相体系。将有机层用饱和的NH4Cl水溶液洗涤(3×),然后干燥(Na2SO4),过滤并真空浓缩。此外,将合并的水层用EtOAc萃取(3×),将合并的有机层干燥(Na2SO4),过滤并真空浓缩。将所得残余物与来自DCM萃取的残余物合并并通过快速柱色谱法纯化(0-5%MeOH的DCM溶液),得到化合物3d(40mg,32%的产率)。对于C13H21NNaO10S+(M+Na+),LCMS(ESI+)计算值为406.08。实测值为405.95。
实施例1-10a:通过用NBu4N3对3d进行亲核取代来合成1
向3d(20mg,49μmol,1.0当量)在MeCN(200μL)中的混合物中加入NBu4N3(18mg,63μmol,1.3当量),然后加热至回流。将混合物回流整个周末。将所得混合物回流整个周末,表明形成了化合物1。对于C10H15N4O5 +(M-OAc-),LCMS(ESI+)计算值为271.1。实测值为271.23。
实施例1-10b:通过用NaN3对3d进行亲核取代来合成1
向3d(20mg,49μmol,1.0当量)在DMF(200μL)中的混合物中加入NaN3(16mg,5当量),然后加热至回流。将混合物回流整个周末,表明形成了化合物1。对于C10H15N4O5 +(M-OAc-),LCMS(ESI+)计算值为271.1。实测值为271.23。
实施例1-11:在光延(Mitsunobu)条件下用叠氮化物取代3d合成1
Figure BDA0003553913070000541
将化合物2(50mg,0.16mmol)与PPh3(58mg,0.22mmol,1.4当量)、叠氮磷酸二苯酯(47μL,0.22mmol,1.4当量)和偶氮二甲酸二乙酯(100μL,40重量%的甲苯溶液,0.22mmol,1.4当量)混合,溶解在冷的THF(1.0mL)中,同时在冰浴中冷却。将反应物在0℃下放置4小时,然后温热至室温。TLC分析表明转化有限。将反应混合物冷却至0℃,加入PPh3(30mg,0.13mmol,0.83当量)、叠氮磷酸二苯酯(24μL,0.11mmol,0.71当量)和偶氮二甲酸二乙酯(49μL,40重量%的甲苯溶液,0.11mmol,0.68当量)。使所得混合物升温至室温并搅拌过夜。接着,将反应混合物在减压下部分浓缩并通过硅胶柱色谱法纯化(DCM:MeOH=100:0→95:5),得到粗产物化合物1(38mg)。对于C10H15N4O5 +(M-OAc-),LCMS(ESI+)计算值为271.1。实测值为271.23。
实施例1-12:合成6-叠氮基-6-脱氧-1,3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(6)
Figure BDA0003553913070000542
方法A:将粗产物1(152g,416mmol)溶解在吡啶(750mL)中并加入乙酸酐(236mL,2496mmol)。将反应物在室温下搅拌过夜并减压浓缩。接着,加入EtOAc(1L)并将悬浮液加入到搅拌的1M HCl水溶液(2.16L)中。剧烈搅拌15分钟后,分离各层,并将水层再用EtOAc(1L)萃取一次。将合并的有机层用盐水洗涤(2×1L),经Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩。随后加入乙醚(1.2L)并加热至回流。将混合物机械搅拌,同时使其冷却至室温。搅拌过夜后,将固体过滤并用乙醚冲洗(3×200mL)。在氮气流下干燥后,得到呈白色固体状的产物6(123g,333mmol,80%,经2步)。通过快速色谱法纯化(EtOAc:庚烷;50:50→100:0),得到呈白色固体状的产物6(77%,经5步)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.24(d,J=3.6Hz,1H),5.57(d,J=9.2Hz,1H),5.41-5.40(m,1H),5.21(dd,J=8.4,3.2Hz,1H),4.76-4.70(m,1H),4.12(t,J=6.8Hz,1H),3.43(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),3.22(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),2.20(s,3H),2.19(s,3H),2.04(s,3H),1.96(s,3H)。
方法B:将粗产物1(9mg,0.03mmol)溶解在DCM(0.02M)中并加入乙酸酐(5当量)、DMAP(0.1当量)和Et3N(5当量)。将反应物在室温下搅拌3小时。接着,加入EtOAc(0.03M),将反应混合物用1M HCl(0.03M)和饱和NaHCO3水溶液(0.03M)洗涤。将有机层用Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩,得到产物6(71%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.24(d,J=3.6Hz,1H),5.57(d,J=9.2Hz,1H),5.41-5.40(m,1H),5.21(dd,J=8.4,3.2Hz,1H),4.76-4.70(m,1H),4.12(t,J=6.8Hz,1H),3.43(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),3.22(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),2.20(s,3H),2.19(s,3H),2.04(s,3H),1.96(s,3H)。
实施例2-1:合成6-叠氮基-6-脱氧-3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-D-半乳糖胺(11)
Figure BDA0003553913070000551
方法A:将化合物6(420mg,1.13mmol)在无水THF(11mL)中的溶液冷却至0℃,然后加入苄胺(130μL,1.18mmol,1.04当量)。将所得混合物在0℃下搅拌2小时,然后在真空中浓缩。将残余物通过快速色谱法纯化(EtOAc:庚烷;60:40→100:0),得到353mg(95%)的化合物11。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.24(d,J=3.6Hz,1H),5.74(d,J=9.1Hz,1H),5.44-5.37(m,1H),5.25-5.18(m,1H),4.77-4.65(m,1H),4.16-4.08(m,1H),3.49-3.38(m,1H),3.28-3.15(m,1H),2.18(s,3H),2.03(s,3H),1.95(s,3H)。
方法B:用BnNH2(0.95mL,8.65mmol,1.4当量)处理化合物6(2.3g,6.18mmol)在无水THF(40mL)中的经搅拌的溶液,并将所得混合物搅拌直到LCMS显示反应完成,通常为18小时。将混合物用DCM(150ml)稀释并依次用饱和的NH4Cl水溶液和盐水(各100mL)洗涤,干燥(MgSO4),过滤并浓缩。将残余物进行快速柱色谱法(80g SiO2柱;50-100%EtOAc的石油醚40-60溶液),得到呈白色泡沫状的化合物11(1.64g,4.96mmol,83%的产率)。NMR显示化合物11是4:1的α/β异头混合物,还含有BnNHAc(>5%)。
方法C:用二甲基氨基丙胺(DMAPA,0.9mL,7.2mmol,1.5当量)处理化合物6(1.80g,4.83mmol)在无水THF(24mL)中的经搅拌的溶液,并将所得混合物搅拌至LCMS显示反应完成,通常为18小时。将黄色混合物用MeOH(75ml)稀释并用IR120(H+形式)树脂处理直到LCMS显示DMAPA及其乙酰胺副产物消失(连同黄色一起)。过滤,用MeOH洗涤并浓缩滤液,得到呈白色泡沫状的化合物11(1.64g,4.96mmol,92%的产率)。NMR显示化合物11是4:1的α/β异头混合物。
方法D:用DMAPA(0.1mL,0.81mmol,1.5当量)处理化合物6(200mg,0.54mmol)在无水THF(2.75mL)中的经搅拌的溶液,并将所得混合物搅拌直至LCMS显示反应完成,通常为18小时。将黄色混合物用DCM(40ml)稀释并依次用1M HCl和盐水(各15mL)洗涤并干燥(MgSO4)。过滤和浓缩,得到呈白色泡沫状的化合物11(130mg,0.39mmol,73%的产率)。NMR显示化合物11是4:1的α/β异头混合物,还含有THF的残余物(~10%)。
实施例2-2:合成(3aR,5R,6S,7R,7aR)-5-(叠氮甲基)-2-甲基-3a,6,7,7a-四氢-5H-吡喃并[3,2-d]噁唑-6,7-二基二乙酸酯(7)
方法A
Figure BDA0003553913070000571
反应在1000ml的三颈烧瓶中进行,该烧瓶在>100℃的烘箱中干燥过夜并在使用前用氮气冲洗。在该烧瓶中,将化合物6(16.6g,44.6mmol)溶解在无水二氯甲烷(500mL)中。通过注射器向该溶液中缓慢加入2,4,6-三甲基吡啶(10ml,80mmol)。将反应混合物搅拌10分钟并通过滴液漏斗向该澄清溶液中缓慢加入溴-三甲基硅烷(10ml,76mmol)。5分钟后,通过滴液漏斗加入三氟化硼乙醚络合物(约48%BF3.Et2O 20mL,158mmol)。10分钟后,将混合物加热至35℃并搅拌5小时。然后TLC分析(DCM:MeOH 93:7)显示几乎完全转化。关闭加热并使混合物达到室温,过夜。TLC分析显示原料已完全消耗。将混合物在冰浴中冷却至0℃,并在温和搅拌下缓慢倒入1000mL冰冷却的饱和NaHCO3溶液中。观察到显著的CO2排放。分离各层,将水层再萃取两次(2×500ml DCM)。将有机层合并,用Na2SO4干燥并减压浓缩。将混合物涂布在hydromatrix(惰性硅藻土吸附剂,40克)上并通过快速柱色谱法纯化(庚烷:EtOAc=70:30→0:100,含1%Et3N),得到呈灰白色固体状的化合物7(13.1g,39.2mmol,88%的产率)。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ6.02(d,J=7.2Hz,1H),5.40(t,J=3.2Hz,1H),4.95(dd,J=3.6,3.6Hz,1H),4.13-4.09(m,1H),4.06-4.03(m,1H),3.48(AB体系,J=5.2,7.6Hz,1H),3.27(AB体系,J=5.2,8Hz,1H),2.14(s,3H),2.08(s,3H),2.07-2.04(m,3H)。
备选的后处理程序:将反应混合物用冰浴冷却,随后加入Et3N(5当量)。搅拌5分钟后,将所得反应混合物直接置于硅胶柱上并通过快速柱色谱法纯化(庚烷:EtOAc 50:50→10:90)。在浓缩适当的柱级分后,将残余物溶解在DCM(0.1M)中并用2%柠檬酸水溶液洗涤(2×0.2M)。将有机层用Na2SO4干燥,过滤并减压浓缩,得到呈黄色油状的化合物7(87-89%的产率)。
用于选择性去除三甲基吡啶的萃取程序:将粗产物反应混合物在真空中浓缩并重新溶解在EtOAc(100mL)中。过滤所得悬浮液,并将滤液用5%的CuSO4水溶液洗涤(3×100mL)。将有机层用盐水洗涤,干燥(Na2SO4)并真空浓缩。残余物可以粗产物用于下一步骤,或可通过硅胶柱色谱法纯化(庚烷:EtOAc=70:30→0:100,含1%的Et3N),得到化合物7(1.31g,95%的qNMR纯度,58%的产率)。
方法B
Figure BDA0003553913070000581
向包含搅拌器和分子筛的火焰干燥的圆底容器中加入化合物6(201mg,0.540mmol,1.00当量),然后加入二氯甲烷(6.0mL)。将所得溶液冷却至0℃,依次加入2,4,6-三甲基吡啶(220μL,1.62mmol,3.0当量)、三甲基氯硅烷(206μL ml,1.62mmol,3.0当量)和三氟化硼乙醚络合物(210μL,1.62mmol,3当量)。将所得混合物加热至35-40℃,保持23小时。然后将反应冷却至0℃并用Et3N(375μL,2.70mmol,5.0当量)淬灭。将所得混合物搅拌5分钟,然后通过硅胶柱直接纯化(戊烷:EtOAc=50:50→10:90),得到呈黄色油状的化合物7(137mg,93%的1H-NMR纯度,76%的产率)。1H NMR(CDCl3):6.02(d,J=7.1Hz,1H),5.40(t,J=3.2Hz,1H),5.02-4.89(m,1H),4.19-4.07(m,1H),4.07-3.93(m,1H),3.55-3.43(m,1H),3.32-3.20(m,1H),2.14(s,3H),2.08(s,3H),2.07-2.03(m,3H)。
方法C
Figure BDA0003553913070000582
在室温和N2气氛下,向化合物6(1当量)在干燥1,2-二氯乙烷(0.1M)中的溶液中加入TMSOTf(1.5当量)。将所得反应混合物加热至50℃并通过TLC(DCM:MeOH 9:1)监测反应直至完成(任选补加TMSOTf,最多至3当量)。在TLC分析表明完全转化(4-16小时)后,将反应混合物冷却至0℃,然后在2分钟内逐滴加入Et3N(1.5-5当量)并再搅拌10分钟。将所得反应混合物直接通过硅胶柱色谱法纯化(庚烷:EtOAc=50:50→10:90,含1%的Et3N),得到呈淡黄色油状的化合物7(62-90%的产率)。1H NMR(CDCl3):6.02(d,J=7.1Hz,1H),5.40(t,J=3.2Hz,1H),5.02-4.89(m,1H),4.19-4.07(m,1H),4.07-3.93(m,1H),3.55-3.43(m,1H),3.32-3.20(m,1H),2.14(s,3H),2.08(s,3H),2.07-2.03(m,3H)。
实施例3-1a:在纯磷酸中合成二氢磷酰基6-叠氮基-6-脱氧-3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-d-半乳糖氨基吡喃糖(5a)
Figure BDA0003553913070000591
将化合物7(4g,10.7mmol)置于N2气氛下,随后加入磷酸(8.5g,91mmol,经P2O5预干燥)。将反应物在真空下置于P2O5上并加热至60℃。5小时后,将反应物冷却至室温并加入THF(50mL)。随后将混合物冷却至0℃并用NH4OH水溶液中和直至pH 7。过滤除去固体,用THF冲洗并减压浓缩滤液。通过快速色谱法纯化(MeCN:MeOH=100:0→50:50),得到产物5a(888mg,2.2mmol,20%),α:β比值为1:1。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ5.47-5.44(m,1H),5.35-5.34(m,1H),5.25-5.24(m,1H),5.11(dd,J=3.2,8.7Hz,1H),5.03(t,J=8.4Hz,1H),4.97(dd,J=3.2,8Hz,1H),4.41-4.36(m,1H),4.27-4.30(m,1H),4.09-4.04(m,1H),3.84-3.80(m,1H),3.49-3.38(m,4H),2.07-2.06(m,6H),1.88-1.85(m,12H)。
表1.在纯磷酸中在不同温度和反应时间下形成的5的α:β比值
Figure BDA0003553913070000592
实施例3-1b:在DMF中用磷酸合成二氢磷酰基6-叠氮基-6-脱氧-3,4-三-O-乙酰基-N-乙酰基-d-半乳糖氨基吡喃糖(5a)
Figure BDA0003553913070000601
在250ml烧瓶中,将7(12.8g,38.9mmol)溶解在无水DMF(80ml)中并通过注射器加入磷酸(2.58M的在DMF中的溶液,91ml,234mmol)。使溶液在80℃下反应过夜。1H-NMR分析(在CD3OD中)显示原料完全消耗并且主要形成所需的5a的α-异头物。将反应混合物减压浓缩并涂在hydromatrix(惰性硅藻土吸附剂,40克)上并在C18柱硅胶柱上纯化(水:MeCN100:0→90:10,含0.1%的HCOOH)。将含有产物的合并批次减压浓缩并用甲苯汽提3次,得到呈白色固体状的产物5a(10.1g,23.3mmol,60%的产率)。1H-NMR(400MHz,MeOD):δ5.68-5-65(m,1H),5.48-5.47(m,1H),5.18(dd,J=8.8,2.8Hz,1H),4.48-4.45(m,1H),4.34-4.33(m,1H),3.48(AB体系,J=6.8,6Hz,1H),3.34-3.30(m,1H,部分被溶剂峰覆盖),2.16(s,3H),1.96(s,3H),1.95(s,3H)。
备选后处理:将反应混合物减压浓缩,然后加入DCM(0.03M)和MeOH(0.15M)和4-甲基吗啉(3.5当量)。加入水(0.03M),用水萃取有机层(3×0.03M)。将合并的水层用EtOAc洗涤(3×0.03M),浓缩并将残余物溶解在少量MeOH中,然后加入MeCN(0.05M)并形成沉淀。将混合物以10.000rpm离心5分钟。浓缩液体,得到呈灰白色固体状的化合物5a(53-76%)。
备选后处理:在80℃下加热反应混合物24小时后,使反应物冷却至室温,加入Et3N(6.2当量)并将溶液真空浓缩。将残余物溶解在5%的MeCN的水(0.1M)溶液中并在二氧化硅-C18上纯化(梯度16-34%B,A=水,B=30%的MeCN的水溶液),得到呈蓬松白色固体状的化合物5a(56%)。
备选后处理:将反应混合物在80℃下加热24小时后,将反应物在真空中浓缩。将浓稠的棕色糖浆溶解在DCM和MeOH(82:18比值,0.07M)的混合物中,然后加入4-甲基吗啉(6.4当量)。然后在真空中浓缩混合物,并将所得残余物溶解在最少量的EtOAc/MeOH/H2O(6/2/1)中。将悬浮液转移到硅胶柱上,然后通过快速柱色谱纯化(使用从6/2/1→2/2/1的EtOAc/MeOH/H2O的阶式梯度)。获得呈棕色固体状的化合物5a(59%的产率)。1H NMR(400MHz,CD3OD)δ(ppm):5.70-5.60(m,1H),5.49(d,J=2.3Hz,1H),5.23(dd,J=11.4Hz,3.0Hz,1H),4.54-4.45(m,1H),4.45-4.35(m,1H),3.57-3.46(m,1H),3.40-3.34(m,1H),2.20(s,3H),2.03-1.96(m,6H)。
方法B(DMF中的较少磷酸和IEX纯化):向火焰干燥的含有搅拌棒的圆底容器中加入化合物7(2.1g,6.37mmol,1当量),然后加入无水DMF(2.72mL)。将所得淡黄色溶液在室温下搅拌,然后加入6.6M的H3PO4在无水DMF中的溶液(1.93mL,12.73mmol,2.0当量)。将所得反应混合物在N2下加热至80℃(通过置于预热的油浴中)并搅拌135分钟。注意:在后处理之前,应通过1H NMR分析样品,以评估α:β比值是否≥10:1,这通常在135分钟后实现。为了这个目的,将~20μL的反应混合物溶解在0.5mL MeOD-d3中。当达到上述比值时,使RM冷却至室温,然后通过将反应混合物加入到搅拌的20mM的NH4HCO3水溶液(1.27L,4当量)中来淬灭。通过用无水DMF(几毫升)洗涤,可以从反应容器中除去任何剩余的产物,然后将其加入到NH4HCO3水溶液中。然后将所得溶液以10ml/min加载到300mL Q-Sepharose Fast
Figure BDA0003553913070000611
离子交换柱(A:10mM的碳酸氢铵,B:250mM的碳酸氢铵)上。然后用10mM的碳酸氢铵溶液洗涤柱子,然后梯度至40%的B以洗脱产物。真空浓缩含有产物的级分以除去大部分缓冲液,然后将剩余缓冲液冻干过夜,得到呈灰白色固体状的6-N3-GalNAc-单磷酸(5a,1.85g,校正后1.56g(基于qNMR),0.41mmol,58.1%的产率)。1H NMR(400MHz,CD3OD)δ(ppm):5.70-5.60(m,1H),5.49(d,J=2.3Hz,1H),5.23(dd,J=11.4Hz,3.0Hz,1H),4.54-4.45(m,1H),4.45-4.35(m,1H),3.57-3.46(m,1H),3.40-3.34(m,1H),2.20(s,3H),2.03-1.96(m,6H)。
实施例3-2:通过用NBu3淬灭制备5a’(5a的NBu3盐)
Figure BDA0003553913070000621
方法A:在80℃下加热反应混合物24小时后,使反应物冷却至室温,加入Bu3N(6.2当量)并将溶液真空浓缩。将残余物溶解在5%的MeCN的水(0.1M)溶液中并在二氧化硅-C18上纯化(梯度16-100%B,A=水,B=30%的MeCN水溶液),得到呈黄色油状的化合物5a’(117mg,44%的1H-NMR纯度,37%的产率)。
类似地,以与实施例3-1中所述相同的方式,用Et3N、4-甲基吗啉或NH4HCO3淬灭,得到化合物5a的相应盐。
实施例3-3:对化合物5a进行脱乙酰化,得到化合物5b
Figure BDA0003553913070000622
向乙酰化糖5a(4.9g,11.9mmol)在MeOH(15mL)中的悬浮液中加入25%的NH4OH的水溶液(60mL)。将反应物在室温下搅拌并用LCMS监测转化率。4小时后,将混合物减压浓缩并在-20℃下储存2天。然后将固体溶解在25%的NH4OH的水溶液(75mL)中,在室温下搅拌,3小时后,MS显示完全转化。浓缩溶剂得到呈黄色固体状的粗产物5b(3.2g,9.9mmol,83%)。1H-NMR(400MHz,D2O):δ5.28(dd,J=7.2,3.2Hz,1H),4.12(dd,J=6.8,6.4Hz,1H),4.06(ddd,J=10.8,3.2,2.0Hz,1H),3.92-3.81(m,2H),3.47(AB体系,J=12.8,7.2Hz,1H),3.40(AB体系,J=12.8,6.4Hz,1H),1.88(s,3H)。
实施例4-1:将UMP二钠盐转换为UMP三丁基铵盐(UMP.NBu3)
Figure BDA0003553913070000623
Figure BDA0003553913070000631
50WX8 50-100目(250g)置于500mL玻璃过滤器中并用软化水洗涤(3×,500mL)。然后将其与UMP二钠盐(40.0g,108mmol)在水(250ml)中的溶液混合,并将所得悬浮液在室温下搅拌2小时。将
Figure BDA0003553913070000632
50WX8 50-100目通过过滤除去并用软化水冲洗(3×,30ml)。向所得滤液中,加入三丁胺(25.9ml,108mmol)并将混合物剧烈搅拌60分钟。将澄清溶液冻干过夜,然后用P2O5干燥过夜。所得UMP三丁基铵盐批次(25.9g,91%的1H-qNMR纯度,80%的产率)作为白色固体获得。1H NMR(400MHz,D2O)δ(ppm)7.79(d,1H,J=8Hz),5.81(d,1H,J=4.4Hz),5.77(d,1H,J=8Hz),4.6-4.22(m,2H),4.07-4.02(m,1H),3.97-3.93(m,1H),3.00-2.95(m,6H),1.55-1.47(m,6H),1.22(sex,6H,J=7.2Hz),0.77(t,9H,J=7.2Hz)。
实施例4-2:由5a合成UDP衍生物8和8’的混合物
Figure BDA0003553913070000633
无水磷酸盐的制备:将UMP三丁胺盐(12.5g,22.9mmol)悬浮在甲苯(100ml)中并在充满氮气的旋转蒸发器上浓缩至干燥。将该过程重复三遍。对5(10.0g,23.1mmol)进行相同的程序。
在氮气气氛下,将无水UMP三丁胺盐(12.5g,22.9mmol)溶解在无水DMF(100mL)中,并加入CDI(9.4g,57.9mmol)(一次性)。将该黄色混合物在室温下搅拌1小时。通过注射器将干燥的5a(10.0g,23.2mmol)在无水DMF(40ml)中的溶液加入到反应混合物中。然后加入氯化1-甲基咪唑鎓(2M的在无水DMF中的溶液,24mL,48.0mmol)并将反应混合物在氩气氛下于室温下搅拌。4小时反应时间后,对粗产物反应混合物进行LCMS分析,结果显示10%的未消耗的原料。因此,如下制备0.1当量的CDI活化的UMP三丁胺盐。在100ml烧瓶中,在氮气氛下,将UMP三丁胺盐(3.0g,5.5mmol)溶解在无水DMF(20ml)中并加入CDI(1.88g,11.58mmol)。将混合物搅拌30分钟并通过注射器注入主反应混合物中。将反应混合物在室温下搅拌过夜并减压浓缩。该物(8/8’的混合物)无需进一步纯化即可用于下一步。实施例4-3:对8和8’的混合物进行硅胶分离以获得8’的纯样品
将粗产物反应混合物重新悬浮在最少量的洗脱液(EtOAc:MeOH:水为8:2:1)中。向其中加入最少量的甲醇以溶解产物,并通过快速柱色谱法纯化混合物(EtOAc:MeOH:水8:2:1→2:2:1),得到灰白色固体状的化合物8’(14.2g,15.5mmol,67%的产率)。1H-NMR(400MHz,D2O):δ7.63(d,J=8Hz,1H),5.91(s,1H),5.76-5.74(m,1H),5.55-5.50(m,2H),5.38-.5.34(m,2H),5.12-.5.09(m,1H),4.38-4.35(m,2H),4.16-4.09(m,3H),3.43(AB体系,J=6.4,6.4Hz,1H),3.26(AB体系,J=6.4,6.4Hz,1H),2.10(s,3H),1.88(s,3H),1.87(s,3H)。
实施例4-4:混合物8和8’的选择性水解和快速C18纯化,得到8,然后脱保护得到纯9a。
Figure BDA0003553913070000641
向含有粗产物8’(808μmol,基于先前步骤中使用的5a的量计)的圆底烧瓶中加入H2O(37mL),静置几分钟以使H2O与任何剩余的CDI反应。向所得悬浮液中加入NH4HCO3(436mg,5,51mmol,6.8当量),产生150mM的NH4HCO3水溶液。然后将反应混合物加热至40℃,保持20小时。通过HPLC监测反应进程,其显示在搅拌过夜(20小时)后完全转化。完全转换后,将RM在真空下浓缩,得到粗产物8,然后将其根据下述的快速C18柱色谱方案进行纯化。
将粗产物8(0.834mmol,基于UMP偶联期间5a的量计)溶解在4mL的5%的MeCN在200mM Et3N.HOAc(实际为190mM)水溶液中的溶液中。然后在真空中浓缩所得溶液,并将残余物重新溶解在4mL的5%的MeCN在200mM Et3N.HOAc水溶液中的溶液中。将该溶液使用25gC18柱(5%的MeCN在190mM Et3N.HOAc水溶液中的溶液→30%的MeCN在H2O中的溶液)通过快速C18柱色谱法纯化。将相应的纯级分合并并在真空中浓缩,得到橙色油状物。该物(8和少量8”和8”’的混合物)无需进一步纯化即可用于下一步。
向含有在H2O(12mL)中的快速C18纯化的8(2.87g,269mg校正(qNMR),0.375mmol)的圆底烧瓶中加入MeOH(12mL)和Et3N(12mL)。将所得溶液加热至45℃,保持22小时,然后在真空中浓缩,得到2.748g黄色油状物。然后将残余物进行如下所述的Dowex处理。
向含有在H2O(27.5mL)中的粗产物9a(2.75g,~9%的9a和~40%的AcOH(1H-NMR))的圆底烧瓶中加入Dowex MAC-3氢形式(16.5g)。将所得悬浮液在室温搅拌90分钟,并用P3玻璃过滤器过滤。将残余物用H2O洗涤(3×25mL)。将滤液真空浓缩。将所得残余物(984mg)与H2O(1×20mL)共蒸发,得到呈黄色油状的9a(703mg,32.2%的qNMR纯度)。1H-NMR(400MHz,D2O):δ7.82(d,J=8.4Hz,1H),5.85-5.78(m,2H),5.40(dd,J=3.6,3.6Hz,1H),4.25-4.18(m,3H),4.16-4.02(m,5H),3.89-3.86(m,1H),3.86-3.80(m,1H),3.45(AB体系,J=7.6,5.2Hz,1H),3.34(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),1.94(s,3H)。
实施例4-4:通过8和8’的混合物的脱乙酰化合成9a(三乙铵盐)
Figure BDA0003553913070000651
方法A:将粗产物8/8’溶解在水(0.15M)、甲醇(0.15M)和三乙胺(0.15M)中并搅拌过夜。接着,将混合物减压浓缩并在Q琼脂糖上纯化。首先将混合物用水(0.02M)和缓冲液A(NH4HCO3,10mM,0.005M)稀释,然后用缓冲液A上样到Q琼脂糖(100mL树脂/mmol原料)。通过阶式梯度(首先在20分钟内至10%的B(250mM NH4HCO3),然后在120分钟内至40%的B)使产物与副产物分离。从得到的UDP-6-叠氮基GalNAc三乙基铵盐(9a)中冻干产物级分。将该中间体溶解在H2O(0.2M)中,并通过C18-HPLC使用Phenomenex Luna 10u C18(2)、250×50mm柱(A:50mM Et3N.HOAc,pH 6.8,B:MeCN)来纯化。将收集的级分合并并与H2O共蒸发数次,最后冻干得到呈易碎的灰白色固体状(53%,从8和8’的混合物开始)的UDP-6-N3-GalNAc(9a)。
方法B:在1L的单颈烧瓶中,将8’(14.0g,15.3mmol)溶解在Et3N/MeOH/水(300mL,1:1:1)溶液中,并在室温下搅拌过夜。将粗产物混合物在减压下部分浓缩最多至23克的9(37%的1H-qNMR纯度,88%的产率),并将其溶解在140ml水中。对该9a溶液进行制备LCMS(洗脱液0-4%的ACN在50mM Et3N.HOAc水溶液中的溶液,pH=6.8)。将含有产物的级分合并,得到9(9L在50mM Et3N.HOAc缓冲液中的溶液)。将合并的级分(9L)分为两部分,并将一部分(4.5L)以30mL/min上样到1L Q-Sepharose Fast
Figure BDA0003553913070000662
离子交换柱上(A:25mM碳酸氢铵,B:25mM碳酸氢铵)。然后用25mM碳酸氢铵溶液洗涤柱子,然后梯度至100%的B以洗脱产物。将产物级分合并并在减压下浓缩,得到化合物9。重复该程序,得到UDP-6"-N3-6"-脱氧-GalNAc(9,铵盐)(8.79g,92%的1H-qNMR纯度,12.8mmol,84%的产率)。1H-NMR(400MHz,D2O):δ7.82(d,J=8.4Hz,1H),5.84-5.81(m,2H),5.39(dd,J=3.6,3.6Hz,1H),4.26-4.20(m,3H),4.16-4.08(m,5H),3.89-3.85(m,1H),3.85-3.81(m,1H),3.44(AB体系,J=7.6,5.2Hz,1H),3.33(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),1.93(s,3H)。
实施例4-4:5b与UMP三丁基铵盐在CDI的存在下的偶联
Figure BDA0003553913070000661
将UMP-NBu3(2.22g,4.36mmol)溶解在DMF(25mL)中并加入CDI(1.17g,7.2mmol),将反应物搅拌30分钟。加入MeOH(177μL,4.36mmol)并将反应物搅拌15分钟。将反应物置于真空下15分钟,随后加入6-叠氮基-6-脱氧-GalNAc-1-单磷酸5b(1.60g,4.9mmol)的DMF(25mL)溶液,然后加入NMI.HCl(2.25g,14.4mmol)。搅拌过夜后,加入额外量的活化UMP-NBu4。因此,在单独的烧瓶中将UMP-NBu3(700mg,1.4mmol)溶解在DMF(10mL)中并加入CDI(371mg,2.3mmol)。将该混合物搅拌5分钟并加入反应物中。将反应混合物在室温下搅拌过夜并减压浓缩。将粗产物混合物溶解在水中并分成三部分。将一部分以10ml/min上样到300mL Q-Sepharose Fast
Figure BDA0003553913070000672
离子交换柱上(A:25mM碳酸氢铵,B:250mM碳酸氢铵)。然后将柱用25mM碳酸氢铵溶液洗涤,然后梯度至40%的B以洗脱产物。将产物级分合并并在减压下浓缩,得到化合物9。将该程序重复两次,得到UDP-6"-N3-6"-脱氧-GalNAc(9,铵盐)(2.72g,47%的1H-qNMR纯度,2.0mmol,41%的产率)。1H-NMR(400MHz,D2O):δ7.82(d,J=8.4Hz,1H),5.84-5.81(m,2H),5.42(dd,J=3.6,3.6Hz,1H),4.26-4.20(m,3H),4.16-4.08(m,5H),3.90-3.89(m,1H),3.86-3.83(m,1H),3.47(AB体系,J=7.6,5.2Hz,1H),3.36(AB体系,J=7.2,5.6Hz,1H),1.95(s,3H)。
实施例4-5:由UMP.NBu3合成UMP咪唑磷酸酯10
Figure BDA0003553913070000671
向含有UMP三丁基铵盐(UMP.NBu3,6.05g,91.4%(QNMR),10.84mmol,1.00当量)和咪唑(7.38g,108.4mmol,10.0当量)的圆底容器中,加入无水DMF(55.0mL),然后加入2,2-二硫代吡啶(2,2-dithiopyridine)(3.36g,15.25mmol,1.41当量)。向所得无色溶液中加入Et3N(6.05mL,43.4mmol,4当量),然后加入PPh3(8.53g,32.5mmol,3.00当量),产生黄色溶液。将混合物在N2下搅拌2小时,然后在冰浴中冷却至0℃。向冷的反应混合物中加入553mL0.106M的NaClO4在丙酮中的溶液。将所得黄色悬浮液在冰浴中冷却至0℃,然后通过玻璃过滤器过滤并用冷干丙酮洗涤(3×)。将残余物在真空中浓缩,并经P2O5干燥,得到4.68g灰白色固体(88.7%的qNMR纯度,4.15g(校正),10.47mmol,96.7%的产率)。1H NMR(400MHz,D2O)δ(ppm):7.93(s,1H),7.84(d,J=8.2Hz,1H),7.32(q,J=1.4Hz,1H),7.13-7.01(m,1H),5.96(d,J=5.3Hz,1H),5.79(d,J=8.1Hz,1H),4.18(t,J=5.0Hz,1H),4.14-3.94(m,4H),3.07-2.97(m,1H),2.93-2.87(m,1H)。
实施例4-6:由5a和10合成8
Figure BDA0003553913070000681
向带有搅拌棒的火焰干燥的圆底烧瓶中加入6-N3-糖单磷酸5a(2.346g,77.6%(qNMR),4.437mmol,1.00当量)和无水DMF(27.5mL)。将所得溶液在冰浴中冷却并加入MgCl2(486mg,5.105mmol,1.15当量)。将所得混合物搅拌13分钟,产生细悬浮液。移除冰浴,使反应混合物缓慢升温至室温。接着,在搅拌的同时在30秒内分批加入10(2.282g,88.7%(qNMR),1.15当量)。将所得淡黄色悬浮液在室温下搅拌18小时。然后将反应混合物在真空中浓缩,得到9.20g混浊黄色油状物,其无需进一步纯化即用于下一步。
实施例4-7:通过8的脱保护合成UDP 6-叠氮基-GalNAc(9)
Figure BDA0003553913070000682
将粗产物8溶解在H2O(32mL)和MeOH(32mL)中,然后加入Et3N(32mL)。将所得混浊黄色悬浮液在室温下搅拌22小时,然后在真空中浓缩,得到混浊黄色油状物。将残余物溶解在H2O(222mL)中并缓慢倾倒(pull over)到DEAE Sephadex A-25填料(plug)。如下制备DEAE填料:将玻璃过滤器P3(6cm直径)装载DEAE Sephadex A-25(12.5g)并悬浮在H2O中,用1MNH4HCO3洗涤,然后用H2O洗涤。因此,获得了3.5cm高的填料(大约100mL)DEAE Sephadex。然后在15分钟的过程中,使用最小真空抽吸,将粗产物9(大约355μmol产物/g树脂)在H2O(222mL)中的溶液加载到DEAE填料中。将填料用软化水(60mL,3×)洗涤,然后用20mMNH4HCO3(100mL,4×)洗涤。最后,将产物用1M NH4HCO3洗脱(100mL,3×)。将洗脱的产物在真空中浓缩,与H2O共蒸发一次,然后冻干,得到呈灰白色固体状的9(3.986g,69.2%(qNMR),4.36mmol,98.3%的产率)。1H NMR(400MHz,D2O)δ(ppm):7.88(d,J=8.2Hz,1H),5.94-5.84(m,2H),5.46(dd,J=7.2,3.4Hz,1H),4.33-4.24(m,2H),4.24-4.06(m,5H),3.97-3.84(m,2H),3.51(dd,J=12.8,7.3Hz,1H),3.41(dd,J=12.8,7.3Hz,1H),2.00(s,3H)。
实施例5-1:合成6-叠氮基-1-(二-2-氰乙基)磷酸酯-GalNAc(12)
Figure BDA0003553913070000691
方法A:将含有半缩醛化合物11(1.20g,3.63mmol)和0.45M的1-H-四唑在乙腈中的溶液(32mL,14.5mmol,4当量)的圆底烧瓶浓缩并从无水甲苯(3×20mL)中共蒸发。将残余物溶解在无水DCM(40mL)中,然后冷却(-5℃)并用2-氰乙基-N,N’-二异丙基-亚磷氯-酰胺(2-cyanoethyl-N,N’-diisopropyl-phosphorochloro-amidite)(2.0mL,7.27mmol,2当量)在无水DCM(4.0mL)中的溶液处理,所述溶液在Ar(g)下搅拌下,在15分钟内滴加。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌80分钟,然后冷却(-40℃)并用mCPBA(2.10g,9.08mmol,2.5当量)处理。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌30分钟,然后在DCM(100mL)和10%硫代硫酸钠溶液(100mL)之间分配。将有机层依次用饱和NaHCO3溶液和盐水(各100mL)洗涤,干燥(MgSO4),过滤并浓缩。对残余物进行快速柱色谱(80g SiO2柱;70-100%的EtOAc的石油醚40-60溶液,然后0-25%的MeCN的EtOAc溶液),首先得到噁唑啉(F2)(100mg,0.32mmol,8.8%的产率),然后得到呈白色泡沫状的化合物12(F1)(1.10g,2.13mmol,59%的产率)。
方法B:在Ar(g)下,在搅拌下,在15分钟内,向经冷却(-5℃)并搅拌的半缩醛化合物11(547mg,1.65mmol)和4,5-二氰基咪唑(781mg,6.62mmol,4当量)在无水DCM(15mL)中的混合物中,逐滴加入2-氰乙基-N,N’-二异丙基-亚磷氯酰胺(0.9mL,3.31mmol,2当量)在无水DCM(2.0mL)的溶液。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌80分钟,然后冷却(-40℃)并用mCPBA(927mg,4.14mmol,2.5当量)处理。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌30分钟,然后加入10%的硫代硫酸钠溶液(10mL)。将有机层用饱和NaHCO3溶液(10mL)洗涤,干燥(MgSO4),过滤并浓缩。将残余物进行快速柱色谱(40g SiO2柱;70-100%的EtOAc的石油醚40-60溶液,然后0-50%的MeCN的EtOAc溶液),得到呈白色泡沫状的化合物3(540mg,1.05mmol,63%的产率)。NMR显示化合物12的纯度为98%;LCMS(ELSD)显示化合物12的纯度为95%。
方法C:在Ar(g)下,在搅拌下,在15分钟内,向经冷却(-5℃)并搅拌的半缩醛化合物11(547mg,1.65mmol)和4,5-二氰基咪唑(781mg,6.62mmol,4当量)在无水DCM(15mL)中的混合物中,逐滴加入2-氰乙基-N,N’-二异丙基-亚磷氯酰胺(0.9mL,3.31mmol,2当量)在无水DCM(2.0mL)中的溶液。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌80分钟,然后冷却(-40℃)并用mCPBA(927mg,4.14mmol,2.5当量)处理。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌30分钟,然后加入10%的硫代硫酸钠溶液(10mL)。将有机层用饱和NaHCO3溶液(10mL)洗涤,干燥(MgSO4),过滤并浓缩。将残余物进行快速柱色谱法(40g SiO2柱;70-100%的EtOAc的石油醚40-60溶液,然后0-50%的MeCN的EtOAc溶液),得到呈白色泡沫状的化合物3(540mg,1.05mmol,63%的产率)。NMR显示化合物12的纯度为98%;LCMS(ELSD)显示化合物12的纯度为95%。
方法D:在Ar(g)下,在搅拌下,在15分钟内,向经冷却(-5℃)并搅拌的半缩醛化合物11(547mg,1.65mmol)和BnS-1-H-四唑(1.27g,6.62mmol,4当量)在无水DCM(15mL)中的混合物中,逐滴加入2-氰乙基-N,N’-二异丙基-亚磷氯酰胺(0.9mL,3.31mmol,2当量)在无水DCM(2.0mL)中的溶液。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌80分钟,然后冷却(-40℃)并用mCPBA(927mg,4.14mmol,2.5当量)处理。使反应物缓慢升温至室温并继续再搅拌30分钟,然后加入10%的硫代硫酸钠溶液(10mL)。将有机层用饱和NaHCO3溶液(10mL)洗涤,干燥(MgSO4),过滤并浓缩。将残余物进行快速柱色谱法(40g SiO2柱;70-100%的EtOAc的石油醚40-60溶液,然后0-50%的MeCN的EtOAc溶液),得到呈白色泡沫状的化合物12(362mg,0.70mmol,43%的产率)。NMR和LCMS(ELSD)均显示化合物12的纯度>90%。
实施例5-2:合成6-叠氮基-1-磷酸-GalNAc(5b)
Figure BDA0003553913070000711
将化合物12(1.60g,3.10mmol)在35℃下用TEA/MeOH/水的8:35:57混合物(100mL)处理直到LCMS显示反应完成(3天)。将混合物在旋转蒸发器上部分浓缩至水性部分,然后冷冻干燥。重复冷冻干燥(两次)直到除去过量的三乙胺(通过NMR测定)。将残余物与丙酮一起研磨(2×100mL),通过倾析除去丙酮,并将残余物在高真空下干燥,得到呈透明泡沫状的化合物5b(1.33g,2.53mmol,82%的产率)。
实施例5-3:5b与UMP-吗啉酯(UMP-morpholidate)的偶联
Figure BDA0003553913070000712
方法A:在氩气(g)下,向配备有搅拌棒的火焰干燥的圆底烧瓶中加入化合物5b(81mg,0.15mmol,1.00当量)、无水DMF(2.0mL)、UMP-吗啉(116mg,0.17mmol,1.1当量)和4,5-二氰基咪唑(DCI,56mg,0.48mmol,3.2当量)。将所得溶液在35℃下搅拌20小时;粗产物混合物的LCMS表明原料5b未消耗掉。加入更多原料UMP-吗啉(35mg,0.3当量)并将反应物再搅拌6小时:LCMS显示5b的水平为2.5%。将混合物用MeCN(10mL)处理,然后离心并倾析液体(再次重复该过程),得到白色固体,将其溶于水中并加入到DEAE-琼脂糖培养基(2.4×13cm)中,将其依次用各50ml的水和浓度增加的100mM、200mM、300mM和400mM的三乙基碳酸氢铵(TEAB)洗脱。大部分化合物洗脱在300mM的TEAB级分中并冷冻干燥,得到120mg化合物9,通过LCMS检测,化合物9中含有化合物5b(基于-ve模式下化合物5b的质量离子的存在)。将残余物溶解在水中并进行C18色谱法(30g柱;洗脱液=100%的10mM的TEAB)。首先,得到UMP和化合物5b的2:1混合物(11mg),其次,得到纯(NMR和LCMS)的化合物9(65mg,51%)。
方法B:在氩气(g)下,向配备有搅拌棒的火焰干燥的圆底烧瓶中加入化合物5b(53mg,0.10mmol,1.00当量)、无水DMF(1.5mL)、UMP-吗啉(90mg,0.13mmol,1.3当量)和DCI(42mg,0.36mmol,3.6当量)。将所得溶液在35℃下搅拌20小时;粗产物混合物的LCMS表明原料UMP-吗啉已消耗。将混合物用丙酮(10mL)处理,然后离心并倾析液体(再次重复该过程),得到白色固体,将其溶于水中并加入到DEAE-琼脂糖培养基(2.4×13CM)中,将其依次用各50ml的水和浓度增加的100mM、200mM、300mM和400mM的TEAB洗脱。大部分化合物洗脱在300mM的TEAB级分中并冷冻干燥,得到102mg化合物9,通过LCMS(ELSD),化合物9中含有15%的化合物5b,而NMR显示化合物5b的量为46%。
方法C:在氩气(g)下,向配备有搅拌棒的火焰干燥的圆底烧瓶中加入化合物5b(53mg,0.10mmol,1.00当量)、无水DMF(1.5mL)、UMP-吗啉(90mg,0.13mmol,1.3当量)和EtS-1-H-四唑(47mg,0.36mmol,3.6当量)。将所得溶液在35℃下搅拌40小时;粗产物混合物的LCMS表明原料UMP-吗啉仍有剩余。将温度升至40℃并继续搅拌20小时。将混合物用丙酮(10mL)处理并离心(再重复一次),得到呈白色固体状的9,其含有8%的化合物5b(LCMS(ELSD)),而NMR显示化合物5b的量为40%。
方法D:在氩气(g)下,向配备有搅拌棒的火焰干燥的圆底烧瓶中,加入化合物5b(53mg,0.10mmol,1.00当量)、无水DMF(1.5mL)、UMP-吗啉(90mg,0.13mmol,1.3当量)和BnS-1-H-四唑(69mg,0.36mmol,3.6当量)。将所得溶液在35℃下搅拌40小时;粗产物混合物的LCMS表明原料UMP-吗啉仍有剩余。将温度升至40℃并继续搅拌6小时。将混合物用丙酮(10mL)处理并离心(再重复一次),得到呈白色固体状的9,其含有13%的化合物5b(LCMS(ELSD)),而NMR显示化合物5b的量为39%。

Claims (69)

1.一种根据以下方案制备具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物的方法:
Figure FDA0003553913060000011
所述方法包括:
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖,
其中R1独立地选自C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述亚硫酸化剂是亚硫酰卤化物或1,1’-亚硫酰咪唑,优选亚硫酰氯。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述氧化剂选自有机氧化剂或无机氧化剂,优选所述氧化剂为无机试剂,更优选所述氧化剂为RuO4
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述具有结构(II)的二醇由GlcNAc或GalNAc制备。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1是C(O)Me。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将所述具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物进一步转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000021
其中B是核碱基。
8.根据权利要求7所述的方法,其中将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化为1-单磷酸单糖化合物,其与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的化合物,其涉及在1-单磷酸单糖化合物与核苷单磷酸反应之前或之后的脱保护步骤。
9.根据权利要求8所述的方法,其中首先根据以下方案将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化为具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐形式:
Figure FDA0003553913060000022
所述方法包括:
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下转化具有结构(VI)的化合物以形成具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物,
其中R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
10.根据权利要求8所述的方法,其中首先根据以下方案将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化为具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐形式:
Figure FDA0003553913060000023
Figure FDA0003553913060000031
所述方法包括:
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的1-单亚磷酸二酯氧化,以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)将具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物,
其中R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯基乙基或苯基甲基),其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其中根据以下方案将具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000032
所述方法包括:
(i)使具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;和
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐,
其中R4均为氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起。
12.根据权利要求9或10所述的方法,其中根据以下方案将具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000041
所述方法包括:
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物,
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。
13.根据权利要求12所述的方法,其中步骤(x4)和(j1)在提供具有结构(Vb)的化合物的单个脱保护步骤中进行。
14.根据权利要求8所述的方法,其中首先根据以下方案将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物转化成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物:
Figure FDA0003553913060000042
所述方法包括:
(y1)将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖化合物;
(y2)在磷酸酯源的存在下使具有结构(XIV)的化合物与磷酸化酶接触以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物。
15.一种具有结构(III)的环状硫酸单糖化合物:
Figure FDA0003553913060000051
其中R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
16.根据权利要求15所述的化合物,其中出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1是(CO)Me。
17.一种具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物:
Figure FDA0003553913060000052
其中R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
18.根据权利要求17所述的化合物,其中出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1是C(O)Me。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-2-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-2-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
20.一种根据以下方案制备具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure FDA0003553913060000053
所述方法包括:
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下转化具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的噁唑啉化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物或其盐,
其中R1和R2独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
21.根据权利要求20所述的方法,其中步骤(g)在作为溶剂的DMF中进行,其中所述温度优选为0℃至120℃,优选20℃至90℃,更优选40℃至80℃,甚至更优选60℃至80℃,最优选75℃。
22.根据权利要求20或21所述的方法,其中所述具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖由根据权利要求17所述的具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物进行制备。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的方法,其中将所述具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物进一步转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000061
其中B是核碱基。
24.根据权利要求23所述的方法,其中根据以下方案将所述具有结构(Va)的化合物转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000062
所述方法包括:
(i)将具有结构(Va)的化合物用核苷单磷酸转化为具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;和
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐,
其中R4均为氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起。
25.根据权利要求23所述的方法,其中根据以下方案将所述具有结构(Va)的化合物转化为具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐:
Figure FDA0003553913060000071
所述方法包括:
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物;和
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。
26.一种具有结构(VII)的噁唑啉化合物:
Figure FDA0003553913060000072
其中R1和R2独立地选自H、任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
27.根据权利要求26所述的化合物,其中R1和R2选自H、C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是H或C(O)Me。
28.根据权利要求26或27所述的化合物,其中所述化合物衍生自单糖N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
29.一种混合物,其包含具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的α-异头形式和β-异头形式:
Figure FDA0003553913060000073
其中α-和β-异头形式之间的摩尔比为3/1至10/1,其中化合物(Va)的两种异头形式都可以是盐形式,其中R1和R2独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
30.根据权利要求29所述的化合物,其中R1和R2选自C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
31.根据权利要求29或30所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
32.一种根据以下方案制备具有结构(Va)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure FDA0003553913060000081
所述方法包括:
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)使具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物,
其中R1和R2独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。
33.一种根据以下方案制备具有结构(Vb)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure FDA0003553913060000091
所述方法包括:
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)同时将具有结构(XIII)的磷酸二酯和单糖进行脱保护以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物,
其中R1和R2独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选地被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。
34.一种根据以下方案制备具有结构(Vb)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单磷酸单糖化合物的方法:
Figure FDA0003553913060000092
所述方法包括:
(y1)将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基-单糖化合物;
(y2)在磷酸酯源的存在下使具有结构(XIV)的化合物与磷酸化酶接触以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物,
其中R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
35.一种根据以下方案制备具有结构(VIII)的核苷二磷酸的方法:
Figure FDA0003553913060000101
所述方法包括:
(z)使具有结构(Va)的化合物与具有结构(X)的核苷单磷酸反应以形成具有结构(VIII)的核苷二磷酸,任选地其中该反应在有机碱、MgCl2或ZnCl2的存在下进行;
其中R1和R2独立地选自H和任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基,并且B是核碱基。
36.根据权利要求35所述的方法,其中R1和R2是H、C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
37.根据权利要求35或36所述的方法,其中B是尿嘧啶。
38.一种具有结构(VIII)的核苷二磷酸:
Figure FDA0003553913060000102
其中:
-B是核碱基;
-R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R4均为氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起。
39.根据权利要求38所述的化合物,其中R1和R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
40.根据权利要求38或39所述的化合物,其中出现的两个R4均为氢。
41.根据权利要求38-40中任一项所述的化合物,其中B是尿嘧啶。
42.根据权利要求38-41中任一项所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
43.一种具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物:
Figure FDA0003553913060000111
其中:
-R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基。
44.根据权利要求43所述的化合物,其中R1和R2选自C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
45.根据权利要求43或44所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
46.一种具有结构(XII)的亚磷酸酯:
Figure FDA0003553913060000112
其中:
-R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。
47.根据权利要求46所述的化合物,其中R1和R2选自C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
48.根据权利要求46或47所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
49.一种具有结构(XIII)的磷酸二酯:
Figure FDA0003553913060000121
其中:
-R1选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代。
50.根据权利要求49所述的化合物,其中R1和R2选自C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中R1和R2是C(O)Me。
51.根据权利要求49或50所述的化合物,其中所述单糖是N-乙酰基-D-半乳糖胺(GalNAc)或N-乙酰基-D-葡糖胺(GlcNAc),优选GalNAc。
52.一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure FDA0003553913060000122
Figure FDA0003553913060000131
其中:
-R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R4均为氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起;
-B是核碱基,
其中方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下将具有结构(VI)的化合物转化为具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(i)使具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应以形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;以及
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
53.根据权利要求52所述的方法,其中出现的每个R1和R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1和R2是C(O)Me。
54.根据权利要求52或53所述的方法,其中出现的两个R4均为氢。
55.根据权利要求52-54中任一项所述的方法,其中B是尿嘧啶。
56.一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure FDA0003553913060000141
其中:
-R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-B是核碱基,
其中方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(I)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(f)在一种或多种路易斯酸的存在下将具有结构(VI)的化合物转化为具有结构(VII)的噁唑啉化合物;
(g)使具有结构(VII)的化合物与磷酸反应以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物;
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。
57.根据权利要求56所述的方法,其中出现的每个R1和R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1和R2是C(O)Me。
58.根据权利要求56或57所述的方法,其中B是尿嘧啶。
59.一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure FDA0003553913060000161
其中:
-R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代;
-R4均为氢或出现的两个R4通过羰基部分连接在一起;
-B是核碱基,
其中方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)将具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(i)使具有结构(Va)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸;以及
(j)将具有结构(VIII)的酰化核苷二磷酸进行脱保护以获得具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
60.根据权利要求59所述的方法,其中出现的每个R1和R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1和R2是C(O)Me。
61.根据权利要求59或60所述的方法,其中出现的两个R4均是氢。
62.根据权利要求59-61中任一项所述的方法,其中B是尿嘧啶。
63.一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure FDA0003553913060000181
其中:
-R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R2选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;
-R3选自C1-6烷基、烯丙基、2-氰基乙基、2-烷基磺酰基乙基、2-芳基磺酰基乙基、2,2,2-三氯乙基、CH2OC(O)烷基、芴基甲基、2-吡啶基乙基、苯基-C1-2-烷基(2-苯乙基或苯甲基),其中苯基任选被一种或多种卤化物或硝基或甲氧基取代;
-B是核碱基,
其中方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应以形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(e)保护具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖以形成具有结构(VI)的6-叠氮基-6-脱氧单糖化合物;
(x1)将具有结构(VI)的化合物的异头位置进行脱保护以形成具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物;
(x2)将具有结构(XI)的1-羟基-单糖化合物转化为具有结构(XII)的6-叠氮基-6-脱氧-1-单亚磷酸二酯;
(x3)在氧化剂的存在下将具有结构(XII)的单亚磷酸二酯氧化,以形成具有结构(XIII)的1-单磷酸二酯化合物;
(x4)将具有结构(XIII)的磷酸二酯进行脱保护以形成具有结构(Va)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(j1)将具有结构(Va)的化合物进行脱保护以获得具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(i1)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸。
64.根据权利要求63所述的方法,其中出现的每个R1和R2是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1和R2是C(O)Me。
65.根据权利要求63或64所述的方法,其中B是尿嘧啶。
66.根据权利要求63-65中任一项所述的方法,其中步骤(x4)和(j1)在提供具有结构(Vb)的化合物的单个脱保护步骤中进行。
67.一种根据以下方案制备具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐的方法:
Figure FDA0003553913060000191
Figure FDA0003553913060000201
其中R1独立地选自任选取代的C(O)-烷基、C(O)-芳基和C(O)-芳基烷基;B是核碱基,
其中方法包括:
(a)将N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺转化为具有结构(II)的1,3-二酰化化合物;
(b)使具有结构(II)的二醇与亚硫酸化剂反应形成具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯;
(c)使具有结构(IIIa)的环状亚硫酸酯与氧化剂反应以形成具有结构(IIIb)的环状硫酸酯;
(d)使具有结构(IIIb)的环状硫酸酯与无机叠氮化物反应以形成具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖;
(y1)将具有结构(I)的6-叠氮基-6-脱氧单糖进行脱保护以形成具有结构(XIV)的1,3,4-三羟基-6-叠氮基单糖化合物;
(y2)在磷酸酯源的存在下使具有结构(XIV)的化合物与磷酸化酶接触以形成具有结构(Vb)的1-单磷酸单糖化合物或其盐;
(i)使具有结构(Vb)的化合物与核苷单磷酸反应形成具有结构(IX)的核苷二磷酸或其盐。
68.根据权利要求67所述的方法,其中出现的每个R1是C(O)Me、C(O)tBu、C(O)Ph或C(O)CH2Ph,优选其中出现的每个R1是C(O)Me。
69.根据权利要求67或68所述的方法,其中B是尿嘧啶。
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