CN1255420C - 制备l－利巴韦林的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种以工业规模制备L-利巴韦林的方法，该方法包括在路易斯酸和溶剂存在下，3-取代的三唑的糖基化反应。所述方法包括：a)式(I)的三唑与式(II)的被保护的L-呋喃核糖的反应；b)除去Pg基团，并任选将所得式(III)化合物的R2基团转化为甲酰胺基团，获得L-利巴韦林。

Description

制备L-利巴韦林的方法
本发明涉及一种制备利巴韦林的方法，更具体地说，涉及一种制备利巴韦林的L-同分异构体的方法。
下式所示的利巴韦林或1-β-D-呋喃核糖基-1H-1，2，4-三唑-3-甲酰胺(Merck索引第11版)
是一种已知的抗病毒剂，通常与α-2b干扰素联合给药治疗感染慢性丙型肝炎的患者。然而，另外还表现出一种很引人关注的T细胞介导免疫调节活性的利巴韦林有相当的毒性。
已发现利巴韦林的下式所示L-同分异构体(1-β-L-呋喃核糖基-1H-1，2，4-三唑-3-甲酰胺，也被命名为ICN17261或L-利巴韦林或levovirin，参见J.Med.Chem.，(2000)，43，1019-1028)
Figure C0281492400042
表现出被减小的毒性和抗病毒作用，并保留了免疫调节活性，代表了一种非常有前途的第二代利巴韦林代用品。
到目前为止，如US patent n.6,130,326所揭示，已能通过应用于利巴韦林的相同合成方法获得levovovirin。
在合成制备利巴韦林的方法中特别重要的是进行预形成的三唑核与被保护的糖衍生物的偶联反应。
通常此类方法采用甲硅烷基化剂活化预先选择的三唑核，随后，按照以下通用流程，使甲硅烷基三唑中间体与适宜的被保护的呋喃核糖反应：
Figure C0281492400051
其中R1通常表示O-乙酰基或卤素，Pg为保护羟基官能团的基团，例如乙酰基或苯甲酰基，R2优选为甲酯基基团而R表示烷基，优选为甲基。
然后通过使所述糖脱保护并将酯基团转化为酰胺，由中间体产物III获得利巴韦林。
可容易地采用上述程序，例如描述于J.Med.Chem.(1972)，15，1150-1154，通过以被适当保护的L-呋喃核糖替换上述D-呋喃核糖(II)而制备levovirin。
可是，该方法有一些缺点，使其几乎没有应用的意义。事实上，在所述糖基化反应中，获得一种由所需产物III(三唑上1位氮的糖基化产物)和在2位氮上的糖基化位置异构体的1∶1混合物所组成的粗产物。
因此，不仅终反应产率显著低于理论值，而且，最重要的是，存在大量的副产物，使得通过色谱法纯化中间产物III成为必要，尤其在工业应用的情况下，所述技术涉及所有这些问题。
因此，以上描述的利巴韦林的合成方法是许多研究的目标，由此产生了不同的结果，所述研究基本包括甲硅烷基化剂在现场制备Rev.Roum.Chim.(1987)，32，329-333]，或使用适宜的酸催化剂。后者在酸催化剂，具体地说在Friedel-Crafts催化剂或路易斯酸存在下的甲硅烷基化-糖基化反应代表制备核苷的标准方法[Chem.Ber.(1981)， 114，1256-1268]并且在不同的情形下，该方法特别应用于制备利巴韦林。
最后，Vorbrüggen等在Chem.Ber.(1981)，114，1234-1255中研究了甲硅烷基三氟甲磺酸盐在由三甲基甲硅烷基三唑得到利巴韦林前体的缩合反应中相对于更常规的路易斯酸如SnCl4的催化作用。
所述合成方法的另一个用HgBr2催化的具体应用实例报道于Nucl.Acid.Chem.(1978)， 1， 255-260中。
随后，专题论文集[Nucleosides Nuc/eotides(1991)， 10，619-20]中提出了一种在特殊酸催化剂(CF3CF2OCF2CF2SO3SiMe3)存在下进行的利巴韦林的类似合成方法。
从与上述合成利巴韦林有关的文献评论，从1972年开始的第一步工作直到1991年的晚近的工作，清楚地说明为了通过三唑的糖基化制备利巴韦林必须通过甲硅烷基化进行最初的活化。
事实上，上述出版物的共同之处在于都在当前论述的特定糖基化反应中使用了甲硅烷基三唑，同时实验活性集中在评估酸催化剂对反应产率和对最终粗产物组成的影响上。
除至今讨论的硅烷基化-糖基化反应外，可以按照一种备选的、更激烈的、熔融的方法进行利巴韦林的合成。例如，前面引用的相同文章[J.Med.Chem.(1972)， 15，1150-1154]描述了在磷酸二(对硝基苯基)酯存在下，通过在160-165℃下的熔融3-甲酯基三唑和四乙酰基核糖的1∶1混合物来制备利巴韦林。Levovirin也可以通过熔融反应合成，如在已提过的美国专利6,130,326号中所述。
可是，收率很高的本方法难于工业化应用，因为工业化应用的条件更严格，如熔融下的反应和高温。
现在已经发现了一种在特别简单的条件下，以工业化规模制备L-利巴韦林的方法，该方法具有高产率。
至于在先有技术中描述的方法，本发明使其可用于制备式III的中间体产物，其优势是无需三唑系统的初步硅烷基化并且具有允许在随后的步骤中直接使用该反应粗产物的纯度，从而避免冗长的纯化过程。
另外，更温和的反应条件使本方法特别适宜于工业化应用。
发明内容
因此本发明的目标是一种制备L-利巴韦林的方法，该方法包括：
(a)在路易斯酸(IV)和溶剂存在下，使下式(I)的三唑与下式(II)的被保护的L-呋喃核糖反应，
Figure C0281492400071
其中R2为C1-C4烷氧基羰基、芳基烷氧基羰基、羧基、氰基、甲酰胺基，
其中Pg为保护羟基官能团的基团，而R1为选自C1-C4酰氧基、芳氧基和卤素的离去基团；和
(b)除去Pg基团，并任选将得到的下式(III)化合物的R2基团转化为甲酰胺基团，
Figure C0281492400081
其中Pg和R2具有以上所给出的含义，
以获得下式的L-利巴韦林
Figure C0281492400082
原料式I三唑通常可以按照已知的方法进行制备，例如按照美国专利3798209所述进行制备。优选的式I化合物为其中R2表示C1-C4烷氧基羰基，特别是其中R2表示甲酯基的化合物。
式II的被保护的L-呋喃核糖可按照常规的糖保护技术由L-核糖进行制备或通过购买获得。
按照本发明，Pg为一个保护羟基官能团的基团。适宜的保护基团通常为醚、酯、缩酮及所有通常用于碳水化合物化学领域的基团。例如，见T.Green和P.Wuts在1999年第3版第2章17页“ProtectingGroups in Organic Synthesis”(有机合成中的保护基团)中所述的基团。优选的保护基团为乙酰基、苯甲酰基和苄基。在本文中，特别优选乙酰基。
式II化合物的R1基团为一个选自C1-C4酰氧基、芳氧基和卤素的离去基团，优选氯、溴和C1-C4酰氧基，更优选乙酰氧基。
在路易斯酸IV存在下进行所述偶联反应。例如，对于术语“路易斯酸”的定义见J.March in“Advanced Organic Chemistry”第3版(1985)227页。按照本发明，优选的路易斯酸为AlCl3、SbCl5、BF4、SnCl4和FeCl3；已经证实SnCl4特别有利。
用于本发明偶联反应的溶剂通常为卤化烃、醚或芳香烃。优选卤化烃如二氯甲烷、氯仿、三氯乙烷和更高级的同系化合物。特别优选二氯甲烷。
在本发明中，三唑(I)、被保护的L-呋喃核糖(II)和路易斯酸(IV)通常按照相对于每摩尔(II)为1-2摩尔(I)和1-1.5摩尔(IV)的量进行使用。用于本方法的摩尔反应比优选相对于每摩尔(II)使用1-1.2摩尔(I)和1-1.1摩尔(IV)。
本发明的偶联反应通常在-10℃至溶剂回流温度的温度范围内进行。在加入路易斯酸期间最好将所述反应混合物冷却到+5℃和+20℃之间，然后加热至回流。
通常按照本领域技术人员所熟知常规的方法分离式III的偶联反应产物，如用适宜的溶剂萃取、通过蒸发浓缩有机相并过滤如此沉淀的粗产物。优选将该粗产物就这样用于随后的步骤或者可例如通过结晶或层析纯化该粗产物。
本发明制备L-利巴韦林的方法最后除去Pg保护基团并任选将式III中间体产物的R2基团转化为甲酰胺基团。
Pg保护基团的除去在标准条件下进行，所述条件的变化取决于该基团本身的化学性质。通常，见本文前面引用的、由T.Green和P.Wuts在“Protecting Groups in Organic Synthesis”第3版第2章17页(1999)中所描述的去除条件。
例如，在保护基团为酯的情况下，它的脱除将通过在碱性催化条件中醇解来进行。具体地说，当Pg为乙酰基时，优选在甲醇钠存在下用甲醇进行脱保护。
最后，如果R2不同于CONH2，则通过将糖已经脱保护的式III中间产物的R2基团转化为甲酰胺基团来完成L-利巴韦林的合成。
根据R2基团的含义所述转化将在不同的条件下进行，反应中的任何情况都是本领域技术人员所熟知的，不会束缚本发明。作为实例可以引用J.March在“Advanced Organic Chemistry”第3版1152页(1985)中报道的酰胺的制备反应。
具体地说，当R2为甲酯基时，优选通过用氨的甲醇溶液处理来进行上述脱保护的中间体产物III的转化。该氨解反应可在1-4个大气压下进行，优选在1.9-2.5atm下进行。
或者，可同时进行糖的脱保护和将式III化合物的R2基团转化为甲酰胺基团，直接得到L-利巴韦林。
例如，如J.Med.Chem.1972.Vol.15，No.11，1150-1154关于利巴韦林的描述，可通过用氨的甲醇溶液处理其中Pg为乙酰基而R2为甲酯基的中间体产物III，直接制备L-利巴韦林。
按照优选的实施方案，在搅拌下和惰性气氛下，向式I所示三唑和式II所示被保护的核糖在预选溶剂中的预冷却悬浮液中加入路易斯酸IV，维持温度在20℃以下。
当完成加入时，使该反应物回流直到完成反应。通过加入酸性水停止该反应，控制温度不超过20℃。使各相分离，用酸水再洗涤有机相并且用有机溶剂提取水相几次。在真空下浓缩有机相，并通过加入助溶剂使其沉淀而分离粗产物III，部分蒸发并过滤固体。
用预选的醇溶解如此获得的固体并按照常规技术脱保护，优选通过在相应的醇化钠的存在下的醇解，然后通过在一种醇性媒介中氨解转化为L-利巴韦林。然后通过结晶分离该L-利巴韦林，优选在含水甲醇中结晶；按照本发明的最好实施方案，所述结晶在低于50℃的冷却温度下进行并且每体积水使用2-5体积甲醇。
由以下不应该认为是限制本发明的实施例可见，本方法使得高产率和高纯度地制备L-利巴韦林成为可能，不需要三唑环活化的任何初步骤，在时间、纯度和原料方面具有明显优势。
实施例
1-(2，3，5-三-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖基)-1H-1，2，4-三唑-3-羧酸甲酯的合 成(三乙酰基-L-利巴韦林，3-甲酯基，L-TARC，III，Pg＝CH3CO，R2＝COOCH3)
在搅拌和通入氮气条件下，向装配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的250ml的4颈无水反应器中加入42ml二氯甲烷、10.0g L-四乙酰基核糖(Fluka)和4.6g 3-甲酯基三唑。
将该混合物冷却至约5℃，并在搅拌条件下将9.0g四氯化锡加入到该悬浮液中。
通过用冰浴冷却控制该反应放热以便使温度不超过15-20℃，并且当完全加入后，加热该反应混合物至回流2小时。在15分钟内用水和冰浴使其冷却到20℃。
然后在低于+20℃的温度下加入30％盐酸(4.4ml)和水(38.0ml)并搅拌45分钟；放置该混合物15分钟以便分离，然后使上层水相与富有机相分离，随后用30％盐酸(4.4ml)和水(38.0ml)处理该有机相。
搅拌45分钟后，将该混合物放置15分钟以便分离，使上部水相与富有机相分离，然后用30％盐酸(4.4ml)和水(38.0ml)处理该有机相。
搅拌45分钟后，将该混合物放置15分钟以便分离，并分离各相：在大气压下蒸馏所述有机相(内温约45℃)并向该油性残余物中加入75ml甲苯，在约200mbar残余气压的真空下将该混合物蒸馏为可搅拌的潮湿糊状物。使其冷却到5-10℃2小时并在一个Buchner滤器上过滤，同时用甲苯(2×5.0ml)洗涤。
获得12.5g湿产物，等于9.8g干燥的产物。
1-β-L-呋喃核糖基-1H-1，2，4-三唑-3-羧酸甲酯的合成
(L-利巴韦林甲酯，L-RIBEST，III，Pg＝H，R2＝COOCH3)
向由此获得的潮湿固体残余物中加入50.0ml甲醇，控制水分在0.2％以下。冷却该混合物至10℃，并用30分钟加入0.9g 30％甲醇钠的甲醇溶液。
获得一种澄清的黄色溶液，在10℃下，保持在一种惰性气氛中搅拌该溶液3小时。然后加入0.3g冰醋酸并在真空(300mbar至50mbar)下于30-35℃蒸馏该混合物，得到油状残余物。用甲醇再次溶解该残余物，在真空下蒸馏，得到油残余物。
L-利巴韦林的合成
向如此获得的残余物中加入25.0ml甲醇和1.6g氨气并且在搅拌下将该混合物在20℃放置4小时；在反应的过程中出现产物的沉淀。
在减压(200mmHg；内部温度40℃)下蒸馏到大约一半体积，加入5.0ml水；加热到60-70℃直到溶解，加入10.0ml甲醇。
冷却该混合物到0-5℃4小时并在一个Buchner滤器上过滤该固体，同时用甲醇洗涤；获得7.5g潮湿的粗L-利巴韦林，无需干燥使其结晶。
结晶
将7.5g湿L-利巴韦林(等于5.2g干燥产物)用5.0ml水处理，并在搅拌条件下加热至60℃的最高温度直至溶解。然后加入12.5ml甲醇；得到的pH等于7-8。冷却到大约40-45℃，在环境温度下搅拌，使所述产物沉淀并放置一小时结晶：产生大量的沉淀。冷却到5℃2小时并在一个Buchner滤器上过滤该产物，同时用5ml甲醇洗涤。
获得5.4g潮湿结晶的L-利巴韦林，将该结晶在真空下于60℃干燥过夜，得到4.9g干燥产物。
分析数据：
  外观：   结晶白色粉末
  [α]D(10mg/ml；H2O)：   +37.0°
  HPLC纯度   99.5％
  NMR(Brucker 300MHz，d6-DMSO)   1H和13C NMR光谱证实L-利巴韦林的结构
NOESY光谱排除了α端基异构体的存在，并证明获得的位置异构体为核糖的1位连接到三唑环的1位氮原子上的位置异构体。

Claims (16)

1.一种制备L-利巴韦林的方法，该方法包括：
(a)在路易斯酸(IV)和溶剂存在下，使下式(I)的三唑与下式(II)的被保护的L-呋喃核糖反应，
其中R2为C1-C4烷氧基羰基、芳基烷氧基羰基、羧基、氰基、甲酰胺基，
其中Pg为保护羟基官能团的基团，而R1为选自C1-C4酰氧基、芳氧基和卤素的离去基团；和
(b)除去Pg基团，并任选将所得下式(III)化合物的R2基团转化为甲酰胺基团，获得L-利巴韦林，
Figure C028149240002C3
其中Pg和R2具有以上所给出的含义。
2.权利要求1的方法，其中R2为C1-C4烷氧基羰基。
3.权利要求1的方法，其中R2为甲酯基。
4.权利要求1的方法，其中Pg为乙酰基、苯甲酰基或苄基。
5.权利要求1的方法，其中Pg为乙酰基。
6.权利要求1的方法，其中R1为选自氯、溴和C1-C4酰氧基的基团。
7.权利要求1的方法，其中R1为乙酰氧基。
8.权利要求1的方法，其中所述路易斯酸(IV)选自AlCl3、SbCl5、BF4、SnCl4和FeCl3。
9.权利要求1的方法，其中所述路易斯酸(IV)为SnCl4。
10.权利要求1的方法，其中用于步骤a)的溶剂为一种卤化烃。
11.权利要求1的方法，其中用于步骤a)的溶剂为二氯甲烷。
12.权利要求1的方法，其中试剂在步骤a)以相对于每摩尔(II)为1-2摩尔(I)和1-1.5摩尔(IV)的摩尔比使用。
13.权利要求1的方法，其中试剂在步骤a)以相对于每摩尔(II)为1-1.2摩尔(I)和1-1.1摩尔(IV)的摩尔比使用。
14.权利要求1的方法，其中步骤a)的反应温度在-10℃至所述溶剂的回流温度范围内。
15.权利要求1的方法，其中通过从含水甲醇中结晶分离L-利巴韦林。
16.权利要求15的方法，其中所述结晶在低于50℃的冷却温度下进行并且每体积水使用2-5体积甲醇。
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