DE1234222B

DE1234222B - Process for the preparation of a derivative of 2-deoxy-5-fluorouridine

Info

Publication number: DE1234222B
Application number: DEH48334A
Authority: DE
Inventors: Robert Duschinsky
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1962-03-02
Filing date: 1963-02-23
Publication date: 1967-02-16

Description

Verfahren zur Herstellung eines Derivats von 2'-Desoxy-5-fluoruridin Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des neuen 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridins[3',5'-Diacetat von 1-(ß-D-2-Desoxyribofuranosyl)-5-fluoruracil].Process for the preparation of a derivative of 2'-deoxy-5-fluorouridine The invention relates to a process for the preparation of the new 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine [3', 5'-diacetate of 1- (β-D-2-deoxyribofuranosyl) -5-fluorouracil].

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man 2'-Desoxy-5-fluoruridin durch Behandlung mit mindestens 2 Äquivalenten eines Acetyiierungsmittels pro Äquivalent 2'-Desoxy-5-flu oruridin in Gegenwart eines basischen Mittels in an sich bekannter Weise in 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin überführt. Diese neue Verbindung ist therapeutisch insofern von besonderer Bedeutung, als sie zur Erzielung eines hohen Spiegels an 2'-Desoxy 5-fluoruridin im Körper eingesetzt werden kann. 2'-Desoxy-5-fluoruridin stellt eine bekannte Verbindung dar, die z. B. als antiseptisches Mittel gegen grampositive Bakterien und gegen Pilze verwendet werden kann. Sie wirkt auch als Antimetabolit im Nucleinsäureaufbau und verhindert so das Wachstum der Zellen, insbesondere von Tumorzellen. Bei oraler Verabreichung von 2'-Desoxy-5-fluoruridin wird dieses in beträchtlichem Ausmaß zu 5-Fiuoruracii metabolisiert, welches selbst teilweise abgebaut wird unter Bildung von z. B. Dihydrofluoruracil, a-Fluor-ß-ureidopropionsäure und a-Fluor-ß-alanin. Es kann nur ein geringer Teil des biologisch aktiven 2'-Desoxy-5-fluoruridins tatsächlich in den Körperflüssigkeiten, wie dem Blut oder dem Urin, festgestellt werden. Dagegen wird nach Verabreichung von 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin ein wesentlich höherer Gehalt an 2'-Desoxy-5-fluoruridin im Körper aufgefunden.The inventive method is characterized in that one 2'-Deoxy-5-fluorouridine by treatment with at least 2 equivalents of an acetylating agent per equivalent of 2'-deoxy-5-fluoruridine in the presence of a basic agent in converted into 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine in a manner known per se. This new compound is of particular therapeutic importance insofar as it used to achieve high levels of 2'-deoxy 5-fluorouridine in the body can be. 2'-Deoxy-5-fluorouridine is a known compound which, for. B. used as an antiseptic against gram-positive bacteria and against fungi can be. It also acts as an antimetabolite in nucleic acid build-up and prevents so is the growth of cells, especially tumor cells. When administered orally from 2'-deoxy-5-fluorouridine this becomes to a considerable extent 5-fluorouracii metabolized, which itself is partially broken down with the formation of z. B. Dihydrofluoruracil, a-fluoro-ß-ureidopropionic acid and a-fluoro-ß-alanine. It can only be a small part of the biologically active 2'-deoxy-5-fluorouridine actually in the body fluids, such as blood or urine. Against this is after administration of 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine a significantly higher content of 2'-deoxy-5-fluorouridine found in the body.

So konnte bei klinischen Versuchen festgestellt werden, daß bei oraler Verabreichung des Diacetats eine nahezu doppelt so hohe maximale Plasmakonzentration erreicht wird als mit 2'-Desoxy-5-fluoruridin selbst. Dabei beträgt der LDS.p-Wert sowie die tolerierte Dosis bei mehrfacher Verabreichung (i.p.-Applikation bei Ratten) für das Diacetat etwa das Doppelte derjenigen des 2'-Desoxy-5-fluoruridins.It was found in clinical trials that oral Administration of the diacetate resulted in a maximum plasma concentration almost twice as high is achieved than with 2'-deoxy-5-fluorouridine itself. The LDS.p value is as well as the tolerated dose after multiple administration (i.p. application in rats) for the diacetate about twice that of 2'-deoxy-5-fluorouridine.

Antineoplastische Aktivität und Toxizität von (A) 2'-Desoxy-5-fluoruridin und (B) 2'-Desoxy-3',5'-di-O-aceiyl-5 fluoruridin. Tabelle 1 Ver- Dosis 1/t-V,erhältnisl) bindung [mg/kg - 8] A 50; 25; 25 0; 0,02; 0,11 B 100; 50; 25 0; 0,fl13; 0,14 ;) Verhältnis der Tmnorgräße behandelter Tiere (t) zu der bei der unbehandelten Kontrollgruppe (c). Tabelle 2 Ehrlich-Ca (solide Form) Ver- Dosis t/c-Verhältnis2) bindung [mg/kg . 101 A 50; 25; 12,5; 6,25 0,05; 0,022; 0,2; 0,35 B 100; 50; 25; 12,5 0,08; 0,1; 0,13; 0,31 2) bezogen auf Tumorgewicht. Tabelle 3 Toxizität Tolerierte Dosis bindung 1'D5° i. p. [mg/kgl Verabrec hung irp. [nig/kgl A 650 50 B >1000 125 Tabelle 4 -. Stoffwechsel von markierten Verbindungen A bzw. B bei oraler Verabreichung Patient I Patient II A , B A B Dosis [mg/kg] 30' 30 31 32 Gesamtaktivität [Impulse/Min.] 92.106 94 - 106 100-1011 42-101) Plasmakonzentration 5,6 9,3 3,5 6,9 [#tg Äquivalent/ml] (45 Minuten) (30 Minuten) (90 Minuten) (240 Minuten) Prozentsatz der als A oder 5'-Mono- 1,6 10,7 0 _ 13 acetyl-A ausgeschiedenen Akti- (3 Stunden) (3 Stunden) __(7 Stunden) , (9 Stunden) vität 1,6 26,7 0 25 (3 Stunden) i (9 Stunden). (12 Stunden) (12 Stunden) Tabelle 5 Blutspiegel von 2'-Desoxy-5-fluoruridin nach Ver- abreichung von je 30 mg/kg A bzw. B in #tg A/ml. Bestimmungsmethode 1 A 1 B 14C-Methodenach Heidelberger 5,6 9,3 Mikrobenhemmung nach C 1 a r k s o n 0,52 39 Für die Umsetzung des 2'-Desoxy-5-fluoruridins wird als basisches Mittel mit Vorteil z. B. Pyridin oder Dimethylanilin verwendet. Als Acetylierungsmittel setzt man zweckmäßig Essigsäureanhydrid ein. Man kann aber auch andere Acetylierungsmittel, wie Acetylchlorid, verwenden. Um einen möglichst vollständigen Umsatz zu erreichen, ist es bevorzugt, das Acetylierungsmittel im Überschuß beizufügen. Die exotherme Acetylierungsreaktion kann durch bloßes Mischen der Ausgangsmaterialien bei Raumtemperatur eingeleitet werden. Nach Beginn der Umsetzung wird die Reaktionsmischung vorzugsweise gekühlt, so daß die Reaktionstemperatur sich innerhalb der Grenzen von ungefähr 20°C bis zu ungefähr 40°C bewegt. Die Reaktionsmischung wird zweckmäßig bis zur Vervollständigung der Umsetzung weitergerührt. Das Abklingen der Acetylierungsreaktion kann daran festgestellt werden, daß die Reaktionstemperatur ohne äußere Kühlung ungefähr bei Raumtemperatur stehenbleibt. Man kann die Acetylierung in Gegenwart eines Lösungsmittels vornehmen. Im allgemeinen verwendet man ein Lösungsmittel, in welchem sich sowohl das 2'-Desoxy-5-fluoruridin, das Acetylierungsmittel und das Reaktionsprodukt lösen. Bevorzugt dienen hierzu inerte, organische, nichtpolare Lösungsmittel, wie Chloroform oder besonders Methylenchlorid.Antineoplastic activity and toxicity of (A) 2'-deoxy-5-fluorouridine and (B) 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-aceiyl-5 fluorouridine. Table 1 Ver dose 1 / tV, obtainable) binding [mg / kg - 8] A 50; 25; 25 0; 0.02; 0 , 11 B 100; 50; 25 0; 0 , fl13; 0.14 ;) Ratio of the normal sizes of treated animals (t) to the in the untreated control group (c). Table 2 Honest-Ca (solid form) Ver dose t / c ratio2) binding [mg / kg. 101 A 50; 25; 12.5; 6.25 0.05; 0.022; 0.2; 0.35 B 100; 50; 25; 12.5 0.08; 0.1; 0.13; 0.31 2) based on tumor weight. Table 3 toxicity Tolerated dose binding 1'D5 ° ip [mg / kgl administration irp. [nig / kgl A 650 50 B> 1000 125 Table 4 -. Metabolism of labeled compounds A and B when administered orally Patient I patient II A, BAB Dose [mg / kg] 30 '30 31 32 Total activity [impulses / min.] 92.106 94 - 106 100-1011 42-101) Plasma concentration 5.6 9.3 3.5 6.9 [#tg equivalent / ml] (45 minutes) (30 minutes) (90 minutes) (240 minutes) Percentage of as A or 5'-mono- 1.6 10.7 0 _ 13 acetyl-A excreted acti- (3 hours) (3 hours) __ (7 hours), (9 hours) vity 1.6 26.7 0 25 (3 hours) i (9 hours). (12 hours) (12 hours) Table 5 Blood level of 2'-deoxy-5-fluorouridine after ver administration of 30 mg / kg A or B in #tg A / ml. Determination method 1 A 1 B 14C method according to Heidelberger 5.6 9.3 Microbe inhibition according to C1 arkson 0.52 39 For the implementation of the 2'-deoxy-5-fluorouridine is used as a basic agent with advantage z. B. pyridine or dimethylaniline is used. Acetic anhydride is expediently used as the acetylating agent. But you can also use other acetylating agents, such as acetyl chloride. In order to achieve as complete a conversion as possible, it is preferred to add the acetylating agent in excess. The exothermic acetylation reaction can be initiated by simply mixing the starting materials at room temperature. After the start of the reaction, the reaction mixture is preferably cooled so that the reaction temperature is within the limits of about 20 ° C to about 40 ° C. The reaction mixture is expediently further stirred until the reaction is complete. The decay of the acetylation reaction can be determined by the fact that the reaction temperature remains at approximately room temperature without external cooling. The acetylation can be carried out in the presence of a solvent. In general, a solvent is used in which both the 2'-deoxy-5-fluorouridine, the acetylating agent and the reaction product dissolve. Inert, organic, non-polar solvents, such as chloroform or especially methylene chloride, are preferably used for this purpose.

Das durch Acetylierung erhaltene 2'-Desoxy 3',5'-diacetyl-5-fluoruridin kann in an sich üblicher Weise aus der Reaktionsmischung isoliert werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die Reaktionsmischung in kaltes Wasser gegossen. Wenn die Reaktionsmischung kein inertes, nichtpolares, organisches Lösungsmittel enthält, kann das Diacety lierungsprodukt dabei bereits ausfallen. Um eine Auskristallisation dieser Verbindung zu vermeiden, kann man der Reaktionsmischung eine Mischung von Wasser mit einem finit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel beifügen. Zum Beispiel versetzt man die Reaktionsmischung mit einer Mischung von Wasser und Methylenchlorid. In denjenigen Fällen, wo Kristallisation eintritt, können die Kristalle in einfacher Weise durch Filtration abgetrennt werden. Andernfalls wird das erhaltene 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyt=5-fluoruridin im nächsten Verfahrensschritt durch Extraktion der wäßrigen Lösung mit einem inerten mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel ausgezogen. Falls die Acetylierung in Abwesenheit eines mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel erfolgte, kann man die durch Eingießen des Reaktionsgemisches in kaltes Wasser erhaltene wäßrige Lösung mit einem Lösungsmittel, wie Chloroform oder Methylenchlorid, extrahieren. Die wäßrige Phase wird anschließend vom organischen Lösungsmittel abgetrennt und verworfen. Die organische Phase, welche das 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin enthält, wird anschließend mit einer verdünnten Mineralsäure, z. B. Schwefelsäure oder Salzsäure, gewaschen. Darauf wäscht man die organische Phase mit einer kalten Lösung einer schwachen Base, z. B. mit kalter gesättigter Natriumcarbonatlösung. Nun wird weiter mit Wasser gewaschen, entwässert (z. B. über Natriumsulfat) und zur Trockne eingeengt. Der verbleibende Rückstand, der aus 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin besteht, kann gewünschtenfalls in einem geeigneten Lösungsmitttel, z. B. in Äther, gelöst und aus dieser Lösung durch Einengen erneut isoliert werden. Nach der Entfernung des Lösungsmittels wird der Rückstand zweckmäßig im Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 30 bis etwa 50°C getrocknet.The 2'-deoxy 3 ', 5'-diacetyl-5-fluorouridine obtained by acetylation can be isolated from the reaction mixture in a manner customary per se. According to In one embodiment, the reaction mixture is poured into cold water. if the reaction mixture does not contain an inert, non-polar, organic solvent, the diacetylation product can already fail. A crystallization To avoid this compound, the reaction mixture can be a mixture of Add water with a finite water-immiscible organic solvent. For example, the reaction mixture is mixed with a mixture of water and Methylene chloride. In those cases where crystallization occurs, the crystals can can be separated off in a simple manner by filtration. Otherwise, the received 2'-Deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyt = 5-fluorouridine in the next process step by extraction the aqueous solution with an inert, water-immiscible organic solvent moved out. If the acetylation in the absence of a water immiscible Organic solvent can be obtained by pouring the reaction mixture aqueous solution obtained in cold water with a solvent such as chloroform or methylene chloride, extract. The aqueous phase is then from the organic Separated solvent and discarded. The organic phase, which contains the 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine contains, is then treated with a dilute mineral acid, e.g. B. sulfuric acid or hydrochloric acid. The organic phase is then washed with a cold one Solution of a weak base, e.g. B. with cold saturated sodium carbonate solution. Now it is further washed with water, dehydrated (e.g. over sodium sulfate) and concentrated to dryness. The remaining residue, which consists of 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine consists, if desired, in a suitable solvent, e.g. B. in ether, dissolved and isolated again from this solution by concentration. After removal of the solvent, the residue is expediently in vacuo at one temperature dried from about 30 to about 50 ° C.

Im Falle das Reaktionsgemisch ein inertes, mit Wasser unmischbares Lösungsmittel für 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fiuoruridin enthält, wird es in kaltes Wasser gegossen, wobei allerdings keine oder eine nur geringfügige Kristallisation eintritt. Anschließend wird die wäßrige von der organischen Phase abgetrennt, die wäßrige Phase mit einem mit Wasser nicht mischbaren inerten organischen Lösungsmittel, in welchem 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin löslich ist, ausgezogen und die dabei erhaltenen Extrakte mit einer organischen Phase vereint. Im allgemeinen verwendet man zur Extraktion dasselbe Lösungsmittel, wie es auch bei der Acetylierungsreaktion eingesetzt wurde. Die organische Lösung wird nun zuerst mit Säure, dann mit einer Base und schließlich mit Wasser gewaschen, getrocknet und, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, zur Kristallisation gebracht.In the case of the reaction mixture is inert, immiscible with water Solvent for 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluoruridine, it is in Poured cold water, with little or no crystallization entry. The aqueous phase is then separated off from the organic phase aqueous phase with a water-immiscible inert organic solvent, in which 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine is soluble, extracted and the extracts obtained are combined with an organic phase. In general the same solvent is used for the extraction as is used for the acetylation reaction was used. The organic solution is now first with acid, then with a Base and finally washed with water, dried and, as in previous paragraph, brought to crystallization.

Falls als Ausgangsprodukt rohes 2'-Desoxy-5-fluoruridin, welches noch 5-Fluoraracil enthält, verwendet wird, wird dieses Nebenprodukt durch die Acetylierungsreaktion nicht verändert. Es entsteht somit ein Reaktionsgemisch, das neben unverändertem 5-Fluoruracil 5-Fluor-2'-desoxy-3',5'-di-O-acetyluridin enthält. Die letztere Verbindung kann nach den vorstehenden Methoden isoliert werden.If the starting product is crude 2'-deoxy-5-fluorouridine, which is still If 5-fluoroaracil is used, this by-product is produced by the acetylation reaction not changed. The result is a reaction mixture that, in addition to unchanged 5-fluorouracil contains 5-fluoro-2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyluridine. The latter connection can be isolated by the above methods.

Beispiel 1 5,0 g (0,02 Mol) reines 2'-Desoxy-5-fluoruridin werden in 200 ml wasserfreiem Pyridin gelöst. Diese Lösung versetzt man mit 75,0 ml Essigsäureanhydrid. Unter ständigem Rühren wird die Reaktionsmischung anschließend ungefähr 17 Stunden bei Raumtemperatur gehalten. Nun gießt man die Mischung in 750 ml Eiswasser. Die erhaltene Lösung wird 6mal mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten Chloroformextrakte werden viermal mit je 50 ml kalter 0,3 n-Schwefelsäure gewaschen. Anschließend wäscht man die Extrakte zuerst mit 50 ml wäßriger Natriumcarbonatlösung und anschließend mit 50 ml Eiswasser. Nun entwässert man die Chloroformextrakte über wasserfreiem Natriumsulfat und engt zur Trockne ein. Der Rückstand wird in 50 ml Äther aufgenommen und die ätherische Lösung zur Trockne eingeengt. Dieses Verfahren wird zweimal wiederholt. Zuletzt wird der Rückstand im Vakuum bei 40°;C getrocknet. Das so erhaltene 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin schmilzt bei 151,5 bis 152°C.Example 1 5.0 g (0.02 moles) of pure 2'-deoxy-5-fluorouridine become dissolved in 200 ml of anhydrous pyridine. 75.0 ml of acetic anhydride are added to this solution. The reaction mixture is then stirred for about 17 hours kept at room temperature. The mixture is now poured into 750 ml of ice water. the The solution obtained is extracted 6 times with 50 ml of chloroform each time. The combined chloroform extracts are washed four times with 50 ml of cold 0.3 N sulfuric acid each time. Then washes one the extracts first with 50 ml of aqueous sodium carbonate solution and then with 50 ml of ice water. Now you dehydrate the chloroform extracts over anhydrous Sodium sulfate and concentrated to dryness. The residue is taken up in 50 ml of ether and the ethereal solution concentrated to dryness. This procedure is repeated twice. Finally, the residue is dried in vacuo at 40.degree. The 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine thus obtained melts at 151.5 to 152 ° C.

Beispiel 2 188,5g eines enzymatisch aus 5-Fluoruracil erhaltenen Pulvers mit einem Gehalt von 152,5 g 2'-Desoxy-5-fluoruridin werden in 200 ml Pyridin suspendiert, in einem Eisbad gekühlt und mit 280 ml Essigsäureanhydrid behandelt. Während der Zugabe des Essigsäureanhydrids wird die Suspension gekühlt und gerührt. Die Reaktion verläuft exotherm unter Hitzeentwicklung und unter Lösung des ursprünglich suspendierten 2'-Desoxy-5-fluoruridins. Die erhaltene Lösung wird über Nacht bei Raumtemperatur gehalten, wobei sich ein kristalliner Niederschlag bildet. Dieser Niederschlag wird von der Mutterlauge durch Dekantieren abgetrennt, in 60 ml Äther aufgeschlämmt, filtriert, mit Eiswasser gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 60'C getrocknet. Man erhält 88,0 g 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin, welches bei 152 bis 153'C schmilzt.Example 2 188.5 g of a powder obtained enzymatically from 5-fluorouracil and containing 152.5 g of 2'-deoxy-5-fluorouridine are suspended in 200 ml of pyridine, cooled in an ice bath and treated with 280 ml of acetic anhydride. While the acetic anhydride is being added, the suspension is cooled and stirred. The reaction takes place exothermically with development of heat and with dissolution of the originally suspended 2'-deoxy-5-fluorouridine. The resulting solution is kept at room temperature overnight, a crystalline precipitate forming. This precipitate is separated from the mother liquor by decanting, slurried in 60 ml of ether, filtered, washed with ice water and dried in vacuo at a temperature of approximately 60.degree. 88.0 g of 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine, which melts at 152 to 153 ° C., are obtained.

Die nach der Entfernung dieses Produkts verbleibende Mutterlauge wird unter Rühren in 2800 ml Eiswasser gegossen. Es bildet sich ein Öl, welches nach und nach zu kristallisieren beginnt. Das Produkt wird mit Eiswasser und anschließend mit kaltem Äther gewaschen und bei 60°C im Vakuum getrocknet. Durch Umkristallisieren aus Äthylalkohol erhält man 87 g weiße Kristalle von 2'-Desoxy-3',5'-di-O-acetyl-5-fluoruridin. Aus den kombinierten wäßrigen und alkoholischen Mutterlaugen und Ätherwaschwassern können zusätzlich noch weitere 12,3 g der kristallinen Diacetylverbindung gewonnen werden.The mother liquor remaining after removal of this product becomes Poured into 2800 ml of ice water with stirring. An oil is formed which replicates and after it begins to crystallize. The product is made with ice water and then washed with cold ether and dried at 60 ° C in vacuo. By recrystallization 87 g of white crystals of 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine are obtained from ethyl alcohol. From the combined aqueous and alcoholic mother liquors and ether washing waters a further 12.3 g of the crystalline diacetyl compound can also be obtained will.

Claims

Claim: Process for the preparation of a derivative of 2'-deoxy-5-fluorouridine, d u r c h e k e n nz e i c h n e t that one can carry out 2'-deoxy-5-fluorouridine Treatment with at least 2 equivalents of an acetylating agent per equivalent 2'-Deoxy-5-fluoroaridin in the presence of a basic agent in known per se Way converted into 2'-deoxy-3 ', 5'-di-O-acetyl-5-fluorouridine. At the notice A priority document has been laid out for the registration.