DE2122991C2 - Verfahren zur Herstellung von Cytosin- und 6-Azacytosinnucleosiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Cytosin- und 6-Azacytosinnucleosiden

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    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Description

Ri und R2 jedes für sich ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe oder Ri ein Wasserstoffatom und R2 eine gegebenenfalls endständig substituierte Alkylgruppe oder Ri und R2 gemeinsam unter Einschluß des N-Atoms einen heterocyclischen Ring aus 4-, 5-, 6- oder 7-Gliedern darstellen,
R3 ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder
eine niedere Alkylgruppe,
X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom.
Y ein Stickstoffatom oder eine Methingrup
pe und
Z einen freien oder geschützten Zuckerrest
bedeutet,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein 4-Trialkylsilyloxy-uracilnucleosid der allgemeinen Formel II
Alkyl
OSi-Alkyl
(Π)
worin Alkyl jeweils den gleichen niederen Alkylrest und Z' einen silylierten oder acylierten Zuckerrest darstellt und R3, X und Y die oben angegebene Bedeutung haben, mit Ammoniak oder einem Amin der Formel HNR1R2 oder gegebenenfalls einem Salz des Amins in Gegenwart einer tertiären Base umsetzt und anschließend gegebenenfalls die Schutzgruppen am Zuckerrest entfernt.
Sie werden im allgemeinen aus de.i entsprechenden Uracilnucleosiden, von denen die Uridine leicht zugänglich sind, nach der Methode von Fox et al. (J. Am. Chem. Soc. 81, 178 [1959]) hergestellt. Bei dieser Methode müssen die freien Hydroxygruppen des Zuckerrestes acyliert und die geschützten Uridine mit Phosphorpentasulfid in Pyridin in die 4-Thioderivate überführt werden. Die Thioderivate werden als solche oder nach Umwandlung in die entsprechenden 4-Thioäther mit Ammoniak oder primären oder sekundären Aminen zu den entsprechenden Cytidinen umgesetzt Berücksichtigt man die Vielzahl der Stufen, so ergibt sich ein aufwendiges und umständliches Verfahren.
Es wurde nun gefunden, daß in O-4-Stellung ulylierte Uracilnucleoside sich mit Ammoniak oder Aminen direkt zu Cytosinnucleosiden umsetzen lassen. Es ist für die erfindungsgemäße Umsetzung unerheblich, ob der Zuckerrest im Uracilnucleosid in freier oder geschützter Form vorliegt, denn freie Hydroxygruppen im Zuckerrest werden ebenfalls silyliert, und die Silylgruppen können nach der Umsetzung wieder leicht abgespalten werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cytosin- und 6-Azacytosinnucleosiden der allgemeinen Formel I
JO
40
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in N 4-Stellung gegebenenfalls substituierten Cytosin- und 6-Azacytosinnucleosiden.
Cytosinnucleoside, insbesondere Cytidine haben große Bedeutung wegen ihrer günstigen biologischen Eigenschaften als Antimetaboliten und Antitumormittel.
50
55 worin
Ri und R2 jedes für sich ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe oder Ri ein Wasserstoffatom und R2 eine gegebenenfalls endständig substituierte Alkylgruppe oder R, und R2 gemeinsam unter Einschluß des N-Atoms einen heterocyclischen Ring aus 4-, 5-, 6- oder 7-Gliedern darstellen,
R3 ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder
eine niedere Alkylgruppe,
X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
Y ein Stickstoffatom oder eine Methingruppe
und
einen freien oder geschützten Zuckerrest bedeutet,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein 4-Trialkylsilyloxyuracilnucleosid der allgemeinen Formel II
Alkyl
OSi-Alkyl
60
worin Alkyl jeweils den gleichen niederen Alkylrest,
vorzugsweise den Methylrest und Z' einen silylierten oder acylierten Zuckerrest darstellt und R3, X und Y die oben angegebene Bedeutung haben, mit Ammoniak oder einem Amin der Formel HNR1R2 oder gegebenenfalls einem Salz des Amins in Gegenwart einer tertiären Base umsetzt und anschließend gegebenenfalls die Schutzgruppen am Zuckerrest entfernt
Als Schutzgruppen sind die Trimethylsilylgruppen besonders geeignet, weil sie sich leicht entfernen lassen. Man erhält die am Zuckerrest silylierten Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel II, wenn man freie Uracilnucleoside zum Beispiel mit Hexamethyldisilazan (HMDS) in Gegenwart von Trimethylchlorsilan oder Ammoniumsalzen und gegebenenfalls in Gegenwart einer tertiären Base wie Pyridin umsetzt Die 4-Trimethylsilyloxygruppe und die Schutzgruppen werden dann gleichzeitig eingeführt
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können als Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel II auch die bei der Ni-Glykosidierung 2,4-bis-trimethy!silylierter Uracile gebildeten Zwischenprodukte eingesetzt und statt mit Wasser zum Uraciinucleosid mit einer Verbindung HNR1R2 zum Cytosinnucleosid umgesetzt werden. Die Art der Umsetzung hängt von der Verbindung NHR1R2 ab. Die Behandlung der Silylverbindung der allgemeinen Formel II mit primären oder sekundären Aminen erfolgt vorzugsweise bei 0 bis 1800C. Bei Verwendung von Salzen primärer und sekundärer Amine wird in Gegenwart eines tertiären Amins, wie beispielsweise Trimethylamin, Triäthylamin, Äthyldiisopropylamin, Pyridin, Chinolin, gearbeitet.
Als primäre Amine seien beispielsweise genannt:
Methylamin, Äthylamin, Propylamin, Butylamin,
Benzylamin,2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-äthylamin,
Homoveratrylamin.N.N-Dimethyläthylendiamin.
Als sekundäre Amine kommen vorzugsweise in Frage:
Dimethylamin, Diäthylamin, Pyrrolidin,
Piperidin, Morpholin, Hexamethylenimin.
Da die primären Amine mit dem Sicherungsmittel reagieren, muß die Zugabe des primären Amins nach Bildung der Silylverbindung der allgemeinen Formel II erfolgen.
Die Umsetzung mit Ammoniak wird unter erhöhtem NH3-Druck von etwa 30—50 atü vorgenommen. Nach 20 bis 80 Stunden bei 0 bis 1800C ist die Reaktion beendet Im Falle der Silylierung mit Hexamethyldisilazan (HMDS), bei der sowieso Ammoniak frei wird, können Silylierung und Umsetzung mit Ammoniak in einer Stufe durchgeführt werden.
Im Gegensatz zu den primären Aminen reagieren die sekundären Amine nur sehr träge mit dem Silylierungsmittel. Silylierungsmittel und sekundäres Amin können daher gleichzeitig eingesetzt werden.
Beispiel 1
l-(0-D-Ribofuranosyl)-2-oxo-4-amino-
1.2-dihydro-1,3-diazin M
Im Autoklaven wurden 4,88 g Uridin (20 mMol), 50 ml HMDS und 5 mg Ammoniumchlorid nach Sättigen mit Ammoniak 18 Stunden bei 1620C Innentemperatur und 27 atü gerührt Nach dem Abkühlen wurde bei b5 Raumtemperatur erneut (30 Minuten) mit Ammoniak gesättigt, und es wurde weitere 54 Stunden bei 162°C/27 atü gerührt. Nach dem Abkühlen wurde die Substanz mit Methanol herausgespült Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wurde in 400 ml Methanol aufgenommen und 6 Stunden am Rückfluß gekocht Die Lösung wurde im Vakuum zur
-, Trockne eingeengt, der Rückstand wurde in 100 ml Wasser gelöst und mit Α-Kohle behandelt Beim Einengen im Vakuum blieben 3,9 g eines fast farblosen amorphen Rückstandes zurück. Die Substanz kristallisierte aus feuchtem Äthanol in farblosen Nadeln.
Ausbeute: 3,42 g (70,2% der Theorie).
Fp.: 2300C unter Zersetzung.
Beispiel 2
1 -(ß- D- Ribof uranosyl)-2-oxo-4-pyrrolidino-'■' 1,2-dihydro-1,3-diazin
In einer Mischung aus 50 ml absolutem Pyridin, 10 ml HMDS und 0,1 ml Trimethylchlorsilan wurden 5 g Uridin (20,5 mMol) suspendiert und bei 140° Badtemperatur 5 Stunden am Rückfluß gekocht wobei es in Lösung ging. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen, der Rückstand wurde mit 5 m! absolutem Pyrrolidin (60,7 rnMol) versetzt und weitere 20 Stunden am Rückfluß gekocht. Dann wurde abgekühlt und das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Pyrrolidinreste wurden durch Kodestillation mit Benzol entfernt Das bräunliche öl wurde in Methanol gelöst und mit Α-Kohle geklärt. Nach Abziehen des Methanols wurde der Rückstand 45 Minuten mit 80% Essigsäure auf 80° C
jo erwärmt Die Essigsäure wurde im Vakuum abgezogen, der Rückstand kristallisierte aus Äthanol.
Ausbeute: 4,52 g (74,3% der Theorie).
Fp.: 209-21 TC.
j5 B e i s ρ i e 1 3
l-(jJ-D-Ribofuranosyl)-2-oxo-4-morphoiino-1,2-dihydro-1,3-diazin
In einer Mischung aus 50 ml absolutem Pyridin, 15 ml HMDS und 0,5 ml Trimethylchlorsilan wurden 5 g Uridin (20,5 mMol) suspendiert und bei 140JC Badtemperatur am Rückfluß gekocht, wobei es in Lösung ging. Nach Zugabe von 5 ml absolutem Morpholin (57,4 mMol) wurde weitere 60 Stunden am Rückfluß gekocht. Das Dünnschichtchromatogramm zeigte nur noch Spuren Ausgangsmaterial. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen, Reste von Morpholin wurden durch Kodestillation mit Toluol entfernt Der Rückstand, ein braunes öl, wurde 30 Minuten bei 8O0C mit 80% Essigsäure erwärmt. Dann wurde die Essigsäure im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wurde in Methanol gelöst, mit Α-Kohle geklärt und der Säulenchromatographie an Kieselgel unterworfen. Das Produkt wurde als gelblicher Schaum erhalten.
Ausbeute: 3,1 g (46,3% der Theorie).
Ber.
gef.
C49.83 H 6,11
C 49,59 H 6,24
N 13,41%;
N 13,29%.
Beispiel 4
l-(/?-D-Ribofuranosyl)-2-oxo-4-[2-(3,4-dihydroxyphenyl)-äthylamino]-l,2-dihydro-l,3-diazin
In einer Mischung aus 25 ml absolutem Pyridin, 80 ml HMDS und 0,5 ml Trimethylchlorsilan wurden 5 g Uridin (20,5 mMol) suspendiert und bei 140° C Badtemperatur am Rückfluß gekocht, wobei es in Lösung ging.
Nachdem alles Uridin gelöst war (1 Stunde), wurde weitere 30 Minuten erhitzt Dann wurden 3,9 g Dopaminhydrochlorid (20,5 mMol) zugegeben, die sich nach 30 Minuten lösten. Unter weitere.a Erhitzen wurde nun 3,64 ml Hünigbase (22 mMol) zugegeben, wobei ein trockener N2-Strom durch die Lösung perlte. Die Lösung wurde langsam immer dunkler. Nach 43 Stunden Kochen am Rückfluß zeigte das Dünnschichtchromatogramm, daß eine polarere Verbindung entstanden war. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen, Reste Pyridin wurden durch Kodestillation mit Toluol entfernt Der Rückstand wurde 30 Minuten mit 80% Essigsäure auf 8O0C erwärmt Die Essigsäure wurde an der Ölpumpe abgezogen. Der Rückstand wurde einer Säulenchromatographie an Kieselgel unterworfen. Das Produkt wurde als gelblicher Schaum erhalten.
Ausbeute: 2,8 g (34,8% der Theorie).
C,7H2,NjO7(379,36).·
Ber. C 53,82 H 5,58 N 11,08%;
gef. C 53,57 H 5,73 N 10,99%.
Beispiel 5
l-[0-D-Ribofuranosyl]-2-oxo-4-[(2-N,N-dimethylamino)-äthylamino]-1,2-dihydro-1,3-diazin
In 100 ml HMDS wurden 5 g Uridin (20,5 mMol) suspendiert. Nach Zugabe von 0,1 ml Trimethylchlorsilan wurde 16 Stunden am Rückfluß erhitzt, wooei das Uridin in Lösung ging. Das überschüssige HMDS wurde im Wasserstrahlvakuum bei 110° C abgezogen. Der Rückstand wurde mit 5 ml absolutem N,N-Dimethyläthylendiamin (56 mMol) versetzt und 65 Stunden bei 1200C gerührt. Nach dem Abkühlen wurde mit 50 ml 80% Essigsäure versetzt. Es wurde 17 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde im Vakuum zur Trockne eingeengt. Reste Essigsäure wurden durch Kodestillation mit Äthanol entfernt. Der dunkelbraune Rückstand wurde einer Säulenchromatographie an Kieselgel mit Methanol als Elutionsmittel unterworfen. Das Produkt, ein gelber Schaum, wurde aus Äthanol kristallisiert.
Ausbeute: 4,0 g (62% der Theorie).
Fp.: 184-185° C.
Beispiel 6
l-(2-Desoxy-jS-D-ribofuranosyl)-2-oxo-4-benzylamino-
5-methyl-l,2-dihydro-l,3-diazin
In 30 ml HMDS wurden 2,42 g Thymidin (10 mMol) und 10 mg Ammoniumchlorid suspendiert und 18 Stunden am Rückfluß gekocht. Das überschüssige HMDS wurde abdestilliert. Der Rückstand wurde mit 1,63 ml abs. Benzylamin (15 mMol) versetzt, und es wurde 72 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Reste Benzylamin wurden durch Kodestillation mit Äthanol entfernt. Der Rückstand wurde in wäßrigem Methanol aufgenommen und mit Α-Kohle behandelt. Beim Einengen im Vakuum blieb ein gelblicher Schaum zurück.
Ausbeute: 1,92 g (58,2% der Theorie).
65
C,7H2,N3O4(331,36):
Ber. C 61,62 H 6.39 N 12,68%;
gef. C 61,33 H 6,52 N 12,59%.
Beispiel 7
l-(2-Desoxy-jJ-D-ribofuranosyI}-2-oxo-4-amino-5-methyl-1 ^-dihydro-13-diazin
Im Autoklaven wurden 1,21 g Thymidin (5 mMol), 20 ml HMDS und 5 mg Ammoniumchlorid nach Sättigen mit Ammoniak 16 Stunden bei 162° C Innentemperatur und 27 atü ge.ührt Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde erneut mit Ammoniak gesättigt (30 Minuten), und es wurde weitere 54 Stunden bei 1553C/27 atü gerührt Nach dem Abkühlen wurde die Substanz mit Methanol herausgespült. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen. Der dunkelbraune Rückstand wurde in 150 ml Methanol aufgenommen und 6 Stunden am Rückfluß gekocht Nach dem Einengen im Vakuum wurde in Wasser aufgenommen und mit Α-Kohle behandelt Beim Einengen im Vakuum blieb ein gelblicher Rückstand zurück, der aus absolutem Äthanol kristallisierte.
Ausbeute: 0,663 g (55% der Theorie).
Fp.: 195° C (Hydrat).
Beispiel 8
2-[2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-)9-D-glucopyranosyl]-
3-thio-5-[(2-phenyl)-äthylamino]-2,3-dihydro-
1,2,4-triazin
In 100 ml absolutem Benzol wurden 2,29 g l-(Tetra-O-acetyl-jS-D-glucopyranosyl)-2-thio-6-azauracil
(5 mMol), 3 ml HMDS und 0,1 ml Trimethylchlorsilan gelöst und 3 Stunden am Rückfluß gekocht Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit 1,26 ml 2-Phenyläthylamin (10 mMol) versetzt. Es fiel ein farbloser, kristalliner Niederschlag. Nach 72 Stunden Rühren bei Raumtemperatur wurde das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wurde aus Essigester kristallisiert.
Ausbeute: 2,25 g (84% der Theorie).
Fp.: 212°C.
Beispiel 9
2-(2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-/?-D-glucopyranosyl)-3-thio-5-pyrrolidino-2,3-dihydro-1,2,4-triazin
In 100 ml absolutem Benzol wurden 2,29 g l-(Tetra-O-acetyl-j3-D-glucopyranosyl)-2-thio-6-azauracil
(5 mMol), 3 ml HMDS und 0,1 ml Trimethylchlorsilan gelöst und 3 Stunden am Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit 0,83 ml absolutem Pyrrolidin (10 mMol) versetzt und 72 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wurde aus Methanol kristallisiert.
Ausbeute: 2,12 g(83% der Theorie).
Fp.: 160-162° C.
Beispiel 10
2-(2,3,5-Tri-0-benzüyl-J?-D-ribofuranosyl)-3-oxo-5-benzylamino-2,3-dihydro-1,2,4-triazin
In 100 ml abs. Benzol wurden 3,0 g 6-Azauridintribenzoat (5,38 mMol) gelöst. Nach Zugabe von 3 ml HMDS sowie 0,1 ml Trimethylchlorsilan wurde 3 Stunden am Rückfluß erhitzt Nach dem Abkühlen auf 70° C (Badtemperatur) wurde 1 ml absolutes Benzylamin (10 mMol) zugegeben, und es wurde 65 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abeezoeen. Reste von Benzvlamin wurden
durch Redestillation mit Benzol entfernt. Das Produkt wurde aus Isopropanol kristallisiert.
Ausbeute: 2,2 g(63°/o der Theorie).
Fp.: 178-1790C.
Beispiel 11
2-(2,3,5-Tri-O-benzoyl-0-D-ribofuranosyl)-3-oxo-5-pyrrolidino-2,3-dihydro-1,2,4-triazin
In 100 ml absolutem Benzol wurden 3,0 g 6-Azauridintribenzoat (5,38 mMol), 3 ml HMDS und 0,1 ml Trimethylchlorsilan gelöst. Die Lösung wurde 3 Stunden am Rückfluß gekocht. Dann wurde 1,0 ml absolutes Pyrrolidin (12,2 mMol) zugegeben, und es wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgezogen, der Rückstand kristallisierte aus Äthanol.
Ausbeute: 3,0 g (91,5% der Theorie).
Fp.: 186-1870C.
Beispiel 12
2-(2,3,5-Tri-O-benzoyl-j?-D-ribofuranosyl)-3-oxo-5-pyrrolidino-23-dihydro-1,2,4-triazin
In 200 ml absolutem Benzol wurden 2,57 g der 2,4-Bis-trimethylsilylverbindung des 6-Azauracils (10 mMol) und 4,8 g 2,3,5-Tri-O-benzoyl-ribofuranosylchlorid (10 mMol) gelöst. Zu der auf 10° C abgekühlten Lösung wurden 2,0 g getrocknetes Silberperchlorat (10 mMol), in 100 ml absolutem Toluol gelöst, zugegeben. Es fiel weißes Silberchlorid. Die Umsetzung wurde durch einstündiges Rühren im abgedunkelten Kolben bei Raumtemperatur zu Ende geführt. Unter Feuchtigkeitsausschluß wurden dann 4,1 ml absolutes Pyrrolidin (43 mMol) zugegeben, und es wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die braune Lösung wurde vom Feststoff filtriert. Der Rückstand wurde mit Benzol gewaschen. Die vereinigten Lösungen wurden mit r> Natriumthiosulfatlösung und mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Magnesiumsulfat wurde das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Pyrrolidinreste wurden durch Kodestillation mit Toluol entfernt. Der Abdampfrückstand war ein braunes öl (6,6 g). Das ι ο Produkt kristallisierte aus Äthanol.
Ausbeute: 2,8 g (45,9% der Theorie).
Fp.: 186-187° C.
Beispiel 13
1'' 2-(2,3,5-Tri-0-benzoyl-j3-D-ribofuranosyl)-3-oxo-5-pyrro!idino-2,3-dihydro-1,2,4-triazin
In 150 ml absolutem 1,2-Dichloräthan wurden 5,04 g l-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-ribofuranose (10 mMol)
2ü und 11 mMol der 2,4-Bis-trimethylsirylverbindung des 6-Azauracils gelöst. Nach Zugabe von 0,84 ml Zinn(IV)-chlorid (7,6 mMol) in 20 ml absolutem 1,2-Dichloräthan wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Unter Feuchtigkeitsausschluß wurden dann 9,8 ml Pyrrolidin (12OmMoI) zugesetzt. Nach anfänglicher Trübung erfolgte klare Lösung. Nach 3 Stunden Rühren bei Raumtemperatur wurde die gelbe Lösung mit Eiswasser ausgeschüttelt. Die organische Phase wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt.
Pyrrolidinreste wurden durch Kodestillation mit To'uol entfernt. Der Abdampfrückstand war ein braunes öl (7,0 g). Das Produkt kristallisierte aus Äthanol.
Ausbeute: 3,5 g (57,4% der Theorie).
Fp.:186-187°C.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von in N4-Stellung gegebenenfalls substituierten Cytosin- und 6-Azacytosinnucleosiden der allgemeinen Formel I
    (I)
    20
    worin
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