DE2453649B2

DE2453649B2 - Verfahren zur Herstellung von Coformycin und Zwischenprodukte zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2453649B2
Application number: DE2453649A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Yokohama Kanagawa Kondo; Kenji Maeda; Hamao Umezawa
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-12
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2453649C3; FR2256175A1; JPS5077386A; FR2256175B1; CA1028698A; JPS52958B2; US3959257A; DE2453649A1

Description

OH

HN

HOCH₂

OH

zeichnet sich dadurch aus, daß 9-(2,3,5-Tri-O-acyl-0-D-ribofuranosyl)-6-mesyloxymethyl-1,6-dihydropurin der folgenden allgemeinen Formel (II):

CH₂OMs

AcOCHi

AcO

OAc

erhaltene Zwischenprodukt unmittelbar hydrolysiert wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgangsverbindung, nämlich 9-(23,5-Tri-0-acyl-/?-D-ribofuranosyl)-6-mesyloxymetbyl-l,6-
dihydropurin (II), mit einer Base wie Kalium-tert-butoxid, Natriumhydrid oder Triethylamin in einem inerten Lösungsmitte! wie Dimethoxyäthan, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylsulfoxid oder Dimethylformamid unter Kühlung, vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb von 30⁰C₁ behandelt Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ausgangsverbindung (II) in Dimethoxyäthan aufgelöst, und zu dieser Lösung wird KaJium-tert-butoxid bei einer Temperatur von — 10⁰C

is bis —15°C zugesetzt Nach der Zugabe der Base wird die Reaktion bei einer Temperatur von —5° C bis 5° C, vorteilhafterweise bei etwa O⁰C, für 15 bis 20 Stunden fortgeführt Der während der Reaktion gebildete, bräunlich-rote Niederschlag wird durch Dekantieren abgetrennt, mit demselben Lösungsmittel, wie es bei der Reaktion verwendet wurde, gewaschen und getrocknet Das Produkt wird dann in Wasser aufgelöst und mit Aktivkohle behandelt, und das auf der Aktivkohle adsorbierte Produkt wird mit einem Lösungsmittel wie wäßrigem Aceton oder wäßrigem Methanol extrahiert Der Extrakt wird dann unter Bildung eines blaßgelben, glasartigen Materials konzentriert, welches dann einer Entsalzungsstufe in an sich bekannter V/eise unterworfen wird, z. B. indem es mit einem starken Anionenaustauscherharz behandelt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Entsalzen durch Behandeln des Materials mit einem Anionenaustauscherharz in der OH--Form, vorzugsweise bei einem pH-Wert von 8 bis 8,5 bei Zimmertemperatur für 10 bis 20 Stunden

J5 vorgenommen. Danach wird das Reakticnsgemisch konzentriert um Coformycin als Rohprodukt zu erhalten. Die Reinigung des Rohproduktes kann in konventioneller Weise durchgeführt v/erden, z. B. durch preparative Dünnschichtchromatografie xder Säulen-

-.ü chromatografie, falls dies erforderlich ist.

Die Identität des nach dem oben beschriebenen, erfind'jngsgemäßen Verfahren synthetisierten Coformycins mit einem natürlichen Produkt wurde durch spektroskopische Daten einschließlich IR-, UV- und NMR-Spektren, optische Drehung, Mischschmelzpunkt bestätigt

Die erfolgreiche Ringerweiterung des Mesyl-Ausgangsderivates (II) zu Coformycin legt nahe, daß die Reaktion über ein Aziridinzwischenprodukt der folgen-

■μ den Formel (III) verläuft:

HOCH

OH

worin Ac einen Acyirest bedeutet und Ms einen Mesylrest darstellt, mit einer Base belmndelt und das Das Zwischenprodukt bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde wegen seiner Instabilität und der Anwesenheit von Kaliumsalzen von Methansulfonsäure und Essigsäure, die als Nebenprodukte vorliegen, nicht isoliert, sondern direkt der nachfolgenden Hydrolyse unterworfen.

Die 9-{23,5-Tri-O-acyl-/?-D-ribofuranosyl)-6-mesyloxymethyl-l,6-dihydropurin-Verbindungen sind neue Substanzen. Sie sind aus dem bekannten und relativ leicht zugänglichen 9-ß-D-Ribofuranosylpurin nach dessen Acylierung durch ein Verfahren erhältlich, welches

(1) die an sich bekannte Umsetzung des 2',3',5'-Tn-O-acyl-9-ß-D-Ribofuranosylpurins der folgenden allgemeinen Formel (IV):

AcOCH₂

AcO

(IV)

OAc

worin Ac einen Acylrest darstellt, mit Methanol unter Bestrahlung von UV-Licht unter Bildung eines Methanoladduktes der folgenden allgemeinen Formel (V):

CH₂OH

AcOCH₂

AcO

(V)

OAc

wein Ac einen Acylrest darstellt, und (2) die Mesylierung des so erhaltenen Methanoladduktes mit Mesylchlorid in Dimethoxyäthan in Anwesenheit von Natriumhydrid umfaßt.

Das als Zwischenprodukt bei der oben beschriebenen Verfahrensweise gebildete Me hanoladdukt der Formel (V), nämlich 9-(23;5-Tri-O-acyl-^-D-ribofuranos>l)-6-hydroxymethyl-l,6-dihydropurin, ist ebenfalls eine neue Verbindung.

Die Erfindung betrifft daher als neue Verbindungen die Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel (VI):

CH₂R

HN

AcOCH₂

AcO

(VI)

OAc

worin Ac einen Acvlrest bedeutet und R Hydroxyl (V) oderO-Mesyl(ll)ist.

Insbesondere stellt Ac einen Acetylrest dar.

Die Erfindung liefert femer ein Verfahren zur Herstellung der neuen Verbindungen der allgemeinen Formel (VI), welche Verbindungen der Formeln (V) und (II) einschließt, wobei das Verfahren die zuvor genannten Stufen (1) bzw. (1) und (2) umfaßt

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von neuen Verbindungen der Formel (VI) geht man von 2',3',5'-Tri-O-acetyl-9-0-D-ribofuranosylpurin aus, das in an sich bekannter Weise z. B. durch Acetylierung von 9-/?-D-Ribofuranosyipurin mit Essigsäureanhydrid in Pyridin in 98%iger Ausbeute erhalten wird. Das dreifach acylierte Nucleosid wird in wasserfreiem Methanol aufgelöst und mit UV-Licht unter einer Inertgasatmosphäre bestrahlt, z. B. unter einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre (vgL J. Am. Chem. Soc, 92[197O], S. 4751).

Die Fotoreaktion sollte unter solchen Temperaturbedingungen durchgeführt werden, daß ein ausreichendes Kühlen des Reaktionsgemische herbeigeführt werden kann, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 5°C bis 10⁰C. Die Bestrahlungsquelle kann eine beliebige Quelle sein, die Licht mit einer Wellenlänge von etwa 254 nm liefert, wozu eine Niederdruckquecksilberlampe bevorzugt eingesetzt wird. Der Abschluß der Fotoreaktion kann durch die Änderung im UV-Absorptionsspektrum des Reaktionsgemisches bestimmt werden, wozu ein Wert von £2* nm/Eaa von 150—160% als Wert für einen Abschluß der Reaktion genommen wird. Üblicherweise kann die Fotoreaktion innerhalb von 10 Stunden abgeschlossen werden. Das Reaktionsgemisch wird dann zur Trockene eingeengt, wobei das Methanoladdukt, nämlich 9-(23,5-Tri-O-acyI-/?-D-ribofuranosyI)-6-hydroxymethyl-l,6-dihydropurin der Formel (VI), in 96%iger Ausbeute erhalten wird. Das so erhaltene Hydruxymethylderivat wird dann in Dimethoxyäthan aufgelöst und mit Natriumhydrid und dann mit Mesylchlorid unter Kühlen behandelt (vgL J. Am. Chem. Soc 82 [1960] S. 3982). Bei dem erfmdungsgernäBen Verfahren wird die Reaktion für etwa 10 bis 20 Stunden fortgeführt, wobei die Temperatur auf etwa 0⁰C bis 5° C gehalten wird. Nach dem Abschluß der Reaktion wi.ii das Reaktionsgemisch mit einem organischen Lösungsmittel, z. B. Chloroform—Wasser, in konventioneller Weise behandelt, wobei ein blaCgelbes öl aus der organischen Schicht in hoher Ausbeute erhalten wird, das als das mesylierte Derivat, nämlich 9-(23,5-Tn-O-acyl-/J-D-ribofuranosyl)-6-mesyloxymethyl-1,6-dihydropurin der Formel (II) identifiziert wurde.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert, das bevorzugte Ausführungsformen zeigt

Beispiel

(1) Herstellung von

2'3'^'-Tri-O-acetyl-9 -ß- D-

ribofuranosylpurin (IV)

1,08 g 9-0-D-Ribofuranosylpurin wurden in 5 ml Essigsäureanhydrid und 100 ml Pyridin aufgelöst und es wurde 2 Tage bei 5° C acetyliert. Dar Reaktionsgemisch wurde dann zu einem Sirup konzentriert, der dann mit Wasser—Chloroform behandelt wurde. Die abgetrennte Chloroformrshicht wurde mit Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Natriumsulfat behandelt und eingeengt, wobei 1,59 g Verbindung (IV) als farbloses öl erhalten wurden; Ausbeute = 98%.

(2) Herstellung von

9-(2.3.5-Tri-O -acetyl -^-D-ribofuranosyl)-6-hydroxymethyl-l.6-dihyclropurin(V)

90 mg des unier (I) erhaltenen 2.3.5 '-Tri-O -acetyl-9· ^-D-ribofuranosylpurins (IV) wurden in 18 ml wasserfreiem Methanol aufgelöst und mit einer 10-W-Niederdruckquecksilberlampe (254 nm) unter Argonatmosphäre und Kühlung auf 5 bis IOC bestrahlt. Der Abschluß der Reaktion wurde durch die Veränderung in der UV-Absorption des Renktionsgeinisches bestimmt. Die Reaktion wurde bei einem Wert von fjg_h/C>M. der 150 bis 160% erreichte, abgestoppt, wobei die Reaktionszeit 3 bis 3.5 Stunden betrug. Dns Reaktionsgemisch wurde datin /ur Trockene eingeengt, wobei 108 mg der Verbindung (V) als farbloser, glasartiger Rückstand erhalten wurden: Ausbeute = 96%.

iif r .

Berechnet: C = 49.75.

0 = 31.14:
gefunden: C = 49.7 3.

O= 10.91.

11 = 5.40. N= 13.65.

I = 3.44. N = I 3.57.

Die Spektraluniersuchung ergoh.

UV:/." ':2%(f 9000). 244 nm(55OO).
IR: i· KBR: 1750(OAc). 1610.

l580(Dih\dropurinring). 1380.

1230-!260(O-\c). !020- I 100 cm .

Masse: 452(M ■+■ 42).410(M ·). 39 3(M-OH).

379(M-CH₃OH). 337 (M-CH:OH-Ac).

259 (Tri-Oacetylribose).

223 (Basis-^ 30-142). 151 (Basis)

NMR(D_:0.100 MHz):

ό 2.55-2.63(9 H.Ac χ 3).

04.16(2 H. muH.. -CHj-OH).

(5 5.43(1 H. mult.. Methin).Λ4.85(2 H.5-H).

ή4.90(1 Η.4'-Η).Λ 5.90(1 H.dd.3-H).

Λ6.15(1 Η.2--Η).Λ6.42(Ι H.d. Γ-Η).

Λ 7.67(1 H. S). f) 8.11(1 H. S).

(3) Herstellung von

9-(2.3.5-Tri-O-acetyl-^-D-ribofuranosyl)-6-mesyIo\ymeth>I-1.6-dihydropurin (II)

217 mg des in Stufe (2) erhaltenen 9-(2.3.5-Tri-O-acetv!-,}-D-nbofuranosyi)-6-hydroxymethyl-1.6-dihydropurin (V) wurden in 10 ml gereinigtem, wasserfreiem Dimethoxvathan aufgelöst und auf -10⁼C bis -15⁼C abgekühlt. Zu der gekühlten Lösung wurden dann aufeinanderfolgend 76 mg = 3 mMol Natriumhydrid und 180 mg = 3 mMol Mesylchlorid hinzugesetzt. Die Reaktion wurde während 17 Stunden bei 0⁼C bis 5^CC durchgeführt. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit Wasser—Chloroform behandelt, und die cuf diese Weise erhaltene Chloroformschicht wurde mit O.5°/oigem wäßrigem Natriumhydrogencarbonat und dann mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter Bildung von 235 mg der Verbindung (II) als blaßgelbes Öl eingeengt: Ausbeute = 9!%. Diese Substanz war instabil und zersetzte sich in Chloroform innerhalb von 2 bis 3 Stunden.

Spektraluntersuchungen:
UV:/.""¹¹: 293Jf 7600).

246 nm (Schulter f 5400).

Masse: 488 (M ^k). 486 (M - 2). 392 (- Ms).
349 (_ Ms. -Ac).
333(-Ms.-OAc).
259 (Tri-O-acetylribosc).
l77(Basis + 3O-Ms).

(4) Herstellung von Coformycin (I)

207 mg des in Stufe (3) erhaltenen, mesylicrtcn Derivates (M) wurden in 20 ml Dimethoxväthan aufgelöst und auf - IOC bis - 12" C abgekühlt. Zu der gekühlten Lösung wurden 238 mg = 5 mMol Kaliumtert.-butoxid hinzugegeben, und die Reaktion wurde während 18 Stunden bei OC durchgeführt, wobei während dieser Zeit sich ein bräunlich-roier Niederschlag bildete. Der Niederschlag wurde durch Dekantieren abgetrennt, mit Dimethoxyäthan gewaschen und unter Bildung von 369 mg rohem Produkt getrocknet. Das IR-Spektrum dieses Produktes ergab Spitzen bei 1560-1580 (AcO ). 1400 (AcO ). 1200. 1150. 780 und 770 cm ' (MsO für alle der vier zuletzi genannten Spitzen). Dies legt das Vorhandensein von Kaliumsal/cn von Essigsäure und Methansulfonsäure im Produkt nahe.

Diese 369 mg Rohprodukt wurden in 7.3 ml Wasser aufgelöst und mit 369 mg Aktivkohle behandelt. Die Aktivkohle wurde dann mit Wasser few aschen und mit 50%igem wäßrigen Aceton eluier; Das so erhaltene Eluat wurde unter Bildung von 72 mg blaßgelbem, glasartigem Rückstand eingeengt.

Das IR-Spektrum dieser Substanz enthielt Absorptionsbanden bei 3300-3500. 1610-1680 und 1050 bis 1110cm¹. Die Werte bei der Dünnschichtchromatografie in Benzol zu Methanol = ! :1 dieser Substanz entsprechen denjenigen von authentischem Coformycin (Rf = 0.31). jedoch waren die Werte in Butanol zu Äthanol zu Chloroform zu 17% Ammoniak = 4 : 5 : 2 : 4 von denjenigen der letztgenannten Verbindung verschieden.

96 mg dieser Substanz wurden in 5 ml Wasser aufgelöst, und der pH-Wert der so gebildeten Lösung wurde mittels eines starken Anionenaustauscherharzes in der OH--Form von 5.4 auf 8 bis 8.5 eingestellt. Das Gemisch wurde bei Zimmertemperatur 17 Stunden stehengelassen. Die Werte der Dünnschichtchromatografie in Butanol zu Äthanol zu Chloroform zu 17% Ammoniak = 4:5:2:4 der Substanz zu diesr η Zeitpunkt entsprechen denjenigen von authentischem Coformycin (Rf = 0.39). Die Reaktionslösung wurde unter Bildung von 68 mg Rohprodukt eingeengt. Das Rohprodukt wurde der Dünnschichtchromatografie auf drei Kieselerdegelplatten (Silicagelplatten) von 20 χ 20 cm unterworfen, wobei mit einem Lösungsmittel in Form von Benzol zu Methanol = 1 :1 entwickelt wurde, mit Methanoi zur Abtrennung des Rf-Bereiches von 0.25—0.35 eluiert wurde und das Eluat unter Lieferung von Coformycin eingeengt wurde. Die Ausbeute betrug 39mg = 38%. Eine Umkristallisation aus Wasser ergab Coformycin in reinem Zustand: Ausbeute = 20 mg.

Der Schmelzpunkt des erhaltenen Coformycins

dem Coformycin 181 —183.5⁼C bestimmt wurden. Der Mischschmelzpunkt betrug 178—183⁰C.

9 IO

Spezifische Drehung [\] = + 33.3(O= 0,6. (U)). Die Werte der IR-. NMR· und ORD-Speklroskopie

Für natürlich vorkommendes Coformvcin betrug die fielen mit den Werten von authentischem, natürlich

spezifische Drehung[ii| = +33,8(c= 1.5. H₂O). vorkommendem Coformvcin zusammen (ORD = Be-

DieSpektralu.Mersuchung ergab: Stimmung der optischen Drehung).

UV:A^u"":284nm(f9200).

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Coformycin der folgenden allgemeinen Formel (I):

OH

(1)

15

HO

dadurch gekennzeichnet, daß 9-(23,5-Tn-O-acyl-0-D-ribofuranosyl)-6-mesyloxymethyl-l,6-dihydropurin der folgenden Formel (II):

CH₂OMs

HN

AcOCH

AcO

(Π)

OAc

worin Ac einen Acylrest bedeutet und Ms den Mesylrest darstellt, mit einer Base behandelt und das erhaltene Zwischenprodukt hydrolysiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der Base in Dimethoxyäthan unter Kühlung unter Verwendung von Kalium-tert.-butoxid durchgeführt wird.

3. Verbindung der folgenden allgemeinen Formel:

CH₂R

AcOCH₂

AcO

OAc

worin Ac einen Acylrest darstellt und R Hydroxyl oder O-Mesyl bedeutet.

4. 9-(2,3,5 Tri-O-Acctyl-^-D-ribofuranosylJ-e-mesyloxymethyl-1,6-dihydropurin.

5. 9-(2,3,5-Tri-O-Acetyl-0-D-ribofuranosyl)-6-hydroxymethyl-1,6-dihydropurin.

50

55

60

65

6. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel:

CH₂OH

AcOCH₂

AcO OAc

worin Ac einen Acylrest bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß acylieites 9-/f-D-Ribofui*TOSylpurin der folgenden aligemeinen Formel:

AcOCH₂

AcO

OAc

worin Ac einen Acylrest darstellt, in an sich bekannter Weise mit Methanol unter Bestrahlung mit UV-Licht umgesetzt wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel:

CH₂OMs

AcOCH₂

^Hu^N>

ι /-· ι ι I

AO OAc

worin Ac einen Acylrest bedeu'°t und Ms den Mesylrest darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß

yJy

methyl-1,6-dihydropurin der folgenden allgemeinen Formel:

CH₂OH

AcOCH

AcO OAc

in der Ac einen Acylresi darstellt, mit Mesvlchlorid

in Dimethoxyäthan in Anwesenheit von Natriumhydrid mesyliert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Coformycin, d. h. 3-<p-D-Ribofuranosyl)-6,73-trihydroimidazo[44-d][U]diazepin-8( R)-ol auf synthetischem Weg, sowie synthetische, bei dem Verfahren verwendete Zwischenprodukte und ihre Herstellung.

Coformycin ist eine Substanz, die in Kulturbrühen von Nocardia interforma und Streptomyces kaniharaensis SF-557, welche Formycin produzierende Stämme sind, gefunden und hieraus isoliert wird. Es besitzt wichtige biologische und physiologische Aktivitäten. Coformycin alleine besitzt keine antibiotische Aktivität, jedoch zeigt es eine starke synergistische Aktivität mit Formycin beim Inhibieren des Wachstums von Bakterien, siehe Scientific Reports cf Meiji Seika Kaisha, 9 (1967), S. 17 und 22. Es hemmt die enzymatische D&amierung von Formycin und Adenosin in bemerkenswerter Weise, siehe H. Umezawa et al, journal of Antibiotics, Ser. A. 20 (1967X S. 227. Daher ist Coformycin nicht nur in der Analyse der Ursachen von Krankheiten, die auf Störungen des Nukleinsäuremetabolismus zurückzuführen sind, wichtig, sondern auch bei der Therapie solcher Krankheiten.

Es wurde nun gefunden, daß ein neues Derivat von 9-ß-D-ribofuranosylpu.in, nämlich 9-{23,5-Tri-O-acyl-jJ-

D-ribofuranosyl)-6- •r'.esyloxymethyl-1,6-dihydropurin
unter basischen Bedingungen eine Ringerweiterung erfährt, wobei Coformycin erhalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahiien z-j Herstellung von Coformycin der folgenden Formel (ΐ/: