DE2503889A1

DE2503889A1 - Verfahren zur herstellung von 2,2'- cyclocytidin

Info

Publication number: DE2503889A1
Application number: DE19752503889
Authority: DE
Inventors: Takeshi Adachi; Ichizo Inoue; Kazuhiko Kondo
Original assignee: Tanabe Seiyaku Co Ltd
Current assignee: Tanabe Seiyaku Co Ltd
Priority date: 1974-01-30
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1975-07-31
Also published as: JPS535311B2; FR2259108B1; FR2259108A1; JPS50121284A; GB1465436A; US3950325A

Description

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30. JAN. 1975

D/S/Gl - T. 131S

Tanabe Seiyaku Go., Ltd., Osaka / Japan · Verfahren zur Herstellung von 2 ,- 2 ' -Cyclocytidin

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 2,2'-Cyclocytidin oder i-ß-D-Arabinofurcinosylcytosin.

2,2'-Cyclocytidin und 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin eignen sich als Antitumor- sowie Antivirusmittel oder als Zwischenprodukte zur Synthese- von verschiedenen Medikamenten.

Verschiedene Methoden zur Herstellung von 2,2'-Cyclocytidin oder 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin sind bereits bekannt. Beispielsweise wird 2,2'-Cyclocytidin durch Rückflussbehandlung von Cytidin und teilweise hydrolysiertem Phosphoroxychlorid in Äthylacetat (Chemical & Pharmaceutical Bulletin 18 (1970), Seiten 2569-2571) oder durch umsetzung von Cytidin mit einem Vilsmeier-Haack-Reagens (vgl. Tetrahedron Letters (1970), Seiten 867-870) hergestellt. 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin wird durch alkalische Hydrolyse von 2,2'-Cyclocytidin (vgl. Tetrahedron Letters (1970), Seiten 867-870), durch Rückflussbehand-

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lung von N -Acetylcytidin und teilweise hydrolysiertem Phosphor

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4 oxychloride in Äthylacetat zur Gewinnung von N ,3',5'-Triacetylarabinofuranosylcytosin und Hydrolyse dieses Cytosinderivats mit Ammoniak (Chem. Pharm. Bull. 18 (1970), Seiten 2569-2571) oder

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durch umsetzung von Cytidin oder N -Acetylcytidin mit Acetylbromiä in Acetonitril zur Gewinnung von 1-(2,5-Diacetyl-3-

4 brom~3~desoxy-ß-D~xylofuranosyl)-cytosin oder seines N -Acetylderivats und anschliessende Hydrolyse mit Natriumhydroxyd (vgl. die JA-QS 24399/1973) hergestellt. Wahlweise wird .1-ß-D-Arabinofuranosyleytosin durch Umsetzung von Cytidin mit Phosphorsäure, Erhitzen des erhaltenen 2,2'-Cyclocytidin-S¹,5'-O-polyphosphats unter sauren Bedingungen und Hydrolyse des Reaktionsproduktes mit Lithiumhydroxyd zur Gev/innung von Arabinofuranosylcytosin-3' , 5'-diphosphat sov/ie anschliessende Entphosphorilierung unter Einsatz einer alkalischen Phosphatase hergestellt. Diese bekannten Methoden eignen sich jedoch nicht für eine technische Herstellung von 2,2'-Cyclocytidin oder 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin infolge der erzielten schlechten Ausbeuten und/oder der mühsam anzuwendenden Reaktionsmethoden.

Es wurde nunmehr ein neu,es und sehr bequemes Verfahren gefunden, das die Herstellung von 2,2'-Cyclocytidin oder 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin ermöglicht.

Erfindungsgemäss kann 2,2'-Cyclocytidin durch Umstzzung von Cytidin mit einem funktioneilen Siliciumderivat (1) und Hydrolyse des Reaktionsproduktes unter sauren Bedingungen (2) hergestellt werden. 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin kann durch Umsetzung von Cytidin mit einem funktionellen Siliciumderivat (1) und Hydrolyse des Reaktionsproduktes unter alkalischen Bedingungen (3) hergestellt werden. Wahlweise kann 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin durch alkalische Hydrolyse von 2,2'-Cyclocytidin (4), das gemäss der vorstehenden Stufe (2) hergestellt worden ist, erzeugt werden.

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Die Reaktionen lassen sich durch das folgende Schema wiedergeben:

N Ii

N-

HO' OH Cytidin

Stufe (1): Reaktion mit einem funktionellen Siliciumderivat

HO 2,2» -Cyclocytidin

Reaktionsprodukt

Stufe (2):
- Saure Hydrolyse

Stufe (4) : Alkali-Stufe (3): sehe Hydrolyse Alkalische Hydro- φ ' Iyse

Hi

1-ß-D-Arabinofuranösylcytosin

X bedeutet einen organischen oder anorganischen sauren Rest.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können verschiedene Siliciumverbindungen als funktioneile Siliciumderivate eingesetzt werden. Funktionelle Siliciumderivate, die sich zur Durchführung der Erfindung eignen, sind beispielsweise SiIi-

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ciuEitetrahalogenide (beispielsweise Siliciunvtetrachlorid, oder Siliciumtetrabronid) , f-.etra-niedrig-aliphatische £cyloxysilane (beispielsweise Siliciuratetraacetat oder Siliciumtetrapropionat) oder Siliciumoxyhalogenide (beispielsweise Siliciuraoxychlorid) .

Die Umsetzung des Cytidins mit dem funktioneilen Siliciumderivats, d.h. die Stufe (1), kann bei einer Temperatur von 20 bis 150⁰C in einem Lösungsmittel und, falls erforderlich, in Gegenwart einer Lewis-Säure durchgeführt werden. Die Zugabe der Lewis-Säure, wie beispielsweise einer Mineralsäure, wie zum Beispiel Chlorwasserstoffsäure oder Schwefeisäure, oder eines Bortrihalogenids, beispielsweise Bortrifluorid, zu der Reaktionslösung ist besonders vorzuziehen, um die Reaktion des Cytidins mit einem tetra-niedrig-aliphatischen Acyloxysilan zu erleichtern. Die geeignete zusätzliche Lewis-Säure-Menge kann 0,1 bis 20 Mol, insbesondere 1 bis 5 Mol, pro Mol Cytidin betragen. Zur Durchführung der Reaktion ist es ferner vorzuziehen, 1,5 bis 5 Mol, pro Mol Cytidin, des funktioneilen Siliciumderivats einzusetzen. Essigsäure, Propionsäure oder dergleichen werden vorzugsweise als Reaktionslösungsmittel verwendet.

Die saure Hydrolyse, d.h. die Stufe (2), sowie die anschliessende Reinigung lassen sich leicht durchführen. Beispielsweise wird die gemäss der Stufe (1) erhaltene Reaktionslösung zur Entfernung des Lösungsmittels eingedampft. Das sich dabei abscheidende Reaktionsprodukt wird mit einer Mineralsäure, wie Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, in einem Lösungsmittel hydrolysiert. Die Hydrolyse wird bei einer Temperatur zwischen 0 und 100⁰C und insbesondere zwischen 10 und 40°C durchgeführt. Wasser und Alkanole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methanol oder Äthanol, eignen sich als Reak-

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tionslösungsmittel. Dann wird die gemäss Stufe C2) erhaltene Reaktionslösung auf einen pH-Wert von 1 bis 5 eingestellt und mit einem stark sauren Kationenaustauscherharz zur Adsorption von 2,2'-Cyclocytidin an diesem Harz kontaktiert. Das 2,-2'-Cyclocytidin kann in hoher Reinheit durch Eluiereri des stark sauren Kationenaustauscherharzes mit einer Ameisensäure/Pyridin-Pufferlösung isoliert werden. Wahlweise kann die saure Hydrolyse unter Einsatz eines stark sauren Kationenaustauscherharzes durchgeführt werden. Beispielsweise wird die gemäss Stufe (1) erhaltene Reaktionslösung mit einem stark sauren Katxonenaustauscherharz zur Adsorption des Reaktionsproduktas an diesem Harz kontaktiert. Das stark saure Kationenaustauscherharz wird in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder einem Alkane? I mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methanol oder Äthanol, dispergiert, worauf die erhaltene Dispersion erhitzt wird. Das 2,2'-Cyclocytidin kann in hoher Reinheit durch Filtration der Dispersion zum Sammeln des stark sauren Kationenaustauscherharzes und anschliessende Eluierung desselben mit einer Ameisensäure/Pyridin-Pufferlösung erhalten werden. Bei dieser ' alternativ durchzuführenden Methode kann die saure Hydrolyse bei einer Temperatur von O bis 100 C und insbesondere bei einer Temperatur von 60 bis 70°C durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann das auf diese Weise erhaltene 2,2'-Cyclocytidin in ein pharmazeutisch verträgliches Säureadditionssalz überführt werden, beispielsweise in das Hydrochlorid, Hydrobromid oder Lactat. Das pharmazeutisch verträgliche Säureadditionssalz kann in üblicher Weise hergestellt werden.

Die alkalische Hydrolyse, d.h. die Stufen (3) oder (4) gemäss vorliegender Erfindung, können durch Behandlung des Reaktionsproduktes der Stufe (1) öder von 2,2'-Cyclocytidin mit einem alkalischen Mittel in einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Reaktionslösung, die bei der Durchführung

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der Stufe J1) oder (2) erhalten wird, zur Entfernung des Lösungsmittels eingedampft, worauf der Rückstand in Wasser aufgelöst wird. Nach der Zugabe des alkalischen Mittels wird die wässrige Lösung solange gerührt, bis die Hydrolyse beendet ist. Vorzugsweise wird die alkalische Hydrolyse bei einem pH von bis 14 durchgeführt. Es ist ferner vorzuziehen, sie bei einer Temperatur von O bis 50 C auszuführen. Kaliumhydroxyd, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Lithiurahydroxyd, Lithiumcarbonat oder Natri-umhydroxyd eignen sich als alkalische Mittel.

Das geiaäss der vorstehenden Stufe erzeugte 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin lässt sich in einfacher Weise nach üblichen Methoden isolieren und reinigen, beispielsweise durch Chromatographie in einer mit einem Ionenaustauscherharz gefüllten Säule.

Die folgenden Beispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Unter dem Begriff "niedrig-aliphatisches Acyloxy" soll eine aliphatische Acyloxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden werden.

Beispiel 1

1,25 g Cytidin werden in 25 ml Essigsäure aufgelöst. 1,19 ml Siliciumtetrachlox-id werden der Lösung zugesetzt. Die Mischung wird bei 60 bis 70 C während einer Zeitspanne von 20 Minuten gerührt. Dann wird die Mischung während einer Zeitspanne von 3 Stunden unter Erhitzen am Rückfluss gehalten. Die Reaktionsmischung wird unter vermindertem Druck konzentriert. Der Rückstand wird in Eiswasser aufgelöst, worauf die wässrige Lösung durch eine Säule geschickt wird, die mit 25 ml eines stark sauren Ionenaustauscherharzes (H -Form), hergestellt von der Mitsubishi

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Chemical Co. unter dem Warenzeichen Diaion SK-IB) gefüllt ist. Dabei wird das Reaktionsprodukte an der.! Harz adsorbiert. Die Säule wird mit Wasser gewaschen und dann mit 300 ml einer Ameisensäure/Pyridin-Pufferlösung eluiert. Das Eluat wird unter vermindertem Druck konzentriert. Der erhaltene Rückstand wird in 20 ml einer wässrigen In-Chlorwasserstoffsäurelösung aufgelöst. Die wässrige saure Lösung wird während einer Zeitspanne von 30 Minuten unter Erhitzen am Rückfluss gehalten. Dann wird die wässrige saure Lösung abgekühlt und unter Eiskühlung: mit wässrigem Ammoniak auf einen pH-Wert von 2 eingestellt und durch eine Säule geschickt, die 25 ml eines stark sauren Ionenaustaüscherharzes(H⁺-Form, Diaion SK-IB) enthält. Dabei wird das 2>2'-Cyclocytidin an dem Harz adsorbiert. Die Säule wird mit Wasser gewaschen und mit 300 ml einer Ameisensäure/Pyridin-Pufferlösung eluiert. Das auf diese Weise erhaltene Eluat wird unter vermindertest Druck konzentriert. Dabei erhält man 0,6 g 2,2'-Cyclocytidinformiat.

0,6 g 2,2'-Cyqlocytidinformiat werden in 3 ml Wasser aufgelöst. Die wässrige Lösung wird durch eine Säule geschickt, die mit 11 ml eines stark basischen Ionenaustauscherharzes (Cl -Form, hergestellt von der Mitsubishi Chemical Co. unter dem Warenzeichen Diaion SA-11B) gefüllt ist. Nachdem die Säule mit Wasser gewaschen worden ist, v/erden der Ablauf sowie die "Waschlösungen vereinigt und unter vermindertem Druck konzentriert. Der auf diese Weise erhaltene Rückstand wird aus heissem Wasser umkristallisiert. Man erhält 0,45 g 2,2'-Cyclocytidin-Hydrochlorid in Form von Nadeln. Ausbeute^: 34 %, F. 258 bis 26O°C.

Beispiel 2

1,25 g Cytidin werden in 25 ml Essigsäure aufgelöst. 1,19 ml Siliciumtetrachlorid werden der Lösung zugesetzt. Die Mischung

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wird bei 60 bis 70 C während einer Zeitspanne von 20 Minuten gerührt. Dann wird die Mischung während einer Zeitspanne von 3 Stunden unter Erhitzen am Rückfluss behandelt. Die Reaktionsmischung v/ird unter verminderten Druck konzentriert. Der Rückstand wird in Eiswasser aufgelöst. Die wässrige Lösung wird durch eine Säule geschickt, die mit 25 ml eines stark sauren Ionenaustauscherharzes (H -Form,'Diaion SK-IB) gefüllt ist. Dabei wird das Reaktionsprodukt an dem Harz adsorbiert. Das stark saure Ionenaustauscherharz wird mit Wasser gewaschen und in 30 ml Methanol dispergiert. Die Dispersion wird während einer Zeitspanne von 30 Minuten unter Erhitzen am Rückfluss gehalten. Dann wird die Dispersion zum Sammeln der unlöslichen Materialien filtriert. Das auf diese Weise gesammelte stark saure Ionenaustauscherharz wird in eine Säule überführt. Nach einem Waschen mit Wasser wird die Säule mit 750 ml einer Ameisensäure/-Pyridin-Pufferlösung eluiert. Das auf diese Weise erhaltene Eluat wird unter vermindertem Druck konzentriert. Der Rückstand wird mit Methanol gewaschen. 1,0 g 2,2'-Cyclocytidinformiat wird dabei erhalten.

1 _r 0 g 2,2'-Cyclocytidinformiat wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Man erhält 0,7 g 2,2'-Cyclocytidin-Hydrochlorid in Form von farblosen Nadeln. Ausbeute: 52 %, F. 258 bis 26O°C (Zersetzung) (umkristallisiert aus heissem Wasser).

Beispiel 3

5 g Cytidin werden in 50 ml Essigsäure aufgelöst. 4,75 ml SiIiciumtetrachlorid werden der Lösung zugesetzt. Die Mischung wird bei 60 bis 70°C während einer Zeitspanne von 20 Minuten gerührt. Dann v/ird die Mischung während einer Zeitspanne von 3 Stunden unter Erhitzen am Rückfluss behandelt. Die Reaktionsmischung

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wird unter vermindertem Druck konzentriert. Der Rückstand wird in Eiswasser aufgelöst, worauf die wässrige Lösung unter Verwendung einer wässrigen 2n-Natriumhydroxyd3.ösung auf einen pH-Wert von 12,5 gebracht v;ird. Nachdem die wässrige Lösung bei Zimmertemperatur während einer Zeitspanne von 30 Minuten gerührt wox-den ist, wird sie durch eine Säule geschickt, die mit 200 ral eines stark sauren Ionenaustauscherharzes (H -Form, Diaion SK-IB) gefüllt ist. Die Säule wird mit Wasser gewaschen und mit 1300 ral eines wässrigen 1 η-Ammoniaks" eluiert. Das₍ Eluat wird unter vermindertem Druck konzentriert. Der auf diese Weise erhaltene Rückstand wird mit Äthan kristallisiert und dann aus 50 %igem Äthanol umkristallisiert. Man erhält dabei 2,7 g 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin. Ausbeute: 55 %, F. 213 bis 214°C (Zersetzung).

Beispiel 4

1,0g Cytidin wird in 20 ml Essigsäure unter Erhitzen aufgelöst. Nach dem Abkühlen werden 2,17 g Siliciumtetraacetat der Lösung zugesetzt. Die Mischung wird bei 120 C während einer Zeitspanne von 5 Minuten gerührt. Die Mischung wird dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, worauf 0,6 ml eines Bortrifluorid-Ätherkomplexes zugesetzt werden. Dann wird die Mischung bei Zimmertemperatur während einer Zeitspanne von 4 Tagen gerührt. Nach der Reaktion wird die Mischung unter vermindertem Druck konzentriert. Der Rückstand wird wie in Beispiel 3 behandelt. 0,5 g 1-ß-D-Arabinofuranosylcytosin v/erden dabei erhalten. Ausbeute: 50 %, F. 213 bis 214°C (Zersetzung) (umkristallisiert aus 50 %igem Äthanol).

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Claims

dadurch gekennzeichnet,, dass Cytidin mit einem funktioneilen Siliciumderivat umgesetzt wird und das Reaktionsprodukt unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert v/ird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ dass die Reaktion des Cytidins mit dem funktioneilen Siliciumderivat bei einer Temperatur zwischen 20 und 150 C in.einem Lösungsmittel durchgeführt und die anschliessende Hydrolyse in der Weise ausgeführt wird, dass das Reaktionsprodukt mit einem alkalischen Mittel bei einer Temperatur von 0 bis 50°C in einem Lösungsmittel behandelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Cytidin mit 1,5 bis 5 Mol (pro Mol des Cytidins) des funktioneilen Siliciumderivats bei einer Temperatur von 20 bis 150 C in Gegenwart von 0,1 bis 20 Mol (pro Mol des Cytidins) einer Lewis-Säure in einem Lösungsmittel umgesetzt wird und die anschliessende Hydrolyse in der Weise ausgeführt wird, dass das Reaktionsprodukt mit einem alkalischen Mittel bei einem pH von 12 bis 14 und bei einer Tempera
einem Lösungsmittel behandelt wird.

von 12 bis 14 und bei einer Temperatur von 0 bis 50 C in

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte funktioneile . Siliciumderivat

aus einem Siliciumtetrahalogenid, einem tetra-niedrig-aliphatischen Acycloxysilan oder aus einem Siliciumoxyhalogenid besteht .

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- 10 Patentansprüche ■

\y. Verfahren zur Herstellung von 2,2'-Cyclocytidin, dadurch gekennzeichnet, dass Cytidin-mit einem funktioneilen Siliciumderivat umgesetzt wird und das Reaktionsprodukt unter sauren Bedingungen hydrolysiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des Cytidins mit dem funktionellen Silicium- . derivat bei einer Temperatur zwischen 20 und 150⁰C in einem Lösungsmittel durchgeführt und die anschliessende Hydrolyse derartig ausgeführt wird, dass das Reaktionsprödukt mit einer Mineralsäure oder mit einem stark sauren Kationenaustauscherharz bei einer Temperatur von 0 bis 100 C in einem Lösungsmittel behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Cytidin mit 1,5 bis 5 Mol (pro Mol Cytidin) des funktionellen Siliciumderivats bei einer Temperatur von 20 bis 150 C . in. Gegenwart von 0,1 'bis 20 Mol (pro Mol des Cytidins) einer Lewis-Säure in einem Lösungsmittel umgesetzt wird und die anschliessende Hydrolyse in der Weise durchgeführt wird, dass das Reaktionsprodukt mit einer Mineralsäure oder mit einem stark sauren Kationenaustauscherharz bei einer Temperatur von 0 bis 100 C in einem Lösungsmittel behandelt wird. . -
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das funktioneile Siliciumderivat aus einem Siliciuntetrahalogenid, einem tetra-niedrig-aliphatischen Acyloxysilan oder einem Siliciumoxyhalogenid besteht.
5. Verfahren zur Herstellung von i-ß-D-Arabinofuranosylcytosin,

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