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Verfahren zur Herstellung von Camptothecin-ähnlichen Verbindungen
In den deutschen Offenlegungsschriften 2 023 514, 2 061 359, 2 142 715, 2 150 234,
2 156 501 sind Verfahren zur Herstellung von Campthothecin-Zwischenstufen, Camptothecin
und Camptothecinähnlichen Verbindungen beschrieben Der Reaktionsverlauf nach diesem
Stand der Technik ist aus dem folgenden stark vereinfachten Schema ersichtlich:
Cl, R1 = OH : Cl-Camptothecin H, R1 = OH : Camptothecin Es hat sich nun herausgestellt,
daß die Einführung der Äthylgruppe in die Verbindung 6 ebenso wie die Einführung
anderer Alkylgruppen mitunter von Nebenreaktionen begleitet sind, die Ausbeuteverminderungen
zur Folge haben, Es bestand daher die Aufgabe, nach einer sichereren Methode zur
Einführung von Alkylgruppen an dem gewünschten Kohlenstoffatom zu suchen. Der Bedarf
an einer solchen Methode, die auch Camptothecin-ähnliche Verbindungen mit befriedigendem
Ergebnis liefert, erklärt sich durch das Interesse, das die vor wenigen Jahren bekannt
gewordene Wirkung des Camptothecins auf die RNS-Synthese ausgelöst hat (D. Kessel,
Biochim, BiophysO Acta 246, 225 (1971); S.B. Horwitz, C.K. Chang und A.P. Grollman,
Mol, Pharmacol. 7, 632 (1971); R.S.Wu, A. Kumar und J.R. Warner, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 68, 3009 (1971).
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Die gestellte Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man eine Verbindung
der Formel 11, in der R einen vom t.-Butylrest und vom Methylrest verschiedenen
Alkylrest, zweckmäßigerweise den Isopropylrest, bedeutet, zu einer Verbindung der
Formel 12 alkyliert, aus der man gewünschtenfalls durch Reduktion die Verbindung
der Formel 13 herstellt und daraus gewünschtenfalls mit Hilfe von Trifluoressigsäure
das Lacton der Formel 14 (X = Cll R1 = H) herstellt. Wenn in dieser Verbindung (mit
R2
= C2H5) auf bekannte Weise R1 (= H) in OH übergeführt wird, erhält man das Chlor-Camptothecin;
Ersatz des X(= Cl) durch H ergibt dann das Camptothecin.
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Die Verbindung 11 ist durch selektive Esterspaltung und Decarbw oxylierung
mit Hilfe von Trifluoressigsäure erhältlich. Man kann bei Raumtemperatur mit und
ohne Lösungsmittel arbeiten, jedoch ist der Temperaturbereich von ungefähr -20 bis
+500 allgemein brauchbar.
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Als Lösungsmittel kommen zoBo Halogenkohlenwasserstoffe in Betracht,
wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Methylenchlorid, Beim Arbeiten mit Lösungsmittel
ist eine hohe Konzentration an Trifluoressigsäure vorteilhaft. Es ist zweckmäßig,
den Fortgang der Reaktion durch Dünnschichtchromatographie zu verfolgen.
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Für die Alkylierung (11
12) eigenen sich die Chloride, Bromide, Jodide, Alkyl- und rylsulfonsäureester,
vorzugsweise die Äthylverbindungen, wie Methylsulfonsäureäthylester oder Äthyltosylat,
insbesondere Äthyljodid, aber auch allgemein gesättigtes
oder ungesättigtes
Alkyl von C1 bis C5, soweit deren Halogenide und Sulfonsäureester für eine Alkylierung
genügend reaktionsfähig sind.
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Als säurebindendes Mittels ist Lithiumhydrid bevorzugt. Es eignen
sich aber auch beispielsweise Natriumhydrid und Li-tertbutylat. Als Reaktionsmedium
wird wasserfreies Dimethylformamid bevorzugt, es kommen aber auch z.B. Glykolmonomethyläther,
Diglykoldimethyläther, Dioxan, in Betracht. Der Temperaturbereich wird zweckmäßig
zwischen -20° und +200 gewählt, vorzugsweise Raumtemperatur. Rühren ist in jedem
Fall zweckmäßig, ebenfalls die Verfolgung der Reaktion durch Dünnschichtchromatographie0
Die glatte Monoalkylierung der ringoffenen Verbindung 11 zu 12 war insofern überraschend,
als bei der Alkylierung des ringgeschlossenen Lactons 6 in hohem Maße eine Dialkylierung
erfolgt und auch die Alkylierung anderer ähnlich gebauter Verbindungen Gemische
von Produkten unterschiedlichen Alkylierungsgrades ergibt.
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Die Reduktion (12 A 13) wird vorteilhaft stufenweise durchgeführt,
indem man bei tiefer Temperatur (z.fl. im Bereich von -80° bis -500C) zunächst mit
Diisobutylaluminiumhydrid und dann bei ungefähr OOC (unter Eiskühlung) mit Boranat,
z.B.
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Natrium- oder Kaliumboranat, reduziert.
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Als Lösungsmittel kommen für die erste Stufe mit Diisobutylaluminiumhydrid
vorzugsweise wasserfreier Athylenglykoldimethyläther oder Diglykoldimethyläther
in Betracht. Für die zweite Stufe mit Kaliumboranat sind niedrige Alkohole empfehlenswert,
wie Isopropanol und Methanol0 Die Reaktion der zweiten Stufe wird vorteilhaft unter
Zusatz von etwa 1 % Essigsäure, bezogen auf Lösungsmittelvolumen durchgeführt.
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Der Lactonringschluß (13
14) mit Hilfe von Trifluoressigsäure wird zweckmäßigerweise bei Raumtemperatur ohne
Lösungsmittel vorgenommen. Im allgemeinen gelten die Bedingungen der Reaktion 10
w1
Die Herstellung der Ausgangsverbindungen für das erfindungsgemäß
Verfahren ist bekannt. Die Verbindung 2 erhält man duch Umsetzen der Verbindung
1 mit Diazomethan. Die Verbindung 8 erhält man aus der Verbindung 2 durch Michael-Addition
mit z.B. Isopropyl-t.-butyl-malonester. Dieser ist aus Äthyl-t.-butyl-malonester
durch Erhitzen mit Aluminium-Isopropylat in Isopropanol leicht erhältlich. Anstelle
von Isopropanol sind z.B. auch sec. Isobutanol, Cyclohexanol, Cyclopentanol geeignet.
Voraussetzung ist, daß diese Estergruppe sich durch ihren sterischen Anspruch hinreichend
von der t.-Butylgruppe und der Methylgruppe unterscheidet.
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Die Verbindung 10 (Chlorierung-nehydrierung) erhält man durch Umsetzen
der Verbindung 9 mit Thionylchlorid in Dimethylformamid oder besser in wasserfreiem
Methylenchlorid. Die iiberführung von X = Chlor in X = Wasser gelingt durch katalytische
Hydrierung mit Palladium. (8
9: s. DT-OS 2 023 514 und 2 061 359) Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern
- unter Einschluß der Herstellung der Vorstufe 2 - zweckmäßige Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Verbindung der Formel 2 wird aus der bekannten Tricarbonylverbindung
durch behandlung mit ätherischer Diazomethanlösung bei Raume temperatur in CH2C12
gewonnen. Nach beendeter Reaktion (N2-Entwicklung) dampft man ein und erhält 2 durch
fraktionierte Kristallisation. Fp 2140 (äther) Ber. C 66,26 H 5,56 N 9,58 Gef. C
66,31 H 5,55 N 9,53
Die IR-Spektren wurden in Chloroform bzw. als
KBr-PreEling mit dem Beckmann IR 5 bzw. dem Perkin Elmer 457 und die UV-Spektren
in Methanol mit dem Beckmann DB-GT gemessen.
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Die Schmelzpunkte wurden mit der Kofler-Bank ermittelt und sind in
den meisten Fällen Zersetzungspunkte.
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4-0xo-2-ert .-butyloxycarbonyl-isopropyloxycarbonyl-methy-3-methoxyearbonyl-1,4,6,7,12,12b-hexahydroindolo-
22,3-a] -chinolizin (8): 7,5 g tert.Butyl-isopropyl-malonester lMst man in 300 ml
wasserfreiem Dioxan und versetzt mit 1,2 g einer Suspension von Natriumhydrid in
Spindelöl (55 %). Anschließend tropft man eine Lösung von 8 g des Enoläthers 2 in
100 ml wasserfreiem Dioxan zu und erhitzt 1 h unter Rückfluß. Nach dem Abkühlen
wird auf Eiswasser gegossen, mit Essigsäure neutraliP siert und mit Methylenchlorid
extrahiert. Die Methylenchlorid-Lösung wird mit gesättigter Natriumchlorid-Lösung
gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und nach Filtration im Vakuum eingedampft.
Den Rückstand filtriert man rasch mit Äther/ Petroläther (1 : 1) an Kieselgel und
erhält nach dem Eindampfen durch Kristallisation aus Äther 7,3 g (66 %) des Triesters
8, Schmp. 1920C.
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UV (CHDOH): A max 290, 275, 224 (qualitativ).
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IR (KBr): NH 3365, C = 0 1720 - 1740, Lactam 1630, 1665/cm.
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C27H32N207 (496.6) Ber. C 65,31 H 6,50 N 5,64 Gef, C 65,45 H 6,46
N 5,75 9, 12-Dioxo-7- Ltert.butyloxycarbonyl-isopropyloxycarbo methyl 1 -8-methoxycarbonyl-5,5b,6,9,11,12-hexahydro-indolizino-01,2-bu
-chinolin (9): Zu einer Lösung von 3,70 g des Triester 8 in 400 ml wasserfreiem
Dimethylformamid gibt man 2,70 g einer Suspension von Natriumhydrid in Spindelöl
und rührt anschließend unter Sauerstoff. Nach 5 Stunden-bei Raumtemperatur ist die
Autoxydation beendet (UV-Kontrolle); man gießt dann auf eiskalte verd, Salzsäure,
neutralisiert mit gesättigter Natriumhydrogencarbonat-Lösung und extrahiert anschließend
mehrfach mit Methylenchlorid.
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Die organische Phase wird getrocknet (Natriumsulfat) und im Vakuum
eingedampft. Den verbleibenden Rilekstand nimmt man in Aceton auf und spritzt bis
zur beginnenden Kristallisation mit Äther an. Nach Stehen im Eisschrank erhält man
2,40 g (63 %) des Chinolons 9 Schmp. 1900 - 1920C.
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UV (CH30H): A max 333, 320, 248 nm (qualitativ).
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IR (KBr): C = 0 1720 - 1740 breit, Pyridon, Chinolon 1625, 1655, 1520,
1580/cm.
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C27H30N208 (510.6) Ber. C 63,52 H 5,33 N 5,48 Gef. C 63,40 H 5,75
N 5,65 12-Chlor-9-oxo-7-[tert.-butyloxycarbonyl-isopropyloxycarbonylmethylj -8-methoxycarbonyl-9,11-dihydro-indolizino-
L1,2-bg -chinolin (10): 2,20 g des Chinolons 9 löst man in 100 ml wasserfreiem Dimethylformamid
und verdünnt anschließend mit 600 ml wasserfreiem Methyl lenchlorid. Dazu gibt man
unter Eiskühlung langsam eine Lösung von 12 ml Thionylchlorid in 100 ml wasserfreien
Dimethylformamid, Die Reaktion ist nach 4 h bei Raumtemneratur beendet (DC-Kontrolle).
Es wird anschließend in eine eiskalte Kaliumcarbonatlösung eingegossen (berechnete
Menge), die Methylenchloridphase abgetrennt und zweimal mit gesättigter Natriumchloridlösung
gewaschen Man trocknet, verdampft das Solvens im Vakuum und kristallisiert den Rückstand
durch Anspritzen mit Äther. Man erhält 2,06 g (90 %) des Chlorids 10. Schmp.
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1910C. UV (CH30H): A max 372, 290, 255, 220nm (qualitativ).
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IR (KBr): C : 0 1730 - 1740, Pyridon 1620, 1660, Aromat 1500, 1563.
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C27H27ClN207 (527.0) Ber. C 61,54 H 5,16 N 5,32 Gef. C 61,43 H 5>13
N 5,45 12-Chlor-9-oxo-7- Cisopropyloxycarbonyl-methyl-1 8-methoxycarbonyl-9,11-dihydro-indolizino-[1,2-b]
-chinolin (11): 1,50 g des Triesters 10 läßt man in 5 ml Trifluoressigsäure 1 Stunde
bei Raumtemperatur stehen. Anschließend wird im Vakuum zur Trockene gedampft, einige
Male mit Methylenchlorid abgeraucht
und der Rückstand dann zur
Kristallisation in Aceton/ Äther aufgenommen; man isoliert 1,20 g (98 %). Nach Umkristallisation
aus Äther Schmp. 2450 - 2470C.
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UV (CHOH): Amax 375> 295, 257> 224 nm (qualitativ).
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IR (KBr): C = 0 1730, Pyridon 1620, 1655, Aromat 1500, 1560/cm.
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C22H19ClN205 (426.9) Ber. C 61,90 H 4,50 N 6,56 Gef. C 62,15 H 4,20
N 6,66.
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12-Chlor-9-oxo-7- [äthyl-isopropyloxy-carbonyl-methyl] -8-methoxy-carbonyl-9,11-dihydro-indolizino-[1,2-b]
-chinolin (12): 40 mg des Diesters 11, gelöst in 5 ml wasserfreiem Dimethylformamid,
werden unter Stickstoff nach Zugabe von 15 mg Lithiumhydrid und einer Lösung von
100 mg Äthyljodid in 2 ml wasserfreiem Dimethylformamid 2 Tage bei Raumtemperatur
gerührt (DC-Kontrolle). Anschließend wird in verdünnte wäßrige Essigsäure eingegossen
und mehrfach mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridphase wäscht man
mit verdünnter Natriumhydrogencarbonatlösung, mit gesättigter Natriumchloridlösung
und trocknet dann über Natriumsulfat. Den nach dem Abdamnfen des Solvens im Vakuum
verbleibenden Riickstand nimmt man in Aceton/Äther auf und erhält beim Stehen im
Fnsschrank (75 f) des Monoalkylierungsproduktes 12 vom Schmp@ 194°C.
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UV (CH30H): # max 368, 305, 255, 220 nm (C= 20 000 4850, 28 000, 31
000).
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IR (KBr): C = 0 1730, Pyridon 1615, 1655, Aromat 1500, 1560/cm.
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C24H23ClN205 (454.9) Ber. C 63,38 H 5,10 N 6,16 Gef. C 63,51 H 5,10
N 6,25 12-Chlor-9-oxo-7- äthyl-isopropyloxycarbonyl-methyl -8-hydroxymethyl-9,11-dihydro-indolizino-
[1,2-b] -chinolin (13): 1,50 g des Diesters 12, gelöst in 100 ml wasserfreiem Äthylenglykoldimethyläther,
versetzt man bei -70°C mit einem Gemisch aus 100 ml Äthylenglykol-dimethyläther
und 10 ml einer 20 %igen Lösung von Diisobutylaluminiumhydrid (Hexan). Nach 15 Min.
wird auf eiskalte verdünnte Salzsäure gegossen und mit Methylenchlorid extrahiert.
Die organische Phase wird nochmals mit verdünnter Salzsäure geschüttelt und dann
mit gesättigter
Natriumhydrogencarbonat-Losung neutral gewaschen.
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Man dampft anschließend im Vakuum ein und nimmt den Riickstand in
100 ml Isopropanol auf, gibt 1 ml Eisessig dazu und versetzt anschließend bei Eiskühlung
portionsweise mit 1,0 g Kaliumboranat. Die Reduktion zum Carbinol ist dann in etwa
10 Min beendet (DC-Kontrolle); man gießt dann in verdünnte Natriumcarbonat-Lösung
und extrahiert mit Methylenchlorid.
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Nach dem Abdampfen des Solvens im Vakuum kristallisieren aus Methanol
1,10 g reines Carbinol 13, und aus der Mutterlauge können durch PDC außerdem 0,110
g Carbinol erhalten werden (Gesamtausbeute 86 %), Schmp. 2120 - 2130C.
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UV (CH30H): & max 366> 290, 246, 225 nm (qualitativ).
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IR (KBr): OH - 3400 (breit), C = 0 1725, Pyridon 1615, 1655, Aromat
1500, 1585/cm.
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C23H2DClN204 (426.9) Ber. C 64,72 H 5,43 N 6,56 Gef. C 64,95 H 5,48
N 6,75.
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7-Chlor-desoxy-camptothecin (14): 630 mg des Carbinols 13 läßt man
in 5 ml Trifluoressigsäure 1 Stunde bei Raumtemperatur stehen, dampft dann im Vakuum
zur Trockene und raucht den Rückstand mehrfach im Vakuum mit Methylenchlorid ab.
Beim Anreiben mit Aceton kristallisieren 540 mg (Ausbeute quantitativ).
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Das IR-, UV- und NMR-Spektrum sowie das DC-Verhalten zeigen Identität
mit einer authentischen Probe.