DE2741383A1

DE2741383A1 - Verfahren zur herstellung von methotrexat

Info

Publication number: DE2741383A1
Application number: DE19772741383
Authority: DE
Inventors: Enrico Dr Catalucci
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1979-02-22
Also published as: CH630380A5; US4224446A

Description

PATENTANWÄLTE

Dlpl.-Ing. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZI K Dlpl.-lng. G. DA.NNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 T β FRANKFURT AM MAIN

TELEFON (Oem

2B70M OR. ESCHENHEIMER STRASSE 3»

Siegfriedstr. 8 8000 München 40

L.P. 1213 - Nr. 989V77 Wd/Sh

Lonza AG.
Gampel/Wallis
(Geschäftsleitung: 3asel)
Schweiz

Verfahren zur Herstellung von Methotrexat.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methotrexat, n[p~(((2,4-Diamino-6-pteridyl)-methyl)-N¹⁰-methylamino)-benzoyl|-L-glutaminsäure, mit der Formel NH₂

-_n-XA__conhch__CO2h

CH₃ N=/ (CH₂) 2 - CO₂H

Die einzige Herstellungsmethode , die für den technischen Masstab bekannt geworden isL und angewendet wird, beruht auf einer Kondensation von 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin mit 2,3-Dibrompropanal und ρ(N-Methyl)-aminobenzoylglutaminsäure (D.R.Seeger u.andere J.Am.Chem.Soc. 21/ Π53 (1949)). Die Ausbeute ist aber dabei sehr tief und liegt unter <6%, wobei das Produkt mit Pteridinen so verunreinigt, dass es praktisch nicht gelingt, Methotrexat rein auf eine wirtschaftliche Weise herzustellen.

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Die Anwendung von 1,1,3-Trichloraceton anstelle von 2,3-Dibrorapropanal bringt keine wesentlichen Vorteile (D.C.Suster, L.V.Feyns,J.Medic.Chemistry 17_, 758 (1974)).

Es wurde auch versucht, Methotrexat über das 2,4-. Diamino-6-hydroxynrethylpteridin zu synthetisieren: .—

CONCh-CH₂CH₂COCH COOH

( MetRotreut ) - ·

Das 6-Hydroxymethylpteridin kann nach Baugh (C.M.Baugh,

■ ι

E.Shaw J.Org.Chem. 29^» 3610 (1964)) durch eine komplizierte und teure Prozedur aus 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin und Di- hydroxyaceton in 50 bis 60% Rohausbeute erhalten werden. Das leicht zugängliche Tetraaminopyrimidinsulfat muss dabei vorerst mittels BaCI2 in sein Chlorid umgewandelt werden. Für.die Cyclisierungsreaktion werden des weiteren äquimolare Mengen vom sehr teuren Cystein angewendet. Nach eigenen Ver suchen enthält das Produkt etwa 1/3 unerwünschtes 6-Methylpteridin.

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In einer weiteren Stufe kann das Hydroxyinethylpteridin mit Thionylchlorid in das 2,4-Diamino-6-chlormethylpteridin umgesetzt werden. Wegen der Empfindlichkeit des Hydroxymethylpteridins verläuft die Reaktion mit SOCI2 sehr schlecht und das somit erhaltene, verunreinigte Chlormethylpteridin liefert ein rohes Methotrexat in 7% Ausbeute (Gehalt 60%). (I.N.Duvaz u.andere US 3 989 703 (1976)).

Etwas selektiver verläuft die Herstellung des Brommethylpteridins aus dem 6-Hydroxymethylpteridin mit etwa 36% Ausbeute, wobei aber die Notwendigkeit des Einsatzes von Triphenylphosphindibromid in 4-fachem stöchiometrischem Ueberschuss als Bromierungsreagens eine industrielle Ausnutzung des Verfahrens erschwert (J.R.Piper, J.A.Montgomery, J.Heter, Chera. 11, 279 (1974)).

Die Halomethylpteridine ihrerseits können dann mit p-(N-MethyD-aminobenzoyl-glutaminsäure in das Methotrexat umge setzt werden.

Schliesslich wurde ein Weg über Pyrazinsysteme bekannt (M.Chaykowsky J.Medic.Chem. Γ7, 1212 (1974)).

Diketen und Malonitril werden in 2 Stufen zum 2-Amino-3-

cyano-5-chlormethylpyrazin-l-oxid und dieses in Gegenwart von Phosphortrichlorid in das 2-Amino-3-cyano-5-chlormethyl pyrazin umgesetzt. Letzteres wird mit p-(N-Methy3^-aminobenzo- yl-L-glutaminsäure umgesetzt und mit Guanidin in einer Cycli eierungsreaktion zum Methotrexat unterzogen.

Der grosse Nachteil dieser Synthese besteht darin, dass bei

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der letzten Kondensationsstufe eine unvermeidliche, totale Racemisierung des Glutaminsäureteils stattfindet. Das ist

I deshalb nachteilig, weil die D-Form des Methotrexats viel weniger aktiv ist in der Inhibition der Tumore (vergl. H.G. Mauthner, Y..H.Kom, J.Org.Chem. 4_0 3447 (1975)).

Die Erfindungsaufgabe besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Methotrexat, das reines L-Methotrexat ohne komplizierte Reinigungsprozeduren liefert, von leicht zugänglichen Ausgangsmaterialien ausgeht und über einfache, auch im technischen Masstab problemlos durchführbare Syntheseschritte verläuft.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass man

a) 1,1-Dichloraceton mit 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin in Gegenwart von Natriumbisulfit bei einem konstanten pH von 3/5 bis 5 und Temperaturen zwischen 10 und 100⁰C umsetzt,

b) das entstandene 2,4-Diamino-6-methylpteridin in einem Reaktionsmedium mit Brom, wobei man pro 1,0 g Pteridinverbindung 0,3 bis 1,0 ml Brom anwendet, umsetzt und

c) das entstandene 2,4-Diamino-6-brommethylpteridin mit p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure oder deren Salz In einem polaren Reaktionsmedium zum Hethotrexat umsetzt.

Das Verfahren basiert auf der folgenden Reaktionsreihe:

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fOOH

( H«thotr*xat J

III

Der erste Schritt des Verfahrens kann, ausgehend von den durch einfache Chlorierung von Aceton herstellbaren 1,1-Dichloraceton, vorgenommen werden.

Zweckmässig wird das 1,1-Dichloraceton mit 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin, wobei man pro Mol Pyrimidinverbindung 1 bis 3 Mol/ vorzugsweise 2 Mol, 1,1-Dichloraceton anwendet, in Gegenwart von 1 bis 4 Mol, vorzugsweise 1,5 bis 1,8 Mol, Netrimbisulfit pro Mol Pyrimidin bei einem konstanten f-~- von vorzugsweise 4, wobei der pH durch Zugabe einer verdünnten Base, vorzugsweise NaOH, NaHCO3 oder NH₄OH, konstant gehalten wird, in Wasser, wobei man pro Mol Pyrimidin 3 bis 25 Liter, vorzugsweise 6 bis 8 Liter, Wasser anwendet, bei Temperaturen von vorzugsweise 60 bis 80⁰C, umgesetzt.

Das bei der Reaktion anfallende 2,4-Diantino-6-methylpteridir. ist NMR-rein und vor allem frei von 7-Isomer en verbindungen ur:d kann ohne Reinigung für die nächste Stufe verwendet werden.

Zn einem zweiten Schritt erfolgt die Umsetzung zur 6-Haic^en-

iMthylpteridinverbindung.

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In einer zweckmässigen Ausführungsform wird das 2,4-Diamino-6-methylpteridin in Wasser, 60%igem Bromwasserstoff, Eis- \

i essig oder Trifluoressigsäure, vorzugsweise in Eisessig als •ι

Reaktionsmedium, wobei man pro Mol Pteridinverbindung 7 bis 9 Liter Reaktionsmedium einsetzt, mit Brom, wobei man vorzugsweise pro 1,0 g Pteridinverbindung 0,7 ml Brom anwendet, bei Rückflusstemperatur umgesetzt.

Das Reaktionsprodukt lässt sich als Hydrobromid durch Eindampfen des Reaktionsgemisches isolieren. Es kann aus Eisessig umkristallisiert werden. Es enthält gemäss NMR geringe Anteile an Methyl- und Dibroiranethyldiaminopteridin.

Als dritte Reaktionsstufe folgt die Umsetzung der 6-Halogenmethylpteridinverbindung in das Methotrexat. Der dritte Schritt kann ausgeführt werden, indem das 2,4-Diamino-6-brommethylpteridin in Wasser, Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Gemische davon, vorzugsweise in einem Gemisch von 1 Vol. Wasser und 1 Vol. Dimethylformamid, mit p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure in Gegenwart einer löslichen Base, vorzugsweise NaOH oder NaHC03 oder mit p-(N-MethyD-aminobenzoyl-L-glutaminsäure-bariumsalz, wobei man pro Gewichtsteil Reaktanden 10 bis 100 Gewichtsteile Reaktionsmedium anwendet, bei Raumtemperatur zum Methotrexat umsetzt. Das Methotrexat fällt dabei schon in reiner Form an; es kann aber durch Umfällung, den späteren Bedürfnissen entsprechend, weiter gereinigt werden.

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Methotrexat ist ein Folsäure-Antagonist; es ist seit fast 30 Jahren im Gebrauch zur Behandlung aller Krankheiten, die

auf ein abnormales Wachstum der Faserzellen zurückzuführen sind, wie z.B. der Psoriase, verschiedener Formen von Lupus, vor allem aber Tumoren.

Herstellung von 2,4-Diamino-6-methylpteridin Beispiel 1

23,8 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidinsulfat (0,1 Mol) wurden in 750 ml H2O suspendiert und der Reihe nach mit 16,8 g Natriumbisulfit fest und 2 6 g (0,2 Mol) 1,1-Dichloraceton versetzt. Man liess unter Rühren bei 6O⁰C reagieren. Dabei wurde der pH durch Zugabe von 1 N Natronlauge konstant gehalten. Als kein NaOH-Verbrauch mehr festgestellt wurde (nach 5 bis 6 Stunden), liess man das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlen und versetzt es mit NaOH bis zu pH 7. Dabei fiel das gewünschte Pteridin als orangefarbene Kristalle aus und wurde durch Filtration isoliert. Ausbeute 8,8 g (50% d.Th.) NMR-reines, somerenfreies 6-Methyldiaminopteridin.

Beispiel 2

Die Reaktion wurde wie im Beispiel 1, aber bei 8O⁰C durch geführt; die Ausbeute betrug 10,7 g Diaminomethylpteridin (61% d.Th.).

Beispiel 3

Die Reaktion von Beispiel 1 wurde wiederholt, aber alt 30 g

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-r-

NaHSO₃. Die Ausbeute betrug 7,0 g Diaminomethylpteridin (40% d.Th) . ...

Herstellung von 2_/4-Diamino-6-broniinethylpteridin Beispiel 4

5/5 g 2,4-Diamino-6-methylpteridin wurden mit 3,83 ml Brom und 0,27 g Dibenzoylperoxid in 24 0 ml Eisessig an Rückfluss gekocht, bis kein Brom mehr nachweisbar war (etwa 3 Stunden) Nachher wurde das Reaktionsgemisch zur Trockene eingedampft und der feste Rückstand aus Eisessig (unter Anwendung von 10% Aktivkohle) umkristallisiert. Ausbeute 5,4 g (51% d.Th.) 6-Brommethyldiaminopteridin-hydrobromid als gelbe Kristalle, enthaltend nach NMR noch etwa 5% 6-Dibrommethyldiaminopteridin und etwa 3% 6-Methyldiaminopteridin.

Beispiel 5

Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei aber nur 1,9 ml Brom eingesetzt wurden. Nach Aufarbeitung wie im obigen Beispiel wurden 6,8 g gelbe Kristalle erhalten, welche gemäss NMR kein 6-Dibrommethyldiaminopteridin, wohl aber 60% 6-Methyldiaminopteridinhydrobromid enthielten.

Beispiel 6

Beispiel 4 wurde wiederholt, dabei wurden aber in dem Gemisch vor der Bromierung 7,9 g 33%iges HBr in CH₃COOH ein gesetzt. Nach Aufarbeitung erhielt man ein Produkt (5,7 g entsprechend 54% d.Th.), welches gemäss NMR etwa 5t 6-Methyldiaminopteridin und 15% 6-Dibrommethyldiaminopteridin als Nebenprodukt enthielt.

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Herstellung von Kethotrexat Beispiel 7

In 750 ml H₂O, enthaltend 6 g NaOH und 3,6g Eisessig, wurden 9fO g (0,02 Mol) p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-glutaminsäure als Barium-Salz-dihydrat und 6,8 g 6-Brommethylpteridin aus Beispiel 5 (0,008 Mol) etwa 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt (pH =4). Dabei fiel Methotrexat aus (3 g gelbe Kristalle, 83% d.Th.), welches gemäss DC noch Spuren 6-Methylpteridin enthielt. Zur Reinigung wurde dieses Produkt in 800 ml H₂O suspendiert und mit 1 N NaOH auf pH 11 gebracht. Nach Behandlung mit 4 g Aktivkohle wurde die Lösung mittels konz. H2SO4 auf pH 4 gebracht, wobei das reine Methotrexat als gelbe Kristalle ausfiel (2,8 g gelbe Kristalle, 63% d.Th.) Das Produkt war NMR- und DC-rein. Gemäss DC-Elektrophorese enthielt es <1% Pteridine, [a] ^₀ in 0,1 N NaOH = +19,3°. (Die spezifische Drehung Γα J ^₀ in 0,1 NaOH betrug +19,3°)

Beispiel 8

3,4 g 2,4-Diamino-6-brommethylpteridin-hydrobromid aus Beispiel 4 (0,009 Mol) wurden mit 4,5 g (0,01 Mol) p-(N-Methylaminobenzoyl-glutaminsäure in 100 ml eines Gemisches DMF/ H2O 1 zu 1 nach Volumen bei Raumtemperatur über Nacht gerührt, nachher wurde der pH der Lösung mittels verdünnte HCl auf pH 4 gebracht. Das Gemisch wurde darauf unter Vakuum zur Trockene eingedampft und der Rückstand in 100 ml H₂O aufgenommen, 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, nachher abfiltriert und der Filterrückstand bei 100°C/Hausvakuum getrocknet. Man erhielt Methotrexat als gelbe Kristalle, ent-

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-yf-

haltend nach NMR noch etwa 7% Dimethylformamid. Nach Reinigung gemäss Beispiel 7 wurden 3,6g (87,5%) L-Methotrexat

als gelbe Kristalle >99%ig gemäss DC-Elektrophorese erhalten.

Beispiel 9

Beispiel 8 wurde wiederholt, wobei aber p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-glutaminsäure als solche zugegeben und vor dem Versetzen mit dem Pteridin mittels NaOH neutralisiert wurde. Nach Reaktion und Aufarbeitung wie im Beispiel 8 wurden 2,8 g (68%) reines Methotrexat erhalten.

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Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Herstellung von Methotrexat, N [p-(((2,4-diamino-6-pteridyl)-methyl)-N¹⁰-methylamino)-benzoylj -L-glutaminsäure, mit der Formel

CONHCH - CO₂H

I \ / ι

CH₃ V=/ (CH₂J₂ - CO₂H

dadurch gekennzeichnet, dass man

a) 1,1-Dichloraceton mit 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin in Gegenwart von Natriumbisulfit bei einem konstanten pH von 3,5 bis 5 und Temperaturen zwischen 10 und 100⁰C umsetzt,

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ORIGINAL INSPECTED

b) das entstandene 2,4-Diamino-6-methylpteridin in einem Reaktionsmedium mit Brom, wobei man pro 1,0 g Pteridinverbindung 0,3 bis 1,0 ml Brom anwendet, umsetzt und

c) das entstandene 2,4-Diamino-6-brommethylpteridin mit p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure oder deren Salz in polarem Reaktionsmedium zum Methotrexat umsetzt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass man das 1,1-Dichloraceton mit 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin, wobei man pro Mol Pyrimidinverbindung 1 bis 3, vorzugsweise 2 Mol, 1,1-Dichloraceton anwendet, in Gegenwart von 1 bis 4 Mol, vorzugsweise 1,5 bis 1,8 Mol, Natriumbisulfit pro Mol Pyrimidin bei einem konstanten pH von vorzugsweise 4, wobei der pH durch Zugabe einer verdünnten Base> vorzugsweise NaOH, NaHCOß oder NH4OH, konstant gehalten wird, in Wasser, wobei man pro Mol Pyrimidin 3 bis 25 Liter, vorzugsweise 6 bis 8 Liter, Wasser anwendet, bei Temperaturen von vorzugsweise 60 bis 8O⁰C, umsetzt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 - 2, ... * . dadurch gekennzeichnet, dass man das 2,4-Diamino-6-methylpteridin in Wasser, 60%igem Bromwasserstoff, Eisessig oder Trifluoressigsäure, vorzugsweise in Eisessig als Reaktions-

• medium, wobei man pro Mol Pteridinverbindung 7 bis 9 Liter Reaktionsmedium umsetzt, mit Brom, wobei man vorzugsweise

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pro 1,0 g Pteridinverbindung 0,7 ml Brom anwendet, bei Rückflusstemperatur umsetzt. ... j
4. Verfahren nach Patentanspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass man das 2,4-Diamino-6-brom methylpteridin in Wasser, Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Gemische davon, vorzugsweise in einem Gemisch von 1 Vol. Wasser und 1 Vol. Dimethylformamid, mit p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure in Gegenwart einer löslichen Base, vorzugsweise NaOH oder NaHCO3 oder mit p-(N-Methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure-Bariumsalz, wobei man pro Gewichtsteil Reaktanden 10 bis 100 Gewichtsteile Reaktionsmedium anwendet, bei Raumteperatur zum Methotrexat umsetzt.

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