DE3415726A1

DE3415726A1 - Verfahren zur herstellung von in 4-stellung substituierten oxazaphosphorin-derivaten

Info

Publication number: DE3415726A1
Application number: DE19843415726
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. 8755 Alzenau Engel; Ulf Dr. 4800 Bielefeld Niemeyer
Original assignee: ASTA-WERKE AG CHEMISCHE FABRIK 4800 BIELEFELD; Asta Werke AG Chemische Fabrik
Current assignee: Asta Medica GmbH
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-10-31
Also published as: FI851656L; FI851656A0; PT80356B; GR850994B; DD232496A5; ATA125685A; DK188985A; PT80356A; AT385037B; HUT40676A; ES8607331A1; ES542606A0; DK188985D0

Description

ASTA-Werke Aktiengesellschaft, Chemische Fabrik
Artur-Ladebeck-Straße 128-152, 4800 Bielefeld 14 Verfahren zur Herstellung von in 4-Stellung substituierten Oxazaphosphorin-Derivaten In der Belgischen Patentschrift 892 589 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 31 33 309 werden bestimmte in 4-Stellung substituierte Oxazaphosphorin-Derivate beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuen Verfahren zur Herstellung von Oxazaphosphorin-Derivaten der allgemeinen Formel und deren neutralen Salzen, worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden voneinander sein können, Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 2-Chlorethyl oder 2-Methansulfonyloxyethyl darstellen und dabei mindestens zwei dieser Reste 2-Chlorethyl und/oder 2-Methansulfonyloxyethyl sind, A die Gruppe -S-alk-SO3- oder -N(OH)-CONH-alk-CO2- und alk einen gegebenenfalls eine Mercaptogruppe enthaltenden C2-C6-Alkylenrest darstellt und Y+ das Wasserstoffkation, ein Alkali- das Guanidinium-, Morpholinium- oder Cyclohexylammoniumkation oder das Kation, welches sich von einem Amin der Formel NR4R5R6 ableitet, worin die Reste R4 bis R6 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, C1-C 2-Alkylgruppen oder Oxyethylgruppen bedeuten, oder worin v 2@ ein Erdalkalikation, das Ethylendiammoniumkation H3|-CH2CH2-E3 oder das Piperazoniumkation ist und z 1 ist, wenn Y einfach positiv geladen ist oder 2 ist, wenn Y zweifach positiv geladen ist.
Aufgrund ihrer guten Zugänglichkeit und guten Eigenschaften sind dabei diejenigen Verbindungen der Formel I bevorzugt, in denen Y das Guanidinium-, Morpholinium- oder Cyclohexylammoniumkation oder das Kation, welches sich von einem Amin der Formel NR4R5R6 ableitet, worin die Reste R4 bis R6 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, C1-C 2-Alkylgruppen oder Oxyethylgruppen bedeuten, oder worin Y das Ethylendiammoniumkation H -CH CH2-H oder das Piperazonium-3 2 3 kation ist und z 1 ist, wenn Y einfach positiv geladen ist, oder 2 ist, wenn Y zweifach positiv geladen ist.
Ebenfalls günstige Eigenschaften haben auch die Natrium-, Kalium- und Erdalkalisalze der Säuren der Formel I und sind daher ebenfalls bevorzugt.
Unter den mit Stickstoffbasen neutralisierten Säuren der Formel I sind ganz besonders bevorzugt die Ammoniumsalze, in denen Y das NH4 -Kation ist, die Cyclohexylammoniumsalze, in denen Y das C6H11NH39-Kation ist, beziehungsweise die Guanidiniumsalze, in denen das WH2=C(NH2)-Kation ist.
Von besonderer Bedeutung sind diejenigen Verbindungen der Formel I, in denen R1 und R2 die 2-Chlorethylgruppe, R3 Wasserstoff ist, alk die Ethylengruppe oder (CH2)3 bedeutet und dabei z = 1 und y+ = s Na , K , NH4 oder wH2=C(NH2)2 ist.
Der C2-C6 -Alkylenrest (alk) der Formel I kann gerade oder verzweigt sein. Beispiele hierfür sind Dimethylen-, Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen- oder Hexamethylenrest oder auch zum Beispiel die Reste insbesondere besteht die Kette alk aus 2 oder 3 C-Atomen, falls sie unverzweigt ist. Falls alk verzweigt ist, besteht der Teil, welcher an die Säuregruppe und an das Schwefel- beziehungsweise Stickstoffatom gebunden ist, insbesondere aus 2 oder 3 C-Atomen.
Falls der Rest alk eine Mercaptogruppe enthält (dies kann insbesondere der Fall sein, falls es sich um die Gruppe -S-alk-SO3H handelt), kann diese Mercaptogruppe an dem 1-, 2-, 3-, 4- oder 5-ständigen Kohlenstoffatom von alk sitzen. Die Zählung beginnt mit dem C-Atom an dem die saure Gruppe, zum Beispiel die -SO3H-Gruppe sitzt. Insbesondere handelt es sich hierbei um den -CH2-CH(SH)-CH2-Rest.
Falls Y ein Alkalikation ist, handelt es sich insbesondere um das Natrium- oder Kaliumsalz, falls y29 ein Erdalkalikation ist, handelt es sich insbesondere um das neutrale Kalzium- oder Magnesiumsalz; falls ein Cyclohexylammoniumkation ist, handelt es sich um das folgende Kation: C6H1 1NH3 falls Yo das Kation R 6R7N ist, leitet sich dieses insbesondere von folgenden Aminen ab: Methylamin, Ethylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Trimethylamin, Methylethylamin, Dimethylethylamin, Diethylmethylamin, 2-Hydroxy-ethylamin, Bis-(2-hydroxy-ethyl)-amin, Tris-(2-hydroxyethyl)-amin, (2-Hydroxy-ethyl)-methylamin, (2-Hydroxyethyl)-dimethylamin, Bis-(2-hydroxy-ethyl)-methylamin, (2-Hydroxy-ethyl)-ethylamin, (2-Hydroxy-ethyl)-diethylamin, Bis-(2-hydroxy-ethyl)-ethylamin, (2-Hydroxy-ethyl) -methylethylamin.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen-100 C und +900 C, vorzugsweise 250 C bis +600 C durchgeführt, das heißt gegebenenfalls unter Kühlen, bei Raumtemperatur oder unter Erwärmen. Die Umsetzung kann in Anwesenheit eines sauren Katalysators, wie einer anorganischen oder organischen Säure wie zum Beispiel Trichloressigsäure, p-Toluolsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure oder auch einer Lewissäure wie AlCl3, ZnCl2, TiCl4, Bortrifluorid-Etherat durchgeführt werden. Für die Umsetzung wird zum Beispiel auf einen pH zwischen 2 und 12, vorzugsweise 4 und 9, insbesondere 6 - 8 eingestellt. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt beispielsweise mit Alkalilauge (NaQH) oder einem Amin (zweckmäßig dem Amin, welches die Salzkomponente Y darstellt). Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ausgangskomponenten als Salze eingesetzt werden, gegebenenfalls auch wenn die freien Säuren eingesetzt werden und A insbesondere die Carboxygruppe enthält.
Als Lösungsmittel kommen zum Beispiel in Betracht: Wasser, Alkohole, insbesondere Alkanole mit 1-6 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Isobutanol, Alkylketone mit jeweils 1-4 C-Atomen wie insbesondere Aceton, Methylethylketon, aprotische Lösungsmittel (zum Beispiel Dimethylsulfoxid, Acetonitril, N-Methyl-pyrrolidon, Dimethylformamid, Hexamethylphosphorsäuretriamid), halogenierte Kohlenwasserstoffe mmit 1-3 C-Atomen wie Chloroform, EthySendochlorid, gesättigte cyclische Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, gesättigte niedere aliphatische Ether wie Diethylether oder ähnliche Lösungsmittel beziehungsweise Gemische aus mehreren solcher Lösungsmittel.
Die Verbindung A'H beziehungsweise in der Salzform als A'Y wird im überschuß eingesetzt, beispielsweise 1,5 -10 Mol, vorzugsweise 2 - 5 Mol der Verbindung AtH oder deren Salz pro 1 Mol Verbindung II. Der pH-Wert der Reaktionslösung wird zum Beispiel auf einen Wert zwischen 4 und 12 mittels Alkalilauge oder mit dem Amin, welches bereits in dem eingesetzten Salz als basische Komponente vorliegt, eingestellt. Die Reaktionszeit beträgt zum Beispiel einige Sekunden bis zu mehreren Stunden. Anschließend wird zum Beispiel die Reaktionslösung auf unter 100 C abgeschreckt und mit einer Mineralsäure (H2SO4, HCl, Phosphorsäure) einer Sulfonsäure (zum Beispiel Mercapto-C1-C6-alkansulfonsäure) oder einem Ionenaustauscher (H + -Form) auf einen pH zwischen 4 bis 5,5 gebracht.
Die Isolierung der Verfahrensprodukte kann beispiels- weise erfolgen: durch Kristallisation oder durch ein chromatographisches Verfahren, insbesondere durch präparative Hochdruckflüssigchromatographie; gegebenenfalls mit nochmals anschließender Umsetzung in die gewünschte Salzform an einem entsprechend beladenen Kationenaustauscher.
Falls der Rest B der Formel II die Gruppe AH in der Salzform darstellt, kommen beispielsweise solche Salze in Frage, die in der deutschen Offenlegungsschrift 31 33 309 oder der Belgischen Patentschrift 892 589 beschrieben sind. Beispielsweise kommen die Ammoniumsalze, Cyclohexylammoniumsalze oder Guanidiniumsalze in Frage. Selbstverständlich können auch andere übliche Salze, beispielsweise Salze mit optisch aktiven Basen, die für eine Racematspaltung üblich sind, eingesetzt werden, die analog den dort beschriebenen Methoden herstellbar sind.
Die Ausgangsstoffe der Formel II sind beispielsweise aus folgenden Literaturstellen bekannt beziehungsweise können analog den dort angegebenen Methoden erhalten werden: Belgisches Patent 892 589, Deutsche Offenlegungsschrift 31 33 309, Tetrahedron Letters Nr. 10 (1979), Seiten 883-886, Cancer Treatment Reports, Band 60, Nr. 4 (1976), Seiten 429-435. Falls B eine gegebenenfalls substituierte C1-C1 0-Alkylthiogruppe ist, kommen insbesondere solche Verbindungen der Formel II in Frage, wo B eine C1-C6-Alkylthiogruppe, die Gruppe -S-(CH2)n-co2H (n = 1-6, insbesondere 1-3), -S-(CH2)n-OH (n = 2-6, insbesondere 2-4) oder -S-(CH2),-CO-OC2H5 (n = 1-6, insbesondere 1-3) ist.
Falls B eine C1-C6-Alkanoylthiogruppe ist, handelt es sich insbesondere um die Acetylthiogruppe.
Falls B die Gruppe -N(OH)-CO-NHR ist und R eine C1-C6 -Alkylgruppe ist (gerade oder verzweigt) besteht diese insbesondere aus 1-4, vorzugsweise 1-2 C-Atomen.
Die Herstellung der Ausgangssalze A'H der Formel III kann beispielsweise durch Umsetzung einer Verbindung A'H mit einem Alkali- oder Erdalkalihydroxyd, mit Guanidin, Morpholin, Cyclohexylamin, Ethylendiamin, Piperazin oder einem Amin der Formel NR4R5R6 (R4, R5 und R6 haben die bereits angegebenen Bedeutungen) mit oder ohne Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen 0 und 400 C erfolgen. Als Lösungsmittel kommen zum Beispiel in Frage: Wasser, C1-C6-Alkanole (Methanol, Ethanol), niedere aliphatische Ketone (Aceton), cyclische Ether (Dioxan), chlorierte Kohlenwasserstoffe (Methylenchlorid, Ethylendichlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid), gesättigte niedere aliphatische Ether (Diethylether), aprotische Lösungsmittel (zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Acetonitril) oder Gemische dieser Mittel.
Die Herstellung derartiger Salze kann beispielsweise auch in der Weise erfolgen, daß man ein Alkalisalz (Natriumsalz) der Säure A'H in Wasser löst (zum Beispiel 1 bis 20 % Lösung; % = Gewichtsprozente), diese Lösung durch eine Säule mit einem stark sauren Ionenaustauscher + Form, 3facher Uberschuss) laufen lässt und die freie Säure im Eluat mit der basischen Komponente neutralisiert, im Vakuum einengt und gegebenenfalls den Rückstand mit einem niederen Alkohol (Methanol, Ethanol) einem niederen Keton (Aceton) oder einem Ether (Diethylether) umkristallisiert.
Der Austausch der basischen Komponente eines Salzes der Verbindung I gegen eine erfindungsgemäße basische Komponente kann zum Beispiel an sauren Ionenaustauschern erfolgen, die mit Alkali, Erdalkali, Guanidin, Morpholin, Cyclohexylamin, Ethylendiamin, Piperazin oder einem Amin NR4R5R6, worin R4, R5 und R6 die angegebenen Bedeutungen haben, beladen sind. Als saure Ionenaustauscher kommen zum Beispiel solche in Frage, deren polymere Matrix Sulfonsäure-Gruppen oder Carbonsäuregruppen tragen.
Die Matrix der Ionenaustauscher kann zum Beispiel aus einem Polystyrolharz, gegebenenfalls mit einem Gehalt von 2 bis 16, vorzugsweise 4 bis 8 an Divinylbenzol oder auch einem Phenolharz bestehen. Der Polystyrolionenaustauscher ist vorzugsweise gelförmig. Die Beladung des Ionenaustauschers mit der basischen Komponente kann beispielsweise auf folgende Weise erfolgen: 150 ml Ionenaustauscherharz 1,2 mval/ml*) in einer Säule (Durchmesser ca. 4 cm) mit Kühlmantel werden mit Salzsäure regeneriert, mit destilliertem Wasser neutral und chloridionenfrei gewaschen. Anschließend wird der Austauscher mit einer 10 Eigen wässrigen Lösung der basischen Verbindung (220 mmol) behandelt und mit destilliertem Wasser neutral gewaschen. Zusätzlich kann man Ionenaustauscher mit einem Puffer (Citronensäure/ Citrat beziehungsweise Essigsäure/Acetat) von etwa pH 4 behandeln und anschließend den Puffer wieder herauswaschen.
Unter den Verfahrensprodukten der Formel I werden alle möglichen Stereoisomere und Mischungen davon verstanden.
Im einzelnen handelt es sich beispielsweise um cistrans-Isomere, das heißt cis- oder trans-Stellung der Gruppe A zu dem Oxo-Atom in 2-Stellung (Phosphoryl-Sauerstoff). Es handelt sich also beispielsweise um * Die Hersteller der Ionenaustauscher geben die Kapazität der Ionenaustauscher (das heißt die Menge der funktionellen Gruppen wie -SO H, -CO2H) in mval/ml oder mval/g des Ionenaustauscherharzes an.
die cis-Isomere und die trans-Isomere (jeweils Racemat und die entsprechenden Enantiomeren), die getrennten cis-Isomere und die getrennten trans-Isomere. Diastereomere Salze (beispielsweise wenn ein chirales Amin zur Salzbildung verwendet wird), können in bekannter Weise vorzugsweise durch fraktionierte Kristallisation getrennt werden. Die reinen Enantiomere können nach den üblichen Methoden der Racematspaltung beispielsweise durch fraktionierte Kristallisation der diasteromeren Salze aus racemischen Säuren der Formel I und optisch aktiven Basen oder gegebenenfalls durch Verwendung optisch aktiver Ausgangsprodukte nach Formel III bei der Synthese erhalten werden.
Im allgemeinen können bei der Synthese cis/trans-Gemische entstehen. Im allgemeinen entstehen Gemische, die überwiegend aus dem cis-Isomeren und zu etwa 50 % aus dem trans-Isomeren bestehen. Die Verbindungen gemäß den Beispielen 1 und 2 bestehen beispielsweise aus dem cis-Isomeren mit weniger als 5 % der trans-Form.
Aus solchen Gemischen erhält man bei gut kristallisierenden Verbindungen die cis- beziehungsweise die trans-Form, insbesondere die cis-Form, kristallisiert.
Führt man jedoch die Umsetzung in wasserfreien Lösungsmitteln oder in Lösungsmitteln mit geringem Wasseranteil durch, erhält man ausschliesslich oder ganz überwiegend eine einzige Form, insbesondere die cis-Form.
So kann man die reine cis-Form einer nicht oder schlecht kristallisierenden Verbindung nach Formel I beispielsweise herstellen, indem eine acetonische Lösung der Verbindung nach Formel II zu einer wässrigen Lösung der Verbindung nach Formel III oder deren Salz bei Temperaturen zwischen -30 und +20° C gegeben wird und nach beendeter Umsetzung mehrmals umgefällt wird.
Die Ausgangsverbindungen nach Formel II können als racemische cis- und trans-Isomere (Darstellung siehe vorhergehende Seite) als optisch aktive cis- und trans-Form und als Mischungen davon eingesetzt werden (siehe hierzu Belgische Patentschrift 892 589 und deutsche Offenlegungsschrift 31 33 309, Seite 12).
Zur Racematspaltung kommen beispielsweise als optisch aktive Basen zum Beispiel 1-Phenylethylamin, Brucin, Chinidin, Strychnin und Cinchonin sowie weitere Basen und Methoden in Frage, die in "Optical Resolution Procedures for Chemicals Compounds", Vol. 2, Paul Newman, 1981, Verlag Optical Resolution Information Center in Riverdale, USA, beschrieben sind. Hierzu wandelt man beispielsweise ein erfindungsgemäß racemisches Salz auf die bereits angegebene Weise in ein Salz mit einer der vorstehend genannten optisch aktiven Basen um, trennt die Enantiomeren in bekannter Weise und ersetzt dann die optisch aktive Base der so erhaltenen Enantiomeren wieder durch eine basische Verbindung gemäß der Erfindung. Die vorstehend genannten optisch aktiven Basen können aber auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei den Ausgangsprodukten der Formel II und/oder der Formel III als basische Salzkomponente eingesetzt werden. In diesem Fall ist anschließend diese optisch aktive Base in üblicher Weise gegen die erfindungsgemäße basische Salzkomponente Y entsprechend der bereits angegebenen Definition auszutauschen.
Die Verfahrensprodukte können bei der Bekämpfung von Krebs und zur Immunsuppression verwendet werden.
Sie besitzen eine starke Antitumor-Wirksamkeit. Sie zeichnen sich durch eine hohe Aktivität bei parenteraler und bei oraler Applikation sowie durch geringe allgemein toxische Erscheinungen aus. Sie besitzen in vivo eine hohe karzinotoxische Selektivität und in vitro eine hohe zytotoxische Spezifität.
Beispiel 1 4-(2-Sulfo-ethylthio)-Cyclophosphamid-CycloheXylaminsalz 2,5 g (7,4 mmol) 4-(2-Hydroxy-ethylthio)-Cyclophosphamid und 5,4 g (22,2 mmol) 2-Mercaptoethansulfonsäure-Cyclohexylaminsalz werden in 30 ml Wasser gelöst. Die Reaktionslösung wird mit Cyclohexylamin auf pH 8 eingestellt, 3 Minuten auf 45" C erwärmt, auf 0° C abgeschreckt, mit 2-Mercaptoethansulfonsäure auf pH 4,5 eingestellt und mit 400 ml Aceton versetzt. Nach 4 Tagen bei 40 C wird der Niederschlag abgesaugt und aus Methanol/Aceton und in Gegenwart von 2 % 2-Mercaptoethansulfonsäure-Cyclohexylaminsalz umkristallisiert.
F. 139-1430 C; Ausbeute: 400 mg (11 % der Theorie).
Beispiel 2 4-(2-Sulfo-ethylthio)-Cyclophcsphamid-CycloheXylaminsalz 510 mg (1 mmol) 4-(3-Sulfo-propylthio)-Cyclophosphamid-Cyclohexylaminsalz und 730 mg (3 mmol) 2-Mercaptoethansulfonsäure-Cyclohexylaminsalz werden in 3 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit Cyclohexylamin auf pH 8 eingestellt, 3 Minuten auf 500 C erwärmt, auf 0° C abgeschreckt, mit Ionenaustauscher (H+-Form) auf pH 4,5 eingestellt, mit 4,5 ml Aceton versetzt und filtriert.
Nach 4 Tagen bei 0° C wird der Niederschlag abgesaugt und mit Methanol/Aceton umkristallisiert.
F. 139-1430 C; Ausbeute: 136 mg (27 % der Theorie).

Claims

ASTA-Werke Aktiengesellschaft, Chemische Fabrik Artur-Ladebeck-Straße 128-152, 4800 Bielefeld 14 Verfahren zur Herstellung von in 4-Stellung substituierten Oxazaphosphorin-Derivaten Patentansprüche: § Verfahren zur Herstellung von Oxazaphosphorin-Derivaten der allgemeinen Formel und deren neutralen Salzen worin R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden voneinander sein können, Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 2-Chlorethyl oder 2-Methansulfonyloxyethyl darstellen und dabei mindestens zwei dieser Reste 2-Chlorethyl und/oder 2-Methansulfonyloxyethyl sind, A die Gruppe -S-alk-SO3- oder -N(OH)-CONH-alk-CO2-und alk einen gegebenenfalls eine Mercaptogruppe enthaltenden C2-C6-Alkylenrest darstellt und das Wasserstoffkation, ein Alkali- oder Erdalkalikation, das Guanidinium-, Morpholinium-oder Cyclohexylammoniumkation oder das Kation, welches sich von einem Amin der Formel NR4R5R6 ableitet, worin die Reste R4 bis R6 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, C1-C2-Alkylgruppen oder Oxyethylgruppen bedeuten, oder worin Y das Ethylendiammoniumkation H3X-CH2CH2-§H3 oder das Piperazoniumkation ist und z 1 ist wenn Y einfach positiv geladen ist, oder 2 ist wenn Y zweifach positiv geladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel worin B die Gruppe AH ist oder worin B eine gegebenenfalls durch eine Carboxygruppe, eine Hydroxygruppe oder C1-C4-Carbalkoxygruppe substituierte C1-C10-Alkylthiogruppe, eine Benzylthiogruppe oder eine C1-C6-Alkanoylthiogruppe ist, oder worin B die Gruppe -N(OH)-CO-NHR darstellt und R Wasserstoff, eine C1-C6-Alkylgruppe, eine Benzylgruppe oder eine gegebenenfalls durch C1-C4-Alkylreste oder Halogen substituierte Phenylgruppe bedeutet und die Gruppe B auch in der Salzform vorliegen kann, falls sie eine Säuregruppe enthält, mit dem Uberschuß einer Verbindung der Formel A'H III oder A'Y (Salz der Verbindung A'H) umsetzt, wobei A' von A verschieden ist und eine der für A angegebenen Bedeutungen hat, und gegebenenfalls in den erhaltenen Verbindungen die basische Komponente gegen eine andere im Rahmen der hierfür gegebenen Definition austauscht.