DE3801450A1 - Verfahren fuer die synthese von vinblastin und vincristin - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Dimer-Alkaloid-Verbindungen, speziell der Catharanthus (Vinca)-Alkaloidgruppe, und sie liefert insbesondere ein verbessertes Verfahren für die Herstellung der Antivirus-, Antileukemie- (antineoplastischen) Verbindungen, Vincristin und Vinblastin der Formel I.

Die vorstehende Verbindung ist, wenn R = COOCH₃ ist und R₁ = OCH₃ ist, Vinblastin (NSC 49 432) und, wenn R = COOCH₃ ist und R₁ = OCH₃ ist und N₁ = N-CHO (N-Formyl) ist, Vincristin (NSC 67 574).

Die vorliegenden Reihen von dimerischen Alkaloiden, einschließlich wichtiger tumorhemmender Mittel (Antitumormittel) werden aus einem Indol wie Catharanthin (Formel II, R = COOCH₃) und einer Dihydroindol-Einheit, z. B. Vindolin (Formel III) gebildet, wobei die Hälften über eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung verbunden werden, die ein aliphatisches Mittelglied C₁₈ in der Indol- Einheit und ein aromatisches Kohlenstoffglied C₁₅ in dem Vindolin- Abschnitt enthält.

Die Bedingungen für die Kupplungsreaktion, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, beziehen sich auf eine wichtige Modifikation des Verfahrens, das in diesen Laboratorien entwickelt wurde (US-Patent Nr. 42 79 817; Helv. Chim. Acta, 59, 28 58 (1976)) (Schema 1). Insbesondere gestattet die vorliegende Modifikation die Herstellung und Isolierung des in hohem Maße instabilen Dihydropyridinium-Zwischenproduktes VI (R = COOCH₃), das bei der Kupplung von Catharanthin-N-Oxid (Formel IIa) mit Vindolin (Formel III) gebildet wird.

Im allgemeinen werden das N _b -Oxid-Derivat der Indol-Einheit (Formel IIa) oder verwandte Analoge (Formel IV, wobei R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = H oder R₂ = R₃ = R₄ = H und R₁ = Alkylgruppe der Struktur (CH₂) _n CH₃ mit n = 0 bis 10 ist), die mit einer Persäure wie m-Chlorperbenzoesäure oder p-Nitroperbenzoesäure in einem inerten organischen Lösungsmittel wie Methylenchlorid oder anderen polyhalogen-organischen Lösungsmitteln hergestellt werden, bei verschiedenen Temperaturen erhalten, z. B. -77°C, 0°C, Raumtemperatur und darüber. Das so gebildete N-Oxid-Zwischenprodukt wird für den nächsten Schritt ohne Isolation verwendet. Die Fragmentierungsreaktion, die die C₅-C₁₈-Bindung des Indol-N _b -Oxid- Zwischenproduktes fragmentiert, wird in Anwesenheit eines Reaktionsmittels wie Trifluoressigsäureanhydrid durchgeführt. Um die nachfolgende Kupplungsreaktion zu maximalisieren, die die Bildung eines natürlichen Dimeren, gebunden bei C₁₈ (Indol-Einheit) und C₁₅ (Dihydroindol-Einheit), beschleunigt, kann die Dihydroindol- Einheit zu dem Reaktionsgemisch vor der Fragmentierungsreaktion hinzugegeben werden. Als alternative Reaktionsbestandteile für den Trifluoressigsäureanhydrid-Bestandteil, der bei der Fragmentierung und Kupplung verwendet wird, können Trichloressigsäureanhydrid, Essigsäureanhydrid, Acetylhalogenide und Tosylanhydrid verwendet werden. Diese Reaktionsbestandteile verursachen eine Fragmentierung vom Polonovski-Typ der C₅-C₁₈-Bindung in den in den Formeln IIa und IV angegebenen Verbindungen.

Die Reaktionsbedingungen für Temperatur, Zeit und Druck sind im allgemeinen ähnlich zu denjenigen, die in der Polonovski-Reaktion verwendet werden, die in ihrer Original-Anwendung die Dealkylierung von tertiären und heterocyclischen Aminen durch Acylierung der entsprechenden N-Oxide mit Essigsäureanhydrid oder Acetylchlorid enthielt (s. Merck Index, 8. Ausgabe, 1968, Seite 1203). Die Temperatur der Fragmentierungs- und Kupplungsreaktion kann von -70°C bis 40°C variieren und liegt vorzugsweise in dem niedrigen Temperaturbereich. Die Abschnitte der Reaktion, die die Bildung der N-Oxid-Verbindung betreffen, können in offener oder unter inerter Gasatmosphäre wie unter Argon oder einem anderen inerten Gas der Gruppe Null des Periodischen Systems wie unter Helium, Stickstoff, Neon usw. durchgeführt werden. Die gleichen inerten Atmosphären-Bedingungen werden in den Fragmentierungs- und Kupplungsabschnitten der Reaktion und unter einer positiven Temperatursteuerung, vorzugsweise in dem Bereich von -40°C bis -60°C, angewendet.

Aufgrund der niedrigenTemperatur, die für die Reaktionen der späteren Stufen notwendig ist, kann die Reaktionszeit von einigen Stunden bis zu einigen Tagen variieren.

Das erste gebildete Indol-Dihydroindol-Dimer-Zwischenprodukt nach der (stereospezifischen) Kupplungsreaktion besitzt eine Iminium-Salz-Funktion an dem N _b -Atom der Indolhälfte, wie es durch die Formeln V oder VI wiedergegeben wird. Reduktion dieses Iminium-Zwischenproduktes durch Umsetzen mit Alkalimetallborhydrid (NaBH₄, KBH₄, LiBH₄) erzeugt das bzw. die dimerische(n) Alkaloid(e), wie es in US-Patent Nr. 42 79 818 beschrieben ist.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das Iminium-Zwischenprodukt (Formel V oder VI) als solches durch sorgfältige Manipulation isoliert werden. Nachdem die Kupplungsreaktion abgeschlossen ist, wird das Reaktionsgemisch direkt auf ein geeignetes chromatographisches System wie z. B. für Säulen-, Dünnschicht- oder Hochleistungs- Flüssigkeitschromatographie aufgebracht, vorzugsweise für Wechselphasen- und/oder Größenausschluß-Trennverfahren. Die Temperatur des Betriebs kann von 4°C bis Raumtemperatur variieren. Alternativ dazu können flüchtige Reaktionsbestandteile und Lösungsmittel, die zusammen mit dem Iminium-Zwischenprodukt in dem Reaktionsgemisch anwesend sind, unter Unterdruck und abgesenkter Temperatur, vorzugsweise unter -10°C, entfernt werden. Der enstehende Feststoff (Formel V oder VI) wird dann in verschiedenartigen organischen Lösungsmitteln wie halogenierten Kohlenwasserstoffen, Äthern, Alkoholen, Acetonitril usw. und/oder verschiedenen wäßrigen Puffern gelöst. Der pH des Puffers kann von 2 bis 10 variieren. Die Lösung des Iminium-Zwischenproduktes (Formel V oder VI) kann dann durch die vorstehend beschriebenen chromatographischen Verfahren vor weiteren Charakterisierungen gereinigt werden. Alternativ dazu kann die Iminium-Zwischenprodukt- Lösung direkt für nachfolgende Reaktionen eingesetzt werden. Die Verwendung von inerten Atmosphäre-Bedingungen kann notwendig sein oder nicht.

Wenn die Ausgangsindol-Einheit eine C₃-C₄-Doppelbindung besitzt (z. B. Catharanthin (II)), enthält das entstehende Kupplungs-Zwischenprodukt eine α, β-ungesättigte Iminium-funktionelle Gruppe, wie es durch Formel VI dargestellt wird. Reduktion von VI mit Alkalimetallborhydrid (NaBH₄, KBH₄, LiBH₄) liefert 3′, 4′-Dehydrovinblastin- Verbindungen (Formel VII). Bei dem vorliegenden Verfahren wird ein neues Reduktionsverfahren verwendet, bei dem Umwandlung des Iminium-Zwischenproduktes (Formel VI) zu dem Enamin (Formel VIII) erzielt werden kann. Reaktionsbestandteile, die für diese Reaktion verwendet werden, umfassen 1,4-Dihydropyridin- Verbindungen (die sogenannten NADH-Modelle), wie sie durch Formel IX dargestellt werden,

worin R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ und R₆ irgendein Glied aus der Gruppe, bestehend aus H, Alkyl, substituiertem Alkyl, Aryl und substituiertem Aryl, sein können. Zwei Reihen derartiger Verbindungen sind leicht erhältlich (Chem. Rev. 82, 232 (1982); Chem. Rev. 72, 1 (1972)). Die ersteren sind bekannt als Hantzch-Ester, bei denen R₃ und R₅ in Formel IX Carbonsäureester, z. B. Carbäthoxy (COOC₂H₅) sind. Die zweite Reihe sind die N-substituierten 1,4-Dihydronikotinamide (Formel IX), bei denen R₁ eine substituierte Alkyl- oder substituierte Aryl-funktionelle Gruppe, z. B. Benzyl, ist und R₃ CONT₇R₈ ist, wobei R₇ und R₈ irgendein Glied aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl- und substituierten Aryl-funktionellen Gruppen, sein können.

Die vorstehend genannten Reduktionsmittel können allein oder in Kombination verwendet werden. Wenn 1,4-Dihydropyridine verwendet werden, um Iminium VI zu reduzieren, können organische Lösungsmittel wie Alkohole, Acetonitril oder höhere Glieder dieser Reihen, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, verschiedene Äther wie Dioxan, Tetrahydrofuran usw., chlorierte Kohlenwasserstoffe usw., normalerweise ohne einen wäßrigen Puffer als Co-Lösungsmittel, verwendet werden. Das Fortschreiten der Reduktion wird durch direkte Analyse des Reaktionsgemisches auf einem geeigneten chromatographischen System, vorzugsweise mit Wechselphasen- Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie, überwacht. Dieses Verfahren wird angewendet, um die Reaktionstemperatur, -zeit, -druck und Konzentration der Reaktionsbestandteile zu optimalisieren. Die Reaktionstemperatur kann von -60°C bis 60°C, und vorzugsweise von 4°C bis Raumtemperatur, variieren. Die Reaktionszeit kann von einigen Minuten bis zu mehreren Tagen in Abhängigkeit von anderen Parametern variieren. Die Reduktion wird unter Schutz mit inerten Bedingungen wie Argon oder einem inerten Gas der Gruppe Null des Periodischen Systems (Stickstoff, Helium, Neon usw.) durchgeführt.

Das in der vorstehend beschriebenen Reduktion gebildete Enamin (Formel VIII) kann direkt für nachfolgende Reaktionen verwendet werden oder durch sorgfältige Behandlung oder Manipulation isoliert werden. Das Reaktionsgemisch wird direkt auf ein geeignetes chromatographisches System wie Säulen-, Dünnschicht- oder Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-System, vorzugsweise in Wechselphasen- und/oder Gel-Permeations-Trennverfahren, aufgetragen. Die Temperatur des Betriebs kann von 4°C bis Raumtemperatur variieren. Alternativ dazu werden flüchtige Reaktionsbestandteile und Lösungsmittel, die in dem Reaktionsgemisch anwesend sind, unter Unterdruck und abgesenkter Temperatur, vorzugsweise unterhalb -10°C, entfernt. Der entstehende Rest kann durch die oben beschriebenen chromatographischen Verfahren vor weiterer Charakterisierung oder Transformation gereinigt werden.

Eine Behandlung des Enamins VIII mit Alkalimetallborhydrid (NaBH₄, KBH₄, LiBH₄) erzeugt die 4′-Deoxovinblastin-Verbindungen (Formel X, R = COOCH₃) und 4′-Deoxo-4′-epi-vinblastin-Verbindungen (Formel XI, R = COOCH₃). Andererseits kann unter oxidierenden Bedingungen das Enamin VIII in die Vinblastin-/Vincristin- Reihen über das Iminium-Zwischenprodukt (Formel XVI) umgewandelt werden.

Oxidierende Bedingungen, die zum Umwandeln von Enamin (Formel VIII) zu einem Iminium-Zwischenprodukt (Formel XVI) verwendet werden können, umfassen:

• (1) gesteuerte Belüftung/Oxydation;
• (2) Zugabe von Flavin-Coenzymen (Riboflavin, Formel XII, R = H; Flavinmononucleotid (FMN), Formel XII, R = PO₃^2-; Flavin-Adenin-Dinucleotid (FAD), Formel XII, R = (PO₃)₂^2--Adenosin), woraufhin gesteuerte Belüftung/ Oxydation folgt;
• (3) Zugabe der reduzierten Form der Flavin-Coenzyme (Dihydroriboflavin, Formel XIII, R = H; Dihydroflavin- Mononucleotid (FMNH₂), Formel XIII, R = PO₃^2-; Dihydroflavin-Adenin-Dinucleotid (FADH₂), Formel XIII, R = (PO₃)^2--Adenosin), woraufhin gesteuerte Belüftung/Oxydation folgt;
• (4) Zugabe von Flavin-Coenzym-Analogen mit der Isolloxazin- Struktur, wie es durch die Formel XIV dargestellt ist, wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ein Glied aus der Gruppe sein können, die aus Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl- und substituierten Aryl-funktionellen Gruppen besteht, und nachfolgende gesteuerte Belüftung/Oxydation;
• (5) Zugabe der reduzierten Form (1,5-Dihydro) der obigen Flavin-Coenzym-Analogen, wie sie durch Formel XV dargestellt werden, wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ein Glied aus der Gruppe sein können, die aus Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl- und substituierten Aryl-funktionellen Gruppen besteht, und nachfolgende gesteuerte Belüftung/Oxydation;
• (6) Zugabe von Wasserstoffperoxid und/oder Hydroperoxiden, wie sie durch die Formel R-OOH dargestellt werden, wobei R eine Alkyl-, substituierte Alkyl-, Aryl- oder substituierte Aryl-funktionelle Gruppe sein kann;
• (7) Zugabe von Persäuren, wie sie durch die Formel R-CO₃H dargestellt werden, wobei R eine Alkyl-, substituierte Alkyl-, Aryl- oder substituierte Aryl-funktionelle Gruppe sein kann;
• (8) Zugabe von Hyperoxiden;
• (9) Zugabe eines Hydroxyl-Restes (OH), der auf vielfältige Weise erzeugt werden kann, z. B. durch die Anwendung von Wasserstoffperoxid in Anwesenheit von Eisen(II)-Ion;
• (10) Zugabe eines Metallions, das ein guter Elektronenacceptor ist, z. B. Eisen(III)-Ion (Fe⁺³); Kupfer(II)-Ion (Cu⁺²); Kupfer(I)-Ion (Cu⁺¹); Quecksilber(II)-Ion (Hg₂⁺²) und Silber-Ion (Ag⁺¹), mit nachfolgender gesteuerter Belüftung/Oxydation.

Die Oxydationsverfahren, die gesteuerte Belüftung/Oxydation (Bedingung (1), die Flavin-Coenzym-Analogen (Bedingungen (4), (5)), Peroxide (Bedingung (6)), Persäuren (Bedingung (7)), Hyperoxide (Bedingung (8)), Hydroxylrest (OH) (Bedingung (9)) und Metallionen, die zur Elektronenübertragung fähig sind, (Bedingung (10)) umfassen, können in organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Acetonitril oder höheren Gliedern dieser Reihen, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, verschiedenen Äthern wie Dioxan, Tetrahydrofuran, aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Benzol, Toluol usw., durchgeführt werden.

Die Oxydationsverfahren, die Flavin-Coenzyme (Bedingungen (2), (3)) umfassen, erfordern einen wäßrigen Puffer (z. B. Phosphat-, Tris-HCl-, MES-Puffer) bei pH 5-9, aber vorzugsweise in dem Bereich von 6-8, als Lösungsmittel. Ein organisches Co-Lösungsmittel, z. B. Alkohole, Acetonitril oder höhere Glieder dieser Reihen, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, können verwendet werden.

Das Fortschreiten des Oxydationsverfahrens wird durch direkte Analyse des Reaktionsgemisches an einem geeigneten chromatographischen System, vorzugsweise Wechselphasen-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie, überwacht. Dieses Verfahren wird angewendet, um die Reaktionstemperatur, -zeit, -druck und die Konzentration der Reaktionsbestandteile zu optimalisieren. Die Reaktionstemperatur kann von -60°C bis 60°C und vorzugsweise von 4°C bis Raumtemperatur variieren. Die Reaktionszeit kann von einigen Minuten bis zu einigen Tagen in Abhängigkeit von anderen Parametern variieren. Die Reaktion wird bei Atmosphärendruck durchgeführt.

Die Umwandlung des Zwischenproduktes (Formel XVI) in Vinblastin (Formel I) kann durch Umsetzen von XVI mit Alkalimetallborhydrid (NaBH₄, KBH₄, LiBH₄) in geeigneten Lösungsmitteln (organischen oder wäßrigen), wie sie bei dem oxidierenden Verfahren (Bedingungen (1) - (10)) verwendet werden, erreicht werden.

Für praktische Zwecke ist die Isolation von Zwischenprodukten (Formeln V, VI, VIII, XVI) nicht erforderlich, und das gesamte Verfahren von der Indol-Einheit (Formel II) und der Dihydroindol- Einheit (Formel III) bis zu dem Endprodukt Vinblastin (Formel I) kann vorzugsweise in einem Ein-Behälter-Betrieb durchgeführt werden.

Zusammengefaßt ist das vorliegende Verfahren auf die Herstellung von Dimer-Produkten von Catharanthin und Dihydrocatharanthin mit Vindolin als Ausgangsmaterialien und Phenyl-, Alkyl- und Amid- Derivate, die durch die folgenden Formeln umfaßt werden, anwendbar:

Formel XXI ist wie abgebildet, und in dieser Formel stellt alk eine niedere Alkylgruppe mit C₁-C₆ und vorzugsweise C₁-C₃ dar; Aryl ist Monoaryl wie z. B. Benzyl, Styryl und Xylyl; R₁ ist ein Glied aus der Gruppe, die aus Wasserstoff, alk, CHO und COR₅ besteht, wobei R₅ Alkyl oder Aryl ist; R₂ und R₃ sind Glieder aus der Gruppe, die aus Wasserstoff und -CO-alk besteht; R₄ ist ein Glied aus der Gruppe, die aus COO-alk, CONH-NH₂, CONH₂, CONHR₆ und CON(R₆)₂ besteht, worin R₆ Alkyl ist; Z ist ein Glied aus der Gruppe, die aus -CH₂-CH₂- und -CH=CH- besteht, und R ist ein Glied aus der Indol-Familie, dargestellt durch Formel XXII, worin R₇ ein Glied aus der Gruppe ist, die aus Wasserstoff oder COO-alk besteht; R₈ ist ein Glied aus der Gruppe, die aus Wasserstoff, OH, O-alk, OCO-alk oder Alkyl besteht, R₉ ist ein Glied aus der Gruppe, die aus Wasserstoff, OH, O-alk, OCO-alk oder alk besteht; R₁₀ ist ein Glied aus der Gruppe, die aus Wasserstoff, OH, O-alk oder OCO-alk besteht; oder durch die Formel XXIII, in der R₁₁ ein Glied aus der Gruppe ist, die aus Wasserstoff oder COO-alk besteht und R₁₂ ein Glied ist, das aus Alkyl besteht.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der Technik (US-Patent-No. 42 79 817) in verschiedenen wichtigen Stufen, speziell der Isolierung und Charakterisierung von instabilen Zwischenprodukten V, VI, VIII und XVI, und ihrer nachfolgenden Umwandlung in die klinischen Arzneimittel Vinblastin und Vincristin. Im Stand der Technik ist ein Verfahren zur Herstellung von Dimer-Alkaloiden beschrieben, die Analoge der klinischen Arzneimittel sind, z. B. 3′, 4′-Dehydrovinblastin gemäß Formel VII.

Zwischenprodukte V und VI werden hergestellt, indem Vindolin oder ein Vindolin-Derivat (Formel XXI, wenn R gleich H ist) mit einem Indol-Derivat in Kontakt gebracht wird, welches durch eine Verbindung der Formel XXIV, bei der R₁₃ ein Glied aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff oder COO-alk, ist, oder durch eine Verbindung der Formel XXV, bei der R₁₄ ein Glied aus der Gruppe, bestehend aus H oder COO-alk, ist und R₁₅ ein Glied aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff oder Alkyl, ist, dargestellt wird.

Zusätzlich zu Catharanthin kann eine beliebige Indol-Einheit, die durch die Formel XXVI dargestellt wird, verwendet werden. In der Formel XXVI sind R, R₁, R₂ und R₃ Glieder der Gruppe, die aus Wasserstoff, OH, O-alk, OCO-alk, Alkyl oder Aryl besteht. In der Formel XXVI sind, wie vorstehend bereits angegeben wurde, alk niederes Alkyl C₁-C₆ und vorzugsweise C₁-C₃, und Aryl Monoaryl wie Benzyl, Xylyl usw.

In den Formeln XXI bis XXVI und allgemein in dieser Anmeldung und in den Ansprüchen bezeichnen alk und Alkyl niederes Alkyl, wie es in Formel XXI definiert ist und Aryl bezeichnet Monoaryl, wie es in ähnlicher Weise in Formel XXI definiert ist.

Das so erhaltene Zwischenprodukt VI wird in einem hoch-spezifischen und neuen Verfahren, das 1,4-Reduktion einschließt, verwendet, um das nächste wichtige Zwischenprodukt VIII zu liefern. Das Zwischenprodukt VIII wird weiter umgewandelt durch ein neues Verfahren in das neue Zwischenprodukt XVI, und das letztere wird in einem anderen neuen reduzierenden Verfahren verwendet, um die Verbindungen der allgemeinen Struktur XXI zu liefern, wenn R eine Verbindung der Formel XXII ist.

In einer ähnlichen Reihe von Reaktionen führt das Zwischenprodukt V zu Verbindungen der allgemeinen Struktur XXI, wenn R eine Verbindung der Formel XXIII ist.

Ein weiteres in hohem Maße signifikantes und neues Merkmal dieser Erfindung ist, daß die Isolation von Zwischenprodukten VI, VIII und XVI nicht wesentlich ist und das ganze Verfahren, wenn es sorgfältig in bezug auf VI, VIII und XVI durch HPLC überwacht wird, zu den dimerischen Produkten der Formel XXI von den Ausgangsindol- (Formeln II, XXII und XXIII) und -dihydroindol-(Formel XXI, R = H)-einheiten in einem Ein-Behälter-Betrieb durchgeführt werden kann.

Experimenteller Teil - Beispiele Herstellung des Iminium-Zwischenproduktes (Formel VI) über modifizierte Polonovski-Reaktion

Die Reaktion wurde unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt. Alle Glasgeräte wurden im Ofen bei 120°C getrocknet. Das Lösungsmittel, Methylenchlorid, und der Kupplungsreaktionsbestandteil, Trifluoressigsäureanhydrid, wurden vor dem Gebrauch von P₂O₅ destilliert.

Zu einer Lösung von Catharanthin (II, 200 mg, 0,6 mMol) in trockenem Methylenchlorid (2 ml) bei -20°C unter einer positiven Atmosphäre aus Argon wurde m-Chlorbenzoesäure (132 mg, 0,8 mMol) hinzugegeben, und das Gemisch wurde 5 Minuten gerührt. Zu dem so gebildeten Catharanthin-N-Oxid (IIa) wurde eine Lösung von Vindolin (III, 270 mg, 0,6 mMol) in Methylenchlorid (1 ml) hinzugegeben, und das Gemisch wurde auf 60°C abgekühlt. Trifluoressigsäureanhydrid (0,2 ml, 1,5 mMol) wurde zu dem gerührten Reaktionsgemisch hinzugegeben, das 2 Stunden bei -60°C gehalten wurde. Nach dieser Zeit wurden das Lösungsmittel und überschüssige Reaktionsbestandteile im Vakuum bei -20°C entfernt, wobei ein rötlich-brauner Rückstand übrigblieb, der das Iminium-Zwischenprodukt enthielt. Das letztere wurde durch Wechselphasen-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) (Waters Radial-Pak C₁₈ oder CN- Patrone, Methanol H₂O-Et₃N als Lösungsmittelsystem) charakterisiert. Es zeigte sich, daß die Ausbeute von VI in dieser Reaktion 80% überschritt durch Reduktion von VI (NaBH₄, Methanol, 0°C) zu dem bekannten 3′,4′-Dehydrovinblastin (Formel VII).

Reduktion von Iminium-Zwischenprodukt (Formel VI) mit 1-Benzyl- 1,4-dihydronicotinamid (Formel IX; R₁ = Benzyl, R₂ = R₄ = R₅ = R₆ = H; R₃ = CONH₂) - Synthese von Enamin (Formel VIII) - (Verfahren A)

Zu einer gerührten Lösung von Iminium-Zwischenprodukt (VI, 100 mg) in entgastem Acetonitril (5 ml) wurde 1-Benzyl-1,4-dihydronicotinamid (135 mg, 0,63 mMol, 6 Äquivalente) unter einer positiven Atmosphäre von Argon bei Raumtemperatur (20°C) über eine Zeitperiode von 5 Stunden hinzugegeben. Nach dieser Zeit zeigte das Reaktionsgemisch, überwacht und gesteuert durch Wechselphasen-HPLC (Waters Radial-Pak C₁₈ oder CN-Patrone, Methanol/H₂O/Et₃N-Lösungsmittelsystem), vollständige Umwandlung von VI zu einem Gemisch von Enamin VIII und 3′,4′-Dehydrovinblastin (VII) in einem Verhältnis von 1 : 1 (75% Ausbeute).

Alternativ dazu wurde zu einer gerührten Lösung von Iminium-Zwischenprodukt (VI, 100 mg) in Methanol (5 ml), das anfänglich bei 0°C 0,5 Stunden gehalten wurde, tropfenweise oder in Portionen eine Lösung von 1-Benzyl-1,4-dihydronicotinamid (56 mg, 0,26 mMol, 2,5 Äquivalente) in Methanol (2 ml) unter einer positiven Atmosphäre von Argon über eine Zeitperiode von 5 Stunden hinzugegeben. Während dieser Zeit konnte sich die Lösung auf Raumtemperatur erwärmen. HPLC-Überwachung und Steuerung, wie oben beschrieben, zeigte vollständige Umwandlung von VI in ein Gemisch von Enamin VIII und 3′,4′-Dehydrovinblastin (VII) in einem Verhältnis von 1 : 1 (75% Ausbeute).

In einem Experiment wurde das Gemisch von Enamin (VIII) und 3′,4′- Dehydrovinblastin (VII), das wie vorstehend beschrieben erhalten worden war, mit einem Überschuß von Natriumborhydrid (500 mg) bei 0°C behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit NH₄OH basisch gemacht und mit Äthylacetat (3 × 200 ml) extrahiert. Die kombinierte organische Phase wurde über Magnesiumsulfat getrocknet. Das erhaltene Produkt wurde nach Entfernung von organischem Lösungsmittel der präparativen Dünnschicht-Chromatographie auf Silica- Gel (Methanol/Äthylacetat als Eluierungs-System) unterworfen. Es zeigte sich, daß das Produkt ein Gemisch von nicht umgesetztem 3′,4′-Dehydrovinblastin (VII) und den bekannten Verbindungen 4′-Deoxovinblastin (X, R = COOCH₃) und 4′-Deoxo-4′-epivinblastin (XI, R = COOCH₃) war. Das Vorhandensein der letzteren Verbindungen lieferte unzweideutigen Beweis für die Struktur von Enamin VIII.

Reduktion von Iminium-Zwischenprodukt (Formel VI) mit 3,5-Diäthoxycarbonyl- 2,6-dimethyl-4-phenyl-1,4-dihydropyridin (Hantzch- Ester Analoges, Formel IX, R₁ = H; R₃ = R₅ = COOCH₂CH₃; R₂ = R₆ = CH₃; R₄ = Phenyl) - Alternative Synthese von Enamin (Formel VIII) - (Verfahren B)

Zu einer gerührten Lösung von Iminium-Zwischenprodukt (VI, 100 mg) in entgastem Acetonitril (3 ml) wurden 3,5-Diäthoxycarbonyl- 2,6-dimethyl-4-phenyl-1,4-dihydropyridin (264 mg, 8 Äquivalente) in Äthanol (12 ml) unter einer positiven Atmosphäre von Argon gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dieser Zeit zeigte Wechselphasen-HPLC-Analyse (wie vorstehend beschrieben) unter anderen Produkten die Bildung von Enamin VIII und 3′,4′-Dehydrovinblastin (VII) in einem Verhältnis von 1 : 1 (60% Ausbeute).

Synthese von Vinblastin (Formel I) durch Oxydation von Enamin (Formel VIII) zu Iminium-Zwischenprodukt (Formel XVI) mit Flavin- Mononucleotid (FMN, Formel XII, R = PO₃^2-) - Methode 1.

Zu einem gerührten Reaktionsgemisch, das das wie oben beschrieben (Verfahren A) von Iminium VI (100 mg) erhaltene Enamin (VIII) enthielt, wurde FMN (80 mg, 1 Äquivalent) gelöst in Tris-HCl-Puffer (2 ml) unter einer positiven Atmosphäre von Argon hinzugegeben. Die Lösung wurde im Dunkeln bei Raumtemperatur (20°C) über 16 Stunden gehalten. Nach dieser Zeit wurde die inerte Atmosphäre aus Argon durch Luft ersetzt und das Reaktionsgemisch über weitere 2,5 Stunden gerührt. Wechselphasen-HPLC-Analysen zeigten Umwandlung von Enamin VIII zu dem Iminium-Zwischenprodukt XVI und auch zu anderen Produkten (siehe unten). Natriumborhydrid (500 mg) wurde bei 0°C hinzugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde mit NH₄OH basisch gemacht und mit Äthylacetat (3 × 200 ml) extrahiert. Der kombinierte organische Extrakt wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt, um ein Rohprodukt (85 mg) zu liefern.

Reinigung des letzteren durch Dickschicht-Chromatographie (Silica- Gel, Methanol : Äthylacetat 1 : 5) gestattete die Trennung der folgenden dimerischen Produkte: Vinblastin (Formel I, 22 mg, 23%); 3′,4′-Dehydrovinblastin (Formel VII, 16 mg, 17%); Leurosin (Formel XVII, 8 mg, 9%), Catharin (Formel XVIII, 7 mg, 7,5%); Vinamidin (Formel XIX, 5 mg, 5,6%) und das Reduktionsprodukt von Vinamidin (Formel XX, 19 mg, 20%).

Synthese von Vinblastin (Formel I) durch Oxydation des Enamins (Formel VIII) mit Wasserstoffperoxid zu dem Iminium-Zwischenprodukt (Formel XVI) - Methode 2.

Zu einer Lösung, die das vom Iminium-Zwischenprodukt VI (100 mg, Verfahren A) erhaltene Enamin (VIII) enthielt, wurde Wasserstoffperoxid 30%, 1,2 ml, 95 Äquivalente) unter einer inerten Atmosphäre von Argon hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur 5,5 Stunden gerührt, als Wechselphasen-HPLC-Analysen vollständige Umwandlung von Enamin VIII zeigten. Natriumborhydrid (500 mg) wurde bei 0°C hinzugegeben und mit Äthylacetat (3 × 200 ml) extrahiert. Der kombinierte organische Extrakt wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum entfernt. Das entstandene Produktgemisch wurde durch Dickschicht-Chromatographie getrennt (Silica-Gel, Methanol/Äthylacetat) und lieferte die folgenden dimerischen Alkaloide: Vinblastin (I, 4 mg, 4%), 3′, 4′-Dehydrovinblastin (VII, 5 mg, 4,8%), Leurosin (XVII, 13 mg, 12,5%), Catharin (XVIII, 5 mg, 4,8%) die reduzierte Form von Vinamidin (XX, 30 mg, 27,6%).

Synthese von Vinblastin (I) durch Oxydation des Enamins (VIII) mit Luft zu dem Iminium-Zwischenprodukt (Formel XVI) - Methode 3

Eine Lösung, die das von dem Iminium-Zwischenprodukt (VI, 100 mg) durch Verfahren A erhaltene Enamin (VIII) enthielt, wurde in offener Luft bei Raumtemperatur 3 Stunden lang gerührt. Nach dieser Zeit wurde Natriumborhydrid (500 mg) bei 0°C hinzugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde mit NH₄OH basisch gemacht und mit Äthylacetat (3 × 200 ml) extrahiert. Der kombinierte organische Extrakt wurde über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum entfernt. Das entstandene Rohprodukt wurde durch präparative Dickschicht-Chromatographie (Silica-Gel, Methanol/Äthylacetat) entfernt, und lieferte Vinblastin (I), 4 mg, 4%).

Synthese von Vinblastin (I) durch Oxydation des Enamins (Formel VIII) mit Luft in Anwesenheit von Eisen(III)-Chlorid zu dem Iminium-Zwischenprodukt (XVI) - Methode 4

Zu einer gerührten Lösung, die das von dem Iminium-Zwischenprodukt (VI, 100 mg, Verfahren A) erhaltene Enamin (VIII) enthielt, wurde Eisen(III)-Chlorid (1 Äquivalent) hinzugegeben und Luft durch die Lösung bei 0°C über eine Zeitperiode von 0,5 Stunden perlen gelassen. Natriumborhydrid (500 mg) wurde bei 0°C hinzugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde mit NH₄OH basisch gemacht vor der Extraktion mit Äthylacetat (3 × 100 ml). Der kombinierte organische Extrakt wurde über Na₂SO₄ getrocknet, und das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt. Das Rohprodukt wurde durch Dickschicht-Chromatographie (Silica-Gel, Methanol-Äthylacetat) gereinigt, um Vinblastin (I, 37 mg) zu liefern. Bezogen auf das in dem Gemisch vorhandene Enamin (50 mg) war die Ausbeute in diesem Schritt 70%.

Claims (6)

1. Verfahren für die Herstellung von Verbindungen, die durch die folgenden Formeln dargestellt werden: wobei in Formel XXIAlkyl= CH₃ oder (CH₂) _n CH₃ mit n = 1-5 R₁= CH₃ oder CHO R₂= H oder CO-alk R₃= H R₄= COO-alk oder CONR₁₃R₁₄, wobei R₁₃ und R₁₄ ein beliebiges Glied aus der Gruppe sein können, die aus Wasserstoff, Alkyl-, substituierten Alkyl-, Aryl- oder substituierten Aryl- funktionellen Gruppen besteht, Z= -CH=CH- oder -CH₂-CH₂- R= Formel XXII oder XXIII R₇= H oder COO-alk R₈= H, OH, O-alk, OCO-alk oder Alkyl R₉= H, OH, O-alk, OCO-alk oder Alkyl R₁₀= H, OH, O-alk, OCO-alk R₁₁= H oder COO-alk R₁₂= H oder Alkylwobei das Verfahren für die Synthese eines Dimeren dient, das von einer Indol-Einheit der natürlichen Ibogaalkaloid-Familie, die einen Aza-bicyclo-octan- Abschnitt enthält, und einer Dihydroindol-Einheit der natürlichen Aspidosperma- und Vinca-Alkaloid-Familien abgeleitet ist, wobei die Stereochemie der Kohlenstoff- Kohlenstoff-Bindung zwischen diesen zwei Einheiten identisch mit der von Vinblastin ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) ein N-Oxid-Zwischenprodukt in der Kälte bei einer Temperatur von -70°C bis +40°C von der Indol-Einheit durch Oxidieren des Brückenstickstoffs und ohne Isolation des Zwischenproduktes gebildet wird;
• (b) das N-Oxid-Indol-Zwischenprodukt in Anwesenheit eines Gliedes aus der Gruppe, die aus Essigsäureanhydrid, halogeniertem Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid besteht behandelt wird, um eine Fragmentierungsreaktion vom Polonovski-Typ zu bewirken;
• (c) ohne Isolation des Produktes von Schritt (b) das Reaktionsprodukt mit einer Dihydroindol-Einheit in Anwesenheit von Essigsäureanhydrid, halogeniertem Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid bei einer niedrigen Temperatur von etwa -70°C bis +40°C unter inerten Bedingungen gekuppelt wird;
• (d) das Produkt von Schritt (c) durch Lösungsmittelverdampfung, vorzugsweise bei niedriger Temperatur in dem Bereich von -20°C bis 0°C, isoliert wird;
• (e) das Produkt von Schritt (d) durch 1,4-Dihydropyridin- Verbindungen, die durch die Formel IX dargestellt werden, reduziert wird, wobei R₃ und R₅ in Formel IX Carbonsäureester (COO- alk) sind und R₁, R₂, R₄ und R₆ Glieder der Gruppe sind, die aus H, Alkyl, Aryl (Hantzch-Ester-Reihen) oder N-substituierten 1,4-Dihydronicotinamiden besteht, wobei R₁ eine substituierte Alkyl- oder substituierte Aryl-funktionelle Gruppe ist, z. B. Benzyl, und R₃ CONR₇R₈ ist, wobei R₇ und R₈ ein beliebiges Glied der Gruppe sein kann, die aus Wasserstoff, Alkyl- oder Aryl-funktionellen Gruppen besteht;
  wobei diese Reduktion unter einer inerten Atmosphäre bei -60°C bis +60°C und vorzugsweise in dem Temperaturbereich 4°C bis 20°C und unter Verwendung von Lösungsmitteln durchgeführt wird, die aus einem Glied der Gruppe ausgewählt sind, die aus niederen Alkylalkanolen, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und chlorierten niederen Kohlenwasserstoffen besteht;
• (f) das Produkt von Schritt (e), ein Enamin mit der Formel VIII, durch Lösungsmittelverdampfung, vorzugsweise bei niedriger Temperatur in dem Bereich von -20°C bis 0°C, isoliert wird;
• (g) das in Schritt (f) erhaltene Enamin verwendet wird, um ein Iminium-Zwischenprodukt mit der Formel XVI durch ein Oxydationsverfahren herzustellen, wobei das Oxydationsverfahren
  • (1) gesteuerte Belüftung/Oxydation an offener Luft;
  • (2) gesteuerte Belüftung/Oxydation plus einem Metallion;
  • (3) gesteuerte Belüftung/Oxydation plus einem Flavin- Coenzym und
  • (4) gesteuerte Belüftung/Oxydation plus einem Behandlungsmittel, das aus Wasserstoffperoxid und Hydroperoxiden ausgewählt ist, einschließt,
• wobei ein weiter Bereich organischer Lösungsmittel bei pH 5 bis 9 und einer Reaktionstemperatur von -60°C bis +60°C angewendet wird;
• (h) das Produkt, ein Iminium-Zwischenprodukt, das in Schritt (g) erhalten worden ist, durch Lösungsmittelverdampfung, vorzugsweise bei niedriger Temperatur in dem Bereich von -20°C bis 0°C, isoliert wird und
• (i) das in Schritt (h) erhaltene Produkt in die Zielverbindung der Formel XXI, für die Vinblastin und Vincristin Beispiele sind, durch Reduktion mit Alkalimetallborhydrid umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es, einschließlich des Endproduktes der Formel XXI, in einem Ein-Behälter-Betrieb durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein N-Oxid-Indol-Zwischenprodukt mit einer Dihydroindol- Einheit gekuppelt wird und durch 1,4-Dihydropyridin- Verbindungen, die durch Formel IX dargestellt werden, reduziert wird, wobei R₃ und R₅ in Formel IX Carbonsäureester (COO-alk) sind und R₁, R₂, R₄ und R₆ Glieder der Gruppe sind, die aus H, Alkyl, Aryl (Hantzsch-Ester-Reihen) oder N-substituierten 1,4-Dihydronikotinamiden besteht, wobei R₁ eine substituierte Alkyl- oder substituierte Aryl-funktionelle Gruppe ist, z. B. Benzyl, und R₃ CONR₇R₈ ist, wobei R₇ und R₈ ein beliebiges Glied aus der Gruppe sein kann, die aus Wasserstoff, Alkyl- oder Aryl-funktionellen Gruppen besteht,
wobei diese Reduktion unter einer inerten Atmosphäre bei -60°C bis +60°C und vorzugsweise in dem Temperaturbereich von 4°C bis 20°C und unter Verwendung von Lösungsmitteln durchgeführt wird, die aus einem Glied der Gruppe ausgewählt sind, die aus niederen Alkylalkanolen, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und chlorierten niederen Kohlenwasserstoffen besteht, und
wobei das Produkt von Schritt (e), ein Enamin mit der Formel VIII, durch Lösungsmittelverdampfung, vorzugsweise bei niedriger Temperatur in dem Bereich von -20°C bis 0°C, isoliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt, der das Isolieren eines Enamins und Oxidieren dieses Enamins zu einem Iminium-Zwischenprodukt, Formel XVI, durch ein Oxydationsverfahren, einschließlich durch

• (1) gesteuerte Belüftung/Oxydation in offener Luft;
• (2) gesteuerte Belüftung/Oxydation plus einem Metallion;
• (3) gesteuerte Belüftung/Oxydation plus einem Flavin- Coenzym, umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt, bei dem in dem Oxydationsverfahrensschritt (1) ein Behandlungsmittel hinzugegeben wird, das aus Wasserstoffperoxid und Hydroperoxiden ausgewählt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Lösungsmittelverdampfung bei einer niedrigen Temperatur in dem Bereich von -20°C bis 0°C isolierte Iminium-Zwischenprodukt zu einem Vincaalkaloid, das aus Vinblastin und Vincristin ausgewählt ist, durch Reduktion mit Alkalimetallborhydrid reduziert wird.