DE4309123C2

DE4309123C2 - Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-Salzen

Info

Publication number: DE4309123C2
Application number: DE19934309123
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Peter; Peter Merrath
Original assignee: MACK CHEM PHARM
Current assignee: MACK CHEM PHARM
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: DE4309123A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Synthese von 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin-Salzen, die wichtige Zwischenprodukte darstellen für die Synthese von Verbindungen wie Aminopterin oder Methotrexat.

Die Umsetzung von Tetraaminopyrimidin und 1,3- Dihydroxyaceton zu 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin ist an sich bekannt. Bei der Synthese werden durch unerwünschte Nebenreaktionen Verunreinigungen gebildet. Hierbei handelt es sich vor allem um das entsprechende 7- Hydroxymethylderivat sowie um 6- bzw. 7-Methylderivate (Baugh et al., J. Org. Chem. 29, S. 3610 bis 3612 (1964)). Die dort beschriebene Synthese geht aus von dem Diaminopyrimidin-Sulfat, das in wäßriger Lösung mit Bariumchlorid umgesetzt wurde. Nach Abtrennen des BaSO₄ wurde die Ausgangsverbindung zu einer Lösung von Dihydroxyaceton gegeben, die als Puffer Natriumacetat und Cystein als Antioxidans enthielt. Nach Rühren und Kühlen wurde der Niederschlag abfiltriert.

Das, von Boyle et al. in Chemische Berichte, 113, S. 1514-1523 (1980) offenbarte Verfahren entspricht dem oben dargelegten Syntheseweg, jedoch wurde hier als Puffer Ammoniumchlorid verwendet.

Auch das in der US-PS 4,079,056 beschriebene Syntheseverfahren entspricht im wesentlichen der von Boyle beschriebenen Synthese. Das in der US-PS 4,079,056 beschriebene Syntheseverfahren wurde in der US-PS 4,080,325 weiterentwickelt. In dieser US-Patentschrift wird hervorgehoben, daß die Bildung von Nebenprodukten am geringsten ist, wenn ein pH-Wert von 5,5 ± 0,2 eingehalten wird.

In der US-PS 4,306,064, die eine Weiterentwicklung der Lehre des US-Patentes 4,080,325 darstellt, wird gelehrt, daß ein pH-Wert von 3,0 bis 3,5 angewendet werden soll, wobei reiner Sauerstoff oder molekularer Sauerstoff bei der Synthese zugegen sein muß.

Es wurde herausgefunden, daß die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren ein Produkt liefern, das noch immer mehr oder weniger stark mit unerwünschten Nebenprodukten verunreinigt ist, so daß eine separate, nachgeschaltete Aufreinigung unumgänglich ist. Üblicherweise wird hierbei ein Gemisch aus freier Base und Hydrochloridsalz erhalten, das zur weiteren Verwendung als Synthesebaustein, z. B. für die Methotrexat-Synthese in ein definiertes Salz, das Hydrobromid, überführt werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ein Produkt liefert, das möglichst nicht oder nur sehr gering mit unerwünschten Nebenprodukten kontaminiert ist, so daß ein weiterer Reinigungsschritt unterbleiben kann.

Erfindungsgemäß, wird daher ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-Salzen zur Verfügung gestellt, wobei ein 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Salz und 1,3- Dihydroxyaceton umgesetzt werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem pH-Wert von 1,0 bis 2,5 erfolgt und, daß Dihydroxyaceton als wäßrige Lösung langsam zu dem 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Salz zugesetzt wird.

Die Ausgangsverbindungen, die 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin- Salze können durch Reduktion entsprechend funktionalisierter Vorstufen entweder mit Natriumdithionit oder durch katalytische Hydrierung mit Palladium auf Aktivkohle sowie Wasserstoff und anschließende Behandlung des Zwischenproduktes mit Säure erhalten werden. Dabei wird die Säure so gewählt, wie das 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin in Form seines speziellen Salzes erhalten werden soll. Unerheblich ist es hierbei, ob das 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Salz als isolierte Substanz oder als deren Lösung verwendet wird.

Für das vorliegende Verfahren ist die Einhaltung eines bestimmten pH-Bereiches wesentlich. Dieser pH-Bereich liegt zwischen 1,0 und 2,5. Besonders bevorzugt ist der pH-Bereich zwischen 1,8 und 2,2.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß das 1,3- Dihydroxyaceton in Form einer wäßrigen Lösung langsam zu dem vorgelegten 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin zugegeben wird. Dies stellt einen wesentlichen Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dar, da dort die beiden Reaktanten auf einmal zusammengemischt wurden. Eine verzögerte, langsame Zugabe, wie das bei dem vorliegenden Verfahren erforderlich ist, erfolgte bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht. Erfindungsgemäß wird das Dihydroxyaceton in Form einer wäßrigen Lösung zugegeben, wobei das 1,3-Dihydroxyaceton in einer Konzentration von 5 bis 20 Gew.-%, und bevorzugt in einer Konzentration von 8 bis 12 Gew.-% eingesetzt wird.

Unter langsamer und gleichmäßiger Zugabe wird verstanden, daß die wäßrige Lösung zu der Reaktionsmischung konstant in kleinen Mengen zugegeben, vorzugsweise zugetropft wird. Wenn man davon ausgeht, daß pro Mol 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin 1,6 Mol 1,3-Dihydroxyaceton zugesetzt werden, so wird die Zugabe von Dihydroxyaceton vorzugsweise so eingestellt, daß 0,01 bis 0,3 Mol Dihydroxyaceton pro Mol Tetraaminopyrimidin pro Stunde zugesetzt werden. Die Zugabe kann dann beendet werden, wenn insgesamt etwa 1 bis 2 Mol 1,3-Dihydroxyaceton pro Mol Tetraaminopyrimidin zugegeben wurden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Zugabe von Dihydroxyaceton so eingestellt, daß 0,05 bis 0,12 Mol Dihydroxyaceton pro Mol 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin je Stunde zugegeben werden.

Bei der dem beanspruchten Verfahren zugrundeliegenden Synthese findet eine Oxidation statt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nicht unbedingt erforderlich, daß reiner Sauerstoff oder molekularer Sauerstoff zugegeben wird. Die Oxidation kann auch durch andere Oxidationsmittel, wie die Begasung mit Luft oder die Zugabe von H₂O₂ bewirkt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur zwischen 0° und 15°C durchgeführt. Besonders bevorzugt ist der Temperaturbereich zwischen 2° und 8°C.

Bei den erfindungsgemäß bereitgestellten 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin-Salzen handelt es sich um Hydrohalogenidsalze. Hierbei kann es sich um das Hydrochlorid oder bevorzugterweise um das Hydrobromid handeln. Besonders vorteilhaft bei dem Hydrobromid ist, daß dieses Salz beispielsweise für die Synthese von Methotrexat direkt eingesetzt werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Produkt in hoher Reinheit erhalten werden. Es wurde mittels Überprüfung durch HPLC-Chromatographie feststellt, daß etwa 95-99% des Produktes das gewünschte 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin-Salz darstellen. Vorteilhaft bei der Erzielung einer derartig hohen Ausbeute an gewünschtem Endprodukt ist, daß ein weiterer Reinigungsschritt unterbleiben kann und, daß dadurch im großtechnischen Maßstab erhebliche Kosten eingespart werden können.

Bei der Nacharbeitung der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hat sich herausgestellt, daß eine Übertragung von dem Labormaßstab auf den großtechnischen Maßstab problematisch war. Durch eine Erhöhung der Ansatzgröße wurden geringere Reinheiten bei Beibehaltung der bekannten Verfahrensschritte beobachtet. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt dagegen eine Übertragung der Laborergebnisse auf den großtechnischen Maßstab, ohne daß hierbei eine wesentliche Verschlechterung der Ergebnisse eintritt.

Vorteilhaft gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist auch, daß die Zugabe von Puffersubstanzen, nämlich Ammoniumchlorid oder Natriumacetat, sowie von Antioxidantien unterbleiben kann. Problematisch sind diese Puffersubstanzen im großtechnischen Verfahren, da sie im Abwasser als Abfall anfallen und somit die Umwelt belasten. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt dagegen keine derartigen Zusätze und ist deshalb umweltfreundlicher.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert:

Herstellungsbeispiel 1 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrobromid Methode A

122,3 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Sulfit wurden in 2 1 Wasser suspendiert, mit 200 ml konzentrierter HBr für drei Stunden bei 50°C gerührt, mit 12 g Celite filtriert und das Filtrat wurde auf 500 ml eingeengt. Nach Zugabe von 100 g NaBr kühlte man auf 5°C ab, setzte nochmals 100 ml konzentrierte HBr zu und saugte ab. Das hellgelbe Kristallisat wurde i. Vak. getrocknet. Es wurde eine Ausbeute erzielt von 148 g.

Methode B

35 g 2,4,6-Triamino-5-nitrosopyrimidin wurden in 300 ml Wasser suspendiert und mit 3,5 g Palladium (10% auf Aktivkohle) für vier Stunden mit Wasserstoff (5 bar) bei Raumtemperatur hydriert. Der Katalysator wurde abfiltriert, das Filtrat mit 60 ml konzentrierter HBr auf pH = 1 angesäuert und auf ein Volumen von 250 ml eingeengt. Nach Zugabe von 50 g NaBr und 30 ml konzentrierter HBr kühlt man auf 5°C ab, filtrierte und trocknete i. Vak. Es wurde eine Ausbeute von 52,7 g erzielt.

Herstellungsbeispiel 2

2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid

Die Herstellung erfolgte wie bei Herstellungsbeispiel 1, Methode B, jedoch wurde das Filtrat mit 40 ml konzentrierter HCl anstelle von HBr angesäuert und nach dem Einengen wurden 50 g NaCl sowie 25 ml konzentrierte HCl anstelle von NaBr und HBr während der Aufarbeitung zugegeben. Es wurde eine Ausbeute erzielt von 34,2 g.

Herstellungsbeispiel 3 Herstellung von 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HBr

In 1,5 l Wasser wurden 422,3 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin- Sulfit suspendiert und mit 750 ml konzentrierter HBr (48%) versetzt. Die Mischung wurde für zwei Stunden bei 50°C entgast. Die erhaltene Lösung wurde bei Raumtemperatur filtriert und mit 180 ml 50%iger Natronlauge auf einen pH- Wert von 2,1 eingestellt. Nach Zugabe von 2 l Wasser wurde auf 5°C abgekühlt und unter gleichzeitiger Begasung mit Sauerstoff eine Lösung von 310 g Dihydroxyaceton in 2 l Wasser innerhalb von zwei Stunden zugetropft. Nach beendeter Zugabe rührte man noch vier Stunden bei 5°C unter Sauerstoffatmosphäre nach und filtrierte ab. Der Filterkuchen wurde mit Wasser und Ethanol nachgewaschen und getrocknet. Es wurde eine Ausbeute von 431 g erhalten und die Reinheit des Produktes betrug 98,5%, gemessen mit HPLC-Chromatograhie.

Vergleichsbeispiel A

Es wurde gemäß Beispiel 3 gearbeitet, jedoch wurden 151,0 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrobromid bei einem pH-Wert von 5,5 vorgelegt. Zugetropft wurde die erforderliche Menge einer wäßrigen Dihydroxyaceton-Lösung und 50 ml 30% H₂O₂ innerhalb eines zeitraumes von 12 Stunden. Erhalten wurde eine Ausbeute von 63,5 g mit einer Reinheit von 88,5% gemäß HPLC- Chromatographie.

Herstellungsbeispiel 4

Es wurde gemäß der Vorschrift von Beispiel 3 gearbeitet. Jedoch wurden 60,4 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin- Dihydrobromid bei pH 2,0 mit Dihydroxyaceton unter Einleiten von Luft bei 15°C umgesetzt. Die Ausbeute betrug 29,0 g bei einer Reinheit von 97,0% gemäß HPLC-Chromatographie.

Herstellungsbeispiel 5 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-Hydrochlorid

113 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid wurden in 1,5 l Wasser gelöst und mit 50% Natronlauge auf pH 2,5 eingestellt. Innerhalb von 12 Stunden tropfte man unter Einleiten von Sauerstoff eine Lösung von 70 g Dihydroxyaceton in 500 ml Wasser zu. Die Temperatur wurde dabei zwischen 5° und 8°C gehalten. Die Reaktionsmischung wurde für weitere 12 Stunden gerührt, dann gab man 200 g Natriumchlorid zu und kühlte auf 5°C ab. Es wurde abfiltriert und mit Wasser und Ethanol nachgewaschen. Erzielt wurde eine Ausbeute von 95,5 g und eine Reinheit gemäß HPLC-Chromatographie von 96%.

Vergleichsbeispiel B 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HCl

Es wurde gemäß der Vorschrift von Beispiel 5 gearbeitet. Jedoch wurde ein pH-Wert von 3,5 eingestellt. Die Nachreaktionszeit betrug 36 Stunden. Erhalten wurde eine Ausbeute von 78 g. bei der Reinheitsuntersuchung gemäß HPLC- Chromatographie wurde festgestellt, daß 69% des Produktes als Hydrochlorid und 15% als freie Base vorlagen.

Vergleichsbeispiel C 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-Hydrobromid

328,2 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrobromid wurden in 3,0 l Wasser gelöst und mit 50% Natronlauge auf pH = 2,0 eingestellt. Anschließend wurden 140,0 g Dihydroxyaceton in 500 ml Wasser zugegeben und für 24 h unter Rühren Luft einge blasen. Die Temperatur wurde dabei zwischen 8 und 12°C gehalten. Es wurde abfiltriert und mit Wasser und Ethanol nachgewaschen.
Erzielt wurde eine Ausbeute von 261 g und eine Reinheit von 67% gemäß HPLC-Chromatographie. Daneben wurden 31% 6-Methyl- 2,4-diaminopteridin-Hydrobromid detektiert.

Herstellungsbeispiel 6

Es wurde wie Beispiel C gearbeitet, jedoch wurde die Di hydroxyaceton-Lösung innerhalb 45 min. zugetropft.
Erhalten wurden 205 g.
Reinheit gemäß HPLC-Chromatographie:
74,5% 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HBr
24,7% 6-Methyl-2,4-diaminopteridin-HBr.

Herstellungsbeispiel 7

Es wurde wie Beispiel C gearbeitet, jedoch wurde die Di hydroxyaceton-Lösung innerhalb 4 h zugetropft.
Erhalten wurden 201 g.
Reinheit gemäß HPLC-Chromatographie:
96,0% 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HBr
2,0% 6-Methyl-2,4-diaminopteridin-HBr.

Vergleichsbeispiel D 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HCl

113 g 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid wurden in 1,5 l Wasser gelöst und mit 50% Natronlauge auf pH = 4,0 bis 4,5 eingestellt. Innerhalb von 12 h tropfte man unter Einleiten von Sauerstoff 70 g Dihydroxyaceton in 500 ml Wasser zu. Die Temperatur wurde dabei zwischen 5 und 10°C gehalten. Es wurde abfiltiert und mit Wasser und Ethanol nachgewaschen.
Erzielt wurden 65,5 g.
Reinheit gemäß HPLC-Chromatographie:
35,5% 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HCl
55,0% 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid.

Vergleichsbeispiel E

Gemäß Beispiel D, jedoch bei pH = 3,5.
Ausbeute: 79.,5 g.
Reinheit gemäß HPLC-Chromatographie:
38,3% 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HCl
56,6% 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid.

Herstellungsbeispiel 8

Gemäß Beispiel D, jedoch bei pH = 2,2.
Ausbeute: 95,5 g.
Reinheit gemäß HPLC-Chromatograpie:
96,0% 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)pteridin-HCl
0,7% 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Dihydrochlorid
3,0% 6-Methyl-2,4-diaminopteridin-HCl.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin-Salzen, wobei ein 2,4,5,6- Tetraaminopyrimidin-Salz und 1,3-Dihydroxyaceton durch Oxidation miteinander umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem pH-Wert von 1,0 bis 2,5 erfolgt und daß das 1,3- Dihydroxyaceton als wäßrige Lösung langsam zu dem 2,4,5,6- Tetraaminopyrimidin-Salz zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dihydroxyaceton-Lösung langsam und gleichmäßig zugegeben wird, wobei pro Stunde 0,01 bis 0,3 Mol Dihydroxyaceton pro Mol 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Salz zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dihydroxyaceton-Lösung gleichmäßig und langsam zugegeben wird, wobei pro Stunde 0,05 bis 0,12 Mol Dihydroxyaceton pro Mol 2,4,5,6-Tetraaminopyrimidin-Salz zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung von Dihydroxyaceton mit einer Konzentration von 5 bis 20 Gew.-% 1,3-Dihydroxyaceton eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung von Dihydroxyaceton mit einer Konzentration von 8 bis 12 Gew.-% 1,3-Dihydroxyaceton eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem pH-Wert von 1,8 bis 2,2 erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einer Temperatur zwischen 0° und 15°C durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 2,4-Diamino-6- (hydroxymethyl)pteridin-Salz ein Hydrobromid ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 2,4-Diamino-6- hydroxymethylpteridin-Salz ein Hydrochlorid ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Reaktionslösung keine Puffersubstanzen zugegeben werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Reaktionslösung keine Antioxidantien zugegeben werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Reaktion die Oxidation durch Luft, Sauerstoff und/oder Wasserstoffperoxid bewirkt wird.