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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Zum Erhalt von Verbindungen in stereochemisch
reiner Form wird bereits eine Vielzahl von Verfahren eingesetzt.
Obgleich bestimmte Diastereomere und Enantiomere unter Einsatz asymetrischer
Synthesetechniken synthetisiert werden können, können nicht alle Verbindungen
auf diese Weise erhalten werden. Ferner erfordern solche Synthesen
oft teure Reagentien. Alternativ können Diastereomere durch selektive
Umkristallisation eines Diastereomers erhalten werden. In einigen
Fällen
kann die selektive Umkristallisation auch zur Herstellung eines
Enantiomers angewandt werden. Das Enantiomer muss zuerst durch seine
Umsetzung mit einem chiralen Hilfsstoff in ein Diastereomer übergeführt werden,
anschließend
kann 1 Diastereomer selektiv umkristallisiert werden. Nach der Umkristallisation
wird der chirale Hilfsstoff unter Erhalt eines Enantiomers entfernt.
Die selektive Umkristallisation ist allerdings nicht zur Herstellung
aller Verbindungen geeignet. Zudem wird sie in sofern als ineffizient
betrachtet, als die Produktausbeute oft gering und die Reinheit
unbestimmt ist.
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Diastereomere können auch chromatographisch
aufgelöst
werden, obwohl die zur herkömmlichen präparativen
Chromatographie erforderliche große Lösungsmittelmenge zur Herstellung
von relativ verdünnten
Produkten führt.
Ferner macht der begrenzte Durchsatz die herkömmlichen Verfahren zur großtechnischen Produktion
impraktikabel. Auch Enantiomere können unter Verwendung eines
chiralen festen Trägers
chromatographisch aufgetrennt werden.
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Ein sehr komplexes Chromatographieverfahren,
das die simulierte Fliessbettchromatographie (SMB) einsetzt, wurde
zur großtechnischen
Auftrennung von C8-Kohlenwasserstoffen (Broughton,
D. B., Chem. Eng. Prog. (1968), 68: 6); von Fructose und Glucose
durch Adsorption an eine Zeolit-Festphase (Kieprarhipanja, S., United
States Patent Nr.: 5 000 794); und auch von Enantiomeren unter Verwendung
eines chiralen festen Trägers
(Gattuso, M. J., et al., Chemistry Today (1996), 17 und Gattuso,
M. J., United States Patent Nr.: 5 889 186 (1999)) angewandt. Allerdings
ist die effektive Anwendung der simulierten Fliessbetttechnologie
auf die Auftrennung einer beliebigen spezifischen Gruppe chemischer
Verbindungen ziemlich unvorhersagbar. Dies trifft insbesondere dann
zu, wenn die Verbindungen, die getrennt werden sollen, strukturell
eng verwandt und zur pharmazeutischen Verwendung beabsichtigt sind,
wie es für
die Stereoisomere von 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivaten
(im folgenden "FTC") zutrifft. Es wurde gezeigt, dass FTC-Derivate,
insbesondere das L- oder (–)-Enantiomer
des cis-FTC-Alkohols, therapeutische antivirale Wirkungen aufweist.
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Somit wäre ein wirksames Verfahren
zur Herstellung stereochemisch reiner Verbindungen, die FTC-Derivate
sind, sehr brauchbar.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines cis- oder trans-Diastereomers eines 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats,
das durch die Strukturformel 1 dargestellt ist:
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In Strukturformel I ist R H, ein
substituierter oder unsubstituierter organischer Säurerest,
eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Arylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte
Heteroarylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe,
eine substituierte oder unsubstituierte Heteroalkylgruppe, eine
substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Heterocycloalkylgruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Cycloalkylalkylgruppe, eine substituierte oder
unsubstituierte Heterocycloalkylalkylgruppe, eine Zuckergruppe oder
eine Schutzgruppe. Das Verfahren umfasst das Bilden einer Lösung des
cis- und trans-Diastereomers des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats,
die anschließende
Auftrennung des cis- und trans-Diastereomers des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
durch simulierte Fliessbettchromatographie unter Erhalt von mindestens
einem Diastereomer. Bei einer Ausführungsform werden die cis-
und trans-Diastereomere des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
jeweils in einem Diastereomeren-Überschuss
von mindestens 95% gewonnen. Bei einer anderen Ausführungsform
wird das cis-Diastereomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
in einem Diastereomeren-Überschuss
von mindestens 95% gewonnen, und das trans-Diastereomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
oder ein Gemisch, das das trans-Diastereomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
enthält,
wird gewonnen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Enantiomers
eines 5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosins.
Das Verfahren umfasst die Umsetzung von racemischem 5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin
mit einem chiralen Hilfsstoff unter Bildung eines Gemisches von
Diastereomeren, die durch die Strukturformel II dargestellt sind:
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In Strukturformel II ist R1 ein chiraler Hilfsstoff. Das durch Umsetzung
von 5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin mit einem
chiralen Hilfsstoff gebildete Gemisch der Diastereomere wird durch simulierte
Fliessbettchromatographie unter Erhalt von mindestens einem Diastereomer
aufgetrennt. Anschließend
wird der chirale Hilfsstoff von mindestens einem durch die simulierte
Fliessbetttrennung erhaltenen Diastereomer unter Bildung eines Enantiomers
eines 5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosins entfernt.
Bei einer Ausführungsform
wird mindestens eines der Diastereomere des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
in einem diastereomeren Überschuss
von mindestens 95 gewonnen.
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Bei einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Enantiomers
eines cis-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadin-
oder eines trans-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats, das
durch die Strukturformel I dargestellt ist. Das Verfahren umfasst
die Bildung einer Lösung,
die ein erstes und ein zweites Enantiomer des cis-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
enthält,
oder einer Lösung,
die ein erstes und zweites Enantiomer des trans-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
enthält.
Sodann werden das erste und zweite Enantiomer des cis-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
oder das erste und zweite Enantiomer des trans-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
durch simulierte Fliessbettchromatographie unter Verwendung eines
chiralen festen Trägers
unter Erhalt von mindestens einem der Enantiomere des cis-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
oder von mindestens einem der Enantiomere des trans-2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
aufgetrennt.
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Bei einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Enantiomers
von cis-{5-(4-Amino-5-fluor-2-oxo-1(2H)-pyrimidinyl)-1,3-oxathiolan-2-yl}methylbutanoat,
das durch die Strukturformel III dargestellt ist.
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Das Verfahren umfasst die Bildung
einer Lösung,
die ein erstes und ein zweites Enantiomer von cis-{5-(4-Amino-5-fluor-2-oxo-1(2H)-pyrimidinyl)-1,3-oxathiolan-2-yl}methylbutanoat
enthält.
Sodann werden unter Verwendung eines chiralen festen Trägers das
erste und zweite Enantiomer von cis-{5-(4-Amino-5-fluor-2-oxo-1(2H)-pyrimidinyl)-1,3-oxathiolan-2-yl}methylbutanoat
durch simulierte Fliessbettchromatographie unter Erhalt von mindestens
einem der Enantiomere von cis-{5-(4-Amino-5-fluor-2-oxo-1(2H)-pyrimidinyl)-1,3-oxathiolan-2-yl}methylbutanoat
aufgetrennt.
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Bei einer anderen Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines cis-5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin-Enantiomers,
das durch die Strukturformel IV dargestellt ist.
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Das Verfahren umfasst die Bildung
einer Lösung
eines ersten und eines zweiten Enantiomers von cis-5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin.
Anschließend
werden das erste und zweite Enantiomer von cis-S-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin
durch simulierte Fliessbettchromatograhpie, wobei ein chiraler fester
Träger
verwendet wird, unter Erhalt von mindestens einem der Enantiomere von
cis-5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin aufgetrennt.
Vorzugsweise ist das erhaltene Enantiomer (–)-cis-5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin.
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Wenn das erfindungsgemäße Verfahren
die Auftrennung von Enantiomeren eines 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
durch simulierte Fliessbettchromatographie umfasst, kann das Verfahren
außerdem einen
Schritt des in Kontakt Bringens des zweiten Enantiomers des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats oder
eines Gemisches, das das zweite Enantiomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
enthält,
mit einer Base unter Neubildung eines Gemisches, das das erste Enantiomer
des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats und das zweite
Enantiomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats enthält, umfassen.
Geeignete Basen umfassen Natriumhydrid, ein Alkyllithium, wie n-Butyllithium,
Kalium-tert.-butoxid in Dimethylsulfoxid, 1,8-Diazabicyclo{5.4.0}undec-7-en
(im folgenden "DBU2") und Lithiumdiisopropylamid (im folgenden "LDA").
Das neu gebildete Gemisch der ersten und zweiten Enantiomere des
2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
wird durch simulierte Fliessbettchromatographie so aufgetrennt,
dass das erste Enantiomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
in einem Enantiomeren-Überschuss
von 95% und das zweite Enantiomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
oder ein Gemisch, das das zweite Enantiomer des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
enthält,
gewonnen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das erste Enantiomer
des 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats aus dem neu gebildeten
Gemisch in einer Ausbeute von mindestens etwa 90 gewonnen.
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Im Gegensatz zur selektiven Umkristallisation
kann durch das erfindungsgemäße Verfahren
mehr als ein Stereoisomer in einem hohen Diastereomeren- oder Enantiomeren-Überschuss
ohne zusätzliche
Verarbeitungsschritte gesammelt werden. Die erfindungsgemäßen Verfahren
stellen auch die Rekonvertierung, z. B. die Reracemisierung, eines
unerwünschten
Enantiomers zu einem racemischen Gemisch bereit, das unter Verwendung
der simulierten Fliessbettchromatographie aufgetrennt werden kann,
und somit wird die Gesamtausbeute eines gewünschten Enantiomers stark erhöht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt eine unerwartet
wirksame Auftrennung von Stereoisomeren von FTC-Derivaten, sogar derjenigen,
die in vielen gebräuchlichen
Lösungsmitteln
eine relativ geringe Löslichkeiten
zeigen. Die für
das Verfahren bestimmten Parameter ergeben für die Stereoisomere von FTC-Derivaten einen ausgezeichneten
Auftrenngrad. Ferner kann die Auftrennung im Rahmen von Retentionszeiten
erreicht werden, die für
die meisten simulierten Fliessbettsystemen zugänglich sind.
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Aufgrund der Tatsache, dass die erfindungsgemäßen Verfahren
weitaus weniger Lösungsmittel
erfordern als herkömmliche
Auftrennungen, sind sie zudem besonders für großtechnische Arbeitsvorgänge geeignet.
Dieser Verfahrensvorteil führt
ferner dazu, dass die aus der simulierten Fliessbetttrennung erhaltene
Produkte konzentrierter sind und weniger Lösungsmittel enthalten als diejenigen,
die unter Anwendung von chromatographischen Standardtechniken erhalten,
werden. Solche Produkte erfordern nicht nur eine geringere Nachbehandlung
nach der Trennung, wie Eindampfen von überschüssigem Lösungsmittel, sie sind auch
besonders zur Verwendung bei pharmazeutischen Präparationen geeignet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm eines simulierten Fliessbettchromatographiesystems
mit zwölf Säulen, das
zur Verwendung mit den erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist.
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2 ist
ein Chromatogramm, das die Auftrennung von zwei Enantiomeren eines
FTC-Esters nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt.
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3 ist
ein Chromatogramm, das die Auftrennung von zwei Enantiomeren eines
FTC-Alkohols nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt.
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4 erläutert ein
Verfahren zur Bildung einer reracemisierten Lösung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Merkmale und weitere ausführliche
Angaben bezüglich
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden nun ausführlicher
beschrieben und in den Ansprüchen
dargelegt. Selbstverständlich
sind die bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung nur zur Erläuterung
und nicht zur Einschränkung
der Erfindung angegeben. Die Hauptmerkmale der Erfindung können ohne
Abweichen vom Umfang der Erfindung bei den verschiedenen Ausführungsformen
angewandt werden. Sämtlich
Teile und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders angegeben,
auf das Gewicht.
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Wie hier verwendet, umfassen Alkylgruppen
geradkettige oder verzweigte C1-8-Kohlenwasserstoffe, die
vollständig
gesättigt
sind. Die Alkylgruppen weisen vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome
auf.
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Cycloalkylgruppen, wie hier verwendet,
umfassen C3-8-Kohlenwasserstoffe, die vollständig gesättigt sind.
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Ein Cycloalkylalkyl, wie hier verwendet,
ist ein Cycloalkyl, das über
eine Alkylgruppe mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen mit einer Verbindung
verknüpft
ist.
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Eine Arylgruppe, wie hier verwendet,
umfasst carbocyclische aromatische Ringsysteme und carbocyclische
aromatische Ringsysteme, die an einen carbocyclischen nicht aromatischen
Ring kondensiert sind (z. B. Phenyl, Naphthyl und Tetrahydronaphthyl).
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Heteroarylgruppen, wie hier verwendet,
umfassen Heteroarylringsysteme (z. B. Thienyl, Pyridyl, Pyrazolyl,
Isoxazolyl, Thiadiazolyl, Oxadiazolyl, Indazolyl, Furyl, Pyrrolyl,
Imidazolyl, Pyrazolyl, Triazolyl, Pyrimidinyl, Pyridazinyl, Pyrazinyl,
Thiazolyl, Isoxazolyl, Isothiazolyl, Tetrazolyl oder Oxadiazolyl)
und Heteroarylringsysteme, in denen ein carbocyclischer aromatischer
Ring, ein carbocyclischer nicht aromatischer Ring oder Heteroarylring
an einen oder mehrere weitere Heteroarylringe kondensiert ist (z.
B. Benzo(b)thienyl, Benzimidazol, Benoxazolyl, Benzofuryl, Benzothiazolyl,
Indolyl, Indolizinyl, Tetrahydroindolyl, Azaindolyl, Indazolyl, Chinolyl,
Isochinolyl, Imidazopyridinyl, Purinyl und Pyrrolo{2,3-d}pyrimidinyl,
Pyrazolo{3,4-d}pyrimidinyl).
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Eine Aralkylgruppe, wie hier verwendet,
ist ein Aryl, das über
eine Alkylgruppe mit 1 bis etwa 6 Kohlstoffatomen mit einer Verbindung
verknüpft
ist.
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Eine Heteroaralkylgruppe, wie hier
verwendet, ist ein Heteroaryl, das über eine Alkylgruppe mit 1
bis etwa 6 Kohlenstoffatomen mit einer Verbindung verknüpft ist.
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Eine Heterocycloalkylgruppe, wie
hier verwendet, ist ein nicht aromatisches Ringsystem, das 3 bis
9 Atome aufweist und mindestens ein Heteroatom, wie Stickstoff,
Sauerstoff oder Schwefel, einschließt. Beispiele für Heterocycloalkylgruppen
umfassen Piperazinyl, Piperidinyl, Homopiperazinyl, Quinuclidinyl,
Azetidinyl, Morpholinyl, Thiomorpholinyl und Thiazolidinyl.
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Der Begriff "Heterocycloalkyalkyl",
wie hier verwendet, ist ein Heterocycloalkyl, das über eine
Alkylgruppe mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen mit einer Verbindung
verknüpft
ist.
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Der Begriff "organischer Säurerest"
soll Gruppen einschließen,
die einen organischen Rest umfassen, der sich durch Entfernen der
Hydroxygruppe von einer organischen Säure ableitet. Das folgende
sind repräsentative
Beispiele für
organische Säurereste:
wobei R
3 H,
eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Heteroarylgruppe, eine Aralkylgruppe,
eine Heteroaralkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe, eine Heterocycloalkylgruppe,
eine Cycloalkylalkylgruppe oder eine Heterocycloalkylalkylgruppe
ist. Der Begriff "substituierter organischer Säurerest" ist ein organischer
Säurerest,
wobei R
3 substituiert ist.
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Der Begriff "Zucker", wie hier verwendet,
soll Monosaccharide und Disaccharide umfassen. Monosaccharide können entweder
Aldosen oder Ketozucker sein. Die Strukturformel V stellt die geradkettige
Formel eines Aldosezuckers dar, und die Strukturformel VI stellt
die geradkettige Formel eines Ketozuckers dar.
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In der Strukturfomel V und VI ist
n 4, 5 oder 6. Ein Disaccharid ist ein Dimer aus zwei Monosacchariden.
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Der Begriff "Schutzgruppe", wie hier
verwendet, bezieht sich auf alkoholische Schutzgruppen, die bei Greene
and Wuts, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley & Sons (1991) beschrieben
sind, deren Lehren insgesamt hiermit als Referenz mit umfasst sind.
Der Fachmann kann unter Anwendung nur von Routineexperimenten die
zur Verwendung bei der offenbarten Auftrennung geeigneten Schutzgruppen,
einschließlich
von Schutzgruppen, die anders sind als diejenigen, die nachstehend
beschrieben sind, sowie die Bedingungen zur Anwendung und Entfernung
der Schutzgruppen auswählen.
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Beispiele für geeignete alkoholische Schutzgruppen
umfassen Benzyl, Allyl, Trimethylsilyl, tert.-Butyldimethylsilyl,
Es ter, wie Acetat, Propanoat, Butanoat, und dergleichen. Butanoat
ist eine bevorzugte alkoholische Schutzgruppe.
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Der Begriff "chiraler Hilfsstoff"
bezeichnet eine Gruppe, die mindestens ein chirales Zentrum einschließt und eine
absolute Konfiguration besitzt. Ein chiraler Hilfsstoff kann durch
Umsetzung des Alkohols mit einer chiralen Säure oder einem Säurehalogenid,
das eine (+)- oder (–)-Rotation
von planar polarisiertem Licht aufweist, an einen Alkohol addiert
werden. Beispiele für
chirale Säuren,
die zur Bildung von chiralen Hilfsstoffen verwendet werden können, umfassen
(+)- oder (–)-Weinsäure, (+)-
oder (–)-Di-p-Toluoylweinsäure, (+)- oder
(–)-Di-o-toluoylweinsäure, (+)-
oder (–)-O-Methylmandelsäure, (+)-
oder (–)-Kampfersulfonsäure. Beispiele
für chirale
Säurehalogenide
umfassen (+)- oder (–)-Weinsäurechlorid,
(+)- oder (–)-Weinsäurebromid,
(+)- oder (–)-Di-p-toluoylweinsäurechlorid,
(+)- oder (–)-Di-p-toluoylweinsäurebromid,
(+)- oder (–)-Di-o-toluoylweinsäurechlorid,
(+)- oder (–)-Di-o-toluoylweinsäurebromid,
(+)- oder (–)-O-Methylmandelsäurechlorid,
(+)- oder (–)-O-methylmandelsäurebromid,
(+)- oder (–)-Kampfersulfonsäure und
(+)- oder (–)-Kampfersulfonsäurebromid.
Verfahren zur Umsetzung einer chiralen Säure mit einem Alkohol unter
Bildung einer chiralen Hilfsgruppe und Verfahren zur Entfernung
der chiralen Hilfsgruppe sind der Fachwelt bekannt. (See Wilen et
al., "Strategies in optical Resolution", Tetrahedron (1977), 33:
2725; Jacques et al., Enantiomers, Racemates and Resolutions (1981),
Wiley, New York; Newman, Optical Resolution Procedures for Chemical
Compound (1979–1984),
Bd. 1–3,
Optical Resolution Information Center, Manhatten College, Riverside,
New York, deren Lehren hiermit in ihrer Gesamtheit als Referenzen
mit umfasst sind.
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Ein organischer Säurerest, eine Alkylgruppe,
eine Arylgruppe, eine Heteroarylgruppe, eine Aralkylgruppe, eine
Heteroaralkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe, eine Heterocycloalkylgruppe,
eine Cycloalkylalkylgruppe und eine Heterocycloalkylalkylgruppe
können
mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein. Geeignete
Substituenten für
einen organischen Säurerest,
eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Heteroarylgruppe, eine Aralkylgruppe,
eine Heteroaralkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe, eine Heterocycloalkylgruppe, eine
Cycloalkylalkylgruppe und eine Heterocycloalkylalkylgruppe umfassen
a) ein Halogen; b) ein Alkyl; c) ein Alkyl, das mit einem oder mehreren
Halogenen substituiert ist; d) Cyano; e) Nitro; f) Hydroxyl; g)
NR4R5, wobei R4 und R5 jeweils
unabhängig
H, ein Alkyl oder ein Aryl sind; h) -OR4,
wobei R4 gegebenenfalls mit einem oder mehreren
Halogenen substituiert ist; i) -SR4, wobei
R4 gegebenenfalls mit einen oder mehreren
Halogenen substituiert ist; j) -C(O)R4;
K) -C(O)NR4R5; und
l) -C(O)OR4.
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Wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren
Diastereomere aufgetrennt werden, kann die simulierte Fliessbettchromatographie
einen festen Umkehrphasen-Träger,
einen festen Normalphasenträger,
einen chiralen Festphasenträger
oder einen festen Ionenaustauscher-Träger aufweisen. Bei der Auftrennung
von Enantiomeren muss ein chiraler fester Träger verwendet werden. Vorzugsweise
verwendet das simulierte Fliessbett eine mobile Phase, die Methanol
umfasst.
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Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren
weiterhin einen Schritt der Überführung des
2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivats
in einen FTC-Alkohol. Bei einer alternativen Ausführungsform
erfolgt der Umwandlungsschritt vor oder nach dem Auftrennschritt.
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Die vorliegende Anmeldung betrifft
verschiedene Aspekte, die mit der Auftrennung von 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinverbindungen
im Zusammenhang stehen. Der chemische Name "2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadin"
und sein Akronym "FTC" sollen 2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinverbindungen,
einschließlich
der in dieser Anmeldung beschriebenen Derivate umfassen, gleich
ob solche Verbindungen und Derivate in einem racemischen oder diastereomeren
Gemisch enthalten sind oder in stereochemisch reiner Form vorliegen.
In dieser Anmeldung wird der Name "2',3'-Dideoxy-5-fluor-3'-thiocytadinderivat"
oder der Begriff "FTC-Derivat" für
die durch die Strukturformel I und II dargestellten Verbindungen
verwendet. Ebenso werden der JUPAC-Name "cis-{5-(4-Amino-5-fluor-2-oxo-1(2H)-pyrimidinyl)-1,3-oxathiolan-2-yl}methylbutanoat"
und der Begriff "FTC-Ester" verwendet, wenn auf die speziellen,
durch die Strukturformel III dargestellten FTC-Derivate Bezug genommen
wird, während
der JUPAC-Name "cis-5-Fluor-1-{2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl}cytosin"
und der Begriff "FTC-Alkohol" verwendet werden, wenn auf die speziellen,
durch die Strukturformel IV dargestellten FTC-Derivate Bezug genommen
wird.
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Die simulierte Fliessbettchromatographie
entspricht im Prinzip der Gegenstromchromatographie. Bei der herkömmlichen
eindimensionalen Chromatographie unter Verwendung einer stationären festen
Phase und einer mobilen flüssigen
Phase werden zwei Verbindungen auf der Grundlage ihrer unterschiedlichen
Affinitäten gegenüber der
festen Phase aufgetrennt. Die Verbindung mit der höheren Affinität gegenüber der
stationären festen
Phase bleibt absorbiert und somit länger stationär als die
Verbindung mit der geringeren Affinität gegenüber der stationären Phase.
Da die Verbindung mit der geringeren Affinität gegenüber der stationären Phase für nität gegenüber der
stationären
Phase für
längere
Zeit in der flüssigen
mobilen Phase verbleibt, bewegt sie sich entlang der Säule und
von der anderen Verbindung weg.
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Bei der Gegenstromchromatographie
ist die feste Phase nicht stationär, statt dessen bewegt sie
sich in zur flüssigen
mobilen Phase entgegengesetzter Richtung. Somit können die
Fließgeschwindigkeiten
der festen und flüssigen
Phase so konfiguriert werden, dass die beiden Verbindungen, die
getrennt werden, in entgegengesetzte Richtungen wandern. Wenn das
Gemisch der zwei Verbindungen über
eine Zufuhr im Zentrum der Säule
in die Säule
eintritt, kann jede abgetrennte Verbindung am entgegengesetzten
Ende der Säule
gesammelt werden, eine über
die Extrakt-Leitung, die die wenig absorptive Verbindungen enthält, und
die andere über
die Raffinat-Leitung, die die absorptivere Verbindung enthält. Bei
der Gegenstromchromatographie kann die Säule mit der aufzutrennenden
Probe höher
beladen werden als es bei der Standardchromatographie möglich ist.
Darum ist sie besonders für
großtechnische
Trennungen anwendbar. Allerdings ist in der Praxis die tatsächliche
Bewegung der festen Phase ohne Mischen der beiden Verbindungen,
die getrennt werden, schwer zu erreichen.
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Bei der simulierten Fliessbettchromatographie
ist eine Anzahl von Säulen
(10) zu einer kontinuierlichen Serie verbunden (siehe 1). Der Fluss der festen
Phase wird durch Bewegung der Elutionsmittel(20)-, Extrakt(30)-,
Zufuhr(40)- und Raffinat(50)-Leitung eine Säule weiter in Richtung der
Fluidströmung
(60) in festen Intervallen simuliert. Durch dieses System lässt sich
ein Gemisch von zu trennenden Verbindungen kontinuierliche zuführen, sowie
abgetrenntes Produkt kontinuierlich eluieren. Die simulierte Fliessbettchromatographie
kann auch zur Trennung von mehr als zwei Verbindungen verwendet
werden. Die simulierte Fliessbettchromatographie ist in der U.S.-Patentschrift
Nr. 2 985 589, deren gesamten Lehren als Referenz mit umfasst sind,
ausführlich
beschrieben.
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Ein Merkmal der Erfindung ist die
Einstellung der simulierten Fliessbett-Trennbedingungen zum Erhalt von
mindestens einem Diastereomer oder Enantiomer eines FTC-Derivats
in einem Diastereomeren- oder Enantiomeren-Überschuss von 95%. Für ein Paar
von Diastereomeren kann der Diastereomeren-Überschuss von Diastereomer
D1 bezüglich
Diastereomer D2 unter Verwendung der Gleichung (1) berechnet werden:
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In Formel (1) sind D1 und D2 die
relativen Mengen von jedem Diastereomer. Die relative Menge eines jeden
Diastereomers kann durch HPLC, NMR oder andere der Fachwelt bekannte
Techniken bestimmt werden. Gleichermaßen kann für ein Paar von Enantiomeren
der Enantiomeren-Überschuss
von Enantiomer E1 bezüglich
Enantiomer E2 unter Verwendung der Gleichung (2) berechnet werden:
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Die relativen Mengen von E1 und E2
können
durch chirale HPLC oder NMR in Gegenwart eines chiralen Verschiebungsreagens
bestimmt werden.
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Tabelle III und Tabelle VI stellen
repräsentative
Parameter zur Verwendung bei der Auftrennung der Enantiomere der
FTC-Ester- bzw.
FTC-Alkoholderivate bereit. Bei jeder empfohlenen Serie von Parametern wird
Methanol als mobile Phase verwendet. Es wird davon ausgegangen,
dass andere Lösungsmittel, die
die erforderliche Löslichkeit
für jedes
bestimmte FTC-Derivat
bereitstellen und die mit den bei den simulierten Fliessbettauftrennungen
verwendeten Säulen
kompatibel sind, ebenfalls verwendet werden können. Beispiele für geeignete
Lösungsmittel
umfassen Acetonitril, Ethanol, 2-Propanol, ein Gemisch von Ethylacetat
und Heptan und Tetrahydrofuran (im folgenden "THF"). Gleichermaßen ist
der gewöhnliche
Fachmann, dem die in dieser Anmeldung enthaltene Techniken geläufig sind,
nun vollständig
in der Lage, simulierte Fliessbettsysteme unter Verwendung anderer
Säulen
und Konfigurationen mit entsprechenden Einstellungen zur Auftrennung von
FTC-Derivaten herzustellen.
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Falls gewünscht, kann das Gemisch vor
der Auftrennung der Diastereomere oder Enantiomere des FTC-Derivats
in ein unterschiedliches FTC-Derivat übergeführt werden. Beispielsweise
kann ein FTC-Ester vor der Auftrennung der Diastereomere oder Enantiomere
zu einem FTC-Alkohol hydrolysiert werden.
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Nach der Auftrennung der Diastereomere
oder Enantiomere des FTC-Derivats durch simulierte Fliessbettchromatographie
wird ein oder mehrere Diastereomere oder Enantiomere in einem Diastereomeren-
oder Enantiomeren-Überschuss
von mindestens 95% gewonnen. Falls zwei Diastereomere oder zwei
Enantiomere aufgetrennt werden, können beide in einem Diastereomeren- oder Enantiomeren-Überschuss
von 95% gewonnen werden.
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Falls gewünscht, kann das Diastereomer
oder Enantiomer nach der Trennung der Diastereomere oder Enantiomere
des FTC-Derivats
unter Beibehaltung der optischen Reinheit in ein verschiedenes FTC-Derivat übergeführt werden.
Beispielsweise kann ein FTC-Ester vor der Trennung der Diastereomere
oder Enantiomere zu seinem FTC-Alkohol hydrolysiert werden. Die Hydrolyse
unter Verwendung von Natriummethoxid als Katalysator ist ein bevorzugtes
Verfahren zum Erreichen dieser Umwandlung, obwohl andere Verfahren
verwendet werden können.
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Wenn nur ein Enantiomer das gewünschte Produkt
ist, kann das gewünschte
Enantiomer, das als erstes Enantiomer bezeichnet wird, in einem
Enantiomeren-Überschuss
von 95% gewonnen werden, und ein zweites Enantiomer oder ein Gemisch,
das das zweite Enantiomer enthält,
kann gewonnen und in das gewünschte
Produkt übergeführt werden.
Das gewonnene zweite Enantiomer oder die Lösung, die das zweite Enantiomer
enthält,
kann unter Reracemisierung des zweiten Enantiomers eines FTC-Derivats
mit einer Base kontaktiert werden.
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Sodann wird das FTC-Derivat so mit
einer Base zusammengebracht, dass eine Lösung des ersten und zweiten
Enantiomers des FTC-Derivats gebildet wird, die einen höheren Enantiomeren-Überschuss
des ersten Enantiomers als bisher vorhanden enthält. Anschließend kann
diese Lösung
durch simulierte Fliessbettchromatographie unter Erhalt des gewünschten
Enantiomers des FTC-Derivats in einem Enantiomeren-Überschuss
von mindestens 95% aufgetrennt werden. Dieser Zyklus der Reracimisierung
und Auftrennung kann wiederholt werden, bis das gewünschte Enantiomer
des FTC-Derivats aus dem Gemisch in einer Ausbeute von etwa 75%,
80% oder 85%, vorzugsweise in einer Ausbeute von etwa 90% erhalten
wird. Alternativ kann der Zyklus der Reracemisierung und Auftrennung
wiederholt werden, bis weniger als 25%, 20% oder 15%, vorzugsweise
10%, noch mehr bevorzugt weniger als 5% des unerwünschten
Enantiomers nicht umgewandelt in das gewünschten Diastereomer zurückbleiben.
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BEISPIELE
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Beispiel 1: Bestimmung der
simulierten Fliessbetttrennbedingungen zur Auftrennung von cis-FTC-Ester-Enantiomeren.
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A. Löslichkeit des FTC-Esters
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Damit eine konzentrierte Probe zur
Beladung auf das simulierte Fliessbetttrennsystem vorhanden ist, ist
in der für
die Auftrennung verwendeten mobilen Phase ein hoher Löslichkeitsgrad
erwünscht.
Darum wurde die Löslichkeit
der FTC-Ester in
mehreren Lösungsmittelsystemen
bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I dargestellt.
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Tabelle
1: Löslichkeit
von cis-FTC-Ester in verschiedenen Lösungsmittelsystemen.
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B. Auftrennung von cis-FTC-Ester-Enantiomeren
unter Verwendung herkömmlicher
eindimensionaler Hochdruckflüssigkeitschromatographie
(HPLC).
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Enantiomere wurden unter Verwendung
eines chiralen festen Trägers
aufgetrennt. Die Lösungsmittelfront
wurde durch Messen der Totzeit unter Verwendung von Chromatographie-Standardtechniken
bestimmt. Beispielsweise wurde 1,3,5-Tri-tert.-butylbenzol als Tracerverbindung verwendet,
die mit der Lösungsmittelfront
aus der chiralen Verbindung eluierte. Die Kapazitätsfaktoren
k
1' und k
2' für jedes
der beiden Ester-Enantiomere
wurde jeweils für
die Säule
und das mobile Phasensystem unter Verwendung von Gleichung (3)
bestimmt. Die Selektivitätskonstante α für das System
wurde unter Zuhilfenahme des Verhältnisses k
2'
zu k
1' berechnet. Für α ist ein Wert von 1,15 oder
größer notwendig,
damit sich die Enantiomere durch simulierte Fliessbettchromatographie
auftrennen lassen.
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Tabelle
II: Auftrennung von cis-FTC-Ester-Enantiomeren.
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Beispiel 2: Auftrennung
von FTC-cis-Ester-Enantiomeren unter Verwendung der simulierten
Fliessbettchromatographie.
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Zur Auftrennung der cis-FTC-Ester-Enantiomere
wurde das SMB-L-System
unter Anwendung einer Achtsäulenkonfiguration
verwendet. Die verwendeten Säulen
waren Chiralpak-AD-Säulen
(Daicel Chemical Industries, Ltd., Leicestershire, UK) (Länge 6,5
cm, Durchmesser 1,0 cm, Teilchengröße 50 μm) mit einem chiralen festen
Träger.
Die verwendete mobile Phase war 100% Methanol. Den simulierten Fliessbettsäulen wurde
eine Lösung
der Enantiomere mit einer Geschwindigkeit von 1,03 ml/min zugeführt. Die
Extraktgeschwindigkeit betrug 6,80 ml/min, die mobile Phasen-Gesamtgeschwindigkeit
betrug 33,08 ml/min, die frische mobile Phasengeschwindigkeit betrug
7,88 ml/min, die Raffinat-Fließgeschwindigkeit
betrug 2,10 ml/min, und die Recyclinggeschwindigkeit betrug 25,20
ml/min. Die Cyclusdauer betrug 8 min. Die repräsentativen simulierten Fliessbett trennbedingungen
zur Auftrennung der FTC-Ester-Enantiomere sind in Tabelle III zusammengefasst.
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Tabelle
III: Repräsentative
Parameter für
die simulierte Fliessbetttrennung von cis-FTC-Ester-Enantiomeren.
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Beispiel 3: Bestimmung von
simulierten Fliessbetttrennbedingungen zur Auftrennung von Enantiomeren
des cis-FTC-Alkohols.
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A. Löslichkeit von FTC-Alkohol
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Damit eine konzentrierte Probe zum
Beladen auf das simulierte Fliessbetttrennsystem vorhanden ist, ist
in der eingesetzten mobilen Phase zur Auftrennung ein hoher Löslichkeitsgrad
wünschenswert.
Darum wurde die Löslichkeit
des cis-FTC-Alkohols in mehreren Lösungsmittelsystemen bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle IV dargestellt.
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Tabelle
IV: Löslichkeit
von cis-FTC-Alkohol in verschiedenen Lösungsmittelsystemen.
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B. Auftrennung von cis-FTC-Alkohol-Enantiomeren
unter Anwendung der herkömmlichen
eindimensionalen Hochdruckflüssigkeitschromatographie
(HPLC).
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Die Enantiomere wurden unter Verwendung
eines chiralen festen Trägers
aufgetrennt. Die Lösungsmittelfront
wurde durch Messen der Totzeit unter Anwendung von Chromatographiestandardtechniken
bestimmt. Beispielsweise wurde 1,3,5-Tri-tert.-butylbenzol als Tracerverbindung verwendet,
die mit der Lösungsmittelfront
aus der chiralen Verbindung eluierte. Die Kapazitätsfaktoren
k1' und k2' für jedes
der beiden Alkohol-Enantiomere
wurden jeweils für
die Säule
und das mobile Phasensystem unter Anwendung von Gleichung (3) bestimmt.
Die Selektivitätskonstante α für das System
wurde unter Zuhilfenahme des Verhältnisses von k2' zu
k1' berechnet. Ein Wert für α von 1,15
oder größer ist
notwendig, damit sich die Enantiomere über simulierte Fliessbettchromatographie
auftrennen lassen.
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Tabelle
V: Trennung von cis-FTC-Alkohol-Enantiomeren
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Beispiel 4: Trennung von
cis-FTC-Alkohol-Enantiomeren unter Anwendung der chiralen simulierten
Fliessbettchromatographie.
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Zur Auftrennung von cis-FTC-Alkohol-Enantiomeren
wurde das SMB-L-System unter Verwendung einer Achtsäulenkonfiguration
eingesetzt. Die verwendeten Säulen
waren Chiralpak-AD-Säulen
(Daicel Chemical Industries, Ltd., Leicestershire, UK) (Länge 25,0
cm, Durchmesser 1,0 cm, Teilchengröße 50 μm) mit einem chiralen festen
Träger.
Die verwendete mobile Phase war 100 Methanol. Den simulierten Fliessbettsäulen wurde
eine Lösung
der Enantiomere mit einer Geschwindigkeit von 2,24 ml/min zugeführt. Die
Extraktgeschwindigkeit betrug 8,44 ml/min, die mobile Phasengeschwindigkeit
insgesamt betrug 24,00 ml/min, die frische mobile Phasengeschwindigkeit
betrug 9,00 ml/min, die Raffinat-Fließgeschwindigkeit betrug 2,80
ml/min, und die Recycling-Fließgeschwindigkeit
betrug 15,00 ml/min. Die Cyc lusdauer betrug 8 min. Repräsentative
simulierte Fliessbetttrennbedingungen zur Trennung von FTG-Alkoholenantiomeren
sind in Tabelle VI zusammengefasst.
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Tabelle
VI: Repräsentative
Parameter zur simulierten Fliessbettauftrennung von cis-FTC-Alkohol-Enantiomeren.
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Beispiel 5: Herstellung
von FTC-Alkohol aus FTC-Ester.
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Ein 2-l-Erlenmeyerkolben wurde mit
Argon gespült,
und 165,9 g (1 Äquivalent)
FTC-Ester wurde vorgelegt. Anschließend wurden 1,4 1 Methanol
bzw. 128 g Dowex-Harz zugefügt.
Das Gemisch war anfangs eine Aufschlämmung, dann eine klare braune
Lösung.
Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 3,5 h gerührt. Die Dünnschichtchromatographieanalyse
zeigte, dass kein Ausgangsmaterial zurückblieb.
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Das Dowex-Harz wurde abfiltriert
und mit 300 ml Methanol gewaschen. Das Filtrat wurde unter Erhalt eines
hellbraunen Feststoffs eingedampft. Der hellbraune Feststoff wurde
mit 300 ml Methylenchlorid behandelt. Die gebildete Suspension wurde
bei Raumtemperatur 1 h gerührt
und filtriert. Das feste Produkt wurde getrocknet, es wurden etwa
90 g hergestellt. Die NMR-Analyse zeigte, dass das Produkt FTC-Alkohol
war.
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Beispiel 6: Herstellung
von FTC-Alkohol aus FTC-Ester
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4,0 mg Natriummethoxid wurden in
einem 100-ml-Rundkolben vorgelegt, und wasserfreies Methanol wurde
unverzüglich
zugesetzt. FTC-Ester wurde in einer Menge von 4,7 g (1 Äquivalent)
in zwei Portionen zugegeben. Die Anfangssuspension wurde nach Rühren bei
Raumtemperatur für
eine Weile zu einer braunen klaren Lösung. Nach 1 h Rühren bei
Raumtemperatur wurde mit der Probe die Dünnschichtchromatographie durchgeführt. Sie
zeigte sowohl FTC-Ausgangsester als auch FTC-Produktalkohol.
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Sodann wurde das Reaktionsgemisch über Nacht
gerührt.
Nach Rühren über Nacht
wurde die klare Lösung
erneut zu einer Suspension. Die Dünnschichtchromatographie des
Reaktionsgemisches zeigte das Ende der Reaktion. Methanol wurde
aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Ein NMR-Spektrum des Produkts
in Dimethylsulfoxid zeigte einen sehr reines Produkt-FTC-Alkohol.