DE60306470T2

DE60306470T2 - Umsetzung von 9-dihydro-13-acetylbaccatin III in 10-deacetylbaccatin III

Info

Publication number: DE60306470T2
Application number: DE60306470T
Authority: DE
Inventors: John c/o Dept. of Chemistry Fredericton Findlay; Ghislain c/o Dept. of Chemistry Fredericton Deslongchamps; Guoqiang c/o Diagnostic Chemicals Lt Li
Original assignee: University of New Brunswick
Current assignee: University of New Brunswick
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: CA2444693A1; US20040063976A1; US6812356B2; EP1403261B1; CA2444693C; EP1403261A1; AU2003248425A1; ATE331712T1; ES2266725T3; DE60306470D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III.
DISKUSSION DES STANDES DER TECHNIK
Viele Taxane, z.B. Paclitaxel und Docetaxol werden intensiv untersucht und auf die Verwendung als Krebsbehandlungsmittel getestet. Wie in vielen Publikationen beschrieben, wie z.B. der Kanadischen Patentanmeldung 2188190, die am 18. April 1998 im Namen von Zamir et al. veröffentlicht wurde, sind die Taxane in verschiedenen Tumorsystemen aktiv. Taxane sind Substanzen, die natürlicherweise in Eiben vorkommen, wie z.B. Taxus canadensis, die in Ostkanada und den Vereinigten Staaten häufig ist. Eine der Chemikalien, die aus den Nadeln von Taxus canadensis extrahiert wurde, ist 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III, welche unter anderem verwendet wird, um 10-Deacetylbaccatin III herzustellen – eine nützliche Übergangssubstanz für die Herstellung von Paclitaxel und deren Analoga.
Verschiedene Verfahren der Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III wurden bereits vorgeschlagen (siehe z.B. die oben genannte CA 2188190, und auch die Internationalen Patentanmeldungen WO 01/70717 und WO 98/50378). Allerdings wurde gefunden, dass solche Verfahren zu geringen Ausbeuten an fertigem Produkt führen. Daher besteht immer noch das Bedürfnis für ein effizientes Verfahren zur Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III (DAB III).
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das oben definierte Bedürfnis durch Bereitstellung eines relativ effizienten Verfahrens zur Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in DAB III zu erfüllen. Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III, aufweisend die folgenden Schritte:

(a) Schützen der C-7-Gruppe von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III durch Ersetzen der C-7 Hydroxylgruppe durch eine Schutzgruppe;
(b) Oxidation der C-9 Hydroxylgruppe in dem resultierenden Produkt, um ein C-9-Keton herzustellen; und
(c) Entfernen der Schutzgruppe des C-9-Ketons, um 10-Deacetylbaccatin III zu bilden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Allgemeines Verfahren
Der erste Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfasst das Auflösen von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III (1) in trockenem Lösungsmittel, wie z.B. CH₂Cl₂, CHCl₃, THF, Et₂O oder Bz. Eine trockene Base, z.B. Pyridin, TEA oder NaHCO₃ und/oder eine katalytische Menge an p-N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP) wird zu der Lösung hinzugefügt, gefolgt von 1–6 Äquivalenten eines Schutzreagenz (TMSCI, TESCI oder Ac₂O) bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur (RT) und –78°C. Das Gemisch wird kontinuierlich für 0.5–6 Stunden gerührt, bevor es durch Hinzufügung von Wasser abgeschreckt wird. Das Gemisch wird in Ethylacetat gegeben und anschließend mit verdünnter Säure, Wasser und Salzlauge gewaschen, und über Magnesiumsulfat getrocknet. Die Lösung wird unter Vakuum abgedampft, um einen rohen Feststoff zu ergeben (7-OH geschütztes 9-Baccatin III (2), bis zu 91% Ausbeute).
Ein 3,5-disubstitutiertes Pyrazol, wie z.B. 3,5-Dimethyl-Pyrazol, wird zu einer Suspension eines Metalloxids, z.B. Chromtrioxid (2–20 Äquivalente) in einem Lösungsmittel gegeben. Dieses Reagenz wurde erstmals von Corey et al. für die Oxidation von Alkoholen verwendet (Corey, EJ und Fleet, GWJ: Chromium Trioxide-3,5-Dimethylpyrazole Complex as a Reagent for Oxidation of Alcohols to Carbonyl Compounds. Tetrahedron Lett. no 45, 4459 4501, 1973).
Geeignete Lösungsmittel umfassen CH₂Cl₂, CHCl₃, THF, Et₂O und Bz. Das Gemisch wird bei Raumtemperatur mindestens 15 Minuten gerührt. Ein 7-OH geschütztes 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in demselben Lösungsmittel wird auf einmal zu der Lösung hinzugegeben, und das Gemisch wird für eine halbe Stunde bis eine Woche gerührt, um ein C-9 Keton (3) in einer Ausbeute bis 90% zu bilden.
Das C-9 Keton wird in einem geeigneten organischen Lösungsmittel aufgelöst, wie z.B. einem Alkohol, einem Ether, CH₂Cl₂, oder CHCl₃, mit oder ohne Wasser, und mit einer Säure, einer Lauge oder einem starken Nucleophil, wie z.B. einem Bicarbonat, einem Karbonat, Ammonium, einem Amin, einem Hydrazin, einem Hydroxid, einem Hydroperoxid und einem Alkyllithium, reagiert.
Das so hergestellte Reaktionsgemisch wird bei einer kontrollierten Temperatur (0°C bis Lösungsmittelrückfluss) gerührt. Die Reaktion wird durch Dünnschicht-Chromatographie überwacht, bis sie zufriedenstellend vorangeschritten ist. Es wird eine routinemäßige Flüssigextraktion durchgeführt, der eine Lösungsmittelverdampfung folgt, um das Rohprodukt 10-Deacetylbaccatin III (4) mit einer Ausbeute von 85% herzustellen.
Das Reaktionsschema für das oben beschriebene allgemeine Verfahren ist wie folgt:
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist R in der obigen Formel eine Acetylgruppe. Das Reaktionsschema für die bevorzugte Ausführungsform ist wie folgt:
Beispiele Selektiver Schutz der 7-Hydroxylgruppe des 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III
Verschiedene Experimente mit einer Vielzahl von Reagenzien wurden durchgeführt, um 7-OH geschütztes 9-Baccatin III mit verschiedenen Schutzgruppen in der 7'-Position herzustellen. Die Ergebnisse der Experimente sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt (aus Gründen der Einfachheit finden sich alle Tabellen am Ende dieser Beschreibung).
Zusätzliche Experimente wurden durchgeführt, in welchen R in den obigen Formeln eine Acetylgruppe war.
In dem Verfahren zur Herstellung von 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III wurde 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III (0.1 mmol) in 2.5 ml trockenem Methylenchlorid aufgelöst und mit einem Gemisch aus CCl₄ und flüssigem Stickstoff auf –23°C abgekühlt. 0.6 mmol trockenes Pyridin und eine katalytische Menge DMAP (5 Mol-%) wurden dem Gemisch hinzugefügt, gefolgt von 0.3 mmol Essigsäureanhydrid. Das Gemisch wurde 1.5 h gerührt, und dann wurde die Reaktion durch Hinzufügung von 5.0 ml Wasser gestoppt. Das Gemisch wurde in 25 ml Ethylacetat gegeben und nacheinander mit 15 ml 1%iger HCl, 15 ml Wasser und 10 ml Lauge gewaschen, und über MgSO₄ getrocknet. Die Lösung wurde unter Vakuum verdampft, und ergab einen rohen Feststoff (95% Ausbeute, 91% 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III).
Die Einzelheiten und Ergebnisse ähnlicher Experimente sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Oxidation des geschützten 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III
Einzelheiten der Experimente mit einer Vielzahl von Reagenzien und Bedingungen sind in Tabelle 3 aufgelistet.
Die anschließenden Oxidationsexperimente (die als Beispiele 45 bis 49 in Tabelle 4 aufgelistet sind) wurden mit 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III (2') als Ausgangsmaterial durchgeführt.
In einem Experiment wurden 3.3 mmol 3,5-Dimethylpyrazol (DMP) einer Suspension aus 3.0 mmol Chromtrioxid (CrO₃) in CH₂Cl₂ beigefügt, und das Gemisch wurde 15 Minuten lang gerührt. 0.15 mmol 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III, das in demselben Lösungsmittel gelöst war, wurden zu der resultierenden DMP/CrO₃-Lösung hinzugefügt, und das so hergestellte Gemisch wurde zwei Tage lang gerührt. Das Gemisch wurde durch Silicagel gefiltert und abgedampft, um ein Festprodukt zu ergeben. Einzelheiten der Experimente (Beispiele 45 bis 49) sind in Tabelle 4 zu finden.
Entfernen der Schutzgruppe
Es wurden verschiedene Experimente mit verschiedenen Reagenzien und Bedingungen durchgeführt. Einzelheiten der Experimente sind in den Beispielen 50 bis 75 in den Tabellen 5 und 6 aufgelistet.
Weitere Experimente wurden mit 7,13-Diacetylbaccatin III (3') als Ausgangsmaterial durchgeführt, um das gewünschte Produkt herzustellen. In einer spezifischen Reaktion dieses Typs wurde eine Lösung enthaltend 4.5 mg (0.00675 mmol) 7,13-Diacetylbaccatin III in 0.08 ml 95%igem Ethanol auf 7°C abgekühlt. 0.08 ml Hydrazinhydrat wurden zu der Lösung hinzugegeben, die dann bei 7°C 141.5 Stunden aufbewahrt wurde. Das resultierende Gemisch wurde mit Ethylacetat verdünnt, und schrittweise mit gesättigtem wässrigem Ammoniumchlorid, Wasser und Lauge gewaschen. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet, gefiltert und unter Vakuum verdampft, um ein Rohprodukt von 4.2 mg zu ergeben. NMR-Spektroskopie zeigte, dass das Produkt hauptsächlich 10-Deacetylbaccatin III (4') sowie Spurenanteilen von Nebenprodukten (5') und (6') enthielt. Die Bedingungen und Ergebnisse der Hydrazin-basierenden Hydrolyseexperimente sind in den Beispielen 76 bis 112 in Tabelle 6 aufgelistet.
Aus dem vorher gesagten, und insbesondere aus den spezifischen Beispielen, ist es klar ersichtlich, dass das bevorzugte Verfahren der Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III die folgenden Schritte umfasst:

(a) Schützen der C-7-Position von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III mit einer Acetylgruppe unter Verwendung von Essigsäureanhydrid in Gegenwart einer Lauge und DMAP, um 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III, herzustellen,
(b) Oxidation des 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III mit CrO₃/DMP, um 7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen (die Auswahl des Oxidationsmittels ist wichtig für den Erfolg), und
(c) Ersetzen der C-7, C-10 und C-13 O-Ac-Gruppen in 7,13-Diacetylbaccatin III durch OH-Gruppen unter Verwendung von Hydrazinhydrat.

In einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Paclitaxel oder einem Analogon, aufweisend das Herstellen von 10-Deacetylbaccatin III durch ein Verfahren gemäß der Erfindung, sowie das Umwandeln des resultierenden 10-Deacetylbaccatin III in Paclitaxel oder ein Analogon. Die Umwandlung von 10-Diacetylbaccatin III in Paclitaxel oder ein Analogon kann mit bekannten Mitteln durchgeführt werden (siehe zum Beispiel CA 2,188,190). Tabelle 1

a:: keine Reaktion
b:: bildet Carbonat mit 9-OH
c:: Hauptprodukt 7,9-Carbonat
d:: abgebaut
e:: geringe Ausbeute

a:: abgebaut
b:: keine Reaktion

sm:: Ausgangsmaterial
a:: Ausbeute basierend auf nmr des Rohprodukts
b:: Ausbeute basierend auf dem isolierten Reinprodukt
c:: es wurden Nebenprodukte gebildet

a:: kompliziertes Produkt, Reagenz (CH₃Li) wurde nicht titriert
b:: komplizierte Produkte, enthaltend (5) als Hauptbestandteil und (6) als Minderbestandteil plus andere unbekannte Produkte
c:: Zusammensetzung (4) als Hauptprodukt plus andere unbekannte Produkte
d:: Zusammensetzung (5) als Hauptprodukt, n-Butyllithium nicht titriert

HMH:: Hydrazinmonohydrat
a:: C-10-Gruppe ist OH, C-13-Gruppe ist OAc in Produkt (5')
b:: C-10-Gruppe ist OH, C-13-Gruppe ist OH in Produkt t (4), wobei es sich um DAB-III handelt
c:: C-10-Gruppe ist OAc, C-13-Gruppe ist OH in Produkt (6')

Claims

Ein Verfahren zur Umwandlung von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in 10-Deacetylbaccatin III, aufweisend die folgenden Schritte: (a) Schützen der C-7-Gruppe von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III durch Ersetzen der C-7 Hydroxylgruppe durch eine Schutzgruppe; (b) Oxidation der C-9 Hydroxylgruppe in dem resultierenden Produkt mit einem 3,5-disubstiuierten Pyrazol und einem Metalloxid, um ein C-9-Keton herzustellen; und (c) Entfernen der Schutzgruppe des C-9-Ketons, um 10-Deacetylbaccatin III zu bilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, in welchem das 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III in Gegenwart einer trockenen Base mit einem Schutzreagenz reagiert wird, um ein an C-7 geschütztes 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III zu liefern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, in welchem die Schutzgruppe des C-9 Ketons entfernt wird, indem das C-9 Keton einer Hydrolyse mit einem Reagenz unterworfen wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Säure, einer Lauge und einem starken Nucleophil, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Bicarbonat, einem Karbonat, Ammonium, einem Amin, einem Hydrazin, einem Hydroxid, einem Hydroperoxid und einem Alkyllithium.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, in welchem die C-7 Hydroxylgruppe des 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III durch eine Acetylgruppe ersetzt wird, um 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen; das 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III oxidiert wird, um 7,13-Diacetylbaccatin III zu liefern; und die Schutzgruppe des 7,13-Diacetylbaccatin III entfernt wird, um 10-Deacetylbaccatin III herzustellen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in welchem das 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Pyridin und p-N,N-Dimethylaminopyridin reagiert wird, um 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, in welchem das 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III unter Verwendung eines 3,5-disubstitutierten Pyrazols mit einem Chromoxid-Oxidationsmittel oxidiert wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, in welchem das 3,5-disubstitutierte Pyrazol 3,5-Dimethylpyrazol und das Oxidationsmittel Chromtrioxid ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, aufweisend die folgenden Schritte: (a) Schützen der C-7-Gruppe von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III durch Ersetzen der C-7 Hydroxylgruppe durch eine Acetylgruppe, um 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen; (b) Oxidation des 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III mit einem 3,5-disubstiuierten Pyrazol und einem Metalloxid, um 7,13-Diacetylbaccatin III zu liefern; und (c) Ersetzen der C-7, C-10 und C-13-Acetylgruppen in 7,13-Diacetylbaccatin III durch OH-Gruppen, um 10-Deacetylbaccatin III zu bilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, aufweisend die folgenden Schritte: (a) Schützen der C-7-Gruppe von 9-Dihydro-13-Acetylbaccatin III durch Ersetzen der C-7 Hydroxylgruppe durch eine Acetylgruppe unter Verwendung von Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Pyridin und p-N,N-Dimethylaminopyridin, um 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen; (b) Oxidation des 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III mit einem 3,5-disubstiuierten Pyrazol und einem Metalloxid, um 7,13-Diacetylbaccatin III zu liefern; und (c) Ersetzen der C-7, C-10 und C-13-Acetylgruppen in 7,13-Diacetylbaccatin III durch OH-Gruppen, um 10-Deacetylbaccatin III zu bilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, in welchem das 9-Dihydro-7,13-Diacetylbaccatin III unter Verwendung von CrO₃/3,5-Dimethylpyrazol oxidiert wird, um 7,13-Diacetylbaccatin III herzustellen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, in welchem die C-7, C-10 und C-13 Acetylgruppen in 7,13-Diacetylbaccatin III unter Verwendung von Hydrazinhydrat durch Hydroxylgruppen ersetzt werden, um 10-Deacetylbaccatin III zu bilden.
Ein Verfahren zur Herstellung von Paclitaxel oder einem Analogon, aufweisend die Herstellung von 10-Deacetylbaccatin III mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–11, und die Umwandlung des 10-Deactylbaccatins III in Paclitaxel oder ein Analogon.