DE60316849T2

DE60316849T2 - Verfahren zur herstellung von topotecan aus 10-hydroxy-4-(s) camtothecin

Info

Publication number: DE60316849T2
Application number: DE60316849T
Authority: DE
Inventors: Satish Chander Jammu PURI; Geeta Jammu HANDA; Kanaya Lal Jammu DHAR; Om Parkash Jammu SURI; Ghulam Nabi Jammu QAZI
Original assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP2006514971A; ATE375351T1; DE60316849D1; CN1764663A; CN100372854C; WO2004087715A1; EP1608660B1; EP1608660A1; JP4477510B2; AU2003223109A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Dihalogenmethanen als Reagenzien für die Herstellung von Topotecan {4-(S)-10-(Dimethylamino)-methyl-4-ethyl-4,9-dihydroxyl-H-pyrano[3'4':6,7]indolizino[1,2-b]chinolin-3,14-(4H,12H)dion} mit der Formel I aus 10-Hydroxycamptothecin. Die Erfindung offenbart das Grundprinzip der Verwendung von Dichlormethan unter Fest-Flüssig-Phasentransferkatalyse, das sich sowohl wie ein Lösungsmittel als auch wie ein Reaktionspartner verhalten kann, wenn es als Quelle für eine C-1-Einheit zur Aminoalkylierung von 10-Hydroxy-4-(S)-camptothecin dient.
Formel I
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Topotecan (TPT) (9-[(Dimethylamino)-methyl]-10-hydroxy-(4S)-camptothecin), das die chemische Struktur gemäß Formel I aufweist, befindet sich in der klinischen Erprobungsphase, und seine chemotherapeutische Wirksamkeit erscheint sehr vielversprechend, (Slichenmyer, W. J., Rowinsky, E. K., Donehower, R. C., J. Natl. Cancer Inst., 85: 271, 1993). Topotecan ist eines der Mittel einer neuen Klasse, die Topoisomerase I (Topo I) angreifen und den DNA-Topo-1-Komplex stabilisieren und schließlich zum Zelltod führen. Das Grundprinzip für die Verwendung von Topotecan bei chronischer Lymphozytenleukämie (CLL) beruht auf der Feststellung, daß der TOP-I-Spiegel in den Lymphozyten von Patienten mit dieser Erkrankung erhöht ist (O'Brien, S., Kantarjian, H., Ellis, A., Zwelling, L., Estey, E., Keating, M., Cancer, 75(5) 104-1995).
WO92/05785 berichtet über ein Verfahren zur Herstellung von Topotecan aus 10-Hydroxy-4-(S)-camptothecin. Camptothecin und Kongenere stellen eine klinisch sehr nützliche Klasse von Antikrebsmitteln dar. Die Entdeckung, daß das (S)-Enantiomer von Camptothecin (CPT), eine aus der Rinde, den Blättern und Früchten von Camptotheca acuminata isolierte Verbindung, Zellen durch selektive Vergiftung des an seine Substrat-DNA gebundenen Humanenzyms Topoisomerase-I abtöten kann, war ein wichtiger Durchbruch für seine Entwicklung als Antikrebsmittel. Die intakte 20-(S)-Lacton-Form von CPT, die zuerst vor über 30 Jahren isoliert wurde (Wall. M. E., Wani, M. C., Cooke, C. E., Palmer, K. H., McPhail, A. T., J. Amer. Chem. Soc. 88 3888 1966) kann nichtkovalent an den durch Topoisomerase-I und DNA gebildeten Komplex binden und hemmt so die Wiederverschmelzung der aufgespaltenen DNA-Hauptkette. Die intrinsische Fähigkeit von CPT, diesen Komplex einzufangen, war deutlich mit der Antitumor-Wirksamkeit verbunden, speziell für Tumoren mit Überexpression von Topoisomerase-I, wie z. B. Dickdarm-Mastdarm- und Gebärmutterhalskrebs (Takimoto, C. H., Wright, H. J., Arbuck, S. G. Biochim. Biophys. Acta 1400 107 1998 und Iyer, L., Ratain, M. J., Cancer Chemotherapy Pharmacol. 42 31 1998). Nanomolare Konzentrationen des Medikaments sind tatsächlich ausreichend, um eine DNA-Schädigung in vivo zu verursachen, die im Anschluß an seine Kollision mit DNA-Processing-Mechanismen irreversibel wird. Dieses Kollisionsereignis erzeugt eine irreparable Schädigung der DNA (Hsiang, Y. H., Lihou, M. G., Liu, L. F., Cancer Res. 49 5077 1989) und führt schließlich zum Zelltod (Tsao, Y. P., Arpa, D., Liu, L. F., Cancer Res. 52 1823 1992, und Holm, C. Covey, J. M., Kerrigan, D., Pommier, Y., Cancer Res. 40 6365 1989). CPT ist kein optimales Medikament, da es außer starker Toxizität und ungleichmäßiger Absorption eine sehr begrenzte Wasserlöslichkeit aufweist. Trotz seiner gravierenden Nebenwirkung ist es zu einem so aussichtsreichen Antitumormittel geworden, daß umfangreiche Forschung unter Berücksichtigung sowohl der Pharmakokinetik als auch der Pharmakodynamik zur erfolgreichen Entwicklung neuer, eng verwandter Verbindungen geführt hat. Es wurde gezeigt, daß 10-Hydroxy-(20S)-camptothecin (HCPT) therapeutische Wirkung auf Leberkarzinom, Leukämie und mit Kopf und Hals verbundene Karzinome aufweist. Es wurde berichtet, daß 10-Hydroxy-(20S)-camptothecin eine verbesserte Antitumorwirksamkeit aufweist und als zehnmal leistungsfähiger gegen P-388- und 1210-Leukämie bei Mäusen als die Ausgangsverbindung Camptothecin und außerdem als weniger toxisch befunden wurde. Die Hydrophobie von CPT schloß seine Entwicklung als klinisches Mittel aus und machte auf verschiedenen Wegabschnitten die Verwendung des hydrophilen synthetischen Kongeners erforderlich. 10-Hydroxycamptothecin ist von Wall, M. E. und Wani, M. C. (J. Org. Chem. 34 1364 1969) als Nebenverbindung (0,002%) aus dem Extrakt von Stammholz von C. acuminata und Ophirrhiza mungos Linn (Tafur, S., Nelson, J. D., Delong, D. C. und Svobodo, G. H., Lloyida 39 261 1976) isoliert worden. Wani, M. C., (J. Med. Chem. 23(5) 554 1980) berichteten über die Totalsynthese von (d1)-9-[(Dimethylamino)-methyl]-10-hydroxycamptothecin mit intaktem E-Ring, die eine Anzahl von Schritten erforderte. Das Verfahren liefert jedoch eine niedrige Ausbeute und ist daher nur von akademischem Wert.
Kingbury, W. D., (J. Med. Chem. 37 98 1991) wandelte CPT durch eine Reduktions-Oxidations-Sequenz unter Verwendung eines Platinkatalysators in HCPT um, um ein Gemisch von Verbindungen zu liefern, zu denen 10-Acetoxycamptothecin und CPT gehörten. Dieses Herstellungsverfahren ist nicht wirtschaftlich praktikabel. Von HCPT-Kongeneren ist Camptosar (Irinotecan HCl CPT-11 von Pharmacia & Upjohn) und Hycamptin (Topotecan HCl TPT SmithKline Beecham Pharmaceutical) für die Behandlung von metastatischem Dickdarm-Mastdarm-Karzinom und kleinzelligem Lungenkarzinom zusammen mit refraktärem Ovarialkarzinom zugelassen worden.
Neue wirksame und wasserlösliche Derivate sind synthetisiert worden und sind jetzt in der klinischen Erprobung, während andere wirksame Medikamente als Camptothecin der zweiten Generation in der vorklinischen Phase sind. Funktionalisierung in 7,9,10-Positionen ist mit einer Zunahme der Wirksamkeit kompatibel, wie durch das 9-Amino-20-(S)-camptothecin Lurtotecan (G-I147211) (Takimoto, C. H., Wright, J. S., Arbuck, G., Chemother. Pharmakol. 42 1400 1988) und Exetecan (Dx-8951) (Mitsui, I., Kumazawa, E., Hirota, Y., Aonuma, M., Sugumori, M., Ohsuki, S., Uoto, K., Ejima, A., Tersawa, H., Sato, K., Jpn. J Cancer Res. 88 760 1995) gezeigt wurde.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens für die Herstellung von Topotecan-HCl aus 10-Hydroxycamptothecin durch Aminoalkylierung unter Verwendung von Dihalogenmethan, d. h. Dichlormethan, Dibrommethan oder Diiodmethan, als Reagens durch eine unkonventionelle Mannich-Reaktion.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Verwendung eines niedrigsiedenden, weniger toxischen Reagens niederer Dichte, d. h. von Dichlormethan anstelle von Formaldehyd, eine bessere Ausbeute als durch klassische Verfahren zum Einbau einer C-1-Einheit zu erzielen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Reaktion unter milden Bedingungen bei niedrigem Druck und bei Raumtemperatur mit hoher Reaktivität auszuführen und gleichzeitig eine Polyalkylierung zu verhindern, die für ein elektronenreiches Phenolsubstrat ein Problem ist.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, Eschenmoser-Salze (N-Methyl-N-methylenmethaniminium-Salze) zu gewinnen, die dem Reaktionsweg folgen, bei dem nach Gegenionenaustausch von Kalium-orthophenolat und Eschenmoser-Salzen ein lösliches und reaktionsfähiges "Ionenpaar" gebildet wird, das schließlich zerfällt, um Produkte mit Angriff am benachbarten C-Atom zu liefern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verhalten von protischen/aprotischen Lösungsmitteln für ortho-regiospezifische monoalkylierte Produkte zu vergleichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 9-[(Dimethylamino)-methyl]-10-hydroxycamptotecin (Topotecan) mit der folgenden Forme 1:
Formel I aus 10-Hydroxy-20-(S)-camptotecin (HCPT), das in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist, wobei das Verfahren aufweist: ortho-regioselektive Aminomethylierung von HCPT mit Dimethylamin unter Verwendung von Dihalogenmethan, das sich wie ein Lösungsmittel und Reaktant verhält, unter Fest-Flüssig-Phasentransferkatalyse, zusammen mit einem festen Nicht-Edelmetallkatalysator in Suspensionsform und unter Rühren und bei Raumtemperatur, Filter des erhaltenen festen Produkts und Waschen des erhaltenen festen Produkts, Verdampfen des Lösungsmittels und Reinigen des Rückstands, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dihalogenmethan aus der Gruppe ausgewählt, die aus Dichlormethan, Dibrommethan und Diiodmethan besteht
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methylenhalogeniden, Toluol, Acetonitril, Dimethylformamid und einem Gemisch daraus besteht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der feste Nicht-Edelmetallkatalysator aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Lithiumcarbonat und hydratisiertem Kaliumcarbonat besteht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Rühren bei einem Druck im Bereich von 69–124 kPa (10–18 psi) während einer Zeitspanne von 4–8 Stunden ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 25°C–45°C und auf einer Umlaufschüttelmaschine bei 220–250 U/min ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Produkt Topotecan in Form eines Acetat- oder eines Hyrochloridsalzes durch Gefriertrocknung gewonnen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Acetat von Topotecan durch Zusatz von verdünnter wäßriger Chlorwasserstoffsäure zu der Lösung des Acetatsalzes von Topotecan und anschließende Lyophilisierung in sein reines Hydrochloridsalz umgewandelt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der gefilterte Rückstand mit Ethylacetat gewaschen.
Der gewonnene Rückstand wird vorzugsweise durch wiederholtes Umkristallisieren oder durch Destillieren gereinigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Reinigung des Produkts kann durch herkömmliche Chromatographie oder durch wiederholtes Kristallisieren und schließliche Charakterisierung durch physikochemische Verfahren ausgeführt werden.
10-Hydroxycamptothecin von einer Reinheit bis zu 99% wurde mit wasserfreiem Kaliumcarbonat zusammen mit Dimethylamin und Dihalogenmethan 5 Stunden bei Raumtemperatur von 25°C gerührt. Die Reaktion wurde durch chromatographische Verfahren, d. h. TLC, HPLC, unter Verwendung verschiedener Lösungsmittel bei unterschiedlichen Wellenlängen überwacht. Die Bildung der Produkte wurde außerdem durch UV-Abtastung bestimmt. Das Substrat weist eine bathochrome Verschiebung auf, wenn es mit einer verdünnten Base behandelt wird. Auf TLC-Substrat (HCPT) zeigen sich orangefarbene Flecke, während das TLC-Chromatogramm der Produkte bei UV-Visualisierung unter UV-Bestrahlung (254 nm) einen gelben Fleck aufweist. Es ist zu beobachten, daß Toluol das Lösungsmittel der Wahl für elektronenreiche Phenole ist, da es die Polyalkylierung vermindert, während Dichlormethan gewöhnlich für ein Substrat, das elektronenziehende Gruppen trägt, eine höhere Reaktionsfähigkeit liefert.
Die folgenden Beispiele sind illustrativ und schränken den Umfang der Erfindung nicht ein. Diese Beschreibung versetzt einen Fachmann offensichtlich in die Lage, die Erfindung auszuführen und anzuwenden, und beschreibt mehrere Ausführungsformen, Anpassungen, Veränderungen, Alternativen und Anwendungen der Erfindung einschließlich dessen, was wir gegenwärtig für die beste Ausführungsart der Erfindung halten.
BEISPIEL I

A) 10-Hydroxycamptothecin wurde hergestellt, indem Camptothecin (3,2 g, 0,0092 Mol), 0,8 g Pt⁰ (hergestellt durch vorherige Reduktion von 8 g amorphem PtO₂ in 80 ml HOAc im Verlauf von 1,5 h unter einem Wasserstoffdruck von 1 atm) und Essigsaure 8,5 Stunden einem H₂-Druck von 1 atm ausgesetzt wurden, wonach die theoretische H₂-Menge (etwas mehr als 0,4 1) absorbiert ist und die H₂-Aufnahme langsamer wird. Das Reaktionsgemisch wurde unter Heliumdampf entgast und durch Celite (Kieselgur) gefiltert und mit HOAc (20 ml) gewaschen. Die entstandene Lösung von 1,2,6,7-Tetrahydroxycamptothecin wurde sofort portionsweise mit Pb(OAc)₄ behandelt, und das Reaktionsgemisch wurde 30 min unter Helium kräftig gerührt. Bei Verdampfen des Lösungsmittels erhielt man einen gummiartigen Rückstand, der mit kaltem Wasser (100 ml) verrieben wurde, um einen hellbraunen Feststoff zu erzeugen. Der Feststoff wurde aufgefangen, mit kaltem Wasser gewaschen und über Nacht an der Luft getrocknet, wobei man ein Gemisch aus 10-HCPT (44%), 10-AcHOCPT (26%) und nicht umgesetztem CPT (32%) auf HPLC-Basis (= Hochleistungsflüssigchromatographie) erhielt. Dieses Rohgemisch wurde mit 150 ml 50%-igem HOAc vereinigt und über Nacht unter Rückflußbedingungen erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, auf 20 ml eingedampft und mit kaltem Wasser (100 ml) behandelt, um einen Niederschlag zu erzeugen, der filtriert, mit mehr kaltem Wasser gewaschen und getrocknet wird, um 2,1 g Feststoff zu liefern, der auf HPLC-Basis HCPT (70%), AcCPT (1,2%) und CPT (21,3%) enthält. Das Gemisch wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl verrieben, um die wasserlöslichen Bestandteile aufzulösen. Unlösliches CPT wurde durch Filtration entfernt. Wasserlösliches (CPT) wurde mit Chloroform extrahiert und aus einer siedenden Lösung von 20% MeOH in CHCl₃ durch tropfenweise Zugabe von EtOAC bis zu auftretender Trübung kristallisiert, um reines gelbes HCPT zu erhalten, das bei TLC (= Dünnschichtchromatographie) einen orangefarbenen Fleck liefert. (CHCl₃, Aceton, MeOH 7:2:1), C₂₀H₁₆N₂O₅ (m/s 364), Schmelzpunkt 268–270°C, UV λmax 222, 266, 330 und 382 IR (KBr) 3480 OH, 1740 (Lacton) und 1655 (Pyridon) cm^–1; ¹H NMR 0,88 (t, 3, C-18), 1,85 (m, 2, C-19 CH₃), 5,35 (s, 2, cC-17), 6,40 (s, C-20 OH), 7,22 (s, 1H, C-14), 7,28 (in, C-11 und C-12), 7,26 (d, 1, C-9), 8,38 (1, s, C-7), 10,3 (s, br, C-10 OH).

9-[(Dimethylamino)methyl]10-hydroxy(20s)camptothecin (Topotecan)
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem wasserfreies Kaliumcarbonat (2,17 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,236 g (65%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL II
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dibrommethan (50 ml) zugesetzt, in dem wasserfreies Kaliumcarbonat (2,17 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,244 g (67%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL III
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Diiodmethan (50 ml) zugesetzt, in dem wasserfreies Kaliumcarbonat (2,17 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,250 g (69%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL IV
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem sesquihydratisiertes Kaliumcarbonat (2,48 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,218 g (60%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL V
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem wasserfreies Natriumcarbonat (1,44 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,124 g (34%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL VI
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem Kaliumcarbonat (2,78 g, 20 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,196 g (54%) C₂₃H₂₃ N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL VII
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem Lithiumcarbonat (1,11 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,113 g (31%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, 3 = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL VIII
HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-iges wäßriges Dimethylamin (12 ml) wurden Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem Kaliumcarbonat (2,17 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,149 g (41%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, 3 = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
BEISPIEL IX
Eine Lösung von HCPT (0,364 g, 0,01 mmol) und 40%-igem wäßrigem Dimethylamin (12 ml) in Dimethylformamid wurde Dichlormethan (50 ml) zugesetzt, in dem Kaliumcarbonat (2,17 g, 15 mmol) suspendiert worden war. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann gefiltert, und die Feststoffe wurden mit Ethylacetat (20 ml) extrahiert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und liefert einen Rückstand. Der Rückstand wurde mit 0,5%-iger wäßriger HCl (50 ml) verrieben, um das wasserlösliche Addukt aufzulösen. Die wasserlöslichen Anteile wurden mit Petrolether (3 × 50 ml) und anschließend mit Ethylacetat (3 × 50 ml) partitioniert. Die wäßrige Schicht wurde als gebrochen weißes Hydrochloridsalz mit einer Ausbeute von 0,51 g (14%) C₂₃H₂₃N₃O₅ lyophilisiert. (m/s.421.44); IR (KBr) 3400, 2960, 1740, 1650, 1590 cm^–1;
¹H NMR (CDCl₃) 1,04 (t, 3, J = 7 Hz, C-18), 1,96 (q, 2, J = 7 Hz, C-19), 2,01 (s, 3, CH₃CO₂), 2,50 (s, 6, (CH₃)₂NH), 4,20 (s, 2, ArCH₂N), 5,28 (d, 1, J = 19 Hz, C-17), 5,29 (s, 2, C-5), 5,50 (d, 1, J = 10 Hz, C-17), 7,42 (d, J = 9 Hz, C-11), 7,67 (s, 1, C-14), 8,05 (d, J = 9 Hz, C-12), 8,51 (s, C-7).
Die Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung sind:

1. Von drei festen Basen, die für die Fest-Flüssig-Phasentransferkatalyse zur Ortho-Aminomethylierung von 10-Hydroxycamptothecin genutzt werden, erscheint Kaliumcarbonat als die beste Wahl für die Herstellung von 9-[(Dimethylamino)-methyl]-10-hydroxy-(20S)-camptothecin (Topotecan).
2. Es wird eine höhere Reaktivität unter milden Bedingungen erzielt, und die Polyalkylierung bei elektronenreichen Substraten wird minimiert, da die Wirkung von Lösungsmittel und Base zeigt, daß die Ausbeute des Produkts in Abwesenheit einer Base drastisch abnimmt. Hierbei kann das Rohprodukt durch einfache Filtration isoliert werden.
3. Dihalogenmethan spielt eine Doppelrolle, indem es sich sowohl wie ein Lösungsmittel als auch wie ein Reaktionspartner für eine schnelle Reaktion mit Dimethylamin zur Bildung von Mannich-Addukten bei Atmosphärendruck verhalten kann.
4. Mannich-Produkte von 10-Hydroxycamptothecin sind in guter Ausbeute mit Methylenhalogenid anstelle von Formaldehyd als C-1-Quelle isoliert worden.
5. Methylenhalogenid und sekundäres Amin reagieren schnell bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck unter basischen Bedingungen zu Aminalen (Methylenbisaminen) als Zwischenprodukten. Dagegen ist nach unserer Kenntnis auch nach längeren Reaktionszeiten keines der Mannich-Produkte bei Atmosphärendruck gewonnen worden.
6. Fest-Flüssig-Phasentransferkatalyse ist ein direkter Weg zu den gewünschten Produkten, da die Verwendung von vorgeformten Iminiumsalzen (Mannich-Reagenzien) im allgemeinen keine Lösung für die Aminoalkylierung von Indol-, Chinolin- und Isochinolin-Alkaloiden bietet.
7. Die Wirkung von Lösungsmittel und Base auf die Modellreaktion zeigt, daß die Ausbeute der Produkte in Abwesenheit einer Base oder in Gegenwart eines Amins wie Tributylamin drastisch abnimmt. Außerdem wurde beobachtet, daß es nicht notwendig ist, unter wasserfreien Bedingungen mit Verwendung von Kaliumcarbonat als Base zu arbeiten.
8. Die Methodik bietet hervorragende Ausbeuten, schnellere Reaktion unter milderen Bedingungen, weniger unerwünschte Produkte für die Herstellung komplexer Moleküle. Das herkömmliche Mannich-Verfahren ist auf die Erzeugung von Aminoethyl-Spezies über Gleichgewichte mit Beteiligung eines Amins und Formaldehyds angewiesen, die nur für die Aminomethylierung elektronenreicher aromatischer Spezies geeignet sind, und weist bei Erweiterung auf weniger reaktive Substrate, die gegenüber klassischen Mannich-Bedingungen inert sind, einen begrenzten Umfang auf.
9. Obwohl die Ausbeuten bei Verwendung von Dibrom- und Diiodmethylenen etwas höher waren, erscheint angesichts der Kosten und der leichten Verwendung der Reagenzien Dichlormethan als die beste Option.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 9-[(Dimethylamino)-methyl]-10-hydroxycamptotecin (Topotecan) mit der folgenden Formel:
Formel 1 aus 10-Hydroxy-20-(S)-camptotecin (HCPT), das in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist, wobei das Verfahren aufweist: ortho-regioselektive Aminomethylierung von HCPT mit Dimethylamin unter Verwendung von Dihalogenmethan, das sich wie ein Lösungsmittel und Reaktant verhält, unter Fest-Flüssig-Phasentransferkatalyse, zusammen mit einem festen Basenkatalysator in Suspensionsform und unter Rühren und bei Raumtemperatur, Filtern des erhaltenen festen Produkts und Waschen des erhaltenen festen Produkts, Verdampfen des Lösungsmittels und Reinigen des Rückstands, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dihalogenmethan aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Dichlormethan, Dibrommethan und Diiodmethan besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methylenhalogeniden, Toluol, Acetonitril, Dimethylformamid und einem Gemisch daraus besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der feste Basenkatalysator aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Lithiumcarbonat und hydriertem Kaliumcarbonat besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rühren bei einem Druck im Bereich von 69–124 kPa (10–18 psi) während einer Zeitspanne von 4–8 Stunden ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 25°C–45°C und auf einer Umlaufschüttelmaschine bei 220–250 U/min ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Produkt Topotecan in Form eines Acetat- oder eines Hydrochloridsalzes durch Gefriertrocknung gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Acetat von Topotecan durch Zusatz von verdünnter wäßriger Chlorwasserstoffsäure zu der Lösung des Acetatsalzes von Topotecan und anschließende Lyophilisierung in sein reines Hydrochloridsalz umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gefilterte Rückstand mit Ethylacetat gewaschen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erhaltene Rückstand durch wiederholtes Umkristallisieren oder durch Destillieren gereinigt wird.