DE69635405T2

DE69635405T2 - Prozess zur herstellung bestimmter aza-zyklohexapeptide

Info

Publication number: DE69635405T2
Application number: DE69635405T
Authority: DE
Inventors: M. Kevin BELYK; R. Dean BENDER; M. Regina BLACK; L. David HUGHES; William Leonard
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck Sharp and Dohme LLC
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: NZ302967A; DE69635405D1; EP0808330B1; EA000564B1; US5552521A; HK1004676A1; HUP9901085A3; FI973281A0; FI973281A; HU229780B1; CA2211314C; MX9706101A; HRP960054B1; TW515805B; SK107997A3; BR9607721A; AU692071B2; CZ252597A3; CN1173875A; AR001081A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung bestimmter Azacyclohexapeptide der Art, die in dem am 3. Januar 1995 erteilten US-Patent Nr. 5 378 804 offenbart wurde. Bislang benötigte das Verfahren zur Synthese dieser Verbindungen fünf Schritte und war weder besonders stereoselektiv, noch erzielte es hohe Ausbeuten. Die bekannten Reduktionen von primären Amiden, wie z.B. die Hydrierung, die Metallhydridreduktion und die elektrochemische Reduktion, benötigen energische Bedingungen, die nicht mit den anderen Amiden und funktionellen Gruppen in der Pneumocandin-Reihe vereinbar sind. Diese Reduktionen leiden an fehlender Chemoselektivität zwischen verschiedenartig substituierten Amiden. Das hier beschriebene neue Verfahren eliminiert zwei Schritte und führt zu höheren Ausbeuten und leichteren Synthesen von Analoga der Verbindungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Azacyclohexapeptiden der Formel:
wobei
R₁ für CH₂CH₂NH₂ steht,
R^I für C₉-C₂₁-Alkyl,
C₉-C₂₁-Alkenyl,
C₁-C₁₀-Alkoxyphenyl,
C₁-C₁₀-Alkoxynaphthyl oder
C₁-C₁₀-Alkoxyterphenyl steht,
R^II für H steht,
R^III für CH₂CH₂NH₂ steht,
oder pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen davon.
Die durch das Verfahren dieser Erfindung hergestellten Verbindungen erwiesen sich als geeignet bei der Behandlung von Pilzinfektionen und zur Behandlung und Prävention von Infektionen, die durch Pneumocystis carinii hervorgerufen werden, welche oft bei immunsupprimierten Patienten auftreten, wie z.B. bei an AIDS leidenden Patienten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) durch ein stereoselektives, hohe Ausbeuten erzielendes Verfahren, das zwei Schritte des bisherigen Syntheseverfahrens eliminiert.
Innerhalb der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen soll eine angegebene chemische Formel oder ein angegebener chemischer Name alle optischen Isomere und Stereoisomere sowie racemische Mischungen umfassen, wenn solche Isomere und Mischungen existieren.
Die Bezeichnung Alkyl bedeutet Kohlenwasserstoffgruppen mit gerader, verzweigter oder cyclischer Kette, z.B. Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclohexylmethyl und dergleichen.
Die Bezeichnung Cycloalkyl bedeutet eine Alkylspezies, die 3 bis 15 Kohlenstoffatome ohne alternierende oder resonierende Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen enthält. Die Bezeichnung Alkenyl bedeutet Gruppen, wie z.B. Vinyl, 1-Propen-2-yl, 1-Buten-4-yl, 2-Buten-4-yl, 1-Penten-5-yl und dergleichen.
Die Bezeichnung Alkoxy bedeutet gerad- oder verzweigtkettige Oxyalkylgruppen, wie z.B. Methoxy, Ethoxy, Butoxy, Heptoxy, Dodecyloxy und dergleichen.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen als Mischungen aus stereoisomeren Formen erhalten, wobei eine Form üblicherweise überwiegt. Die Bedingungen können durch Mittel, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, so eingestellt werden, daß überwiegend das erwünschte Isomer erhalten wird. Die Verbindungen mit der bevorzugten stereoisomeren Form, die hier als die "Normal"-Form bezeichnet wird, sind diejenigen, bei denen sich die Gruppe in der "C-5-orn"-Position unterhalb der Ebene an der genannten Position befindet. Die Bezeichnung "epi" wurde für die Verbindungen verwendet, bei denen sich die Gruppe in der "C-5-orn"-Position oberhalb der Ebene befindet. Die "C-5-orn"-Position ist definiert als das 5-Kohlenstoff an der 4-Hydroxyornithinkomponente.
Pharmazeutisch annehmbare Salze, die sich als Säureadditionssalze eignen, sind diejenigen Salze aus Säuren, wie z.B. Salz-, Bromwasserstoff-, Phosphor-, Schwefel-, Malein-, Citronen-, Essig-, Wein-, Succin-, Oxal-, Äpfel-, Glutaminsäure und dergleichen, und umfassen anderen Säuren, die mit den im Journal of Pharmaceutical Science, 66:2 (1977) aufgeführten pharmazeutisch annehmbaren Salzen in Beziehung stehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren dieser Erfindung die Schritte: Reduzieren der Verbindung II der Formel:
unter Verwendung eines Borankomplexes oder eines Metallborids, um die Verbindung III der Formel:
zu ergeben, die anschließend unter Verwendung von R-SH und einer mittelstarken Säure in Acetonitril umgewandelt wird, um die Verbindung IV der Formel
zu ergeben, wobei R für Phenyl, 4-Methoxyphenyl, 1-Methylimidazol-2-yl oder Benzimidazol-2-yl steht, welche durch Ersetzen der Phenylthiogruppe unter Verwendung von Ethylendiamin stereoselektiv in Verbindung I umgewandelt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfaßt das Verfahren die Schritte: Umsetzen der Verbindung II der Formel:
mit Thiophenol, um die Verbindung IV-a der Formel:
zu ergeben, anschließend Reduzieren der Verbindung IV-a unter Verwendung eines Borankomplexes oder eines Metallborids, um die Verbindung IV der Formel
zu ergeben, die durch Ersetzen der Phenylthiogruppe unter Verwendung von Ethylendiamin stereoselektiv in die Verbindung I umgewandelt wird.
Verbindung II, bei der R¹ Dimethyltridecyl ist, kann durch Kultivieren von Zalerion arboricola ATCC 20868 in einem mit Mannit als primäre Kohlenstoffquelle angereicherten Nährmedium erzeugt werden, wie es in dem am 4. Juni 1991 erteilten US-Patent Nr. 5 021 341 beschrieben ist.
Eine bevorzugte, durch das Verfahren der Erfindung hergestellte Verbindung ist nachstehend gezeigt:
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Schritte veranschaulicht, wobei bevorzugte Reaktanden gezeigt sind, um das Verfahren der Erfindung deutlicher zu zeigen. In dem nachfolgenden Reaktionsschema ist R^I Dimethyltridecyl. REAKTIONSSCHEMA
REAKTIONSSCHEMA (FORTS.)
Wie oben gezeigt, umfaßt Schema 1 die Reduktion des Amids (Verbindung II) zum Amin unter Verwendung eines Borankomplexes, wie z.B. Boran mit Tetrahydrofuran (THF), Dimethylsulfid, Diphenylsulfid, Dibenzylsulfid, 1,4-Oxathian oder BH₂Cl, mit Dimethylsulfid oder einem Metallborid, wie z.B. ZrCl₄/NaBH₄ oder TiCl₄/NaBH₄ in THF oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel. Die Reduktion kann auch durch Verwendung von Titan- oder Zirkoniumboriden oder Borankomplexen mit Ammoniak, Dimethylamin, Pyridin oder Piperazin durchgeführt werden. Bevorzugte Reduktionsmittel sind u.a. die Borankomplexe mit Tetrahydrofuran (THF), Dimethylsulfid, Diphenylsulfid, Dibenzylsulfid, 1,4-Oxathian oder BH₂Cl mit Dimethylsulfid oder einem Metallborid, wie z.B. ZrCl₄/NaBH₄ oder TiCl₄/NaBH₄ in THF oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel. Sämtliches Amid, das durch diese Reduktion nicht umgewandelt wurde, wird mittels Umkehrphasenchromatographie abgetrennt.
Schritt II umfaßt die Umsetzung von Verbindung III mit Thiophenol in Acetonitril und Trifluoressigsäure (TFA), um das phenylsulfidhaltige Zwischenprodukt zu erzeugen. Von jeder mittelstarken Säure wird erwartet, daß sie das Zwischenprodukt in guter Ausbeute erzeugt. Andere Sulfide, wie z.B. 4-Methoxythiophenol, 2-Mercapto-1-methylimidazol und 2-Mercaptobenzimidazol, können verwendet werden. Verbindung III wird durch Auftragen der verdünnten Reaktionslösung auf eine Umkehrphasen-C-18-Säule, gefolgt von der Elution mit Methanol, extrahiert.
Die verwendete TFA-Menge ist für die Verdrängungsgeschwindigkeit sowie für die nachfolgende Bildung des unerwünschten Sulfids am Homotyrosinsegment des cyclischen Peptids entscheidend. Es wurde festgestellt, daß etwa 5–25% TFA in Acetonitril die beste Ausbeute und die beste Verfahrensalterungszeit ergaben, wobei ein TFA-Bereich von etwa 7–15% bevorzugt ist.
Die Menge an Wasser im Verhältnis zum Ausgangsmaterial in der Reaktionsmischung beeinflußte erwiesenermaßen die Ausbeute nicht wesentlich.
Die in diesem Schritt verwendete Thiophenolmenge ist für die Ausbeute an dem Endprodukt ebenfalls entscheidend. 3 bis 5 Äquivalente ergaben die beste Ausbeute.
Es wurde ermittelt, daß die bevorzugten Bedingungen für die Sulfidbildung 5 Äquivalente Thiophenol in 10% TFA/Acetonitril bei 0°C waren. Diese Bedingungen führten zu einer Ausbeute von 65–70% nach der Festphasenextraktion.
Schritt 3, die Verdrängung der Phenylthiogruppe, umgeht die frühere Route, die über ein Sulfon-Zwischenprodukt verlief. Das Phenylsulfid wird in unverdünntem Ethylendiamin (1:3) bei Umgebungstemperatur umgesetzt, um Verbindung I-1 in 95%iger Ausbeute zu ergeben. Die Reaktion kann bei einer Temperatur von etwa 10°C bis 40°C etwa 0,5 bis 6,0 Stunden lang stattfinden. Vorzugsweise findet die Reaktion bei Raumtemperatur etwa 1,5 Stunden lang statt. Die Reaktion kann auch unter Verwendung von in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z.B. Wasser, Methanol, Ethanol, Isopropanol, Tetrahydrofuran, Trifluorethanol, Dichlorethan oder Acetonitril, gelöstem Ethylendiamin durchgeführt werden.
Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen detaillierter beschrieben, wobei sämtliche Teile, Herstellungen, Verhältnisse und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen sind, sofern es nicht anders angegeben ist. Bei dem Beispiel war R^I Dimethyltridecyl.
BEISPIEL 1
a) Synthese und Abtrennung von Verbindung III von Verbindung II
Verbindung II (15,9 g, Reinheit 89 Flächen-%, 3,4 Gew.-% Wasser, 0,0128 mol) wurde zu trockenem THF (0,64 l) zugegeben, und die Suspension wurde durch Refluxieren durch ein Bett aus 3Å-Molekularsieben bis zu < 10 Mol-% Wasser getrocknet. Zusätzliches trockenes THF wurde zugegeben, um die Mischung wieder auf das ursprüngliche Volumen zu bringen, und die Suspension wurde mit einem Eis/Wasser/Methanol-Bad auf < 4°C abgekühlt.
Unverdünntes BH₃·SMe₂ (10,91 g, 0,144 mol) wurde innerhalb von 10 Minuten zugegeben und die Reaktionsmischung bei 0–4°C gehalten. Der Reaktionsverlauf wurde durch HPLC verfolgt, bis das Verhältnis von Ausgangsmaterial zu Produkt 1:1 betrug, was das Ende der Reaktionszeit bedeutete (3,5 Stunden). Nach 4 Stunden wurde die Mischung auf –12°C abgekühlt und langsam mit 2N HCl (0,036 l) gequencht. Diese Lösung wurde mit 1,14 l Wasser verdünnt. Die Analysenausbeute von Verbindung III betrug 6,60 g (47%).
Die gequenchte Lösung wurde auf 4 l verdünnt und auf eine Mitteldrucksäule mit LiChroprep-RP-C18-Adsorptionsmittel (158 g) aufgetragen. Nach der Beladung wurde die Säule mit 1,2 l Wasser gewaschen und das Amin mit 1,9 l 1:4 Vol./Vol. Acetonitril/Wasser und anschließend 0,38 l 1:3 Vol./Vol. Acetonitril/Wasser eluiert.
Die produkthaltigen Fraktionen (> 80 Flächen-%) wurden vereint und mit Wasser bis zu einer 1:7,3 Vol./Vol. Acetonitril/Wasser-Lösung (insgesamt 1,70 l) verdünnt. Diese Mischung wurde auf die gleiche oben beschriebene Säule geladen und die Säule mit 0,57 l Wasser gewaschen. Die erwünschte Verbindung wurde mit 0,57 l Methanol eluiert. Die produkthaltigen Fraktionen (> 85 Flächen-%) wurden vereint und durch Rotationsverdampfung und statisches Hochvakuum eingeengt, um 6,81 g (Reinheit 87 Gew.-%, 6,8 Gew.-% Wasser) zu ergeben, die 5,92 g des Hydrochloridsalzes von Verbindung III enthielten (wobei R¹ Dimethyltridecyl ist), was einer isolierten Ausbeute von 43% entspricht.
b) Herstellung der Phenylsulfidverbindung IV
Verbindung III (5,80 g gem. Analyse, 0,00533 mol) wurde zu 0,23 l trockenem Acetonitril gegeben und auf –5°C abgekühlt, wonach Thiophenol (3,10 g, 0,028 mol) zugegeben wurde. TFA (36 g, 24,5 ml, 0,318 mol) wurde innerhalb von 20 Minuten zugegeben, um die Temperatur der Reaktionsmischung unter 0°C zu halten. Die Reaktion wurde bei –10°C bis 0°C gealtert, bis die HPLC-Analyse < 3 Flächen-% Ausgangsmaterial zeigte (3,75 Stunden). Zu diesem Zeitpunkt wurde langsam (1 Stunde) gekühltes Wasser (0,56 l) zugegeben, während die Reaktion gekühlt wurde, um die Temperatur unter 5°C zu halten. Die Analysenausbeute des α- und β-Phenylsulfidaddukts als das Trifluoracetatsalz betrug 4,82 g (71 %).
Diese Lösung wurde auf die gleiche Säule wie in Schritt a beschrieben aufgetragen und die Säule mit Wasser (0,57 l) gewaschen, dann wurden die adsorbierten organischen Verbindungen mit Methanol (0,50 l) eluiert. Die produkthaltigen Fraktionen wurden durch Rotationsverdampfung und statisches Hochvakuum eingeengt. Dies ergab 7,20 g (Reinheit 57 Gew.-%, 5,1 Gew.-% Wasser) rohes Phenylsulfid-Trifluoracetatsalz als einen amorphen schaumigen Feststoff. Die berichtigte isolierte Ausbeute an Phenylsulfid für diesen Schritt betrug 4,10 g (61 %) als eine 93:7-Mischung aus den α- und β-aminalen Diastereomeren.
c) Umwandlung des Phenylsulfids in das Diamin (Verbindung I-1)
Das rohe Phenylsulfid-Trifluormethansulfonatsalz (8,4 g roh, Reinheit 57 Gew.-%, 0,00377 mol) wurde unter Rühren bei Umgebungstemperatur zu Ethylendiamin (24 ml) zugegeben. Die resultierende Lösung wurde 1,5 Stunden gerührt, um die Verdrängung zu vollenden, dann wurde Methanol (40 ml) zugegeben, gefolgt von Essigsäure (45 ml), wobei die Temperatur durch Eisbadkühlung unter 25°C gehalten wurde. Es entstand eine dicke Aufschlämmung. Wasser (160 ml) wurde zugegeben, um die Aufschlämmung aufzulösen, und die wäßrige Schicht wurde durch leichtes Schütteln mit Hexanen (75 ml) extrahiert. Die Hexaneschicht wurde mit Wasser (40 ml) rückextrahiert und die vereinte wäßr. Schicht durch einen mittelporösen Sinterglastrichter filtriert, dann durch präp. HPLC unter Verwendung einer C-18-Säule mit einem Durchmesser von 50 mm und 22% Acetonitril/78% 0,15%iger wäßr. Essigsäure als Elutionsmittel gereinigt. Die produkthaltige Fraktion wurde gefriergetrocknet, um 4,2 g Verbindung I-1 mit 85 Gew.-% Reinheit als das Diacetatsalz in 78%iger isolierter Ausbeute für diesen Schritt zu ergeben.
d) Kristallisation von Verbindung I-1
Der Feststoff (2,3 g) wurde in Ethanol (25 ml) gelöst und anschließend mit Wasser (2,7 ml) versetzt. Die Lösung wurde durch einen Sinterglastrichter geleitet, um Fremdstoffe zu entfernen. Zu diesem Filtrat wurde Essigsäure (0,14 ml) zugegeben, gefolgt von der langsamen Zugabe (1,75 Stunden) von Ethylacetat (14 ml). Die Lösung wurde angeimpft und das Impfbett 1 Stunde gealtert. Das restliche Ethylacetat (32 ml) wurde innerhalb von 5 Stunden zugegeben, und man ließ 1 weitere Stunde altern. Der kristalline Feststoff wurde auf einem Sinterglastrichter gesammelt und mit einer Lösung aus Ethanol/Ethylacetat/Wasser (6 ml/9 ml/0,5 ml) gewaschen. Der nasse Kuchen wurde mit einem Stickstoffstrom getrocknet, um 1,91 g (1,75 Analysen-g, 88% Ausbeute) des Diacetatsalzes von Verbindung I-1 zu ergeben. SEQUENZAUFLISTUNG

Claims

Verfahren zum Herstellen von Aza-cyclohexapeptid-Verbindungen der Formel
worin R₁ für CH₂CH₂NH₂ steht; R^I für C₉-C₂₁-Alkyl, C₉-C₂₁-Alkenyl, C₁-C₁₀-Alkoxyphenyl, C₁-C₁₀-Alkoxynaphthyl oder C₁-C₁₀-Alkoxyterphenyl steht; R^II für H steht; R^III für CH₂CH₂NH₂ steht; oder pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen davon, umfassend die Schritte: a) Reduzieren der Verbindung II der Formel
unter Verwendung eines Borankomplexes oder eines Metallborids, um die Verbindung III der Formel
zu ergeben, b) Umwandeln der Verbindung III unter Verwendung von R-SH und einer mittelstarken Säure in Acetonitril, um die Verbindung IV der Formel
zu ergeben, worin R für Phenyl, 4-Methoxyphenyl, 1-Methylimidazol-2-yl oder Benzimidazol-2-yl steht; und c) stereoselektives Umwandeln der Verbindung IV in die Verbindung 2 durch Ersetzen der RS-Gruppe unter Verwendung von Ethylendiamin.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin R für Phenyl steht.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das Metallborid ZrCl₄/NaBH₄ oder TiCl₄/NaBH₄ ist oder der Borankomplex ein Boran, komplexiert mit Dimethylsulfid, Dibenzylsulfid, Diphenylsulfid, THF oder 1,4-Oxathian, oder BH₂Cl mit Dimethylsulfid ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, worin die Verbindung III durch Reaktion mit Thiophenol und Trifluoressigsäure in Acetonitril in das Phenylsulfid umgewandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, worin das Ersetzen der Phenylthiogruppe in reinem Ethylendiamin oder mit Ethylendiamin, das in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst ist, bei einer Temperatur von etwa 10°C bis 40°C stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 5, worin das geeignete Lösungsmittel aus Wasser, Methanol, Ethanol, Tetrahydrofuran, Isopropanol, Trifluorethanol, Acetonitril oder Dichlormethan ausgewählt ist.
Verfahren zum Herstellen von Aza-cyclohexapeptid-Verbindungen der Formel
worin R₁ für CH₂CH₂NH₂ steht; R^I für C₉-C₂₁-Alkyl, C₉-C₂₁-Alkenyl, C₁-C₁₀-Alkoxyphenyl, C₁-C₁₀-Alkoxynaphthyl oder C₁-C₁₀-Alkoxyterphenyl steht; R^II für H steht; R^III für CH₂CH₂NH₂ steht; oder pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen davon, umfassend die Schritte: a) Umsetzen der Verbindung II der Formel
mit Thiophenol, um die Verbindung IV-a der Formel
zu ergeben, b) Reduzieren der Verbindung IV-a unter Verwendung eines Borankomplexes oder eines Metallborids, um die Verbindung IV der Formel
zu ergeben, und c) stereoselektives Umwandeln der Verbindung IV in die Verbindung 2 durch Ersetzen der Phenylthiogruppe unter Verwendung von Ethylendiamin.
Verfahren gemäß Anspruch 7, worin das Metallborid ZrCl₄/NaBH₄ oder TiCl₄/NaBH₄ ist oder der Borankomplex ein Boran, komplexiert mit Dimethylsulfid, Dibenzylsulfid, Diphenylsulfid, THF oder 1,4-Oxathian, oder BH₂Cl mit Dimethylsulfid ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, worin die Verbindung II durch Reaktion mit Thiophenol in einem geeigneten Lösungsmittel in das Phenylsulfid umgewandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei es sich bei dem geeigneten Lösungsmittel um Acetonitril handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 7, worin das Ersetzen der Phenylthiogruppe in reinem Ethylendiamin oder mit Ethylendiamin, das in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst ist, bei einer Temperatur von etwa 10°C bis 40°C stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 11, worin das geeignete Lösungsmittel aus Wasser, Methanol, Ethanol, Tetrahydrofuran, Isopropanol, Trifluorethanol, Acetonitril oder Dichlormethan ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin eine Verbindung der Formel
hergestellt wird.