EA040362B1

EA040362B1 - METHOD FOR PRODUCING 4-BORONPHENYLALANINE

Info

Publication number: EA040362B1
Application number: EA202091962
Authority: EA
Inventors: Петр Царадник; Антонин Штурц (умер); Иржи МАЛИНАК; Ян Кочи
Original assignee: Оцука Фармасьютикал Ко., Лтд.
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2022-05-24

Description

Область техникиTechnical field

В изобретении рассматривается способ производства 4-боронфенилаланина (БФА), в частности продукт, содержащий изотоп ¹⁰В и конфигурацию L-фенилаланина. Соединения уже известны; производные, содержащие изотоп ¹⁰В применяют в качестве лекарственных средств при лечении опухоли при так называемой бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ).The invention contemplates a process for the production of 4-boronphenylalanine (BPA), in particular a product containing the ^10B isotope and the L-phenylalanine configuration. The connections are already known; derivatives containing the isotope ¹⁰ B are used as drugs in the treatment of tumors with the so-called boron neutron capture therapy (BNCT).

Уровень техникиState of the art

4-Боронфенилаланин (БФА) является боронированной аминокислотой со специфическим сродством к опухолям. БФА с изотопом ¹⁰В является клинически применяемым соединением для БНЗТ, где опухолевые клетки уменьшаются после облучения нейтронами.4-Boronphenylalanine (BPA) is a boronated amino acid with a specific affinity for tumors. BPA with the ^10B isotope is a clinically used compound for BNCT, where tumor cells shrink after being irradiated with neutrons.

В поисках практически осуществимого способа синтеза 4-боронфенилаланина, были опубликованы некоторые подходы с применением металлорганических промежуточных соединений.In search of a practical route for the synthesis of 4-boronphenylalanine, several approaches have been published using organometallic intermediates.

Kuen-Wang et al. в ЕР 2865682 В1 описали способ синтеза 4-боронофенилаланина взаимодействием N-защищенного 4-галофенилаланина, боронирующего агента и литийорганического соединения.Kuen-Wang et al. EP 2865682 B1 describes a process for the synthesis of 4-boronophenylalanine by reacting an N-protected 4-halophenylalanine, a boronating agent and an organolithium compound.

Li et al. в WO 2017/028751 описали способ синтеза 4-боронофенилаланина взаимодействием Nзащищенного 4-галофенилаланина, боронирующего агента, реагента Гриньяра и бис(2-метиламиноэтилового) эфира. Этот способ характеризуется применением простого метода без сложных многостадийных процессов.Li et al. WO 2017/028751 describes a process for the synthesis of 4-boronophenylalanine by reacting N-protected 4-halophenylalanine, a boronating agent, a Grignard reagent and bis(2-methylaminoethyl) ether. This method is characterized by the application of a simple method without complex multi-stage processes.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Основной целью данного изобретения является синтез 4-бороно-фенилаланина со значительными технологическими преимуществами, такими как работа в мягких условиях реакции, экономия реагентов и катализаторов, минимальное количество побочных продуктов и значительное снижение очистки, необходимой для получения продукта для фармацевтических целей.The main objective of this invention is the synthesis of 4-boron-phenylalanine with significant technological advantages, such as operation under mild reaction conditions, savings in reagents and catalysts, a minimum amount of by-products, and a significant reduction in the purification required to obtain a product for pharmaceutical purposes.

Решение проблемыSolution

При исследовании боронирования в данных реакциях с реагентом Гриньяра, авторы данного изобретения неожиданно обнаружили лучшие условия боронирования в сочетании с зашитой всех функциональных групп. Были найдены условия синтеза борной кислоты после защиты всех функциональных групп аминокислоты, а также затем условия каталитического удаления защитных групп в конфигурации аминокислоты.When investigating boronation in these Grignard reactions, the inventors of the present invention surprisingly found the best boronation conditions in combination with protection of all functional groups. The conditions for the synthesis of boric acid after the protection of all functional groups of the amino acid were found, as well as the conditions for the catalytic removal of the protective groups in the configuration of the amino acid.

Данное изобретение в основном указано ниже.The present invention is generally indicated below.

Пункт 1.Paragraph 1.

Способ производства 4-боронфенилаланина из 4-йодфенилаланина, отличающийся тем, что на первой стадии реакции функциональную группу карбокси 4-йодфенилаланина защищают в виде бензилового эфира, и аминогруппу 4-йодфенилаланина защищают в виде производного дибензил- или бензилоксикарбонила, и затем йод в полученном защищенном 4-йодфенилаланине замещают галогенидом магния посредством реакции с галогенидом изопропилмагния, стабилизированным со связывающим основанием с получением галогенида 4-магния защищенного фенилаланина, причем связывающее основание выбирают из группы, состоящей из бис[2-(N,N-диметиламино)этилового]эфира, N,N,N',N'-тетраметилендиамина, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана, N-метилморфолина и N,N,N',N',N'-пентаметилдиэтилентриамина;A method for the production of 4-boronphenylalanine from 4-iodophenylalanine, characterized in that at the first stage of the reaction, the carboxy functional group of 4-iodophenylalanine is protected in the form of a benzyl ester, and the amino group of 4-iodophenylalanine is protected in the form of a dibenzyl or benzyloxycarbonyl derivative, and then iodine in the resulting protected 4-iodophenylalanine is replaced with magnesium halide by reaction with isopropyl magnesium halide stabilized with a binding base to give protected phenylalanine 4-magnesium halide, the binding base being selected from the group consisting of bis[2-(N,N-dimethylamino)ethyl] ether, N ,N,N',N'-tetramethylenediamine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, N-methylmorpholine and N,N,N',N',N'-pentamethyldiethylenetriamine;

на второй стадии реакции галогенид 4-магния защищенного фенилаланина, полученного на первой стадии реакции, замещают сложным эфиром борной кислоты общей формулы B(OR³)3, где R³ является алкилом с количеством атомов углерода 1-10, фенилом или бензилом, и полученную группу сложного эфира борной кислоты гидролизуют с получением защищенного 4-боронфенилаланина, и на третьей стадии реакции с защищенного 4-боронфенилаланина, полученного на второй стадии реакции, снимают защиту каталитическим гидрогенолизом или трансферным гидрогенолизом с Pd катализатором, и реакционную смесь затем осаждают с основанием с получением 4-боронфенилаланина.in the second reaction step, the 4-magnesium halide of the protected phenylalanine obtained in the first reaction step is replaced with a boric acid ester of the general formula B(OR ³ )3, where R ³ is alkyl with 1-10 carbon atoms, phenyl or benzyl, and the resulting the boric acid ester group is hydrolyzed to give protected 4-boronphenylalanine, and in the third reaction step, the protected 4-boronphenylalanine obtained in the second reaction step is deprotected by catalytic hydrogenolysis or transfer hydrogenolysis with a Pd catalyst, and the reaction mixture is then precipitated with a base to obtain 4-boronphenylalanine.

Пункт 2.Point 2.

Способ по п.1, где на первой стадии реакции защищенный 4-йодфенилаланин взаимодействует с галогенидом изопропилмагния, стабилизированным со связывающим основанием, где галогенидом является хлорид или бромид, и связывающее основание выбирают из группы, состоящей из бис[2-(N,N-диметиламино)этилового]эфира, N,N,N',N'-тетраметилендиамина, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана, N-метилморфолина и N,N,N',N',N'-пентаметилдиэтилентриамина, при температуре от -20 до 20°С в эфирной среде, при молярном отношении галогенида изопропилмагния к защищенному 4-йодфенилаланину от 1 до 1,5, с получением галогенид 4-магния защищенного фенилаланина, на второй стадии галогенид 4-магния защищенного фенилаланина замещают сложным эфиром борной кислоты при температуре от -70 до 0°С и при молярном отношении сложного эфира борной кислоты к галогениду 4-магния защищенного фенилаланина от 1 до 2, полученную группу боронового эфира затем гидролизуют в водной кислой среде при температуре от 0 до 50°С с получением защищенного 4боронфенилаланина, и на третьей стадии проводят отщепление защитных групп каталитическим гидролизом под давлени- 1 040362 ем водорода от 0,1 до 10 МПа и при температуре от 15 до 120°С, в водной спиртовой среде, в присутствии органической или неорганической кислоты, с применением Pd катализатора в количестве от 1 доThe method of claim 1, wherein in the first step of the reaction, the protected 4-iodophenylalanine is reacted with an isopropyl magnesium halide stabilized with a bonding base, wherein the halide is chloride or bromide and the bonding base is selected from the group consisting of bis[2-(N,N- dimethylamino)ethyl]ether, N,N,N',N'-tetramethylenediamine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, N-methylmorpholine and N,N,N',N',N'-pentamethyldiethylenetriamine, with temperature from -20 to 20 ° C in an ether medium, with a molar ratio of isopropyl magnesium halide to protected 4-iodophenylalanine from 1 to 1.5, obtaining protected phenylalanine 4-magnesium halide, in the second stage, protected phenylalanine 4-magnesium halide is replaced by an ester boronic acid at a temperature of from -70 to 0°C and at a molar ratio of boric acid ester to protected phenylalanine 4-magnesium halide from 1 to 2, the resulting boronic ester group is then hydrolyzed in an aqueous acidic medium at a temperature of from 0 to 50°C obtaining a protected 4boronphenylalanine, and in the third stage, the protective groups are cleaved off by catalytic hydrolysis under a hydrogen pressure of 0.1 to 10 MPa and at a temperature of 15 to 120°C, in an aqueous alcoholic medium, in the presence of an organic or inorganic acid, using Pd catalyst in an amount of 1 to

150% мас., по отношению к защищенному 4-боронфенилаланину, и реакционную смесь осаждают основаниями до рН 5-8 при температуре от 0-50°С с получением 4-боронфенилаланина.150% wt., in relation to the protected 4-boronphenylalanine, and the reaction mixture is precipitated with bases to pH 5-8 at a temperature of 0-50°C to obtain 4-boronphenylalanine.

Пункт 3.Point 3.

Способ по п.1 или 2, где связывающим основанием на первой стадии реакции является 6uc[2-(N,Nдиметиламино)этиловый]эфир.The method according to claim 1 or 2, wherein the binding base in the first step of the reaction is 6uc[2-(N,Ndimethylamino)ethyl]ether.

Пункт 4.Item 4.

Способ по любому из пп.1-3, где реакцию замещения на первой стадии реакции проводят при температурах от -5 до 5°С в тетрагидрофурановой среде, при молярном отношении галогенида изопропилмагния к защищенному 4-йодфенилаланину 1,2.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the substitution reaction in the first reaction step is carried out at temperatures from -5 to 5°C in a tetrahydrofuran medium, with a molar ratio of isopropyl magnesium halide to protected 4-iodophenylalanine of 1.2.

Пункт 5.Item 5.

Способ по любому из пп.1-4, где сложным эфиром борной кислоты на второй стадии реакции является метиловый или этиловый эфир, и реакцию проводят при температуре от -25 до -15°С.Process according to any one of claims 1 to 4, wherein the boric acid ester in the second reaction step is methyl or ethyl ester and the reaction is carried out at -25 to -15°C.

Пункт 6.Item 6.

Способ по любому из пп.1-5, где соотношение сложного эфира борной кислоты к галогениду 4магния защищенного фенилаланина на второй стадии реакции составляет 1,5.Process according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of boric acid ester to magnesium halide 4 of the protected phenylalanine in the second reaction step is 1.5.

Пункт 7.Item 7.

Способ по любому из пп.1-6, где на второй стадии реакции гидролиз проводят 3-5М водным раствором хлористоводородной кислоты при температуре 5-25°С.The method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the second reaction step the hydrolysis is carried out with a 3-5 M aqueous hydrochloric acid solution at a temperature of 5-25°C.

Пункт 8.Item 8.

Способ по любому из пп.1-7, где проводят каталитический гидрогенолиз, где Pd катализатором является Pd на угле в количестве 1-10% мас., по отношению к защищенному 4-боронфенилаланину, при температуре 30-70°С и при давлении водорода 0,5-2 МПа.The method according to any one of claims 1 to 7, where catalytic hydrogenolysis is carried out, where the Pd catalyst is Pd on coal in an amount of 1-10% wt., in relation to protected 4-boronphenylalanine, at a temperature of 30-70 ° C and under hydrogen pressure 0.5-2 MPa.

Пункт 9.Item 9.

Способ по любому из пп.1-8, где трансферный гидрогенолиз на третьей стадии проводят предпочтительно с применением Pd на двуокиси кремния (содержание Pd 20%) в количестве 20-50 мас.% с добавлением муравьиной кислоты с применением предпочтительно 7-15% молярного избытка при 50-70°С.Process according to any one of claims 1 to 8, wherein the transfer hydrogenolysis in the third step is carried out preferably using Pd on silica (Pd content 20%) in an amount of 20-50% by weight with the addition of formic acid using preferably 7-15% molar excess at 50-70°C.

Пункт 10.Item 10.

Способ по любому из пп.1-9, где снятие защиты на третьей стадии реакции проводят в реакционной среде водного этанола с содержанием воды 20-50 об.% в присутствии хлористо-водородной кислоты в количестве 0,5-3, предпочтительно 1-2 молярных эквивалентов HCl по отношению к защищенному 4боронфенилаланину.The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the deprotection in the third reaction step is carried out in a reaction medium of aqueous ethanol with a water content of 20-50 vol.% in the presence of hydrochloric acid in an amount of 0.5-3, preferably 1-2 molar equivalents of HCl relative to the protected 4boronphenylalanine.

Пункт 11.Item 11.

Способ по любому из пп.1-10, где осаждение на третьей стадии проводят при рН 6-7 при температуре 5-15°С с применением NaOH или KOH.The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the precipitation in the third stage is carried out at pH 6-7 at a temperature of 5-15°C using NaOH or KOH.

Пункт 12.Item 12.

Способ по любому из пп.1-11, где после второй стадии реакции проводят дополнительную очистку полученного защищенного 4-боронфенилаланина с применением экстракции со сложными эфирными растворителями, в частности, этилацетатом, промывают раствором гидрокарбоната натрия и, при необходимости, дополнительно очищают активным углеродом, с получением очищенного защищенного 4боронфенилаланина.The method according to any one of claims 1 to 11, wherein after the second reaction step, the obtained protected 4-boronphenylalanine is further purified using extraction with ester solvents, in particular ethyl acetate, washed with sodium hydrogen carbonate solution and, if necessary, further purified with active carbon, to obtain purified protected 4boronphenylalanine.

Пункт 13.Item 13.

Способ по любому из пп.1-12, где указанный способ проводят с L-конфигурацией фенилаланина и/или с соединениями бора, обогащенными изотопом ¹⁰В.The method according to any one of claims 1 to 12, wherein said method is carried out with the L-configuration of phenylalanine and/or with boron compounds enriched in the ¹⁰ V isotope.

Пункт 14.Item 14.

Г алогенид 4-магния защищенного фенилаланина формулы 2Protected phenylalanine 4-magnesium halide of formula 2

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом; X является Cl или Br в качестве промежуточного продукта в производстве 4-боронфенилаланина.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl; X is Cl or Br as an intermediate in the production of 4-boronphenylalanine.

Пункт 15.Item 15.

Защищенный 4-боронфенилаланин формулы 3Protected 4-boronphenylalanine of formula 3

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ является бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом; R³ является С1-С10 алкилом, фенилом или бензилом в качестве промежуточного продукта в производстве 4 боронфенилаланина.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ is benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl; R ³ is C1-C10 alkyl, phenyl or benzyl as an intermediate in the production of 4 boronphenylalanine.

- 2 040362- 2 040362

Действие изобретенияAction of the invention

Описанная последовательность реакций в соответствии с данным изобретением в целом дает значительные технологические преимущества, такие как работа в мягких условиях реакции, экономия реагентов и катализаторов, минимальное количество побочных продуктов и значительное снижение очистки, необходимой для получения продукта для фармацевтических целей. Продукт получают с высоким выходом.The described sequence of reactions in accordance with this invention as a whole provides significant technological advantages, such as operation under mild reaction conditions, savings in reagents and catalysts, a minimum amount of by-products, and a significant reduction in the purification required to obtain a product for pharmaceutical purposes. The product is obtained in high yield.

Описание вариантовDescription of options

До проведения способа в соответствии с данным изобретением необходимо достаточно защитить функциональные группы 4-йодфенилаланина, в частности, пространственно. Карбоксильная группа защищена в виде группы бензилового эфира, аминогруппа защищена в виде производного дибензила (Bn) или бензилоксикарбонила (Z), как показано в формуле 1 защищенного 4-йодфенилаланина:Before carrying out the method according to the invention, it is necessary to protect the functional groups of 4-iodophenylalanine sufficiently, in particular spatially. The carboxyl group is protected as a benzyl ether group, the amino group is protected as a dibenzyl (Bn) or benzyloxycarbonyl (Z) derivative, as shown in formula 1 of protected 4-iodophenylalanine:

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ является бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ is benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl.

Защита групп аминокислоты бензилированием известна: М. Т. Reetz, Tetrahedron Asymmetry 1990, 1, (6), 375, H.Nakamura et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 2000, 73, 231.Protection of amino acid groups by benzylation is known: M. T. Reetz, Tetrahedron Asymmetry 1990, 1, (6), 375, H. Nakamura et al., Bull. Chem. soc. Jpn., 2000, 73, 231.

При замене йода MgX группой на ядре защищенного 4-йодфенилаланина 1 также необходимо выбрать слегка криогенные условия, вместе с применением связывающего агента для галогенида изопропилмагния (iPrMgX); реакция дает галогенид 4-магния защищенного фенилаланина формулы 2, который, в качестве промежуточного соединения, также является частью изобретения.When replacing the iodine with MgX by a group on the core of the protected 4-iodophenylalanine 1, slightly cryogenic conditions must also be chosen, together with the use of an isopropyl magnesium halide coupling agent (iPrMgX); the reaction gives the 4-magnesium halide of the protected phenylalanine of formula 2, which, as an intermediate, is also part of the invention.

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ является бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом; X является Cl или Br.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ is benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl; X is Cl or Br.

Реакцию реагента Гриньяра 2 со сложными эфирами борной кислоты необходимо проводить при температурах, наиболее предпочтительно, ниже -10°С. Также как и указанный выше реагент Гриньяра 2, сложные эфиры бороновой кислоты (боронаты) следующей формулы 3 также не были описаны:The reaction of the Grignard 2 with boric acid esters must be carried out at temperatures, most preferably below -10°C. As well as the Grignard reagent 2 mentioned above, the boronic acid esters (boronates) of the following formula 3 have also not been described:

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ является бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом; R³ является С1-С10 алкилом, фенилом или бензилом.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ is benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl; R ³ is C1-C10 alkyl, phenyl or benzyl.

Эти соединения не выделяют в способе в соответствии с данным изобретением. Сложные эфирные связи в боронате 3 гидролизуют, известными ранее способами, например, с концентрированными кислотами, такими как HCl, в лабораторных условиях.These compounds are not isolated in the process of this invention. The ester bonds in the boronate 3 are hydrolyzed by previously known methods, for example with concentrated acids such as HCl, under laboratory conditions.

После получения бороновой кислоты 4 (см. схему 1 ниже), защитные бензиловые или бензилоксикарбонильные группы удаляют на аминокислоте каталитическим гидрированием или трансферным гидрированием на Pd катализаторах в условиях, обычных для катализа, т.е. при массовом отношении катализатора к субстрату в единицах или десятках процентов, по отношению к субстрату. Был достигнут высокий выход 4-боронфенилаланина (БФА) 5, более 80%, и даже с более высокой чистотой.After the preparation of boronic acid 4 (see Scheme 1 below), the benzyl or benzyloxycarbonyl protecting groups are removed on the amino acid by catalytic hydrogenation or transfer hydrogenation on Pd catalysts under conventional catalysis conditions, i.e. with a mass ratio of the catalyst to the substrate in units or tens of percent, relative to the substrate. A high yield of 4-boronphenylalanine (BPA) 5 was achieved, over 80%, and even in higher purity.

Схема 1Scheme 1

где R¹ и R² являются бензилом, или R¹ является бензилоксикарбонилом, R² является Н; Bn является бензилом; R³ является С1-С10 алкилом, фенилом или бензилом; X является Cl или Br.where R ¹ and R ² are benzyl, or R ¹ is benzyloxycarbonyl, R ² is H; Bn is benzyl; R ³ is C1-C10 alkyl, phenyl or benzyl; X is Cl or Br.

Объектом решения в соответствии с данным изобретением является способ получения 4боронфенилаланина 5 из защищенного 4-йодфенилаланина 1, в котором карбоксильная функциональнаяThe object of the solution in accordance with this invention is a method for obtaining 4-boronephenylalanine 5 from protected 4-iodophenylalanine 1, in which the carboxyl functional

- 3 040362 группа защищена в виде бензилового эфира, и аминогруппа защищена в виде бензилоксикарбонила или, предпочтительно, производного дибензила, где на первой стадии реакции йод замещают галогенидом магния в защищенном 4-йодфенилаланином 1 с помощью реакции с галогенидом изопропилмагния, стабилизированным со связывающим основанием, что дает галогенид 4-магния защищенного фенилаланина- 3 040362 the group is protected as a benzyl ether and the amino group is protected as a benzyloxycarbonyl or, preferably, a dibenzyl derivative, wherein in the first reaction step, iodine is replaced by magnesium halide in 4-iodophenylalanine-protected 1 by reaction with base-stabilized isopropyl magnesium halide, which gives protected phenylalanine 4-magnesium halide

2.2.

Галогеном в галогениде изопропилмагния является хлор или бром, предпочтительно, хлор. Связывающими основаниями являются, например, бис[2-(N,N-диметиламино)этиловый] эфир, ТМЭДА (N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин), ДАБЦО (1,4-диазабицикло[2.2.2]октан), NMM (N-метилморфолин), N,N,N',N',N'-пентаметилдиэтилентриамин, предпочтительно бис[2-(N,N-диметиламино)этиловый] эфир.The halide in isopropyl magnesium halide is chlorine or bromine, preferably chlorine. The binding bases are, for example, bis[2-(N,N-dimethylamino)ethyl] ether, TMEDA (N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine), DABCO (1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane) , NMM (N-methylmorpholine), N,N,N',N',N'-pentamethyldiethylenetriamine, preferably bis[2-(N,N-dimethylamino)ethyl] ether.

Реакцию на первой стадии реакции проводят при температурах от -20 до 20°С, предпочтительно от -5 до 5°С в эфирной среде, предпочтительно в тетрагидрофуране, при молярных отношениях iPrMgX к субстрату 1-1,5, предпочтительно 1,2.The reaction in the first stage of the reaction is carried out at temperatures from -20 to 20°C, preferably from -5 to 5°C in an ether medium, preferably in tetrahydrofuran, at iPrMgX to substrate molar ratios of 1-1.5, preferably 1.2.

Замещение группы галогенида 4-магния защищенного фенилаланина 2 на второй стадии реакции бороновой группой, что позволяет получить производное боронового эфира 3, проводят со сложными эфирами борной кислоты формулы B(OR)₃, где R является алифатическим алкилом с 1-10 атомами углерода, фенилом или бензиломом, предпочтительно, метилом или этилом. Применяемые температуры являются криогенными, например, от -70 до 0°С, предпочтительно от -25 до -15°С. Отношение сложного эфира борной кислоты к субстрату 2 составляет 1-2 моль, предпочтительно 1,5.The replacement of the 4-magnesium halide group of protected phenylalanine 2 in the second stage of the reaction with a boronic group, which makes it possible to obtain a derivative of boronic ester 3, is carried out with boric acid esters of the formula B(OR) ₃ , where R is an aliphatic alkyl with 1-10 carbon atoms, phenyl or benzyl, preferably methyl or ethyl. The temperatures used are cryogenic, eg -70 to 0°C, preferably -25 to -15°C. The ratio of boric acid ester to substrate 2 is 1-2 mol, preferably 1.5.

На второй стадии реакции проводят гидролиз сложных эфирных групп бороновой функциональной группы соединения 3, предпочтительно, без выделения, с применением, предпочтительно, водных кислот, предпочтительно, хлористо-водородной кислоты, в концентрации 3-5 моль/л, при температурах 050°С, предпочтительно 5-25°С. Неочищенный продукт, защищенный 4-боронфенилаланин 4, обычно экстрагируют сложными эфирными растворителями, предпочтительно, этилацетатом, очищают промыванием раствором гидрокарбоната натрия и воды. При необходимости он может быть тщательно очищен, например, активированным углем, и после его концентрации получают маслянистый продукт, очищенный защищенный 4-боронофенилаланин 4, или, другими словами, 4-бороно-N,N-дибензил-(или бензилоксикарбонил)фенилаланинбензиловый эфир с выходом вплоть до 90% теоретического.In the second stage of the reaction, the ester groups of the boronic functional group of compound 3 are hydrolyzed, preferably without isolation, using preferably aqueous acids, preferably hydrochloric acid, at a concentration of 3-5 mol/l, at temperatures of 050°C, preferably 5-25°C. The crude product protected by 4-boronphenylalanine 4 is usually extracted with ethereal solvents, preferably ethyl acetate, purified by washing with sodium hydrogen carbonate solution and water. If necessary, it can be thoroughly purified, for example, with activated charcoal, and after its concentration, an oily product is obtained, purified protected 4-boronophenylalanine 4, or, in other words, 4-boron-N,N-dibenzyl- (or benzyloxycarbonyl) phenylalanine benzyl ether with yield up to 90% theoretical.

На третьей стадии реакции, защитные группы бензила и бензилоксикарбонила удаляют в конфигурации аминокислоты защищенного 4-боронфенилаланина 4, полученного на второй стадии реакции, с применением каталитического гидрогенолиза или трансферного гидрогенолиза. Применяют катализаторы, содержащие Pd, например, катализатор Перлмана, Pd на окиси алюминия, предпочтительно, Pd/C (Pd на активированном угле) или Pd/SiO₂ (Pd на двуокиси кремния). Содержание Pd на носителях обычно составляет 1-20 мас.%. Количество катализатора определяют по чистоте исходных материалов, требуемых скоростей реакции и температур. Обычно оно составляет 1-150 мас.% по отношению к гидрированному веществу, однако способ в соответствии с данным изобретением предпочтительно позволяет применять только 1-10 мас.%, при времени реакции только несколько часов. Температуры дебензилирования могут быть выбраны из 15-120°С, предпочтительно 30-70°С. Давление водорода составляет 0,1-10 МПа, предпочтительно давление должно быть выше атмосферного, например 0,5-2 МПа. Среда для гидрогенолиза состоит из спиртов, предпочтительно водных, с содержание воды 20-50 об.%. Применяемая среда является кислой с добавлением неорганических кислот (серной, фосфорной, предпочтительно, хлористоводородной), хотя возможно также применять органические кислоты (уксусную, метансульфоновую, толуолсульфоновую, бензойную, трифторуксусную). Кислоты применяют в количестве 0,5-3 молярных эквивалента по отношению к субстрату, защищенному 4-боронфенилаланину 4, предпочтительно, 1-2 молярных эквивалента.In the third reaction step, the benzyl and benzyloxycarbonyl protecting groups are removed in the amino acid configuration of the protected 4-boronphenylalanine 4 obtained in the second reaction step using catalytic hydrogenolysis or transfer hydrogenolysis. Catalysts containing Pd are used, for example Pearlman's catalyst, Pd on alumina, preferably Pd/C (Pd on activated carbon) or Pd/SiO ₂ (Pd on silica). The content of Pd on the media is usually 1-20 wt.%. The amount of catalyst is determined by the purity of the starting materials, the required reaction rates and temperatures. Usually it is 1-150 wt.% with respect to the hydrogenated substance, however, the method according to the invention preferably allows only 1-10 wt.% to be used, with a reaction time of only a few hours. Debenzylation temperatures may be selected from 15-120°C, preferably 30-70°C. The pressure of hydrogen is 0.1-10 MPa, preferably the pressure should be above atmospheric, for example 0.5-2 MPa. The hydrogenolysis medium consists of alcohols, preferably aqueous, with a water content of 20-50% by volume. The medium used is acidic with the addition of inorganic acids (sulphuric, phosphoric, preferably hydrochloric), although it is also possible to use organic acids (acetic, methanesulfonic, toluenesulfonic, benzoic, trifluoroacetic). The acids are used in an amount of 0.5-3 molar equivalents relative to the substrate protected by 4-boronphenylalanine 4, preferably 1-2 molar equivalents.

Альтернативно, трансферное гидрирование может применяться для удаления защитных групп. Трансферное гидрирование успешно проводят с применением подходящих доноров водорода, предпочтительно, муравьиной кислоты и применяют Pd на двуокиси кремния в качестве катализатора.Alternatively, transfer hydrogenation can be used to remove protecting groups. Transfer hydrogenation is successfully carried out using suitable hydrogen donors, preferably formic acid, and using Pd on silica as a catalyst.

После гидрогенолиза неочищенный продукт, 4-боронфенилаланин 5, получают осаждением с основанием при рН 5-8, предпочтительно 6-7, при температуре 0-50°С, предпочтительно 5-15°С, а предпочтительным основанием является NaOH или KOH. Продукт не должен быть высушен, и его предпочтительно далее очищают, например, повторяющимся осаждением из гидрохлорида.After hydrogenolysis, the crude product, 4-boronphenylalanine 5, is obtained by precipitation with a base at pH 5-8, preferably 6-7, at a temperature of 0-50°C, preferably 5-15°C, and the preferred base is NaOH or KOH. The product does not need to be dried and is preferably further purified, for example by repeated precipitation from hydrochloride.

Способ может применяться и для рацемических производных фенилаланина, и для D-формы, Lформы и для продуктов до различной степени обогащенных изотопом ¹⁰В. Способ в соответствии с данным изобретением предлагает высокий выход конечного продукта, 80% при расчете до предшественника 1, низкую трудоемкость способа и, следовательно, высокую эффективность производства. Синтез бороновых кислот 4 проводят in situ из предшественника 1 в обычных условиях, в короткое время и с высокой селективностью, более 80%, и после оптимизированного гидрогенолиза он дает конечный продукт, БФА 5.The method can be used for racemic derivatives of phenylalanine, and for the D-form, L-form and for products enriched to varying degrees in the ¹⁰ V isotope. and hence high production efficiency. The synthesis of boronic acids 4 is carried out in situ from precursor 1 under normal conditions, in a short time and with high selectivity, more than 80%, and after optimized hydrogenolysis it gives the final product, BPA 5.

ПримерыExamples

Пример 1. 4-Бороно-N,N-дибензил-L-фенилаланинбензиловый эфир 4.Example 1. 4-Borono-N,N-dibenzyl-L-phenylalanine benzyl ether 4.

685 г (1,146 моль) гидрохлорида 4-йод-N,N-дибензил-L-фенилаланинбензилового эфира 1 раство- 4 040362 ряют в 800 мл дихлорметана и превращают в основание экстрагированием с 5% раствором гидрокарбоната натрия. Органическую фазу, после ее концентрации, разбавляют 540 мл высушенного ТГФ.685 g (1.146 mol) of 4-iodo-N,N-dibenzyl-L-phenylalaninebenzyl ester hydrochloride 1 are dissolved in 800 ml of dichloromethane and converted to the base by extraction with 5% sodium hydrogen carbonate solution. The organic phase, after concentration, is diluted with 540 ml of dried THF.

750 мл ТГФ и 260 мл бис[2-(N,N-диметиламино)этилового] эфира (1,38 моль) и 690 мл 2М раствора в ТГФ хлорида изопропилмагния загружают в 6-литровую колбу и перемешивают при температуре 1015°С в течение 30 мин. Реакционную смесь затем охлаждают до 0°С и добавляют раствор 4-йод-N,Nдибензил-L-фенилаланинбензилового эфира в ТГФ, и смесь перемешивают при 0-5°С до завершения реакции по ВЭЖХ. Затем реакционную смесь охлаждают до -20°С и туда добавляют 190 мл триметилбората (1,72 моль). В течение более 2 ч реакционную смесь нагревают до температуры лаборатории и перемешивают в течение еще 2 ч. Реакцию завершают нейтрализацией с 1400 мл 4М HCl. Экстракцию проводят с 680 мл этилацетата, органическую фазу отделяют и промывают 550 мл 5% раствора гидрокарбоната натрия и 2x400 мл воды. После концентрации получают 580 г 4-бороно-N,N-дибензил-L-фенилаланинбензилового эфира в форме желтого масла.750 ml of THF and 260 ml of bis[2-(N,N-dimethylamino)ethyl] ether (1.38 mol) and 690 ml of a 2M solution in THF of isopropylmagnesium chloride are charged into a 6-liter flask and stirred at a temperature of 1015°C for 30 min. The reaction mixture was then cooled to 0° C. and a THF solution of 4-iodo-N, N-dibenzyl-L-phenylalanine benzyl ether was added and the mixture was stirred at 0-5° C. until the reaction was complete by HPLC. The reaction mixture is then cooled to -20° C. and 190 ml of trimethylborate (1.72 mol) are added thereto. Over 2 hours, the reaction mixture is heated to laboratory temperature and stirred for another 2 hours. The reaction is terminated by neutralization with 1400 ml of 4M HCl. Extraction is carried out with 680 ml of ethyl acetate, the organic phase is separated and washed with 550 ml of 5% sodium hydrogen carbonate solution and 2x400 ml of water. After concentration, 580 g of 4-borono-N,N-dibenzyl-L-phenylalanine benzyl ester are obtained in the form of a yellow oil.

Пример 2. 4-Бороно-Г-фенилаланин 5, БФА.Example 2 4-Borono-G-phenylalanine 5, BPA.

Концентрат, содержащий 100,9 г (0,21 моль) 4-бороно-N,N-дибензил-L фенилаланинбензилового эфира 4 растворяют в 280 ил этанола, 43 мл деминерализованной воды и туда добавляют 37 мл 35% HCl (0,42 моль), и раствор помещают в автоклав. Гидрогенолиз катализируют Pd/C (10 г, 5% Pd, 50% воды) под давлением водорода 0,5-1,2 МПа и температурах вплоть до 60°С, и реакцию отслеживают ВЭЖХ. После завершения реакции катализатор отделяют фильтрацией, и фильтрат осаждают с 30% водным раствором NaOH до рН 6-7. После охлаждения до 0-5°С кристаллы БФА отфильтровывают с выходом 84% теоретического. Дальнейшую очистку проводят осаждением с 30% водным раствором NaOH из раствора гидрохлорида. Полученный выход после очистки составляет 91%, и чистота по ВЭЖХ составляет 99,0% с содержанием L-фенилаланина менее 1%.The concentrate containing 100.9 g (0.21 mol) of 4-boron-N,N-dibenzyl-L-phenylalanine benzyl ether 4 is dissolved in 280 yl ethanol, 43 ml of demineralized water and 37 ml of 35% HCl (0.42 mol ), and the solution is placed in an autoclave. Hydrogenolysis is catalyzed with Pd/C (10 g, 5% Pd, 50% water) under a hydrogen pressure of 0.5-1.2 MPa and temperatures up to 60° C. and the reaction is monitored by HPLC. After completion of the reaction, the catalyst is separated by filtration, and the filtrate is precipitated with 30% NaOH aqueous solution to pH 6-7. After cooling to 0-5° C., the BPA crystals are filtered off with a yield of 84% of theory. Further purification is carried out by precipitation with 30% aqueous NaOH solution from hydrochloride solution. The yield obtained after purification is 91% and the HPLC purity is 99.0% with less than 1% L-phenylalanine.

Пример 3. К раствору 4-бороно-N,N-дибензил-L-фенилаланинбензилового эфира 4 (4,3 г, 0,009 моль) в 25 мл этанола добавляют 1,2 г катализатора Pd/SiO₂ (содержание Pd 20%, содержание воды 55%). Смесь нагревают до 50-70°С, и раствор муравьиной кислоты (4,5 мл) в 20 мл этанола добавляют в течение 15 мин. Реакционную смесь перемешивают при 50-70°С в течение 3 ч и затем охлаждают до комнатной температуры. Катализатор отфильтровывают, и при перемешивании и сохранении температуры 515°С полученный раствор нейтрализуют до рН 6-7 с гидроксидом натрия. После охлаждения до 0-5°С кристаллы БФА отфильтровывают с выходом 80% теоретического.Example 3 To a solution of 4-borono-N,N-dibenzyl-L-phenylalanine benzyl ether 4 (4.3 g, 0.009 mol) in 25 ml of ethanol was added 1.2 g of Pd/SiO ₂ catalyst (Pd content 20%, water 55%). The mixture is heated to 50-70° C. and a solution of formic acid (4.5 ml) in 20 ml of ethanol is added over 15 minutes. The reaction mixture is stirred at 50-70°C for 3 hours and then cooled to room temperature. The catalyst is filtered off, and with stirring and maintaining the temperature of 515°C, the resulting solution is neutralized to pH 6-7 with sodium hydroxide. After cooling to 0-5° C., the BPA crystals are filtered off with a yield of 80% of theory.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Изобретение относится к новому способу производства 4-боронфенилаланина, в частности продукта с изотопом ¹⁰В и с конфигурацией L-фенилаланина, применяемого в бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) для лечения опухолей.The invention relates to a new method for the production of 4-boronphenylalanine, in particular a product with an isotope of ¹⁰ B and with the configuration of L-phenylalanine, used in boron neutron capture therapy (BNCT) for the treatment of tumors.

Описан новый синтез 4-боронфенилаланина, в котором применяют реакцию Гриньяра в сочетании с бензиловой защитой функциональных групп и оптимизированными методами удаления защитных групп, который является экономически более преимущественным, менее трудозатратным и дает высокий выход. Описанная последовательно реакция в соответствии с данным изобретением в целом обеспечивает значительные технологические преимущества, такие как работа в мягких условиях реакции, экономия реагентов и катализаторов и минимальное количество побочных продуктов. Общий выделенный выход составляет 70-80%, а чистота (99% ВЭЖХ) подходит для фармацевтического применения.A new synthesis of 4-boronphenylalanine using the Grignard reaction in combination with benzyl protection of functional groups and optimized deprotection methods is described, which is more economically advantageous, less labor intensive and gives a high yield. The reaction according to the present invention described sequentially generally provides significant technological advantages, such as operation under mild reaction conditions, savings in reactants and catalysts, and a minimum amount of by-products. The overall isolated yield is 70-80% and the purity (99% HPLC) is suitable for pharmaceutical use.

Claims

CLAIM

1. A method for the production of 4-boronphenylalanine from 4-iodophenylalanine, characterized in that at the first stage of the reaction, the functional group of carboxy 4-iodophenylalanine is protected in the form of benzyl ether, and the amino group of 4-iodophenylalanine is protected in the form of a dibenzyl or benzyloxycarbonyl derivative, and then iodine in the resulting protected 4-iodophenylalanine is replaced with magnesium halide by reaction with isopropyl magnesium halide stabilized with a linking base to give protected phenylalanine 4-magnesium halide, the linking base being selected from the group consisting of bis[2-(N,N-dimethylamino)ethyl] ether , N,N,N',N'tetramethylenediamine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, N-methylmorpholine and N,N,N',N',N'-pentamethyldiethylenetriamine;

in the second reaction step, the 4-magnesium halide of the protected phenylalanine obtained in the first reaction step is replaced with a boric acid ester of the general formula B(OR ³ ) ₃ , where R ³ is alkyl with 1-10 carbon atoms, phenyl or benzyl, and the resulting the boric acid ester group is hydrolyzed to give protected 4-boronphenylalanine, and in the third reaction step, the protected 4-boronphenylalanine obtained in the second reaction step is deprotected by catalytic hydrogenolysis or transfer hydrogenolysis with a Pd catalyst, and the reaction mixture is then precipitated with a base to obtain 4-boronphenylalanine.

2. The method of claim 1, wherein in the first reaction step, the protected 4-iodophenylalanine is reacted with an isopropyl magnesium halide stabilized with a linking base, where the halide is chloride or bromide, and the linking base is selected from the group consisting of 6uc[2-(N, N-

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the binding base in the first reaction step is bis[2(H,K-dimethylamino)ethyl] ether.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the substitution reaction in the first reaction step is carried out at temperatures from -5 to 5°C in a tetrahydrofuran medium, with a molar ratio of isopropyl magnesium halide to protected 4-iodophenylalanine of 1.2.

5. Process according to any one of claims 1 to 4, wherein the boric acid ester in the second reaction step is methyl or ethyl ester and the reaction is carried out at -25 to -15°C.

- 5 040362 dimethylamino)ethyl]ether, N,N,N',N'-tetramethylenediamine, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, Nmethylmorpholine and N,N,N',N',N'-pentamethyldiethylenetriamine, at a temperature of from -20 to 20 ° C in an ether medium, with a molar ratio of isopropyl magnesium halide to protected 4-iodophenylalanine from 1 to 1.5, obtaining protected phenylalanine 4-magnesium halide, in the second stage, protected phenylalanine 4-magnesium halide is replaced by a complex boric acid ester at -70 to 0°C and at a molar ratio of boric acid ester to protected phenylalanine 4-magnesium halide from 1 to 2, the resulting boronic ester group is then hydrolyzed in an aqueous acidic medium at a temperature of 0 to 50°C to obtain protected 4boronphenylalanine, and at the third stage, the protective groups are cleaved off by catalytic hydrolysis under a hydrogen pressure of 0.1 to 10 MPa and at a temperature of 15 to 120°C, in an aqueous alcoholic medium, in the presence of an organic or inorganic acid, using with a Pd catalyst in an amount of 1 to 150 wt.% with respect to the protected 4-boronphenylalanine, and the reaction mixture is precipitated with bases to pH 5-8 at a temperature of 0-50°C to obtain 4-boronphenylalanine.

6. Process according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio of boric acid ester to magnesium halide 4 of the protected phenylalanine in the second reaction step is 1.5.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the second reaction step the hydrolysis is carried out with a 3-5M aqueous solution of hydrochloric acid at a temperature of 5-25°C.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, where catalytic hydrogenolysis is carried out, where the Pd catalyst is Pd on coal in an amount of 1-10 wt.%, in relation to protected 4-boronphenylalanine, at a temperature of 30-70 ° C and at hydrogen pressure 0.5-2 MPa.

9. Process according to any one of claims 1 to 8, wherein the transfer hydrogenolysis in the third step is carried out preferably using Pd on silica (Pd content 20%) in an amount of 20-50% by weight with the addition of formic acid using preferably 7-15 % molar excess at 5070°C.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, where the deprotection in the third stage of the reaction is carried out in the reaction medium of aqueous ethanol with a water content of 20-50 vol.% in the presence of hydrochloric acid in an amount of 0.5-3, preferably 1 -2 mol.eq. HC1 in relation to protected 4-boronphenylalanine.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the precipitation in the third stage is carried out at pH 6-7 at a temperature of 5-15°C using NaOH or KOH.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, where after the second stage of the reaction, the obtained protected 4-boronphenylalanine is further purified using extraction with ester solvents, in particular ethyl acetate, washed with sodium bicarbonate solution and, if necessary, further purified with active carbon to obtain purified protected 4boronphenylalanine.

13. A method according to any one of claims 1 to 12, wherein said method is carried out with the L-configuration of phenylalanine and/or with boron compounds enriched in the isotope ¹⁰ B.

14. Protected phenylalanine 4-magnesium halide of formula 2:

where R ¹ and R ² are benzyl; VP is benzyl; X is O or Br; as an intermediate in the production of 4-boronphenylalanine. 15. Protected 4-boronphenylalanine of formula 3:

where R ¹ and R ² are benzyl; R ³ is CpCu alkyl, as an intermediate in the production of 4-boronphenylalanine.

Eurasian Patent Organization, EAPO

Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2