EP1370567A2 - Verfahren zur herstellung von pentopyranosyl-nucleosiden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von pentopyranosyl-nucleosiden

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Publication number
EP1370567A2
EP1370567A2 EP02719986A EP02719986A EP1370567A2 EP 1370567 A2 EP1370567 A2 EP 1370567A2 EP 02719986 A EP02719986 A EP 02719986A EP 02719986 A EP02719986 A EP 02719986A EP 1370567 A2 EP1370567 A2 EP 1370567A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
benzoyl
group
independently
pyranosyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02719986A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Kretzschmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanogen Recognomics GmbH
Original Assignee
Nanogen Recognomics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanogen Recognomics GmbH filed Critical Nanogen Recognomics GmbH
Publication of EP1370567A2 publication Critical patent/EP1370567A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H19/00—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
    • C07H19/02—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
    • C07H19/04—Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom
    • C07H19/06—Pyrimidine radicals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H19/00—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
    • C07H19/02—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
    • C07H19/04—Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom
    • C07H19/16—Purine radicals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for the preparation of pentopyranosyl nucleosides.
  • Pentopyranosyl nucleosides and oligomers represent a new group of substances that was first developed by Eschenmoser et al. (Helv. Chim. Acta 1993, 76, 2161; Helv. Chim Acta 1995, 78, 1621; Angew. Chem. 1996, 108, 1619-1623). Over time, the pentopyranosyl nucleosides have emerged as a promising tool for labeling biomolecules and addressing biomolecules on solid surfaces such as surfaces. B in the production of biochips. This development is mainly due to the progress in the conjugation of pentopyranosyl nucleosides with biomolecules. At the same time, new processes for the production of pentopyranosyl nucleosides and oligomers had to be made available in order to cover the need for these substances.
  • the object is achieved by the present invention, which represents a significant improvement and simplification of the process for the products of the formulas I and II described in the aforementioned DE-A-19741715.
  • the 2 ' protective group migrates from the 2 ' position to the 3 ' position of the pentopyranoside, a catalyst of the formulas IVa and / or IVb being used.
  • the present invention thus relates to a process for the synthesis of pentopyranosyl nucleosides, preferably pentopyranosyl nucleosides of the formula I or II
  • R 1 is hydrogen, -OH, bromine or chlorine
  • R 12 , R 13 , R 14 and R 15 independently of one another, identically or differently, are each hydrogen, -OR 7 , C n H 2n + ⁇ or C n H 2n - ⁇ , -C (O) R 9 , wherein R 7 has the meaning defined above and R 9 is a linear or branched, optionally substituted alkyl or aryl radical,
  • S c2 is hydrogen or a protective group selected from an optionally substituted acyl, trityl, silyl or allyloxycarbonyl group, and n in the above formulas is an integer from 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4, R 1 has one of the meanings defined for R 1 ,
  • R 2 , R 3 and R 4 are independently the same or different, each
  • Is hydrogen O, C n H 2n + ⁇ or -OC n H 2n + ⁇ or -OC n H 2n - ⁇ or C n H 2n NR 10 ' R 11' ,
  • R 10 and R 11 independently of one another have one of the meanings defined for R 10 and R 1 ,
  • X ' has one of the meanings defined for X
  • S c r and S C 2- independently of one another have one of the meanings defined for S c ⁇ and S C 2, comprising the rearrangement of an optionally substituted acyl protective group S c ⁇ or S c r from 2 ' -O- to 3 ' - O atom of the pyranosyl radical in the presence of a catalyst of the formula IVa and / or of the formula IVb
  • A represents -CH 2 - or -NR 20 -
  • R 20 denotes hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl or a polymer radical, in particular a radical of the polystyrene, which are optionally substituted,
  • D is a group of the formula -C m H 2m - and m is an integer from 1 to 6,
  • R 18 , R 19 and R 24 independently of one another, identical or different, denote hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl or arylalkyl, which are optionally substituted, it being possible for R 18 and R 19 to also be linked to one another, as a result of which a group —C 0 H 2o - or -C 0 H 2o -2- with o is an integer from 2 to 4 and
  • R 21 represents a group -NR 22 R 23 , in which R 22 and R 23, independently of one another, identical or different, represent hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl or arylalkyl, which are optionally substituted.
  • Preferred radicals R to R 20 and R 22 to R 24 can contain up to 12, in particular up to 8, carbon atoms.
  • Particularly preferred aryl radicals or cycloalkyl radicals contain 5 to 7 carbon atoms and particularly preferred alkyl up to 6 carbon atoms.
  • An acyl protecting group has the general formula - (O) CR 25 , in which R 25 represents an optionally substituted organic radical, such as an alkyl, cycloalkyl, aryl or arylalkyl radical.
  • R 25 represents an optionally substituted organic radical, such as an alkyl, cycloalkyl, aryl or arylalkyl radical.
  • Aryl residues can be carbocyclic be aromatic or heterocyclic aromatic.
  • R 25 is preferably alkyl having one to six carbon atoms, phenyl or benzyl.
  • a trityl protecting group has the general formula -C- (R 26 ) 3 , in which R 26 is an optionally substituted aryl radical, in particular an optionally substituted phenyl radical. Preferred substituents correspond to those of the radical R 25 .
  • a silyl protecting group has the general formula -Si (R 25 ) 3 , in which R 25 has the meaning given above.
  • the protective groups defined preferably contain up to 12 carbon atoms, it being possible for up to 4 carbon atoms to be replaced by heteroatoms, in particular from the group N, O, S and P.
  • the method according to the invention comprises the steps: a) presentation of an unprotected pentopyranoside b) protection of the 2 ' position of the pyranosyl radical with an optionally substituted acyl protective group and, if appropriate, protection of further free positions with protective groups, in particular, if appropriate, protection of the 4 ' position the pyranosyl radical with a protective group S c2 or S c2 ' , c) splitting off a protective group which may be in the 3 ' position of the pyranosyl radical and d) rearrangement of the optionally substituted acyl protective group from the 2 ' position to the 3 ' position below Use of a catalyst of the formula IVa and / or IVb defined above.
  • the method according to the invention comprises in step b) the protection of the 2 ' and 4 ' positions and, if appropriate, the 3 'position simultaneously or in a different order with a protective group, the splitting off of a position which may be in the 3 ' position Pyranosylrestes protecting group and then a rearrangement of the protective group S c1 or Sd- from the 2 ' position to the unprotected 3 ' position using a catalyst of formula IVa and / or IVb.
  • Catalysts of the formulas IVa and IVb are preferably used, in which R 18 , R 19 and R 24 are, independently of one another, identical or different, hydrogen or alkyl having one to six, preferably one to four, carbon atoms or R 18 and R 19 together are a group - (CH 2 ) P -, where p is an integer from 2 to 4.
  • V Veerrbbiinndduunnggeenn wwoorriinn RR WWaasssseerrssttooff or alkyl with one to six, preferably one to four carbon atoms.
  • Particularly preferred groups A are -CH2-, -NH-, -N (CH3) -, -N (C2H5) -, - N (C 3 H 7 ) - and -N (C Hg) -.
  • radicals R 21 are -N (CH3) 2, -N (C2H5) 2, -N (C3Hy) 2 or N (C 4 H 9 ) 2 .
  • radicals R 18 are hydrogen, CH3, C2H5, C3H7 or
  • Particularly preferred radicals R 19 are hydrogen, CH3, C2H5, C3H7 or C4H9. Particularly preferred radicals R 24 are hydrogen, CH3, C2H5, C3H7 or
  • R18 and R19 are complementary j n the formulas IVa or IVb to a penta-, hexa- or heptacyclic ring, it can involve a saturated alkyl or a mono- or polyunsaturated alkylene groups.
  • radicals are substituted in the above formulas, these are substituents which are inert under the respective reaction conditions.
  • Preferred examples are organic radicals, such as alkyl, cycloalkyl, aryl or aralkyl, preferably having up to 12 carbon atoms, in particular alkyl having one to six carbon atoms, phenyl or benzyl.
  • the radicals can be substituted one or more times, with one to four-fold substituted radicals being preferred.
  • Synthesis process for the products of formulas I and II a migration of the 2 ' protective group from the 2 ' position to the 3 ' position of the pentopyranoside, also referred to there as migration reaction, is carried out.
  • the 2 ' hydroxyl group is selectively released to give R1 equal to OH [cf. Formula I] or R " 1 'is equal to OH [cf. formula II], which in turn is now available for further reactions.
  • the reactive pentopyranosylphosporamidites can be obtained by phosphitylation, which are used for the synthesis of the oligomeric pentopyranosyl nucleosides are needed.
  • a ß-D-ribopyranosyl nucleoside Shown is the migration of an acyl radical (for example, a benzoyl group) from the 2 'position to the 3' position of a 4 'position with the protective group SG (for example, a trityl group) provided ß-D-ribo-pyranosyl-nucleoside (nucleobase B ).
  • an acyl radical for example, a benzoyl group
  • the protective group SG for example, a trityl group
  • a benzoyl group is particularly preferably used as the migrating acyl group in the process described in DE-A-19741715 (Scheme 1):
  • this reaction is achieved in a special embodiment in the presence of a base, in particular in the presence of N-ethyldiisopropylamine and / or triethylamine.
  • the reaction can advantageously also be carried out in the same reaction vessel as a one-pot reaction.
  • Example 1 which describes a synthesis of 1- ⁇ 3 ' -O-benzoyl-4 ' -O - [(4,4 ' - dimethoxytriphenyl) methyl] -ß-D-ribo-pyranosyl ⁇ thymine first tritylated the free 4 ' position and then benzoylated in the 2' position. Relatively large quantities of the following chemicals were then used for the migration reaction:
  • FIG. 1 shows some typical examples of catalysts of the formula IVa or IVb (referred to there as compounds Va to Vf) which are commercially available and which can be used advantageously in the process according to the invention.
  • Polymer-bound variants can also be used, such as. B. polymer bound TBD (Vc, from Aldrich number 35,875-4).
  • Vc polymer bound TBD
  • Polymer-bound catalysts can be easily separated by filtration. Most other highly effective catalysts, such as Va-d and Vf, can be easily removed by washing the organic reaction solution with water, provided that a water-immiscible solvent has been used or after the water-soluble solvent has been replaced by one.
  • the catalyst of the formula IVa or IVb can be used at room temperature in amounts of 0.01 to 20 molar equivalents, preferably in amounts of 0.05 to 10 molar equivalents, particularly preferably in amounts of 0.1 to 0.99 molar equivalents, based on the amount on an unprotected output connection.
  • Equimolar or superstoichiometric amounts for example 2-10 molar equivalents, can also be used, especially with inexpensive catalysts, if a very rapid reaction is desired.
  • the reaction is usually carried out in an inert organic solvent or in suitable solvent mixtures, for example in tetrahydrofuran, methyl or ethyl acetate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, diethyl ether, dioxane, acetonitrile, ethylene glycol dimethyl ether, benzene, toluene, dichloromethane or Dichloroethane, preferably in an inert, low-boiling solvent in which the reaction components can be easily dissolved at room temperature or with mild heating.
  • an inert organic solvent or in suitable solvent mixtures for example in tetrahydrofuran, methyl or ethyl acetate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, diethyl ether, dioxane, acetonitrile, ethylene glycol dimethyl ether, benzene, toluene, dichloromethane or Dichloroe
  • the reaction temperature is usually from 0 ° C. to the boiling point of the solvent, preferably from 15 ° C. to 40 ° C., particularly preferably at room temperature around 20 ° C.
  • reaction times are in the range of one to a few minutes, when using equimolar or superstoichiometric amounts of the catalyst IVa or IVb up to about 6-12 hours when using 0.01 to 0.99 molar equivalents.
  • the starting compound is 1- ⁇ 2 '-O-benzoyl-4' -O - [(4,4 '-dimethoxytriphenyl) methyl] - .beta.-D-ribo-pyranosyl ⁇ thymine was benzoylation of 1- ⁇ 4' - O - [(4,4 ' - dimethoxy-triphenyl] methyl) -ß-D-ribo-pyranosyl ⁇ thymine with benzoyl chloride in
  • Fig. 2 describes the time conversion of the migration reaction after HPLC determination.
  • the activity of various catalysts, as shown in FIG. 2 was investigated.
  • the 4 N-Benzoyl-1- ⁇ 2 '-O- benzoyl-4'-O - [(4,4' -dimethoxytriphenyl) methyl] -beta-D-ribo-pyranosyl ⁇ cytosine can either be obtained according to DE-A-19741715 (example 2 there) in 51% yield, or better, while completely avoiding the expensive column chromatography as a pure crystalline product, in 46% overall yield as follows:
  • Tritylation and migration reaction in accordance with the present process according to the invention were not carried out as a one-pot reaction as recommended in DE-A-19741715 (example 2 there), since the desired end product can more conveniently be isolated purely without column chromatography. This is especially true because after the practically quantitative tritylation, by simply precipitating the intermediate product, all the excess reagents were already separable and therefore no chromatography was required even after the migration reaction:
  • Example 3 course of the reaction in the synthesis of N-benzoyl-1- ⁇ 3 '-O-benzoyl-4' -O - [(4,4 dimethoxytriphenyl) methyl) -beta-D-ribo-pyranosyl ⁇ cytosine with catalysts of the formula (IV).
  • Fig. 3 shows the results of the reaction of 1- ⁇ 2 '-O-benzoyl-4' -O - [(4,4 '- dimethoxytriphenyl) methyl) -beta-D-ribo-pyranosyl ⁇ cytosine for 1- ⁇ 3 ' -O-Benzoyl-4'- O - [(4,4'-dimethoxytriphenyl) methyl) -ß-D-ribopyranosyl ⁇ cytosine with 10% of a catalyst of formula (IV) at 22 ° C in ethyl acetate.
  • the reaction could also be carried out with catalytic amounts of DBU (Va).
  • the corresponding mixture gave 14.68 ⁇ l (0.098 mmol), ie 0.4 Molar equivalents DBU (Va), same result after 75 min reaction time.
  • a conversion of 50% was determined after 2 hours by means of HPLC.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pentopyranosyl-Nucleosiden, bei dem eine signifikante Verbesserung und Vereinfachung des in der DE-A-19741715 beschriebenen Verfahrensschrittes erreicht werden kann. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine Wanderung der 2'-Acyl-Schutzgruppe von der 2'-Position zur 3'-Position des Pentopyranosids bewirkt, wobei ein Katalysator der Formel (IVa) bzw. (IVb) zum Einsatz kommt. Darin bedeuten A-CH2- oder -NR<20>-,R<20> Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl, die gegebenenfalls substituiert sind, D eine Gruppe der Formel -CmH2m-, und m eine ganze Zahl von 1 bis 6, R<18>, R<19> und R<24> unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl, die gegebenenfalls substituiert sind, oder R<18> und R<19> stellen zusammen eine Gruppe -CoH2o- dar, wobei o eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, und R<21> bedeutet eine Gruppe -NR<22>R<23>, worin R<22> und R<23> unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl bedeuten, die gegebenenfalls substituiert sind.

Description

Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pentopyranosyl-Nucleosiden
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pentopyranosyl-Nucleosiden.
Pentopyranosyl-Nucleoside und -Oligomere stellen eine neue Substanzgruppe dar, die erstmals von Eschenmoser et al. (Helv. Chim. Acta 1993, 76, 2161 ; Helv. Chim Acta 1995, 78, 1621 ; Angew. Chem. 1996, 108, 1619-1623) beschrieben wurde. Im Laufe der Zeit stellte sich heraus, dass die Pentopyranosyl-Nucleoside ein vielversprechendes Hilfsmittel bei der Markierung von Biomolekülen und bei der Adressierung von Biomolekülen auf festen Oberflächen, wie z. B bei der Herstellung von Biochips, darstellen. Diese Entwicklung ist vor allem den Fortschritten bei der Konjugation von Pentopyranosyl-Nucleosiden mit Biomolekülen zu verdanken. Parallel dazu mussten neue Verfahren zur Herstellung von Pentopyranosyl-Nucleosiden und -Oligomeren zur Verfügung gestellt werden, um den Bedarf an diesen Substanzen decken zu können.
Solche Verfahren sind insbesondere aus DE-A-1974 715 bekannt, wobei Pentapyranosyl-Nucleoside der Formel I oder II, deren Herstellung und Verwendung beschrieben werden. Die Herstellung erfolgt dabei ausgehend von einem ungeschützten Pentopyranosid, in das in 2'-, 3'- oder 4'-Position Schutzgruppen Scι oder SC2 eingeführt werden, wobei eine vorteilhafte Synthese- und Schutzgruppenstrategie verfolgt wird, die Pentopyranosyl-Nucleoside mit guten Ausbeuten zugänglich macht. Darüber hinaus ist allerdings Entwicklung alternativer Verfahren bzw. die Weiterentwicklung und Verbesserung bereits bestehender Verfahren von großem Interesse, um die Verfügbarkeit der Pentopyranosyl-Nucleoside weiter zu erhöhen. Die Aufgabe wird von der vorliegenden Erfindung gelöst, die eine signifikante Verbesserung und Vereinfachung des in der vorgenannten DE-A-19741715 beschriebenen Verfahrens zu den Produkten der Formeln I und II darstellt. Dabei erfolgt eine Wanderung der 2 '-Schutzgruppe von der 2'-Position zur 3'-Position des Pentopyranosids, wobei ein Katalysator der Formeln IVa und/oder IVb eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Synthese von Pentopyranosyl-Nucleosiden bevorzugt von Pentopyranosyl-Nucleosiden der Formel I oder II
(I) (II) worin
R1 gleich Wasserstoff, -OH, Brom oder Chlor ist,
R2, R3 und R4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, -NR5R6, -OR7, -SR8, =O, CnH2n+ι oder CnH2nNR10R11 bedeuten, R5, R 6, R7 und R8, unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, CnH2n+ι oder CnH2n-ι bedeuten, R10 und R11 unabhängig voneinander Wasserstoff oder CnH2n+ι bedeuten oder zusammen einen Rest der Formel III bilden
worin R12, R13, R14 und R15 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, -OR7, CnH2n+ι oder CnH2n-ι, -C(O)R9, worin R7 die oben definierte Bedeutung besitzt und R9 ein linearer oder verzweigter, gegebenenfalls substituierter Alkyl- oder Arylrest ist,
X, Y und Z unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils =N-, =C(R16)- oder -N(R17)- mit R16 und R17 gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, CnH2n+ι oder (CnH2n)NR10R11 mit den oben genannten Bedeutungen, bedeutet, und Scι eine gegebenenfalls substituierte Acylgruppe bedeutet, und
Sc2 Wasserstoff oder eine Schutzgruppe ausgewählt aus einer gegebenenfalls substituierten Acyl-, Trityl-, Silyl- oder Allyloxycarbonylgruppe ist, und n in den obigen Formeln eine ganze Zahl von 1 bis 12 bedeutet, vorzugsweise 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4, R1 eine der für R1 definierten Bedeutungen besitzt,
R2 , R3 und R4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils
Wasserstoff, =O, CnH2n+ι oder -O-CnH2n+ι oder -O-CnH2n-ι oder CnH2nNR10'R11 ' bedeuten,
R10 und R11 unabhängig voneinander eine der für R10 und R 1 definierten Bedeutungen besitzen,
X' eine der für X definierten Bedeutungen besitzt, und
Scr und SC2- unabhängig voneinander eine der für Scι und SC2 definierten Bedeutungen besitzen, umfassend die Umlagerung einer gegebenenfalls substituierten Acyl-Schutzgruppe Scι oder Scr vom 2'-O- zum 3'-O-Atom des Pyranosylrestes in Gegenwart eines Katalysators der Formel IVa und/oder der Formel IVb
(IVa) (IVb)
worin A -CH2- oder -NR20- darstellt,
R20 Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Arylalkyl oder einen Polymerrest, insbesondere einen Rest des Polystyrols, bedeutet, die gegebenenfalls substituiert sind,
D eine Gruppe der Formel -CmH2m- ist, und m eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist,
R18, R19 und R24 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Arylalkyl bedeuten, die gegebenenfalls substituiert sind, wobei R18 und R19 auch miteinander verknüpft sein können, wodurch bevorzugt eine Gruppe -C0H2o- oder -C0H2o-2- mit o gleich einer ganze Zahl von 2 bis 4 erhalten wird und
R21 eine Gruppe -NR22R23 bedeutet, worin R22 und R23 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Arylalkyl bedeuten, die gegebenenfalls substituiert sind.
Bevorzugte Reste R bis R20 und R22 bis R24 können bis zu 12, insbesondere bis zu 8 Kohlenstoffatome enthalten. Besonders bevorzugte Arylreste oder Cycloalkylreste enthalten 5 bis 7 Kohlenstoffatome und besonders bevorzugte Alkyl- bis zu 6 Kohlenstoffatome.
Eine Acyl-Schutzgruppe weist die allgemeine Formel -(O)C-R25 auf, worin R25 einen gegebenenfalls substituierten organischen Rest, wie einen Alkyl-, Cycloalkyl, Aryl- oder Arylalkylrest, darstellt. Arylreste können carbocyclisch- aromatisch oder heterocyclisch aromatisch sein. Vorzugsweise handelt es sich bei R25 um Alkyl mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Benzyl.
Eine Trityl-Schutzgruppe weist die allgemeine Formel -C-(R26)3 auf, worin R26 ein gegebenenfalls substituierter Arylrest, insbesondere ein gegebenenfalls substituierter Phenylrest ist. Wobei bevorzugte Substituenten denen des Restes R25 entsprechen.
Eine Silyl-Schutzgruppe weist die allgemeine Formel -Si(R25)3 auf, worin R25 die oben aufgeführte Bedeutung hat.
Eine Allyloxycarbonyl-Schutzgruppe weist die allgemeine Formel -(O)C-O-CH2- CR27=CH2 auf, worin R27 einen gegebenenfalls substituierten organischen Rest, wie einen Alkyl-, Cycloalkyl, Aryl- oder Aralkylrest, darstellt, insbesondere jedoch einen Alkylrest mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen.
Die definierten Schutzgruppen enthalten bevorzugt bis zu 12 Kohlenstoffatome, wobei bis zu 4 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, insbesondere aus der Gruppe N, O, S und P, ersetzt sein können.
In einer Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte: a) Vorlage eines ungeschützten Pentopyranosids b) Schützen der 2'-Position des Pyranosylrestes mit einer gegebenenfalls substituierten Acyl-Schutzgruppe sowie gegebenenfalls Schützen weiterer freier Positionen mit Schutzgruppen, insbesondere gegebenenfalls Schützen der 4 '-Position des Pyranosylrestes mit einer Schutzgruppe Sc2 oder Sc2 ', c) Abspalten einer sich gegebenenfalls in 3'-Position des Pyranosylrestes befindenden Schutzgruppe und d) Umlagerung der gegebenenfalls substituierten Acyl-Schutzgruppe von der 2'-Position in die 3'-Position unter Einsatz eines Katalysators der oben definierten Formel IVa und/oder IVb. In einer besonderen Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren in Schritt b) den Schutz der 2'- und 4'-Positionen und gegebenenfalls der 3'- Position gleichzeitig oder in verschiedener Reihenfolge mit einer Schutzgruppe, die Abspaltung einer sich gegebenenfalls in 3'-Position des Pyranosylrestes befindenden Schutzgruppe und sodann eine Umlagerung der Schutzgruppe Sc1 oder Sd- von der 2'-Position in die ungeschützte 3'-Position unter Einsatz eines Katalysators der Formel IVa und/oder IVb.
Bevorzugt werden Katalysatoren der Formeln IVa bzw. IVb eingesetzt, worin R18, R19 und R24 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff oder Alkyl mit ein bis sechs, vorzugsweise ein bis vier Kohlenstoffatomen bedeutet oder R18 und R19 zusammen eine Gruppe -(CH2)P- darstellen, wobei p eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist.
Weitere bevorzugt eingesetzte Katalysatoren der Formeln IVa bzw. IVb sind
2 200
V Veerrbbiinndduunnggeenn,, wwoorriinn RR WWaasssseerrssttooff oder Alkyl mit ein bis sechs, bevorzugt ein bis vier Kohlenstoffatomen bedeutet.
Besonders bevorzugte Gruppen A sind -CH2-, -NH-, -N(CH3)-, -N(C2H5)-, - N(C3H7)- und -N(C Hg)-.
Besonders bevorzugte Reste R21 sind -N(CH3)2, -N(C2H5)2, -N(C3Hy)2 oder N(C4H9)2.
Besonders bevorzugte Reste R18 sind Wasserstoff, CH3, C2H5, C3H7 oder
C4H9.
Besonders bevorzugte Reste R19 sind Wasserstoff, CH3, C2H5, C3H7 oder C4H9. Besonders bevorzugte Reste R24 sind Wasserstoff, CH3, C2H5, C3H7 oder
C4H9.
Ergänzen sich R18 und R19 jn den Formeln IVa bzw. IVb zu einem penta-, hexa- oder heptacyclischen Ring, so kann es sich dabei um ein gesättigte Alkyl- oder ein oder mehrfach ungesättigte Alkylengruppen handeln.
Sind in den obigen Formeln irgendwelche Reste substituiert, so handelt es sich dabei um Substituenten, die unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen inert sind. Bevorzugte Beispiele dafür sind organische Reste, wie Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl, bevorzugt mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere Alkyl mit ein bis sechs Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Benzyl. Die Reste können dabei ein oder mehrfach substituiert sein, wobei ein bis vierfachsubstituierte Reste bevorzugt sind.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:
Im Schlüsselschritt des in der DE-A-19741715 beschriebenen
Syntheseverfahrens zu den Produkten der Formeln I und II wird eine Wanderung der 2'-Schutzgruppe von der 2'-Position zur 3'-Position des Pentopyranosids, dort auch als Wanderungsreaktion bezeichnet, durchgeführt. Im Zuge dieser Reaktion wird selektiv die 2 '-Hydroxylgruppe freigesetzt zu R1 gleich OH [vergl. Formel I] bzw. zu R"1 ' gleich OH [vergl. Formel II], die nun ihrerseits für weitere Umsetzungen zur Verfügung steht. Beispielsweise lassen sich so durch Phosphitylierung die reaktiven Pentopyranosyl-Phosporamidite gewinnen, die zur Synthese der oligomeren Pentopyranosyl-Nucleoside benötigt werden.
Das folgende Schema illustriert diese Wanderungsreaktion bzw. Umlagerung am Beispiel eines ß-D-Ribopyranosyl-nucleosids. Gezeigt wird die Wanderung eines Acylrestes (z.B. einer Benzoylgruppe) von der 2 '-Position zur 3 '-Position eines in 4'-Stellung mit der Schutzgruppe SG (z.B. einer Tritylgruppe) versehenen ß-D- Ribo-pyranosyl-nucleosids (Nucleobase B). Besonders bevorzugt wird in dem in der DE-A-19741715 beschriebenen Verfahren eine Benzoylgruppe als die wandernde Acylgruppe eingesetzt (Schema 1):
Schema 1
Nach der DE-A-19741715 wird diese Reaktion in einer besonderen Ausführungsform in Gegenwart einer Base, insbesondere in Gegenwart von N- Ethyldiisopropylamin und/oder Triethylamin erreicht. Dabei kann die Reaktion vorteilhaft auch im gleichen Reaktionsgefäß als Ein-Topf-Reaktion durchgeführt werden.
Ferner ist es nach der DE-A-19741715 auch vorteilhaft, wenn nach der Acylierung (d.h. nach der Einführung der Acylgruppe in der 2'-Position) und/oder nach der gegebenenfalls erfolgten Wanderung von der 2'- zu der 3'-Position die Reaktionsprodukte chromatographisch gereinigt werden. Eine Reinigung nach der Tritylierung ist gemäß dem Verfahren in der DE-A-19741715 nicht notwendig, was besonders vorteilhaft ist.
Die aus diesem Stand der Technik bekannten Synthesen verlangen den Einsatz relativ großer Mengen an Chemikalien. Ferner sind die notwendigen Reaktionszeiten in der Regel noch sehr lang und die Ausbeuten an Endprodukt sind noch verbesserungsbedürftig.
Als Vergleich können die Beispiele 1 bis 4 aus DE-A-19741715 herangezogen werden. In Beispiel 1 , das eine Synthese von 1-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'- dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-thymin beschriebt, wurde zunächst die freie 4'-Position trityliert und dann in der 2'-Position benzoyliert. Für die Wanderungsreaktion wurden dann relativ große Mengan an folgenden Chemikalien eingesetzt:
Pyridin (29,7 Äquivalente), n-Propanol (56,0 Äquivalente), p-Nitrophenol (1 ,58 Äquivalente), Dimethylaminopyridin (0,9 Äquivalente DMAP), N- Ethyldiisopropylamin (4,0 Äquivalente)
Die Reaktion dieser Mischung erfolgte über 48 Stunden bei 61-63°C und für weitere 60 Stunden bei Raumtemperatur, zusammen also 4,5 Tage. Nachfolgend wurde wäßrig aufgearbeitet. Sodann mußte der Ansatz zur Vorreinigung und zur Nachreinigung noch zweimal an Kieselgel chromatographiert werden. Aus diversen Fraktionen wurden zusammen 48% Produktausbeute erhalten.
Analoge Vorgehensweisen und Ergebnisse wurden in den Beispielen 2 bis 4 der DE-A-19741715 beschrieben (Synthese von N -Benzoyl-1-{3'-O-benzoyl-4'-O-
[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin bzw. von N^- Benzoyl-9-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosylj-adenin bzw. von N9-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)- methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-2-O-allyl-2N-isobutyroyl-guanin).
In analoger Weise ist das im folgenden dargestellte 3-PhthalimidylethyI-1-[3'-O- benzoyl-4'-O-(4,4'-dimethoxytrityl)-ß-D-ribopyranosyl]-indol erhältlich.
[M = 828,92 = C51H45N2O9] Die in der DE-A-19741715 beschriebenen Verfahren, und hier insbesondere der Verfahrensschritt der Umlagerung der jeweiligen Schutzgruppe von der 2'-O zur 3'-O-Gruppe der Pentopyranosyl-Nucleoside, sind im Hinblick auf eine industrielle Anwendung noch zu verbessern.
Die gewünschten Verfahrensverbesserungen zielen vor allem auf die Verringerung des ökonomisch und ökologisch unzweckmäßigen Einsatzes großer Mengen an „Ballastchemikalien", deren aufwendige Entfernung mittels Säulenchromatographie bei der Produktisolierung, die Verbesserung der Produktausbeuten sowie die Verkürzung langer Reaktionszeiten unter Erhitzen der Reaktionsmischungen. Letztere Prozedur ist vor allem bei empfindlichen Edukten bzw. Produkten von Nachteil oder eventuell auch prohibitiv. Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Mängel nun auf überraschend einfache Weise behoben.
Es wurde gefunden, dass die nach der Lehre der DE-A-19741715 aufgeführten Überschüsse diverser Chemikalien, wie Pyridin, N-Ethyl-diisopropylamin oder Triethylamin, Dimethylaminopyridin (DMAP), n-Propanol und p-Nitrophenol, nicht benötigt werden, da sich die kritische Wanderungsreaktion der 2'-O-geschützten Verbindungen, wie der Acylverbindungen, zu den 3'-O-geschützten Verbindungen, wie den 3'-O-Acylverbindungen, auch ohne Erhitzen unter wesentlich milderen Bedingungen, stark verkürzter Reaktionszeit, höherer Ausbeute und vielfach ohne chromatographische Reinigung durchführen läßt, indem man einen Katalysator der oben definierten Formeln IVa und/oder IVb verwendet.
In Figur 1 werden einige typische Beispiele für Katalysatoren der Formel IVa bzw. IVb aufgeführt (dort als Verbindungen Va bis Vf bezeichnet), die kommerziell erhältlich sind und die sich im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft einsetzen lassen. Auch polymer-gebundene Varianten können verwendet werden, wie z. B. polymergebundenes TBD (Vc, von Aldrich Nummer 35,875-4). Polymergebundene Katalysatoren lassen sich einfach durch Filtration abtrennen. Die meisten anderen hoch wirksamen Katalysatoren, wie z.B. Va-d und Vf, können durch Waschen der organischen Reaktionslösung mit Wasser einfach entfernt werden, sofern ein nicht mit Wasser mischbares Lösemittel verwendet wurde bzw. nachdem das wasserlösliche Lösemittel durch ein solches ersetzt wurde.
Der Katalysator der Formel IVa bzw. IVb kann bei Raumtemperatur in Mengen von 0,01 bis 20 Moläquivalenten, bevorzugt in Mengen von 0,05 bis 10 Moläquivalenten, besonders bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 0,99 Moläquivalenten, bezogen auf die Menge an ungeschützter Ausgangsverbindung, eingesetzt werden. Äquimolare oder überstöchiometrische Mengen, beispielsweise 2-10 Moläquivalente, können ebenfalls verwendet werden, insbesondere bei billigen Katalysatoren, falls eine sehr rasche Umsetzung gewünscht wird.
Die Reaktion wird üblicherweise in einem inerten organischen Lösemittel oder in geeigneten Lösemittelgemischen durchgeführt, beispielsweise in Tetrahydrofuran, Essigsäuremethyl- oder -ethylester, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Diethylether, Dioxan, Acetonitril, Ethylenglycol-dimethy lether, Benzol, Toluol, Dichlormethan oder Dichlorethan, bevorzugt in einem inerten, niedrigsiedenden Lösemittel, in dem sich die Reaktionskomponenten bei Raumtemperatur oder bei mildem Erwärmen leicht auflösen lassen.
Die Reaktionstemperatur liegt üblicherweise bei 0°C bis zur Siedetemperatur des Lösemittels, bevorzugt bei 15°C bis 40°C, besonders bevorzugt bei Raumtemperatur um 20°C.
Die Reaktionszeiten liegen im Bereich einer bis weniger Minuten, bei Einsatz äquimolarer oder überstöchiometrischer Mengen des Katalysators IVa bzw. IVb bis zu ca. 6-12 Stunden bei Einsatz von 0,01 bis 0,99 Moläquivalenten.
Besonders bevorzugt lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Verbindungen herstellen: N9-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-2- O-alIyl-2N-isobutyroyl-guanin,
N6-Benzoyl-9-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosylj-adenin, 1-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}- thymin,
N4-Benzoyl-1-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosylj-cytosin und
3-Phthalimidylethyl-1-[3'-O-benzoyl-4,-O-(4,4'-dimethoxytrityl)-ß-D-ribopyra nosyl]-indol.
Die folgenden Figuren und Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben, ohne sie zu beschränken:
Beispiel 1 :
Synthese von 1-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosylj-thymin (Schema 2):
Schema 2:
Bz = Benzoyl, DMT = Dimethoxytrityl
Die Ausgangsverbindung 1-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]- ß-D-ribo-pyranosyl}-thymin wurde durch Benzoylierung von 1-{4'-O-[(4,4'- dimethoxy-triphenyl]-methyl)-ß-D-ribo-pyranosyl}-thymin mit Benzoylchlorid in
Pyridin nach Standardverfahren hergestellt [1H NMR (CDCI3, 400 MHz, ppm): 7.95 (m, 1 H, 2"-benzoyl), 6.19 (d, 1 H, H-1 '), 4.82 (dd, 1 H, H-2'), 3.37 (m, 1 H, H- 5a')]. 33.0 mg (50 μmol) und 7.0 μl (49.5 μmoi) DBU (Va) in 2 ml Dichlormethan reagierten 12 h bei 20°C. DBU wurde mit Wasser ausgewaschen, die org. Phase getrocknet und eingeengt.
Ausbeute: 33 mg (100%) Laut NMR und HPLC enthielt dieses Produkt noch 17.5% noch nicht umgelagertes Edukt. Die korrigierte HPLC-Ausbeute betrug demnach 82.5%. [1 H NMR (CDCI3, 400 MHz, ppm): 8.18 (m, 1 H, 2"-BenzoyI),
5.92 (m, 1 H, H-3'), 5.88 (d, 9.4 Hz, 1 H, H-1 '), 2.61 (dd, 1 H, H-5a')]. Das Wanderungsprodukt wurde ferner nach HPLC mit einer authentischen Probe gemäß dem Verfahren der DE-A-19741715 verglichen und für identisch befunden.
HPLC-Bedingungen:
Säule Merck Lichrosphere 100, 5μm, 4x250 mm; Flußrate 1 ml/min; UV-Detektion 210 nm; Laufmittel isochratisch 41 Vol-% Wasser, 59 Vol-% Acetonitril Retentionszeiten:
Edukt O-2'-Benzoat: 13,4 min; Produkt O-3'-Benzoat: 12,7 min
Fig. 2 beschreibt den zeitlichen Umsatz der Wanderungsreaktion nach HPLC- Bestimmung. Dabei wird die Umsetzung von 1-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'- dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo-pyranosyl}-thymin zum 1-{3'-O-Benzoyl-4'- O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyI)-ß-D-ribo-pyranosyl}-thymin mit 10% eines Katalysators der Formel (IV) bei 22°C in Essigsäureethylester durchgeführt. Es wurde die Aktivität verschiedener Katalysatoren, wie in Figur 2 dargestellt, untersucht.
Die Effizienz der untersuchten Katalysatoren ist verschieden. Doch lassen sich mit entsprechend größeren Mengen an (IV) raschere Umsetzungen erreichen. So lässt sich z. B. anstelle des teureren TBD (Vc) für präparative Zwecke auch das billigere DBU (Va) oder DBN (Vb) in etwas größeren Mengen mit Erfolg einsetzen.
Beispiel 2: Synthese von N4-Benzoyl-1-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)- methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin (Schema 3):
Schema 3:
.NHBz ^\ .NHBz
OH ° OBz °H °
Bz = Benzoyl, DMT = Dimethoxytrityl
Die Ausgangsverbindung für die Wanderungsreaktion, das N4-Benzoyl-1-{2'-O- benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin läßt sich entweder nach DE-A-19741715 (dort Beispiel 2) in 51 % Ausbeute gewinnen, oder besser unter gänzlicher Vermeidung der aufwendigen Säulenchromatographie als kristallines Reinprodukt in 46% Gesamtausbeute wie folgt:
199 g (0,57 mol) N -Benzoyl-1-ß-D-ribo-pyranosyl-cytosin, 230 ml (132,4 mmol; 2,3 Äquiv.) Anisaldehyd-dimethylacetal und 2,5 g (13,1 mmol) p-Toluolsulfonsäure wurden in 2000 ml N,N-Dimethylformamid suspendiert. 200 ml Lösemittel wurden im Vakuum abdestilliert. Nach 1 Stunde Rühren bei 70°C Badtemperatur (70 mbar) gab man weitere 2,5 g (13,1 mmol) p-Toluolsulfonsäure hinzu und rührte noch 1 Stunde bei 70°C Badtemperatur und 70mbar. Das Lösemittel wurde im Vakuum abdestilliert, der Rückstand in 650 ml Pyridin aufgenommen und mit 100 ml (0,82 mol; 1 ,4 Äquiv.) Benzoylchlorid versetzt. Nach Rühren über 12 h bei Raumtemperatur wurde das Lösemittel im Vakuum abdestilliert und der Rückstand mit Dichlormethan über Kieselgel filtriert. Nach Einengen erhielt man 428 g eines Rohproduktes, das wie folgt weiter verarbeitet wurde: Davon wurden 190,0 g (theoretisch maximal 253 mmol) in 2396 ml Methanol gelöst und im Eisbad 218,4 ml (2835 mmol, 8,50 Äquiv.) Trifluoressigsäure schnell zugetropft. Nach 10 min wurde das Eisbad entfernt. Nach weiteren 80 min versetzte man vorsichtig mit 238,2 g (2835 mmol, 8,5 Äquiv.) festem Natriumhydrogencarbonat. Nach 5 min Rühren wurde die neutralisierte Lösung mit 2000 ml Wasser versetzt und mit 2000 ml Dichlormethan extrahiert. Die Wasserphase wurde noch 2mal mit je 1300 ml Dichlormethan extrahiert, die gesammelten organischen Phasen rasch mit Natriumsulfat getrocknet und bis auf ca. 1 Liter eingeengt. Im Kühlschrank kristallisierten erst 27,8 g und aus der Mutterlauge (nach Waschen mit Wasser und Trocknen) weitere 24,7 g Produkt. Gesamtausbeute an N4-Benzoyl-1-[(2'-O- benzoyl)-ß-D-ribo-pyranosyl]-cytosin: 52.5 g (116,3 mmol; 46 % bezogen auf eingesetztes N4-Benzoyl-1 -ß-D-ribo-pyranosyl-cytosin).
Tritylierung und Wanderungsreaktion nach vorliegendem erfindungsgemäßen Verfahren wurden nicht wie in DE-A-19741715 (dort Beispiel 2) empfohlen als Eintopfreaktion durchgeführt, da sich das gewünschte Endprodukt zweckmäßiger ohne Säulenchromatographie rein isolieren läßt. Das gilt vor allem deshalb, weil nach der praktisch quantitativ verlaufenden Tritylierung durch einfaches Ausfällen des Zwischenproduktes bereits alle Überschußreagenzien abtrennbar waren und somit auch nach der Wanderungsreaktion keine Chromatographie mehr erforderlich war:
Zu 52,00 g (115,1 mmol) N -Benzoyl-1-[(2'-O-benzoyl)-ß-D-ribo-pyranosyl]- cytosin, 572 ml trockenem Dichlormethan, 270 ml trockenem Pyridin, 78,06 g (230,3 mmol, 2,0 Äquiv.) Dimethoxytritylchlorid und 1 ,56 g (11 ,5 mmol, 0,1 Äquiv.) DMAP tropfte man unter Argon und Rühren 39,44 ml (230,3 mmol, 2,0 Äquiv.) N- Ethyl-diisopropylamin. Nach 4 h wurde mit gesättigter NaHC03-Lösung versetzt, 5 min gerührt, die organische Phase abgetrennt, die Wasserphase noch 2mal mit Dichlormethan ausgeschüttelt und die vereinigten organischen Phasen über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Einengen mit Toluol (Entfernung von Pyridin) erhielt man 140 g gelbes Öl, das in wenig Dichlormethan gelöst und unter Rühren in 5 L /so-Hexan getropft wurde. Das gelbe Produkt wurde abgesaugt, mit iso- Hexan gewaschen und bei 45°C im Vakuum getrocknet.
Ausbeute: 90 g (100%) N4-Benzoyl-1-{2'-O-benzoyl-4,-O-[(4,4'- dimethoxytriphenyl)-methyl)]-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin, die in 900 ml Essigsäure-ethylester gelöst und mit 224 ml (0,10 mol, 0,87 Äquiv. DBU (Va) versetzt wurden. Dabei verfärbte sich die Lösung sofort violett. Nach 3 h Rühren bei Raumtemperatur war die Reaktion laut HPLC-Analyse beendet. Wie in Beispiel 2 gezeigt, ist die eingesetzte Überschußmenge an (Va) nicht erforderlich, die Reaktion kann auch ebenso gut mit 10 mol% Reagenz über Nacht stehen gelassen werden. Mit dem hier eingesetzten Überschuß und wegen der einfachen Abtrennung von (Va) ließ sich jedoch die Reaktionszeit stark verkürzen. Die Aufarbeitung des Reaktionsansatzes erfolgte durch neutral waschen der Lösung mit 5mal je 200 ml Wasser, anschließend wurde mit Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wurde in 180 ml Dichlormethan bei 80°C gelöst und langsam mit 900 ml tett-Butylmethylether versetzt bis die klare Lösung langsam trüb wurde. Nach Erkalten wurde das kristalline Rohprodukt abgesaugt und in 270 ml Dichlormethan wieder gelöst. Nach Zugabe von 270 ml tetτ.-Butylmethylether erhielt man in der Kälte rasch Kristalle, die absaugt und bei 40°C im Vakuum getrocknet wurden.
Ausbeute an reinem N4-Benzoyl-1-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)- methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin (Reinheit HPLC <99%): 55,3 g (73,4 mmol) farblose Kristalle. Die Mutterlauge wurde mit Diethylether ausgerührt und der unlösliche Teil nochmals analog wie oben beschrieben umgesetzt und aufgearbeitet. Dadurch ließen sich 5,5 g einer weiteren Produktfraktionen gewinnen. Dies entspricht einer Gesamtausbeute von 60,8 g ( 81 ,4 mmol, 70,5% über 2 Stufen).
Zum Vergleich mit dem Stand der Technik: Entsprechend Beispiel 2 der DE-A- 19741715 konnten in vergleichbarem Maßstab lediglich 51% Produktausbeute nach mehrtägigem Kochen und Chromatographie über eine große Säule (50x10 cm) gewonnen werden. H NMR (CDCI3, 400 MHz, ppm): 8,85 (brm, 1 H, NH), 6,03 (d, 9,8 Hz, 1 H, H-1 '), 5,88 (m, 1 H, H-3'), 4,14 (br, 1h, OH), 3,92 (ddd, 1 H, H- 4'), 3,76, 3,77 (2s, 6H, OMe), 3,66-3,76 (m, 2H, H-2', H-5a'), 2,72 (dd, 11 Hz, 5Hz, 1 H, H-5b'). C NMR (DEPT, CDCI3, ppm): 55,26 (OMe), 66,00 (C-5'), 67,90 C-4'), 71 ,18 (C-3'), 73,96 (C-2'), 82,26 (C-1 '), 87,30 (Trityl-C). Die Struktur des Wanderungsproduktes war auch nach HPLC mit einer authentischen Probe gemäß Beispiel 2 der DE-A-19741715 identisch.
Beispiel 3: Reaktionsverlauf bei der Synthese von N -Benzoyl-1-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'- dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin mit Katalysatoren der Formel (IV).
Analog wie in Beispiel 1 beschrieben wurden unterschiedliche Umsatz/Zeit- Verläufe ermittelt. Dabei konnte z. B. gezeigt werden, dass mit 10% DBU (Va), TBD (Vc) oder DBN (Vb) die Reaktion nach weniger als acht Stunden bei Raumtemperatur nahezu abgeschlossen ist.
HPLC-Bedingungen:
Säule Merck Lichrosphere 100, 5μm, 4x250 mm; Flußrate 1 ml/min; UV-Detektion 210 nm; Gradient in 13 min von 70%B auf 82% B, wobei Laufmittel A: 95 Vol-% Wasser, 5 Vol-% Acetonitril und Laufmittel B: 95 Vol-% Acetonitril, 5 Vol-% Wasser. Retentionszeiten: Edukt O-2'-Benzoat: 8,9 min; Produkt O-3'-Benzoat: 8,3 min.
Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der Umsetzung von 1-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'- dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin zum 1-{3'-O-Benzoyl-4'- O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo-pyranosyl}-cytosin mit 10% eines Katalysators der Formel (IV) bei 22°C in Essigsäureethylester.
Beispiel 4:
Umsetzung N6-Dibenzoyl-9-{2'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxy-triphenyl)- methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-adenin mit DBU (lila) zum N6-Dibenzoyl-9-{3'-O- benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-adenin (Schema 4) Schema 4:
Bz = Benzoyl, DMT = Dimethoxytrityl
Die Umsetzung erfolgt analog zu Beispiel 1.
HPLC-Bedingungen:
Säule Merck Lichrosphere 100, 5μm, 4x250 mm; Flußrate 1 ml/min; UV-Detektion
210 nm; Gradient in 13 min von 70%B auf 82% B, wobei Laufmittel A: 95 Vol-%
Wasser, 5 Vol-% Acetonitril und Laufmittel B: 95 Vol-% Acetonitril, 5 Vol-%
Wasser.
Retentionszeiten: Edukt O-2'-Benzoat: 13,0 min; Produkt O-3'-Benzoat: 13,6 min.
N6-Dibenzoyl-9-{2'-O-benzoyI-4'-O-[(4,4'-dimethoxy-triphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosylj-adenin (authentische Probe gemäß DE-A-19741715) und 1 Moläquivalent DBU (Va) wurden bei 22°C in Essigsäureethylester umgesetzt. HPLC- Analyse nach 1 h ergab Umsatz zu 89% 3'-O-Benzoat und 11% verbliebenem 2'- O-Benzoat.
Beispiel 5:
Synthese von 9-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosyl}-2-O-allyI-2-N-isobutyroyl-guanin (Schema 5) Schema 5:
Bz = Benzoyl, DMT = Dimethoxytrityl
Die Synthese der Vorstufe 9-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyI)- methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-2-O-aIIyl-2-N-isobutyroyl-guanin erfolgte nach einer verbesserten Methode analog zu der in Beispiel 2 für den Cytosin-Baustein beschriebenen Verfahren.
So wurden 0,200 g (0,246 mmol) rohes, laut DC und HPLC noch verunreinigtes 9- {2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyl}-2-O- allyl-2-N-isobutyroyl-guanin [C46H47N5O9; 813,9] und 0,64 ml (3,09 mmol) DBU (Va) bei 22°C in Essigsäureethylester (2 ml) gelöst. Laut HPLC und DC (Dichlormethan/Essigsäure-ethylester 5:1) lagen Produkt und Edukt praktisch sofort nach Lösung der Komponenten im Verhältnis ca. 90:10 vor. Die Lösung wurde 5 mal mit Wasser gewaschen bis der pH-Wert neutral war, getrocknet, eingeengt und das Produkt über Kieselgel gereinigt (Dichlormethan/ Essigsäure- ethylester 10:1 bis 6:1 mit 1% Triethylamin). Man erhielt so 0,110 mg (55%, bezogen auf das verunreinigte Edukt) 9-{3'-O-BenzoyI-4'-O-[(4,4'-dimethoxy- triphenyl)-methyl]-ß-D-ribo-pyranosyI}-2-O-allyl-2-N-isobutyroyl-guanin und ca. 90 mg der schon im Edukt vorhandenen Verunreinigungen, die bei höherem RF-Wert eluierten. Das Edukt war nach der Chromatographie kaum noch nachweisbar, so daß die Ausbeute zwischen 55% und 100% bezogen auf das effektiv eingesetzte Edukt war.
Die Reaktion ließ sich auch mit katalytischen Mengen an DBU (Va) durchführen. So ergab der entsprechende Ansatz mit 14.68 μl (0,098 mmol), d.h. 0,4 Moläquivalenten DBU (Va), nach 75 min Reaktionszeit dasselbe Ergebnis. Bei einem weiteren Versuch mit nur 0,02 Moläquivalenten DBU (Va) wurde mittels HPLC ein Umsatz von 50% nach 2 Stunden bestimmt.
1H NMR (CDCI3, 400 MHz, ppm): 2,62, 2,64 (2d, 6H, 2 Me), 3,77, 3,78 (2s, 6H, 2 OMe), 5,66, (d, 9.5 Hz, 1 H, H-1 ').
Beispiel 6: Vergleichsversuche
Umsetzung von 1-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo- pyranosylj-cytosin zum 1-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß- D-ribo-pyranosyl}-cytosin mit den in DE-A-19741715 in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Chemikalien unter den Reaktionsbedingungen der vorliegenden Erfindung, d.h. insbesondere bei Raumtemperatur und kürzeren Reaktionszeiten.
Umsetzung von 1-{2'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl)-ß-D-ribo- pyranosylj-cytosin, 0,25 g (0,332 mmol) mit a)
- N-Ethyl-diisopropylamin 5,68 μl (0,033 mmol, 0,1 Äquivalente) in 2,5 ml Essigsäureethylester. b)
- Triethylamin 4,62 μl (0,033 mmol, 0,1 Äquivalente) in 2,5 ml Essigsäureethylester. c)
- N-Ethyl-diisopropylamin 5,68 μl (0,033 mmol, 0,1 Äquivalente) in 2,5 ml Essigsäureethylester.
- Triethylamin 4,62 μl (0,033 mmol, 0,1 Äquivalente) d) mit sämtlichen der in DE-A- 9741715, Beispiel 2, aufgeführten Reaktionskomponenten in entsprechenden Mengenverhältnissen - Pyridin (2,7 ml)
- Dimethylaminopyridin 40,52 mg (DMAP, 0,332 mmol, 1 Äquivalent)
- Triethylamin 138,5 μl (0,995 mmol, 3 Äquivalente)
- p-Nitrophenol 92,27 mg (0,663 mmol, 2 Äquivalente) - -n-Propanol 498,3 μl (6,633 mmol, 20 Äquivalente)
Ergebnis: In allen Versuchen a-c wurde nach Rühren über 24 h bei Raumtemperatur mittels HPLC kein Umsatz zum gewünschten 3'-O-Benzoat gefunden. Beim Versuch war der Umsatz <3% Daraus folgt, daß sich die gewünschte Wanderungsreaktion des 2'-O-Benzoates in das 3'-O-Benzoat weder durch die Einzelkomponenten noch durch die Gesamtmischung der in DE-A- 19741715 besonders bevorzugten Ausführungsform unter den vergleichbar milden Reaktionsbedingungen und hohen Umsätzen wie in der vorliegenden Erfindung erreichen läßt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Synthese von Pentopyranosyl-Nucleosiden der Formel I oder II
(I) (II) worin
R1 gleich Wasserstoff, -OH, Brom oder Chlor ist,
R2, R3 und R4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils
Wasserstoff, -NR5R6, -OR7, -SR8, =O, CnH2n+ι oder CπH2nNR10R11 bedeuten,
R5, R 6, R7 und R8, unabhängig voneinander, gleich oder verschieden,
Wasserstoff, CnH2n+1 oder CnH2n-ι bedeuten, R R1100 uunndd RR1111 uunnaabbhhäännggiigg vvoonneeiinnaannddeerr WWaassss«erstoff oder CnH2n+ι bedeuten oder zusammen einen Rest der Formel III bilden
worin R12, R13, R14 und R15 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, -OR7, CnH2n+ι oder CnH2n-ι, -C(O)R9, worin R7 die oben definierte Bedeutung besitzt und R9 ein linearer oder verzweigter Alkyl- oder Arylrest ist, der ein oder mehrfach substituiert vorliegen kann,
X, Y und Z unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils =N-, =C(R16)- oder -N(R17)- mit R16 und R17 gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, CnH2n+ι oder (CnH2n)NR10R11 mit den oben genannten Bedeutungen, bedeutet, und Scι eine Acylgruppe ist, die ein oder mehrfach substituiert sein kann, und
SC2 Wasserstoff oder eine Schutzgruppe ausgewählt aus einer Acyl-, Trityl-, Silyl- oder Allyloxycarbonylgruppe ist, wobei die Schutzgruppe ein oder mehrfach substituiert sein kann, und n in den obigen Formeln eine ganze Zahl von 1 bis 12 bedeutet, R1 eine der für R1 definierten Bedeutungen besitzt,
R2 , R3 und R4 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, jeweils Wasserstoff, =O, CnH2n+ι oder -O-CnH2n+ι oder -O-CnH2n-ι oder CnH2nNR10'R11 ' bedeuten, R10 und R11 unabhängig voneinander eine der für R10 und R11 definierten Bedeutungen besitzen,
X' eine der für X definierten Bedeutungen besitzt, und
Scr und Sc2- unabhängig voneinander eine der für Scι und SC2 definierten
Bedeutungen besitzen, umfassend die Umlagerung einer Acyl-Schutzgruppe Scι oder Scr vom 2'- O- zum 3'-O-Atom des Pyranosylrestes in Gegenwart eines Katalysators der Formel IVa und/oder der Formel IVb
(IVa) (IVb) worin A -CH2- oder -NR20- darstellt,
R20 Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Arylalkyl oder einen Polymerrest bedeutet, die ein oder mehrfach substituiert sein können, D eine Gruppe der Formel -CmH2m- ist, und m eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist,
R18, R19 und R24 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl bedeuten, die ein oder mehrfach substituiert sein können, wobei R18 und R19 auch miteinander verknüpft sein können, und
R21 eine Gruppe -NR22R23 bedeutet, worin R22 und R23 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder Aralkyl bedeuten, die ein oder mehrfach substituiert sein können.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend die Schritte: a) Vorlage eines ungeschützten Pentopyranosids b) Schützen der 2'-Position des Pyranosylrestes mit einer Acyl- Schutzgruppe Scι oder Scr, sowie gegebenenfalls Schützen weiterer freier Positionen mit Schutzgruppen, insbesondere gegebenenfalls Schützen der 4'-Position des Pyranosylrestes mit einer
Schutzgruppe SC2 oder SC2 ', c) Abspalten einer sich gegebenenfalls in 3 '-Position des Pyranosylrestes befindenden Schutzgruppe und d) Umlagerung der gegebenenfalls substituierten Acyl-Schutzgruppe von der 2'-Position in die 3'-Position unter Einsatz eines
Katalysators der Formel IVa und/oder IVb.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin in Schritt b) die 2'- und 4'-Positionen und gegebenenfalls die 3'-Position gleichzeitig oder in verschiedener Reihenfolge mit einer Schutzgruppe geschützt werden, die gegebenenfalls sich in 3'-
Position des Pyranosylrestes befindende Schutzgruppe abgespalten wird und sodann eine Umlagerung der Schutzgruppe Scι oder Scr von der 2'-Position in die ungeschützte 3'-Position unter Einsatz eines Katalysators der Formel IVa und/oder IVb durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , worin R18, R19 und R24 unabhängig voneinander, gleich oder verschieden, Wasserstoff oder Alkyl mit ein bis vier
Kohlenstoffatomen bedeutet oder R18 und R19 zusammen eine Gruppe - (CH2)P- darstellen, wobei p eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , worin R20 Wasserstoff oder Alkyl mit ein bis vier Kohlenstoffatomen bedeutet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , worin A -CH2-, -NH-, -N(CH3)-, -N^Hs)-, - N(C3H7)- und -N(C4Hg)- bedeutet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , worin R21 -N(CH3)2, -N(C2H5)2, -N(C3H7)2 oder N(C4Hg)2 bedeutet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , worin R18 Wasserstoff, -CH3, -C2H5, -C3H7 oder
C4H9 bedeutet.
Verfahren nach Anspruch 1 , worin R19 Wasserstoff, -CH3, -C2H5, -C3H7 oder
C4H9 bedeutet.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , worin R24 Wasserstoff, -CH3, -C2H5, -C3H7 oder C4H9 bedeutet.
11. Verfahren nach Anspruch 1 , worin der Katalysator der Formel (IVa) und/oder (IVb) in Mengen von 0,01 bis 20 Moläquivalenten, bezogen auf das ungeschützte Pentopyranosid, eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 , worin die Umsetzung in einem inerten organischen Lösemittel ausgewählt aus der Gruppe Tetrahydrofuran, Essigsäuremethylester, Essigsäureethylester, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Diethylether, Dioxan, Acetonitril, Ethylenglycoldialkylether, Benzol, Toluol, Dichlormethan, Methylisobutylketon, Chloroform oder Dichlorethan oder in deren Gemischen, erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1 , worin die Reaktionstemperatur zwischen 15°C und 40°C liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 , worin die Reaktionsdauer zwischen einer Minute und 12 Stunden beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Katalysatoren ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus
1 ,3-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU), 1 ,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), 1 ,5,7-Triazabicyclo[4.4.0]dec-5-en (TBD), 7-Methyl-,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-en (MTBD), Pentaisopropylguanidin (PIG) oder
Tetramethylguanidin (TMG) .
16. Verfahren nach Anspruch 1 zur Synthese von
N9-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosyl}-2-O-allyl-2N-isobutyroyl-guanin,
N6-Benzoyl-9-{3'-O-benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D- ribo-pyranosyI}-adenin,
1-{3'-O-Benzoyl-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D-ribo- pyranosyl}-thymin, N4-Benzoyl-1-{3'-O-benzoyI-4'-O-[(4,4'-dimethoxytriphenyl)-methyl]-ß-D- ribo-pyranosyl}-cytosin und 3-PhthaIimidylethyl-1-[3,-O-benzoyl-4'-O-(4,4'-dimethoxytrityl)-ß-D-ribopyra- nosyl]-indol.
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