ES2318182T3 - Procedimiento para sintetizar acido l-y-metilenglutamico y analogos. - Google Patents
Procedimiento para sintetizar acido l-y-metilenglutamico y analogos. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para sintetizar ácido 4-metilen-L-glutámico enantioméricamente puro de manera sustancial y análogos del mismo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: a. proporcionar un ácido (2S)-piroglutámico o un derivado del mismo como material de partida; b. convertir el material de partida en un derivado de 4-aminometilideno del mismo; c. hidrolizar el derivado de 4-aminometilideno para dar un derivado de 4-hidroximetilideno del mismo; y d. reducir el derivado de 4-hidroximetilideno para dar un derivado de 4-metileno de ácido piroglutámico o un éster del mismo; e. hacer reaccionar el ácido 4-metilenpiroglutámico con una base fuerte para formar ácido 4-metilenglutámico lineal, o ésteres y sales del mismo.
Description
Procedimiento para sintetizar ácido
L-\gamma-metilenglutámico y
análogos.
Esta invención se refiere a un procedimiento
para sintetizar aminoácidos enantioméricamente puros de manera
sustancial, y tendrá aplicación en un procedimiento sintético para
sintetizar el enantiómero L del ácido glutámico y análogos
sustituidos del mismo.
Se conoce bien en bioquímica que todos los
aminoácidos existen en dos formas tridimensionales, que son
imágenes especulares virtuales entre sí. Las dos formas se
denominan en la técnica por la dirección en la que rotan la luz
polarizada, levógira (L) y dextrógira (D), respectivamente
izquierda y derecha. Las representaciones de Fischer de las
fórmulas estructurales para los dos enantiómeros del ácido
glutámico se representan a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
También se conoce bien que el enantiómero L es
la forma que se produce de manera natural de cada aminoácido
encontrado en la naturaleza. El enantiómero L de cada aminoácido
que forma parte de un agente farmacológico también es el
enantiómero "activo" para fines medicinales.
Se conoce bien que los antifolatos que contienen
solamente el enantiómero L del ácido glutámico son mucho más
activos que los que incluyen el enantiómero D en una mezcla
racémica de los dos enantiómeros. El enantiómero D puro de MDAM,
como con la mayoría de los antifolatos, es prácticamente inactivo
como fármaco.
El ácido
4'-metilen-4-[(2,4-diamino-3,4-dihidropteridin-6-il)etil]-benzoil-glutámico,
también denominado ácido
4-desoxi-4-amino-10-deazapteroil-\gamma-metilenglutámico
y
\gamma-metilen-10-deazaaminopterina
(MDAM), es un agente antitumoral en investigación bien conocido.
Actualmente, está sometiéndose MDAM a ensayos clínicos en seres
humanos en los Estados Unidos y en el extranjero como tratamiento
para el cáncer. MDAM y otros antifolatos son esencialmente
moléculas de "dos partes", con una parte de ácido pteroico y
una parte de aminoácido. Cuando el ácido
L-4-metilen-glutámico
forma la parte de aminoácido, el agente se conoce como
L-MDAM.
El ácido
4-metilen-L-glutámico
también es un agente despolarizante bien conocido en la médula
espinal de rata. Esta propiedad parece indicar una potente
actividad en el SNC, lo que puede traducirse en el desarrollo de
agentes para tratar diversos trastornos del SNC.
Se ha aislado el ácido
4-metilen-L-glutámico
en forma sustancialmente pura a partir de cacahuetes germinados tal
como se describe en la patente estadounidense número 5.550.128. Se
ha sintetizado la forma de ácido libre del ácido
4-metilen-L-glutámico
partiendo de ácido L-piroglutámico, tal como se
muestra en la publicación de Ezquerra, adjunta a la hoja de
divulgación de la información que acompaña a esta solicitud.
Se ha sintetizado anteriormente el ácido
4-metilen-L-glutámico,
que constituye la parte de aminoácido de L-MDAM, a
través de un procedimiento no publicado anteriormente a partir de
un material de partida de L-piroglutamato
diprotegido. El piroglutamato está disponible comercialmente, y
también se ha sintetizado mediante un procedimiento no publicado
anteriormente. Tetrahedron: Asymmetry 1994, 5,
921-926 da a conocer la síntesis de ácido
4-metil-L-glutámico
a partir de ácido
N-Boc-(2S)-piroglutámico.
Esta invención implica un procedimiento para
sintetizar L-aminoácidos sustancialmente puros, así
como ciertos compuestos intermedios. Principalmente, se usará el
procedimiento de esta invención para sintetizar ácido
L-glutámico sustancialmente puro y compuestos
intermedios a partir de los que puede producirse ácido
L-glutámico.
El procedimiento, cuando se emplea para
sintetizar ácido-metilenglutámico o un éster del
mismo incluye derivatizar ácido piroglutámico o un éster del mismo
para añadir un resto metileno; luego desciclización del
piroglutamato para formar el éster o ácido glutámico lineal.
La derivatización del piroglutamato se logra
protegiendo en primer lugar los grupos funcionales nitrógeno y
ácido carboxílico; añadiendo luego un resto
4-metileno a través de un procedimiento de tres
etapas, que puede realizarse a o próximo a temperatura ambiente, y
que puede llevarse a cabo opcionalmente en un recipiente
individual. El procedimiento preferido se describe en detalle en la
siguiente descripción detallada.
Es un objeto de esta invención proporcionar un
procedimiento sencillo y mejorado para sintetizar ácido
L-glutámico sustancialmente puro y similares.
La realización preferida descrita en el presente
documento no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a las
condiciones, etapas de reacción o reactivos precisos dados a
conocer. Se ha elegido y descrito para explicar los principios de
la invención, y su aplicación y uso práctico para de ese modo
permitir a otros expertos en la técnica entender sus
enseñanzas.
El procedimiento de esta invención tiene como
objetivo principal la síntesis de L-aminoácidos
sustancialmente puros, lo más particularmente el compuesto
intermedio crítico en la síntesis del fármaco anticancerígeno en
investigación,
\gamma-metilen-10-deazaaminopterina
(MDAM), cuya estructura se muestra a continuación:
Tal como se indicó anteriormente, se sintetiza
L-MDAM a partir de dos productos intermedios
críticos: (1) ácido pteroico; y (2) ácido
4-metilen-L-glutámico.
Los dos productos intermedios se acoplan por medio de cualquiera de
los procedimientos conocidos, dándose a conocer un procedimiento
de este tipo en la patente estadounidense número 4.996.207, que se
incorpora al presente documento como referencia. Con ligeras
modificaciones en los reactivos usados, pueden sintetizarse
L-aminoácidos similares mediante el procedimiento
de esta invención.
El procedimiento para sintetizar ácido
4-metilen-L-glutámico
se representa en el esquema 1. Tal como se muestra en el esquema 1,
el procedimiento incluye etapas múltiples para convertir el
material de partida, un derivado de ácido piroglutámico o un éster
del mismo, en el producto acabado, ácido
4-metilen-L-glutámico
enantioméricamente puro de manera sustancial.
Esquema
1
El esquema ilustra el procedimiento de esta
invención tal como se emplea para sintetizar ácido
4-metilen-L-piroglutámico
5. Tal como se muestra, el reactivo de partida preferido es ácido
L-piroglutámico 1. El procedimiento incluye en
primer lugar proteger los restos funcionales nitrógeno y ácido
carboxílico para producir el piroglutamato diprotegido 2, en el que
PG y PG_{1} son grupos protectores comúnmente conocidos para
nitrógeno y ácido carboxílico, respectivamente.
Los grupos protectores incluyen restos
específicos para proteger, en particular, restos nitrógeno (amino)
terminales y restos oxígeno (ácido carboxílico) terminales. Se
conocen bien en la técnica los grupos protectores y se describen en
detalle en Kocienski, P., Protecting Groups. Foundations of Organic
Chemistry (Thieme, 1994); y Greene, Wuts, Protective Groups in
Organic Synthesis (Wiley, 2ª ed. 1990), y en docenas de otras
publicaciones de referencia.
Los grupos protectores comunes para nitrógeno
incluyen t-butoxicarbonilo (t-BOC o
BOC),
9-fluorenil-metoxi-carbonilo
(FMOC) y otros bien conocidos en las técnicas de síntesis
orgánica. Los grupos protectores comunes para ácido carboxílico
incluyen alquilos inferiores, trimetilsililalquilos y otros bien
conocidos en las técnicas de síntesis orgánica. Se llevaron a cabo
métodos para añadir grupos protectores usando los procedimientos
bien conocidos en las publicaciones citadas anteriormente.
Entonces, el piroglutamato protegido 2 se
convierte en un 4-aminometilideno 3,
preferiblemente haciéndolo reaccionar con una amida, o lo más
preferiblemente un acetal que contiene nitrógeno. Esta conversión
se lleva a cabo preferiblemente a temperaturas elevadas, entre 70ºC
y 130ºC, lo más preferiblemente entre 105ºC y 115ºC. El
4-aminometilideno 3 se hidroliza, preferiblemente con un ácido fuerte, para dar el producto intermedio hidroximetileno 4, entonces se reduce en una disolución básica para dar el producto deseado, el 4-metilenpiroglutamato diprotegido 5. Pueden encontrarse los reactivos y las etapas de procedimiento detallados, así como las condiciones de reacción preferidas en los ejemplos específicos, a continuación.
4-aminometilideno 3 se hidroliza, preferiblemente con un ácido fuerte, para dar el producto intermedio hidroximetileno 4, entonces se reduce en una disolución básica para dar el producto deseado, el 4-metilenpiroglutamato diprotegido 5. Pueden encontrarse los reactivos y las etapas de procedimiento detallados, así como las condiciones de reacción preferidas en los ejemplos específicos, a continuación.
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Esquema
2
El esquema 2 ilustra la conversión del
4-metilenpiroglutamato 5 en el producto final
preferido, ácido
4-metilen-L-glutámico,
y ciertas sales y ésteres del mismo (6-8). En primer
lugar, se hace reaccionar una base fuerte con el piroglutamato 5, y
entonces le sigue la acidificación de la mezcla resultante para
efectuar la conversión en el derivado de ácido
L-glutámico (L-Glu) lineal
N-protegido 6. El L-Glu protegido 6
se desprotege mediante un procedimiento común para formar sal de
L-Glu 7, y entonces se esterifica la sal para
producir el producto final (8). R_{1} y R_{2} son agentes
protectores de oxígeno, preferiblemente restos alquilo
(C_{1}-C_{6}) inferior.
Puede usarse la sal de L-Glu
esterificada 8 en la síntesis de L-MDAM mediante
una reacción de acoplamiento de la sal 8 con un derivado de ácido
pteroico. Puede realizarse la reacción de acoplamiento mediante
cualquiera de varios procedimientos bien conocidos tal como se
explicó de manera resumida anteriormente.
Los siguientes ejemplos específicos ilustran el
procedimiento preferido.
A una disolución de ácido
L-piroglutámico (5,0 g) en etanol (150 ml) se le
añadió ácido sulfúrico al 98% (0,3 g). Se agitó la mezcla de
reacción resultante a temperatura ambiente durante 48 horas. Se
añadió carbonato de sodio (1,5 g)
y se continuó la agitación durante otras 1,5 horas. Se filtró la suspensión y se evaporó el filtrado a presión reducida. Al residuo se le añadió metil t-butil éter (MTBE, 100 ml) y se filtró la mezcla resultante. Se evaporó el filtrado a presión reducida dando 6,5 g del producto deseado como un sólido blanco.
y se continuó la agitación durante otras 1,5 horas. Se filtró la suspensión y se evaporó el filtrado a presión reducida. Al residuo se le añadió metil t-butil éter (MTBE, 100 ml) y se filtró la mezcla resultante. Se evaporó el filtrado a presión reducida dando 6,5 g del producto deseado como un sólido blanco.
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Ejemplo
2
A una disolución de
L-piroglutamato de etilo (1,6 g), dicarbonato de
di(t-butilo) (2,4 g) y trietilamina (1,6 ml)
en diclorometano (7 ml) se le añadió dimetilaminopiridina (DMAP, 61
mg). Se agitó la mezcla resultante a temperatura ambiente durante
la noche. Se eliminaron los componentes volátiles a presión
reducida y se llevó el residuo a MTBE (7 ml). Se eliminó el sólido
mediante filtración y se lavó con MTBE nuevo. Se lavaron con agua
(3 ml) los filtrados combinados y se acidificaron hasta pH 3 con
1:9 v/v de HCl diluido. Se lavó la disolución resultante con más
agua
(2 x 3 ml). Se secó la fase orgánica sobre sulfato de sodio y carbón activado, se filtró y se evaporó a presión reducida. Se recristalizó el producto bruto en éter-hexanos dando 1,65 g de producto como agujas blancas.
(2 x 3 ml). Se secó la fase orgánica sobre sulfato de sodio y carbón activado, se filtró y se evaporó a presión reducida. Se recristalizó el producto bruto en éter-hexanos dando 1,65 g de producto como agujas blancas.
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Ejemplo
3
Se calentó una mezcla de
(2S)-N-(terc-butoxicarbonil)piroglutamato
de etilo (125 g, 486 mmol) y diisopropilacetal de
N,N-dimetilformamida (125 g, 713 mmol) a
105-115ºC durante 21 h. Se añadió otra parte de
diisopropilacetal de N,N-dimetilformamida (25 g, 143
mmol) y se calentó la disolución a 105-115ºC
durante otras 4 h. Se concentró la disolución a presión reducida a
70ºC y se secó a 70ºC/0,3 mmHg hasta que no hubo burbujeo. La
cristalización en metil t-butil éter (250 ml) dio
el producto mencionado como un cristal blanco (97 g, 64%): ^{1}H
RMN (300 Hz, CDCl_{3}) 7,06 (t, 1H, J = 1,8 Hz), 4,46 (dd, 1H, J
= 3,9, 10,5 Hz), 4,22-4,08 (m, 2 H),
3,32-3,14 (m, 1 H), 2,95 (s, 6 H),
2,89-2,78 (m, 1 H), 1,43 (s, 9 H), 1,21 (t, 3 H, J
= 7,2 Hz).
Para este ejemplo, se recomienda usar 2
equivalentes de diisopropilacetal de
N,N-dimetilformamida para cada equivalente de
piroglutamato al principio. Después de 21 h de calentamiento,
pueden añadirse otros 0,2 equivalentes de diisopropilacetal de
N,N-dimetilformamida si un análisis de HPLC muestra
que la cantidad de material de partida es superior al 1,5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
A una disolución de
(2S)-N-(t-butoxicarbonil)-4-(dimetilaminometiliden)piroglutamato
de etilo (100 g, 320,1 mmol) en tetrahidrofurano (THF, 500 ml) se le
añadió HCl 1 N (352 ml). Se agitó la mezcla durante 2 horas a
temperatura ambiente. Tras la separación, se le añadió a la fase
orgánica carbonato de potasio (62 g) y formaldehído al 37% (310
ml). Se agitó la disolución resultante a temperatura ambiente
durante 45 minutos y se separó la fase acuosa. Se concentró la fase
orgánica y se llevó el residuo a MTBE (1000 ml). Se lavó la mezcla
resultante con agua (380 ml), Na_{2}SO_{3} al 20% (380 ml) y
agua (380 ml), se secó (MgSO_{4}) y se evaporó hasta sequedad a
vacío dando el producto del título (71,7 g) como un aceite amarillo
claro. Se usó este material bruto como tal en la siguiente
etapa.
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Ejemplo
5
Se disolvió el producto bruto del ejemplo 4 en
THF (650 ml) y a esta disolución se le añadió lentamente LiOH 2 M
(425 ml). Se agitó la mezcla resultante a temperatura ambiente
durante 48 horas. Se separó la fase acuosa, se acidificó hasta pH 2
con HCl 2 N y se extrajo con acetato de etilo (2 x 500 ml). Se lavó
el extracto con agua (250 ml) y se secó (MgSO_{4}). Se usó la
disolución secada directamente en la siguiente etapa.
A la disolución secada del ejemplo 4 se le
burbujeó HCl (32,5 g a lo largo de un periodo de 1 hora). Se
continuó la agitación durante otras 1,5 horas tras detener el flujo
de HCl. Se filtró el sólido blanco resultante, se lavó con MTBE
(100 ml) y se secó a vacío dando 31 g del compuesto del título
sustancialmente puro (> 99%).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
Se disolvió clorhidrato del ácido
4-metilen-L-glutámico
(31 g) del ejemplo 6 en etanol (310 ml). Se añadió gota a gota
cloruro de tionilo (31 ml). Se agitó la mezcla resultante a
temperatura ambiente durante la noche y entonces se sometió a
reflujo durante 2,5 horas. Se concentró la mezcla de reacción hasta
sequedad. Se disolvió el producto bruto en etanol caliente (31 ml)
y a la disolución caliente se le añadió MTBE anhidro (620 ml). Se
mantuvo la mezcla resultante a temperatura ambiente durante la
noche. Se filtraron los cristales del producto y se secaron a vacío
dando 34 g del compuesto del título sustancialmente puro (>
99%). La pureza enantiomérica del producto final es del 99,5% tal
como se verifica en una columna AGP quiral, PBS 4 mM (pH 6),
isopropanol = 98,5:1,5.
Claims (7)
1. Procedimiento para sintetizar ácido
4-metilen-L-glutámico
enantioméricamente puro de manera sustancial y análogos del mismo,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
- a.
- proporcionar un ácido (2S)-piroglutámico o un derivado del mismo como material de partida;
- b.
- convertir el material de partida en un derivado de 4-aminometilideno del mismo;
- c.
- hidrolizar el derivado de 4-aminometilideno para dar un derivado de 4-hidroximetilideno del mismo; y
- d.
- reducir el derivado de 4-hidroximetilideno para dar un derivado de 4-metileno de ácido piroglutámico o un éster del mismo;
- e.
- hacer reaccionar el ácido 4-metilenpiroglutámico con una base fuerte para formar ácido 4-metilenglutámico lineal, o ésteres y sales del mismo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa b incluye hacer reaccionar el material de partida
con una amida o un acetal.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la etapa b incluye hacer reaccionar el material de partida
con un acetal a una temperatura que oscila desde 70ºC hasta
130ºC.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa c incluye hacer reaccionar el derivado de
4-enamina con un ácido fuerte.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa d incluye hacer reaccionar el derivado de
4-hidroximetilideno con una sal de carbonato.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la base fuerte es hidróxido de litio.
7. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que la temperatura oscila desde 105ºC hasta 115ºC.
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