JP5254033B2 - 分岐型ヌクレオシドを調製するための合成中間体の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、その開示内容が参照により組み込まれている、2005年12月23日に出願された米国仮出願第60/753,507号の優先権を主張するものである。
(発明の分野)
本出願は、抗ウィルス剤、抗癌剤及び抗菌剤として重要である2'-C-アルキル-2'-ハロ-ヌクレオシド類似体の製造方法における合成中間体の製造方法に関する。
2'-C-メチル-2'-ハロ-ヌクレオシド類似体の合成に有用であるハロゲン置換リボノラクトン中間体の製造方法は、特にハロゲン原子がフッ素である場合、継続的な課題を提示する。
ヌクレオシド及びビタミンの合成に使用される糖類似体の製造における主要な中間体は、2-C-メチル-D-リボノ-ラクトンである。1880年には、Scheiblerが、ラクトンの製造方法を記載している(John Sowdenの論文、「サッカリン酸(The Saccharinic Acids)」(C. Scheibler, Berichte 13:2212 (1880)を引用するAdv. Carbohydrate Chem. 12:43-46 (1957))。残念なことに、製品収率は、わずか10%程度であった(前出文献)。ほぼ同時に、H. Kilianiは、D-フルクトースを水酸化カルシウムで処理することによって、2-メチル-D-リボノラクトンを合成した(F.J. Lopez-Herreraらの文献、J. Carbohydrate Chemistry、13(5):767-775 (1994)に引用されたH. Kiliani、Berichte、15:2953 (1882))。しかし、該方法は、完了するのに数ヶ月必要であり、製品収率は、やはりわずか10%程度であった(前出文献の768頁)。しかし、Kilianiの方法は、化合物の重要な官能基の位置を確立することを可能にした(John Sowdenの論文、「サッカリン酸(The Saccharinic Acids)」(H. Kiliani、Ann.、213:361 (1883)を引用するAdv. Carbohydrate Chem. 12:43-46 (1957))。
Deutsche Akademie der Wissenchaftenが譲受したBE 731271及びGB 1189973には、130〜160℃の温度で、THFなどの有機溶媒中でヌクレオシドをHFのようなフッ素化剤と反応させることによる、3'-フルオロヌクレオシドの製造方法が開示された。
先述の手法は、いずれも、2'-C-分岐型又は2'-二置換リボヌクレオシド類似体を調製する課題に対応していなかった。
2'及び/又は3'ハロヌクレオシドの合成についての最近の報告が、Pharmasset社、The University of Georgia Research Foundation社、及びEmory Universityによって開示された。
2'-C-メチル-2'-ハロ-ヌクレオシド類似誘導体の製造における改善された合成経路及び新しい合成中間体を発見する必要性が依然として存在する。
本発明の他の目的は、2'-C-メチル-2'-ハロ-ヌクレオシド類似体の合成における主要中間体を製造するための最小限の数の工程及び容易に利用可能な安価な出発材料を利用する効率的な方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、無毒性試薬を使用し、良好な製品収率で主要中間体を与える方法を提供することである。
歴史的に、ハロゲン原子、特にフッ素の付加は、ヌクレオシド類似誘導体の合成に使用できる2-デオキシ-2-ハロ-2-C-置換-D-リボノ-1,4-ラクトンを得るために、該原子を前駆体化合物に付加するための直接的且つ単純化された方法を見いだそうとする研究者の課題であった。特に、2位におけるハロゲン及び他の置換基(典型的にはアルキル)の所望の立体化学は、ハロゲンによる置換と、環外二重結合で副産物を生成するための三級炭素における脱離基の除去との競合のため、生成するのが困難であった。ハロゲン原子による求核置換が、この均衡において除去を凌ぐことを可能にする方法を欠いていた。ここで、本明細書に示されている方法を用いて、ハロゲン、特にフッ素原子をイソプロピリデン-アラビノノ-1,5-ラクトンの三次中心に導入して、2-C-置換-2-フルオロ-リボノラクトンを得ることができることが見いだされた。
一実施態様において、驚いたことに、ある種のフッ化試薬を無水条件下で使用して、3,4-O-イソプロピリデン-2-C-置換-D-アラビノノ-1,5-ラクトン又はそのハロゲン化誘導体における求核変位によって、2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-置換-ラクトン化合物を高収率で生成できることが見いだされた。
a)構造(i)又は(ii)の化合物を提供すること
b)該化合物を無水条件下でフッ素化剤と接触させること;を含む前記方法を提供する。
一実施態様において、ORは、トリフルオロメタンスルホン酸エステル(トリフレート)である。別の実施態様において、ORは、メタンスルホン酸エステル(メシレート)である。さらに別の実施態様において、ORは、p-トルエンスルホン酸エステル(トシレート)である。
ある実施態様において、反応物は、1%未満、0.1%未満又は0.01%未満の水分を含む。
1つのサブ実施態様において、式(II)の化合物におけるR1はメチルである。別の実施態様において、R1はエチルである。別の実施態様において、R1はビニルである。さらに別の実施態様において、R1は-C≡CR2であり、R2は、C1〜10アルキル、C1〜4低級アルキル、C3〜8シクロアルキル、CF3、シアノ、アリール、ベンジル又は複素環である。別の実施態様において、R1はシアノである。別の実施態様において、R1はベンジルである。さらに別の実施態様において、R1は複素環である。
本発明は、2'-分岐型ヌクレオシド類似体を含む特定のヌクレオシド類似体の合成における主要中間体である式(I)及び式(II)の化合物の製造方法を提供する。
C1〜10アルキルのように範囲が明細書内に言及されている場合は必ず、該範囲は、独立に各要素を指す。例えば、C1〜10アルキルは、独立に、C1-アルキル、C2-アルキル、C3-アルキル、C4-アルキル、C5-アルキル、C6-アルキル、C7-アルキル、C8-アルキル、C9-アルキル及びC10-アルキルをいう。
本明細書に用いられているアルキニルという用語は、他に指定がなければ、アセチレンを含むが、それに限定されない、少なくとも1つの三重結合を有するC2〜C10炭化水素を含む。
本明細書に用いられているアレニルという用語は、他に指定がなければ、中心炭素原子を共有する少なくとも2つの二重結合を有するC3〜C10炭化水素を含む。
ハロ又はハロゲンという用語は、本明細書に用いられているように、クロロ、ブロモ、ヨード及びフルオロを含む。
アシルという用語は、本明細書に用いられているように、式C(O)R'(式中、R'は、アルキル基、アリール基、アルカリール基若しくはアラルキル基、又は置換アルキル、アリール、アラルキル若しくはアルカリールであり、これらの基は、先に規定した通りである)の基をいう。
本明細書に用いられている「保護された」という用語は、他に指定がなければ、そのさらなる反応を防止するために、又は他の目的で酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はリン原子に付加される基をいう。広範な酸素及び窒素保護基が、有機合成の当業者に知られている。
R1は、C1〜10アルキル、C1〜4低級アルキル、C3〜8シクロアルキル、ビニルを含むアルケニル、アセチレンを含むアルキニル、アレニル、CF3、シアノ、アリール、ベンジルを含むアラルキル、又は複素環である);及び
b)脱離基をフッ素原子で置換することを可能にするフッ素化剤と化合物を接触させること;を含む、前記方法を提供する。
1つの特定の実施態様において、フッ素化剤は、トリス(ジメチルアミノ)スルホニウムジフルオロトリメチルシリケート(TASF)である。
当業者に知られている任意の求核ハロゲン化剤を用いて、脱離基OR又はXをハロゲンで置換することができるが、所望の生成物の収率が最適化されるため、TASFが好ましいハロゲン化剤である。
一実施態様において、スキームIの方法が提供される:
1つのサブ実施態様において、ORはトリフレートであり、かつR1は低級アルキルである。別のサブ実施態様において、R1はメチルである。さらに他のサブ実施態様において、ORはメシレートである。別のサブ実施態様において、ORはトリフレートであり、かつR1はアセチレンである。さらに別のサブ実施態様において、ORはトリフレートであり、かつR1はビニルである。
R1は、C1〜10アルキル、C1〜4低級アルキル、C3〜8シクロアルキル、ビニルを含むアルケニル、アセチレンを含むアルキニル、アレニル、CF3、シアノ、アリール、ベンジル又は複素環である。)。
1つのサブ実施態様において、Xはクロロであり、R1はメチルである。別のサブ実施態様において、Xはブロモであり、R1はメチルである。別のサブ実施態様において、Xはクロロ又はブロモであり、R1はアセチレンである。さらに他の実施態様において、Xはクロロ又はブロモであり、R1はビニルである。
トリス(ジメチルアミノ)スルホニウムジフルオロトリメチルシリケート(TASF)をフッ素化剤として、特定の当量で、且つ反応混合物に付加する特定の方法、すなわちTASFが吸湿性を有するため大気条件に曝さない方法で使用すると、除去副産物4よりも、主生成物として2-フルオロ-3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンが生じる。次いで、2-フルオロ-3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンを酸で処理することにより主生成物として2-デオキシ-2-ハロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,4-ラクトンに変換することができる。少量の副産物として2-デオキシ-2-ハロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンが形成される。
当業者に知られており、例えばGreene及びWutsの文献、「有機合成における保護基(Protective Groups in Organic Synthesis)」(1999)、第3版、John Wiley & Sons社、ニューヨーク州、New York)に教示されている保護基を使用することによって、反応分子上のヒドロキシ基が反応に関与するのを防ぐことがしばしば可能である。一般的なヒドロキシ保護基としては、エーテル、エステル、特にベンゾイル基が挙げられる。
一実施態様において、3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-D-アラビノノ-1,5-ラクトンの2-OH基を脱離基に変換して、ハロゲン原子による置換を容易にする。一実施態様において、2-OR脱離基の調製物を無水条件下で形成する。温度を0℃未満、ある実施態様においては-10℃未満、-20℃未満、-30℃未満又は-40℃未満に下げることができる。
ある実施態様において、ハロゲン置換化合物を出発材料として使用し、及び商業的に入手する。これらの場合は、脱離基を含めるための個別的な工程(すなわち工程i)を必要としない。
工程iの2-C-メチル-1,5-ラクトン生成物又は市販の2-C-メチル-2-ハロゲン化-1,5-ラクトンを脱離基の置換が可能な条件下でフッ素化剤と反応させる。この反応は、典型的には、無水条件下で実施される。一実施態様において、反応物は、1%未満、0.1%未満又は0.01%未満の水分を含む。
この反応は、典型的には、約0℃以下、典型的には-2℃未満、約-5℃、-5℃未満、又は約-10℃以下で実施される。一実施態様において、アラビノ-1,5-ラクトンからリボノ-1,5-ラクトンへの変換後にハロゲン化剤を添加する。一実施態様において、ハロゲン化剤との接触後に0℃まで昇温させる。置換反応は、立体的であり、炭素における転化によって生じる。
2-ハロ-2-C-置換-D-リボノ-1,5-ラクトンを酸と接触させることによって2-デオキシ-2-ハロ-2-C-置換-D-リボノ-1,4-ラクトンに変換することができる。該反応は、主生成物としての1,4-ラクトンと、少量生成物としての2-ハロ-3,4-O-イソプロピリデン-2-C-置換-D-リボノ-1,5-ラクトンとの混合物を生成する。この反応を室温で実施することができる。
一実施態様において、酸は有機酸である。好適な酸としては、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、酢酸、メチルスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及びトリフルオロメチルスルホン酸が挙げられるが、それらに限定されない。一実施態様において、酸は有機酸である。1つのサブ実施態様において、酸はトリフルオロ酢酸である。
2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,4-ラクトンを連続的な合成に使用して、フルオロ含有ヌクレオシド類似体を形成することができる。当業者に知られており、例えばGreene及びWutsの文献、「有機合成における保護基(Protective Groups in Organic Synthesis)」(1999)、第3版、John Wiley & Sons社、(ニューヨーク州、New York)に教示されている保護基を使用することによって、反応分子上のヒドロキシ基が反応に関与するのを防ぐことが可能である。一般的なヒドロキシ保護基としては、エーテル、エステル、特にベンゾイル基が挙げられる。塩化ベンゾイルを塩基の存在下でリボノラクトン中間体に容易且つ効果的に添加して、3,5-ジ-ベンゾイル保護リボノラクトンを提供することができる。
C10H13F3O7S 334.27gmol-1のデータ;Rf=0.33、酢酸エチル/ヘプタン、1:5; 1H NMR δH (400 MHz, CDCl3): 1.37, 1.44 (6H, 2 x s, C(CH3)2), 1.98 (3H, s, CH3), 4.55 (1H, a-d, J5,5' 13.0, H-5), 4.62 (1H, a-d, J 7.2, H-4), 4.70 (1H, a-d, J 9.2, H-3), 4.76 (1H, dd, J5',5 13.0, J5,4 1.7, H-5')。
C9H13FO4 204.20gmol-1のデータ;Rf=0.30、酢酸エチル/ヘプタン、1:1; 1H NMR δH (400 MHz, CDCl3): 1.34, 1.51 (6H, 2 x s, C(CH3)2), 1.66 (3H, d, JH,F 22.5, CH3), 4.39 (1H, dd, J5,5' 13.3, J5,4 2.4, H-5), 4.48 (1H, dd, J5',5 13.3, J5',4 0.9, H-5'), 4.56-4.61 (2H, m, H-3, H-4); 13C NMR δC (100 MHz, CDCl3): 19.46 (d, 2JC,F 26.1, CH3), 24.62, 26.31 (C(CH3)2), 68.93 (C-5), 71.84 (d, 3JC,F 4.6, C-4), 78.18 (d, 2JC,F 16.8, C-3), 89.82 (d, 1JC,F 192.5, C-2), 111.49 (C(CH3)2), 168.1 (d, 2JC,F 25.1, C=O); 19F NMR δF (376 MHz, CDCl3): -159.80 (1F, m, 3JF,H 22.9, F)。NMR帰属はCOSY及びHMQC実験を使用して確認;Mass Spec m/z(APCl-):203.3([M-H]-、50%)、236.3(100%)。
Rf=0.45、酢酸エチル/ヘプタン、8:1;m.p.:119〜120℃から133〜135℃1(1残留TFAによる汚染の可能性);[α]D20:+115.025(c、CH3CN中0.9284);νmax(KBr disc):3414cm-1、3276cm-1(O-H)、1778cm-1(C=O); 1H NMR δH (400 MHz, CD3CN): 1.57 (3H, d, JH,F 23.7, CH3), 2.19 (1H, br-s, OH), 4.04 ( 1H dd, 3JH,F 22.5, J3,4 7.6, H-3), 4.12 (1H, br-s, OH), 4.54 (1H, dd, J5,5' 12.4, J5,4 6.3, H-5), 4.61 (1H, dd, J4,3 7.6, J4,5 6.3, J4,5' 2.0, H-4), 4.80 (1H, dd, J5',5 12.4, J5',4 2.0, H-5'); 13C NMR δC (100 MHz, CD3CN): 17.18 (d, 2JC,F 24.5, CH3), 66.56 (C-5), 72.43 (d, 2JC,F 16.9, C-3), 79.61 (C-4), 92.98 (d, 1JC,F 179.5, C-2), 171.00 (d, 2JC,F 21.5, C=O); 19F NMR δF (376 MHz, CD3CN): -169.28 (1F, m, 3JF,H 22.9, F)。NMR帰属は、COSY、HMQC、HMBC及びnOe実験を使用して確認;Mass Spec m/z(APCI-):163.2([M-H]-、30%)、143.2(100%)。
前述の例は、本発明の例示に過ぎず、本発明を開示の方法及び反応条件に限定することを意図するものではない。当業者に自明の変形形態は、添付の請求項に定義された本発明の主旨及び範囲内に含められることを意図する。
Claims (41)
- 前記フッ素化剤がトリス(ジメチルアミノ)スルホニウムジフルオロトリメチルシリケート(TASF)である、請求項1記載の方法。
- 式(II)の化合物が少なくとも40%以上の収率で生成される、請求項1記載の方法。
- R1がメチルである、請求項1記載の方法。
- R1がエチルである、請求項1記載の方法。
- R1がビニルである、請求項1記載の方法。
- R1が-C≡CHである、請求項1記載の方法。
- ORが、トリフレート、メシレート及びトシレートからなる群から選択される、請求項1記載の方法。
- 式(ii)におけるXが、臭素、塩素又はヨウ素である、請求項1記載の方法。
- ORがトリフレートである、請求項8記載の方法。
- 前記反応物が1%未満の水分を含む、請求項1記載の方法。
- 前記反応物が0.1%未満の水分を含む、請求項1記載の方法。
- 反応物が0.01%未満の水分を含む、請求項1記載の方法。
- 式(II)の化合物を1,4-ラクトン化合物に変換することをさらに含む、請求項1記載の方法。
- c)工程(b)由来の生成物を有機溶媒中で有機酸と接触させることをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記酸がトリフルオロ酢酸である、請求項15記載の方法。
- 前記酸がアリール又はアルキルスルホン酸である、請求項15記載の方法。
- 前記酸がメタンスルホン酸である、請求項17記載の方法。
- 前記酸がp-トルエンスルホン酸である、請求項17記載の方法。
- 前記溶媒が1,4-ジオキサンである、請求項15記載の方法。
- 前記1,4-ラクトン化合物が2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,4-ラクトンである、請求項14記載の方法。
- R1がアセチレンである、請求項21記載の方法。
- R1がビニルである、請求項21記載の方法。
- d)工程c)の生成物である1,5-ラクトンをヘミアセタールに還元すること、e)工程d)で形成された生成物のヒドロキシルを好適な脱離基に誘導すること、及びf)工程e)で形成された1,4-ラクトン生成物をプリン又はピリミジン塩基と接触させて、2'-分岐型ヌクレオシド化合物を得ることをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記式(i)の化合物が3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-2-O-トリフルオロメタンスルホニル-D-アラビノノ-1,5-ラクトンである、請求項1記載の方法。
- 工程b)において2-デオキシ-2-フルオロ-3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンが生成される、請求項1記載の方法。
- 工程d)において2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,4-ラクトンが生成される、請求項25記載の方法。
- 前記フッ素化剤がTASFである、請求項1記載の方法。
- 工程(b)が0℃未満の温度で実施される、請求項1記載の方法。
- 工程(b)が-5℃未満の温度で実施される、請求項1記載の方法。
- 2-デオキシ-2-アルキル-2-ハロ-ラクトン化合物の製造方法であって:
a)イソプロピリデン,アルキル置換アラビノノ-1,5-ラクトン化合物を反応させて、2位が脱離基で置換された2-デオキシ-2-アルキル置換3,4-O-イソプロピリデンアラビノノ-1,5-ラクトンを得ること;
b)工程a)由来の生成物をフッ素化剤と反応させて、2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換3,4-O-イソプロピリデンリボノ-1,5-ラクトンを得ること;
c)工程b)由来の生成物を脱保護して、主生成物として2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換リボノ-1,4-ラクトン及び少量生成物として2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換リボノ-1,5-ラクトンを得ること;及び
d)工程c)由来の生成物のいずれか一方における1つ以上のヒドロキシ基を場合により保護すること;を含む、前記方法。 - 工程a)において、前記2位が脱離基で置換された2-デオキシ-2-アルキル置換3,4-O-イソプロピリデンアラビノノ-1,5-ラクトンが、3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-2-O-トリフルオロメタンスルホニル-D-アラビノノ-1,5-ラクトンである、請求項32記載の方法。
- 工程b)において、前記2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換-3,4-O-イソプロピリデンリボノ-1,5-ラクトンが、2-デオキシ-2-フルオロ-3,4-O-イソプロピリデン-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンである、請求項32記載の方法。
- 工程c)において、前記2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換リボノ-1,4-ラクトン主生成物が、2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,4-ラクトンである、請求項32記載の方法。
- 工程c)において、前記2-デオキシ-2-フルオロ-2-アルキル置換リボノ-1,5-ラクトン少量生成物が2-デオキシ-2-フルオロ-2-C-メチル-D-リボノ-1,5-ラクトンである、請求項32記載の方法。
- 工程d)において、ベンゾイルが、請求項32の工程c)の生成物のいずれか一方における1つ以上のヒドロキシ基上の保護基である、請求項32記載の方法。
- 前記フッ素化剤がTASFである、請求項32記載の方法。
- 工程c)において、前記脱保護試薬がトリフルオロ酢酸(TFA)である、請求項32の方法。
- 工程a)において、前記脱離基が、トリフレート、メシレート、臭素、塩素又はヨウ素からなる群から選択される、請求項32の方法。
- 前記脱離基がトリフレートである、請求項40記載の方法。
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