JPH05262787A - ヌクレオシドアルキル−、アルアルキル−およびアリール−ホスホナイトおよびその製造方法 - Google Patents

ヌクレオシドアルキル−、アルアルキル−およびアリール−ホスホナイトおよびその製造方法

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JPH05262787A
JPH05262787A JP4307481A JP30748192A JPH05262787A JP H05262787 A JPH05262787 A JP H05262787A JP 4307481 A JP4307481 A JP 4307481A JP 30748192 A JP30748192 A JP 30748192A JP H05262787 A JPH05262787 A JP H05262787A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 次式 〔式中、Ｔはヒドロキシル基のための保護基を表わし、
Ｂは存在するエキソ−アミノ基が保護されているヌクレ
オシド塩基を表わし、Ｒは８個以下のＣ原子を有するア
ルキル、シクロヘキシル、ベンジル、（置換）フェニル
を表わし、そしてＹは−ＮＲ1Ｒ2（式中Ｒ1およびＲ2は
８個以下の炭素原子を有するアルキルまたはシクロアル
キル基またはフェニル基を表わすか、またはＲ1および
Ｒ2は窒素と共に、それ以外にもヘテロ原子を含有し得
る飽和または不飽和複素環を表わす）を表わす〕の化合
物、およびその製造方法。 【効果】 上記化合物は、デオキシリボヌクレオチド
（ＤＮＡ）のホスホン酸エステルの有利な合成中間体で
ある。ＤＮＡのホスホン酸エステルはＤＮＡ−ＤＮＡお
よびＤＮＡ−タンパク相互作用の研究に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヌクレオシドアルキル
−、アルアルキル−およびアリール−ホスホナイトおよ
びその製法に関する。
【０００２】デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）の非イオン性
アナローグは、ＤＮＡ−ＤＮＡおよびＤＮＡ−タンパク
相互作用の研究に重要である。デオキシリボヌクレオチ
ドのホスホン酸エステルは、化学的に安定であり、細胞
中に入り込む能力がありそして細胞ヌクレアーゼに対し
高い抵抗性を有す結果、特に重要である。
【０００３】
【従来の技術およびその問題点】これまでに、ヌクレオ
チドのメチルホスホネートアナローグの合成には４つの
異なる方法が記載されている。
【０００４】１．Ogilvieら〔M.J. Nemer および K.K.
Ogilvie, Tetrahedron Lett. 21, 4149頁（1980）参
照〕は相当するホスファイト中間体の Michaelis-Arbuz
ov 転位により完全に保護されたウリジル−３′,５′−
ウリジンメチルホスホネートを製造した。この反応（沃
化メチル使用、５０℃で２０時間）はその条件が過酷な
ため一般的には適用できない可能性がある。何故なら、
例えばプリン塩基のメチル化が起こり得るからである。
【０００５】２．Ts'O ら〔P.S. Miller, J. Yano, E.
Yano, C. Caroll, K. Jayaraman および P.O.P. Ts'O,
Biochemistry 18, 5134（1979）；Proc. Natl. Acad. S
ci.USA 78, 1537（1981）；P.S. Miller, N. Drean, S.
M. Pulford および K.B. McParland, J. Biol. Chem. 2
25, 9659（1980）参照〕はオリゴヌクレオチド合成にお
けるホスホトリエステル法に類似の合成方法を開発し
た。この場合、保護されたヌクレオチド３′−Ｏ−メチ
ルホスホン酸β−シアノエチルエステルが最重要中間体
として用いられる。この方法は、ホスホトリエステル法
について知られる長所および短所を有し、りん（Ｖ）化
合物の低反応性は特に短所として述べられている。
【０００６】３．Agarwal ら〔K.L. Agarwal および F.
Riftina, Nucl. Acid Res. 6, 3009（1979）参照〕は
メチルホスホン酸ジクロライドを二官能性ホスホニル化
剤として用いた。第２段階でそのクロライドをテトラゾ
ールにより活性化しなければならない。得られる粗製生
成物は効率的クロマトグラフィーにより精製され得るに
過ぎない。
【０００７】４．J. Engels および A. Jaeger, Angew.
Chem. Suppl. 1982, 2010 およびN.D. Sinha, V. Gros
sbruchhaus および H. Koester, Tetrahedron Lett. 2
4, 887（1983）はメチルジクロロホスファンを出発物質
として用いた。後者の著者は重合体担体上でヌクレオチ
ドメチルホスホネートを合成した。得られた生成物は、
未だ特徴付けられていない。
【０００８】メチルホスホン酸ジクロライドの第２ハロ
ゲンの反応性は一般に低すぎて付加的な活性化が必要で
あるのに対し、ホスフィン酸ジクロライドの場合の活性
はどちらかというと高すぎる。すなわち、取り扱い上の
困難が生じ（極端に無水の媒質）、また加えて、対称亜
ホスホン酸エステルが不可避的に形成される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば一般式
（IV）
【化６】 〔式中、Ｔは第１級ヒドロキシル基のための保護基を表
わし、Ｂは存在するエキソ−アミノ基が保護されている
ヌクレオシド塩基を表わし、Ｒは８個以下のＣ原子を有
するアルキル、シクロヘキシル、ベンジル、または所望
により弗素、塩素、臭素、低級アルキル、低級アルコキ
シまたはトリフルオロメチルにより置換されたフェニル
を表わし、そしてＹは式
【化７】 （式中Ｒ1およびＲ2は８個以下の炭素原子を有する同じ
かまたは異なるアルキルまたはシクロアルキル基または
フェニル基を表わすか、またはＲ1およびＲ2は窒素と共
に、それ以外にもヘテロ原子を含有し得る飽和または不
飽和複素環を表わす）で表わされる基を表わす〕で表わ
されるヌクレオシドアルキル−、アルアルキル−および
アリール−ホスホナイトおよびその製造法が提供され
る。
【００１０】本発明の上記化合物（IV）は、一般式
（Ｉ）
【化８】 〔式中、Ｔは第１級ヒドロキシル基のための保護基、好
ましくはトリフェニルメチル（＝Ｔｒ）、ｐ−アニソイ
ルジフェニルメチルまたはジ（ｐ−アニソイル）フェニ
ルメチルを表わし、Ｂは存在するエキソ−アミノ基が保
護されているヌクレオシド塩基基、好ましくは１−チミ
ニル、１−（Ｎ−４−ベンゾイルシトシニル）、９−
（Ｎ−６−ベンゾイルアデニニル）または９−（Ｎ−２
−イソブチロイルグアニニル）を表わし、Ｇは第２級ヒ
ドロキシル基のための保護基を表わし、Ｚは酸素、硫黄
またはセレンを表わし、そしてＲは８個以下のＣ原子を
有するアルキル、シクロヘキシル、ベンジル、または所
望により弗素、塩素、臭素、低級アルキル、低級アルコ
キシまたはトリフルオロメチルにより置換されたフェニ
ルを表わしそして好ましくはメチル、エチル、フェニル
またはベンジル、特にメチルを表わす〕で表わされるデ
オキシリボヌクレオシドホスホネートの合成中間体とし
て有用であり、前記化合物（Ｉ）は、一般式（II）
【化９】 〔式中Ｘは塩素またはＹを表わしそしてＹは式
【化１０】 （式中Ｒ1およびＲ2は８個以下の炭素原子を有する同じ
かまたは異なるアルキルまたはシクロアルキル基または
フェニル基を表わすか、またはＲ1およびＲ2は窒素と共
に、それ以外にもヘテロ原子を含有し得る飽和または不
飽和複素環を表わす）で表わされる基を表わす〕で表わ
される二官能性ホスホニル化試薬を、一般式（III）
【化１１】 （式中ＴおよびＢは前述の意味を有する）で表わされる
ヌクレオシドと好ましくは−８０〜＋１００℃、特に−
２０〜０℃で反応させ、得られる一般式（IV）
【化１２】 で表わされる化合物を一般式（Ｖ）
【化１３】 （式中ＢおよびＧは前述の意味を有する）で表わされる
化合物と好ましくは−２０〜＋１００℃、特に室温で反
応させ、そして得られる一般式（VI）
【化１４】 （式中Ｔ、Ｒ、ＢおよびＧは前述の意味を有する）で表
わされる化合物を、好ましくは−８０〜＋１００℃、特
に−２０℃〜室温で、一般式（Ｉ）の化合物に酸化的に
変換することによって製造される。
【００１１】Ｚが硫黄またはセレンを表わす一般式
（Ｉ）の化合物および一般式（IV）の中間体は新規であ
り、これもまた本発明の主題を形成する。
【００１２】原則的には、一般式（II）の二官能性ホス
ホニル化試薬の基Ｒは一般式（II）〜（VI）の化合物に
対して不活性であり、また反応を阻害しない任意の非細
胞毒性有機基であることができる。
【００１３】一般式 −ＮＲ1Ｒ2 で表わされる可能な基
としては、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジ
イソプロピルアミノ、メチルエチルアミノ、メチルプロ
ピルアミノ、メチルヘキシルアミノ、メチルシクロヘキ
シルアミノ、メチルベンジルアミノ、モルホリノ、ピロ
リジノ、ピペリジノ、メチルアニリノ、ジフェニルアミ
ノ、イミダゾロ、トリアゾロ、ベンゾトリアゾロおよび
テトラゾロなどがあげられる。
【００１４】Ｘが塩素を表わす一般式（II）の出発物質
は相当するジクロロホスファン、好ましくはメチルジク
ロロホスファンを一般式（VII） Ｈ−ＮＲ1Ｒ2 （VII） （式中Ｒ1およびＲ2は前述の意味を有する）で表わされ
る第２級アミンと反応させることにより得ることができ
る。相対応して、Ｘが式Ｙの基を表わす一般式（II）で
表わされる化合物は、同じ第２級アミンまたは一般式
（VII）で表わされる異なる第２級アミンとさらに反応
させることにより得ることができる。式（II）の化合物
は真空蒸留により精製することができる。
【００１５】一般式（II）のホスホニル化剤と一般式
（III）の適切に保護されたヌクレオシドとの反応は中
程度に極性の溶媒中、好ましくはクロロホルム中、水分
を排除して行われる。この反応には第３級アミン、好ま
しくはエチルジイソプロピルアミン〔ヒューニッヒ塩基
（Huenig's base）〕を補助塩基として用いることがで
きる。後処理は、水により抽出しそして一般式（IV）の
生成物を非極性溶媒、例えば石油エーテルまたはペンタ
ンなどで沈殿させることにより行われる。このようにし
て得られた一般式（IV）の亜ホスホン酸エステル−アミ
ドは無色粉末として沈殿しまた 1Ｈ−ＮＭＲ、31Ｐ−Ｎ
ＭＲまたはＵＶなどの分光学的データおよび元素分析に
より特徴付けることができる。さらにまたそれらは、直
接酸化により一般式（VIII）
【化１５】 （式中Ｔ、Ｂ、Ｚ、ＲおよびＹは前述の意味を有する）
で表わされる亜ホスホン酸エステル−アミドに転化する
こともでき、そしてそれを次いで単離しまた特徴付ける
ことができる。
【００１６】驚くべきことに、検出限界内において対称
ジヌクレオシド３′，３′−ホスホナイトは全く形成さ
れない。
【００１７】31Ｐ−ＮＭＲにより示されるように、一般
式（Ｉ）の化合物は乾燥状態および最高−２０℃で貯蔵
した場合、粉末状態では少なくとも１ケ月安定である。
亜ホスホン酸エステル−アミドのこの大きな安定性は驚
くべきものであり、かつこの方法の価値を強調するもの
である。そのヌクレオシドのホスホン酸ジエステルの合
成における普遍的な適用可能性は、適切に３′−保護さ
れたヌクレオシドとの反応により示される。
【００１８】すなわち、この反応においては、一般式
（IV）の５′−保護されたヌクレオシドホスホナイトを
中程度に極性の溶媒、好ましくはアセトニトリル、クロ
ロホルムまたはテトラヒドロフランに溶解し、そして一
般式Ｖ（３′−位が保護されている）のヌクレオシドと
混合する。一般式（Ｖ）の化合物における適切な保護基
Ｇはアシル基、例えばベンゾイル、アセチル、ピバロイ
ルまたはレブロニル、またはシリル基、例えば第３級ブ
チルジメチルシリルなどである。この反応は酸、好まし
くはアゾールまたはアミン塩酸塩により触媒される。ベ
ンゾトリアゾールが特に適している。生成物のＨＰＬＣ
が対称５′,５′−異性体を全く示さず、またほんの微
量しか３′,３′−異性体ホスホネートを示さないこと
は驚くべきことである。
【００１９】不活性中間体、すなわち一般式（VI）の亜
ホスホン酸トリエステルは一般式（Ｉ）のホスホネート
に直接酸化される。この目的に通常用いられる酸化剤、
例えば四酸化二窒素または沃素などのほかに、パーオキ
サイド類、特に無水第３級ブチルハイドロパーオキサイ
ドが価値あるものであることがわかっている。この反応
は、中程度に極性の溶媒中で行うのが好ましく、特にア
セトニトリルまたはクロロホルムが好ましい。既知のジ
アシルアルキルホスホナイトの、酸により触媒されるエ
ステル交換反応を特に考慮すべきである〔F.W. Hoffman
n、R.G. Rothおよび T.C. Simmons, J. Amer. Chem. So
c. 80, 5937−40（1958）参照〕。
【００２０】それら化合物（それらの一部は既知であ
る）は 31Ｐ−ＮＭＲ および 1Ｈ−ＮＭＲにより、そし
てまた基準物質とのクロマト比較により特徴付けられ
る。
【００２１】Ｚが硫黄またはセレンを表わす一般式
（Ｉ）の化合物は一般式（VI）の化合物を元素状硫黄ま
たはセレンと直接反応させることにより製造される。化
学量論量の硫黄またはセレンと共に極性溶媒、例えばテ
トラヒドロフラン中で撹拌すると一般式（Ｉ）の相当す
るチオホスホネートまたはセレノホスホネートが好収率
で得られる。特徴付けは、31Ｐ−ＮＭＲおよび 1Ｈ−Ｎ
ＭＲならびに元素分析により行われる。
【００２２】ヌクレオシド部分に不整中心が存在しそし
てりん上にもう１つ生成するため、一般式（Ｉ）のホス
フェートはジアステレオマーの混合物として存在する
（表６の異性体１および２参照）。
【００２３】１：１の統計比に近い異性体比は溶媒、温
度および添加順序などのパラメータの変動により極めて
ほんのわずかしか影響を受けない。
【００２４】次に実施例をあげて、本発明をさらに詳細
に説明する。 実施例１ 出発物質 Ｈ3Ｃ−Ｐ〔Ｎ(ＣＨ3)2〕2 滴下漏斗および機械撹拌器を設けた１０００mlの三頸フ
ラスコ中で、１２５ml（１.９モル）のジメチルアミン
を４００mlの無水ジエチルエーテルに導入しそして６０
分間にわたって氷冷しながら、６０ml（０.４０モル）
のメチルジクロロホスファンの２００mlの無水エーテル
中の溶液と反応させる。室温で２時間および５０℃で１
時間撹拌後、沈殿を保護気体下に濾別しエーテル１００
mlで２回すすぎそしてその濾液を約０.１バールで濃縮
する。残留物を０.５バール／１２４℃で迅速に蒸発さ
せる。ビグロー（Vigreux）カラム（５０cm）を用いて
６４〜６５℃／６５ミリバールで精密蒸留して３６.６
ｇ（理論値の６６％）の無色液体が得られる。 分析：Ｃｌ(-)＜０.２％31 Ｐ−ＮＭＲ(ＴＨＦ) δ＝８７ppm1 Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3） δ＝１.２３ppm（ｄ，７H
z，Ｐ−ＣＨ3） δ＝２.６６ppm（ｄ，７Hz，Ｎ(ＣＨ3)2）
【００２５】実施例２ ５′−トリチルヌクレオシド（III）（１ミリモル）を
不活性窒素雰囲気下に６mlの無水クロロホルムに溶解し
そしてＨ3ＣＰ〔Ｎ(ＣＨ3)2〕2（２ミリモル）を添加す
る。反応は室温（撹拌）で１２時間後に完了し、あるい
は触媒量（０.１ミリモル）のコリジン塩酸塩を添加す
れば、わずか２時間後には完了する。
【００２６】その溶液を次いで１００mlの塩化メチレン
と共に２５０mlの分液漏斗に移しそして５０mlの飽和塩
化ナトリウム溶液（０.１mlのトリエチルアミンを含有
する）と共に振盪することにより２度抽出する。有機相
を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、そして濃縮して泡沫状
物質を得る。これを５０mlのペンタンと共に２時間撹拌
する。残留物を濾別し２mlのジエチルエーテルに溶解し
そしてその溶液を５０mlの十分撹拌されたペンタンに徐
々に滴加する。微細沈殿を濾別しそして乾燥して一般式
（IV）の化合物を８５〜９５％の収率で得る(表２およ
び表３参照)。
【００２７】それら化合物は31Ｐ核磁気共鳴分光学によ
り直接固定でき、あるいは第３級ブチルハイドロパーオ
キサイドで酸化後に、一般式（VIII）のホスホン酸エス
テル−アミドとして同定できる（表４および表５参
照）。
【００２８】31Ｐ−ＮＭＲスペクトルにおいて、これら
の物質は３％以下の加水分解生成物（ヌクレオシドメチ
ルホスフィネート）を示すが、検出し得る量の対称ジヌ
クレオシド３′,３′−ホスホナイトは全く示さない。
このことは、この方法がこれらの生成物を約５〜１０％
常に生成していた従来の方法よりも優れていることを実
証している。−２０℃で乾燥粉末として貯蔵した場合、
１ケ月以内に分解が観察されることはない。
【００２９】同様にして次の試薬を用いた。すなわち、
【化１６】
【００３０】実施例３ ５′−トリチルヌクレオシド（III)(１.００ミリモル）
および１.７１ml（１０ミリモル）のＮ,Ｎ,Ｎ−エチル
ジイソプロピルアミンを６mlのＴＨＦに導入しそして
２.００ミリモルのホスホニル化剤（II）を次いで徐々
に滴加する。室温で一夜撹拌後、反応溶液を氷冷水（５
０ml、ＮａＣｌで飽和）に滴加する。２０mlの塩化メチ
レンで２度抽出後有機相を硫酸ナトリウムで乾燥しそし
て溶媒を真空除去する。前述の如く沈殿させることによ
りさらに精製する（表２および表３）。
【００３１】実施例４ ３′−Ｏ−ベンゾイルチミジン（０.２０ミリモル）お
よび１−Ｈ−ベンゾトリアゾール（０.８０ミリモル）
を丸底フラスコ中で乾燥させ次いで１.０mlの乾燥アセ
トニトリルに溶解する。反応は１分以内に完了し極めて
空気に不安定で酸に不安定なホスホナイト（VI）が形成
される。これは、アセトニトリルまたはテトラヒドロフ
ランに溶解された無水第３級ブチルハイドロパーオキサ
イド（０.２５ミリモル）で酸化することにより（H. La
nghals, E. Fritz および J. Mergelsberg, Chem. Ber.
113, 3662（1980）による）、８０〜９０％収率で直接
ホスホネート（Ｉ）に 転化される。
【００３２】あるいはまた３０mg（０.９５ミリモル）
の硫黄を−２０℃で０.７ミリモルの化合物（VI）に添
加しそしてその混合物を室温で一夜撹拌する。反応は一
般に数時間後には完了している。次に２０mlのクロロホ
ルムを次いで添加し、そして有機相を水と共に振盪する
ことにより３回抽出する。硫酸ナトリウムで乾燥し溶媒
を除去後、得られる粗生成物をシリカゲルクロマトグラ
フィーにより精製して化合物（Ｉ）を８０〜９０％の収
率で得る（表６参照）。
【００３３】あるいはまた、１１８mg（１.５ミリモ
ル）の黒色セレンを０.７ミリモルの化合物（VI）に添
加しそしてその混合物を一夜撹拌する。（前述と同様
の）後処理後、化合物（Ｉ）が６０％の収率で得られる
（表６参照）。
【００３４】反応混合物のＨＰＬＣ分析〔Ｚ＝Ｏの場合
は基準物質と比較することによる。P.O.P. T'so ほか、
Biochemistry 18, 5134（1979）参照〕は約１％の３′,
３′−ホスホネートを示し、また５′,５′−異性体は
全く示さなかった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】 a) ８５％ Ｈ3ＰＯ4に対して b) ＴＭＳに対して c) 1/2 Ｈ2Ｏ d) 無水 e) 異性体分離，ＴＬＣ（酢酸エチル／メタノール １
００：４）における相対易動度
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一般式（IV） 【化１】 〔式中、Ｔは第１級ヒドロキシル基のための保護基を表
    わし、Ｂは存在するエキソ−アミノ基が保護されている
    ヌクレオシド塩基を表わし、Ｒは８個以下のＣ原子を有
    するアルキル、シクロヘキシル、ベンジル、または所望
    により弗素、塩素、臭素、低級アルキル、低級アルコキ
    シまたはトリフルオロメチルにより置換されたフェニル
    を表わし、そしてＹは式 【化２】 （式中Ｒ1およびＲ2は８個以下の炭素原子を有する同じ
    かまたは異なるアルキルまたはシクロアルキル基または
    フェニル基を表わすか、またはＲ1およびＲ2は窒素と共
    に、それ以外にもヘテロ原子を含有し得る飽和または不
    飽和複素環を表わす）で表わされる基を表わす〕で表わ
    される化合物。
  2. 【請求項２】 一般式（IV） 【化３】 （式中、Ｔ、Ｂ、ＲおよびＹは前述した意味を有する）
    で表わされる化合物を製造するにあたり、一般式（II） 【化４】 （式中Ｘは塩素またはＹを表わしそしてＹおよびＲは前
    述した意味を有する）で表わされる二官能性ホスホニル
    化試薬を、一般式（III） 【化５】 （式中ＴおよびＢは前述の意味を有する）で表わされる
    ヌクレオシドと反応させることを特徴とする製法。
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