KR100634249B1

KR100634249B1 - 파클리탁셀 ｃ-4 메틸 카르보네이트 동족체의 제조 방법

Info

Publication number: KR100634249B1
Application number: KR1020027001746A
Authority: KR
Inventors: 조이딥 칸트
Original assignee: 브리스톨-마이어스스퀴브컴파니
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2006-10-17
Also published as: AU6516900A; EP1206461A4; US6353120B2; PT1206461E; PE20010493A1; AU769858B2; HUP0202448A2; WO2001010856A1; ES2219372T3; DE60010476D1; EP1206461A1; CA2381401A1; US6248908B1; DE60010476T2; EP1206461B8; JP2003506446A; MXPA02001396A; IL168553A; TWI269792B; EP1206461B1

Abstract

본 발명은 Red-Al을 사용하여 10-데아세틸바카틴의 C-4 위치에서 아세테이트를 선택적으로 환원시켜 10-데아세틸바카틴 III으로부터 C-4 메틸 카르보네이트 파클리탁셀 동족체를 합성하는 방법에 관한 것이다.

파클리탁셀 C-4 메틸 카르보네이트 동족체, 10-데아세틸바카틴 III

Description

파클리탁셀 Ｃ-4 메틸 카르보네이트 동족체의 제조 방법 {Process for the Preparation of a Paclitaxel C-4 Methyl Carbonate Analog}

<관련 출원>

본 출원은 미국 특허법 제35조 제119(e)항하에서, 전체 내용이 본원에 참고로 포함되는, "파클리탁셀 C-4 메틸 카르보네이트 동족체의 제조 방법"이라는 제목으로 1999년 8월 11일에 출원된 미국 가출원 제60/148,392호의 우선권을 청구한다.

본 발명은 10-데아세틸바카틴 III으로부터 파클리탁셀 C-4 메틸카르보네이트 동족체를 합성하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 10-데아세틸바카틴 (10-DAB)으로부터 출발하여 신규한 항종양제를 제조하기에 유용한 하기 화학식 I을 갖는 파클리탁셀의 C-4 메틸카르보네이트 동족체 및 중간체의 합성법에 관한 것이다.

화학식 I의 화합물은 다음의 4가지 말단 부위 종양 모델, 즉, M109 쥐의 폐암; HCT/pk 인간의 결장암 이종이식 (복합약물 내성 종양 모델); L2987 인간의 폐암 이종이식; 및 HOC79, 임상적으로 유도된 탁솔(Taxol:등록) 비반응성 자궁암 이종이식에서 파클리탁셀에 비해 우세하다. 튜불린 중합 분석에서, 화학식 I의 화합물은 파클리탁셀에 비해 약 2배 더 효능이 있다. 화학식 I의 화합물의 결정은 통상적인 탁산 비히클 중에서 파클리탁셀에 비해 적당히 증가된 용해도를 나타내므로 현재 파클리탁셀을 투여하는 경우에 비해 투여량 당 더 적은 양의 크레모포르(cremophor)를 투여할 수 있다는 가능성을 제공한다.

이전에 파클리탁셀의 C-4 메틸 카르보네이트 동족체 (I)을 합성하는 최초 방법은 C-2' 및 C-7 히드록실기를 실릴 에테르로서 보호하는 단계; C-2 벤조에이트 및 C-4 아세테이트를 가수분해하는 단계; C-1 및 C-2 히드록실기를 고리형 카르보네이트로서 보호하는 단계; C-4 메틸카르보네이트를 형성하는 단계; 카르보네이트를 위치 선택적으로 개환하여 C-2 벤조에이트를 형성하는 단계; 및 보호기를 제거하는 단계를 포함하여 반응식 I에서 나타낸 바와 같이 화학식 I의 화합물을 제조한다.

(종래 기술) - 파클리탁셀로부터 화학식 I의 화합물의 합성

조건: (i) TBDMSCl, 이미다졸, DMF, 4시간, 90%; (ii) 디이소프로필디클로로실란, 이미다졸, 12 시간, MeOH 켄칭, 80%, IPA로 결정화; (iii) 트리톤-B, DCM, -70 ℃ →0 ℃, 4 시간, 크로마토그래피, 40-50%; (iv) 카르보닐디이미다졸, THF, 환류, 4 시간, 크로마토그래피, 75%; (v) LHMDS, ClCOOMe, THF, -78 ℃ →0 ℃, 크로마토그래피, 85%; (vi) PhLi, -78 ℃, THF, 45 분, 크로마토그래피, 85%; (vii) TEA·3HF, THF, 주변 온도, 크로마토그래피, 80%.

그러나, 이 최초 합성법이 적은 배치 (20 g 미만)의 화학식 I의 화합물을 제조하기에는 적합하다 하더라도, 하기의 이유들로 인해 대량의 GLP 및 GMP 배치의 화학식 I의 화합물을 제조할 수는 없다:

(a) 화합물 4의 트리톤 B 가수분해에 의해 크로마토그래피 정제 후 화합물 5를 40%의 수율로 얻었다. 이 반응을 개선시키고자 하는 시도는 성공을 거두지 못하였다. 더우기, 각종 불순물 9-12이 확인되었고, 결정화나 크로마토그래피법으로 제거하는 것이 어려웠다.

불순물

(b) 화합물 6의 고리형 카르보네이트의 합성은 결정화로 제거하기 어려운 5 내지 10%의 N-아실 불순물 14를 생성시켰다.

(c) 페닐리튬을 화합물 7로 처리하여 약 10%의 C-10 데아세테이트 15가 생성되었다. 이 화합물은 생성물과 함께 공결정화되었다.

(d) 대부분의 중간체는 칼럼 크로마토그래피의 추가 단계로 정제하는 것이 필요하다.

화학식 I의 화합물을 제조하기 위한 합성 경로는 이전에 기재되었다. 문헌 [국제 특허 출원 공개 제94/14787호; Chen 외, "C4 위치에서 변형된 신규한 파클리탁셀 (탁솔) 동족체의 최초 합성법", J. Org. Chem. 59(21), pp. 6156-6158 (1994); Chen 외, "신규한 C-4 파클리탁셀 (탁솔:등록) 동족체: 잠재적인 항종양제", Bioorg. Med. Chem. Lett. 5(22), pp. 2471-2476 (1995)] 참조. 그러나, 상기 방법들은 10-DAB로부터 출발하는 화학식 I의 화합물의 제법은 전혀 기재하고 있지 않다. 더우기, 본 발명의 합성법은 10-DAB의 C-4 위치에서의 아세테이트기가 C-10 아세틸화 전에 Red-Al을 사용하여 환원적으로 제거되는 방법을 제공한다. 이로써, C-10 데아세틸화 부산물이 형성되지 않는다.

이러한 단점들을 극복하기 위해, 화학식 I의 보다 편리한 합성법이 개발되었다. 이러한 신규한 합성법은 용이하게 입수가능한 파클리탁셀 전구체인 10-데아세틸바카틴 ("10-DAB")으로부터의 화학식 I의 합성법을 제공하는 것이며, 반응식 2에서 상세하게 기재된다.

이러한 신규한 방법에서, 10-DAB의 C-4 카르보네이트 동족체 21은 화학식 I 의 합성에서 중요한 중간체로 검토되었다. 이 신규한 합성법에서의 주요 반응은 Red-Al을 사용하는 C-4 아세테이트의 화학선택적 환원 반응이다. C-13에 있는 파클리탁셀 페닐이소세린 측쇄는 미국 특허 제5,274,124 (Holton) 및 미국 특허 출원 번호 제07/995,443호 각각에 기재된 β-락탐 경로를 경유하거나 또는 옥사졸계 커플링 화학법으로 부가한다.

10-DAB로부터 화학식 I의 합성법

단계 I: 디이소프로필메톡시실릴 에테르로서 C-7, C-10 및 C-13 히드록실기의 보호

단계 II: 디메틸실릴 에테르로서 C-1 히드록실기의 보호

단계 III: C-4 아세테이트의 환원적 제거

단계 IV: C-4 메틸카르보네이트의 제조

단계 V: 실릴 에테르의 탈보호

단계 VI: 실릴 에테르로서 C-7 히드록실의 선택적 보호

단계 VII: 화학선택적인 C-10 아세틸화

단계 VIII: 측쇄를 부가하는 커플링 반응

단계 IX: 최종 탈보호, 화학식 I의 제조

옥사졸 산을 경유하는 별법의 커플링 반응 및 화학식 I의 화합물로의 전환

본 발명의 신규한 합성법을 이용하는 것은, 10-DAB가 파클리탁셀 그 자체보다는 출발 화합물로 사용하기에 훨씬 덜 비싸기 때문에 이롭다. 추가로, 본 발명의 신규한 합성법의 화학은 정률 증가시켜 변형된 측쇄를 갖는 C-4 카르보네이트 계열의 신규한 항종양제를 합성할 수 있다.

본 발명은 참고로 실시예에 추가로 기재되어 있다. 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주 또는 취지를 한정하는 것으로써 해석되서는 안된다. 여기에 첨부되는 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 취지 및 범주 내에 포함되는 기타 실시태양이 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

(1) 바카틴 유도체 17의 합성

무수 N,N-디메틸포름아미드 (DMF) (500 ml) 중의 10-데아세틸바카틴 (16) (47.4 g, 87 mmol)의 용액에 이미다졸 (47 g. 691 mmol)을 주변 온도에서 첨가하였다. 용액이 투명해질 때까지 10 내지 15분 동안 교반시켰다. 이 반응 혼합물에 디이소프로필디클로로실란 (58 ml, 322 mmol)을 적가하였다. 반응 혼합물을 주변 온도에서 16 시간 동안 교반시켰다. 추가량의 디이소프로필디클로로실란 (6 ml)을 이 용액에 첨가하고, 반응을 60분 동안 교반시켰다. 이 시점에서 HPLC로 반응의 완결 여부를 확인하였다. 메탄올 (36 ml)을 혼합물에 첨가하고, 이 용액을 60분 동안 교반시켰다. 반응을 중지하고, tert-부틸 메틸 케톤 (TBME) (500 ml)과 물 (200 ml)의 혼합물로 희석하였다. 층을 분리하고, 유기상을 염수 (250 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 백색의 비결정질 화합물로서 17 (91 g, 수율 100% 초과)을 수득하였고, 이를 다음 단계에서 추가의 정제 없이 사용하였다.

ESILRMS M+ C₅₀H₈₄O₁₃Si₃에 대한 계산치: 977. 실측치: 977.

2) 바카틴 유도체 18의 합성

DMF (500 ml) 중의 바카틴 유도체 17 (90 g, 92 mmol)의 용액에 0 ℃에서 이미다졸 (22 g, 320 mmol)을 첨가하였다. 디메틸클로로실란 (35 ml, 320 mmol)을 0 ℃에서 적가하였다. 이 시점에서 화합물의 침전이 관찰되었다. 반응 혼합물 (슬러리)을 0 ℃에서 0.5 시간 동안 교반시켰다. 고체를 여과하고, 차가운 DMF (3×150 ml)로 세척하였다. 공기 건조 후, 고체를 TBME (700 ml) 중에 재용해시키고, 이 용액을 물 (3×200 ml), 염수 (250 ml)로 세척하고, 건조시켰다 (황산 나트륨). 이 용액을 짧은 실리카 패드를 통해 여과하였다. 진공하에 용매를 제거하여 18을 77%의 수율 (70 g)로 얻었다.

ESILRMS M+ C₅₀H₉₀O₁₃Si₄에 대한 계산치: 1035. 실측치: 1035.

3) 바카틴 유도체 19의 합성

-34 ℃에서 톨루엔 (680 ml) 중 18 (66.3 g, 64 mmol)의 교반되는 용액에 Red-Al (50 ml, 160 mmol, 톨루엔 중 나트륨 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄 수소화물의 65 중량% 용액)를 10분에 걸쳐 적가하였다. 반응 혼합물을 -25 ℃로 가온하고, 1.5 시간 동안 교반시켰다. 내부 온도를 -20 내지 -25 ℃로 유지하면서 메탄올 (62 ml)을 반응 혼합물에 적가하였다. 이 용액을 TBME (500 ml)로 희석한 후, 1N 수산화나트륨 용액 (60 ml) 및 염수 (60 ml)를 첨가하였다. 용액을 30분 동안 교반시켰다. 셀라이트 (12 g)를 이 혼합물에 첨가하고, 10분 동안 교반시키고, 셀라이트 패드를 통해 여과하였다. 층들이 분리되었다. 유기층을 물, 염수로 세척하고, 건조시켰다 (황산나트륨). 그후, 용액을 짧은 실리카 패드로 통과시킨 후, 용매를 제거하였다. 백색 고체의 화합물이 97%의 수율 (62 g)로 얻어졌다.

ESILRMS M+ C₅₀H₈₈O₁₂Si₄에 대한 계산치: 993. 실측치: 993.

4) 바카틴 유도체 20의 합성

아르곤 대기하에서, -60 ℃의 무수 테트라히드로푸란 (THF) (600 ml) 중 19 (62 g, 62 mmol)의 용액에 LHMDS (리튬 비스(트리메틸실릴)아미드 (125 ml, 125 mmol, THF 중의 1M 용액)를 적가하였다. 용액을 15 분 동안 교반시킨 후, 메틸 클로로포르메이트 (9 ml, 116 mmol)를 적가하고, 용액의 내부 온도를 -60 ℃로 유지하였다. 반응물을 0 ℃까지 천천히 가온시키고, 혼합물을 3 시간 동안 교반시켰 다. 반응이 완료되면, 염화암모늄 포화 용액 (300 ml)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 TBME (100 ml)로 추출하였다. 유기층을 염화암모늄 포화 용액 (200 ml), 물 (200 ml), 염수 (200 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 오일로서 20 (67 g, 100% 초과)이 수득되었다. 이 조물질을 추가의 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.

ESILRMS M+ C₅₂H₉₀O₁₄Si₄에 대한 계산치: 1051. 실측치: 1051.

5) 바카틴 유도체 21의 합성

무수 THF (260 ml) 중의 바타킨 유도체 20 (62 g, 59 mmol)의 용액에 트리에틸아민·불화수소산 착물 (56 ml, 344 mmol)을 주변 온도에서 첨가하였다. 반응물을 3 시간 동안 교반시켰다. 반응 혼합물을 아세트산에틸 (350 ml)로 희석하고, 물 (200 ml), 염수 (200 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 21 (43 g, 조수율 100% 초과)을 얻었다. 조화합물을 아세트산에틸 (350 ml)과 헥산 (50 ml) 중의 혼합물 중에서 다시 슬러리화 하여 순수한 21을 90%의 수율로 얻었다.

ESILRMS M+ C₂₉H₃₆O₁₁에 대한 계산치: 560. 실측치: 560.

6) 바카틴 유도체 22의 합성

-65 ℃에서 DMF (220 ml) 중의 바카틴 21 (32 g, 57 mmol) 및 이미다졸 (11.7 g, 172 mmol)의 교반되는 용액에 아르곤하에서 디이소프로필디클로로실란 (26.8 ml)을 첨가하였다. 반응 혼합물의 온도를 -60 ℃에서 유지하고, 혼합물을 2 시간 동안 교반시켰다. 반응을 완결시킨 후 (HPLC), 메탄올 중의 이미다졸 용액 (35 ml 메탄올 중에 용해시킨 이미다졸 11.7 g)을 첨가하고, 이 용액을 0 ℃에서 30분 동안 교반시켰다. 혼합물을 TBME (500 ml)로 추출하였다. 유기상을 물 (4×150 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 조화합물 22 (45 g)를 얻었다. 이 조물질을 아세토니트릴 (150 ml) 중에 더 용해시키고, 이 용액을 헥산 (3×100 ml)으로 세척하였다. 아세토니트릴을 제거하여 백색 고체로 순수한 22 (34 g, 84% 수율)를 얻었다.

ESILRMS M+ C₃₆H₅₂O₁₂Si에 대한 계산치: 704. 실측치: 704.

7) 바카틴 유도체 23의 합성

DMF (200 ml) 중의 바카틴 유도체 22 (33.2 g, 47 mmol)의 용액에 LHMDS (61.2 ml, 61.2 mmol)를 -43 ℃에서 적가하였다. 반응물을 15분 동안 교반시킨 후, 아세트산 무수물 (5.8 ml, 63 mmol)을 첨가하였다. 반응물을 -40 ℃에서 30분 동안 교반시켰다. 아세트산 (3.6 ml)을 첨가하고, 냉각조를 없앴다. 반응 혼합물을 TBME (300 ml)로 추출하였다. 유기층을 분리하고, 물 (3×150 ml), 염수 (150 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 조생성물을 얻었다. THF:헵탄 (1:6)의 혼합물로 결정화하여 화합물을 정제하였다. 40 g을 투입하여 결정화된 바카틴 유도체 23 21g (60% 수율)을 얻었다.

ESILRMS M+ C₃₈H₅₄O₁₃Si에 대한 계산치: 746. 실측치: 746.

8) 파클리탁셀 유도체 25의 합성

아르곤 대기하에서, LHMDS (32 ml, THF 중의 1M 용액)를 -55 ℃에서 THF (65 ml) 중의 바카틴 유도체 24 (19 g, 25.5 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 이 용액을 -37 ℃에서 10분 동안 교반시킨 후, THF (25 ml) 중의 β-락탐 24 (10.4 g, 30.6 mmol)의 용액을 반응 혼합물에 첨가하다. 반응 혼합물을 0 ℃에서 가온시키고, 60분 동안 교반시켰다. 반응을 완결시킨 후 (HPLC로 확인), pH 7 인산염 완충액 (17 ml)을 첨가한 후, 20% 중탄산나트륨 용액 (54 ml)을 첨가하였다. 반응 혼 합물을 아세트산에틸로 추출하였다. 유기층을 물, 염수로 세척하고, 건조하여 (무수 황산마그네슘) 커플링된 조생성물을 얻었다. 이 화합물을 결정화 (헵탄/IPA의 4:6 혼합물)에 의해 정제하여 순수한 생성물 25 21.8 g (77%)을 제공하였다.

ESILRMS M+ C₅₇H₇₂NO₁₇Si에 대한 계산치: 1071. 실측치: 1071.

화합물 I의 제법

아세트산 (69 ml) 중의 파클리탁셀 유도체 25의 용액에 아세트산 중의 트리플루오로아세트산 용액 (39 ml, 물 120 ml 및 아세트산 69 ml 중에 트리플루오아세트산 23.4 g을 용해시켜 제조된 1 mmol 용액)을 주변 온도에서 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 17 시간 동안 교반시키고, 40% 아세트산나트륨 수용액 (6 당량)으로 켄칭시켰다. 반응물을 20분 동안 교반시킨 후, 디클로로메탄 (200 ml) 및 물 (50 ml)을 첨가하였다. 2상 혼합물을 20분 동안 교반시킨 후, 유기층을 분리하였다. 유기층을 물 (3×100 ml)로 세척, 건조(황산나트륨), 증발시켜 조생성물 6.9 g을 얻었다. 에탄올/헵탄 (1:1)의 조물질을 결정화하여 표제 화합물 4.2 g (76%)을 얻었다.

ESILRMS M+ C₄₇H₅₁NO₁₅에 대한 계산치: 869. 실측치: 869.

C₄₇H₅₁NO₁₅에 대한 분석 계산치: C, 64.89; H, 5.91; N, 1.61. 실측치: C, 64.79; H, 5.82; N, 1.54.

옥사졸 중간체를 경유하는 별법의 커플링 방법: 파클리탁셀 유도체 27의 제법

톨루엔 (130 ml) 중의 바카틴 유도체 23 (13.2 g, 17.6 mmol) 용액에 4-디메틸아미노피리딘 (3.24 g, 26 mmol), 옥사졸산 26 (5.67 g, 21.2 mmol) 및 1,3-디시클로헥실카보디이미드 (DCC) (5.47 g, 26 mmol)를 주변 온도에서 첨가하였다. 이 반응 혼합물(슬러리)을 3 시간 동안 교반시킨 후, 아세트산 (2.1 ml)을 첨가하고, 45분 동안 더 교반시켰다. 혼합물을 아세트산에틸 (200 ml)로 희석하고, 염수, 0.1N 염산, 중탄산나트륨으로 세척, 건조(황산마그네슘), 증발시켜 조화합물 27을 얻었다. 25% 이소프로판올 수용액으로 결정화하여 정제를 수행하였다: 18 g을 투입하여 순수한 생성물 15.8 g (86% 수율)이 수득되었다.

ESILRMS M+ C₅₄H₆₅NO₁₅Si에 대한 계산치: 996. 실측치: 996.

27을 화학식 I의 화합물로 전환:

아세트산 (123 ml) 중의 옥사졸 화합물 27 (14.4 g, 14.4 mmol) 용액에 아세트산 중의 트리플루오로아세트산 용액 (아세트산 29 ml 중의 트리플루오로아세트산 7.2 ml) 및 물 (28 ml)을 주변 온도에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 18 시간 동안 교반시킨 후, 아세트산나트륨 (8.3 g) 및 물 (30 ml)을 첨가하였다. 용액을 5분 동안 교반시킨 후, 디클로로메탄 (140 ml) 및 물 (95 ml)을 첨가하였다. 유기층을 분리하고, 물 (150 ml)로 세척하고, 플라스크로 옮겼다. 반응물의 내부 온도가 20 내지 25 ℃로 유지될 때까지 교반되는 용액에 트리에틸아민 (25 ml)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 45분 동안 교반시켰다. 황산 (21 ml) 및 물 (209 ml)을 첨가하고, 유기층을 분리하고, 물, 염수로 세척, 건조 (황산마그네슘), 증발시켜 표제 화합물 12.2 g (97% 수율)을 얻었다. 이전에 언급한대로 결정화에 의해 정제를 수행하였다.

Claims

(a) 환원제를 사용하여 C-4 아세테이트를 환원 제거한 후, C-4 히드록실기에 메틸카르보네이트를 첨가하여 10-데아세틸바카틴으로부터 10-데아세틸바카틴의 C-4 메틸카르보네이트 동족체를 제조하는 단계;

(b) 디알킬디알킬옥시실란 보호기로 C-7 히드록실기를 선택적으로 보호하는 단계;

(c) C-10 히드록실기를 아세틸화하는 단계;

(d) 파클리탁셀 측쇄를 C-13 히드록실기와 커플링시키는 단계; 및

(e) C-7에 있는 상기 실릴에테르 보호기를 탈보호하는 단계

를 포함하는, 10-데아세틸바카틴으로부터 파클리탁셀의 C-4 메틸카르보네이트 동족체의 합성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)가

(i) 10-데아세틸바카틴의 C-1, C-7, C-10 및 C-13 히드록실기를 디알킬디알킬옥시실란 보호기로 보호하는 단계;

(ii) C-1 히드록실기를 디메틸실릴 에테르로서 디알킬클로로실릴 보호기로 보호하는 단계;

(iii) C-4 아세테이트기를 상기 환원제로 화학선택적으로 환원시키는 단계;

(iv) 메틸카르보네이트기를 C-4 히드록실기에 첨가하는 단계; 및

(v) C-1, C-7, C-10 및 C-13 보호된 히드록실기를 탈보호하여 하기 화학식의 C-4 메틸카르보네이트-10-데아세틸바카틴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 환원제가 Red-Al인 것인 방법.
제3항에 있어서, 상기 디알킬디클로로실란 보호기가 디이소프로필실릴디클로라이드인 것인 방법.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.
하기 화학식을 갖는 화합물.