KR101263043B1

KR101263043B1 - 13-디옥시-안트라사이클린을 조제하기 위한 조성물 및 공정

Info

Publication number: KR101263043B1
Application number: KR1020077010414A
Authority: KR
Inventors: 제랄드 엠. 월쉬; 리차드 디. 올슨
Original assignee: 겜 파머수티컬스 엘엘씨
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2013-05-09
Also published as: RU2007121563A; WO2006052915A1; KR20070089788A; US20080015345A1; AU2005304698A1; EP1809644A1; MX2007005543A; CN101098880A; US8097707B2; BRPI0517810B1; CA2586135A1; EP1809644B1; US7244829B2; US7772379B2; CA2586135C; EA200701270A1; CN101098880B; IL182970A0; JP2008519060A; US20110028702A1

Abstract

합성 13-디옥시안트라사이클린에서 향상된 수율을 내는 데 유용한 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린과, 환원 반응이 약 55 ℃ 내지 64 ℃에서 교반 없이 유지되는 13-벤젠-설포닐하이드라존 안트라사이클린을 13-디옥시안트라사이클린으로 환원하는 향상된 방법. 상기 반응은 침전물과 13-디옥시안트라사이클린을 형성하는 수성 중탄산염을 첨가함으로써 완료된다. 상기 침전물은 여과되고, 상기 침전물 및 여과액은 유기 용매로 별도 추출된다. 원 13-디옥시 안트라사이클린은 메탄올성 암모니아와의 반응에 의해 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린으로 변환된다. 상기 반응은 강산 대신에 산성 피리디늄 염에 의해 수행되어 반응의 중화나 생성물의 추출이 필요 없고, 이에 따라 정제를 용이하게 할 수도 있다.

13-디옥시안트라사이클린, 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린, 피리디늄 염, 심장 독성, 13-케토 모이어티.

Description

13-디옥시-안트라사이클린을 조제하기 위한 조성물 및 공정{COMPOSITIONS AND PROCESSES FOR PREPARING 13-DEOXY-ANTHRACYCLINES}

본 발명은 13-디옥시-안트라사이클린을 조제하기 위한 조성물 및 공정에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 13-디옥시안트라사이클린의 합성 및 분리를 위한 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린 중간체(13-benzenesulfonylhydrazone anthracycline intermediates)의 사용 방법 및 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린의 조제 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 새로운 13-벤젠설포닐하이드라존 중간체 및 이러한 중간체의 조제 공정에 관한 것이기도 하다.

가장 널리 알려진 안트라사이클린 항암제 약품은 독소루비신(doxorubicin)과 다우노루비신(daunorubicin)인데, 이들은 13-케토기(13-keto group)를 포함한다. 미국 특허번호 3,590,028에 개시된 독소루비신은 광범위한 항암 효용성을 가지며, 백혈병, 임파종, 및 고형 종양의 치료에 사용된다. 미국 특허번호 3,616,242에 개시된 다우노루비신은 급성 백혈병의 치료에 유용하다. 그러나, 심장 독성의 심각한 부작용에 의해 이러한 약품들의 유용성이 제한되어 환자에게 투여될 수 있는 약품의 총 양은 550 mg/M²를 초과할 수 없다(E.A. Lefrak 등, Cancer, 32:302, 1973). 권장 최대 총 누적 투약량이나 그 근처에서도 환자의 60%에서 현저하고 지속적인 심장 기능장애가 나타나고, 14%에서는 울혈심부전증이 발병한다(A. Dresdale 등, Cancer, 52:51, 1983). 따라서, 이러한 약품들은 암성 루머의 증식을 억제하는 데에 유용한 반면, 심각한 심장 독성 부작용 때문에 환자가 울혈심부전증으로 인해 사망할 수도 있다.

이러한 안트라사이클린의 심장 독성은 13-케토 모이어티(moiety)가 13-디하이드로 알콜 대사 산물로 신진대사 감소함에 따라 야기된다는 것 또한 밝혀졌다(P.S. Mushlin 등, Fed. Proc, 45:809, 1986). 독소루비신이 13-디하이드로 알콜 대사 산물(독소루비시놀(doxorubicinol))로 현저하게 신진대사되지 않는 테스트 시스템에서는 뚜렷한 심장 독성 효과가 전혀 관찰되지 않았다(P.S. Mushlin 등, Fed. Proc, 44:1274, 1985; R.D. Olson 등, Fed. Proc, 45:809, 1986). 반면, 13-디하이드로 대사 산물, 독소루비시놀 및 다우노루비시놀(daunorubicinol)은 이러한 동일한 테스트 시험에서 비교적 낮은 농도에서 심장 독성을 발병시켰다(1-2 micrograms/ml, R.D. Olson 등, Proceed. Am. Assoc. Cancer Res., 26:227, 1985; R.D. Olson 등, Proceed Am. Assoc. Cancer Res. 28:441, 1987).

독소루비신이 테스트 시스템에서 짧은 기간 동안만이라도 체류하게 된다면 신진대사 변환이 일부 나타나고 충분한 양의 13-디하이드로 대사산물이 형성되어 심장 독성이 발병하기 시작한다(L. Rossini 등, Arch. Toxicol. Suppl., 9:474, 1986; M. Del Tocca 등, Pharmacol. Res. Commun., 17:1073, 1985). 따라서 독소루비신 및 다우노루비신과 같은 약품의 심장 독성은 그 약품들의 13-디하이드로 대사 산물에 의해 나타나는 강력한 심장 독성 효과에 기인한다는 실질적인 증거가 축적되었다(P. Mushlin 등, FASEB Journal, 2:A1133, 1988; R. Boucek 등, J. Biol. Chem., 262:15851, 1987; 및 R. Olson 등, Proc. Natl. Acad. Sci., 85:3585, 1988).

더욱 최근에는 독소루비신, 다우노루비신, 또는 기타 유사 안트라사이클린의 13-디옥시 형태는 심장 독성 13-디하이드로 형태로 신진대사 변환하지 않으며, 5-케토기는 프리 라디칼을 생성할 가능성이 작은 형태로 수정될 수 있고, 따라서 추가적으로 향상된 안정성을 제공한다는 것이 발견되었다. 특히, 국제 특허공개번호 WO99/08687, 미국 특허번호 5,984,896 및 5,942,605, 그리고 국제 특허출원번호 PCT/US 99/04704를 참고하라. 상기 참고문헌에 기술된 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

최초 보고된, 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로부터 일정한 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정은 약 10% 대의 비교적 낮은 수율을 가진다(Smith, 등, J. Med. Chem. 1978 21, 280-283 참고). 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로부터 13-디옥시 안트라사이클린을 합성하는, 향상된 수율의 개선 공정이 국제 특허공개번호 WO99/08687 및 미국 특허번호 5,984,896에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 공정들은 비교적 많은 초과 시약을 사용하며 공정 시간이 비교적 길다. 또한, 비록 수율이 증가하기는 했으나 상업적으로 생산하기에 최적은 아니다. 게다가, 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 사용하면 13-디옥시 안트라사이클린 생성물에서 이러한 개시 물질의 약 3% 이상을 생기게 한다. 13-p-F-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린의 사용 방법이 공지되어 있지만, 13-p-F-, 13-p-Cl-, 또는 13-p-니트로벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 그 모상인 13-케토 안트라사이클린으로부터 합성하는 것은 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린에 비해 더 낮은 수율을 보이고, 또한 13-디옥시 안트라사이클린의 더 낮은 수율을 보이기도 한다.

본 발명의 조성물 및 공정은 대응 13-케토 안트라사이클린으로부터 증가된 수율과 순도의 13-디옥시 안트라사이클린을 제공한다. 본 발명의 일 태양은 하기 식으로 표현되고:

여기서,

R₁, R₂ 및 R₃는 H 또는 OH;

R₄는 H, OH, 알킬, 또는 O-알킬;

R₅는 O 또는 NH; 그리고

R₆는 H, OH, 또는 당 모이어티인 것을 특징으로 하는 화합물에 관한 것이다.

본 발명은 13-케토 안트라사이클린, 또는 그 산성 염을 알콜 용액 내에서 벤젠설포닐 하이드라지드(benzenesulfonyl hydrazide)와 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기와 같이 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 조제하는 방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 또 다른 태양은:

1. 메탄올과 같은 알콜 내에서 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 나트륨 시아노보로하이드라이드(NaCNBH)와 같은 환원제와 파라-톨루엔설폰산(PTSA)과 같은 강산과 결합시킴으로써 반응 혼합물을 형성하는 단계;

2. 상기 반응 혼합물을 교반 없이 가열하는 단계;

3. 상기 반응 혼합물을 물 속 중탄산나트륨(NaHCO₃)과 같은 수성 염기로 중화하고, 이에 따라 상기 13-디옥시 안트라사이클린 생성물을 형성하며, 상기 반응 혼합물에서 염을 침전시키는 단계; 및

4. 상기 반응 혼합물에서 상기 침전 염을 여과하고, 유기 용매로 상기 침전 염에서 상기 생성물을 추출하고, 유기 용매로 상기 여과액에서 상기 생성물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로부터 13-디옥시안트라사이클린(13-메틸렌 안트라사이클린) 유도체를 조제하는 공정에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 태양은 13-디옥시안트라사이클린에 메탄올성 암모니아(methanolic ammonia)를 가함으로써 13-디옥시 안트라사이클린으로부터 5-이미노-13-디옥시안트라사이클린 유도체를 조제하는 공정에 관한 것이다.

본 발명은 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 대응 13-디옥시안트라사이클린으로 완전 환원(reduction)하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 상기 13-디옥시 안트라사이클린은 비교적 간단한 방식으로 분리될 수 있다.

본 발명은 천연 13-디옥시 생성물로부터 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 생성하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린을 16 내지 20 시간 내에 합성할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면, 당 아민기(sugar amine group)를 보호할 필요 없이 메탄올성 암모니아를 사용하여 천연 13-디옥시 안트라사이클린 생성물로부터 5-이미노 유사체를 합성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 개시 물질의 환원을 촉진하기 위하여 강산을 대신하여 산성 피리디늄 염(acidic pyridinium salt)을 사용하여 상기 반응물을 중화하거나 추출할 필요가 없고, 따라서 예비 HPLC에 의해 상기 생성물의 정제를 용이하게 할 수 있다는 것이 발견되었다.

이하에서 바람직한 실시예들을 상술하지만, 본 발명은 또 다른 실시예나 기타 다양한 방법으로 응용될 수 있으며, 따라서 본 발명이 이하의 바람직한 실시예 나 도면에 의해 제한되는 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다.

일 실시예는 하기 식으로 표현되고:

여기서, 각 R₁, R₂ 및 R₃는 각각 H 또는 OH이고;

R₄는 H, OH, 알킬, 및 O-알킬로 구성되는 군에서 선택되고;

R₅는 O 또는 NH이고;

R₆는 H, OH, 또는 당으로 구성되는 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물에 관한 것이다.

상기 알킬기는 일반적으로 1 내지 5 개의 탄소 원자들을 포함하며, 더욱 일반적으로 1 내지 3 개의 탄소 원자들을 포함한다.

상기 O-알킬기는 일반적으로 1 내지 5 개의 탄소 원자들을 포함하며, 더욱 일반적으로는 1 내지 3 개의 탄소 원자들을 포함하고; 그리고

R₄는 일반적으로 0CH3이다.

상기 화합물들은 항암제로 유용한 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린 유도체 및 13-디옥시 안트라사이클린 화합물을 생성하기 위한 전구체이다. 본 발명의 상기 공정에 사용되는 안트라사이클린 화합물의 예는 독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신(daunorubicin), 카르미노마이신(carminomycin), 에피루비신(epirubicin), 이다루비신(idarubicin), 및 안나마이신(annamycin)이며, 독소루비신과 다우노루비신이 바람직하다.

13-케토 안트라사이클린을 13-파라-치환 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로 일차 변환함으로써 13-케토 안트라사이클린을 13-디옥시 안트라사이클린으로 변환시킬 수 있다. 13-디옥시 안트라사이클린의 합성에 있어 개시 물질로 유용한 것으로 알려진 13-파라-치환 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린은 13-p-메틸벤젠-설포닐하이드라존 안트라사이클린과 13-p-F-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린이다. 예는 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 독소루비신 (I)과 13-p-F-벤젠설포닐하이드라존 독소루비신 (Ⅱ)이다.

화합물 I은 13-p-메틸벤젠설포닐하이드라존 모이어티의 벤젠 고리에 전자 공여기(electron donating group)를 가지고 있으며, 환원 반응에서 13-디옥시독소루비신 생성물로 완전히 환원되지 않는다. 화합물 I은 13-디옥시독소루비신 생성물로부터 분리하기가 어렵고 화합물 I에서 생성된 13-디옥시독소루비신 생성물을 정제 하기 위해 실리카 칼럼 크로마토그라피와 예비 HPLC가 모두 필요하다.

화합물 Ⅱ는 13-p-F-벤젠설포닐하이드라존 모이어티(13-p-F-benzenesulfonylhydrazone moiety)의 벤젠 고리에 전자 회수기(electron withdrawing group)를 가지고 있으며, 본 발명의 환원 반응에서 13-디옥시독소루비신 생성물로 완전히 환원된다. 그러나, 독소루비신과 p-F-벤젠설포닐하이드라진(p-F-benzenesulfonylhydrazine) 생성물로부터 화합물 Ⅱ를 합성하는 것은 화합물 I의 합성에 비해 더 낮은 수율을 보인다. 또한, 메탄올 내에서의 화합물 Ⅱ의 용해도는 비교적 낮고 화합물 Ⅱ의 용해는 온도 및 목표 농도에 따라 몇 시간이 걸릴 수 있다. 이는 p-Cl 및 p-니트로 유사체의 경우에도 같다. 20℃ 이하의 온도에서는 메탄올 내의 화합물 Ⅱ가 젤라틴화되어 20℃ 이하의 반응 용액 처리를 방해한다. 따라서 화합물 Ⅱ로부터의 13-디옥시독소루비신 생성물의 수율은 감소한다. 기타 예들은 예컨대, 다우노루비신, 에피루비신, 이다루비신, 안나마이신 및 카르미노마이신의 13-p-치환 벤젠설포닐하이드라진 유사체를 포함한다.

13-p-치환 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린은 상기 p-치환 벤젠설포닐하이드라진을 알콜 내에서 13-케토 안트라사이클린과 결합시키고 그 용액을 5일간 실온에 둠으로써 합성된다. 13-디옥시 안트라사이클린의 합성에 있어 더욱 효과적인 개시 물질을 찾기 위한 연구에서, 본 발명자들은, 벤젠 고리에 파라 치환이 없는 13-벤젠설포닐하이드라존독소루비신(화합물 Ⅲ)은 놀랍게도 화합물 I 및 Ⅱ와 같은 p-치환 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린에 관련된 문제점들이 없다는 것을 발견했다. 또한, 본 발명자들은 나아가, 5일간의 실온 반응에 의해 얻을 수 있는 것과 동일한 수율 및 순도의 13-벤젠- (또는 p-치환 13-벤젠-) 설포닐하이드라존 안트라사이클린을 약 35-60 ℃, 바람직하게는 약 40-45 ℃의 메탄올에서 10 내지 24시간 내에 합성할 수 있다는 것을 발견했다. 벤젠설포닐하이드라진이 독소루비신(Ⅳ)과 반응하여 화합물 Ⅲ을 만들고, 이어서 환원 반응에 의해 13-디옥시독소루비신 생성물(화합물 Ⅴ)을 만드는 반응은 이하와 같다:

강산 및 환원제, 많은 경우에는 메탄올 내의 p-톨루엔 설폰산(PTSA)과 시아노보로하이드라이드와 13-p-치환 벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린의 반응 혼합물을 형성함으로써 13-p-치환 벤젠설포닐사이드라존 안트라사이클린이 13-디옥시 안트라사이클린으로 변환된다. 생각건대, 하이드라존은 산으로부터 수소를, 그리고 시아노보로하이드라이드로부터 수소를 받아들여 환원된다. 그러나, 산은 시아노보로하이드라이드도 중화시킬 수 있고, 따라서 반응물의 농도와 반응 온도가 13-디옥시 안트라사이클린 생성물의 최적 생산에 어느 정도 중요성을 띠는 것으로 나타났다. 일반적으로, 메탄올에서 상기 반응 혼합물은 가열되어 환류되고, 교반되어야 하는 것으로 받아들여진다. 반응 종료 시에, 상기 혼합물은 수성 염기(aqueous base)의 첨가에 의해 중화되는데, 상기 수성 염기는 강산을 중화시키고 13 위치로부터 환원 하이드라진을 분리시키고 13 위치에 메틸렌기를 남긴다.

상기 반응 혼합물에 수성 염기를 첨가해도 13-디옥시 안트라사이클린 생성물을 결속하는 염의 침전물을 만든다. 침전된 염에 대한 생성물의 결속은 HPLC 크로마토그래피와 실리카겔에 의한 다단 분리 및 산 추출과 같은 복잡한 생성물 회수 공정을 필요로 하였다. 본 발명자들은, 가열 중에 상기 반응 혼합물을 교반할 경우 상기 산(PTSA)에 의한 시아노보로하이드라이드의 과잉 중화가 촉진되고, 이어서 안트라사이클린으로부터 당의 과잉 분리(cleavage)가 이루어져, 생성물의 전체 수율이 떨어진다는 것을 알게 되었다. 본 발명자들은 나아가, 상기 시약들을 교반 없이 결합하고, 상기 반응 혼합물을 교반(agitation or sirtinf)없이 가열하면 실질적으로 더 높은 수율이 달성된다는 것을 발견하였다. 최적 온도는 교반 없이 55 내지 64℃ 인 것으로 나타났다. 본 발명자들은 또한, 13-디옥시 안트라사이클린 생성물은 수성 염기를 첨가한 후 상기 반응 혼합물을 여과하고, 이어서 염 잔류물을 클로로포름과 메탄올의 혼합물과 같은 유기 용매로 세척함으로써 상기 침전 염으로부터 손쉽게 제거될 수 있다는 것을 발견했다. 상기 공정은 하기와 같이 약술된다. 나트륨 시아노보로하이드라이드와 화합물 Ⅲ과 같은 개시 물질을 건조 메탄올에 용해시키고, 반응 혼합물의 온도는 0에서 4 ℃로 감소시켰다. PTSA를 건조 메탄올에 용해시켜 차가운 반응 혼합물에 첨가하였다. 그 후 반응 혼합물을 교반 없이 1 내지 4 시간 동안, 바람직하게는 2시간 동안, 55 내지 64 ℃ 사이, 바람직하게는 59-60 ℃ 로 가열하였다. 이어서 상기 반응 혼합물을 바람직하게는 0 ℃ 이하로 냉각한 후 차가운(0 to 10℃) 중탄산염 포화수(bicarbonate saturated water)를 상기 차가운 반응 혼합물에 첨가하여 상기 산을 중화하고 생성물, 화합물 Ⅴ를 형성하였다. 염을 물과 메탄올의 혼합물에 침전시키고, 상기 물과 메탄올의 혼합물을 진공 하에서 부흐너 깔대기(Buchner funnel) 및 진공 플라스크를 이용하여 여과하였다. 부흐너 깔대기의 여과지 상의 염을 진공 하에서 CHCl₃:메탄올 약 3.5:1로 세척하여 상기 염에 부착된 생성물, 화합물 Ⅴ를 추출하였다. 이 추출물은 중탄산 수/메탄올 혼합물로서 동일한 진공 플라스크 내로 수집되거나, 별도의 진공 플라스크에 분리 수집될 수 있다. 상기 중탄산 수/메탄올 혼합물을 포함하는 상기 플라스크에 충분한 양의 CHCl₃를 첨가하여 약 3.5:1의 클로로포름 및 메탄올 혼합물을 생성시켰다. 그 후, 이 생성물, 화합물 Ⅴ를 상기 중탄산 수로부터 클로로포름/메탄올로 추출하였다. 유기 추출물을 물로부터 분리하고 건조 상태로 증발시켰다. 생성물, 화합물 Ⅴ를 포함하는 잔류물을 메탄올에 용해시켰다. 화합물 Ⅴ는 본 발명 관련 기술 분야에서 공지된 크로마토그래피 절차에 의해 정제되거나, 에테르의 첨가에 의해 침전될 수 있다.

5-이미토 안트라사이클린은 찬 메탄올성 암모니아(methanolic ammonia)에서 5-케토 안트라사이클린을 반응시킴으로써 5-케토 안트라사이클린으로부터 형성할 수 있는 것으로 통상 알려져 있다. 나아가, 23-케토-14-OH 안트라사이클린은 당 내 아민기의 보호가 필요한 것도 알려져 있다. 13-디옥시 안트라사이클린의 5-이미노 유사체는 찬 메탄올성 암모니아와의 반응에 의해 용이하게 형성될 수 있지만, 본 발명자들은 당 아민(sugar amine)의 보호는 필요하지 않은 것으로 나타났다. 본 명세서에서, 원 13-디옥시 안트라사이클린 생성물은 메탄올성 암모니아에 용해되어 약 20 ℃, 바람직하게는 약 0-4 ℃에서 반응이 완료될 때까지, 통상 1 내지 5일 동안 유지될 수 있다. 상기 13-디옥시 안트라사이클린의 상기 5-이미노 유사체는 13-디옥시 화합물의 HCl 염의 형성 전후, 그리고 정제나 침전의 전후에 형성될 수 있다. 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린은 본 발명 관련 기술 분야에서 공지된 크로마토그래피 방법에 의해 손쉽게 정제될 수 있다. 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린, 5-이미노-13-디옥시독소루비신(Ⅷ)의 예를 아래에 나타내었다.

예 1: 13- 벤젠설포닐하이드라존독소루비신 HCl (Ⅲ)의 조제

화합물 Ⅲ의 합성을 화합물 Ⅰ과 Ⅱ의 합성 및 13-p-메톡시벤젠설포닐하이드라존독소루비신(Ⅵ) 및 13-p-니트로벤젠-설포닐하이드라존독소루비신(Ⅶ)에 비교하여 보았다. 375 mg의 대응 벤젠- 또는 p-치환 벤젠설포닐하이드라진과 500 mg의 독소루비신 HCl(Ⅳ)을 15 ml의 무수 메탄올에 용해시켰다. 상기 용액을 40-45 ℃에서 약 16-20 시간 동안 가열하거나 실온(약 23-28 ℃)에서 약 5일 동안 유지시키거나, 0-4 ℃에서 약 10일 동안 냉각시켰다. 반응 종료 시에 상기 메탄올 반응 혼합물에 100 ml의 디에틸 에테르를 첨가하여 생성물을 침전시켰다. 상기 침전물을 디에틸 에테르로 세척하여 메탄올을 제거하였고, 그 후 상기 침전물을 진공 하, 데시케이터 내에서 건조시켰다. 상기 생성물을 90% 이상의 순도로 회복시키고, HPLC로 측정하였다. 이는. 독소루비신 HCl(Ⅳ)에 기초한 수율은 하기와 같다:

화합물 수율(%)

0 내지 4 ℃

Ⅲ 96

Ⅰ 91

Ⅱ 62

Ⅵ 96

22-27 ℃

Ⅲ 96

Ⅰ 98

Ⅱ 86

Ⅵ 91

40-45 ℃

Ⅲ 98

Ⅱ 88

Ⅶ 94

상대적으로 낮은 수율을 일관되게 보여준 화합물 Ⅱ에 비해, 화합물 Ⅲ은 반응 온도에 관계없이 일관되게 높은 수율을 나타내었다. 그 결과에 따르면, 낮은 온도에서 오랜 시간 동안 얻어진 것과 동일한 수율을 가지는 합성을 40-45 ℃에서는 짧은 시간 내에 이루어낼 수 있다.

화합물 Ⅲ:

질량 스펙트럼( mass spectrum ):

Aligent Ion Trap Mass Spectrophotometer(EN 824)(ESI 양성 이온화)에서 수행.

구조:

식: C₃₃H₃₆N₃O₁₂S

분자량: 자유 베이스(free base)로 697.7; HCl 염으로 734.2

UV :

Aligent Technologies 8453 UV/Vis spectrophotometer(EN-246)에서 수행. 샘플은 메탄올 내에 조제됨.

λ_max

λ_max = 234nm (ε= 31,737)

λ_max = 251nm (ε= 22,394)

λ_max = 292nm (ε= 4,492)

λ_max = 497nm (ε= 10,284)

¹ H NMR (300 MHz . DMSO - d6 ,δ):

Varian Mercury 300에서 수행. 쉬프트(shift)는 TMS(테트라메틸실란)로부터의 다운필드임.

예 2: 13- 벤젠설포닐하이드라존독소루비신 HCl (Ⅲ)로부터 13- 디옥시독소루비신 HCl (Ⅴ)의 조제

화합물 Ⅲ으로부터 화합물 Ⅴ를 합성하였으며, 여기서, 상기 화합물 Ⅲ은 23-27 ℃(실온), 0-4 ℃(저온) 또는 40-45 ℃(고온)에서 합성하였다. 비교를 위해 유사한 조건에서 화합물 Ⅱ로부터도 화합물 Ⅴ를 합성하였다. 100 mg의 화합물 Ⅲ (또는 화합물 Ⅱ)을 6 ml 건조 메탄올에서 100 mg의 NaCNBH₃와 함께 용해하였다. 상 기 반응 혼합물을 얼음 욕조에 두었다. 275 mg의 PTSA를 2 ml의 건조 메탄올에 용해하고, 그 후 교반 없이 저온 반응 혼합물에 첨가하여 총 8 ml의 메탄올을 제공했다. 그 후, 상기 반응 혼합물을 교반 없이 59-60 ℃에서 2 시간 동안 가열했다. 2 시간 후에 상기 반응 혼합물의 온도가 0℃ 이하가 될 때까지 상기 반응 혼합물을 냉동 장치에 두었다. 12 ml의 물을 중탄산 나트륨으로 포화시킨 후, 1-4 ℃에서 저온 8 ml 메탄올 반응 혼합물에 첨가하였다. 상기 물/메탄올 혼합물을 부흐너 깔대기에서 진공 플라스크 내로 여과하였다. 부흐너 깔대기의 여과지 위의 염을 진공 하에서 20-40 ml의 클로로포름:메탄올 3.5 : 1로 세척하여 상기 염으로부터, 상기 물/메탄올 혼합물의 여과액을 포함하는 진공 플라스크 내로 생성물을 추출하였다. 필요한 경우, 상기 염은 별도의 진공 플라스크 내로 세척될 수도 있다. 28 ml의 클로로포름을 상기 물/메탄올 여과액에 첨가하여 3.5:1 클로로포름:메탄올 분율을 만들었다. 상기 물/메탄올 여과액을 첨가된 클로로포름과 함께 분리 깔대기에 놓고 생성물(화합물 Ⅴ)을 클로로포름:메탄올 내로 추출하였다. 상기 물과 유기 용매를 분리시키고 유기층(organic layer)을 제거 및 여과하였다. 유기층을 진공 하, 30 ℃ 이하에서 증발시켰다. 생성물이 포함된 잔류물을 2 ml의 메탄올에 용해시키고 얼음 욕조에 두었다. 0,2 ml의 1 M 에테르성(ethereal) HCl을 1 ml의 건조 메탄올과 1 ml의 디에틸 에테르에 첨가한 후, 이를 얼음 욕조 내의 저온 2 ml 메탄올에 첨가함으로써 화합물 Ⅴ의 HCl 염을 형성하였다. 30 ml의 디에틸 에테르를 저온 메탄올에 첨가하여 생성물, 13-디옥시독소루비신 HCl(Ⅴ)을 침전시켰다. 상기 침전물을 디ⅢⅡ에틸 에테르로 세척하여 메탄올을 제거한 후, 진공 하의 데시케이터에서 건조시켰다. HPLC로 순도를 측정했다. 독소루비신 HCl(Ⅳ)과 비교한, 반응으로부터의 생성물의 수율을 아래에 나타내었다.

다양한 온도에서 합성된 개시 물질 화합물 Ⅲ 또는 Ⅱ으로부터 13-디옥시독소루비신 HCl(Ⅴ)의 회수율(recovery), 순도(purity) 및 수율(yield)

화합물	개시 물질의 합성 온도
	저온		실온		고온
	Ⅲ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅱ
회수율 (%)	84	53	61	51	63	49
순도 (%)	57	69	83	66	69	69
수율 (%)	48	37	51	34	43	34

화합물 Ⅴ의 수율은, 개시 물질을 합성하는 온도에 무관하게, 화합물 Ⅱ를 개시 물질로 사용했을 때보다 화합물 Ⅲ을 개시 물질로 사용했을 때 일관되게 더 높았다. 상기 세 가지 화합물 Ⅲ 개시 물질들로부터의 화합물 Ⅴ의 평균 수율은 47.3% ± 2.3 (SE)으로, 세 가지 화합물 Ⅱ 개시 물질로부터의 평균 수율, 35.0% ± 1.0 (SE), p<0.05 보다 35% 더 높았다. 고온 조건에서 합성된 화합물 Ⅶ로 유사한 실험을 한 결과, 화합물 Ⅴ는 34%의 수율을 나타냈다. 화합물 Ⅰ 및 Ⅵ으로 실시한 실험은 이러한 화합물들의 상당한 양이 여전히 침전된 화합물 Ⅴ 생성물에 잔존하여, 낮은 순도 및 수율을 제공한다는 것을 확인해 주었다.

예 3: 13- 벤젠설포닐하이드라존독소루비신 HCl (Ⅲ)로부터 5- 이미노 -13- 디옥시독소루비신 HCl (Ⅷ)의 조제

200 mg의 화합물 Ⅲ으로 개시하여 예 1에 따라 화합물 Ⅴ를 합성하였다. 상기 반응은 67.5% 순도를 가지는 56.7% 수율의 원화합물(crude compound) Ⅴ 생성물을 제공하였다. 이 물질 100 mg을 2 ml 건조 메탄올에 용해시키고 얼음 욕조에 두었다. 2M 메탄올성 암모니아 6 ml를 첨가하였다. 반응 혼합물을 0-4 ℃에서 4일간 유지하였다. 그 후, 진공 하, 30 ℃ 이하에서 메탄올을 증발시켰다. 미량의 암모니아를 제거하기 위해, 잔류물을 15 ml의 클로로포름:메탄올 4:1에 용해시키고, 용액을 증발시켰다. 이를 2회 반복했다. 잔류물을 4 ml의 건조 메탄올에 용해시키고, 60 ml의 디에틸 에테르를 첨가하여 생성물, 화합물 Ⅷ을 침전시켰다. 침전물을 디에틸 에테르로 세척하고 데시케이터에서 진공 하에 건조시켰다. 67% 순도의 81% 회수율을 보여, 수율은 80%로 나타났다.

시아노보로하이드라이드가 존재할 때, 13-하이드라존 안트라사이클린 개시 물질을 줄이기 위해 상기 반응에 강산이 필요하다는 것이 본 발명 관련 기술 분야에서 일반적으로 알려져 있다. 이것은 아마도, 상기 반응이 비교적 낮은 온도(100 ℃ 미만)에서 수행되기 때문인데, 이는 13-디옥시 안트라사이클린 생성물의 붕괴(breakdown)를 회피할 것이 요구된다. 강산은, 생성물의 붕괴를 막기 위해, 반응 종료 시에 염기를 첨가하여 중화하거나 급냉하거나, 또는 예컨대 할로겐화 탄소 용매를 첨가하여 13-디옥시 안트라사이클린 생성물로부터 분리하여야 한다. 반응 혼합물이 건조된 후 예비 HPLC 상에서 정제 처리되거나, 반응 혼합물이 예비 HPLC에 직접적으로 적용될 수 있다면 최종 생성물의 정제가 크게 촉진될 수 있다. 강산의 존재는 예비 HPLC 중에 불순물로부터 생성물을 분리하는 것을 방해하는 것으로 보 이며 순 생성물의 수율을 상대적으로 낮추게 된다. 반응 종료 시에 반응 혼합물을 건조시키기 위한 모든 시도는 강산을 농축하여 생성물을 파괴한다.

생성물의 현저한 생산율을 가져오되, 중화나 분리를 요하지 않는 약산에 대한 연구에서, 본 발명자들은, 놀랍게도, p-톨루엔설폰산(p-toluenesulfonic acid)의 피리디늄 염(pyridinium salt)이 이러한 측면에서 효과적이라는 것을 발견했다. 반응 종료 시에 반응 용액은 실온에서 안정적이고, 안정적인 건조 잔류물을 생산하기 위해 용매가 제거될 수 있다. 상기 잔류물은 추가 진단을 위해 저장되거나 예비 HPLC 정제에 직접 적용되기 위해 적정 용매에 용해될 수 있다. 바람직하게는 약 65 ℃ 내지 75℃ 에서 45 분간 실시되며, 하이드라존 개시 물질 100 mg 당 약 66mg에서 p-톨루엔설폰산이 피리디늄-p-톨루엔설포네이트로 대체된다는 것을 제외하고는 전술한 바와 동일한 반응이 실시된다. 종래에는, 산성 피리디늄 염이 본 발명의 환원 반응에 유용하며 이러한 장점을 제공한다는 것은 알려지지 않았었다.

예 4: p- 톨루엔설폰산 대신, 피리디늄 -p- 톨루엔설포네이트를 사용하여 13- 벤젠설포닐 - 하이드라존독소루비신 HCl (Ⅲ)로부터 13- 디옥시독소루비신 HCl (Ⅴ)을 조제

100mg의 화합물 Ⅲ을 100 mg의 NaCNBH₃와 함께 6 ml의 건조 메탄올에 용해시켰다. 반응 혼합물을 얼음 욕조에 두었다. 66 mg의 피리디늄-p-톨루엔설포네이트를 2 ml의 건조 메탄올에 용해한 후 저온 반응 혼합물에 첨가하여 총 8 ml 메탄올을 만들었다. 그 후, 반응 혼합물을 72 ℃에서 45 분 동안 가열하였다. 45 분 종료시 반응 혼합물을 30 ℃ 미만으로 냉각하고 0.05 ml 물을 반응 혼합물에 첨가하여 환원 하이드라존의 가수분해를 촉진하고, 생성물, 13-디옥시독소루비신 HCl(Ⅴ)을 생산했다. HPLC 분석에 따르면, 독소루비신 HCl(Ⅳ)에 비해, 13-디옥시독소루비신 HCl(Ⅴ)이 55%의 수율을 보이는 것으로 나타났다. 예비 HPLC에서 반응 혼합물을 직접 정제할 수 있고, 메탄올을 제거하고 잔류물을 크로마토그래피에 적합한 매질에 용해할 수 있으며, 반응 혼합물을 전술한 바와 같이 중화하거나 추출할 수 있고, 전술한 바와 같이 암모니아를 첨가함으로써 반응 혼합물을 5-이미노-13-디옥시안트라사이클린 유도체의 형성에 사용할 수 있다.

전술한 상세한 설명은 특정 실시예에 국한되었다. 그러나, 이러한 일부 또는 전체 효과를 달성하고 본 발명의 사상 및 보호범위를 벗어나지 않으면서 개시된 실시예에 대한 다양한 변경과 수정이 본 발명 관련 기술 분야의 당업자에 의해 가능하다는 것이 명백하다. 예를 들어, 물/메탄올 반응 혼합물이나 여과 염의 추출은 9:1 내지 2:1 범위의 할로겐화 탄소:알코올 용매 혼합물을 사용할 수 있다. 클로로포름 외에도, 예컨대, 디클로로메탄과 같은 다양한 할로겐화 탄소 용매들이 사용될 수 있다. 메탄올 외에도, 예컨대 에탄올과 같은 다양한 알코올이 사용될 수 있다. 디에틸 에테르 외에도, 예컨대 3급 메틸 부틸 에테르(tertiary methyl butyl ether)와 같은 다양한 에테르가 사용될 수 있다. 파라-톨루엔설폰산 외에도, 예컨대 HCl이나 캠퍼설폰산(camphorsulfonic acid)과 같은 다양한 산이 사용될 수 있다. 에테르성 HCl 외에도 메탄올설 HCl(methanolic HCl)도 사용될 수 있다. 13-디 옥시 아글리콘(13-deoxy aglycone)을 생산하기 위해 벤젠- 또는 파라-치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 아글리콘이 사용될 수 있고, 상기 13-디옥시 아글리콘은 그 후 당을 첨가함으로써 13-디옥시 안트라사이클린을 합성하는 데 사용될 수 있다. 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린의 합성 전후에 HCl 염이 형성될 수 있다. 13-디옥시, 또는 5-이미노-13디옥시 안트라사이클린은 HCl 염 형성 전후에 크로마토그래피에 의해 정제될 수 있다. 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린의 벤젠 고리의 치환은 파라는 물론이고 오르토(ortho) 및 메타(meta)일 수 있다. 피리디늄-p-톨루엔설포네이트 외에도 기타 산성 피리디늄 염이 사용될 수 있다.

본 발명의 성질을 설명하기 위해 상기에서 설명되고 예시된 상세 사항, 물질, 및 구성 요소들의 배열은 하기 청구의 범위에 기술된 원리와 범위를 벗어남이 없이 본 발명 관련 기술 분야의 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있음을 인식하여야 한다.

Claims

하기 식으로 표현되고:

여기서:

R₁, R₂ 및 R₃는 H 또는 OH이고;

R₄는 H, OH, 알킬, 또는 O-알킬이고;

R₅는 O 또는 NH이고; 그리고

R₆는 H, OH, 또는 당 모이어티(sugar moiety)인 것을 특징으로 하는 화합물.
제1항에 있어서,

상기 화합물은 독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신(daunorubicin), 에피루비신(epirubicin), 이다루비신(idarubicin), 안나마이신(annamycin), 및 카르미노마이신(carminomycin)으로 구성되는 군에서 선택되는 안트라사이클 린(anthracycline)의 유도체(derivative)인 것을 특징으로 하는 화합물.
13-케토(13-keto) 안트라사이클린 또는 그 산성 염(acid salt)을 35 내지 50 ℃에서 10 내지 24 시간 동안 알코올 용매 내에서 벤젠-설포닐하이드라자이드(benzene- sulfonylhydrazide)와 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항에 따른 화합물을 생산하는 방법.
1) 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존(sulfonylhydrazone) 안트라사이클린의 알코올 용액을 형성하는 단계;

2) 상기 용액에 환원제 및 산을 첨가하는 단계;

3) 상기 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린을 환원시키기 위해 교반(agitation 또는 stirring) 또는 환류(refluxing) 없이 상기 용액을 가열하는 단계; 및

4) 상기 용액을 수성 염기(aqueous base)로 중화하고, 이에 따라 상기 용액에 시약을 추가하지 않고 상기 13-디옥시 안트라사이클린(13-deoxy anthracycline)과 침전물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제4항에 있어서,

상기 침전물을 여과하고, 상기 침전물로부터 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 추출하며, 상기 여과액으로부터 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 추출하는 단 계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제4항에 있어서,

상기 가열하는 단계는 55 ℃ 내지 64 ℃에서 이루어지며, 상기 환원제는 시아노보로하이드라이드(cyanoborohydride)이고, 상기 산은 p-톨루엔설폰산(p-toluenesulfonic acid)인 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제6항에 있어서,

상기 가열하는 단계는 59 ℃ 내지 6O ℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제4항에 있어서,

상기 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린은 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 이다루비신, 안나마이신, 및 카르미노마이신으로 구성되는 군에서 선택되는 안트라사이클린의 유도체인 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
1) 제4항에 따라 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 단계;

2) 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 알코올에 용해하는 단계; 및

3) 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 20℃ 미만에서 암모니아를 가진 대응 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제9항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린을 암모니아를 가진 상기 대응 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린으로 변환하는 상기 단계는 1 ℃ 내지 4℃에서 1 내지 4일간 이루어지는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제9항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린은 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 이다루비신, 안나마이신 및 카르미노마이신의 상기 13-디옥시(13-deoxy) 형태들로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제9항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린은 대응 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로부터 합성되는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
1) 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린의 알코올 용액을 형성하는 단계;

2) 상기 용액에 환원제와 산성 피리디늄 염(acidic pyridinium salt)을 첨가하는 단계; 및

3) 상기 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린을 환원시키기 위해 상기 용액을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제13항에 있어서,

상기 산성 피리디늄 염은 피리디늄-p-톨루엔설포네이트(pyridinium-p-toluenesulfonate)이고, 상기 환원제는 시아노보로하이드라이드(cyanoborohydride)인 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제13항에 있어서,

상기 환원된 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린을 가수분해하고, 이에 따라 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제13항에 있어서,

상기 가열하는 단계는 65 ℃ 내지 75 ℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제13항에 있어서,

상기 13-벤젠-, 또는 치환 벤젠-, 설포닐하이드라존 안트라사이클린은 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 이다루비신, 안나마이신, 및 카르미노마이신으로 구성되는 군에서 선택되는 안트라사이클린의 유도체인 것을 특징으로 하는, 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
1) 제13항에 따라 13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 단계; 및

2) 상기 13-디옥시 안트라사이클린을 20 ℃ 미만에서 암모니아를 가진 대응 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제18항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린을 암모니아를 가진 상기 대응 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린으로 변환하는 상기 단계는 1 ℃ 내지 4 ℃에서 1 내지 4일간 이루어지는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제18항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린은 독소루비신, 다우노루비신, 에피루비신, 이다루비신, 안나마이신 및 카르미노마이신의 상기 13-디옥시 형태들로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.
제18항에 있어서,

상기 13-디옥시 안트라사이클린은 대응 13-벤젠설포닐하이드라존 안트라사이클린으로부터 합성되는 것을 특징으로 하는, 5-이미노-13-디옥시 안트라사이클린을 조제하는 공정.