KR20060047970A

KR20060047970A - 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-Ｄ-라이보퓨라노스유도체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20060047970A
Application number: KR1020050041278A
Authority: KR
Inventors: 이재헌; 박가승; 이문섭; 김한경; 방효정; 장영길; 이관순
Original assignee: 한미약품 주식회사
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-05-18
Also published as: JP2008508261A; JP4691101B2; RU2346948C2; CN1989148B; IL180894A; MX2007000959A; RU2007107607A; KR100699099B1; IL180894A0; CN1989148A; HK1100946A1

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 1-α-할로-라이보퓨라노스 유도체는 고체 상태로 수득되어 젬시타빈(gemcitabine)의 제조를 위한 중간체로서 유용하게 사용될 수 있다.

상기 식에서,

R¹은 벤조일 또는

이고,

R²는

이고,

R³은 시아노, 할로겐, 카보알콕시, 톨루엔, 니트로, C_1-2알콕시, C_1-2 알킬 및 다이알킬 아미노로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이며,

X는 Cl, Br 또는 I이다.

Description

1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-Ｄ-라이보퓨라노스 유도체 및 이의 제조방법{1-α-HALO-2,2-DIFLUORO-2-DEOXY-D-RIBOFURANOSE DERIVATIVES AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF}

본 발명은 젬시타빈(gemcitabine)의 제조를 위한 중간체로서 유용하게 사용될 수 있는, 신규한 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체, 이의 제조방법 및 이의 제조시 중간체로서 유용한 화합물에 관한 것이다.

젬시타빈은 비소세포폐암(Non Small Cell Lung Cancer : NSCLC)을 치료하는데 널리 사용되는 항암제로서, 라이보퓨라노스 골격을 갖는 뉴클레오사이드이며, 입체화학적으로는 라이보퓨라노스의 1-위치에 사이토신(cytosine)이 β-위치로 배향된 구조를 갖는다.

젬시타빈은 하기 반응식 1에 도시한 바와 같이 통상적으로 락톨 화합물(I) 을 이용하여 제조할 수 있는데, 락톨 화합물(I)의 1-하이드록시기는 사이토신과의 직접적인 글라이코실화(glycosylation) 반응이 어려우므로, 1a) 반응성이 뛰어난 이탈기(L)를 도입하여 중간체 화합물(II)을 제조한 다음, 2a) 활성화된 중간체 화 합물(II)을 사이토신과 글라이코실화 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

상기 식에서, P는 하이드록시 보호기이고, L은 이탈기를 의미한다.

반응식 1에서, 글라이코실화 반응 2a)는 주로 S_N2 치환반응 메카니즘에 의해 진행되므로, 젬시타빈 등과 같이 사이토신 염기가 β-위치로 배향된 뉴클레오시드를 고수율로 제조하기 위해서는 이탈기(L)가 α-위치로 배향된 α-아노머(anomer)를 고순도로 얻는 것이 중요하다.

따라서, 라이보퓨라노스의 1-위치에 이탈기를 입체선택적으로 도입하는 방법이 지속적으로 연구되어 왔다.

예를 들면, 미국특허 제 4,526,988 호 및 제 5,453,499 호에는 할로 이탈기가 도입된 1-α-할로-라이보퓨라노스 유도체가 개시되어 있다.

미국 특허 제 4,526,988 호에는, 하기 반응식 2에 도시한 바와 같이 1 당량 이상의 산제거제 존재 하에서 락톨 화합물(III)의 1-하이드록시기를 아세트산 무수물 또는 아세틸 그룹의 또 다른 공급원과 반응시켜 1-아세테이트 유도체 (IV)를 제 조한 다음 약 -50 내지 0 ℃의 저온에서 브롬화수소 또는 염화수소 기체를 서서히 가하여 1-할로 아노머 (V)를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법은 입체선택성이 낮아 수득되는 α-할로 아노머의 수율이 낮다는 문제점이 있다.

상기 식에서, R'는 하이드록시 보호기이고, Ac는 아세틸이고, X는 브로모 또는 클로로이다.

한편, 미국특허 제 5,453,499 호에는 반응식 3에 도시한 바와 같이 β-설포네이트 화합물(VI)을 불활성 용매 중에서 할라이드 공급원과 반응시켜 α-할로 아노머(VII)를 β-할로 아노머에 비해 9 :1 내지 10 :1의 고비율로 생성하는 방법이 기재되어 있다.

상기 식에서, X는 벤조일 등과 같은 하이드록시 보호기이고, R'는 설포네이트이고, Y는 할라이드이다.

그러나, 출발물질인 β-설포네이트 아노머(화합물 VI)는 예를 들어 미국특허 제5,401,861호에 기재된 바와 같이 대응하는 1-하이드록시 화합물로부터 제조되는데, 이때 α-설포네이트 아노머 및 β-설포네이트 아노머가 1:4의 비율로 생성되므로, α- 및 β-혼합물로부터 순수하게 β-설포네이트 아노머를 분리하는 과정을 고려한다면 비록 상기 반응식 3에서 α-할로 아노머가 9 :1 내지 10:1 (α-아노머 : β-아노머)의 고비율로 수득된다 하더라도 1-하이드록시 화합물로부터 최종 α-할로 아노머(VII)를 수득하는 입체선택적인 비율은 결국 3:1 내외에 불과하다. 또한, 3- 및 5-하이드록시기 보호기로 벤조일기 등이 도입된 반응산물 α-할로 아노머(VII)는 오일상으로 수득되므로, 이를 정제하기 위해 분리 효율이 낮고 비경제적이어서 대량생산에 부적합한 컬럼 크로마토그래피 방법을 이용해야 하는 문제점이 있다. 특히 수득한 오일상은 일반적으로 고체와 달리 취급이나 보관이 어렵다는 문제점이 있어, 1-α-할로 아노머를 이용하여 젬시타빈을 제조하는 방법이 다양하게 개발되지 못하여 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 고체상으로 수득되어 재결정 등과 같은 간단한 방법에 의해 고순도로 정제 가능한 1-α-할로-D-라이보퓨라노스 유도체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 화합물을 입체선택적이면서도 고순도 및 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물의 제조시 중간체로서 유용한 화합물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1의 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체를 제공한다:

화학식 1

상기 식에서,

R¹은 벤조일 또는

이고,

R²는

이고,

X는 Cl, Br 또는 I이다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는

1) 화학식 2의 1-옥소라이보스 화합물을 환원시켜 화학식 3의 락톨 화합물을 제조하는 단계;

2) 단계 1)에서 얻은 락톨 화합물을 염기 존재하에서 화학식 4의 할로포스페이트 화합물과 반응시켜 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제조하는 단계; 및

3) 단계 2)에서 얻은 화합물을 할라이드 공급원과 반응시킨 후 재결정시키는 단계

를 포함하는, 화학식 1의 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체의 제조방법을 제공한다:

화학식 1

상기 식에서, R¹, R², R³ 및 X는 상기에서 정의한 바와 같고, R⁴는 메틸, 에틸 또는 페닐, 바람직하게는 페닐이다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 화학식 1의 1-α-할로-D-라이보퓨라노스 유도체의 제조시 중간체로서 유용한 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제공한다:

화학식 1

화학식 5

상기 식에서, R¹, R², R⁴ 및 X는 상기에서 정의한 바와 같다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

상기 화학식 1의 라이보퓨라노스 유도체에 있어서, R³은 바람직하게는 2-페닐 또는 4-페닐이다.

본 발명의 화학식 1의 라이보퓨라노스 유도체는 3-하이드록시의 보호기로서 바이페닐카보닐기가 도입된 구조라는 데 그 특징이 있다. 아울러, 5-하이드록시의 보호기로서 바이페닐카보닐기가 선택적으로 도입될 수도 있다.

이와 같은 구성상 특징으로 인해 본 발명의 라이보퓨라노스 유도체는 고체 상으로 수득되므로 재결정 등과 같은 간단한 정제공정을 통해 99.5% 이상의 고순도로 얻을 수 있다.

화학식 1의 1-α-할로-라이보퓨라노스 유도체를 당분야에 공지된 글라코실화 반응을 통해 사이토신과 결합시킴으로써 사이토신이 β-위치로 배향된 젬시타빈을 제조할 수 있다.

1-할로 화합물을 사용하여 다음 단계의 글라이코실화 반응을 진행할 때 α- 할로화합물의 순도는 매우 중요하다. 만약 반대 이성체인 β-할로 화합물이 정제되지 않고 혼재할수록 그 양에 반비례하여 글라이코실화 반응의 입체 선택성은 대폭 저감되어 결과적으로 매우 낮은 수율로 β-뉴클레오사이드, 즉 젬시타빈을 얻을 수밖에 없다. 그만큼 α-할로 화합물의 순도는 중요하며, 본 발명에 따른 고순도의 α-할로 화합물을 이용하여 글라이코실화 반응을 진행하면 소망하는 β-뉴클레오사이드인 젬시타빈을 종래 방법에 의한 2 내지 3배에 비해 월등히 향상된 4 내지 14배의 고비율로 수득할 수 있으며, 그에 따라 젬시타빈을 저비용으로 제조할 수 있다.

또한, 본원 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 고체 상으로 존재하기 때문에 대기 중에 오랫동안 방치하여도 변색되거나 분해되지 않고 고순도를 유지할 정도로 안정성도 갖추고 있어 보관이나 유통에 전혀 문제가 없으므로 종래 오일상 할로 화합물이 갖던 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1의 화합물의 제조방법은 하기 반응식 4에 도시한 바와 같다.

상기 식에서, R¹, R², R³, R⁴및 X는 상기에서 정의한 바와 같다.

상기 반응식 2에 도시한 바와 같은 본 발명의 제법의 전체 공정을 개괄적으로 설명하면, 1) 화학식 2의 1-옥소라이보스 화합물을 통상적인 방법으로 환원시켜 1-위치에 α-아노머 및 β-아노머가 혼합된 화학식 3의 락톨 화합물을 제조하고, 2) 얻어진 락톨 화합물을 염기의 존재하에서 화학식 4의 할로 포스페이트 화합물과 반응시켜 화학식 5의 β-아노머가 10배 이상의 고비율로 포함된 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제조한 다음, 3) 얻어진 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 할라이드 공급원과 반응시킴으로써 본 발명의 최종 목적 화합물인 화학식 1의 1-할로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노스 유도체를 α-아노머가 99.5% 이상 고비율로 포함된 상태로 제조할 수 있다,

상기한 제조공정에 따르면, 본 발명은 α-아노머가 고비율로 포함된 화학식 1의 α-할로 아노머를 제조하기 위하여 새로운 구조의 이탈기를 갖는, β-아노머가 고비율로 포함된 화학식 5의 신규한 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 전구체로 사용한다는 점에 기술구성상 특징이 있다.

또한, 화학식 3의 락톨 화합물로부터 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제조하는 단계에서 β-포스페이트 아노머가 α-포스페이트 아노머의 10배 이상의 비율로 선택적으로 생성되며, 그 상태(in situ)로 바로 다음 반응을 진행할 경우 화학식 1의 α-할로 아노머가 전단계에서의 β-포스페이트 아노머의 비율과 동일한 비율(β-할로 아노머의 10 배 이상의 비율)로 생성된다는데 그 특징이 있 다.

따라서, 락톨 화합물로부터 3:1(α-아노머 : β-아노머)의 비율로 α-할로 아노머를 생성하던 종래 방법에 비하여 월등히 향상되어 α-아노머가 β-아노머의 10배 이상의 비율로 포함된 α-할로 아노머를 수득할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 종래 방법은 3,5-하이드록시기 보호기로 벤조일을 사용함으로써 α-할로 아노머를 오일상으로 수득하였으나, 본 발명에서는 3-하이드록시 및/또는 5-하이드록시 보호기로 바이페닐카보닐 계열의 화합물을 사용함으로써 화학식 1의 α-할로 아노머를 고체로서 수득할 수 있게 되어, 간단한 정제공정을 통해 99.5% 이상의 고순로 얻을 수 있어 이를 이용하여 글라이코실화 반응을 진행하게 되면 목적하는 β-뉴클레오사이드를 α-뉴클레오사이드에 대해 종래에 비해 월등히 향상된 4 내지 14배의 고비율로 생성할 수 있다.

상기 제조공정을 구체적으로 설명하면, 반응식 2의 단계 1)에서, 화학식 2의 1-옥소라이보스 화합물을 미국특허 제 4,526,988 호 및 제 5,464,826 호에 기재된 바와 같은 방법으로 환원반응시킴으로써 화학식 3의 락톨 화합물을 제조할 수 있다.

출발물질인 화학식 2의 1-옥소라이보스 화합물은 하기 화학식 6의 화합물의 3-하이드록시기를 바이페닐카보닐기로 보호한 후 가수분해하여, 하기 화학식 7의 3R-카복실산염 에난티오머를 고체로 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.

상기 식에서, R²는 상기에서 정의한 바와 같고, R⁴는 메틸 또는 에틸이고, R⁵는 C_1-3 알킬이며, M은 암모늄(NH₄), 나트륨 또는 칼륨이다.

상기 환원반응에 사용되는 용매로는 테트라하이드로퓨란, 다이에틸 에테르, 다이옥산 등을 예로 들 수 있고, 환원제로는 리튬 알루미늄 하이드라이드, 다이아이소부틸 알루미늄 하이드라이드, 리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드, 바람직하게는 리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드를 사용하고, -50 내지 -20 ℃에서 환원제를 첨가한 후 상온으로 승온시켜 1 내지 2시간 동안 반응시키는 것이 바람직하다.

상기 단계에서, 화학식 3의 락톨 화합물은, α-아노머와 β-아노머가 약 1:1 내지 2:1 중량비로 생성되며, 각 이성질체는 컬럼 크로마토그래피 방법을 사용하여 분리하거나 또는 분리하지 않고 그대로 다음 단계 반응을 진행할 수 있다.

단계 2)에서는, 단계 1)에서 얻은 화학식 3의 락톨 화합물을 염기 존재 하에 화학식 4의 할로포스페이트 화합물과 반응시킴으로써 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제조할 수 있고, 이 때 β-포스페이트 아노머는 α-포스페이트 아노머에 비해 10배 이상의 고비율로 생성된다.

본 발명에 따른 포스페이트 이탈기로는 다이메틸포스페이트, 다이에틸포스페이트 또는 다이페닐포스페이트가 사용될 수 있으며, 이 중 다이페닐포스페이트 이탈기가 가장 바람직하다.

목적하는 β-포스페이트 아노머를, 물, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, 에틸아세테이트 및 이들의 혼합용매, 바람직하게는 아이소프로판올 또는 물-아이소프로판올 혼합용매 중에서 재결정하여 분리한 후 다음 단계의 반응을 진행하거나 또는 분리하지 않고 α-포스페이트 아노머와의 혼합물 상태로 그대로 다음 단계 반응을 진행할 수 있다.

상기 단계에서 화학식 4의 할로포스페이트 화합물은 화학식 3의 락톨 화합물의 사용량에 대하여 1.1 내지 1.5 몰 당량의 양으로 사용하는 것이 바람직하고, 화학식 4의 할로포스페이트 화합물은 시약으로 구입하거나, 문헌 [Biochem. Preps., 1, 50(1951)] 또는 [J. Chem. Soc., 2921(1949)]에 기재된 바와 같은 공지된 방법에 의해 합성하여 사용할 수 있다. 또한, 반응을 촉진시키기 위해 4-다이메틸아미노피리딘 또는 4-피롤리디노피리딘을 촉매로서 사용할 수 있다.

반응이 진행됨에 따라 생성되는 유리 산은, 피리딘, 트라이에틸아민, 트라이뷰틸아민, 다이아이소프로필에틸 아민, 메틸피페리딘 등의 염기, 바람직하게는 트라이에틸아민을 사용하여 제거할 수 있으며, 이때 염기는 화학식 3의 락톨 화합물 의 사용량에 대하여 1.2 내지 2.0 몰 당량의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

반응 용매로는 벤젠, 톨루엔, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 에틸 아세테이트, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 또는 에틸 아세테이트, 바람직하게는 톨루엔을 사용하고, 반응온도는 -25 내지 50 ℃가, 반응시간은 2 내지 10시간이 바람직하다.

또한, 단계 3)에서, 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 할라이드 공급원과 반응시킨 후 재결정하여 화학식 1의 1-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체를 제조할 수 있고, 여기서, β-할로 아노머가 0.5% 미만 함유된 고순도의 α-할로 아노머를 얻을 수 있다.

본 발명에서 할라이드 공급원으로는 1.0M HCl/초산 용액, 30％-HBr/초산 용액, 30％-HBr/프로피온산 용액, 트라이알킬실릴 할라이드, 리튬 할라이드, 나트륨 할라이드, 세슘 할라이드, 칼륨 할라이드, 테트라알킬암모늄 할라이드 또는 트라이알킬실릴 할라이드-리튬 할라이드 혼합물, 바람직하게는 30％-HBr/초산 용액, 30 ％-HBr/프로피온산 용액, 테트라부틸암모늄 아이오다이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 트라이메틸실릴 아이오다이드, 트라이메틸실릴 브로마이드, 트라이메틸실릴 클로라이드 또는 트라이메틸실릴 클로라이드-리튬 브로마이드 혼합물을 사용할 수 있고, 상기 할라이드 공급원은 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체의 사용량에 대하여 5 내지 30 몰 당량, 바람직하게는 10 내지 20 몰 당량의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

할라이드 공급원은 1.0M HCl/초산 용액, 30％-HBr/초산 용액, 30％-HBr/프로 피온 산을 사용할 경우에는 원액(neat)으로 사용하고, 이 외의 할라이드 공급원은 메틸렌클로라이드, 다이브로모에탄, 다이클로로에탄, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 1,4-다이옥산, 아세토나이트릴, N,N-다이메틸포름아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드 등과 같은 용매 중에 녹여서 사용하는 것이 바람직하다.

반응 용매로는 메틸렌클로라이드, 다이브로모에탄, 다이클로로에탄, 클로로포름 등을 사용하고, 반응은 0 내지 50 ℃, 바람직하게는 10 내지 30 ℃의 온도에서 30분 내지 24시간 동안 수행할 수 있다.

상기 과정을 통하여 수득한 1-할로 아노머는 α-아노머가 β-아노머의 10배 이상의 비율로 존재하는 혼합물로서 이로부터 α-할로 아노머를 순수한 상태로 수득하기 위해서는 재결정 과정을 통하여 β-할로 아노머를 제거하여야 한다.

재결정 용매로는 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세토니트릴 및 물로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 아이소프로판올 또는 아이소프로판올-물 혼합용매를 사용하고, 재결정을 통하여 목적하는 화학식 1의 1-α-할로 아노머를 β-아노머가 0.5% 이하 함유된 99.5％ 이상의 고순도로 얻을 수 있다.

본 발명의 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 이용하여 화학식 1의 1-α-할로 아노머를 제조하는 방법은 현재까지 보고된 바 없는 새로운 방법으로서, 상기 세 단계 반응 진행 후 총수율은 65 내지 75％로서, 기존 방법(총수율 약 45% 내외)에 비해 매우 높음을 알 수 있다.

이하 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

이하의 제조예 및 실시예에서, -OCOBiPh, 또는 BiPhOCO-는

을 의미한다.

또한, HPLC는 조작조건으로는 화학식 5의 화합물의 경우 YMC 하이드로스피어 C18 (4.6ㅧ150 mm, 5 ㎛) 칼럼을 사용하였으며, 화학식 1의 화합물은 Capcellpak MG C18 (4.6ㅧ150 mm, 5 ㎛) 칼럼을 사용하였으며, 용출액으로서 화학식 5의 화합물은 인산염완충액과 메탄올을 17:83(v/v)으로 혼합한 용액을, 화학식 1의 화합물은 인산염완충액과 메탄올을 1:4(v/v)로 혼합한 용액을 각각 사용하여 실시하였다. 또한, 인산염완충액은 NaH₂PO₄ 13.8g을 정제수 900 ml에 녹인 다음 인산으로 pH를 2.5로 맞추고 정제수를 가하여 총부피가 1ℓ가 되도록 만든 용액을 사용하였다.

제조예 1: D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-펜토퓨라노스-1-울로즈-5-벤조일-3-(4-페닐)벤조에이트(화합물 2)의 제조

D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로펜토퓨라노즈-1-울로즈-3-(4-페닐)벤조에이트 15.0g을 메틸렌클로라이드 150ml에 용해시키고, 교반하면서 피리딘 6.9ml를 실온에서 적가하였다. 메틸렌클로라이드 40ml에 용해시킨 벤조일 클로라이드 7.4ml를 상기 반응 혼합액에 5 내지 10℃를 유지하면서 서서히 가한 다음, 상온에서 7시간 반응시킨 후 1N-염산 105ml를 가하여 반응액을 중화시켰다. 반응 혼합액에 물을 가하고 유기층을 분리한 다음, 포화 중조액 및 소금물 각 100ml로 순차적으로 세척하고 마그네슘 설페이트로 유기층을 건조한 다음 여과하였다. 여액을 감압하여 용매를 제거하고 미백색의 고체를 수득하였다. 수득한 고체를 에테르-헥산 혼합액(5:1,v/v)으로 재결정하여 백색의 고체상 표제화합물 16.8g(수율: 86％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 4.90~4.75(ddd,2H), 5.10(dd,1H), 5.87(ddd,1H), 7.65~7.50(m,5H), 7.78~7.67 (m, 3H), 7.81(d,2H), 8.13(d,2H), 8.23(d,2H)

융점 (m.p) : 130~131℃

제조예 2: D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-펜토퓨라노스-1-울로즈-3,5-다이-(4-페닐)벤조에이트(화합물 2)의 제조

D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로펜토퓨라노즈-1-울로즈-3-(4-페닐)벤조에이트 20g을 클로로포름 300ml에 용해시키고, 피리딘 9.5ml를 실온에서 교반하면서 가한 다음, 반응액에 클로로포름 55ml에 용해시킨 벤조일 클로라이드 10.1ml 를 가하였다. 상온에서 6시간 반응 후 1N-염산 140ml을 가하여 반응액을 중화시켰다. 유기층을 물, 중조액 및 소금물 각 150ml로 순차적으로 세척하고 마그네슘 설페이트로 유기층에 함유된 물을 제거한 후 감압하여 용매를 제거하여 미백색 고체를 수득하였다. 수득한 고체를 에틸 아세테이트-헥산 혼합액(3:1,v/v)으로 재결정하여 백색의 고체상으로 표제화합물 21.8g(수율: 72％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 4.72~4.79(m,2H), 5.03(q,1H), 5.84~5.76(m,1H), 7.48~7.44(m,6H), 7.72~7.60(m, 8H), 8.15~8.07(m,4H)

융점 (m.p) : 137~139℃

실시예 1: 1-α-브로모-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트(화합물 1; R¹=벤조일, R²=4-바이페닐카보닐)의 제조

단계 1) 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트(화합물 3)의 제조

리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드 13.5g을 테트라하이드로퓨란 160ml에 용해시키고 상온에서 30분 교반시킨 후 -40℃로 냉각하였다. 제조예 1에 서 수득한 D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-펜토퓨라노스-1-울로즈-5-벤조일-3-(4-페닐)벤조에이트 20g을 테트라하이드로퓨란 80ml에 용해시킨 용액을 반응혼합액에 적가한 후 서서히 상온으로 승온시킨 다음 대략 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 완결되면 1N-염산 220ml를 반응액에 가하여 과량의 리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드를 퀀칭(quenching)하고 테트라하이드로퓨란 층을 분리하였다. 수층을 에테르 220ml 로 추출하고 테트라하이드로퓨란 층과 합한 다음 물, 포화 중조액 그리고 소금물 각 220ml로 연속적으로 세척한 다음 마그네슘 설페이트로 건조한 후 여과하여 여액을 감압하여 용매를 제거한 다음 잔사를 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 담황색 시럽상으로 표제화합물 18.3g(수율: 91％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 3.89~3.91(d,1H), 4.61~4.81(m,2H), 5.31~5.92(m,2H), 7.26~7.70(m,10H), 8.05~8.16(m,4H)

단계 2) 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조일-1β-다이페닐포스페이트(화합물 5)의 제조

단계 1에서 수득한 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트 18.3g을 톨루엔 146ml에 용해시키고 트라이에틸아민 6.7ml를 단번에 가한 다음 다이페닐 클로로포스페이트 12.4ml를 톨루엔 37ml에 희석시켜 적가하였다. 4시간 후 1N 염산 48ml를 가하여 잔류 트라이에틸아민을 중화하고 톨루엔 층을 분리한 다음 에테르 48ml로 수층을 추출하였다. 추출된 유기 층을 톨루엔 층과 합한 후, 물, 포화 중조액 및 소금물로 순차적으로 세척한 다음 유기층을 분리하고 마그네슘 설페이트로 건조 및 여과하고 여액의 용매를 감압하에서 농축시켰다. 생성된 고체 혼합물을 양자 핵자기공명(¹H-NMR) 기기를 사용하여 분석한 결과, α-포스페이트 아노머 및 β- 포스페이트 아노머가 1 : 10.6의 비율로 생성됨을 확인하였다. 혼합물을 아이소프로판올-물 혼합 용매(혼합비: 3:1, v/v) 중에서 재결정하여 백색의 고체로 표제화합물 26.5g (수율: 87％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 4.56-4.25(m,3H), 5.80(m,1H), 5.95(t,1H), 7.44-6.98(m,16H), 7.51(d,2H), 7.57(d,2H),7.89(d,2H),8.01(d,2H)

융점(m.p) : 101~103℃

HPLC 순도(면적％) : α-포스페이트 아노머 1.76％, β-포스페이트 아노머 98.24％

단계 3) 1-α-브로모-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트(화합물 1)의 제조

30％-HBr/초산 80.5ml에, 단계 2에서 수득한 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조일-1β-다이페닐포스페이트 22.8g을 가하고 상온에서 6시간 반응시켰다. 반응 후 반응액에 메틸렌클로라이드 400ml를 가하여 희석시킨 다음 이 희석액을 얼음물 500ml에 서서히 붓고, 수층을 제거한 다음 메틸렌클로라이드 층을 다시 얼음물로 세척하고, 포화 중조액 및 소금물로 연속적으로 세척하였다. 메틸렌클로라이드 층을 마그네슘 설페이트로 건조하고 여과한 후 여액을 감압하에서 농축시켰다. 생성된 고체 혼합물을 ¹H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-브로모 아노머 및 β-브로모 아노머가 10.7 : 1의 비율로 생성되었음을 확인하였다. 혼합물을 아이소프로판올 중에서 재결정하여 백색 고체로 표제화합물 17.0g(수율: 82％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDC1₃): 8.19(d,2H), 8.06(d,2H), 7.73(d,2H), 7.63(d,2H), 7.64-7.41(m,6H), 6.56(d,1H), 5.60(dd.1H)

융점(m.p): 111~112℃

HPLC 순도(면적％) : α-브로모 아노머 99.74％, β-브로모 아노머 0.26％

실시예 2: 1-α-브로모-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4- 페닐)벤조에이트(화합물 1; R¹=4-바이페닐카보닐, R²=4-바이페닐카보닐)의 제조

단계 1) 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4-페닐)벤조에이트(화합물 3)의 제조

리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드 8.66g을 테트라하이드로퓨란 120ml에 용해시키고 상온에서 30분 교반시킨 후, -40℃로 냉각하였다. 제조예 2에서 수득한 D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-펜토퓨라노스-1-울로즈-3,5-다이-(4-페닐)벤조에이트 15g을 테트라하이드로퓨란 100ml에 용해시킨 용액을 반응액에 서서히 적가하고 상온으로 승온한 후 1시간 반응시켰다. 1N-염산 142ml를 반응액에 서서히 적가하여 과량의 리튬 트라이-tert-부톡시알루미노하이드라이드를 퀀칭하고 유기 층을 분리하였다. 수층을 에테르 150ml로 추출하고 유기 층과 합한 다음, 유기 층을 물, 포화 중조액 그리고 소금물 각 150ml로 연속적으로 세척하고 마그네슘 설페이트로 유기층을 건조한 다음 여과하였다. 여액을 감압하에서 제거하고 생성된 고체를 톨루엔에서 재결정하여 백색의 고체로 표제화합물 13.4g(수율: 89％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz,CDCl₃) : 3.45(s,1H), 3.8(s), 4.85~4.50(m,3H), 5.8~5.4(m,2H), 7.49~7.43(m,6H), 7.71~ 7.61(m,8H), 8.18~8.12(m,4H)

m.p : 156-158℃

단계 2) 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4-페닐)벤조일-1β-다이페닐포스페이트(화합물 5)의 제조

단계 1에서 수득한 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4-페닐)벤조에이트 13g을 톨루엔 130ml 및 메틸렌클로라이드 100ml의 혼합용매에 용해시키고 트라이에틸아민 5.1ml를 가한 다음, 실온에서 다이페닐 클로로포스페이트 7.6ml를 적가하였다. 5시간 후 감압하에서 용매를 제거하고 생성된 고체를 메틸렌클로라이드 130ml에 용해시킨 다음 1N 염산 65ml를 가하였다. 유기층을 분리하고, 물, 중조액 및 소금물로 순차적으로 세척한 다음 마그네슘 설페이트로 건조하였다. 여과 후 감압하에서 용매를 제거하여 생성된 고체 혼합물을 ¹H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-포스페이트 아노머 및 β-포스페이트 아노머가 1 : 10.8의 비율로 생성됨을 확인하였다. 혼합물을 아이소프로판올 중에서 재결정하여 백색 고체상으로 표제화합물 15.6g(수율: 83％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz,CDCl₃): 4.70-4.40(m,3H), 5.90(m,1H), 6.08(t,1H), 7.70~7.08(m,24H), 8.15~8.04(dd,4H)

m.p : 145-147℃

HPLC 순도(면적％) : α-포스페이트 아노머 1.29％, β-포스페이트 아노머 98.71％

단계 3) 1-α-브로모-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4-페닐)벤조에이트(화합물 1)의 제조

단계 2에서 수득한 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이-(4-페닐)벤조일-1β-다이페닐포스페이트 13g을 30％-HBr/초산 83.2ml에 용해시키고 상온에서 7시간 동안 반응시킨 다음 반응액에 얼음물 50ml를 붓고 석출된 고체를 여과하였다. 수득한 고체를 ¹H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-브로모 아노머 및 β-브로모 아노머가 10.9 : 1의 비율로 생성됨을 확인하였다. 고체를 에탄올 중에서 재결정하여 백색 고체로 표제화합물 8.45g(수율: 83％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz,CDCl₃): 4.89~4.22(m.3H), 5.62(dd,1H), 6.55(d,1H), 7.73~7.42(m,14H), 8.63~8.11(dd,4H)

융점(m.p): 151-153℃

HPLC 순도(면적％) : α-브로모 아노머 99.67％, β-브로모 아노머 0.33％

실시예 3: 1-α-브로모-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트의 제조

리튬 트리-tert-부톡시알루미노하이드라이드 6.5g을 테트라하이드로퓨란 100ml에 용해시키고 상온에서 30분 교반한 후 -40℃로 냉각시켰다. 제조예 1에서 수득한 D-에리트로-2-데옥시-2,2-다이플루오로-펜토퓨라노스-1-울로즈-5-벤조일-3-(4-페닐)벤조에이트 10g을 테트라하이드로퓨란 50ml에 용해시킨 용액을 반응혼합액에 적가하고 서서히 상온으로 승온시킨 다음 동 온도에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 완결되면 1N-염산 120ml를 반응액에 가하여 반응액에 남아 있는 과량의 리튬 트리-tert-부톡시알루미노하이드라이드을 분해시키고 테트라하이드로퓨란 층을 분리하였다. 수층을 에테르 150ml로 추출하고 테트라하이드로퓨란 층과 합한 다음 물, 포화 중조액 및 소금물 150ml로 연속적으로 세척하고 마그네슘 설페이트로 건조하였다. 여과 후 여액을 감압하에서 용매를 제거하고 10.5g의 시럽상 잔사를 수득하였다.

톨루엔 100ml를 시럽상 잔사에 가하여 용해시키고 트리에틸아민 4.0ml를 단번에 가한 다음 다이페닐 클로로포스페이트 6.4ml를 톨루엔 30ml에 희석시켜 적가 하였다. 4시간 반응 후 1N 염산 30ml를 가하여 잔류 트리에틸아민을 중화하고 톨루엔 층을 분리한 다음 에테르 30ml로 수층을 추출하였다. 추출한 에테르 층을 톨루엔 층과 합한 후 물, 포화 중조액 및 소금물로 순차적으로 세척한 다음 마그네슘 설페이트로 건조하였다. 이어서, 여과 후 감압하에서 여액의 용매를 제거하고 14.9g의 1-포스페이트 혼합물을 시럽상으로 수득하였다. 이 혼합물을 H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-포스페이트 아노머 및 β-포스페이트 아노머가 1 : 10.3의 비율로 생성되었음을 확인하였다.

이어서, 시럽상 1-포스페이트 혼합물에 30％-HBr/초산 57.2ml를 가하고 상온에서 7시간 반응시켰다. 반응 후 반응액에 메틸렌클로라이드 280ml를 가하여 희석시킨 다음 이 희석액을 얼음물에 붓고, 메틸렌클로라이드 층을 분리한 다음 다시 얼음물로 세척하고, 포화 중조액 및 소금물로 연속적으로 세척하였다. 메틸렌클로라이드 층을 마그네슘 설페이트로 건조 및 여과한 후 여액을 감압하에서 농축시켜 고체를 수득하였다. 얻어진 고체를 ¹H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-브로모 아노머 및 β-브로모 아노머가 10.5 : 1의 비율로 생성되었음을 확인하였다. 혼합물을 이소프로판올 중에서 재결정하여 백색 고체로 표제화합물 8.0g(총수율: 70％)을 수득하였다.

¹H-NMR 및 융점 데이터는 상기 실시예 1의 단계 4에 따른 화합물의 데이터와 동일하였다.

HPLC 순도(면적％) : α-브로모 아노머 99.51％, β-브로모 아노머 0.48％

실시예 4: 1-α-아이오도-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3-벤조일-5-(4-페닐)벤조에이트의 제조

메틸렌클로라이드 40ml에 아이오도트라이메틸실란 5.6ml를 가한 다음 실시예 1의 단계 3에서 수득한 2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-5-(4-페닐)벤조일-3-벤조일-1β-다이페닐포스페이트 1.8g을 가하였다. 상온에서 0.5시간 교반하여 반응을 완결하였다. 반응액을 빙냉하에서 포화중조액 100ml에 서서히 적가하고, 0.5시간 동안 교반한 후 메틸렌클로라이드 층을 분리하였다. 메틸렌클로라이드 층을 마그네슘설페이트로 건조한 후 감압하에서 농축시켰다. 생성된 고체를 ¹H-NMR 기기를 사용하여 분석한 결과, α-아이오도 아노머 및 β-아이오도 아노머가 14.2 : 1의 비율로 생성되었음을 확인하였다. 고체를 아이소프로판올 중에서 재결정하여 미백색 고체로 표제화합물 1.36g(수율: 92％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 8.24(d,2H), 8.06(d,2H), 7.74(d,2H), 7.66(d,2H), 7.64-7.43(m,6H), 6.93(d,1H), 5.60(dd.1H), 4.86∼4.68(m,3H)

HPLC 순도(면적％) : α-아이오도 아노머 99.81％, β-아이오도 아노머 0.18％

비교예 1: 1-α-아이오도-2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이벤조에이트의 제조

미국 특허 제 5,453,499 호에 기재된 방법에 따라 하기와 같이 표제 화합물을 제조하였다.

2-데옥시-2,2-다이플루오로-D-라이보퓨라노실-3,5-다이벤조일-1-β-(p-브로모벤젠)설포네이트 1g에 80ml의 테트라하이드로퓨란 및 80ml의 테트라부틸암모늄 아이오다이드를 가하고, 약 3.5시간 후 환류 온도에서 ¹H-NMR 분광법으로 측정한 결과, α- 및 β-아노머가 10:1의 비율로 포함된 표제화합물이 생성되었다.

이어서, α-아노머를 분리하기 위하여, 반응 혼합물을 냉각시키고 다이클로로메탄 및 물로 희석하였다. 층을 분리하고, 유기층을 1N-염산, 탄산 나트륨, 포화 염화 나트륨 및 물로 세척한 후, 황산 마그네슘 상에서 건조시켰다. 생성된 용액을 농축시켜 오일상 잔사를 수득하고, 크로마토그래피(실리카겔, 톨루엔/헥산 2:1)를 수행하여 표제 화합물 302mg(수율: 45％)을 수득하였다.

¹H-NMR (300MHz, CDCl₃): 8.12(m,4H), 7.72-7.4(m,6H), 6.92(d,1H), 5.60(dd,1H), 4.91-4.62(m,3H)

본 발명의 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체는 3-하이드록시 보호기로 바이페닐카보닐기가 도입된 구조로서 고체 상태로 수득되어 대량생산에 적합한 재결정 등과 같은 간단한 정제과정을 통해 용이하게 분리 및 수득할 수 있어, 젬시타빈을 제조하기 위한 중간체로서 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체 제조방법은 β-아노머가 고비율로 포함된 신규한 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 사용함으로써 1-할로 퓨라노스의 α-아노머를 β-아노머에 대해 종래 방법에 비하여 월등히 향상된 10배 이상의 고비율로 수득할 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체:

화학식 1

상기 식에서,

R¹은 벤조일 또는
이고,

R²는
이고,

R³은 시아노, 할로겐, 카보알콕시, 톨루엔, 니트로, C_1-2알콕시, C_1-2 알킬 및 다이알킬 아미노로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 치환되지 않은 페닐이며,

X는 Cl, Br 또는 I이다.
제 1 항에 있어서,

R³가 2-페닐 또는 4-페닐인 것을 특징으로 하는 유도체.
제 1 항에 있어서,

0.5% 이하의 β-할로 아노머를 함유하는 것을 특징으로 하는 유도체.
1) 화학식 2의 1-옥소라이보스 화합물을 환원시켜 화학식 3의 락톨 화합물을 제조하는 단계;

2) 단계 1)에서 얻은 락톨 화합물을 염기 존재하에서 화학식 4의 할로포스페이트 화합물과 반응시켜 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체를 제조하는 단계; 및

3) 단계 2)에서 얻은 화합물을 할라이드 공급원과 반응시킨 후 재결정시키는 단계

를 포함하는, 화학식 1의 1-α-할로-2,2-다이플루오로-2-데옥시-D-라이보퓨라노스 유도체의 제조방법:

화학식 1

화학식 2

화학식 3

화학식 4

화학식 5

상기 식에서, R¹, R², R³ 및 X는 제1항에서 정의한 바와 같고, R⁴는 메틸, 에틸 또는 페닐이다.
제 4 항에 있어서,

단계 2)에서 염기가 피리딘, 트라이에틸아민, 트라이부틸아민, 다이아이소프로필에틸 아민 및 메틸피페리딘으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,

염기가 트라이에틸아민인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,

단계 3)에서 할라이드 공급원이 1.0M HCl/초산 용액, 30％-HBr/초산 용액, 30％-HBr/프로피온산 용액, 트라이알킬실릴 할라이드, 리튬 할라이드, 나트륨 할라이드, 세슘 할라이드, 칼륨 할라이드, 테트라알킬암모늄 할라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서,

할라이드 공급원이 30％-HBr/초산 용액, 30 ％-HBr/프로피온산 용액, 테트라뷰틸암모늄 아이오다이드, 테트라뷰틸암모늄 브로마이드, 트라이메틸실릴 아이오다이드, 트라이메틸실릴 브로마이드, 트라이메틸실릴 클로라이드 및 트라이메틸실릴 클로라이드-리튬 브로마이드 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,

단계 3)에서 재결정이 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세토니트릴, 물 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택된 용매 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,

재결정이 아이소프로판올 또는 아이소프로판올-물 혼합용매 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,

단계 3)에서 α-할로 아노머가 99.5% 이상으로 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
하기 화학식 5의 1-포스페이트 퓨라노스 유도체:

화학식 5

상기 식에서,

R¹은 벤조일 또는
이며,

R²는
이며,

R³은 2-페닐, 4-페닐 또는 치환된 페닐이며,

R⁴는 메틸, 에틸 또는 페닐이다.