NO148109B

NO148109B - Fremgangsmaate ved fremstilling av 5`deoksy-5-fluoridin

Info

Publication number: NO148109B
Application number: NO801777A
Authority: NO
Inventors: Sousa Richard D; Joseph Kiss
Original assignee: Hoffmann La Roche
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1983-05-02
Also published as: EP0021231A3; JPS632960B2; KR830001842B1; DK256380A; CA1135258A; JPS6140239B2; NO801777L; US4340729A; FI71566C; ES8105315A1; DK148060C; YU42664B; GR68760B; DK148060B; FI71566B; PT71382B; PT71382A; ATE4904T1; JPS59144798A; EP0021231B1

Description

5'-deoxy-5-fluoruridin (I) er en kjent forbindelse

(f.eks. fra US patent 4.071.680) med meget god

cytostatisk aktivitet som kan oppnås gjennom en flertrinns syntese ut fra 5-fluoruridin, idet eliminering av 5'-hydroxygruppe skjer over den til-

svarende 5'jodforbindelse.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangs-

måte ved fremstilling av 5'-deoxy-5-fluoruridin med meget godt utbytte og på enkel måte ut fra 5-deoxy-l,2,3-tri-O-acyl-D-ribofuranosid (III) og 2,4-bis-O-(trimetylsylil)-5-fluoruracil (IV) og avspaltning av de to acylgrupper fra det erholdte 1-(5-deoxy-2, 3-di-0-acyl-3-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracil (II). Utgangsforbindelsene for III er j.ett tilgjengelig

ut fra D-ribose, h.h.v. ut fra det kjente og ut fra D-ribose lett tilgjengelige metyl-2,3-0-isopropyliden-D-ribofuranosid (VII).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakteri-

sert ved at man:

a) omsetter et 5-deoksy-l,2,3~tri-0~acyl^D-ribofuranosid eller et 5-deoksy-2,3-di-O-acyl-l-O-metyl-D-ribofuranosid

med 2,4-bis-(trimetylsilyl)-5-fluoruracil,

b) adskiller det dannede 1-(5^deoksy-2,3-di-O-acyl-p-D-ribof uranosyl) -5-f luoruracil fra reaksjonsblandingen og c) avspalter acylgruppene ved sur eller alkalisk hydrolyse gjennom behandling med et alkalimetallalkoholat,

gjennom behandling med en sterk organisk base eller ved hjelp av en sterkt basisk ionebytter fra 1-(5-deoksy-2-2,3-di-0-acyl-|3-ribofuranosyl) - 5-f luoruracilet.

Som acylgrupper kommer de vanlige innenfor sukkerkjemien kjente rester av alifatiWie og aromatiske syrer som beskyttelsesgrupper på tale, .idet benzoyl- og acetylgruppen er foretrukket. Spalting forløper i og for seg på kjent måte, praktisk talt kvantitativt, og kan skje ved sur eller alkalisk hydrolyse, f.eks. i vandig eller alkoholisk medium ved hjelp av en mineralsyre eller en sterk organisk syre. Fortrinnsvis utferdiges hydrolysen i alkoholisk, vannfritt medium, f.eks. i metanol, ved behandling med et alkalimetall, f.eks. natriummetylat (me-toden til Zemplén).

Foråt spaltingen skal foreløpe kvantitativt må metylacetatet som dannes fjernes kontinuerlig eller ved gjentatt vakuumdestillasjon. Avspaltningen av acyl-restene kan imidlertid også skje ved behandling med en sterk organisk bass, f.eks. ett trialkylamin, så som trietylamin i et organisk løsningsmiddel, fortrinns-

vis metanol eller ved hjelp av en" sterk basisk ionebytter (OH~-form) .-

Opparbeidingen av reaksjonsblandingen kan skje på

vanlig måte. Med fordel oppnås nøytralisering av blandingen ved behandling med en katrionbytter (H+<->

form), og ut fra denne løsning kan etter fjerning av ione-bytteharpiksen 5' deoxy-5-fluoruridin erholdes ved inndampning med høyt utbytte og renhet.

Utqangsforbinde 1 sen under formel II som er nv forbindelse kan fremstilles ved at man omsetter ett 5-deoxy-l,2,3-tri-O-acyl-D-ribofuranosid (III a) eller ett 5-deoxy-2,3-di-0-acyl-l-0-metyl-D-ribofuranosid (XII b) i form av anomerblandingen med 2,4-bis-(trimetylsilyl)-5-fluoruracil (IV) i nærvær av en egnet katalysator, fortrinnsvis trimetylsilyl-trifluormetansulfonat eller tinnklorid, romtemperatur eller lavere, fortrinnsvis under iskjøling i et inert organisk løsningsmiddel,

og isolerer den ønskede 3-anomer ut fra reaksjonsblandingen. Ved 2,3-Di-O-acetylforbindelsen (II) for-løper denne oppspaltningen spesielt enkelt og praktisk talt kvantitativt, da den (3-anomere selv er meget tungtløselig i varm etylacetat.

Forbindelsen III a kan erholdes ut fra metyl-(5-deoxy-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofuranosid (V),

ved at man overfører dette ved hydrolyse med en vandig mineralsyre på kjent måte i 5-deoxy-D-ribose, og

acylerer dette på likeledes kjent måte, fortrinnsvis acetylerer, hvilket til eksempel kan skje med eddikksyre- an-hydrid i pyridin. Rensning kan skje enten ved destilla-sjon eller fortrinnsvis på aluminiumoxyd eller kiselgel. Forbindelse III b kan likeledes erholdes ut fra forbindelse

V ved selektiv avspaltning av isopropyliden, f.eks ved

10 min. behandling med en fortynnet syre (0,01 N HC1)

og etterfølgende acylering (f.eks. eddikksyreanidrid/ pyridin).

På den annen side kan imidlertid også en forbindelse II fremstilles ut fra forbindelsen V ved at man overfører sistnevnte på i og for seg kjent måte ved selektiv avspaltning av isopropylidengruppen og etterfølgende acylering i ett metyl-(5-deoxy-2,3-di-O-acyl)-D-ribofuranosid og omsetter dette på den ovenfor beskrevne måten med 2,4-bis-(trimetylsilyl)-5-fluoruracil. Denne fremgangs-

måte gir dog et sammenligningsvis dårligere utbytte av forbindelsen II.

Fremstilling av forbindelse V kan skje på i og for seg

kjent måte fra det kjente metyl-2,3-0-isopropyliden-D-.ribofuranosid (VII) ved erstatning av 5-hydroxygruppen

med brom (forbindelse VI) og etterfølgende reduktiv eliminering av bromatomet.

For den første av de to reaksjoner ble imidlertid en ny metode benyttet, som består i at metyl-2,3-0-isopropyliden-D-ribofuranosid (VII) behandles ved romtemperatur i metyJenklorid og i nærvær av trifenylf6sfin med brom.

Ved enkel reaksjonsføring erholdes på denne måten et

meget rent produkt i høyt utbytte, såfremt man arbeider under strengt vannfrie betingelser.

Det erholdte nye metyl-(5-deoksy-5-brom-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofuranosid (VI) kan lett overføres i den tilsvarende 5-deoxyforbindelse (V) ved katalytisk hydrogenering i et protisk løsningsmiddel, f^eks. en alkohol, fortrinnsvis metanol, under anvendelse av en edelmetallkatalysator, f.eks. palladium, eventuelt på et inert bæremateriale så som karbon eller bariumsulfat, eller også i nærvær av raney-nikkel. Hydrogeneringen kan skje ved en temperatur mellom 0 - 60°C, fortrinnsvis ved romtemperatur, under et trykk på l - 5 atmosfære, fortrinnsvis under normalt trykk,-

i nærvær av en uorganisk eller organisk base, så som kaliumhydroxyd eller trietylamin.

På den annen side kan forbindelsen V erholdes i ca. 90% utbytte, også ut fra forbindelsen VII ved at man acylerer sistnevnte i 5-stilling (fortrinnsvis acetylerer) og deretter bestråler i hexametylfosforsyretriamid i nærvær av en liten mengde vann (ca. 5%) og under en beskyttelses-gass (f.eks. argon) noen timer, fortrinnsvis med en Hg-høytrykkslampe.

Det følgende reaksjonsskjerna gir en oversikt over den forannevnte beskrivende oppfinnelse som likeledes illu-streres gjennom det følgende eksempel på neste side. Som det fremgår av det etterfølgende sammenligningsforsøk fremstilles 5<1->deoksy-5-fluoridin med betraktelig høyere utbytte når man går ut fra en forbindelse med formel II hvori beskyttelsesgruppene i 2'- og 3'-stilling er acylgrupper, enn når disse beskyttelsesgrupper som i US patent nr. 4.071.680 er 2<1>,3'-ketalgrupper såsom isopropyliden.

Sammenliqningseksperimenter for fremstilling av l-( 5- deoksy-B- D- ribofuranosyl)- 5- fluoruracil ( 5'- DFUR, Ro 21- 9738)

Frem<g>angsmåte A: Omestring av diacetatet 2 ved bruk av

en organisk eller uorganisk base som katalysator.

33q (0,1 mol) 1-(5-deoksy-2,3-di-0-acetyl-3-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracil (2) ble oppløst i 600 ml abs. metanol og behandlet med natriummetoksyd-løsnina (nyfremstilt fra 1,5 g Na og 80 ml abs. metanol). Reaksjonsblandingen fikk stå

ved romtemoeratur (20-25°C), og fulgt på tynnsjiktplate i etylacetat. Reaksjonen er fullstendig i løpet av 20 - 30 timer. Etter nøytralisering av natriummetoksydet med kation

bitter harpiks (f.eks. amberlite IR-120 (H+<->form)) ble den fargeløse løsning inndampet til tørrhet og de erholdte hvite krystaller ble omkrystallisert fra en blanding av metanol og etylacetat.

Utbytte: 23,5 g, 96 %, hvite nåler, smp. 192-193°C.

<[al>3g5=+ 163,2°C (c = 1, i H2<3)

Anmerkning: Istedet for natriummetoksyd kan også trietylamin brukes som katalysator for den ovenfor beskrevne omestringsreaksjon.

Fremgangsmåte B: Ved proton- katalysert spaltning av isopropyliden- beskyttelsesgruppen ut fra forbindelse 2

2,86 g (0,01 mol) 1-(5-deoksy-2,3-0-isoproyliden-p-D-ribo-furanosyl)-5-fluoruracil (3) ble oppløst i 18 ml trifluor-eddiksyre og 2 ml abs. metanol og fikk stå ved romtemperatur i to timer. Etter fordampning av reaksjonsblandingen ble den erholdte rest fordampet sammen med 2 x 20 ml etanol.

Det krystallinske materialet ble omkrystallisert fra en blanding av metanol og etylacetat.

Utbytte: 1,5 q (60 %), sm<p>. 190-191°C.

[a] 365 =+ 162-'8°C (c = 1, i H20) .

Det erholdte material viste seg^å være identisk med det autentiske 1- (5-deoksy-|3-D-ribof uranosyl) -5-f luoruracil (smp., blandings smp., optisk omdreining, IR., NMR., elementær, analyse etc.)

Konklusjoner:

Fremgangsmåten A er tydelig bedre enn fremgangsmåten B med hensyn til utbytte (fremgangsmåten A: utbytte 96 %, fremgangsmåten B: utbytte 60 %) og også med hensyn til tekniske aspekter.

Videre er fremstillingen av 1-(5-deoksy-2,3-0-isopropylidin-fi-D-ribof uranosyl)-5-fluoruracil ( 3), utgangsmateriale ifølge fremganqsmåte B ytterst vanskelig i industriell skala (amorft materiale).

Eksempel 1

A. Fremstilling av utgangsmateriale

En løsning av 204,22 g metyl-2,3-0-isopropyliden- D-ribofuranosid og 524,5 g trifenylfosfin i 7000 ml metylenklorid ble kjølt til 5-8°C og blandet med 102 ml brom i løpet av 60 min. under røring. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet 4 timer under tilbakeløp og rørt deretter 14

timer ved romtemperatur. Etter tilsetning av 50 ml metanol, vasket man 4 gg med 2000 ml vann, med 2000 ml 3% vandig NaHCO^-løsning og igjen med 2000 ml vann. Den organiske

fasen ble tørket over vannfritt natriumssulfat og inndampet under redusert trykk og lett oppvarming til ca. 1000 ml.

Den konsentrerte løsningen ble blandet med 1000 ml hexan,

de dannede krystaller ble frafiltrert og vasket 2 gg med 300 ml hexan. Fristen som erholdes ut fra de samlede løsninger ved inndampning ble ektrahert to ganger med med 1000 ml hexan og deretter eluert på en kiselgelsøyle (6 x 80 cm) ved hjelp av 1500 ml hexan. De samlede hexan-løsninger ga etter inndampning i vakuum og etterfølgende vakuumdestillasjon 226 g (85%) metyl-(5-deoxy-5-brom-2,3-0-isopropyliden ) -D-ribof uranosid , Kp.Q g= 72-75°C, rip*^ = 1.4712 (a)36<4>= _237,6° (1% i CHC13). ;802 g metyl -(5-deoxy-5-brom-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofuranosid i 7500 ml metanol ble hydrogenert ved romtemperatur i nærvær av metanolisk kaliumhydroxyd (185 g i 3000 ml metanol) og 50 g 5% Pd/C 15 timer. Reaksjonsblandingen ble inndampet etter filtrering under redusert trykk ved 35°, resten fortynnet med 2000 ml hexan og satt på ;en kiselgelsøyle (5 x 80 cm) som ble eluert med 4000 ml hexan. Etter inndampning av eluatet og vakuumdestillasjonen fikk man 510 g (90%) metyl-(5-deoxy-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofurano- ;sid Kp.10_12 72-75°C, = 1,4340, (a)^<5> = - 96,6° ;(c = 0,34 i CHCL3) ;En blanding av 282 g metyl-(5-deoxy-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofuranosid, 162 ml 1 N saltsyre og 3860 ml vann ble oppvarmet 2 timer under røring ved 110°C. Gjennom tilsetning av isvann ble løsningen kjølt til 16^- 20° og med tilsetning ;(r) — ;av 1000 ml av anionebytteren; Ænberlite ^-^IR-45 (OH -form) nøytralisert. Etter 30 min. røring lå blandingens pH-verdi på 6. Ionebytteren ble frafiltrert og vasket med 2000 ml vann., den vandige løsningen ble inndampet under redusert trykk ved 40 - 45 °C og den oljeaktige rest innndampet i nærvær av 3000 ml pyridin. Den erholdte rå 5-deoxy-D-ribose (202 g) ble løst i 3000 ml pyridin og acetylertved behandling med 7 20 g eddikksyreanidrid. Reaksjonsblandingen fikk stå 20 timer ved romtemperatur, ble inndampet under redusert trykk til et volum på 400-500 ml og under røring hellet i 2000 ml av en mettet vandig NaHCO^-løsning. Den vandige løsning ble ekstrahert to ganger med 1000 ml metylenklorid, ekstraktet vasket med vann (2 x 1000 ml), tørket over vannfritt natriumsulfat og inndampet under redusert trykk. ;Den seige resten ble inndampet to ganger etter tilsetning av hver gang 2000 ml toluol tatt opp i 1000 ml eter og rørt 15 min. med 10 g aktivt karbon. Etter filtrering og vask av resten med 500 ml eter ble eterfasen inndampet og renset ved vakuumdestillasjon (Kp.Q = 96-102°C). Man fikk 210 g (75%) 5-deoxy-l,2,3-tri-O-acetyl-D-ribofuranosid som anomerblanding. Den derav isolerte krystalinske 3-anomere hadde et smeltepunkt på 66-67°C. ;B. Fremstilling av produktet. ;En løsning av 305 g frisk destillert 5-deo.xy-l, 2,3- tri-O-acetyl-D-ribofuranosid (anomerblanding) i 3000 ml metylenklorid ble blandet med 2,4~bis(trimetylsiiyl)-5-fluoruracil frisk fremstilt fra 165 g 5-fluoruracil og 620 ml hexametyldisilazan i 1000 ml metylenklorid. Omsetningen fant sted under iskjøling av kraftig røring i nærvær av 230 ml trimetylsilyltrifluormetansulfonat i 250 ml metylenklorid. Blandingen fikk stå 20 timer ved romtemperatur, ble hellet i 3000 ml mettet vandig NaHCO^-løsning, rørt 30 min, og ekstrahert 3 ganger med 800 ml metylenklorid. Ekstraktene ble vasket 3 ganger med 300 ml vann , tørket over vannfritt natriumsulfat og inndampet under redusert trykk til et volum på 500-600 ml. Konsentratet ble blandet med 500 ml hexan og løsningen inndampet ved romtemperatur i løpet av ca. 2 timer. Det erholdte krystallinske produkt ble vasket med en blanding kjølt til 0° C av 900 ml etylacetat og 900 ml hexan og oppvarmet 10 min med 500 ml etylacetat under tilbakeløp. Løsningen ble avkjølt og fikk stå 12 timer i kjøleskap. ;Man fikk 250 g ren 1-(5-deoxy-2,3-di-O-acetyl-a-D-ribofur-, anocyl)-5-fluoruracil, F. 176-177°C. ;En løsning av 860 g 1- (5-deoxy-2,3-di-0-acetyl-(3-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracil i 16 1 metanol ble tilsatt frisk fremstilt natriummetoxyd fra 42 g natrium og 2000 ml metanol. Metylacetatet som dannes under reaksjonen ble fjernet ved flere gangers inndampning av reaksjonsblandingen. Blandingen ble nøytralisert ved tilsetning av 1000 ml av kationbytterharpiks Amberlite^ IRC-120 vasket med metanol. Etter fjerning av kationebytterharpiksen ble den metanoliske løsning inndampet under redusert trykk og det krystallinske sluttproduktet vasket med en blanding av 1000 ml metanol og 1000 ml etylacetat avkjølt til 0°C. ;Ved opparbeiding av mbderlutene fikk man tils. 680 g ;(97%) rent 5 '-deoxy-5-f luoruridin, F. 192-193°C, (oO^5;= + 139° (c= 0,9 i metanol). ;Eksempel 2 ;En løsning av 100 g metyl -(5-deoxy-2,3-0-isopropyliden)-D-ribofuranosid i 500 ml metanol ble blandet med 500 ml ;0,1 N svovelsyre og oppvarmet på vannbad under tilbake- ;løp inntil det ikke lenger kunne påvises noe utgangsmateriale tynnsjiktkromatografisk. Reaksjonsblandingen ble så nøytralisert under røring ved tilsetning av barium-karbonat (pH 6-7), filtrert gjennom et glassfilter og filtratet inndampet til tørrhet under redusert trykk. Resten ble opptatt to ganger med en blanding av 150 ml metanol og 100 ml benzol og igjen inndampet og tilslutt opptatt i 500 ml tørr pyridin og 400 ml eddikksyreanidrid. Etter 24 timers henstand ved 20 -22°C inndampet man under redusert trykk, tok to ganger opp de 200 ml toluol og inndampet og løste resten i 300 ml metylenklorid. Løsningen ble vasket to ganger med 150 ml IN svovelsyre og med 100 ml 2% natriumbikarbonatløsning, tørket over natriumsulfat inndampet under redusert trykk. Man fikk 130 g rått metyl-(5-deoxy, 2,3-di-O-acetyl)-D-ribofuranosid i form av et gulaktig, oljeaktig materiale, hvilket ble destillert under redusert trykk: <Kp.>Q3 78-79°C, nD 2 0 = 1.4371-1.4380. ;Til en løsning av 8,1 g frisk destillert metyl (5-deoxy-2,3-di-O-acetyl)-D-ribofuranosid i 81 ml metylenklorid, fikk man 30 ml av en løsning av bis-trimetylsilyl-5-fluoruracil ;(fremstilt av 5,2 g fluoruracil og 20 ml hexametyldisiiazan) ;i metylenklorid. Reaksjonsblandingen ble iskjølt og blandet under røring med en løsning av 7 ml trimetylsilyl-trifluormetansulfonat i 8 ml metylenklorid. Blandingen fikk stå 20 timer ved romtemperatur, ble hellet i 200 ml mettet vandig natriumbikarbonatløsning, rørt 30 min. og blandingen ble ekstrahert 3 ganger med 100 mi metylenklorid. ;De samlede ekstrakter ble vasket to ganger med 50 ml ;vann, tørket over vannfritt natriumsulfat, inndampet uten oppvarming under redusert trykk til 60 ml og inndampet etter ;tilsetning av 60 ml hexan under de samme betingelser. Resten fikk stå 4 timer i kjøleskap, krystallene ble frafiltrert, vasket med en kald l:l-blanding av etylacetat og hexan og tilslutt med etylacetat. Man fikk 7 g rent 1-(5-deoxy-2,3-di-O-acetyl-p-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracil, F. 179-181°C, (a)<*0> + 34,6° (c <=> 0.1 i metanol).

2,5 g 1-(5-deoxy-2,3-di-0-acetyl-3-ribofuranosyl)-5-fluoruracil ble oppvarmet i 60 ml metanol i nærvær av 0,3 ml trietylamin så lenge under tilbakeløp at ikke mere utgangsmateriale kunne påvises tynnsjiktkromatografisk.

Den fargeløse, klare løsningen ble inndampet under redusert trykk og det erholdte hvite krystallinske materiale ble 'omkrystallisert fra vann. Man fikk rent 5<1->deoxy-5-fluoruridin, F. 192-193°C (utbytte 98%).

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av 5'-deoksy-5-fluoruridin, karakterisert ved at man a) omsetter et 5-deoksy-.i, 2 , 3,-tri-O-acyl-D-ribof uranosid eller et 5-deoksy-2,3-di-0-acyl-l-0-metyl-D-ribo-furanosid med 2,4-bis-(trimetylsilyl)-5-fluoruracil, b) adskiller det dannede 1-(5-deoksy-2,3-di-O-acyl-p-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracil fra reaksjonsblandingen og c) avspalter acylgruppene ved sur eller alkalisk hydrolyse gjennom behandling med et alkalimetallalkoholat, gjennom behandling med en sterk organisk base eller ved hjelp av en sterkt basisk ionebytter fra l-(5-deoksy-2,3-di-0-acyl-3-D-ribofuranosyl)-5-fluoruracilet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man i trinn a) går ut fra 5-deO'ksy-l, 2,3-tri-O-acetyl-D-ribofuranosid.