NO304232B1 - FremgangsmÕte for fremstilling av C14-C18-alkylfosfokoliner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av C14-C1g-alkylfosfokoliner ved omsetning av en n-alkanol med forsforoksyklorid og et kolinsalt.

Eibl et al. beskriver i EP 225 608 fremstillingen og anvendelsen av alkylfosfokoliner for tumorterapi.

Metoden ifølge Eibl anvender som utgangsstoffer n-alkoholen og fosforoksyklorid. Disse omsettes til fosforsyreesterdi-klorid i tetrahydrofuran.

I et andre trinn blir 2-aminoetanol omsatt med fosfor-syreesterdiklorid til 2-heksadecyl-l,3,2-oksafosfolan-2-oksyd i dioksan. Hydrolysen med 2n saltsyre gir det åpenkjedede amin som så metyleres med dimetylsulfat i 2-propanol til alkylfosfokolin.

Denne metode har følgende mangler:

Det er nødvendig å isolere og å rense mellomproduktene. Videre anvendes det alkylerende reagenser. Anvendelsen av kaliumkarbonat som hjelpebase i dette metodetrinn fører til et for farmasøytiske formål uønsket høyt kaliuminnhold i produktet.

Langkjedede alkylfosfokoliner med antimikrobiell virksomhet er beskrevet av Kanetani et al. i "Nippon Kayaku Kaishi", 9, 1452 (1984).

De fremstilles i henhold til følgende metode:

Etylenglykol og fosfortriklorid omsettes til 2-klor-l,3,2-dioksafosfolan, det destillativt rensede produkt oksyderes med oksygen til 2-klor-l,3,2-dioksafosfolan-2-oksyd og destilleres på ny. Dette 2-klor-l,3,2-dioksafosfolan-2-oksyd omsettes med 1-heksadekanol til 2-heksadecyl-l,3, 2-dioksafos-folan-2-oksyd.

Dette 2-heksadecyl-l,3,2-dioksafosfolan-2-oksyd omsettes med trietylamin i en autoklav til heksadecylfosfokolin, råproduktet renses både med alkalisk og med sur ionebytter og omkrystalliseres fra aceton/kloroform.

Den analoge metode tjener også for fremstilling av oktyl-, decyl-, dodecyl-, tetradecyl- og oktadecylderivatene.

Denne metode har den mangel at det i det siste arbeidstrinn må arbeides under forhøyede trykk, videre at anvendelsen av trimetylamin gir et industrihygienisk problem ved teknisk fremstilling av stoffet.

En ytterligere mangel er at de hydrolyseømfintlige mellom-produkter 2-klor-l,3,2-dioksafosfolan, 2-klor-l,3,2-dioksa-fosfolan-2-oksyd og 2-heksadecyl-2-oksa-l,3,2-dioksafosfolan må isoleres og renses. I tillegg benyttes det miljøbe-lastende oppløsningsmidler som benzen, hvorved oppløsnings-middelet byttes fra trinn til trinn.

Alle kjente metoder anvender for opparbeiding og rensing av råprodukter, kromatografiske metoder.

Slike kromatografiske opparbeidingsmetoder er imidlertid forbundet med følgende mangler: overføring i teknisk målestokk gir vanskeligheter da utmålingen av den stasjonære fase ikke vilkårlig kan forstørres; og

kromatografiske metoder tar lang tid.

Foreliggende oppfinnelse angår en ny, fordelaktig frem-stillingsmetode for alkylfosfokoliner.

Overraskende er det nå funnet at det ved oppfinnelsens fremgangsmåte kan oppnås et høyere totalutbytte, selv om det anvendes et rensetrinn mindre enn i den kjente metode.

Videre anvendes ifølge oppfinnelsen mindre oppløsnlngsmiddel.

Oppfinnelsens fremgangsmåte unngår også anvendelsen av alkylerende reagenser som dimetylsulfat, som ved anvendelse av kaliumkarbonat som hjelpebase, kan føre til et høyt kaliuminnhold i produktet. Kaliuminnholdet må holdes lavest mulig i produkter som skal anvendes som farmasøytisk aktive produkter.

Oppfinnelsens fremgangsmåte unngår den tidkrevende kromato-grafering ved opparbeidingen.

Den i den her krevede metode oppnådde produktrenhet er høyere enn i de kjente metoder.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fremgangsmåte for fremstilling av C-^-C^g-alkylfosfokoliner ved omsetning av et n-alkanol med fosforoksyklorid og et kolinsalt, kjennetegnet ved at man i en énkolbe-metode omsetter en n-alkanol med en kjedelengde på C14-C18med fosforoksyklorid i et inert oppløsnlngsmiddel eller også uten oppløsnlngsmiddel, i nærvær eller fravær av et basisk stoff, det oppnådde produktet omsettes uten isolering og rensing i et inert oppløsnlngsmiddel med kolinsalt i nærvær av et basisk stoff videre til fosfordiesterklorid og setter fri alkylfosfokolinet ved derpå følgende hydrolyse og isolerer dette.

Det første trinn i omsetningen består i en reaksjon mellom fosforoksyklorid i halogenerte hydrokarboner, mettede cykliske etere, acykliske etere, mettede hydrokarboner med 5 til 10 C-atomer, flytende aromatiske hydrokarboner, som også kan være substituerte med halogen (særlig klor), eller i blandinger av disse oppløsningsmidler eller uten oppløsnings-midler, eventuelt i nærvær av en for dette formål vanlig basisk substans, med en n-alkanol med en kjedelengde på 14 til 18 karbonatomer.

Som halogenerte hydrokarboner kommer særlig hydrokarboner med 1 til 6 C-atomer i betraktning, hvorved ett eller flere eller alle hydrogenatomer kan være erstattet med kloratomer. Som eksempel skal nevnes metylenklorid, kloroform, etylenklorid, klorbenzen eller diklorbenzen. Dreier det seg om halogensub-stituerte, aromatiske hydrokarboner er disse fortrinnsvis substituert med ett eller to halogenatomer.

Som mettede cykliske etere kan det f.eks. anvendes etere med en ringstørrelse på 5 til 6, bestående av karbonatomer og ett eller to oksygenatomer. Eksempler på slike er tetrahydrofuran og dioksan.

De acykliske etere består av 2 til 8 karbonatomer og er flytende. Som eksempler skal nevnes: dietyleter, diisobutyl-eter , metyl-tert.-butyleter, diisopropyleter.

Som mettede hydrokarboner kommer i betraktning eventuelt forgrenede hydrokarboner som har 5 til 10 karbonatomer og som er flytende. Som eksempler skal nevnes pentan, heksan, heptan, cykloheksan.

Som aromatiske hydrokarboner kommer i betraktning f.eks. benzen og alkylsubstituerte benzener, hvorved alkylsubsti-tuenten består av 1 til 5 karbonatomer.

Som basiske stoffer både for reaksjonen av fosforoksyklorid med en n-alkanol og for den derpå følgende omsetning med kolinsaltet, kommer i betraktning aminer, særlig alifatiske aminer med formelen NR1R2R3» der ^l»^2°S R3er like eller forskjellige og betyr hydrogen eller C1-C()-alkyl, eller aromatiske aminer som pyridin, pikolin eller kinolin.

Ved omsetning med kinolinsaltet kan det her nødvendige basiske stoff tilsettes samtidig med kolinsaltet, eller også før tilsetningen av kolinsaltet. For reaksjonen med kolinsalt er det i ethvert tilfelle nødvendig med et oppløsnlngsmiddel; det vil si at hvis det første reaksjonstrinn er skjedd uten noe særlig oppløsnlngsmiddel må det nå tilsettes et slikt. Molforholdet fosforoksykloridralkanol ligger f.eks. mellom 1,5:1 til 1,1:1.

Kolinsaltet anvendes f.eks. i overskudd, beregnet på alkanolen (ca. 1,1 - 1,5 molart overskudd).

Hvis reaksjonen mellom fosforoksyklorid og alkanol skjer i nærvær av et basisk stoff er mengden av dette basiske stoff f.eks. 1 til 3 mol, beregnet på 1 mol POCI3.

For den derpå følgende omsetning med kolinsaltet er den anvendte mengde av basisk stoff f.eks. 1 til 5 mol, beregnet på 1 mol alkanol.

Reaksjonstemperaturen for omsetningen mellom fosforoksyklorid og n-alkanol ligger mellom -30°C og +30°C, fortrinnsvis mellom -15°C og +5°C, særlig mellom -10°C og +5°C.

Reaksjonstiden for denne omsetning utgjør f.eks. 0,5 til 5 timer, fortrinnsvis 1 til 3 timer og særlig 1,5 til 2 timer. Skjer reaksjonen i nærvær av et basisk stoff skjer den generelt hurtig (ca. 30 minutter).

Deretter blir kolinsaltet tilsatt porsjonsvis eller fullstendig .

Som salter av kolin kan man benytte salter med mineralsyrer som svovelsyre eller saltsyre, videre salter av kolin med organiske syrer som eddiksyre, para-toluensulfonsyre eller lignende.

Dette reaksjonstrinn skjer i et inert oppløsnlngsmiddel. Som oppløsnlngsmiddel kan man her benytte de samme som ble benyttet for omsetningen av fosforoksykloridet med en alkanol, så sant denne omsetning skjedde i et oppløsnlngs-middel .

Deretter blir det basiske stoff oppløst i et av de angitte oppløsningsmidler, eller dryppet til uten oppløsnlngsmiddel.

Fortrinnsvis blir det som oppløsnlngsmiddel for det basiske stoff her anvendt: halogenerte hydrokarboner, mettede cykliske etere, acykliske etere, mettede hydrokarboner med 5 til 10 karbonatomer, flytende aromatiske hydrokarboner eller blandinger av disse.

Det dreier seg her om de samme oppløsningsmidler som kan anvendes for omsetningen mellom fosforoksydklorid og n-alkanol.

Ved tilsetning av det basiske stoff stiger temperaturen. Man sørger for at temperaturen forblir innen et område mellom 0°C og 40°C, fortrinnsvis 10-30°C og særlig 15-20'C.

Reaksjonsblandingen omrøres så videre ved 5-30°C og fortrinnsvis 15-25°C, f.eks. i 1 til 40 timer og fortrinnsvis 3 til 15 timer.

Hydrolysen av reaksjonssatsen skjer ved tilsetning av vann hvorved det overholdes en temperatur mellom 10° C og 30°C, fortrinnsvis mellom 15°C og 30°C og særlig mellom 15°C og 20°C.

De tidligere nevnte hydrolysevæsker kan også inneholde basiske stoffer. Som slike basiske stoffer kan man anvende karbonater og hydrogenkarbonater av alkali- og jordalkalimetaller.

For fullføring av hydrolysen omrører man i ytterligere 0,5 til 4 timer, fortrinnsvis 1 til 3 timer, særlig 1,5 til 2,5 timer ved 10-3CC, fortrinnsvis 15-25°C og særlig ved 18-22°C.

Reaksjonsoppløsningen vaskes så med en blanding av vann og alkoholer (fortrinnsvis alifatiske mettede alkoholer med 1 til 4 karbonatomer), som eventuelt også kan inneholde et basisk stoff. Blandingsforholdet vann:alkohol kan f.eks. ligge på mellom 5 og 0,5 og er fortrinnsvis 1-3 (på volumbasis).

Som basiske stoffer for vaskevæsken kan man anvende karbonater og hydrogenkarbonater av alkali— og jordalkalimetaller samt ammoniakk i form av den vandige oppløsning. Spesielt foretrukket er en 3 # natriumkarbonatoppløsning i vann.

Eventuelt kan man deretter gjennomføre en vasking av reaksjonsoppløsningen med en sur oppløsning.

Fordelaktig er den sure vasking for fjerning av ennå ikke omsatte basiske andeler av reaksjonsoppløsningen, særlig ved anvendelse av metylenklorid som oppløsnlngsmiddel.

Vaskeoppløsningen består av en blanding av vann og alkoholer. Fortrinnsvis anvendes blandinger av alifatiske, mettede alkoholer med 1 til 4 karbonatomer, hvorved det eventuelt også kan være tilstede et surt stoff. Blandingsforholdet vann: alkohol kan f. eks. ligge mellom 5 og 0,5 og er fortrinnsvis 1 til 3 (på volumbasis).

Som surt stoff for vaskevæsken kan man anvende mineral syre og organiske syrer, f.eks. saltsyre eller svovelsyre, eller vinsyre eller sitronsyre.

Spesielt foretrukket er en 10 % oppløsning av saltsyre i vann.

Deretter vasker man nok en gang med en blanding av vann og alkoholer. Fortrinnsvis anvendes det blandinger av alifatiske mettede alkoholer med 1 til 4 karbonatomer hvorved eventuelt også et basisk stoff kan være tilstede.

Blandingsforholdet vann:alkohol kan f.eks. ligge mellom 5 og 0,5 og er fortrinnsvis 1 til 3.

De vaskede faser forenes så og tørkes på vanlig måte hvoretter oppløsningsmiddelet (fortrinnsvis under redusert trykk, f.eks. 5 til 100 mbar), fjernes, eventuelt etter tilsetning av 1,5 til 3 liter og fortrinnsvis 2 til 2,5 liter, av en alifatisk alkohol (beregnet på 1 vektdel tørt produkt). Som alkohol kan man anvende mettede alifatiske alkoholer med en kjedelengde på 1 til 5 karbonatomer. Spesielt foretrukket som alkohol er herved n-butanol og isopropanol. Denne alkoholblanding har til hensikt fullstendig å fjerne restvannet.

Det således oppnådde produkt kan så renses på vanlig måte, f.eks. ved kromatografi eller omkrystallisering.

Et alkylfosfokolin-råprodukt, f.eks. den ovenfor beskrevne faste rest, slemmes så f.eks. opp i mettede alifatiske ketoner (3 til 6 karbonatomer), f.eks. aceton, butanon, metyl-tert.-butylketon, omrøres i 1 til 4 og fortrinnsvis 2 timer, suges av og tørkes ved 20-50"C under vakuum ved 5 til 100 torr.

Spesielt fordelaktig er dog den følgende rensemetode.

Det således forrensede produkt tas opp i vannfrie alkoholer (Citil C4), henholdvis slike alkoholer som høyst inneholder opp til 5 vektdeler vann, ved 20-60°C og fortrinnsvis 40°C, og uoppløste stoffer filtreres fra.

Som alkoholer anvendes f.eks. metanol, etanol, isopropanol, butanol, isobutanol. Videre kan det på forhånd rensede produkt også oppløses i vann.

Det oppnådde filtrat omrøres så med en blandingssjiktionebytter, f.eks. "Amberlite MB3", f.eks. i 1 til 5 timer og fortrinnsvis 2 timer ved 10-50°C, fortrinnsvis 20°C.

I stedet for en blandingssjiktionebytter kan rensingen også skje samtidig eller etter hverandre med en sur ionebytter og en basisk ionebytter.

Som ionebytter kan man anvende alle uoppløselige faststoffer som inneholder ionebyttende grupper.

Sure ionebyttere er slike som f.eks. inneholder sure grupper som sulfonsyregrupper eller karboksylgrupper. Eksempler er ionebyttere med sulfonsyregrupper på en polystyrenmatriks som f.eks. "Amberlite IR 120", "Dowex HCR", "Duolite C 20" eller "Lewatit S 100".

Svakt sure ionebyttere er f.eks. slike som på basis av en polyakrylsyrematriks som f.eks. "Amberlite IRC 76", "Duolite C 433" eller "Relite CC" bærer karboksylsyregrupper.

Som basiske ionebyttere skal f.eks. nevnes slike som på en polymermatriks (f.eks. polystyrenmatriks) bærer primære, sekundære, tertiære eller kvaternære aminogrupper som f.eks. "Duolite A 101", "Duolite A 102", "Duolite 15 A 348", "Duolite A 365", "Duolite A 375", "Amberlite IRA 67", "Duolite A 375", "Amberlite IRA 67", "Duolite A 375", "Amberlite IRA 458" og "Duolite A 132".

Blandingssjiktionebyttere er blandinger av sure og alkaliske ionebytterharpikser som f.eks. "Amberlite MB1", "Amberlite MB2", "Amberlite MB3" og "Amberlite MB6".

Videre kan alle kommersielle ionebyttere anvendes ved fremgangmsåten ifølge oppfinnelsen.

Utover dette henvises det til Ullmanns "Encyclopedia of Industrial Chemistry", 5. opplag (1989), bind A14, s. 450.

Etter avstigingen av ionebytterharpiksen dampes det så inn under et redusert trykk, f.eks. 20 til 200 torr ved 40-70°C, hvoretter så det hele omkrystalliseres fra halogenerte hydrokarboner eller fra alkohol/keton-blandinger.

Som halogenerte hydrokarboner for omkrystallisering anvendes f.eks. hydrokarboner med 1 til 6 karbonatomer, hvorved ett eller flere eller alle hydrogenatomer kan være erstattet med kloratomer. Eksempler er metylenklorid eller kloroform.

Som alkoholer anvendes mettede alifatiske alkoholer med 1 til 6 karbonatomer og 1 til 2 hydroksylgrupper. Som ketoner anvendes mettede, alifatiske ketoner med 3 til 8 karbonatomer .

Blandingsforholdet alkoholrketon utgjør 1:1-5 på volumbasis. Særlig foretrukket er en etanolraceton-blanding i volumfor-holdet 1:1.

De oppnådde krystaller av alkylfosfokolinet suges av og vaskes f.eks. med mettede hydrokarboner med 1 til 6 karbonatomer. Temperaturen i vaskevæsken er f.eks. 15-30°C.

Tørkingen skjer f.eks. under vakuum ved 40 til 80°C over vanlige tørkemidler, f.eks. fosforpentoksyd eller silikagel.

Eksempel 1:

Fremstilling av heksadecylfosfokolin

Til en 6-liters røreapparatur settes først under nitrogen 1,0 mol (92 ml) P0C13i 1,5 1 kloroform hvoretter det hele avkjøles til 5°C på Isbad. 0,90 mol (218 g) heksadekanol oppløses i 700 ml kloroform og dryppes til sammen med 4,00 mol (320 ml) pyridin ved en temperatur på 5-12°C og en tildrypningstid på 1,25 timer. Dråpetrakten vaskes etter med de gjenværende 300 ml kloroform. Etter halvannen times etterrøring ved 0-5°C tilsettes det 1,35 mol (372 g) fast kolintosylat og deretter dryppes det til 400 ml pyridin i løpet av 15 minutter. Temperaturen stiger derved til 20°C. Isbadet fjernes og reaksjonsblandingen omrøres i 3 timer ved romtemperatur. For hydrolyse dryppes det til 150 ml vann i løpet av 20 minutter hvorved temperaturen stiger fra 25°C til 36°C. Etter en halv times omrøring blir reaksjonsoppløsningen vasket én gang med 1,50 1 vann:metanol (1:1), én gang med 1,5 liter 3 # natriumkarbonat :metanol (1:1) og én gang med 1,5 liter vann:metanol (1:9). Den således vaskede kloroformfase tørkes over natriumsulfat og dampes inn i rotasjonsfordamper etter tilsetning av 50 ml i-propanol i vakuum. For tørking tilsettes det n-butanol og det dampes inn nok en gang på rotasjonsfordamper.

Rensingen skjer på følgende måte:

Resten slemmes opp i 2,0 liter aceton, omrøres i ca. 2 timer, suges av og tørkes ved 30°C under vakuum. Råutbyttet er 325 g (87 <&). Råproduktet tas opp i 3,0 liter absolutt etanol og uoppløselig materiale filtreres av. Filtratet omrøres i 2 timer med 1,0 liter blandingssjiktionebytter "Amberlite MB 3"

(FLUKA). Etter avsuging av ionebytterharpiksen dampes det hele inn under vakuum på en rotasjonsfordamper og omkrystalliseres deretter én gang fra 0,70 liter metylenklorid. Fullstendig krystallisering oppnås i kjøleskap. Krystallene suges av og vaskes med pentan. Tørking gjennomføres under vakuum ved 30°C over fosforpentoksyd.

Utbytte: 193 g (0,47 mol, 53 #).

Reaksjonsproduktet har et smeltepunkt på 241-245°C.

Etter samme fremgangsmåte gjennomførte man eksemplene 2-5.

Eksempel 2:

Smeltepunkt: 260°C (spalting)

C19H42N04P (379,52)

DC: 89a (kloroform:metanol:ammoniakk 25 % = 80:20:10) Rf= 0,27

'H-NMR: (250 MHz, CDC13)

S= 0,90 ppm (t,3H) 3,80 (q,2H)

1,25 (m,22H) 3,85 (m,2H)

1,55 (p,2H) 4,25 (m,2H)

3,40 (s,9H)

Eksempel 3:

Smeltepunkt: 244°C (spalting)

C20H44N04P (393,55)

DC: 89a (kloroform:metanol:ammoniakk 25 % = 70:40:10) Rf= 0,49

'H-NMR: (250 MHz, CDC13)

S= 0,90 ppm (t,3H) 3,80 (q,2H)

1,30 (m,24H) 3,85 (m,2H)

1,55 (p,2H) 4,25 (m,2H)

3,40 (s,9H)

Eksempel 4:

Smeltepunkt: 254-256"C

C22H48N04P (421,61)

DC: 127c (1-butanol:iseddik:vann = 60:20:20) Rf= 0,34

•H-NMR: (250 MHz, CDCI3)

5= 0,90 ppm (t,3H) 3,80 (q,2H)

1,25 (m,28H) 3,85 (m,2H)

1,60 (p,2H) 4,25 (m,2H)

3,40 (s,9H)

Eksempel 5:

Smeltepunkt: 258°C (spalting)

C23H50NO4P (435,62)

DC: 126 (1-butanol:iseddik:vann = 40:10:10) Rf= 0,13

'H-NMR: (250 MHz, CDCI3)

S= 0,90 ppm (t,3H) 3,80 (q,2H)

1,25 (m,24H) 3,85 (m,2H)

1,60 (p,2H) 4,30 (m,2H)

3,40 (s,9H)

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av C-^-C^g-alkylf osfokoliner ved omsetning av et n-alkanol med fosforoksyklorid og et kolinsalt,karakterisert vedat man i en énkolbe-metode omsetter en n-alkanol med en kjedelengde på ^14-C18med fosforoksyklorid i et inert oppløsnlngsmiddel eller også uten oppløsnlngsmiddel, i nærvær eller fravær av et basisk stoff, det oppnådde produktet omsettes uten isolering og rensing i et inert oppløsningsmiddel med kolinsalt i nærvær av et basisk stoff videre til fosfordiesterklorid og setter fri alkylfosfokolinet ved derpå følgende hydrolyse og isolerer dette.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av C-j^-Cig-alkylf osf okoliner ifølge krav 1,karakterisert vedat man behandler en oppløsning av alkylfosfokolinet fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1 i et organisk oppløsningsmiddel med en blandingssjiktionebytter, eller etter hverandre med en sur og en basisk ionebytter.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av C-^-C-^g-alkylf osfokoliner ifølge krav 1,karakterisert vedat temperaturen ved omsetningen av reaksjonsproduktet med kolinsaltet eller -basen holdes mellom -10°C og 40°C.