PL208188B1

PL208188B1 - Sposób otrzymywania kalcypotriolu

Info

Publication number: PL208188B1
Application number: PL382912A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Kutner; Michał Chodyński; Kinga Leszczyńska; Wiesław Szelejewski; Hanna Fitak
Original assignee: Inst Farmaceutyczny
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2011-03-31
Also published as: WO2009008754A2; WO2009008754A3; US20100222614A1; EP2178833A2; US7829746B2; PL382912A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania syntetycznego analogu witaminy D3 - kalcypotriolu.

Kalcypotriol, (1a,3e,5Z,7E,22E,24S)-24-cyklopropylo-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraeno-1,3,24-triol, znajduje zastosowanie w leczeniu schorzeń o podłożu hiperproliferacyjnym, takich jak choroby nowotworowe czy łuszczyca.

Sposób otrzymywania kalcypotriolu opisany przez Calverley'a (WO 87/00834; Tetrahedron 43, 4609 (1987)), polega na reakcji Wittiga C-22 aldehydowej pochodnej cholecalciferolu o konfiguracji układu trienowego (5E,7E) z trifenylofosfinocyklopropyloketonem. Po redukcji grupy karbonylowej w łańcuchu bocznym odpowiedni (24S)-izomer C-24 alkoholu wydziela się z otrzymanej mieszaniny C-24 diastereomerów metodą chromatografii kolumnowej. W sposobie tym, na przedostatnim etapie syntezy, traci się ponad połowę otrzymanego produktu, a niepożądany izomer (5E),(24S) wymaga fotoizomeryzacji do pochodnej o konfiguracji (5Z),(24S).

W publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO 2005/095336 w miejsce pochodnej trifenylofosfiny w reakcji z C-22 aldehydem stosuje się bardziej reaktywną pochodną fosfonianową. Powstający w reakcji ester fosforanowy jest rozpuszczalny w wodzie i może być, w przeciwieństwie do powstającego w reakcji Wittiga tlenku trifenylofosfiny, łatwo usunięty ze środowiska reakcji. Innowacja ta nie usuwa głównej wady metody opracowanej przez Calverley'a, polegającej na konieczności rozdziału C-24 diastereomerów na końcowym etapie syntezy.

W innej metodzie syntezy kalcytriolu (Synlett, 1990, 157), C-22 aldehyd przekształca się w odpowiedni selenoacetal. Selenoacetal kondensuje się z fragmentem łańcucha bocznego, aldehydem (S)-2-[(tert-butylo)dimetylo]sililoksy-2-cyklopropylooctowym, z utworzeniem mieszaniny hydroksymetyloselenków, którą poddaje się reakcji z chlorkiem metanosulfonowym w obecności trietyloaminy. Po dwuetapowym usunięciu grupy hydroksylowej i metyloselenowej otrzymuje się mieszaninę (5E), -(22E/Z) olefin w postaci zabezpieczonego triolu. Mieszaninę tę rozdziela się chromatograficznie, a uzyskany produkt o konfiguracji (5E),(22E) poddaje sensybilizowanej antracenem fotoizomeryzacji (5E,7E)-trienu do naturalnego układu (5Z,7E)-trienu i usunięciu zabezpieczających grup sililowych. Ze względu na niedogodności w pracy ze związkami selenoorganicznymi (wyjątkowo nieprzyjemny zapach i nietrwałość pochodnych toksycznego metyloselenolu) oraz brak stereoselekcji na etapie usuwania selenu z (a-hydroksy)metyloselenków, metoda ta nie znalazła praktycznego zastosowania.

Inny sposób otrzymywania kalcypotriolu w mieszaninie z jego C-24 epimerem, ujawniony w opisie japońskiego zgłoszenia patentowego JP 08325226 A2, polega na dobudowaniu syntonu pierścienia A kalcypotriolu - (4R,6S)-4,6-di(t-butylo)dimetylosilyloksy-7-okten-1-ynu, do 7-bromopochodnej syntonu składającego się z układu pierścieni CD kalcypotriolu w reakcji Heck'a, a następnie usunięciu grup zabezpieczających. Synteza obydwu syntonów stosowanych w sprzęganiu-cyklizacji typu Heck'a jest wieloetapowa i kłopotliwa.

W opisie japońskiego zgłoszenia patentowego JP 06316558 A2 przedstawiono otrzymywanie izomeru (7Z)-kalcypotriolu z odpowiednio podstawionego cholesta-5,7-dienu na drodze przegrupowania fotochemicznego lub termicznego.

Wymienione sposoby otrzymywania kalcypotriolu charakteryzują się niedogodnościami spowodowanymi przez łatwość izomeryzacji centrum asymetrii C-20 w wyjściowych C-22 aldehydach, brak odpowiedniej stereoselekcji na etapie redukcji C-24 ketonu i koniecznością wielokrotnego stosowania chromatografii preparatywnej. Czynniki te stanowią poważne ograniczenie praktycznej przydatności tych metod.

W związku z powyższym opracowano szereg metod zwiększania wydajności całkowitej procesu, gdzie niepożądany epimer (24R) jest przekształcany w mieszaninę wzbogaconą w pożądany epimer (24S). I tak, w zgłoszeniu międzynarodowym PCT WO 03/106412 opisano metodę odzyskiwania pożądanego (24S)-epimeru kalcypotriolu poprzez racemizację C-24 p-nitrobenzoesanu kalcypotriolu, w warunkach reakcji Mitsunobu z użyciem azadikarboksylanu diizopropylu.

Z kolei w zgłoszeniu PCT WO 2006/024296 zastrzeżona jest metoda epimeryzacji C-24 alkoholu w kwaśnej mieszaninie wodno-organicznej, bez dodatkowego przeprowadzania grupy hydroksylowej w jakąkolwiek pochodną. Jakkolwiek stanowi to wyraźny postęp w stosunku do metody opisanej w WO 03/106412 (nie jest konieczna estryfikacja i hydroliza alkoholu), nadal pozostaje problem rozdziału diastereomerów i utraty połowy wytworzonej nowej mieszaniny racemicznej.

Podejmowano próby otrzymania kalcypotriolu na drodze bezpośredniego olefinowania metodą Julia-Kocienski'ego, znaną z publikacji P.R. Blakemore at al., Synlett, 26 (1998); P.R. Blakemore at al.,

PL 208 188 B1

J. Chem. Soc, Perkin Trans. I, 955 (1999), z wykorzystaniem sulfonu fenylotetrazolowego. W próbie wykorzystania tej metody w syntezie pochodnych cholecalciferolu [A. Kutner, Przem. Chem., 85(5), 322 (2006)] nie udało się jednakże pokonać głównej trudności polegającej na niskim stopniu przereagowania pochodnej tiofenylotetrazolowej do odpowiedniej pochodnej sulfonylofenylotetrazolowej. Ponadto bardzo wysoki koszt głównego reagenta, 1-fenylotetrazolo-5-tiolu, może stanowić istotne ograniczenie w ewentualnym wykorzystaniu tej metody w skali produkcyjnej.

W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 03/087048 (P-353328) opisano sposób otrzymywania kalcypotriolu z wykorzystaniem sulfonu benzotiazolowego, zastosowanego po raz pierwszy do bezpośredniego olefinowania aldehydów przez Sylvestre Julia (J.B. Baudin at al., Tetrahedron Lett. 32, 1175 (1991)). W metodzie Sylvestre Julia deprotonowany sulfon benzotiazolowy ulega w alkalicznych warunkach procesu kondensacji z aldehydem, cyklizacji i przegrupowaniu, z wydzieleniem dwutlenku siarki i utworzeniem olefiny oraz rozpuszczalnej w wodzie soli benzotiazolonu [J.B. Baudin at al., Bull. Soc. Chim. Fr. 130, 336 (1993); Bull. Soc. Chim. Fr. 130, 856 (1993)].

W odróż nieniu od siarczku fenylotetrazolowego, utlenianie siarczku do sulfonu benzotiazolowego przebiega z zadawalającą wydajnością (62%), a krystaliczna C-22 pochodna sulfonylobenzotiazolowa jest dogodnym zaawansowanym półproduktem w syntezie kalcypotriolu. Jednakże w powyższej reakcji z wykorzystaniem sulfonu benzotiazolowego powstaje kilkunastoprocentowa ilość ubocznego produktu o konfiguracji (22Z). Usunięcie tego zanieczyszczenia poniżej farmaceutycznie dopuszczalnego poziomu możliwe jest dopiero na drodze wielokrotnej krystalizacji, co obniża całkowitą wydajność procesu (WO 2005/110979).

Jedną z klasycznych metod wprowadzania do cząsteczek wiązań nienasyconych jest metoda olefinowania Marc Julia (M. Julia, J.M. Paris, Tetrahedron Lett. 1973, 4833), obejmująca reakcję generowanych przy pomocy n-butylolitu anionów fenylosulfonylowych z aldehydami, z utworzeniem związku przejściowego, który po funkcjonalizacji i reduktywnej eliminacji amalgamatem sodu, daje alkeny.

Mimo dostępności tej reakcji dotychczas nie była ona stosowana do bezpośredniej kondensacji C-22 fenylosulfonylowej pochodnej cholecalciferolu, posiadającej w swej strukturze podstawnik metylowy w położeniu alfa do grupy fenylosulfonylowej, z aldehydem alifatycznym, posiadającym, również w poł o ż eniu alfa, podstawnik silnie rozbudowany przestrzennie, taki jak difenylo-t-butylo-silil. Z polskich zgłoszeń patentowych P-353328 i P-368012 wiadomo, że tego typu zabezpieczenie grupy hydroksylowej w aldehydzie ułatwia proces jego oczyszczania i wydzielania. Zabezpieczenie to umożliwia detekcję aldehydu metodą spektroskopii UV w chromatografii TLC i HPLC oraz powoduje korzystne podwyższenie jego gęstości i obniżenie lotności.

Obecnie okazało się, że C-22 fenylosulfonowa pochodna cholecalciferolu o wzorze 2 ulega, z zadawalają c ą wydajnoś cią , kondensacji wed ł ug klasycznej metody Julia, z alfa-hydroksy-aldehydem o wzorze 3 stanowią cym prekursor ł a ń cucha bocznego, zabezpieczonym w postaci rozbudowanej przestrzennie pochodnej sililowej.

Sposób wytwarzania pochodnych cholekalcyferolu zawierających wiązanie nienasycone w łańcuchu bocznym, zwłaszcza kalcypotriolu, zgodnie z wynalazkiem polega na tym, że pochodną C-22 fenylosulfonową cholekalcyferolu o wzorze 2, w którym R1 i R2 są takie same lub różne i oznaczają grupy zabezpieczające grupę hydroksylową, poddaje się kondensacji z sililową pochodną alfa-hydroksy aldehydu o wzorze 3, w którym R3 oznacza grupę sililową Si(R4)(R5)(R6), gdzie R4-R6 są takie same lub różne i oznaczają grupy C1-6-alkilowe lub fenylowe, wobec silnej zasady organicznej w obecnoś ci rozpuszczalnika aprotycznego, po czym z otrzymanej mieszaniny diastereomerycznych alfa-hydroksysulfonów o wzorze 4, w którym podstawniki R1-R3 mają wyżej podane znaczenie, usuwa się grupę fenylosulfonylową na drodze redukcji za pomocą amalgamatu sodu, otrzymując produkt olefinowania o wzorze 5, z którego usuwa się w znany sposób grupy zabezpieczające grupy hydroksylowe.

Jako związki metaloorganiczne stosuje się związki lito-, sodo- lub potasoorganiczne, korzystnie n-butylolit.

Jako rozpuszczalniki aprotyczne stosuje się alkilowane amidy kwasu fosforowego lub alkilowe pochodne mocznika, korzystnie heksametylotriamid kwasu fosforowego (HMPT) lub tetrahydrofuran (THF).

Grupą zabezpieczającą grupę hydroksylową w fenylosulfonie 2 jest dowolna grupa zabezpieczająca stosowana w chemii witamin D, taka jak na przykład grupa acylowa, alkilosililowa lub alkoksyalkilowa. Określenie grupa acylowa obejmuje grupy alkanoilowe oraz karboksyalkanoilowe, mające od 1 do 6 atomów węgla, takie jak w szczególności grupa octanowa. Typowymi grupami alkoksyalkilo4

PL 208 188 B1 wymi są takie grupy jak metoksymetylowa, etoksymetylowa, tetrahydrofuranylowa i tetrahydropiranylowa. Odpowiednie grupy sililowe stanowią grupy trialkilosililowe, dialkiloarylosililowe, alkilodiarylosililowe, triarylosililowe, jak na przykład grupa trimetylosililowa, trietylosililowa, t-butylodimetylosililowa, t-butylodifenylosililowa, trifenylosililowa.

Szczególnie korzystne jest zabezpieczenie grup hydroksylowych obydwu reagentów grupami sililowymi.

Odbezpieczanie grup hydroksylowych przeprowadza się w warunkach zasadowych. Najczęściej stosowane grupy sililowe usuwa się na przykład przez działanie fluorku tetrabutyloamoniowego, w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak THF lub aceton, często w obecności wody.

Stosowany do dehydroxy-desulfonylowania 5 lub 10% amalgamat rtęci jest reagentem dostępnym handlowo.

Wyjściowy C-22 fenylosulfon przedstawiony wzorem 2 jest kluczowym syntonem stosowanym w chemii witamin, otrzymywanym z odpowiedniego C-22 alkoholu. Charakteryzuje się on wysoką trwałością i jest substancją krystaliczną, co umożliwia łatwe doprowadzenie go do wymaganej czystości farmaceutycznej przed kondensacją z aldehydem.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia efektywny sposób otrzymywania kalcypotriolu bezpośrednio w wyniku syntezy chemicznej, eliminując konieczność rozdzielania mieszaniny diastereoizomerów. Na podstawie chromatografii kolumnowej na chiralnej fazie stacjonarnej stwierdzono, że zawartość niekorzystnego (22Z)-izomeru w surowym produkcie syntezy wynosi zaledwie 2,2% i może być obniżona do wymaganej czystości farmaceutycznej (poniżej 0,3%) na drodze jednej lub dwóch krystalizacji.

Nieoczekiwanie okazało się również, że w produkcie reakcji prowadzonej zgodnie z wynalazkiem, po chromatografii kolumnowej i krystalizacji nie wykrywa się śladów rtęci, nawet przy zastosowaniu najbardziej czułych metod analitycznych, takich jak absorpcja atomowa.

Wynalazek ilustrują następujące przykłady wykonania, nie ograniczające jego zakresu.

P r z y k ł a d 1. Otrzymywanie (5Z,7E)-(1S,3R,24S)-1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-(22R,23R/22R,23S/22S,23R/22S,23S)-22-sulfonylofenylo-23-hydroksy-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19)-trienów (4).

(5Z,7E)-(1S,3R)-1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-22-sulfonylofenylo-23,24-dinor-9,10-sekochola-5,7,10(19)-trien o wzorze 2 (384 mg, 0,55 mmola) rozpuszczono w THF (2 mL). Kolbę umieszczono w ł aź ni chł odzą cej (-68°C) na mieszadle magnetycznym, pod argonem. Mieszaj ą c wolno wkroplono za pomocą strzykawki roztwór n-butylolitu (1,6 M w THF, 350 □L, 0,56 mmola). Mieszano przez 30 min w temp. -68°C. Następnie wolno wkroplono (2S)-2,2-cyklopropylo-t-butylodifenylosililoksyetanal o wzorze 3 (200 mg, 0,59 mmola). Po 30 min. usunię to ł a ź nię chłodzą c ą i kontynuowano mieszanie przez 2 godz. w temperaturze otoczenia. Dodano 1 ml solanki, oddzielono warstwę organiczną i osuszono bezw. Na2SO4 (100 mg). Po przesączeniu rozpuszczalniki usunięto pod zmniejszonym ciśnieniem. Pozostałość przesączono przez warstwę żelu (2 g). Otrzymano mieszaninę surowych produktów (5Z,7E)-(1S,3R,24S)-1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-(22R,23R/22R)23S/22S,23R/22S,23S)-22-fenylosulfonylo-23-hydroksy-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19)-trienów o wzorze 4 (500 mg, 88%) w postaci bezbarwnego proszku.

P r z y k ł a d 2. Otrzymywanie (5Z,7E,22E)-(1S,3R,24S)-1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraenu (5).

Mieszaninę (5Z,7E)-(1S,3R,24S)-1,3-bis{t-butylodimetylosililoksy)-(22R,23R/22R,23S/22S,23R/22S,23S)-22-sulfonylofenylo-23-hydroksy-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19)-trienów o wzorze 4 (500 mg, 0,48 mmola) rozpuszczono w THF (1 mL), w kolbie kulistej 10 ml. Kolbę umieszczono na mieszadle magnetycznym, dodano nasycony metanolowy roztwór Na2HPO4 (2 mL) oraz amalgamat Na/Hg (1,2 g). Mieszano intensywnie w temp. pokojowej przez 2 godz. Po tym czasie zdekantowano roztwór znad rtę ci i odparowano na wyparce. Z suchej pozostałości wymyto produkt heksanem (3x5 mL). Odparowano heksan, a pozostałość przesączono przez żel (2 g). Otrzymano (5Z,7E,22E)-(1S,3R,24S)-1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraen o wzorze 5 (276 mg, 64%) w postaci bezbarwnego proszku.

P r z y k ł a d 3. Otrzymywanie (5Z,7E,22E)-(1S,3R,24S)-24-cyklopropylo-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraen-1,3,24-triolu (1).

(5Z,7E,22E)-(1S,3R,24S)-(1,3-bis(t-butylodimetylosililoksy)-24-cyklopropylo-24-t-butylodifenylosililoksy-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraen o wzorze 5 (276 mg, 0,31 mmola) rozpuszczono w THF

PL 208 188 B1 (2 ml) pod argonem. Roztwór ogrzano w łaźni (+60°C) na mieszadle magnetycznym. Wkroplono roztwór fluorku tetrabutyloamoniowego (1 M w THF, 1,0 ml, 1,0 mmola) i mieszano przez 1,5 godz. (+60°C). Usunięto łaźnię, roztwór oziębiono do 20°C, a następnie dodano 1 ml solanki. Oddzielono warstwę organiczną. Osuszono bezw. Na2SO4 (200 mg) i po przesączeniu odparowano na wyparce.

Surowy produkt zawierał 2,2% (22Z)-izomeru o wzorze 6 (wg. HPLC). Pozostałość przesączono przez żel (2 g). Po odparowaniu rozpuszczalników pozostałość krystalizowano z octanu etylu (500 μΐ). Otrzymano (5Z,7E,22E)-(1S,3R,24S)-24-cyklopropylo-9,10-sekochola-5,7,10(19),22-tetraen-1,3,24-triolu o wzorze 1 (89 mg, 68%) w postaci bezbarwnych kryształów o czystości 98,5% (HPLC), UV λ^ (EtOH) 265,0, 212,0 nm, X_min 229,0 nm; IR ν 3401,2949, 2927, 2869, 1631, 1432, 1376, 1325, 1246, 1064, 981, 911, 797 cm¹; ¹H-NMR (δ □□ppmD 0,57 (3H, s, 18-CH₃), 1,04 (3H, d, J=8 Hz, 21-CH₃), 3,42 (1H, m, 24-H), 4,23 (1H, m, 3-H), 4,43(1H, m, 1-H), 5,00 (1H, bs, 19Z-H), 5,35 (1H, bs, 19E-H), 5,50 (2H, m, 22-H i 23-H), 6,01 (1H, d=11,2 Hz, 7-H), 6,38 (1H, d=11,2 Hz, 6-H) i zawartości 0,3% (22Z)-izomeru o wzorze 6.

Claims

1. Sposób wytwarzania kalcypotriolu, znamienny tym, że pochodną C-22 fenylosulfonylową cholekalcyferolu o wzorze 2, w którym R1 i R2 są takie same lub różne i oznaczają grupy zabezpieczające grupę hydroksylową, poddaje się kondensacji z pochodną alfa-hydroksyaldehydu o wzorze 3, w którym R3 oznacza grupę sililową Si(R4)(R5)(R6), gdzie R4-R6 są takie same lub różne i oznaczają grupy C1-6-alkilowe lub fenylowe, wobec silnej zasady organicznej w obecności rozpuszczalnika aprotycznego, po czym z otrzymanej mieszaniny diastereomerycznych alfa-hydroksysulfonów o wzorze 4, w którym podstawniki R1-R3 mają wyżej podane znaczenie, usuwa się grupę fenylosulfonylową na drodze redukcji za pomocą amalgamatu sodu, otrzymując produkt olefinowania o wzorze 5, z którego usuwa się grupy zabezpieczające grupy hydroksylowe i surowy produkt poddaje oczyszczaniu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pochodną C-22 fenylosulfonową cholekalcyferolu o wzorze 2, w którym R1 i R2 oznaczają grupę t-butylodimetylosililoksylową poddaje się kondensacji z pochodną alfa-hydroksy-aldehydu o wzorze 3, w którym R3 oznacza grupę t-butylodimetylosililoksylową.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany surowy produkt zawiera poniżej 2,2% (22Z)-izomeru.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany surowy produkt oczyszcza się metodą chromatografii kolumnowej i krystalizuje.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany kalcypotriol zawiera poniżej 0,3% (22Z)-izomeru.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany kalcypotriol jest pozbawiony śladów rtęci.