PL227525B1 - Ester metylowy kwasu 2-amino-2-( 4-dihydroksyborylobenzyl o)-3-metylobutanowego i sposób jego otrzymywania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3metylobutanowego, będący potencjalnym nośnikiem boru dla terapii borowo-neutronowej (ang. Boran Neutron Capture Therapy, BNCT) oraz innych terapii z użyciem kwasów boronowych i boronowanych aminokwasów i sposób jego otrzymywania.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego jako nowy boronowany aminokwas z zabezpieczoną grupą karboksylową w postaci estru metylowego, z izopropylowym podstawnikiem przy α-atomie węgla o wzorze (I).

Istotą rozwiązania sposobu wytwarzania estru metylowego kwasu 2-amino-2-(4dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego według wynalazku jest to, że związkami wyjściowymi są D,L-walina i 4-bromotoluen, przy czym D,L-walinę poddaje się reakcji z chlorkiem tionylu i metanolem, w obniżonej temperaturze, a otrzymany ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3metylobutanowego poddaje się następnie reakcji z aldehydem 4-chlorobenzoesowym w organicznym rozpuszczalniku, w obecności trietyloaminy oraz bezwodnego siarczanu magnezu. Uzyskaną iminę przekształca się w reakcji czynnikiem deprotonującym w organicznym rozpuszczalniku, w niskiej temperaturze i atmosferze gazu obojętnego w anion iminy, który poddaje się reakcji w organicznym rozpuszczalniku, niskiej temperaturze i atmosferze gazu obojętnego z 2-(4-bromometylofenylo)[1.3.2] dioksaborolanem, otrzymanym z 4 bromotoluenu w wyniku kolejnych reakcji; metalacjitransmetalacji z pochodną litoorganiczną w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w niskiej temperaturze, a następnie reakcji z estrem triizopropylowym kwasu borowego w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w niskiej temperaturze, w atmosferze gazu obojętnego i kwasowej hydrolizie, a otrzymany 4-dihydroksyborylotoluen, poddaje się reakcji z diolem w bezwodnym organicznym rozpuszczalniku, w temperaturze pokojowej, który przekształca się w 2-(4-metylofenylo)[1.3.2] dioksaborolan, a otrzymany ester poddaje się reakcji wolnorodnikowego bromowania w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w podwyższonej temperaturze otrzymując 2-(4bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan, a po zakończeniu reakcji w niskiej temperaturze działa kwasem nieorganicznym uzyskując docelowy ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego.

Korzystnie, gdy do reakcji metalacji-transmetalacji używa się n-butylolitu i triizopropoksyboranu w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze -78°C, w atmosferze argonu, a hydrolizę utworzonego ate-kompleksu prowadzi się za pomocą 2M roztworu kwasu chlorowodorowego.

Korzystnie, gdy do zabezpieczenia grupy dihydroksyborylowej 4-dihydroksyborylotoluenu używa się glikolu etylenowego w tetrahydrofuranie, a wolnorodnikowe bromowanie 2-(4-metylofenylo)-[1,3,2]-dioksaborolanu prowadzi się w czterochlorku węgla, w temperaturze 70°C naświetlając lampą kwarcową.

Korzystnie, gdy otrzymywanie chlorowodorku estru metylowego D,L-waliny prowadzi się za pomocą metanolu i chlorku tionylu, w temperaturze 0°C, a reakcję otrzymywania estru metylowego kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego prowadzi się w dichlorometanie, w temperaturze pokojowej.

Korzystnie, gdy anion iminy generuje się w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze 78°C stosując jako czynnik deprotonujący bis(trimetylosililo)amidek potasu (KHMDS), natomiast reakcję 2-(4-bromometylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolanu z anionem iminy prowadzi się w bezwodnym tetrahydrofuranie, w niskiej temperaturze, a odbezpieczenie grupy dihydroksyborylowej prowadzi się za pomocą 1M kwasu chlorowodorowego, w temperaturze 0°C.

Korzystnie, gdy wprowadzenie grupy dihydroksyborylowej do pierścienia aromatycznego następuje w reakcji metalacji-transmetalacji, a następnie reakcji anionu iminy z bromkiem zabezpieczonego kwasu boronowego.

Korzystnie, gdy przekształcenie 2-(4-metylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolanu w bromek zabezpieczonego kwasu boronowego przebiega w reakcji z roztworem bromu w czterochlorku węgla, przy naświetlaniu lampą kwarcową, w temperaturze 70°C, przy czym surowy produkt krystalizuje się z chloroformu, otrzymując 2-(4-bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan.

Korzystnie, gdy D,L-Walinę poddaje się reakcji z chlorkiem tionylu i metanolem, w temperaturze 0°C, otrzymując chlorowodorek estru metylowego D,L-waliny.

Korzystnie, gdy ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego poddaje się reakcji z aldehydem 4-chlorobenzoesowym w dichlorometanie, w obecności trietyloaminy oraz bezPL 227 525 B1 wodnego siarczanu magnezu, otrzymując ester metylowy kwasu 2-(4-chloro-benzylidenoamino)-3-metylobutanowego (wyd. 80%), który wydziela się przez usunięcie rozpuszczalnika.

Korzystnie, gdy iminę przekształca się w reakcji z bis(trimetylosililo)amidkiem potasu (KHMDS) w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze -78°C i atmosferze argonu w anion iminy, który poddaje się reakcji z 2-(4-bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolanem w bezwodnym tetrahydrofuranie, niskiej temperaturze, atmosferze argonu, a następnie działa się na mieszaninę roztworem 1M kwasu chlorowodorowego, w temperaturze 0°C. Po usunięciu rozpuszczalników surowy produkt krystalizuje z wody, uzyskując docelowy ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3metylobutanowego

Sposób otrzymywania estru metylowego kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego według wynalazku charakteryzuje się łagodnymi warunkami reakcji, wysoką powtarzalnością, a produkty pośrednie, jak i docelowy związek uzyskuje się z umiarkowaną lub wysoką wydajnością.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania nie ograniczającym go jednak w żaden sposób.

Ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylo-benzylo)-3-metylobutanowego (wzór I) wytwarza się w kolejnych etapach poprzez syntezę związków pośrednich. Schemat sposobu według wynalazku przedstawiono na rysunku.

Najpierw otrzymuje się 4-dihydroksyborylotoluen (związek pośredni 3) umieszczając w kolbie okrągłodennej (500 ml) 4-bromotoluen (15,39 g, 90 mmol) w bezwodnym tetrahydrofuranie (90 mL) i schładzając do temperatury -78°C, po czym dodaje 2,36 M roztwór n-butylolitu w heksanie (42 mL, 101,2 mmol) i miesza w tej temperaturze w atmosferze argonu przez 2 godziny. Następnie, wkrapla się triizopropoksyboran (23 mL, 0,1 mol) i miesza przez 16 godzin w temperaturze pokojowej, po czym mieszaninę ochładza do temperatury 0°C i dodaje 2M HCI (100 mL, 0,2 mol) i miesza przez 2 godziny, po czym dodaje eter dietylowy (10 mL) i oddziela powstałe warstwy. Warstwę wodną ekstrahuje eterem dietylowym (3 x 5 mL) a warstwę organiczną przemywa solanką (10 mL) i suszy nad bezwodnym siarczanem magnezu, a po usunięciu rozpuszczalnika uzyskany stały kwas boronowy suszy pod próżnią w temperaturze pokojowej otrzymując jasnobeżowy produkt w ilości 11,74 g z wydajnością 96% i temperaturze topnienia 243-244°C.

Dane analityczne identyfikujące związek chemiczny:

¹H NMR, DMSO-d6, δ (ppm): 2,26 (s, 3H, CH3), 7,12 (d, J = 7,8 Hz, 2H, CHAr), 7,65 (d, J = 7,8 Hz, 2H, CHAr).

¹³C NMR, DMSO-d6, δ (ppm): 21,1 (CH3), 128,0 (2 x CHAr), 133,5 (2 x CHAr), 138,6 (CAr), 139,4 (CAr).

Otrzymany powyższym sposobem 4 dihydroksyborylotoluen (związek pośredni 3, 1a) przeprowadza się w 2-(4-Metylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolan (związek pośredni 4, 1b) umieszczając 4dihydroksyborylotoluen (związek pośredni 3, 1a) (11,5 g, 85 mmol) w kolbie okrągłodennej (250 mL) w tetrahydrofuranie (125 mL) i dodaje glikol etylenowy (5 mL, 90 mmol) i miesza w temperaturze pokojowej przez 3 godziny. Rozpuszczalnik (tetrahydrofuran) usuwa się na wyparce, a otrzymany krystaliczny, jasnobeżowy produkt przemywa wodą (25 mL) w celu usunięcia resztek nie przereagowanego glikolu i suszy pod próżnią w temperaturze pokojowej, 13,7 g, 100%, t. t. 56-57°C.

Otrzymany w tym etapie 2-(4-Bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan (5,9 g, 36,42 mmol) (związek pośredni 5, 1c) umieszcza w kolbie trójszyjnej (250 mL) zawierającej czterochlorek węgla (CCI4) (100 mL) i zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne, wkraplacz i termometr. Mieszaninę ogrzewa do 70°C, dodaje 5 mL roztworu zawierającego brom (7 g, 43,5 mmol w 50 mL CCI4) i naświetla lampą kwarcową do odbarwienia roztworu, a następnie w ciągu 20 minut dodaje powoli pozostałą część roztworu bromu (47,24 mL). Mieszaninę ochładza się do temperatury pokojowej i odsącza wytrącony osad. Następnie, z roztworu poreakcyjnego odparowuje się rozpuszczalnik, a pozostałość łączy z uprzednio oddzielonym osadem i przekrystalizowuje z chloroformu. Otrzymano 7,45 g produktu, wydajność 85%, t. t. 166-168°C.

Dane analityczne identyfikujące związek chemiczny:

¹H NMR, CDCI3, δ (ppm): 2,38 (s, 3H, CH3), 4,26 (s, 4H, CH2), 7,31 (d, J = 7,8 Hz, 2H, CHAr), 7,72 (d, J = 7,8 Hz, 2H, CHAr).

W równoległej gałęzi syntezy D,L-walinę przeprowadza się w chlorowodorek estru metylowego D,L-waliny (związek pośredni 1, 1d) umieszczając w kolbie (250 ml) racemiczną walinę (5 g, 42,7 mmol) w metanolu (18 mL, 0,44 mol). Po ochłodzeniu do temperatury 0°C wkrapla się chlorek tionylu (4,1 mL, 56,4 mmol) i miesza przez 48 godzin. Nadmiar alkoholu i chlorku tionylu usuwa się na wyparce. Otrzymuje się 7,01 g produktu, wydajność 98%.

PL 227 525 B1

Dane analityczne identyfikujące związek chemiczny:

¹H NMR, DMSOd-6, δ (ppm); 0,94 (dd, J = 9,6 Hz, J = 6,8 Hz, 6H, CH3), 2,20 (m, 1H, CH), 3,78 (s, 3H, CH3), 3,84 (d, J = 4,8 Hz, 1H, CH), 8,6 (s, 3H, NH3).

Otrzymany chlorowodorek estru metylowego D,L-waliny (związek pośredni 1, 1d) przeprowadza się w ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego ( związek pośredni 2, 1e) następująco.

W kolbie umieszcza się chlorowodorek estru metylowego waliny (1d) (2,08 g, 12,45 mmol) w dichlorometanie (10 mL) i trietyloaminę (2,4 mL, 16,67 mmol) i miesza przez 40 minut w temperaturze pokojowej. Następnie, dodaje bezwodnego siarczanu magnezu (1,5 g) i aldehyd 4chlorobenzoesowy (1,95 g, 13,87 mmol) w dichlorometanie (8 mL) i miesza w temperaturze pokojowej 48 godzin. Po zakończeniu reakcji mieszaninę przemywa się wodą (15 mL), a następnie eterem dietylowym (10 mL). Warstwę organiczną suszy nad bezwodnym siarczanem magnezu i usuwa rozpuszczalnik otrzymując 2,48 g produktu z wydajnością 80%.

Dane analityczne identyfikujące związek chemiczny:

¹H NMR, CDCI3, δ (ppm): 0,94 (dd, J = 13,0 Hz, J = 6,6 Hz, 6H, CH3), 2,37 (oktet, J = 14,4 Hz, 1H, CH), 3,68 (d, J = 14,4 Hz, 1H, CH), 3,80 (s, 3H, CH3), 7,40 (d, J = 8,6 Hz, 2H, CHAr,), 7,70 (d, J = 8,6 Hz, 2H, CHAr), 8,20 (s, 1H, =CH).

Końcowy produkt będący przedmiotem wynalazku uzyskuje się następująco.

W kolbie umieszcza się w atmosferze argonu ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego (związek pośredni 2, 1e) (2,57 g, 10 mmol) w bezwodnym tetrahydrofuranie (20 mL) i ochładza do temperatury -78°C. Następnie, dodaje roztwór bis(trimetylosililo)amidku potasu (KHMDS) (2,51 g, 12 mmol) w bezwodnym tetrahydrofuranie (15 mL) tak, aby temperatura nie przekroczyła -60°C i miesza 15 min. (czerwono-brunatna barwa), po czym dodaje 2-(4bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan (związek pośredni 5, 1c) (2,4 g, 10 mmol) w bezwodnym tetrahydrofuranie (10 mL) i miesza w niskiej temperaturze przez 3 h (pomarańczowy kolor). Następnie, dodaje w temperaturze 0°C 1M HCI (30 mL, 30 mmol) i miesza przez 8 do 12 godzin. Następnie, usuwa rozpuszczalniki, a otrzymany produkt krystalizuje się zwody, otrzymując 2,16 g końcowego produktu estru metylowego kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego z wydajnością 75% o temperaturze topnienia 300-301°C (z rozkładem).

Dane analityczne identyfikujące związek chemiczny:

¹H NMR, D2O, δ (ppm): 1,00 (dd, J = 13,6 Hz, J = 7,2 Hz, 6H, CH3), 2,31 (m, 1H, CH), 3,13 (d, J = 14,4 Hz, 1H, CH2), 3,40 (d, J = 14,4 Hz, 1H, CH2), 3,57 (s, 3H, CH3), 7,17 (d, J = 8,0 Hz, 2H, CHAr), 7,66 (d, J = 7,8 Hz, 2H, CHAr).

¹³C NMR, D2O, δ (ppm): 18,1 (CH3), 35,0 (CH), 40,6 (CH2), 54,9 (CH3), 70,0 (C), 130,8 (2 x CHAr), 135,6 (2 x CHAr), 136,9 (CAr), 172,5 (C=O).

¹¹B NMR, D2O, δ (ppm): 21,69 (s).

Otrzymany ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego ma zastosowanie jako nowy lek - nośnik boru dla antynowotworowej terapii borowo-neutronowej

BNCT.

Otrzymany związek stanowi bardziej selektywny, a przez to bezpieczniejszy dla pacjentów nośnik boru dla terapii przeciwnowotworowych. Otrzymany ester stosowany może być również w reakcji Suzuki coupling.

Claims (10)

1. Ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego jako nowy boronowany aminokwas z zabezpieczoną grupą karboksylową w postaci estru metylowego, z izopropylowym podstawnikiem przy α-atomie węgla o wzorze (I).

2. Sposób wytwarzania estru metylowego kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3metylobutanowego, znamienny tym, że związkami wyjściowymi są D,L-walina i 4bromotoluen, przy czym D,L-walinę poddaje się reakcji z chlorkiem tionylu i metanolem, w obniżonej temperaturze a otrzymany ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3metylobutanowego poddaje się następnie reakcji z aldehydem 4-chlorobenzoesowym w organicznym rozpuszczalniku, w obecności trietyloaminy oraz bezwodnego siarczanu magnezu, a uzyskaną iminę (2, 1e) przekształca się w reakcji czynnikiem deprotonującym w orgaPL 227 525 B1 nicznym rozpuszczalniku, w niskiej temperaturze i atmosferze gazu obojętnego w anion iminy, który poddaje się reakcji w organicznym rozpuszczalniku, niskiej temperaturze i atmosferze gazu obojętnego z 2-(4-bromometylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolanem (5, 1c), otrzymanym z 4-bromotoluenu w wyniku kolejnych reakcji; metalacji-transmetalacji z pochodną litoorganiczną w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w niskiej temperaturze, a następnie reakcji z estrem triizopropylowym kwasu borowego w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w niskiej temperaturze, w atmosferze gazu obojętnego i kwasowej hydrolizie, a otrzymany 4-dihydroksyborylotoluen (3, 1a), poddaje się reakcji z diolem w bezwodnym organicznym rozpuszczalniku, w temperaturze pokojowej, który przekształca się w 2-(4-metylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolan (4, 1b), a otrzymany ester poddaje się reakcji wolnorodnikowego bromowania w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym, w podwyższonej temperaturze otrzymując 2-(4-bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan (5, 1c), a po zakończeniu reakcji w niskiej temperaturze działa kwasem nieorganicznym uzyskując docelowy ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego (I).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do reakcji metalacji-transmetalacji używa się nbutylolitu i triizopropoksyboranu w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze -78°C, w atmosferze argonu, a hydrolizę utworzonego ate-kompleksu prowadzi się za pomocą 2M roztworu kwasu chlorowodorowego.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do zabezpieczenia grupy dihydroksyborylowej 4-dihydroksyboryłotoluenu używa się glikolu etylenowego w tetrahydrofuranie, a wolnorodnikowe bromowanie 2-(4-metylo-fenylo)-[1,3,2]dioksaborolanu prowadzi się w czterochlorku węgla, w temperaturze 70°C naświetlając lampą kwarcową. Korzystnie, gdy otrzymywanie chlorowodorku estru metylowego D,L-waliny prowadzi się za pomocą metanolu i chlorku tionylu, w temperaturze 0°C, a reakcję otrzymywania estru metylowego kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego prowadzi się w dichlorometanie, w temperaturze pokojowej.

5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że anion iminy generuje się w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze -78°C stosując jako czynnik deprotonujący bis(trimetylosililo)amidek potasu (KHMDS), natomiast reakcję 2-(4-bromometylo-fenylo)[1,3,2]dioksaborolanu z anionem iminy prowadzi się w bezwodnym tetrahydrofuranie, w niskiej temperaturze, a odbezpieczenie grupy dihydroksyborylowej prowadzi się za pomocą 1M kwasu chlorowodorowego, w temperaturze 0°C.

6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wprowadzenie grupy dihydroksyborylowej do pierścienia aromatycznego następuje w reakcji metalacji-transmetalacji, a następnie reakcji anionu iminy z bromkiem zabezpieczonego kwasu boronowego.

7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że przekształcenie 2-(4-metylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolanu w bromek zabezpieczonego kwasu boronowego przebiega w reakcji z roztworem bromu w czterochlorku węgla, przy naświetlaniu lampą kwarcową, w temperaturze 70°C, przy czym surowy produkt krystalizuje się z chloroformu, otrzymując 2-(4bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolan.

8. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że D,L-Walinę poddaje się reakcji z chlorkiem tionylu i metanolem, w temperaturze 0°C, otrzymując chlorowodorek estru metylowego D,Lwaliny.

9. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego poddaje się reakcji z aldehydem 4-chlorobenzoesowym w dichlorometanie, w obecności trietyloaminy oraz bezwodnego siarczanu magnezu, otrzymując ester metylowy kwasu 2-(4-chlorobenzylidenoamino)-3-metylobutanowego (wyd. 80%), który wydziela się przez usunięcie rozpuszczalnika.

10. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że iminę przekształca się w reakcji z bis(trimetylosililo)amidkiem potasu (KHMDS) w bezwodnym tetrahydrofuranie, w temperaturze -78°C i atmosferze argonu w anion iminy, który poddaje się reakcji z 2-(4-bromometylofenylo)-[1,3,2]dioksaborolanem w bezwodnym tetrahydrofuranie, niskiej temperaturze, atmosferze argonu, a następnie działa się na mieszaninę roztworem 1M kwasu chlorowodorowego, w temperaturze 0°C. Po usunięciu rozpuszczalników surowy produkt krystalizuje z wody, uzyskując docelowy ester metylowy kwasu 2-amino-2-(4-dihydroksyborylobenzylo)-3-metylobutanowego.