TWI491607B - ４，４’-（１-甲基-１，２-乙二基）-雙-（２，６-哌二酮）之新製法 - Google Patents

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Description

4,4'－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌 二酮)之新製法
本發明係關於一種4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)之新穎製法。更特別本發明係關於以改良之品質之產量製備4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)之新穎方法。此外，本發明係關於用於此種方法之新穎中間化合物。
4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)具有通式(I)
式(I)化合物可呈兩種對映異構物形式存在，亦即(S)－(＋)－4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)也稱作為右雷佐山(Dexrazoxan)及(R)－(－)－4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)也稱作為左雷佐山(Levorazoxan)，以及呈外消旋形式(S,R)－4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)存在，也稱作為雷佐山(Razoxan)。用於本發明，「式(I)化合物」或「4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－對－哌二酮)」係指S－對映異構物、R－對映異構物、及外消旋物。
與其立體化學無關，式(I)化合物具有抗腫瘤功效。過去，式(I)化合物之S－對映異構物亦即右雷佐山，已知用於對抗腫瘤及其它形式之癌症有效，也結合其它抗癌劑用作為協同增效劑，已經有特殊關聯。特別有關肉瘤、淋巴肉瘤及白血病，已知右雷佐山與亞利亞黴素(Adriamycin)結合用於治療計畫時顯示活性且特別有效。
於先前技術中，長時間已知數種式(I)化合物之製法。例如於美國專利案3.941.790及4.275.063核發給Creighton，揭示三種製備雙二酮基哌之製法，其中也包括式(I)化合物。於第一方法中，(S)－1,2－二胺基丙烷與氯乙酸反應形成(S)－1,2－二胺基丙烷－四乙酸。隨後，四乙酸與甲醯胺於氮氣下於升高之溫度反應成為相對應之式(I)化合物。於第二方法中，四乙酸係如前文說明製備，經由與氨氣反應移轉至相對應之四乙酸醯胺，隨後後者藉加熱而環化成為多磷酸或酚。據稱當四乙酸期望於加熱期間脫去羧酸基時特別有用。至於第三方法，四腈與醯胺鈉於甲醯胺反應，隨後以氯化氫於甲醇處理所得產物。根據Creighton，此種替代方法具有低溫技術效果。全部此等方法皆為立體選擇性方法，換言之，採用之呈四乙酸、四醯胺或四腈之中間化合物必須可以式(I)化合物所期望之立體化學組態獲得。
於前述方法所採用之中間化合物諸如四乙酸可以不同方式製備。除了前述製法之外，例如於核發給嘉基公司(Geigy AG)之英國專利案978.724,J.R.中說明一種四乙酸之形成方法，其中二胺與甲醛及氰化氫反應形成四腈，四腈經過皂化。於美國專利案2.461,519中，Bersworth等人教示一種經由1,2－二胺基丙烷與甲醛及氰化鈉於鹼性pH值反應而製備1,2－二胺基丙烷－四羧酸之方法。
式(I)化合物製備上之主要問題大致上為中間化合物之純化，中間化合物昂貴，難以達成商業規模。例如使用數種方法，例如獲得中間化合物諸如四乙酸連同高量鹼金屬鹽作為副產物，該副產物於式(I)化合物環化之前已經經分離。
前述製備方法之問題特別係基於下述事實：所採用之四乙酸例如四醯胺類、四腈類、及式(I)化合物本身為極為極性之親水物質，此等四乙酸與強鹼形成鹽，如該製備方法中之要求。結果經常性導致未反應之前驅化合物與所得副產物之分離困難。
於已知製法中由於前驅化合物之純化所引發之問題之細節係說明於P.L.MacDonald之國際專利93/08172申請案，提示一種製備式(I)化合物之方法，精確言之製備右雷佐山之方法，其中右雷佐山須以高產率獲得，而於環化成為右雷佐山之前並未進行中間產物四乙酸化合物之純化。但經由此種方法，右雷佐山係連同較高量之鹽副產物獲得，結果導致不含鹽之右雷佐山之製造困難。
除了式(I)化合物或其類似化合物之製備方法(其中採用四乙酸、四醯胺或四腈作為中間產物)之外，參考文獻中也說明順－及反－環丙基－雙－2,6－(哌二酮)之製法，該兩種化合物為式(I)化合物之類似化合物，該方法係透過相對應之四乙酸甲酯作為前驅化合物處理。D.T.Witiak等人，醫藥化學期刊，Bd.20，Nr.5，pp 630－635(1977)，及醫藥化學期刊，Vol.21，No.12，pp 1194－1197(1978)說明呈鹽酸鹽形式之相對應四乙酸甲酯以過量氨及甲氧化鈉於甲醇環化用來製備反式－化合物。期望之反式化合物之產率不佳，純化前之產量具有27%。根據該作者，此種相對應之順式化合物之製法應用並不成功：用於順式化合物之製備，四乙酸甲酯係以氫氧化鈉及甲醯胺於DME環化。反式化合物之產率引述為36.5%。
Witiak等人提示四乙酸甲酯排它地用於製備前述化合物。並無任何證據顯示採用四乙酸甲酯化合物作為類似化合物製備之前驅化合物。反而，期望化合物之順式異構物及反式異構物之製備上的問題提示採用此等化合物作為前驅化合物並不可能。
本發明之目的係提供一種製備式(I)化合物之方法，該方法允許以良好產率且以商業規模製備本化合物，也克服技術以之方法之問題。
此項目的可經由根據本發明之方法達成，該方法包含以氨於甲醯胺環化1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸烷酯(後文稱作為「四乙酸烷酯」)之步驟，其中「烷基」表示(C1 －C3 )－烷基，包含「C3 －烷基」、正丙基、異丙基及環丙基。
根據本發明之方法係基於觀察到比較已知之中間化合物，四乙酸烷酯具有出乎意外的特性，諸如極性減低及親水性減低，該等特性可用於提供改良之式(I)化合物之製法。此外，由於此等酯類之較高反應性，就所要求的反應步驟數目及反應措施數目以及因而要求之反應條件而言，可於較簡單條件下達成環閉合成為式(I)化合物。
根據本發明方法之額外優點為應用兩種常見之化學品氨及甲醯胺，其中，於根據本發明之方法中，甲醯胺也用作為溶劑。於環化過程中所得之甲醇可藉簡單蒸餾而由反應混合物中移除。有關根據本發明方法及其較佳具體例之進一步細節也可由下列實施例習得。
本發明亦係關於用於根據本發明方法之具有式(II)之四乙酸烷酯(ROOCCH2 )2 N－CHCH3 －CH2 －N(CH2 COOR)2 (II),其中R表示烷基。較佳R為(C1 －C3 )－烷基諸如甲基、乙基或丙基。
式(II)化合物為式(I)化合物之有價值之前驅化合物，式(II)化合物亦為新穎，但四乙酸甲酯除外，該化合物由E.H.Herman等人說明於化學病理學及藥學研究通訊，第48卷，第1期，39－55頁(1985年)。四乙酸烷酯可使用技藝界已知方法製備，諸如述於下列實施例。
本發明之具體例相關聯之用於製備本發明之四乙酸烷酯之較佳方法包含式(III)二胺H2 N－CHCH3 －CH2 －NH2 (III)
或其適當鹽與氯乙酸反應，以及隨後以烷醇處理來形成式(II)之四乙酸烷酯：(ROOCCH2 )2 N－CHCH3 －CH2 －N(CH2 COOR)2 (II),其中R表示烷基，較佳為(C1 －C3 )－烷基，諸如甲基、乙基或丙基。
如此所得之四乙酸烷酯於氨及甲醯胺存在下接受進一步環化步驟，來獲得式(I)化合物。
於式(I)化合物環化前，式(II)之四乙酸烷酯若有所需可接受純化，例如經由將式(II)四乙酸烷酯接受水不相溶混溶劑與水之分溶來分離所形成之鹼金屬鹽。特別乙酸乙酯及乙酸異丙酯係用作為水不相溶混溶劑。
但式(II)四乙酸烷酯也可未經先前純化而被環化成式(I)化合物。此種變化法表示式(I)化合物之製法之特佳具體例。
於根據本發明方法之一特定具體例中，也可達成比較已知方法更高之式(I)化合物產率及式(I)化合物之充分純化。此外，無需用作為前驅化合物之四乙酸烷酯之進一步純化及分離。
於根據本發明之方法中，類似於其較佳具體例，於該方法中式(I)化合物因水解而分解之可能減至最低。經由將式(II)四乙酸烷酯分溶於水不相溶混溶劑(諸如乙酸乙酯、乙酸異丙酯)及水可完全且容易地進行離子性材料(例如鹼金屬鹽)之分離。
根據本發明方法及其較佳具體例為立體選擇性方法，亦即前驅化合物必須可以式(I)化合物之期望組態獲得。
本發明之額外態樣可由下列實施例習得，下列實施例僅供舉例說明之用而絕非限制本發明。
熟諳技藝人士了解於下列實施例中所說明之方法細節可於本發明之範圍內修改。舉例言之，根據實施例5之方法，該方法係對S－對映異構物右雷佐山做說明，也可製備R－對映異構物左雷佐山及外消旋物。除非另行註明或可由上下文獲得結論，否則百分比係以重量計。
 實施例 實施例1
(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸之製備150.0克(1.02莫耳)(S)－(－)－1,2－二胺基丙烷二鹽酸鹽於室溫導入780.0克去離子水中，添加578.4克(6.12莫耳)氯乙酸，及於冷卻下(於15℃)經歷45分鐘時間將1785.0克(14.28莫耳)氫氧化鈉32%重量比分成數份添加至此溶液。於添加完成後，反應混合物加熱至40℃，其中始於40℃，反應維持放熱，溫度於40－45℃之冷卻下維持。於放熱反應衰減後，進行於40－45℃攪拌90小時。鹼性無色澄清液體於70℃浴溫於真空下濃縮達約2.5倍。油性結晶漿液與1.2升甲醇混合，冷卻至20℃，過濾出鹽，過濾器中之殘餘物以2x300毫升甲醇洗滌。合併甲醇溶液於真空於70℃浴溫完全蒸發。
高黏度蒸餾殘餘物與300毫升去離子水於70℃混合，冷卻至0℃。於冷卻下，藉加入343.8克95%硫酸將pH值調整至1.5；經過後反應期後，稠厚之晶體漿液與900毫升去離子水混合。
晶體漿液於0℃以2升丙酮攪拌隔夜。晶體經過濾出，以2x250毫升水/丙酮之1：2比例混合物洗滌，及以2x500毫升純丙酮洗滌。
組合之有機溶液於真空於70℃浴溫完全蒸發，剩餘黏稠殘餘物與總量600毫升冰醋酸混合，於室溫添加5升丙酮，產物沈澱出。懸浮液冷卻至5℃，產物經過濾出，以550毫升冰醋酸/丙酮以1：10比例洗滌，及以2x500毫升丙酮洗滌，於20℃真空乾燥。
產量：272.1克
實施例2
(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸甲酯之製備酯化反應係使用經分離之(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸進行如下：37.5克(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸連同756毫升甲醇及22.5克95%硫酸回流加熱20小時。急冷溶液以總量41.5克碳酸氫鈉中和，真空蒸餾至乾。剩餘殘餘物分溶於300毫升去離子水及300毫升第三丁基甲基醚，水相以2x150毫升第三丁基甲基醚萃取。組合有機相以硫酸鈉乾燥，過濾，溶劑真空蒸發至乾(粗產物產量：20.7克)。
粗產物溶解於300毫升第三丁基甲基醚/石油醚60/95之1：2比例混合物中，與45克矽氧凝膠0.06－0.2毫米共同攪拌30分鐘及過濾。殘餘物以2x50毫升前述溶劑－混合物洗滌，濾液於真空蒸發至乾。
產量：6.9克無色油(甲酯)
分析資料： 實測值：49.84 7.39 7.47旋光量[α]D 20 (c＝4；甲醇)：＋3.1° 1H－NMR：0.97(d,3H；－CH－CH3 )；2.49( ,1H；N－CH－CH2 －)；2.83(dd,2H；N－CH－CH2 －)；3.5(s,4H；N－CH2 －CO)；3.55(s,4H；N－CH2 －CO)；3.61(s,12H；COO－CH3 )13C－NMR：15.0(q；－CH－CH3 )；51.22(q；O－CH3 )；51.38(q；O－CH3 )；52.07(t；N－CH2 －)；54.99(t；N－CH2 －)；55.96(d；N－CH－)；58.08(t；CH－CH2 －N)；171.69(s；－CO－)；172.31(s；－CO－)
實施例3a
(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸乙酯之製備酯化反應係使用經分離之(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸進行如下：25.0克(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸連同725毫升乙醇及15.0克95%硫酸回流加熱120小時。急冷溶液以總量27.5克碳酸氫鈉中和，真空蒸餾至乾。剩餘殘餘物分溶於200毫升去離子水及200毫升第三丁基甲基醚，水相以2x100毫升第三丁基甲基醚萃取。組合有機相以硫酸鈉乾燥，過濾，溶劑真空蒸發至乾(粗產物產量：19.7克)。
粗產物溶解於300毫升石油醚60/95，與40克矽氧凝膠0.06－0.2毫米共同攪拌30分鐘及過濾。殘餘物以2x50毫升前述溶劑－混合物洗滌，濾液於真空蒸發至乾。
產量：7.1克無色油(乙酯)
分析資料： 實測值：54.51 8.36 6.56旋光量[α]D 20 (c＝4；甲醇)：＋1.1° 1H－NMR：1.08(d,3H；－CH－CH3 )；1.15－1.35(dd,12H；－CH2 －CH3 )；2.5(m,1H,N－CH－CH2 －)；2.85－3.15(m,2H；N－CH－CH2 －)；3.5(s,4H；N－CH2 －CO)；3.6(s,4H；N－CH2 －CO)；4.0－4.3(m,8H；COO－CH2 －CH3 )13C－NMR：13.96(q；－CH2 －CH3 )；14.0(q；－CH2 －CH3 )；15.12(q；－CH－CH3 )；52.27(t；N－CH2 －CO)；55.28(t；N－CH2 －CO)；56.0(d；N－CH－CH2 －)；58.2(t；CH－CH2 －N)；60.08；60.15 2x(t；COO－CH2 －)；171.22(s；CO)；171.87(s；CO)
實施例3b(較佳)
(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸乙酯之製備50克(S)－(－)－二胺基丙烷二鹽酸鹽及192.8克氯乙酸於321毫升水以190.4克氫氧化鈉於343毫升水處理及於45℃處理132小時。經蒸發去除水，所得稠厚懸浮液混合100毫升乙醇，再度完全蒸發去除。殘餘物攝取於900毫升乙醇，以90毫升濃硫酸處理及回流46小時。反應混合物冷卻至周圍溫度，藉添加240克碳酸鈉中和酸。沈澱經過濾去除，再度以150毫升乙醇洗滌，濾液經蒸發，油性殘餘物懸浮於250毫升甲苯。於以2 N鹽酸充分萃取後，水相以固體碳酸鈉(約75克)中和，以約375毫升甲苯萃取。完全蒸發去除溶劑，獲得134克乙酯，呈微黃色油。經由於矽氧凝膠進行管柱層析純化獲得一個分析試樣。
分析資料： 實測值：54.18 8.36 6.59旋光量[α]D 20 (c＝10；甲醇)：＋8.6° 1H－NMR：1.02(d,3H；－CH－CH3 )；1.21－1.27(dd,12H；－CH2 －CH3 )；2.5(m,1H,N－CH－CH2 －)；2.85－3.07(m,2H；N－CH－CH2 －)；3.5(s,4H；N－CH2 －CO)；3.6(s,4H；N－CH2 －CO)；4.05－4.15(m,8H；COO－CH2 －CH3 )13C－NMR：14.27(q；－CH2 －CH3 )；14.30(q；－CH2 －CH3 )；15.41(q；－CH－CH3 )；,52.77(t；N－CH2 －CO)；55.60(t；N－CH2 －CO)；56.31(d；N－CH－CH2 －)；58.51(t；CH－CH2 －N)；60.44；60.52 2x(t；COO－CH2 －)；171.56(s；CO)；172.22(s；CO)
實施例4a
(S)－(－)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸異丙酯之製備酯化反應係使用經分離之(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸進行如下：25.0克(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸連同950毫升異丙醇及15.0克95%硫酸回流加熱162小時。急冷溶液以總量27.5克碳酸氫鈉中和，真空蒸餾至乾。剩餘殘餘物分溶於200毫升去離子水及200毫升第三丁基甲基醚，水相以1x100毫升第三丁基甲基醚萃取。組合有機相以硫酸鈉乾燥，過濾，溶劑真空蒸發至乾(粗產物產量：21.2克)。
粗產物溶解於300毫升石油醚40/65，與40克矽氧凝膠0.06－0.2毫米共同攪拌30分鐘及過濾。殘餘物以2x50毫升前述溶劑－混合物洗滌，濾液於真空蒸發至乾。
產量：10.8克微黃色油(異丙酯)
分析資料： 實測值：58.12 9.08 5.70旋光量[α]D 20 (c＝4；甲醇)：－2.6° 1H－NMR：1.05(d,3H；－CH－CH3 )；1.15－1.35(dd,24H；iPr－CH－(CH3 )2 )；2.5(m,1H,N－CH－CH2 －)；2.85－3.15(m,2H；N－CH－CH2 －)；3.5(2s,2x 4H；N－CH2 －CO)；5.0(2q,4H；iPr－CH－(CH3 )2 ).13C－NMR：15.44(q；－CH2 －CH3 )；21.79(q；－CH－(CH3 )2 )；21.85(q；－CH－(CH3 )2 )；52.72(t；N－CH2 －CO)；55.88(t；N－CH2 －CO)；56.25(d；N－CH－CH2 －)；58.53(t；CH－CH2 －N)；67.77；67.79 2x(t；COO－CH－)；170.99(s；CO)；171.67(s；CO).
實施例4b(較佳)
(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸異丙酯之製備50克(S)－(－)－二胺基丙烷二鹽酸鹽及192.8克氯乙酸於321毫升水以190.4克氫氧化鈉於343毫升水處理及於45℃處理114小時。水經蒸發去除，所得稠厚懸浮液與90毫升濃硫酸於1500毫升2－丙醇之混合物回流41小時。反應混合物冷卻至周圍溫度，藉添加240克碳酸氫鈉中和酸。沈澱經過濾去除，再度以150毫升2－丙醇洗滌，濾液經蒸發，油性殘餘物懸浮於250毫升甲苯。於以2 N鹽酸充分萃取後，水相以固體碳酸鈉(約75克)中和，以約375毫升甲苯萃取。完全蒸發去除溶劑，獲得41克異丙酯，呈微黃色油。經由重複萃取製備以及隨後以矽氧凝膠進行管柱層析純化製備一個分析試樣。
分析資料： 實測值：58.09 9.06 5.88旋光量[α]D 20 (c＝10；甲醇)：0.5° 1H－NMR：1.05(d,3H；－CH－CH3 )；1.20－1.22(dd,24H；iPr－CH－(CH3 )2 )；2.49(m,1H,N－CH－CH2 －)；2.90,3.04(m,2H；N－CH－CH2 －)；3.50,3.53(2s,2x 4H；N－CH2 －CO)；4.99(2q,4H；iPr－CH－(CH3 )2 ).13C－NMR：15.53(q；－CH－CH3 )；21.92(q；－CH－(CH3 )2 )；21.98(q；－CH－(CH3 )2 )；52.85(t；N－CH2 －CO)；56.00(t；N－CH2 －CO)；56.36(d；N－CH－CH2 －)；58.63(t；CH－CH2 －N)；67.92；67.94 2x(t；COO－CH－)；171.10(s；CO)；171.79(s；CO).
實施例5
(S)－(＋)－4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)(右雷佐山)(I)之製備5.1(S)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸－四甲酯(II)之製備10公斤(S)－(－)－二胺基丙烷二鹽酸鹽及38.5公斤氯乙酸於65升水以38公斤氫氧化鈉於69升水處理，及於45℃處理70小時至100小時。蒸發去除水，所得稠厚懸浮液以80升甲醇消化，過濾，濾餅以甲醇洗滌。濾液完全蒸發，殘餘物攝取於180升甲醇，以18升濃硫酸處理及回流6小時。反應混合物冷卻至周圍溫度，藉添加20公斤至25公斤碳酸氫鈉中和酸。沈澱經過濾出，濾液經蒸發，油性殘餘物溶解於50毫升乙酸乙酯。於充分使用2 N鹽酸萃取後，水相以固體碳酸鈉中和，以約100升乙酸乙酯萃取。溶劑完全蒸發去除，獲得約13.5公斤至17.3公斤期望之甲酯，其可未經進一步純化即用於次一步驟。
5.2環化成(S)－(＋)－4,4’－(1－甲基－1,2－乙二基)－雙－(2,6－哌二酮)(右雷佐山)(I)4.7公斤氣態氨添加至10公斤得自前述實施例之(S)－(＋)－1,2－二胺基丙烷－N,N,N’,N’－四乙酸甲酯於34升甲醯胺之溶液，反應混合物於40℃至50℃於最高5巴之壓力下維持約12小時。隨後，反應混合物緩慢加熱至150℃，加熱期間所得甲醇經過濾去除，反應混合物於140℃至150℃維持10小時至12小時。然後蒸餾去除溶劑，油性殘餘物由甲醇結晶，獲得2.9公斤至3.7公斤右雷佐山，經由從1,4－二中再結晶進一步純化。

Claims (6)

  1. 一種製備式(I)化合物之方法， 其特徵在於該方法包含以氨於甲醯胺環化式(II)四酯之步驟(ROOCCH2 )2 N-CHCH3 -CH2 -N(CH2 COOR)2 (II)，其中R表示烷基。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中R表示(C1 -C3 )-烷基。
  3. 一種製備式(I)化合物之方法 其中該方法包含(a)讓(S)-1,2-二胺基丙烷或其適當鹽與氯乙酸反應；(b)以強酸較佳為無機酸於烷醇處理(a)所得之反應產物；(c)若適用時，純化如此所得式(II)化合物(ROOCCH2 )2 N-CHCH3 -CH2 -N(CH2 COOR)2 (II}，以及(d)以氨於甲醯胺環化該式(II)化合物，其中R分別表示烷基。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中R表示(C1 -C3 )-烷基。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之方法，其中該式(II)化合物 係經由分溶於有機水不相溶混溶劑及水而於步驟(c)由無機鹽純化。
  6. 如申請專利範圍第3或4項之方法，其中該式(II)化合物係未經事先分離或純化即用於步驟(d)。
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