DD279247A1 - Verfahren zur herstellung von 1-beta-d-allofuranosylthyminnucleosiden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-b-D-Allofuranosyl-thyminnucleosiden der allgemeinen Formel I. Anwendungsgebiet ist die chemische oder pharmazeutische Industrie. Erfindungsgemaess wird 1-(2,3,5-Tri-0-Benzoyl-6-desoxy-b-D-allofuranosyl)thymin selektiv partiell entbenzoyliert, anschliessend am C-2-Atom deoxygeniert und ueber eine Anhydroverbindung zu den 5-Methylderivaten der Thyminnucleoside gewandelt. Die Verbindungen sind virostatisch wirksam. Formel I

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-ß-D-Allofuranosyl-thyminnucleosiden der allgemeinen Formel I, CH-, ^

Οχι

rV β"

in der R¹ Thymin, R² Wasserstoff, die Hydroxylgruppe in freier bzw. acylierter Form, R³ die Hydroxyl-, eine substituierte Sulfonyloxy-, vorzugsweise die Methansulfonyloxygruppe, die Azidogruppe oder das Fluoratom und R⁴ die Hydroxylgruppe, eine Acylgruppe, vorzugsweise die Acetyl- bzw. die Benzoylgruppe, Mono- bzw. Triphosphat (als freie Säure, bzw. als deren Alkali, Ammonium- bzw. Alkylammoniumsalze) oder eine Prekursorgruppe für die Hydroxylgruppe bedeuten. Das Verfahren ist in der chemischen bzw. pharmazeutischen Industrie anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Darstellung von 2',6'-Didesoxy-hexafuranoiden Nucleosiden ist von besonderem Interesse wegen ihrer strukturellen Ähnlichkeit miv ·η natürlich vorkommenden 2'-Desoxynucleosiden. Der prinzipielle Unterschied zwischen diesen Nucleosiden besteht in der Anwesenheit einer 1 -Hydroxyethyl- anstelle einer Hydroxymethylgruppe am C-4-Atom des Zuckerrestes in den natürlich vorkommenden Vertretern.

Am Beispiel einer Reihe von 3'-substituierten 6'-Desoxy-allofuranosyl-Nucleosiden konnte gezeigt werden, daß RNA-Polymerase in der Lage ist, einige dieser Verbindungen in Form ihrer Triphosphate in die RNA einzubauen (V. A. AIVASASCHWILI et al. Molekularnaya Biologia, 1987, 21[4| 1080).

Andererseits ist bekannt, daß die Triphosphate von 3'-modifizierten 2'-Desoxynucleosiden, wie 3'-Azidothymidin und 3'-Fluorthymidin, selektive Hemmstoffe ier HIV-Reverse Transcriptase sind (E. MATTHES et al. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1988 153(2], 825). Weiterhin gilt das 3'-Azidothymidin als ein wirkungsvolles, klinisch erprobtes Mittel gegen die durch das HIV-Virus verursachte Infektionskrankheit AIPS (MITSUYA et al. Nature, 1987,325,773). Als möglicher Angriffspunkt dieses Nucleosids wird nach dessen Phosphorylierung in vivo die virus-kodierte Reverse Transcriptase betrachtet (FUHRMANN et al. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1986,83,8333). Demgegenüber lassen toxische Nebenwirkungen des 3'-Azidothymidins, z. B. auf das Knochenmark von behandelten Patienten weitere Entwicklungen von wirksameren und verträglicheren Substanzen notwendig erscheinen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein geeignetes, technisch anwendbares Verfahren zur Herstellung von 1-ß-D-Allofuranosylthyminnucelosiden der allgemeinen Formel I zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden Verbindungen der allgemeinen Formel I dadurch hergestellt, indem aus 1 -(2,3,5-Tri-0-Benzoyl-6-desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin zunächst mit Ammoniak/Methanol selektiv nur die 2'- und 3'-0-Benzoylgruppen abgespalten werden und anschließend das so erhaltene 1-(5'-0-Benzoyl-6'-desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin in üblicher Weise über die Zwischenstufe der 2'-Chlorverbindung mit Tributylzinnhydrid zum 2',6'-Didesoxy-5'-0-benzoyl-allofuranosyl-thymin deoxygeniert wird. Aus dieser Verbindung wird mit einem substituierten Sulfanylchlorid, vorzugsweise mit Mejhansulfonsäurechlorid das Sulfonyloxydrivat erhalten, das mit wäßriger Alkalihydroxidlösung unter gleichzeitiger Abspaltung der Benzoylgruppe am C-5-Atom des Zuckerrestes das 2,3'-Anhydroderivat liefert. Das 2,3'-Anhydro-1-(2',6'-dideosoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin stellt eine Schlüsselverbindung für die weiteren Reaktionen dar. Mit Nucleophilen wird das jeweilige 3'-substituierte Derivat erhalten. Bevorzugt hergestellte Verbindungen sind die 5'-Methylanaloga des 3'-Fluorthymidins bzw. des 3'-Azidothymidins. Die Reaktion erfolgt irn allgemeinen in der Weise, indem das Anhydronucleosid in einem dipolaren aprotonischen Lösungsmittel mit einem Alkaliazid behandelt wird, bevorzugt wird mit Lithiumazid in Dimethylformamid behandelt. Beziehungsweise das acetylierte Anhydronucleosid wird in einem inerten Lösungsmittel mit Fluorwasserstoff unter dem katalytischen Einfluß von Aluminiumfluorid zur Reaktion gebracht. Die erhaltenen Verbindungen werden gegebenenfalls von der O-Acetylschutzgruppe in üblicher Weise befreit. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen sind neu und sind virostatisch wirksam. Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Darstellung von 1-(2,3,5-Tri-benzoyl-6-desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

Ein Gemisch von 3,8g (3OmMoI) Thymin, 30ml Hexamethyldisilazan und 30ml Pyridin wird für 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend i. Vak. zu einem öligen Rückstand eingeengt, der in 20ml Toluen gelöst wird.

Das Lösungsmittel wird vertrieben und die verbleibende Substanzmenge mit 10,4g (2OmMoI) 1-0-Acetyl-2,3,5-tri-0-benzofyl-6-desoxy-allofuranosid in 100ml 1,2-Dichlorethan gelöst. Zur Reakticnslösung werden 4ml Trifluormethansulfonsäuretrimethylsilylester gegeben. Anschließend werden 150ml Chloroform addiert und es wird mit Natriumbicarbonatlösung neutralisiert. Die abgetrennte organische Phase wird mehrfach mit einer gesättigten NaHCO₃-Lösung extrahiert und schließlich mit Wa ;ser gewaschen. Nach dem Trocknen mit Natriumsulfat und Vertreiben des Lösungsmittels i.

Vak. wird der Rückstand an Kieselgel 40 (MERCK) mit Chloroform als Elutionsmittel säulenchromatographisch (4 χ 20cm) getrennt. Aus den entsprechenden Fraktionen werden 9,36g der Zielverbindung (Ausb.; 80%) isoliert.

Beispiel 2 Darstellung von 1-(5-0-Eenzoyl-6desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

Eine Lösung von 9,3g (16mMol) der unter Beispiel 1 beschriebenen Verbindung in 100ml Methanol, dem 50ml mit Ammoniak gesättigtes Methanol zugegeben werden, verbleibt für 16 Std. bei Raumtemperatur. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wird der erhaltene Rückstand zwischen Wasser und Essigester verteilt. Aus der organischen Phase können nach dem Vertreiben des Lösungsmittels 4,2g (1-(5-0-Benzoyl-6-desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin gewonnen werden. Die wäßrige Phase liefert dagegen 860mg (20%) 1-(6-Desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin.

Beispiel 3 Darstellung von 1-(5-0-Benzoyl-2-chlor-2,6-didesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

Zu einer Lösung von 376mg (ImMoI) 1-(5-0-Benzoyl 6-desoxy-ß-D-allofuranosylHhymin in 5mi DMF werden 524mg (2mMol) Triphenylphosⁿhin und 1 ml Tetrachlorkohlenstoff gegeben. Das Reaktionsgemisch verbleibt 2 Tage bei Raumtemperatur, wird nach dem Entfernen des Lösungsmittels an Kieselgel 40 mit Chloroform (5% Methanol) als Fließmittel getrennt und liefert 276mg der Titelverbindung.

MS: m/z 394 (M',C₁₈H₁₉N₂O₆CI).

Beispiel 4

1-(5-0-Benzoyl-2,6-didesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

0,5ml Tributylzinnhydrid und 20mg α,α'-Azo-isobutyronitril werden zu einer Lösung von 395mg (1 mMol) des im Beispiel 3 gewonnenen Chlorderivats in 5ml trockenem Dioxan addiert. Die Reaktionslösung wird 3 Std. unter Rückfluß erhitzt und anschließend zur Trockne eingeengt. Aus dem resultierenden Rückstand werden nach säulenchromatographischer Trennung an 50g Kieselgel 40 mit 500ml Chloroform und 800ml Chloroform {5% Methanol) als Elutionsmittel 263mg 1-(5-0-Benzoy 1-2,6-didesoxy-ß-allofuranosyllthymin erhalten.

F. 187-188⁰C.

Beispiel5 Darstellung von 1-(5-0-6enzoyl-2,6-didesoxy-3-0-mesyl-ß-D-allofuranosyl)thymin

300mg (0,83mMol) 1-(5-0-Benzoyl-ß-D-allofuranosyl)thymin werden in 5ml Pyridin gelöst und unter Eiskühlung mit 0,1 ml (1,3mMol) Mesylchlorid versetzt. Das Reaktionsgemisch verbleibt 10 Std. bei Raumtemperatur und wird anschließend unter Rühren in 250ml Eiswasser geschüttelt. Der sich bildende Niederschlag wird abfiltriert und gibi nach längerem Stehen aus Methanol Kristalle.

F. 102-103⁰C.

MS: m/z 438 (M \ C₁₉H₂₂NjO₈S).

Beispiele Darstellung von 2,3'-Anhydro-1-(2,6-didesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

438mg (1 mMol) 1-(5-Benzovl-2,6-didesoxy-3-0-mesyl-ß-D-allofuranosyl)thymin werden in 12ml 0,1 η NaOH gelöst und 24 Std.

bei Raumtemperatur belassen. Nach dem Vertreiben des Lösungsmittels i. Vak. wird der verbleibende Rückstand an Kieseigel 40 mit Chloroform (10% Methanol) als Elutionsmittel einer säulenchromatographischen Reinigung unterworfen. Aus den entsprechenden Fraktionen können 204mg 2,3'-Anhydro-1-(2,6-didesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin isoliert werden.

F. 259T (Methanol,)

MS: m/z 238 (M \ C₁₁H₁₄N₂O₄)

Beispiel 7 Darstellung von 1-(3-Azido-2,3,6-tri-Jesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

100mg (0,42mMol) der im 6.Beispiel beschriebenen Anhydroverbindung werden mit 500mg LiN₃ in 5ml DMF unter Rühren auf 120°C erhitzt. Nach 10 Std. wird das Lösungsmittel i. Vak. entfernt und der Rückstand an Kieselgel 40 säulenchromatographisch getrennt. Als Elutionsmittel werden 500ml Chloroform (2% Methanol) verwendet. Aus den jeweiligen Fraktionen werden 41 mg 1-(3-Azido-2,3,6-tridesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin gewonnen, die aus Ether kristallin erhalten werden.

F. 112-113⁰C.

MS: m/z 281 (M^₁₁H₁₅N₅O₄).

Beispiel 8 Darstellung von 1-(3-Fluor-2,3,6-tridesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin

110mg (0,46mMol) der Anhydroverbindung, deren Herstellung im Beispiel 6 beschrieben wird, werden in 10ml Pyridin mit 1 ml Acetanhydrid versetzt und 10Std. bei Raumtemperatur belassen. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels i. Vak. wird der Rückstand in Ethanol gelöst. Es werden 123mg Kristalle erhalten, F.221-222⁰C (MS: m/z 280, M \ C₁₃H₁₆N₂O₅), die nach dem Trocknen i. Vak. in 80ml Dioxan (0,1% HF) gelöst und mit 500mg Aluminiumfluorid im Stahlgefäß für 40 Min. auf 110°C (Badtemperatur) erhitzt werden. Das Reaktionsgemisch wird nach dem Abkühlen mit Natriumbicarbonat neutralisiert und i. Vak.

zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird mit Chloroform als Elutionsmittel an Kieselgel 40 säulenchromatographisch getrennt. Das so isolierte Produkt ist ein Öl und wird mit Methanol/Ammoniak in üblicher Weise entacetyliert. Es werden 36mg (1-(3-Fluor-2,3,6-tridesoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin aus Ether als kristallines Produkt erhalten.

F. 160-161 °C.

MS: m/z 258 (M *, C₁₁H₁₅N₂O₄F).

Beispiel 9 Hemmung des cytopathischen Effektes von HIV auf ΜΤ-4-Zellen

Zur Ermittlung der Wirksamkeit werden etwa 40000 ΜΤ-4-Zellen (HARADA et al., Science 1985 (229,563]) in 200μΙ RPMI-Medium und 10% Kälberfetalserum mit HIV infiziert (Titer: 0,013 Mol) und nach 5tägiger Inkubation anhand der Trypanblaufärbbarkeit die lebenden von den toten Zellen unterschieden und gezählt. Die Konzentration, die für eine 50%ige Hemmung des zeiltötenden Effekts des Virus nötig ist (ED₅₀), beträgt 400μΜ für das 3'-Azido-2',3',6'-tridesoxy-alloforanosyl-thymin, während eine antiproliferative Wirkung (ID₅₀) bei einer Konzentration größer als 5OmM auftritt.

Für das 3'-Fluorderivat liegen die Werte für ED₅₀ und ID₅₀ bei 1 mMol.

Claims (6)

1. Verfahren zur herstellung von i-ß-D-Allofuranosyl-thyminnucleosiden der allgemeinen Formel I,

in der R¹ Thymin, R² Wasserstoff, die Hydroxylgruppe in freier bzw. acylierter Form, R³ die Hydroxyl-, eine substituierte Sulfonyloxy-, die Azidogruppe oder das Fluoratom und R⁴ die Hydroxylgruppe, eine Acylgruppe, Mono- bzw. Triphosphat (als freie Saure bzw. deren Alkali-, Ammonium- bzw. Alkylammoniumsalze) oder eine Prekursorgruppe für die Hydroxylfunktion bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man 1-(2,3,5-Tri-0-Benzyl-6-desoxy-ß-D-allofuranosyl)thymin am C-2- und C-3-Atom des Zuckerrestes selektiv entbenzoyliert, danach am C-2-Atom deoxygeniert, anschließend mit substituiertem Sulfonylchlorid verestert und nachfolgend mit Alkalihydroxyd zu ßiner 2,3'-Anhydroverbindung umsetzt, die weiter mit Nucleophilen behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Ammoniak/Methanol selektiv entbenzoyliert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung mit Methansulfonsäurechlorid durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die 2,3'-Anhydroverbindung in einem inerten Lösungsmittel mit Fluorwasserstoff unter dem katalytischen Einfluß von Aluminiumfluorid behandelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die 2,3'-Anhydroverbindung in einem dipolaren aprotonischen Lösungsmittel mit einem Alkaliazid behandelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Lithiumazid in Dimethylformamid behandelt.