专利名称：制备喜树碱衍生物的方法
技术领域：
本发明涉及制备某些喜树碱衍生物的方法，并将适用于制备大量的结构中包括一个或多个硅原子的高度亲脂性喜树碱的半合成方法。
背景技术：
高度亲脂性喜树碱衍生物(HLCDs)，尤其是含有基于硅的部分的那些，是有效的抗癌药。含硅的HLCDs中最著名的一个的IUPAC命名为(4S)-4-乙基-4-羟基-11-[2-(三甲基甲硅烷基)乙基]-1H-吡喃并[3’:4’:6，7]中氮茚并[1，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)-二酮，也被称为7-(2’-三甲基甲硅烷基)乙基喜树碱(还被称为KarenitecinTM和BNP1350)，目前在美国及国际上处于人临床试验中。美国专利5,910,491及其它描述了组合物、制剂和制备KarenitecinTM和其它相关HLCDs的方法。
在美国专利6,194,579(‘579专利)和2003年7月25日申请的美国专利申请10/627,444(通过参考将它们引入本申请)中描述并要求保护当前已知的制备KarenitecinTM最优选的方法。在‘579专利中，通过如下方法制备KarenitecinTM和其它含硅HLCDs在存在金属硫酸盐的情况下，将喜树碱与TMS-醛和强氧化剂(优选过氧化氢)起反应，以实现Minisci型烷基化。如‘579专利所述，所得烷基化部分含有比TMS-醛少一个碳原子，这是Minisci烷基化的典型特征。
合成Karenitecin的先前专利方法在小规模(实验室规模)生产中是有效的，但是要使能够有效地更大规模生产，改进是必需的。首先需要改进以提高收率，优化方法参数和选择试剂(并相应地减少杂质)，并且还需要在分析方法方面进行改进，以处理活性药物成分(对BNP1350来说是粉末)的杂质分布，并且简化纯化方法以使它容易使用和生产规模健全。先前的方法得到50％～60％粗的理论收率，经柱色谱法后得到25％～35％的分离收率。新方法证实有约80％粗的理论收率，双重结晶后有45％～50％的分离收率。
合成HLCDs的其它先前方法能够在美国专利6,150,343及其它中找到。这些先前方法利用全合成途径合成喜树碱骨架。由于这些方法与半合成方法相比时具有相对低的收率和较高的成本，对于进行大规模合成操作来说，它们被认为是不实用的和无效率的。
上面提到的2003年7月25日申请的美国专利申请10/627,444描述并要求保护一种合成HLCDs的改良方法。在‘444专利申请中公开的该改良方法中，方法中的主要区别是将非极性的、疏质子溶剂添加到三甲基甲硅烷基醛反应物的初始混合物中，以便提高收率。
发明概述本发明的合成方法适用于生产具有以下结构I的HLCDs 其中A是-(CH2)m-其中m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低级烷基或芳基。
该方法基本上是由喜树碱合成优选化合物的一步方法。众所周知，喜树碱能够从主要生长在亚洲和欧洲部分地区的喜树(camptothecaaccuminata)的树皮中分离出来。喜树碱的活性形式是上示的(S)-立体异构体，它可以从主要位于中国、印度和欧洲的许多商业性来源中的任一来源，以GMP级别或者具有实质上纯度的非GMP级别的商品化产品形式购得。
在本发明的方法中，应用改良的Minisci烷基化由未被取代的喜树碱合成式I化合物。本发明的方法不用三甲基甲硅烷基醛作为初始反应物，而使用三烷基甲硅烷基-烷基-环状化合物作为关键中间体之一。本发明的方法提高了收率，该收率超过以前半合成方法所实现的收率，并且在小和大规模方法操作中都是有效和经济的。
发明详述下面描述的优选实施方案不是穷尽的，或者也无意将本发明限制到所公开的精确形式。选择和描述它们以解释本发明的原理、及其应用和实际的使用，并且由此使本领域的技术人员能够理解它的教导。
在本申请中，术语“低级烷基”意思是指具有一至六个总碳原子的直链或支链烃。“低级亚烷基”意思是指具有一至六个总碳原子，在其末端碳上与两个其他的原子结合的桥接烃(-CH2-)x，其中x是1～6。“低级醇”同样意思是指具有一至六个总碳原子的醇。“芳基”意思是指稠合的或非稠合的，优选1～3个总环的芳环系，环元素完全由碳原子组成。
所定义术语的实例包括，但不限于低级烷基-甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
低级亚烷基-亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基等。
低级醇-甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等。
芳基-苯甲基、苯基、萘基、芴基和取代的衍生物等。
本发明的方法用于合成上示式I的化合物。通过本方法合成的优选化合物包括其中m是1、2或3，R1、R2和R3是甲基、叔丁基或苯基的那些化合物。本方法被描述在下列方案中。
方案1
方案1图解显示了用于形成中间体的中间格氏试剂的合成，该中间体将与喜树碱反应合成式I化合物。如上所示，将溴代亚烷基杂环化合物(所图示的，没有限制为2-溴乙基-1，3二氧戊环)以格氏方式与镁和碘反应，形成所显示的格氏试剂。
方案2 方案2图解显示了由来自方案1的对应的格氏试剂，制备甲硅烷基化反应物。本方案中，需要时，m是1到5，并且连接末端甲硅烷至杂环的亚烷基链可以是直链或支链。优选地，m是1到3，最优选是1，并且最优选的最终产物是2’-三甲基甲硅烷基乙基-1，3二氧戊环1。
方案1和2中所示的方法优选是一步、单罐方法。所有的试剂通常可从商业性来源获得。如所示，将氯代三甲基甲硅烷与来自方案1的格氏试剂起反应，优选在非极性的、疏质子溶剂例如四氢呋喃(THF)中反应。
方案3 方案3图解显示了(S)-喜树碱向期望的式I化合物的转变。该转变优选通过改良的Minisci型溶解(hemolytic)烷基化反应来实现。如上所示的Minisci型烷基化允许烷基部分取代到支架上，就带有“n”个烷基碳的反应物而论，其具有n-1个的碳原子。
在本发明的方法中，如方案3中所述，改良的Minisci型烷基化提供溶解杂环中间体1于适当的溶剂中，优选低分子量的药学上相关的溶剂，如适当的共溶剂。然后，将此溶液添加到喜树碱在能够质子化喜树碱的N-1部分的强酸和金属硫酸盐的溶液中。在先前合成式I化合物的方法中，反应物倾向于不稳定并导致低收率，这部分是因为就地产生由共溶剂衍生的不想要的副产物。
在将杂环中间体1添加到喜树碱溶液中后，将强氧化剂，优选过氧化氢，缓慢地加到混合液中。然后将式I化合物分离、过滤、洗涤并通过重结晶纯化。
下列特定的实施例举例说明了本方法，但不应被解释为将本发明限制为所述精确的反应物、步骤或条件。
实施例12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊环的合成仪器准备布置装备有回流冷凝器、高架搅拌器和滴液漏斗的加套玻璃反应器，避免任何残留水分。合成方法前将玻璃反应器用氮气流净化。
使用的试剂和其他的化学品无水四氢呋喃 ＝400毫升镁颗粒 ＝10克(0.411摩尔)三甲基甲硅烷基氯化物 ＝36.8毫升(0.290摩尔)2-溴乙基-1，3二氧戊环 ＝50克(0.276摩尔)碘晶体 ＝100毫克(催化剂)甲基叔丁基醚 ＝300毫升无水硫酸钠 ＝40克方法操作反应器中装入商业上可得的400毫升无水四氢呋喃(THF)，随后加入10克镁颗粒，得到镁颗粒的无水四氢呋喃的混悬液。然后向上述混悬液中引入约100毫克碘晶体。通过确保反应介质中的碘完全脱色，视觉检查格氏试剂形成的完成。使用冷水循环将内容物冷却到0～5℃。一旦反应介质达到期望的温度，使用高架滴液漏斗以细流形式加入2-溴乙基-1，3二氧戊环。然后将反应混合液搅动约2小时，同时让反应温度慢慢地上升到环境温度。然后将反应混合液冷却回到0～5℃，再使用高架滴液漏斗以细流速度的形式加入三甲基甲硅烷基氯化物。让反应混合物达到环境温度并搅动过夜。然后将挥发物从反应器中直接蒸馏出来。然后将有机残留物用200毫升甲基叔丁基醚(MTBE)溶解并过滤，以去掉氯溴化镁(magnesium bromide chloride)和过量的镁颗粒。用另外100毫升MTBE冲洗反应器。然后将合并的有机部分装回到反应器中，用80毫升生产用水洗涤，将有机部分通过无水硫酸钠(40克)干燥，过滤并浓缩，得到期望的粗产物(30克)。然后将该粗产物在65～67℃，30mmHg减压下蒸馏，得到24.13克无色油。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ-0.001(9H，s)，0.56-0.62(2H，m)，1.59-1.67(2H，m)，3.84-4.00(4H，m)，4.82(1H，t，J＝4.7Hz)。
实施例27-(2-三甲基甲硅烷基乙基)喜树碱(BNP1350)的合成仪器准备布置装备有回流冷凝器、高架搅拌器和滴液漏斗的加套玻璃反应器。
使用的试剂和其他的化学品结晶的20S-喜树碱 ＝1.3克(3.73mM)2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3二氧戊环 ＝1.56克(8.95mM)30％过氧化氢 ＝1.04毫升硫酸亚铁七水合物 ＝1.3克叔丁醇 ＝26毫升30％硫酸 ＝78毫升(储备溶液)环己烷 ＝130毫升二氯甲烷 ＝130毫升无水硫酸钠 ＝20克N，N-二甲基甲酰胺 ＝22毫升亚硫酸钠 ＝1.04克方法操作反应器中装入78毫升的30％硫酸。持续搅动的同时，在环境温度下，加入1.3克结晶的20S-喜树碱和1.3克硫酸亚铁七水合物。继续搅动直到两种成分完全溶解在含水硫酸中。向上述的淡黄色/澄明溶液中使用高架滴液漏斗以细流加入溶于26毫升叔丁醇中的1.56克2-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-1，3-二氧戊环。加入完成后，使用寒冷的水循环将反应介质冷却到15℃。一旦反应温度为15℃，开始通过滴液漏斗，一滴一滴至细流地加入1.04毫升30％过氧化氢溶液，维持反应温度为15℃～20℃。在同样的温度下，将反应混合物再搅动30分钟。30分钟结束时，加入1.04克亚硫酸钠猝灭过量的过氧化氢。此时进行方法中HPLC分析，以在验证反应进展和形成的杂质水平。
向含有反应混合物的反应器中加入130毫升环己烷，并且将内容物搅动20分钟。让有机层分离。将环己烷部分排到废物容器中。将水层再加到反应器中。向上述水性反应混合物中加入19.5毫升冷的生产用水，稀释水性部分。然后每次用65毫升二氯甲烷萃取水层两次，搅动15分钟并静置5分钟。然后将水层排入废物容器中。然后将合并的二氯甲烷层加回到反应器中。将有机部分用26毫升的生产用水洗涤，搅动15分钟。将水洗液排入废物容器中。向反应器中加入20克无水硫酸钠。将所得的混悬液搅动15分钟。将该混悬液通过10-克硅胶床(60～100微米大小)滤过，除去硫酸钠。然后将因此获得淡黄色有机层浓缩，得到亮褐色的粗产物(1.25克；74.7％粗收率，HPLC纯度＝94.8％)。
然后将粗产物混悬于19.5毫升乙醇中，并搅动10分钟。通过热压结的漏斗滤去固体，用2.6毫升乙醇洗涤一次，在40℃下减压干燥过夜。通过HPLC分析产物，由峰面积发现纯度96.9％，重1.06克。通过从11毫升无水N，N-二甲基甲酰胺中重结晶进一步纯化因此获得的产物。发现结晶后获得的产物(0.928克；55.40％收率)纯度为98.9％。重复一次DMF重结晶，获得0.835克(49.91％总收率)期望的产物(BNP1350)，纯度为99.12％。
1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.18(9H，s)，0.90-0.96(2H，m)，1.04(3H，t，J＝7.4Hz)，1.82-1.96(2H，m)，3.08-3.14(2H，m)，5.24(2H，s)，5.33(1H，d，J＝16.5Hz)，5.76(1H，d，J＝16.5Hz)，7.64-7.69(2H，m)，7.80(1H，t，J＝7.2Hz)，8.04(1H，d，J＝8.4Hz)，8.23(1H，d，J＝8.4Hz)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.63，8.08，17.99，24.35，31.80，49.47，66.54，72.99，98.35，118.68，123.45，126.24，126.75，127.84，130.26，130.77，147.11，147.39，149.47，150.31，151.96，157.82，174.07。
以上描述和实施例不限制本发明，本发明由下面权利要求书的范围限定。
权利要求
1.合成具有下式结构的喜树碱衍生物的方法 其中A是-(CH2)m-；m是1～6；并且R1、R2、和R3各自是低级烷基或芳基；该方法包括a)提供一定量的实质上纯的喜树碱，并将所述喜树碱溶解在强酸溶液中；b)提供一定量的具有式R3R2R1Si-Am-X(II)的化合物，其中X为杂环，并且将(II)溶解在以有机物为基础的溶液中；并且c)将来自步骤a)和b)的溶液混合足够的一段时间，让他们起反应，形成式I化合物。
2.权利要求1的方法，其中所述强酸是硫酸，并且所述以有机物为基础的溶液是低级醇或苯甲醇。
3.权利要求1的方法，其中步骤a)包括将一定量的金属水合物催化剂和强氧化剂加到强酸溶液中。
4.权利要求1的方法，其中R1、R2和R3是甲基。
5.权利要求1的方法，其中X是1，3-二氧戊环。
6.权利要求3的方法，其中所述金属水合物是硫酸亚铁并且所述强氧化剂是过氧化氢。
全文摘要
合成高度亲脂性喜树碱衍生物的方法。该方法包括在改良的Minisci型烷基化反应中，将溶解的、非衍生的喜树碱与甲硅烷基化杂环化合物起反应，产生7－取代的喜树碱衍生物。
文档编号C07D491/147GK1894257SQ200480037768
公开日2007年1月10日 申请日期2004年11月1日 优先权日2003年12月17日
发明者Y·吴, K·纳库南, J·王, H·科夏特 申请人:比奥纽默里克药物公司