新的1α-羟基维生素D的制作方法

专利名称：新的1α-羟基维生素D的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物活性维生素D4化合物，更具体地说，本发明涉及新的1α-羟基维生素D4和在其合成中使用的新的中间体，新的1，25二羟基维生素D4和新的1，24二羟基D4。
本发明还涉及一种药物组合物，它含有药物有效量的新1α-羟基维生素D4化合物，本发明还涉及施用药物有效量的该新化合物来控制钙代谢异常的方法。
维生素D在动物和人体的钙代谢调节中具有重要的作用是已知的(见Harrison的Principals of Internal MedicinePart Eleven“Disorders of Bone and Mineral Metabolism，Chapter 335”，E.Braunwald等人，(eds)，Me Graw-Hill，New York，1987，pp.1860-1865)，最为普遍已知的维生素D的二种形式是维生素D3和维生素D2。维生素D3在动物和人体的皮肤中内源合成，而维生素D2是由植物提供的维生素D的形式。维生素D2不同于维生素D3之处在于它在C22和C23之间具有一个双键并且还含有一个C24-甲基。在人和大鼠中，维生素D3和维生素D2具有相等的生物效力。
维生素D4(还被称为辐照的22，23-二氢麦角甾醇或22，23-二氢维生素D2或22，23-二氢麦角钙化醇)与维生素D3不同之处在于它含有一个C24甲基。维生素D4于1936年第一次被报道，见Grab，W.，Z.Physiol.Chem.，243∶63(1936);McDonald，F.G.，J.Biol.Chem.，114∶IVX(1936).另见Windaus，A和Traut-mann，G.，Z.Physiol.Chem.，247∶185-188(1937)。这些参考文献对该维生素生物活性水平的报导有一些不一致，提出在大鼠中，维生素D4是维生素D3的活性的三分之一或四分之三，而在鸡中是维生素D3活性的十分之一或五分之一。
在1968年，Deluca等人对维生素D4生物活性作了比较确定的研究，Deluca等人在Arch.Biochem.Biophys.，124∶122-128(1968)中证实了维生素D4的活性比维生素D3较小。Deluca等人报道，根据他们所掌握的，维生素D4在大鼠中的活性是维生素D3或维生素D2的三分之二，在鸡中是维生素D3的活性的五分之一。
Deluca等人提及了这样的事实“自从维生素D4第一次被Windhaus和Trautmann描述以来，维生素D4的合成一直很少使用”并且评述“这可能是由于维生素D4仅具有学术意义”。
就申请人已知的，自Peluca等人的报道以来维生素D4仍然“仅具学术意义”，因为申请人未察觉有任何进一步的研究。事实上，“The Merck Index”关于维生素D4的陈述是“它的生物学活性似乎值得怀疑”。Merck Index，S.Budavari(ed.)，第11版.，Merck & Co.，Rahway，N.J.，(1989)，第1579页＃9930。
自Deluca等人揭示了维生素D3的活性形式，1，25-二羟基维生素D3(美国专利3，697，559)，和它的合成前体，1α-羟基维生素D3(美国专利3，741，996)以来，大部份兴趣集中到了开发这些活性维生素D3代谢物的治疗用途。遗憾的是作为治疗剂有很大前途的组合物D3代谢物由于这些药剂很大的毒性却未能充份发挥它的作用。例如，毒性限制了维生素D3、它的活性形式及类似物防止骨损失或使损失的骨再生的效力。很多研究指出，在该药剂对骨损失的预防或再生有效时所需的剂量下，出现了高钙血和高钙尿的问题。据报道，1α-羟基维生素D3在每日剂量为2μg/天(在一些研究中表明该剂量对预防骨损失有效)时引起约67%的病人出现毒性反应。因此需要一种低毒性的生物有效的维生素D代谢物使这种药能实际上成为一种治疗药物。
本发明的新化合物1α-羟基维生素D4、1，25-二羟基维生素D4和1，24-二羟基维生素D4是维生素D4的生物活性形式。本发明人发现维生素D4的活性形式具有比以往报道的维生素D4的生物测定为基础所预计的大得多的生物学效力。本发明人还发现该生物活性新化合物的毒性比按它们的生物效力预计的要小。这种高活性与低毒性的结合使本发明的化合物在钙代谢紊乱的治疗中成为有用的治疗剂。本发明的新化合物，可用作为由于钙的异常代谢所导致的疾病的药物组合物的活性化合物。
为了研究本发明的新化合物，必须研究它的生产方法。已合成了一种α-羟基维生素D4并且在合成过程中还产生了新的中间体。1，25-二羟基维生素D4和1，24-二羟基维生素D4已作1α-羟基维生素D4的代谢生物产物被分离出来。
在审视了下面本发明的详细说明和附图后，将会获知本发明的其它优点，并对其特异的适应性、组合物的种类以及其物理和化学特性，更加充分的了解。
在下文中将结合附图描述本发明，附图中类似的符号全部指类似的成分。


图1说明维生素D4合成的制备步骤;
图2说明以维生素D4为起始原料的1α-羟基维生素D4合成的制备步骤。
本发明提供了合成的1α-羟基维生素D4(1α-OH-D4)化合物以及维生素D4的甲苯磺酰化和环化衍生物。
在此所使用的术语“生物活性”意指化合物的生化性质，例如影响代谢，如影响血清钙浓度，或与适合的受体蛋白，如维生素D受体蛋白的结合。
一方面，本发明包含通式(Ⅰ)的生物活性化合物及其盐、水合物和溶剂化物。
其中R1是H或者OH，R2是H或者OH在通式(Ⅰ)的那些化合物中优选的是R1和R2均为H;R1＝OH和R2＝H;以及R1＝H和R2＝OH的那些化合物。
另一方面，本发明涉及式(Ⅰ)化合物的制备。1α-羟基维生素D4即式(Ⅰ)中R1和R2为H的化合物的合成是按照图1和2表示的方案完成的。正如在图1中所看到的，使用麦角甾醇作为合成起始物质。采用相似于Barton等人(JCS Perkin I 1976，821-826)的方法，使麦角甾醇在一个六步骤的方法中使侧链发生饱和，产生22，23-二氢麦角甾醇(Ⅷ)，然后按照Windaus等人(Z，Phy-siol，Chem.1937，147∶185)的方法辐照该22，23-二氢麦角甾醇，产生维生素D4(22，23-二氢麦角钙化醇)(Ⅸ)。正如在图2中看到的，使用相似于Paaren等人，(J.Org.Chem.1980，45∶3253)所描述的方法，使维生素D4在一个四步骤法中羟基化，生成1α-羟基维生素D4。
具体地说，将麦角甾醇乙酰化成3β-乙酸酯，然后将该乙酸麦角醇酯的5，6双键进行羟基卤化反应，形成6α-氯-5α-羟基衍生物。还原该氯代醇并再乙酰化成5α-羟基(即5α醇)衍生物，将该5α醇氢化以使其侧链饱和，还原所得到的3β-乙酰氧麦角甾-7烯-5α-醇成为22，23乙酸脱氢麦角醇酯，再还原生成22，23脱氢麦角甾醇，辐照该22，23脱氢麦角甾醇形成维生素D4，然后将维生素D4甲苯磺酰化生成3β-甲苯磺酰基维生素D4。该甲苯磺酸酯通过溶剂分介反应被置换产生6-甲氧基-3，5-环维生素D4。将该环维生素D4进行烯丙基氧化以形成1α-羟基环维生素衍生物。该1α-羟基维生素随后被溶剂分解并进行Diels-Alder型反应，除去5-甲氧基基团并从5，6反式-1α-羟基维生素D4中分离出1α-羟基维生素D4(5，6-顺式)。
1α-羟基维生素D4的代谢物1，24二羟基维生素D4和1，25二羟基维生素D4是通过与人肝细胞一起孵育该1α羟基衍生物，培养该细胞，并回收1，24二羟基或1，25二羟基维生素D4而合成的，采用维生素D受体蛋白结合试验测定这些代谢物的生物活性。
已发现式(Ⅰ)的化合物具有有价值的药理学活性，即用作钙代谢尤其是血清钙浓度的控制剂。具体地说，式(Ⅰ)化合物在维生素D缺乏的大鼠体中增加血清钙浓度。还发现式(Ⅰ)的化合物具有低毒性，这增加了它们的药理特性。当用LD50试验测定时，式(Ⅰ)化合物的毒性与相应的维生素D2化合物相似而低于相应的维生素D3化合物。因此，本发明的化合物可用于各种临床和兽医领域，特别是用于治疗钙和磷的异常代谢。
在另一方面，本发明带来了一种控制钙代谢的方法，例如用于治疗由于肝衰竭、肾衰竭、胃肠道衰竭等引起的异常钙代谢。式(Ⅰ)的化合物可用于预防或治疗维生素D缺乏疾病和相关疾病，例如肾性骨营养不良、皮脂溢、抗惊厥剂致骨软化、血磷酸盐过少致抗维生素D佝偻病、骨质疏松，包括绝经后的骨质疏松、老年骨质疏松、类固醇诱导骨质疏松、以及以骨质损失为特征的其他疾病状态、假缺乏性(维生素D有关的)佝偻病、营养和吸收障碍佝偻病、甲状旁腺机能减退、手术后甲状旁腺机能减退、自发性甲状腺机能减退、假甲状旁腺症以及酒精中毒所继发的骨软化和骨质减少。式(Ⅰ)的化合物中，最好是其中的R1或R2是OH，例如1α，24二羟基维生素D4，对于治疗皮肤过度增生如牛皮癣很有价值。
式(Ⅰ)的化合物可用作为药物组合物的活性成份，在用于例如钙的异常代谢所导致的疾病时，该组合物与已知的维生素D3的活性形式的类似物相比具有较少的付作用和低毒性，这些药物组合物组成了本发明的另一方面。
本发明的药理活性化合物可以按照药学常规方法加工成为给患者例如包括人的哺乳动物施用的成品药剂。例如式(Ⅰ)的化合物可用于与常规的赋形剂，例如不与该活性化合物发生有害反应的、适合于内服(口服)的、非肠道用、或局部用的药用载体物质混合。
适用的药用载体包括(但不限于)水、盐溶液、乙醇、阿拉伯胶、植物油(例如玉米油、棉籽油、花生油、橄榄油、椰子油)、鱼肝油、油状酯如多乙氧基醚、聚乙二醇、明胶、碳水化合物(如乳糖、直链淀粉或淀粉)，硬脂酸镁、滑石、硅酸、粘性石蜡、脂肪酸单甘油酯和二甘油酯、季戊四醇脂肪酸酯、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等等。
这些药物制剂可被灭菌并且如果需要的话与辅助剂如润滑剂、防腐剂、稳定剂、湿润剂、乳化剂、影响渗透压的盐、缓冲剂、着色剂、调香剂和/或一种或几种其他的活性物质例如维生素D3或D2和它们的1α-羟基化代谢物、共轭雌激素或它们的等同物、抗雌激素、降钙素、二磷酸盐、钙补充剂、维生素B12、百日咳毒素和硼。
特别适合于非肠胃道使用的制剂是可注射的灭菌溶液最好是油或水的溶液，以及悬浮剂、乳剂或植入剂包括栓剂，安瓿是合宜的单位剂型。
特别适合于内服使用的是片剂、糖衣丸、液体、滴剂、栓剂、锭剂、粉剂或胶囊剂。如果需要甜赋形剂可使用糖浆、酏剂或类似物。
也可例如通过微型胶囊、多层包衣等配备持续或直接释放的组合物，例如脂质体或者用不同的降解包衣保护该活性化合物的那些制剂。如微胶囊，多层包衣等。
于局部用时，可使用适当的非喷雾的粘性体、半固体或固体形式，它包含适用于局部用的和动力学粘度最好大于水的可相容载体。适宜的配制物包括(但不限于)溶液剂、悬浮剂、乳剂、霜膏剂、油膏剂、粉剂、搽剂、药膏、气雾剂、透皮吸收贴敷膏等，如需要，可将它们灭菌或与辅助剂例如防腐剂、稳定剂、及乳化剂、湿润剂等混合。
对于直肠给药，将化合物制备成一种含有栓剂基质如可可豆脂或其他的甘油三酯的药物组合物。为了延长贮存期，组合物中最好含有抗氧化剂例如抗坏血酸、丁基化羟基苯甲醚或氢醌。
本发明药物组合物口服使用较好，一般将本发明的化合物调制成在每单位剂型的药用载体中含有大约0.5μg至大约25μg的单位剂量形式。本发明化合物的剂量一般是0.01至0.5μg/Kg/天，优选大约0.04至大约0.3μg/Kg/天。
应当理解，事实上在具体病例中活性化合物的优选量是根据所使用的具体的化合物的效力、特定的组合物的配方、使用形式和被治疗的特定的部位及器官而变化。例如，特定病人的具体剂量取决于年令、体重、健康的一般状况、性别、饮食、给药时限以及形式、排出速率和结合使用的药物以及被治疗对象特定疾病的严重程度。给定宿主的剂量可用常规的考虑因素确定，例如将主题化合物与已知药剂的活性进行常规对照，例如通过适当的常规的药理学规范方法。
此外，本发明的化合物还可以有益地用于兽药组合物中，例如用于治疗或预防低血钙的家畜的饲料组合物中。一般来说，将本发明的化合物分散在饲料中，使得这样的饲料的正常消耗提供给动物大约0.01至大约0.5μg/Kg/天的本发明化合物。
下面的例子仅构成说明而不以任何方式限制说明书的其他部份。在下面的例子中，所有的温度均采用摄氏度(除非另有标示)，所有的份数和百分数均按重量计。质子核磁光谱(1H NMR)是用带有计算机3000的IBM Sy-200(200mHz)和Bruker Am 400(400mHz)在CDCl3溶液中用CHCl3作为内标进行记录的。红外光谱是用该溴化钾(KBr)片或液体样品，用付立叶转换(Fourier transform(FTIR))进行记录的。质谱是用Finnigan MAT-90质谱仪在20eV/CI下进行记录的。溶点在Hoover-Thomas(毛细管)Uni-Melt和Fisher-Johns熔点仪(滑动盖型)中进行。
例11α-羟基维生素D4的合成将100克(0.25摩尔)麦角甾醇溶解在600毫升无水吡啶和68毫升(0.7摩尔)乙酸酐中，使麦角甾醇(Ⅱ)转化成乙酸麦角甾醇酯(Ⅲ)。在室温搅拌该溶液过夜，然后加入1.2升冰冷却该溶液，促使产生沉淀。用每次400毫升的水洗沉淀五次，然后用400毫升CH3CN洗一次。将所得产品空气中干燥，生成79克(71%)的乙酸麦角甾醇酯，呈白色晶体并且有如下特征熔点(m.p.)169-171℃;H1NMR(400MHz，CDCl3)，δppm 2.05(3H，S，3β-CH3CO)，4.65-4.75(1H，m，3α-H)5.15-5.25(2H，m，22-H和23-H)，5.4(1H，α，6-H)，5.6(1H，d，7-H);FTIR[KBr]1734cm-1(C＝O伸展)968cm-1(C-H弯曲)。
将乙酸麦角甾醇酯(Ⅲ)(26gm，0.062M)溶解于2.5升新蒸馏过的脱氧甲苯中，在氮气氛下，在-78℃将溶于240ml干CH2Cl2中的9ml(0.111mol)铬酰氯在30分钟内加到该溶液中。在-78℃将该反应系统再搅拌15分钟，然后加入一份硼氢化钠在乙醇中的饱和溶液62毫升，再于-78℃搅拌15分钟后，将反应液倾倒到3N盐酸(3升)和苯(3升)所形成的两相系统中，分离出有机层，并用水(2升)洗，再用盐溶液(2×1升)洗两次，用无水MgSO4脱水。过滤所得脱水的溶液并真空浓缩，用CH3CN(280毫升)处理所得到的粗结晶产品，并过滤这样形成的浆体产生12.5克(41%)白色结晶3β-乙酰氧基-6α-氯化麦角甾-7，22-二烯-5α-醇(Ⅳ)，具有如下特征m.p190-192℃;1H NMR(400NMz，CDCl3)，δ ppm 2.05(3H，s，3β-OAc)，4.65(1H，d，6β-H)，5.1(1H，s，7-H)，5.1-5.3(2H，m，22-H和23-H);FTIR[KBr]1732cm-1(C＝0伸展)968cm-1(C-H弯曲)，3437cm-1(O-H伸展)。
在室温下氮气中将3β-乙酰氧基-6α-氯代麦角甾-7，22-二烯-5α-醇(Ⅳ)(21.4克，0.044摩尔)的无水THF(900毫升)溶液缓慢地加到搅拌着的氢化锂铝(2.66克，0.07摩尔)在无水THF(750毫升)的悬浮液中，将该混合物回流三小时后冷却至0℃。用饱和的Na2SO4溶液将过量的氢化物分解，通过无水Na2SO4过滤并蒸发所得滤液得到一固体，直接用乙酸酐(110毫升)和无水吡啶(220毫升)在0℃进行处理。减压除去溶剂生成乙酸盐(12.75克61%)，3β-乙酰氧麦角甾-7，22-二烯-5α-醇(Ⅴ)，它具有下列特征M.P.229-232℃，FTIR(KBr)1736cm-1(C＝O伸展)，3460cm-1(O-H伸展)，972cm-1(C-H弯曲)。
在H2气(15psi)氛下，将3β-乙酰氧麦角甾-7，22-二烯-5α-醇(Ⅴ)(2.5克，0.0055摩尔)与新制备的PtO2(0.5克)在乙酸乙酯(820毫升)中振摇16小时。过滤除去催化剂，蒸发滤液，将得到的粗制乙酸酯溶解在CH2Cl2中并在硅胶上进行层析。用CH2Cl2洗脱，得到基本上纯的3β-乙酰氧麦角甾-7-烯-5α-醇(Ⅵ)(2.15克，85%)，呈白色结晶物，并且具有如下特征m.p.228-232℃，1H NMR(400MHz，CDCl3)，δppm 2.05(3H，s，3β-OAc)，5.05-5.20(2H，m，3α-H和7H);FTIR(KBr)1736cm-1(C＝O伸展)，3462cm-1(O-H伸展)。
在0℃在氮气氛中，将在无水吡啶(170毫升)中的重蒸亚硫酰氯(9.7毫升)加到在无水吡啶(800毫升)中的化合物3β-乙酰氧麦角甾-7-烯-5α-醇(Ⅵ)(12.0克，0.0262摩尔)中。2.5小时后，用冰冷的H2O(1.5升)稀释该溶液并用二份乙醚(2.5升+1.5升)提取，用NaHCO3溶液(1.0升×2)，然后用1N HCl(1.5升×2)和水(1升)洗涤合并的醚提取液。然后用MgSO4将该醚溶液脱水，过滤之后，减压蒸干产生的粗制品，用CH3CN(100毫升)转化成浆料，过滤收集该产品并用CH3CN重结晶，产生4.5克(39%)白色结晶乙酸22，23-二氢麦角甾酯(Ⅶ)，它具有如下特性m.p.144-147℃;1H NMR(400MHz，CDCl3)，δppm 2.05(3H，s，3β-OAc)，4.65-4.75(1H，m，3α-H)，5.4(1H，d，6-H)，5.6(1H，d，7-H);FTIR(KBr)1734cm-1(C＝O伸展)。
乙酸22，23-二氢麦角甾酯(Ⅶ)(4.8克，0.011摩尔)一次加入室温下搅拌着的氢化锂铝(2.5克，0.066摩尔)在无水乙醚1.1升的悬浮液中。在室温下搅拌该反应物二小时，加入5N NaOH使过量的氢化锂铝失效并加入H2O(500毫升)。用四份250毫升的乙醚提取该水溶液，合并乙醚提取液并用盐水(1升)洗涤该合并的有机层。然后用Na2SO4干燥，减压蒸去乙醚得到化合物22，23-二氢麦角甾醇(Ⅷ)(4.1克，94%)，呈白色结晶体，并具有下列特性m.p.147-150℃;1H NMR(400 MHz，CDCl3)，δppm 3.6-3.7(1H，m，3α-H)，5.4(1H，d，6H)，5.6(1H，d，7-H);FTIR[KBr]3400cm-1(O-H伸展)。
将22，23-二氢麦角甾醇(Ⅷ)(2.0克，5.0毫摩尔)溶解在乙醚和苯(4∶1，600毫升)的溶液中，在氩气氛下在水冷却的石英容器中随着搅拌进行辐照(Hannovia immersion灯，450瓦)三小时。真空浓缩该溶液，产生一种胶状固体，将它再溶解在100毫升乙醇中并在氩气氛下加热回流八小时。然后，在真空中浓缩，将残留物吸附到硅酸柱上并用30%乙酸乙酯在己烷中的溶液提洗，以1.2g(60%)的产量得到维生素D4(22，23-二氢麦角钙化醇(Ⅸ)，它具有如下特征1H NMR(400 MHz，CDCl3)，δ ppm 0.55(3H，s，18-H3)0.78(6H，dd，26-H3和27-H3)0.87(3H，d，21-H3)0.93(3H，d，28-H3)3.94(1H，m，3-H)4.82(1H，m(尖峰)，19-H)，5.04(1H，m(尖峰，19-H)6.04(1H，d，7-H)6.24(1H，d，6-H)。
在0℃，向搅拌着的维生素D4(Ⅸ)(3.0克，7.5毫摩尔)在10毫升的无水吡啶的溶液中加入新重结晶的对甲苯磺酰氯(3.6克，19毫摩尔)。在5℃搅拌反应混合物24小时，然后将混合物倾到至冰和饱和NaHCO3(100毫升)中搅拌使之骤冷。用CH2Cl2(3×300毫升)提取该水悬浮液，合并所得到的有机提取液，用10%HCl(3×200毫升)提取该水悬浮液，合并所得到的有机提取液，用10%HCl(3×200毫升)、饱和的NaHCO3(3×200毫升)和饱和NaCl(2×200毫升)洗涤，用MgSO4干燥，真空浓缩得到3.5克(84%)新的中间化合物维生素D4甲苯磺酸酯(Ⅹ)，它具有下列特性1H NMR 400 MHz，CDCl3)，δppm 0.54(3H，s，18-H3)0.78(6H，dd，26-H3和27-H3)0.87(3H，d，21-H3)，0.96(3H，d，28-H3)2.45(3H，s，CH3(甲苯磺酸酯)4.68(3H，m，3-H)4.82(1H，m(尖峰)，19-H)5.04(1H m(尖峰)，19-H)，5.95(1H，d 7-H)，6.09(1H，d，6-H)7.34和7.79(4H，d，芳香族的)。
将在无水CH2Cl2(10毫升)中的维生素D4甲苯磺酸酯(Ⅹ)(3.5克，6.3毫摩尔)溶液滴加到搅拌着的NaHCO3(17.0克，202毫摩尔)在甲醇(200毫升)的悬浮液中。在氩气氛下，将反应混合物回流过夜，然后冷到室温，并在真空中浓缩到大约50毫升，用乙醚(600毫升)烯释该反应浓缩物，用水(3×300毫升)洗涤，MgSO4干燥，并在真空中浓缩。将残留物通过硅胶柱并用10%乙酸乙酯的己烷溶液提洗，得到新的中间化合物3，5环维生素D4(Ⅺ)(重油)，产量1.5克(58%)，具有下列特征1H NMR(400MHz，CDCl3)，δppm 0.56(3H，s，18-H3)0.78(6H，dd 26-H3和27-H3)，0.87(3H，d，21-H3)，0.94(3H，d，28-H3)，3.28(3H，s，OCH3)4.2(1H，d，6-H)，4.91(1H，m(尖峰)19-H)，4.98(1H，d，7-H)，5.08(1H，m(尖峰)，19-H)。
将无水叔丁基氢过氧化物在甲苯(3M)(2.6毫升，7.8毫摩尔)中加至在三颈烧瓶中搅拌着的二氧化硒(0.22克，2毫摩尔)在无水CH2Cl2(150毫升)的悬浮液中。混合物在氩气中搅拌三小时。然后加入吡啶(0.3毫升，3.7毫摩尔)，然后加入环维生素D4(Ⅺ)(1.5克，3.6毫摩尔)在CH2Cl2(50毫升)中的溶液，搅拌30分钟后，加入10%NaOH水溶液(200毫升)，然后用乙醚(500ml)稀释反应混合物，分离两相。有机相用10%NaOH(3×200毫升)、水(2×200毫升)和饱和NaCl溶液(2×200毫升)洗涤、在MgSO4中干燥并真空浓缩。将残留物吸收到硅胶柱上，用30%乙酸乙酯的己烷溶液提洗，得到0.45克(29%)新的中间化合物1α-羟基3，5-环维生素D4(Ⅻ)(油)，并具有下列特征1H NMR(400 MHz，CDCl3)，δppm0.54(3H，s，18-H3)0.78(6H，dd，26-H3和27-H3)0.86(3H，d，21-H3)0.95(3H，d，28-H3)3.26(3H，s，OCH3)4.2(1-H，d，6-H)，4.22(1H，m，1-H)，4.95(1H，d，7-H)，5.18(1-H，α，19-H)5.25(1H，d，19-H)。
在氩气中，将1α-羟基3，5-环维生素D4(Ⅻ)(0.45克，1.05毫摩尔)在二甲基亚砜(4.5毫升)与冰醋酸(3.6毫升)形成的溶液中加热到50℃持续1小时。然后将反应混合物倾入冰和饱和的NaHCO3溶液(100毫升)中，用乙醚(3×200毫升)提取，合并醚提取液，用饱和的NaHCO3溶液(3×200毫升)，水(3×200毫升)和饱和NaCl溶液(3×200毫升)洗涤，用MgSO4干燥，真空浓缩，得到含有5，6-顺式和5，6-反式1α-羟基维生素D4(根据1H NMR大约为4∶1)的混合物，产量为0.4克(92%)。将5，6-顺式和5，6-反式1α-羟基维生素D4的混合物(0.4克，0.97毫摩尔)溶解在醋酸乙酯(25毫升)中，用新重结晶的马来酐(0.08克，0.8毫摩尔)处理。在氩气中，将反应混合物加热到35℃，保持24小时。真空中蒸发该溶剂，将粗制混合物在硅胶柱上进行层析，使用醋酸乙酯和己烷(1∶1)作为提洗液，得到维生素D4的新的活性形式，5，6-顺式1α-羟基维生素D4(ⅩⅢ)，产量90毫克(23%)，具有下列特征m.p.128-130℃;IR νmax(Neat)3400cm-1(OH伸展);1H NMR(400 MHz，CDCl3)，δppm 0.55(3H，s，18-H)0.79(6H，dd，26-H3和27-H3)0.87(3H，d，21-H3)0.94(3H，d，28-H3)，4.24(1H，m，3-H)，4.44(1H，m，1-H)，5.02(1H，m(尖峰)，19-H)，5.34(1H，m(尖峰)，19-H)，6.02(1H，d 7-H)，6.4(1H，d，6-H);质谱[CI]m/e(相对强度)415(M+1，41%)397，(M+1-OH 100%)，379(27%)，135(22%)。
例21α-羟基维生素D4的生物试验给雄性断奶的大鼠(HOltzman株，Holtzman公司，Madison，Wisconsin)饲喂含有充份的钙(0.47%)和磷(0.3%)但缺乏维生素D的食料三至四周，这样的食料导致以低血清钙和不良生长为特征的极度维生素D缺乏。在这样的饮食四周后，鼠的血清钙值低于7毫克/分升。然后将鼠分成四组，在14天内每一天均给予在载体如椰子油中的1α-羟基维生素D4或者仅给载体(对照)，在最后给药的24小时后，处死鼠并用通常实验室技术测定血钙，所得结果在表1中给出。
表1血清钙浓度的增加化合物 剂量 大鼠数量 血清钙浓度(mg/dl)(μg/Kg/天) ±标准偏差对照 - 10 6.1±0.481α-OH-D40.042 8 7.1±0.801α-OH-D40.250 7 11.6±0.451α-OH-D41.500 9 12.7±0.37表1的数据显示出1α-羟基维生素D4对于缺乏维生素D鼠能有效增加其血清钙，并且该应答显示出剂量依赖性。令人惊奇的是，这样的应答水平，可以与Wientroub等人所报导的，在相似于以上所描述的实验条件下，将1，25二羟基维生素D3施用于缺乏维生素D的鼠得到的结果相比拟。(见Wientroub，S.，Prid，P.A.，Reddi，A.H，“The Dichotomy in the Effects of 1，25 dihydroxy vitamin D3and 24，25 dihydroxy vitamin D3on Bone Gamma-Carboxygluta-mic Acid-containing Protein in Serum and Bone in Vitamin D-Deficient Rats.”Calcif Tissue Int(1987)40166-172。
例3毒性试验采用已知方法测定平均致死剂量(LD50)来评价1α-OH-D4的急性口服毒性。用标准实验室饮食饲养大鼠8-10周。每种性别的五只动物给于一次口服剂量的1α-OH-D4。观察这些动物14天，记录死亡数。测得的LD50值在雄性中大约为1.0毫克/公斤在雌性中为3.0毫克/公斤。
为了进行比较，申请人发现在同样条件下1α-羟基维生素D2的LD50在雄性和雌性大鼠中分别为1.7和1.8毫克/公斤。1α-羟基维生素D2的毒性据报道比1α-羟基维生素D3小。Sjoden，G.，Smith，C.，Lindgren，U.，和Deluca，H.F.，Proc.Soc.Experimental Biol.Med.，178432-436(1985)。
例41，25-二羟基维生素D4的产生和分离本发明的1α-羟基维生素D4与培养的人肝细胞一起保温，人肝细胞将该化合物代谢成为几种产物，其中包括代谢物1，25二羟基维生素D4。通过高压液相色谱分离和纯化该1，25代谢物，用气相色谱-质谱法进行鉴别。键合研究证明1，25二羟基维生素D4对于哺乳动物维生素D受体蛋白具有很好的结合亲和力，表明它是具生物活性的。所使用的方法相似于Strugnell等人描述的方法(Biochem.Pharm.vol 40333-341(1990))。
例51，24-二羟基维生素D4的产生和分离如例4所描述的方法完成1，24-二羟基维生素D4的产生和分离。将本发明的1α-羟基维生素D4与培养的人肝细胞一起保温，人肝细胞将该化合物代谢成为几种产物，其中包括代谢物1，24二羟基维生素D4。通过高压液相色谱分离和纯化该1，24代谢物，用气相色谱-质谱法进行鉴别。该新的代谢物的结合研究证明该代谢产物对于哺乳动物维生素D受体蛋白具有很好的亲和力，表明了该药物是具生物活性的。
例6高钙血试验给雌性大鼠喂食含有0.8%钙和0.6%磷的商品饲料。将鼠分成四组，各组每日或给予口服在如椰子油这样的载体剂中的1α-OH-D4或仅给予载体(对照)13星期。在最后一次给药后24小时后处死鼠，通过标准方法测定它们的血清钙。
该方法证明在1α-OH-D4剂量高至2.5μg/Kg/天时，血清钙浓度未受影响或仅有轻微上升。
例7进一步的生物学试验给雄性断乳的大鼠喂食缺乏维生素D和低钙(0.02%)饲料。在四个星期过去后，将鼠分成四组，或静脉给予在如乙醇之类的载体中的1α-OH D4或者仅给予载体(对照)。给药后16小时处死鼠，按照Martin和Deluca，Am.J.Physiol.2161352-1359的方法，使用外翻十二指肠囊测量肠内钙转移。
下面的方法证明肠内钙转移的刺激是剂量依赖性的。
例8对患经绝后骨质疏松的，年令为55至75岁的门诊病人进行了临床研究。该研究包括将达120个之多的病人随机分为三个治疗组，研究持续12至24个月。二个治疗组接受1α-维生素D4的恒定的剂量(u.i.d;3.0μg/天以上的两个不同的剂量水平)，另一个组接受配合的安慰剂。所有病人保持饮食钙的正常摄入(500至800毫克/天)并且不使用补钙剂。通过比较各组病人治疗前后的下列方面来评估其效果(a)通过Ⅹ射线吸收比色计(DEXA)测量全身的、挠骨的、股骨的和/或脊柱的骨矿物质密度，(b)骼骨嵴的骨活体组织检查以及(c)血清骨钙的检测。安全性是通过比较尿羟基脯氨酸排泄、血清和尿钙水平、肌酐酸清除率、血脲氮和其他常规检验来评估的。
该研究证明了用1α-维生素D4治疗的病人比用安慰剂处理的病人显示明显高的全身的、挠骨的、股骨的和/或脊柱的骨密度，被治疗的病人的血清骨钙还显示明显的升高。进行治疗的病人的骨活组织检查显示1α-维生素D4刺激正常骨形成。所检测的安全参数证明，随着用1α-维生素D4治疗，高钙血或高钙尿或其他的代谢障碍的发生率微不足道。
例9对经绝后的年令为55至60岁的健康妇女进行了临床研究。该研究包括将达80个之多病人随机分为两个治疗组进行持续12至24个月的研究。一个治疗组接受1α-维生素D4的恒定剂量(u.i.d.;3.0μg/天以上的剂量水平)而另一组接受相应的安慰剂，该试验如上面例2所描述的进行。
该试验证明，用1α-维生素D4治疗的病人与基准值相比，全身的、挠骨的、股骨的和/或脊柱的骨密度损失降低。相比之下，用安慰剂处理的病人的这些参考与基准值相比有明显骨损失。所检测的安全参数证明该剂量水平长期服用1α-维生素D4是安全的。
例10用患有肾病的发生长期血流渗析的30个男人/或女人进行12个月的双盲安慰对照临床试验。所有的病人先进入八周的对照期，在这期间，它们接受维生素D3的维持剂量(400IU/天)。在对照期后，将病人随机分为两个治疗组，一组接受1α-维生素D4恒定剂量(u.i.d.，大于3.0μg/天的剂量)而另一组接受相应的安慰剂。该两个治疗组均给予维生素D3维持剂量，保持饮食钙的正常摄入量并均使用补钙剂。通过比较该两组病人治疗前后的下列方面来评估其效果(a)直接测量肠内钙吸收，(b)全身的、桡骨的、股骨的和/或脊柱的骨矿物质密度和(c)血清钙和血清骨钙的检测，通过血清钙的定期监测评价其安全性。
正如通过使用单同位素法或双同位素法测定所确定的那样，临床数据分析表明了1α-维生素D4明显地增加血清骨钙水平和肠的钙吸收。用该化合物治疗的病人表现出血清钙水平被正常化，与基准值相比，全身的、挠骨的、股骨的和/或脊柱的骨密度值稳定。对照之下，用安慰剂治疗的病人经常出现低钙血，全身的、挠骨的、股骨的和/或脊柱的骨密度明显降低，在该治疗组观察到高钙血发生率很小。
本发明现已以某种具体的方式描述并举例，该领域的专业人员会知道在上面所描述的内容中可以作出各种改进，包括改变、增加和省略。因此，本发明也企图包括这些改进内容，并且本发明的范围仅仅受到法律能够赋予所附权利要求的最宽解释的限制。
权利要求
1.式(Ⅰ)的化合物及其盐、水合物和溶剂化物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
2.权利要求1的化合物，其中所说的化合物是1α-羟基维生素D4。
3.权利要求1的化合物，其中所说的化合物是1，24二羟基维生素D4。
4.权利要求1的化合物，其中所说的化合物是1，25二羟基维生素D4。
5.权利要求1的化合物，其中所说的化合物是具生物活性的。
6.如权利要求1的式(Ⅰ)的化合物，其中R1是H或OH，R2是H或OH，并且其中所说的化合物显示接近于1，25维生素D3的生物活性，并且，其中所说的化合物的毒性通过大鼠LD50值的比较确定比1，α-羟基维生素D3小。
7.权利要求6的化合物，其中所说的化合物是1α-羟基维生素D4。
8.权利要求6的化合物，其中所说的化合物是1，25-二羟基维生素D4。
9.权利要求6的化合物，其中所说的化合物是1，24-二羟基维生素D4。
10.式(Ⅹ)的维生素D4甲苯磺酸酯化合物
11.式(Ⅺ)的3，5-环维生素D4化合物
12.式(Ⅻ)的1α-羟基3，5-环维生素D4
13.一种药物组合物，它含有能增加患有维生素D缺乏症的病人的血清钙的式(Ⅰ)化合物的有效量和与它组合的药用载体，
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
14.权利要求13的药物组合物，其中所说的量是经口服给药的。
15.治疗由维生素D缺乏导致的疾病的方法，包括给患此病的病人施用治疗这种缺乏有效量的式Ⅰ化合物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
16.一种制备1α-羟基维生素D4的方法，包括(a)甲苯磺酰化维生素D4成为维生素D4甲苯磺酸酯;(b)将维生素D4甲苯磺酸酯溶剂分解成为3，5环维生素D4;(c)将3，5环维生素D4氧化成1α-羟基-3，5环维生素D4;并且(d)相继将1α-羟基-3，5环维生素D4溶剂分解和进行Diels-Alder反应，形成1α-羟基维生素D4。
17.一种治疗哺乳动物的低钙血症的方法，包括给哺乳动物服用在哺乳动物体内增加血清钙的具有式(Ⅰ)结构的化合物有效量
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
18.权利要求17的方法，其中所说的哺乳动物患有维生素D缺乏症。
19.权利要求17的方法，其中所说的化合物以每天剂量为被治疗动物的每公斤体重大约0.04微克至大约1.5微克给药。
20.权利要求17的方法，其中低钙血症是维生素D依赖性佝偻病、甲状旁腺机能减退、手术后肾性骨营养不良、肝硬化、或皮脂溢。
21.一种生产维生素D4甲苯磺酸酯的方法，包括用甲苯磺酰氯在无水吡啶存在下与维生素D4反应。
22.一种生产3，5环维生素D4的方法，包括使维生素D4甲苯磺酰酯进行缓冲的溶剂分解。
23.一种生产1α-羟基3，5环维生素D4的方法，包括用二氧化硒使3，5环维生素进行烯丙基氧化。
24.一种生产1α-羟基维生素D4的方法，包括用二甲亚砜和一种有机酸的混合物使1α-羟基3，5环维生素D4溶剂分解形成5，6顺式1α-羟基和5，6反式1α-羟基维生素D4的混和物，并将该混合物进行Diels-Alder反应，使5，6反式1α-羟基维生素D4加合，生成1α-羟基维生素D4。
25.一种生产1α-羟基维生素D4的方法，包括将麦角甾醇还原成22，23二羟基麦角甾醇，辐照22，23二羟基麦角甾醇成为维生素D4，并将维生素D4羟基化生成1α-羟基维生素D4。
26.一种生产1α-羟基维生素D4的方法，包括(a)将麦角甾醇乙酰化形成乙酸麦角甾醇酯;(b)将乙酸麦角甾醇酯羟基卤化成为3β-乙酰氧基-6α-氯代麦角甾-7，22-二烯-5α-醇;(c)将3β-乙酰氧基-6α-麦角甾-7，22-二烯-5α-醇还原和再酰化形成3β-乙酰氧麦角甾7，22-二烯-5α-醇;(d)将3β-乙酰氧麦角甾7，22-二烯-5α-醇氢化形成3β-乙酰氧麦角甾-7-烯-5α-醇;(e)将3β-乙酰氧麦角甾-7-烯-5α-醇还原形成乙酸22，23二氢麦麦甾酯;(f)将乙酸22，23二氢麦角甾酯还原成22，23二氢麦角甾醇;(g)将22，23二氢麦角甾醇辐照形成维生素D4;(h)在无水吡啶存在下，甲苯磺酰化维生素D4使之生成甲苯磺酸维生素D4酯;(i)将甲苯磺酸维生素D4酯溶剂分解成为3，5-环维生素D4;(j)用二氧化硒使3，5环维生素D4烯丙基氧化成为1α-羟基维生素D4;并且(k)用二甲亚砜和一种有机酸的混合物使1α-羟基3，5-环维生素D4形成5，6顺式1α-羟基和5，6-反式1α-羟基维生素D4的混合物并形成5，6-反式1α-羟基维生素D4的Diels-Alder加合物，产生1α-羟基维生素D4。
27.一种用于控制钙代谢的药物组合物，含有一种生理学可接受载体和有效量的式(Ⅰ)的至少一种化合物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
28.一种预防或治疗维生素D缺乏疾病的药物组合物，包括一种生理学上允许的载体和有效量的式(Ⅰ)的至少一种化合物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
29.一种控制哺乳动物的钙代谢的方法，包括给哺乳动物服用药物有效量的式(Ⅰ)化合物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
30.权利要求30的方法，其中的给药步骤是口服、肌肉注射或静脉内注射。
31.权利要求30的方法，其中有效量是被治疗动物每公斤体重大约0.04微克至大约1.5微克。
32.一种哺乳动物饲料，包含式(Ⅰ)的至少一种化合物，其中R1是H或OH，R2是H或OH，其中哺乳动物的该饲料的正常消耗可提供大约0.01至大约0.5微克/公斤/天所说的化合物。
33.一种药物组合物，它含有治疗患有维生素D缺乏症的哺乳动物异常钙代谢的式(Ⅰ)化合物有效量和与之组合的药用载体
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
34.一种治疗维生素D缺乏导致的低钙血症的方法，包括(a)在这样的条件下还原麦角甾醇和以足够的量产生22，23二氢麦角甾醇;(b)将22，23二氢麦角甾醇辐照生成维生素D4;(c)在这样的条件下羟基化维生素D4和以足够的量使之产生1α-羟基维生素D4;(d)纯化维生素D4;以及(e)给患有维生素D缺乏导致的低钙血症哺乳动物服用与药用载体混和在一起的增加血清钙的1α-羟基维生素D4有效量。
35.一种治疗骨质疏松的药物组合物，包含一种生理上允许的载体和有效量的式(Ⅰ)化合物
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
36.一种治疗骨质疏松的方法，包括给患该病的病人治疗骨质疏松的式(Ⅰ)化合物有效量
其中R1是H或OH，R2是H或OH。
全文摘要
新的1α-羟基维生素D
文档编号C07C35/21GK1061220SQ9110803
公开日1992年5月20日 申请日期1991年9月21日 优先权日1990年9月21日
发明者J·C·克努森, C·W·毕晓普, R·W·莫里亚蒂 申请人:伦纳公司