BRPI0709401A2 - processo para a preparação de derivados de ácido beta-nucléico e intermediários dos mesmos - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA A PREPARAçãO DE DERIVADOS DE áCIDO BETA-NUCLéICO E INTERMEDIáRIOS DOS MESMOS. A presente invenção refere-se a um novo método para produzir 2,2'-anidro-1-(<225>-L-arabinofuranosil)timina como um composto intermediário novo e útil. A invenção refere-se também a um novo método para produzir timidina a partir de 2,2'-anidro-1-<225>-L-arabinofuranosil)timina. De acordo com estes métodos, a síntese de vários derivados de ácido L-nucléico, cuja síntese era difícil até então.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA A PREPARAÇÃO DE DERIVADOS DE ÁCIDO BETA-NUCLÉICO EINTERMEDIÁRIOS DOS MESMOS".
Campo da Invenção
A invenção refere-se a um processo aperfeiçoado para a síntesede derivados de ácido L-nucléico úteis como medicamento, assim como àsíntese de intermediários para os mesmos.Fundamentos
Recentemente, derivados de ácido L-nucléiço vêm sendo inves-tigados quanto aos seus efeitos desejáveis como medicamentos. No entan-to, derivados de ácido L-nucléico não são produtos naturais e as matérias-primas para produzi-los não ocorrem significativamente na natureza. A L-arabinose vem sendo geralmente usada como matéria-prima na síntese dederivados de ácido L-nucléico. Vários processos que partem da L-arabinose mostraram ser processos de etapas longas e complexas para serem condu-zidos em nível industrial de modo seguro e custo reduzido (vide, por exem-plo, Nucleosides & Nucleotides, 18(2), 187-195 (1999); Nucleosides & Nu-cleotides, 18(11), 2356 (1999)).
Derivados de timidina foram desenvolvidos através do uso deintermediários de ácido D-nucléico tais como 2,2'-anidro-1-(6-D-arabinofuranosil) (JP-A-6-92988; JP-A-2-59598, J. Org. Chem., 60(10), 3097(1995)). Intermediários de ácido L-nucléico também foram usados tal comonos documentos EP1348712, US4914233 e W003/087118.
Ainda assim esses processos não satisfazem o nível de customais eficiente e precisão para aplicabilidade industrial.
Mitsui Chemicals Inc., apresentou métodos para preparar 2,2'-anidro-1 -3-L-arabinosfuranosil)timina e 2,2'-anidro-5,6-dihidrociclouridina,que são úteis como intermediários na síntese de ácidos L-nucléico (Publica-ção PCT N0 WO 02/044194; EP 1348712 A1). O processo de 7 etapas da
Mitsui inclui:
(a) reagir L-arabinose com cianamida para dar L-arabinoaminooxazolina (1)<formula>formula see original document page 3</formula>
(b) reagir L-arabinoaminooxazolina (1) com um derivado de áci-do acrílico (2)
<formula>formula see original document page 3</formula>
(em que R1 é um grupo alquila inferior, e X é derivado de bromo, mesilatoou acetato, cloro, um grupo p-toluenossulfonilóxi ou um grupo metanossul-fonilóxi) para sintetizar um derivado de L- arabinoaminooxazolina (3)
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(em que Xe R1 têm as mesmas definições dadas acima),(c) reagir uma base com o derivado de L-arabinoaminooxazolina(3) para sintetizar um derivado de ácido L-2,2'-anidronucléico (4)
<formula>formula see original document page 3</formula>
(d) isomerizar o derivado de ácido L-2,2'-anidronucléico (4) parasintetizar 2,2'-anidro-1 -3-L-arabinofuranosil)timina (5)
<formula>formula see original document page 3</formula>
(e) submeter a 2,2'-anidro-1-(B-L-arabinofuranosil)timina (5) àhalogenação e subsequente proteção, ou à proteção e subseqüente haloge-nação, ou à halogenação e proteção simultâneas, para formar (6)(em que R2 e R3 são cada um independentemente um grupo protetor para ogrupo hidroxila e X é um halogênio),
(f) desalogenar (6) para dar (7) e
<formula>formula see original document page 4</formula>
(g) desproteger o composto (7) para sintetizar uma β-L-timidina
(8)
<formula>formula see original document page 4</formula>
Sumário da Invenção
Como é desejável ter um processo que seja mais facilmente a-daptado à produção em grande escala foi desenvolvido um processo novo eeficiente para preparar β-L-timidina (8) em grande escala e este está descri-to nesta invenção.
Surpreendentemente, a presente invenção aperfeiçoa métodosanteriores para produzir derivados de ácido L-2,2'-anidronucléico. Em umaspecto, as condições de ciclização e isomerização para produzir 2,2'-anidro-1-(3-L-arabinofuranosil)timina (5) foram aperfeiçoadas. Como con-seqüência, é possível o isolamento por cristalização ao contrário da purifica-ção da técnica anterior por cromatografia em coluna que não é adequadapara produção em grande escala. O composto (6), que é termicamente ins-tável e potencialmente mutagênico não é isolado na forma sólida mas é ma-nipulado como uma solução em acetato de etila. A solução de (6) em aceta-to de etila pode ser diretamente usada na etapa de hidrogenação seguintepara formar (7).
Em um outro aspecto, as condições anteriores de ciclização eisomerização incluíam a adição da solução de ciclização, neutralizada comácido acético, a uma suspensão de paládio alumina em água a 80°C emuma atmosfera de hidrogênio. As experiências revelaram que a reação éextremamente rápida e que um subproduto importante é formado em quan-tidades crescentes com o tempo. Este subproduto (fórmula A) é provenienteda hidrólise do produto. A presente invenção reduz significativamente aquantidade de subprodutos produzidos, aumenta a adequabilidade paraampliar a produção e reduz os custos controlando vários parâmetros queincluem o pH da solução de partida, reduzindo a temperatura e diminuindosignificativamente o tempo necessário para misturação durante a temperatu-ra de trabalho.
Subproduto hidrólise (A)
Reduzindo a temperatura de trabalho um outro subproduto ante- riormente negligenciado devido a sua baixa quantidade aparente foi identifi-cado por LC-MS como sendo o produto + 2H, fórmula (B) abaixo, como umamistura diastereomérica.
Subproduto 5,6-diidro ^gj
A estrutura de (B) foi confirmada por síntese. Este subprodutonão aumenta com o tempo de "hidrogenação" e sua formação pode ser ex-plicada pela hidrogenação da ligação exo-dupla no material de partida. Aabsorção de UV deste subproduto é cinco vezes mais fraca que aquela doproduto saturado.
A isomerização funciona sob hidrogênio a qualquer temperatura;uma temperatura mais baixa diminui a hidrólise e aumenta a quantidade dosubproduto 5,6-dihidro. A proporção de isomerização/hidrogenação é 80/20à temperatura ambiente e aproximadamente 95/5 a 65 - 80°C. A 65°C, umtempo de adição de 1 hora e um tempo de agitação de menos de 1 hora sãonecessários para controlar a hidrólise em um nível inferior a 1%.
Foram testadas várias condições de isomerização para reduzir ahidrogenação competitiva e estas incluem:
Método 1) A suspensão de catalisador é ativada em uma atmos-fera de hidrogênio. O fluxo de hidrogênio é mantido e a solução de cicliza-ção é adicionada.
Método 2) A suspensão de catalisador é ativada em uma atmos-fera de hidrogênio. A solução do material de partida 5 é adicionada em umatmosfera contendo uma quantidade dada de H2 livre.
Método 3) A suspensão de catalisador é ativada em uma atmos-fera de hidrogênio, e em seguida o reator é purgado com nitrogênio pararemover todo hidrogênio livre. A solução de ciclização é adicionada sob ni-trogênio.
No método 1, o catalisador (10% p/p) é suspendido em água emum fluxo de hidrogênio por 15 minutos à temperatura ambiente. Em segui-da, a mistura é aquecida até a temperatura de trabalho e a solução de cicli-zação é adicionada durante 45 - 60 minutos a uma temperatura constante eem um fluxo de hidrogênio lento.
Tabela 1 Resultados (catalisador: Pd 5% sobre alumina)
<table>table see original document page 6</column></row><table>
É necessária uma temperatura maior que 60°C para minimizar aquantidade de subproduto dihidro formado. A esta temperatura a reação éespontânea e requer apenas agitação por alguns minutos adicionais paracompletar a reação. No entanto, uma temperatura maior que 65°C não épreferida já que a temperaturas mais altas (65 a 75°C) pode ocorrer umpouco de hidrólise. O objetivo principal a 65°C é evitar a hidrólise e mantera temperatura da reação durante a adição. O tempo de adição da soluçãodeve ser superior a 30 minutos para manter a temperatura durante a adiçãoda solução fria. Outras experiências a IT 65 - 75°C mostram baixa reprodu-tibilidade no que diz respeito ao subproduto dihidro onde a quantidade variaentre 4 e 10%. Parâmetros tais como velocidade de agitação e a quantida-de de hidrogênio livre/absorvido também podem ter seu papel. Outros cata-lisadores: Pd sobre carvão, sobre BaSO4, Pd(OH)2, Rh sobre alumina foramtestados mas seu desempenho foi pior que Pd sobre alumina.
No método 3, o catalisador (10 - 30% p/p) é suspendido em á-gua em um fluxo de hidrogênio por 15 minutos à temperatura ambiente. Emseguida a mistura é aquecida até a temperatura de trabalho sob hidrogênio.O fluxo de hidrogênio é substituído por um fluxo de nitrogênio por 15 minu-tos e a solução de ciclização é adicionada durante 45 - 60 minutos a umatemperatura constante e sob um fluxo de nitrogênio lento.
Tabela 2 Resultados (catalisador: Pd 5% sobre alumina)
<table>table see original document page 7</column></row><table>
Esta isomerização funciona bem em uma atmosfera de nitrogê-nio mas, como esperado, é necessária uma quantidade mais alta de catali-sador. A 70°C, com 10% de catalisador, a conversão é de apenas 76% eem seguida, hidrogênio tem que ser introduzido para completar a reação. Osubproduto dihidro ainda está presente, porém em uma quantidade bemmais baixa e mais reprodutível de -3%. Os resultados na tabela foram obti-dos com um catalisador de Pd/aluminã.
2,2 anidro^-L-timidina (6) p-L-3\5'-diacetil-2'-bromotimidina (7)
β-Ί.-β',δ' diacetiltimidina (8) β-L-timidina (9)
Surpreendentemente, a presente invenção apefeiçoa os méto-dos anteriores para produzir derivados de ácido L-2,2'-anidronucléico. Es-pecificamente, as condições de bromação e hidrogenação anteriores incluí-am várias trocas de solvente de acetato de etila/DMF (bromação para meta-nol (hidrogenação) e álcool isopropílico (cristalização). A DMF, que inibe acristalização de (B-L^^-diacetyl^-bromotimidina), tem que ser removidapor destilação ou extração para obter rendimentos aceitáveis de (β-Ι_-3',5'-diacetil-2'-bromotimidina) cristalina. A remoção de DMF é difícil de fazer emgrande escala porque a (3-L-3',5'-diacetil-2'-bromotimidina) não é suficien-temente estável nas condições de remoção por destilação de DMF. Foi sur-preendentemente verificado que a bromação e a hidrogenação podem serambas obtidas em acetato de etila puro, evitando troca de solventes e iso-lamento da (3-L-3',5'-diacetil-2'-bromotimidina) potencialmente mutagênicana forma cristalina.
Para o sucesso da hidrogenação em acetato de etila como sol-vente é essencial a presença de acetato de sódio dissolvido em água. Emacetato de etila seco e na presença de acetato de sódio sólido ou outrasbases observa-se a formação do "subproduto" C.<formula>formula see original document page 9</formula>
FÓRMULA do subproduto: C
Tabela 1: Resultados de diferentes experiências de hidrogenação em aceta-to de etila
Hidrogenação
<table>table see original document page 9</column></row><table>
Exemplos
A presente invenção está descrita mais detalhadamente abaixopor meio de exemplos. No entanto, a presente invenção não está absoluta-mente limitada aos mesmos.
Exemplo 1
Produção de 2-amino-6-L-arabinofurano [1',2':4,5]oxazolina (2)<formula>formula see original document page 10</formula>
L-Arabinose (9kg) é suspendida em DMF (42.15L) com agitaçãoà temperatura ambiente e 50% de cianamida em água (6,25kg) são adicio-nados em porções de 1 kg. Durante a adição observa-se uma exoterma e atemperatura aumenta para 30°C. A suspensão é aquecida até 50°C eéa-quecida por 1 hora. Uma solução de carbonato de potássio, 28% em água(370,2g) é adicionada e a temperatura aumentada para 60°C por 8 horas.Durante este tempo a mistura torna-se uma solução bege turva e em segui-da cristaliza. Depois de 8 horas a reação é resfriada para 20°C durante 1hora e é mantida a 20°C por 10 horas. Ácido acético e acetato de etila sãoadicionados à mistura em gotas durante 45 minutos. A suspensão é entãoresfriada para O0C e o produto é isolado por filtração. O produto 2 é lavadocom etanol e secado em um forno a vácuo a 45°C.
Exemplo 2
Síntese de etil 2-(clorometil)acrilato
<formula>formula see original document page 10</formula>
Ao (hidroximetil) acrilato de etila (30,73mol) em uma atmosferainerte de nitrogênio a 10°C é adicionado cloreto de tionila (35,34mol) emgotas mantendo a temperatura interna entre 8 - 10°C. Com o término daadição a mistura é deixada agitar por mais 15 minutos e em seguida é len-tamente aquecida até 75°C durante 1 hora. A mistura é mantida a 75°C pormais 2 horas e em seguida heptano é adicionado em gotas. O heptano éentão removido por destilação em duas porções removendo o excesso decloreto de tionila. O cloreto 3 bruto é usado diretamente na etapa seguinte.
Exemplo 3<formula>formula see original document page 11</formula>
N-alquilação de L-arabinoaminooxazolina para produzir (3)
<formula>formula see original document page 11</formula>
Uma solução de 4 e p-metoxifenol em água é resfriada para 8 -10°C em um banho de gelo. Carbonato de potássio é adicionado duranteuma hora com agitação e a solução é resfriada para 0 - 2°C. A solução re-sultante é deixada agitar por pelo menos 4 horas. Uma solução de HCI 2molar é adicionada em gotas mantendo a temperatura entre 0 e 4 °C. Asolução é desgaseificada com forte desenvolvimento de gás e o pH da solu-ção resultante é aproximadamente 6. A mistura reacional é agitada por umanoite para dar uma solução aquosa de 5.
Em um vaso separado Pd sobre oxido de alumínio (5%) é sus-pendido em água em uma atmosfera de nitrogênio. O vaso é purgado comhidrogênio por 10 minutos. Na atmosfera de hidrogênio a mistura é aqueci-da até 60 - 65°C durante aproximadamente 1 hora. O fluxo de hidrogênio éentão interrompido e a mistura é purgada com nitrogênio. A esta suspensãoadiciona-se uma solução aquosa de 5 mantendo a temperatura acima de60°C. A mistura reacional é purgada por mais 10 minutos com hidrogênioseguido de mais uma purga de 2 minutos com nitrogênio. Um ciclo de purgaadicional com nitrogênio seguido de hidrogênio foi efetuado. A batelada foiresfriada para a temperatura ambiente e mais uma vez purgada com nitro-gênio e filtrada. O pH da solução foi ajustado com HCI aquoso 2 molar emaproximadamente 6,5. O solvente foi removido a vácuo para dar uma pastafluida. Etanol é adicionado e os sais são removidos por filtração. O filtradofoi concentrado a vácuo, resfriado para 0°C, e filtrado para dar depois desecagem cristais brancos de 6 com um rendimento de 74,3 %.
Exemplo 5
Síntese de B-L-timidina (9)30,3 g do derivado de 2,2'-anidro-1-(B-L-arabonfuranosil timina)6 são suspendidos a 25°C em 150 ml de acetato de etila com 20,3 g de di-metilformamida (277 mmol). 34,1 g de brometo de acetila (277 mmol) é adi-cionado a 60°C em 30 minutos. A agitação a 60°C continua por mais 30minutos. A mistura é então resfriada para 25°C IT e tratada com bicarbona-to de potássio aquoso a 25% até não mais se observar desprendimento degás (cerca de 15 minutos). As fases são separadas e a fase orgânica é la-vada com 20 ml de solução aquosa de cloreto de sódio (20%).
À fase orgânica (contendo B-L-3',5'-diacetil-2'-bromotimidina 7),adiciona-se uma suspensão de 5 g de paládio/alox 5%, 10,33 g de acetatode sódio em 248 ml de água e a solução resultante é hidrogenada a 25°Cpor cerca de 3 horas. O catalisador é removido por filtração e a fase aquosaé separada e extraída duas vezes com 50 ml de água. As fases aquosascombinadas são extraídas duas vezes com 100 ml de acetato de etila. Asfases orgânicas combinadas são evaporadas a 60°C a vácuo. O resíduooleoso obtido é dissolvido a 70°C em 230 ml de álcool isopropílico. A solu-ção resultante é semeada a 50°C e agitada por cerca de 1 hora. A suspen-são é resfriada para -5°C e agitada por duas horas. Depois de filtração elavagem com álcool isopropílico frio o produto é secado a 60°C por uma noi-te.
24,5g de 3-L-3',5' diacetiltimidina 8 (75 mmol) e 1 g de hidróxidode sódio a 30% (7,5 mmol) são aquecidos por cerca de 48 horas em 90 mlde etanol ao refluxo. Em seguida 0,53 g de ácido acético (8,8 mmol) é adi-cionado e a temperatura é mantida a 76°C por 30 minutos. A mistura é res-friada para -5°C. O produto 9 bruto formado é removido por filtração, lavadoe secado a 60°C por uma noite.
8,16 g de β-L-timidina bruta (9) são dissolvidos em 101,2 g deetanol/água 93:7 (G/G) ao refluxo (78°C). A solução é resfriada para cercade 40°C e uma porção do solvente (aproximadamente 68,5g) é removida pordestilação a vácuo. A suspensão formada é resfriada para 7°C e agitadapor uma hora. O produto puro é isolado por filtração, lavado e secado a60°C a vácuo por uma noite.
Claims (3)
1. Processo para produzir L-timidina (9) compreendendo:(a) uma etapa de reagir L-arabinoaminooxazolina representadapela seguinte fórmula (1) com um derivado de ácido acrílico representadopela seguinte fórmula (2)(em que R1 é um grupo alquila inferior, e X é cloro, um grupo p-toluenossulfonilóxi ou um grupo metanossulfonilóxi) para sintetizar um deri-vado de L-arabinoaminooxazolina representado pela seguinte fórmula (3)em que X e R1 têm as mesmas definições dadas acima,(b) uma etapa de reagir uma base com o derivado de L-arabinoaminooxazolina representado pela fórmula (3) para sintetizar um de-rivado de ácido L-2,2'-anidronucléico representado pela seguinte fórmula (5)(c) uma etapa de isomerizar o derivado de ácido L-2,21-anidronucléico representado pela fórmula (4) para sintetizar 2,2 anidro-1-(3-L-arabinofuranosil)timina representada pela seguinte fórmula (5)(d) uma etapa de submeter a 2,2'-anidro-1-(B-L-arabinofuranosil)timina representada pela fórmula (5) à halogenação e sub-seqüente proteção, ou proteção e subsequente halogenação, ou proteção ehalogenação simultâneas para sintetizar um derivado de L-timidina haloge-nado na posição 2' representado pela seguinte fórmula (6) em solução,em que R2 e R3 são cada um independentemente um grupo protetor para ogrupo hidroxila, com a condição de que o referido composto de fórmula (6)não seja isolado da referida solução,(e) uma etapa de desalogenação do composto representadopela fórmula (6) em solução para sintetizar um derivado de L-timidina repre-sentado pela seguinte fórmula (7)(em que R2 e R3 têm as mesmas definições dadas acima), e(f) uma etapa de desbloqueio e cristalização do composto repre-sentado pela fórmula (7) para sintetizar L-timidina.
2. Processo para produzir um derivado de L-timidina halogenadona posição 2', caracterizado por submeter a 2,2'-anidro-1-(beta-L-arabinofuranosil) timina representada pela seguinte fórmula (5) à halogena-ção e subseqüente proteção, ou proteção e subseqüente halogenação, ouproteção e halogenação simultânea para sintetizar um derivado de L-timidina halogenado na posição 2' representado pela seguinte fórmula (6)em solução (em que R2 e R3 são cada um independentemente um grupoprotetor para o grupo hidroxila, e Y é um átomo de halogênio), e cristalizar oreferido composto em solução para sintetizar um derivado de L-timidina re-presentado pela seguinte fórmula (7)(em que R2 e R3 têm as mesmas definições dadas acima).
3. Processo para produzir um derivado de L-timidina, caracteri-zado por submeter um composto representado pela seguinte fórmula (6) emsolução (em que R2 e R3 são cada um independentemente um grupo pro-tetor para o grupo hidroxila, e Y é um átomo de halogênio) para desaloge-nação e cristalização, com a condição de que o referido composto não sejaisolado da referida solução, para sintetizar um derivado de L-timidina repre-sentado pela seguinte fórmula (7)em que R2 e R3 têm as mesmas definições dadas acima.
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