DD231076A1 - Verfahren zur herstellung von mono- und/oder bisdifluormethoxypyrimidinen - Google Patents

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Claus-Dietmar Pein
Dieter Cech
Juergen Reefschlaeger
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Univ Berlin Humboldt
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Monodifluormethoxypyrimidinen der allgemeinen Formel III, in der R1 Wasserstoff, Alkyl, funktionell substituiertes, beispielsweise perhalogen-substituiertes Alkyl, Fluor, Chlor, Brom oder Iod und R2 einen glykosidisch gebundenen Kohlenhydrat-, einen ein- oder mehrfach halogensubstituierten oder einen Desoxy-Kohlenhydrat-Rest, einen Alkyl- oder einen Hydroxyethyl-methylether-Rest bedeuten. Ziel der Erfindung ist es, III in einer einfachen, auch fuer empfindliche Substanzen anwendbaren Reaktion und ohne Bildung von Nebenprodukten darzustellen. Die Aufgabe bestand in der Entwicklung eines Eintopfverfahrens, das ohne Isolierung von Zwischenprodukten durchfuehrbar ist. Erfindungsgemaess werden Pyrimidinnucleoside O-silyliert, gebildete Silylverbindungen in einem aprotischen Loesungsmittel unter Feuchtigkeits- und Sauerstoffausschluss bei 0-200C mit Difluorcarben umgesetzt und gegebenenfalls erhaltene Acyl-Nucleoside entacyliert. III faellt nach diesem Verfahren, in dem Zwischenprodukte nicht isoliert werden, in guten Ausbeuten und sehr rein an. Anwendungsgebiet ist die pharmazeutische Industrie. Formel III

Description

Hierzu 1 Seite Formeln
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Monodifluormethoxyprimidinen der allgemeinen Formel IM, in der R1 Wasserstoff, Alkyl, funktionell substituiertes, beispielsweise perhalogensubstituiertes Alkyl, Fluor, Chlor, Brom oder Iod bedeuten und R2 für einen jeweils glykosidisch gebundenen Kohlenhydrat-, einen ein- oder mehrfach halogensubstituierten oder einen Desoxy-Kohlenhydrat-Rest, einen Alkyl- oder einen Hydroxyethyl-methylether-Rest stehen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten neuen Söffe stellen potentielle Antimetabolite dar und können beispielsweise als Virostatika und Cancerostatika Anwendung finden.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Difluo'rmethoxypyrimidine sind bisher nicht bekannt. Zu den unfluorierten Analoga von III gelangt man durch die üblichen Nucleosidkondensationen ausgehend von 2,4-Dimethoxypyrimidin (G.E. Hubert, T.B.Johnson J. Amer. ehem. Soc. 52 (1930) 2001). Silyloxy-pyrimidine neigen vornehmlich zum Austausch der Silyloxygruppe gegen starke Nucleophile, z. B. gelingt auf diese Weise durch Behandlung von 4-Trimethylsilyloxypyrimidinen mit konzentriertem Ammoniak die Darstellung von Cytosinderivaten (H. Vorbrüggen, U. Niedballa Angew. Chem. 83 (1971) 729). Die Umsetzung von Verbindungen der allgemeinen Formel I mit R1 = H mit Elektrophilen wie Chlor oder Brom führt zu 5-Halogen-substituierten Derivaten, während für Verbindungen mit R1 ungleich H keine Reaktion mit Elektrophilen bekannt sind. In der Reihe der Untersuchungen über Reaktionen von Pyrimidinderivaten mit Elektrophilen gibt es in jüngster Zeit umfassende Studien über das Verhalten gegenüber Carbenen (U. K. Pandit Heterocycles 8 (1977) 609). Es konnte gezeigt werden, daß Umsetzungen mit verschiedenen Halogencarbenen immer zur Addition desCarbensan die 5,6-Doppelbindung des Pyrimidinderivates unter Bildung von 2,4-Diazabicyclo-4,1,0-heptanen führen (H.P.M.Thiellier, G.J.Kochen, U. K. Pandit Tetrahedron 33 (1977) 1493). Entsprechende Umsetzungen mit Difluorcarben sind nicht beschrieben.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, Mono-difluormethoxypyrimidine mit geringem Arbeitsaufwand in guten Ausbeuten und unter Vermeidung unwerwünschter Nebenprodukte zu synthetisieren.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mono-difluormethoxypyrimidinen der allgemeinen Formel IM zu entwickeln, das die Einführung der Difluormethoxygruppierung auf einfachem Wege ohne Isolierung von Zwischenprodukten gestattet.
Erfindungsgemäß wird ein Pyrimidin-2,4-dion der allgemeinen Formel I mit der für R1 und R2 erklärten Bedeutung oder in der R2 einen Peracyl-, einen Peracyl- und halogensubstituierten oder einen Peracyldesoxy-Kohlenhydrat-Rest darstellt, in an sich bekannter Weise mit einem Silylierungsmittel in der Siedehitze zur Reaktion gebracht. Vorzugsweise werden hierfür Hexamethyldisilazan in Gegenwart eines Ammoniumsalzes oder Trimethylchlorsilan verwendet. Es entsteht ein 4-Trimethylsilyloxy-pyrimidin-2-on der allgemeinen Formel Il mit der für R1 und R2 erklärten Bedeutung. Diese O-silylierten Verbindungen sind sehr empfindlich und müssen nicht isoliert werden. Nach Einengen des Reaktionsgemisches wird dieses sofort in einem aprotischen Lösungsmittel, beispielsweise in Tetrahydrofuran, Diethylenglykoldimethylether oder Dichlormethan aufgenommen, die zuvor mit starken Trockenmitteln getrocknet und unter Stickstoffatmosphäre destilliert wurden. Unter Inertgas und Feuchtigkeitsausschluß erfolgt nun die Zugabe eines Difluorcarbengenerators. Vorzugsweise werden (CF3J2Hg oder (CF3J2Cd in Gegenwart von Natriumidodid oder CF2Br2 im Gemisch mit elementarem Blei oder Cadmium angewendet (I. L. Knunjanz,J.F.Komissarow, B.L.Djatkin,L.T.Lanzowalsv.Akad. Nauk SSSR, Ser.Chem. [1977] 943; D.Seyferth, S.P.Hopper, K.V. Darragh J. Amer. chem. Soc. 91 [1969] 6536; L.J.Krause, J.A.Morrison J. chem. Soc. Chem. Commun. [1980] 671; H. P. Fritz, W. Kornrumpf Z. Naturforsch. 36b [1981] 1375). Difluorcarben wird im Überschuß angewendet. Nach vollständiger Reaktion (dünnschichtchromatographische Reaktionskontrolle) wird das Reaktionsgemisch nach üblichen Methoden aufgearbeitet, indem zunächst wäßriges Methanol zugefügt, das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und das zurückbleibende braune Öl zwischen Wasser und Chloroform verteilt wird. Die Chloroformphase wird mit wasserfreiem
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Natriumsulfat getrocknet. Bei Einsatz von I mit R2 = peracyliertem Kohlenhydrat-Rest entsteht zunächst entsprechend R2-substituiertes III, das isoliert und nachfolgend unter sauren Bedingungen entacyliert werden kann. Günstiger ist es, auf die Isolierung dieses Intermediärproduktes zu verzichten und die getrocknete organische Phase einzuengen und danach 6-8 Stunden bei 0°C mit einer HCI-gesättigten Lösung zu behandeln, um auf diese an sich bekannte Art die Acylschutzgruppen, beispielsweise Acetylgruppen, zu entfernen. Das erfindungsgemäße Eintopfverfahren läßt sich unerwartet auch an Verbindungen durchführen, deren Kohlenhydrat-Rest ungeschützt ist, so daß dadurch die nachgeschaltete Entacylierung entfällt. Die Reinigung der Nucleoside III erfolgt säulenchromatographisch an Kieselgel.
Als Ausgangsnucleoside I wurden vorzugsweise solche eingesetzt, in denen R2 = Ribofuranosyl-, 2'-Desoxyribofuranosyl oder Arabinofuranosyl bedeuten. Es eignen sich aber auch entsprechende im Kohlenhydrat-Rest peracylierte Verbindungen. Zur vollständigen Beseitigung von Quecksilberspuren beim Einsatz von Quecksilberverbindungen zur Herstellung des Difluorcarbens macht sich eine nochmalige Reinigung der Substanzen mittels Gelchromatographie an Sephadex G10 erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt derzeit die einzige Möglichkeit zur Einführung der Difluormethoxygruppe in Pyrimidinnucleoside dar. Es zeichnet sich dadurch aus, daß ausgehend von unsilyliertem I durch nacheinander folgenden Zusatz der Reaktanden, zunächst das Silylierungsmittel, danach das Lösungsmittel und der Difluorcarbengenerator, eine Darstellung der Endprodukte der allgemeinen Formel III ohne Isolierung von Zwischenstufen möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine milde Reaktionsführung aus und ist für die Umwandlung von empfindlichen Nucleosiden geeignet. Die bei der Reaktion entstehenden Produkte sind in hoher Reinheit und mit guten Ausbeuten erhältlich. Der beschriebene Reaktionsverlauf war nicht vorhersehbar, da bisher keine Einschubreaktionen von Difluorcarben in O-Si-Bindungen oder entsprechende Substitutionsreaktionen bekannt waren. Die hergestellten Stoffe sind neuartig und stellen potentielle Antimetabolite und somit auch potentiell antivirale Verbindungen dar
Die Erfindung soll anschließend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1
Allgemeine Vorschrift zur Herstellung von 4-Difluormethoxypyrimidinnucleosiden der allgemeinen Formel III aus den acetylierten Nucleosiden
3mmol des acetyliertenPyrimidinnucleosides werden mit 5 ml Hexamethyldisilazan und einer Spur Ammoniumsulfat 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird im Vakuum eingeengt und mit 15 ml trockenem Tetrahydrofuran versetzt. Zu der gerührten Lösung werden 2,25g (15mmol) NaI gegeben. Das Reaktionsgemisch wird unter Stickstoffatmosphäre zum Sieden erhitzt. Zu der Suspension werden 2g (6mmol) Hg(CF3I2 in einer Tetrahydrofuranlösung getropft. Das Reaktionsgemisch wird nach dem Abkühlen eingeengt und zwischen Chloroform und Wasser verteilt. Die organische Phase wird getrocknet, eingeengt und mit 10ml einer ethanolischen HCI versetzt. Nach vollständiger Abspaltung der Acetylgruppen wird erneut eingeengt und mit H2CVCHCI3 ausgeschüttelt. Die wäßrige Phase wird nach dem Einengen säulenchromatographisch (Kieselgel/Chloroform-Ethanol 9:1) gereinigt.
Nach dieser Vorschrift wurden folgende Verbindungen der allgemeinen Formel III hergestellt:
R1 R2 Ausbeute Fp.
H Ribofuranosyl 47,7% 152-1530C
H Arabinofuranosyl 44,3% 146-154 0C (amorph)
H 2'Desoxyribofuranosyl 32,1 % glasartige Masse
CH3 2'Desoxyribofuranosyl 36,3% glasartige Masse
F Ribofuranosyl 39,8% 173-1750C
Br Arabinofuranosyl 40,1 % Schaum
Br Ribofuranosyl 31,8% Schaum
I Ribofuranosyl 37,1 % 176-1780C
I Arabinofuranosyl 43,3% 207-208 0C (Zers.)
CH2-CH3 2'Desoxyribofuranosyl 35,7% glasartige Masse
Beispiel 2
Allgemeine Vorschrift zur Herstellung von 4-Difluormethoxypyrimidinnucleosiden der allgemeinen Formel III aus den Nucleosiden
3mmol des Pyrimidinnucleoside werden mit 10 ml Hexamethyldisilazan und einer Spur Ammoniumsulfat bis zur vollständigen Auflösung unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird im Vakuum eingeengt und mit 15ml trockenem Tetrahydrofuran gelöst. Nach Zugabe von 2,25g (15mmol) Natriumiodid wird das Reaktionsgemisch unter Stickstoffatmosphäre zum Sieden erhitzt. Zu der Suspension tropft man langsam eine Lösung von 2g (6 mmol) Hg(CF3J2 in Tetrahydrofuran. Das Reaktionsgemisch wird mit 0,1 N (1 ml) HCI versetzt und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird zwischen Wasser und Chloroform verteilt. Die wäßrige Phase wird eingengt und säulenchromatographisch (Kieselgel, Chloroform-Ethanol 9:1) gereinigt.
Folgende Verbindungen der allgemeinen Formel III wurden nach diesem Verfahren hergestellt:
R1 R2 Ausbeute Fp.
H Ribofuranosyl 54,4% 152-153°C
CH3 2'Desoxyribofuranosyl 37,3% glasartige Masse
Br 2'Desoxyribofuranosyl 54,1% glasartige Masse
Bestimmung der biologischen Aktivität von Difluormethoxypyrimidinnucleosiden Die virushemmenden Eigenschaften der Verbindungen wurden in einem Plaque-Reduktionstest auf menschlichen embryonalen Lungenfibroblasten bestimmt, wobei gleichzeitig cytostatische (Zellproliferations-hemmende) Eigenschaften erfaßt werden. Die Verbindungen zeigen sowohl selektive (die Vermehrung nicht infizierter Zellen bleibt unbeeinflußt) antivirale Wirkungen (ID50 < 10pM)/1/gegenüberVirenderHerpes-Gruppe(z.B. Herpes-Simplex-Virus Typ 1 und Typ 2), die sie als potentielle Virostatika bei Herpesvirus-Erkrankungen des Menschen ausweisen (z. B. 5-substituierte Arabinofuranosyl-Derivate), als auch cytostatische Eigenschaften (z. B. 5-substituierte Uridin-Derivate), die sie in die Reihe potentieller Concerostatika stellen. IM ID50 = Inhibierende Dosis in μΜ, die eine 50%ige Hemmung der Virusvermehrung bewirkt.
j1 о:
R1
R2
HN
R1
N I. R'
OSi(CH3)3
OCF2H R1
R'
Ii

Claims (5)

  1. -1- 673 72
    Patentansprüche:
    1. Verfahren zur Herstellung von Mono-difluormethoxypyrimidinen der allgemeinen Formel III, in der R1 Wasserstoff, Alkyl, funktionell substituiertes, beispielsweise perhalogen-substituiertes Alkyl, Fluor, Chlor, Brom oder Iod und R2 einen glykosidisch gebundenen Kohlenhydrat-, einen ein- oder mehrfach halogensubstituierten oder einen Desoxy-Kohlenhydrat-Rest, einen Alkyl- oder einen Hydroxyethyl-methylether-Rest bedeuten, gekennzeichnet dadurch, daß ein Pyrimidin-2,4-dion der allgemeinen Formel I mit der für R1 und R2 erklärten Bedeutung oder in der R2 einen Peracyl-, einen Peracyl-und halogensubstituierten oder einen Peracyldesoxy-Kohlenhydrat-Rest darstellt, mit einem Silylierungsmittel zur Reaktion gebracht, gebildetes ^Trimethylsilyloxypyrimidin^-on der allgemeinen Formel Il mit der für R1 und R2 erklärten Bedeutung in einem aprotischen Lösungsmittel zwischen 00C und 200°C in Gegenwart eines Difluorcarbengenerators umgesetzt und im Falle des Einsatzes von I mit Rz = peracyliertem Kohlenhydrat-Rest gebildetes III mit R2 = peracyliertem Kohlenhydrat-Rest entacyliertwird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als aprotisches Lösungsmittel vorzugsweise Tetrahydrofuran, Diethylenglykoldimethylether oder Dichlormethan eingesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Silylierungsmittel vorzugsweise Hexamethyldisilazan in Gegenwart eines Ammoniumsalzes oder Trimethylchlorsilan verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise eine Verbindung I mit R2 = Ribofuranosyl-^'-Desoxyribofuranosyl- oder Arabinofuranosyl- oder eine entsprechende im Kohlenhydrat-Rest peracylierte, beispielsweise peracetylierte Verbindung eingesetzt wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Difluorcarbengenerator vorzugsweise BistrifluormethylquecksilberoderBistrifluormethylcadmiurn in Gegenwart von Natriumiodid oderDibromdifluormethan im Gemisch mit elementarem Blei oder Cadmium verwendet wird.
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