ES2318182T3 - Procedimiento para sintetizar acido l-y-metilenglutamico y analogos. - Google Patents

Procedimiento para sintetizar acido l-y-metilenglutamico y analogos. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para sintetizar ácido 4-metilen-L-glutámico enantioméricamente puro de manera sustancial y análogos del mismo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: a. proporcionar un ácido (2S)-piroglutámico o un derivado del mismo como material de partida; b. convertir el material de partida en un derivado de 4-aminometilideno del mismo; c. hidrolizar el derivado de 4-aminometilideno para dar un derivado de 4-hidroximetilideno del mismo; y d. reducir el derivado de 4-hidroximetilideno para dar un derivado de 4-metileno de ácido piroglutámico o un éster del mismo; e. hacer reaccionar el ácido 4-metilenpiroglutámico con una base fuerte para formar ácido 4-metilenglutámico lineal, o ésteres y sales del mismo.

Description

Procedimiento para sintetizar ácido L-\gamma-metilenglutámico y análogos.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un procedimiento para sintetizar aminoácidos enantioméricamente puros de manera sustancial, y tendrá aplicación en un procedimiento sintético para sintetizar el enantiómero L del ácido glutámico y análogos sustituidos del mismo.
Antecedentes de la invención
Se conoce bien en bioquímica que todos los aminoácidos existen en dos formas tridimensionales, que son imágenes especulares virtuales entre sí. Las dos formas se denominan en la técnica por la dirección en la que rotan la luz polarizada, levógira (L) y dextrógira (D), respectivamente izquierda y derecha. Las representaciones de Fischer de las fórmulas estructurales para los dos enantiómeros del ácido glutámico se representan a continuación.
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También se conoce bien que el enantiómero L es la forma que se produce de manera natural de cada aminoácido encontrado en la naturaleza. El enantiómero L de cada aminoácido que forma parte de un agente farmacológico también es el enantiómero "activo" para fines medicinales.
Se conoce bien que los antifolatos que contienen solamente el enantiómero L del ácido glutámico son mucho más activos que los que incluyen el enantiómero D en una mezcla racémica de los dos enantiómeros. El enantiómero D puro de MDAM, como con la mayoría de los antifolatos, es prácticamente inactivo como fármaco.
El ácido 4'-metilen-4-[(2,4-diamino-3,4-dihidropteridin-6-il)etil]-benzoil-glutámico, también denominado ácido 4-desoxi-4-amino-10-deazapteroil-\gamma-metilenglutámico y \gamma-metilen-10-deazaaminopterina (MDAM), es un agente antitumoral en investigación bien conocido. Actualmente, está sometiéndose MDAM a ensayos clínicos en seres humanos en los Estados Unidos y en el extranjero como tratamiento para el cáncer. MDAM y otros antifolatos son esencialmente moléculas de "dos partes", con una parte de ácido pteroico y una parte de aminoácido. Cuando el ácido L-4-metilen-glutámico forma la parte de aminoácido, el agente se conoce como L-MDAM.
El ácido 4-metilen-L-glutámico también es un agente despolarizante bien conocido en la médula espinal de rata. Esta propiedad parece indicar una potente actividad en el SNC, lo que puede traducirse en el desarrollo de agentes para tratar diversos trastornos del SNC.
Se ha aislado el ácido 4-metilen-L-glutámico en forma sustancialmente pura a partir de cacahuetes germinados tal como se describe en la patente estadounidense número 5.550.128. Se ha sintetizado la forma de ácido libre del ácido 4-metilen-L-glutámico partiendo de ácido L-piroglutámico, tal como se muestra en la publicación de Ezquerra, adjunta a la hoja de divulgación de la información que acompaña a esta solicitud.
Se ha sintetizado anteriormente el ácido 4-metilen-L-glutámico, que constituye la parte de aminoácido de L-MDAM, a través de un procedimiento no publicado anteriormente a partir de un material de partida de L-piroglutamato diprotegido. El piroglutamato está disponible comercialmente, y también se ha sintetizado mediante un procedimiento no publicado anteriormente. Tetrahedron: Asymmetry 1994, 5, 921-926 da a conocer la síntesis de ácido 4-metil-L-glutámico a partir de ácido N-Boc-(2S)-piroglutámico.
Sumario de la invención
Esta invención implica un procedimiento para sintetizar L-aminoácidos sustancialmente puros, así como ciertos compuestos intermedios. Principalmente, se usará el procedimiento de esta invención para sintetizar ácido L-glutámico sustancialmente puro y compuestos intermedios a partir de los que puede producirse ácido L-glutámico.
El procedimiento, cuando se emplea para sintetizar ácido-metilenglutámico o un éster del mismo incluye derivatizar ácido piroglutámico o un éster del mismo para añadir un resto metileno; luego desciclización del piroglutamato para formar el éster o ácido glutámico lineal.
La derivatización del piroglutamato se logra protegiendo en primer lugar los grupos funcionales nitrógeno y ácido carboxílico; añadiendo luego un resto 4-metileno a través de un procedimiento de tres etapas, que puede realizarse a o próximo a temperatura ambiente, y que puede llevarse a cabo opcionalmente en un recipiente individual. El procedimiento preferido se describe en detalle en la siguiente descripción detallada.
Es un objeto de esta invención proporcionar un procedimiento sencillo y mejorado para sintetizar ácido L-glutámico sustancialmente puro y similares.
Descripción de la realización preferida
La realización preferida descrita en el presente documento no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a las condiciones, etapas de reacción o reactivos precisos dados a conocer. Se ha elegido y descrito para explicar los principios de la invención, y su aplicación y uso práctico para de ese modo permitir a otros expertos en la técnica entender sus enseñanzas.
El procedimiento de esta invención tiene como objetivo principal la síntesis de L-aminoácidos sustancialmente puros, lo más particularmente el compuesto intermedio crítico en la síntesis del fármaco anticancerígeno en investigación, \gamma-metilen-10-deazaaminopterina (MDAM), cuya estructura se muestra a continuación:
3
Tal como se indicó anteriormente, se sintetiza L-MDAM a partir de dos productos intermedios críticos: (1) ácido pteroico; y (2) ácido 4-metilen-L-glutámico. Los dos productos intermedios se acoplan por medio de cualquiera de los procedimientos conocidos, dándose a conocer un procedimiento de este tipo en la patente estadounidense número 4.996.207, que se incorpora al presente documento como referencia. Con ligeras modificaciones en los reactivos usados, pueden sintetizarse L-aminoácidos similares mediante el procedimiento de esta invención.
El procedimiento para sintetizar ácido 4-metilen-L-glutámico se representa en el esquema 1. Tal como se muestra en el esquema 1, el procedimiento incluye etapas múltiples para convertir el material de partida, un derivado de ácido piroglutámico o un éster del mismo, en el producto acabado, ácido 4-metilen-L-glutámico enantioméricamente puro de manera sustancial.
Esquema 1
4
El esquema ilustra el procedimiento de esta invención tal como se emplea para sintetizar ácido 4-metilen-L-piroglutámico 5. Tal como se muestra, el reactivo de partida preferido es ácido L-piroglutámico 1. El procedimiento incluye en primer lugar proteger los restos funcionales nitrógeno y ácido carboxílico para producir el piroglutamato diprotegido 2, en el que PG y PG_{1} son grupos protectores comúnmente conocidos para nitrógeno y ácido carboxílico, respectivamente.
Los grupos protectores incluyen restos específicos para proteger, en particular, restos nitrógeno (amino) terminales y restos oxígeno (ácido carboxílico) terminales. Se conocen bien en la técnica los grupos protectores y se describen en detalle en Kocienski, P., Protecting Groups. Foundations of Organic Chemistry (Thieme, 1994); y Greene, Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis (Wiley, 2ª ed. 1990), y en docenas de otras publicaciones de referencia.
Los grupos protectores comunes para nitrógeno incluyen t-butoxicarbonilo (t-BOC o BOC), 9-fluorenil-metoxi-carbonilo (FMOC) y otros bien conocidos en las técnicas de síntesis orgánica. Los grupos protectores comunes para ácido carboxílico incluyen alquilos inferiores, trimetilsililalquilos y otros bien conocidos en las técnicas de síntesis orgánica. Se llevaron a cabo métodos para añadir grupos protectores usando los procedimientos bien conocidos en las publicaciones citadas anteriormente.
Entonces, el piroglutamato protegido 2 se convierte en un 4-aminometilideno 3, preferiblemente haciéndolo reaccionar con una amida, o lo más preferiblemente un acetal que contiene nitrógeno. Esta conversión se lleva a cabo preferiblemente a temperaturas elevadas, entre 70ºC y 130ºC, lo más preferiblemente entre 105ºC y 115ºC. El
4-aminometilideno 3 se hidroliza, preferiblemente con un ácido fuerte, para dar el producto intermedio hidroximetileno 4, entonces se reduce en una disolución básica para dar el producto deseado, el 4-metilenpiroglutamato diprotegido 5. Pueden encontrarse los reactivos y las etapas de procedimiento detallados, así como las condiciones de reacción preferidas en los ejemplos específicos, a continuación.
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Esquema 2
5
El esquema 2 ilustra la conversión del 4-metilenpiroglutamato 5 en el producto final preferido, ácido 4-metilen-L-glutámico, y ciertas sales y ésteres del mismo (6-8). En primer lugar, se hace reaccionar una base fuerte con el piroglutamato 5, y entonces le sigue la acidificación de la mezcla resultante para efectuar la conversión en el derivado de ácido L-glutámico (L-Glu) lineal N-protegido 6. El L-Glu protegido 6 se desprotege mediante un procedimiento común para formar sal de L-Glu 7, y entonces se esterifica la sal para producir el producto final (8). R_{1} y R_{2} son agentes protectores de oxígeno, preferiblemente restos alquilo (C_{1}-C_{6}) inferior.
Puede usarse la sal de L-Glu esterificada 8 en la síntesis de L-MDAM mediante una reacción de acoplamiento de la sal 8 con un derivado de ácido pteroico. Puede realizarse la reacción de acoplamiento mediante cualquiera de varios procedimientos bien conocidos tal como se explicó de manera resumida anteriormente.
Los siguientes ejemplos específicos ilustran el procedimiento preferido.
Ejemplo 1 (2S)-Piroglutamato de etilo
A una disolución de ácido L-piroglutámico (5,0 g) en etanol (150 ml) se le añadió ácido sulfúrico al 98% (0,3 g). Se agitó la mezcla de reacción resultante a temperatura ambiente durante 48 horas. Se añadió carbonato de sodio (1,5 g)
y se continuó la agitación durante otras 1,5 horas. Se filtró la suspensión y se evaporó el filtrado a presión reducida. Al residuo se le añadió metil t-butil éter (MTBE, 100 ml) y se filtró la mezcla resultante. Se evaporó el filtrado a presión reducida dando 6,5 g del producto deseado como un sólido blanco.
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Ejemplo 2
(2S)-N-(t-Butoxicarbonil)-piroglutamato de etilo
A una disolución de L-piroglutamato de etilo (1,6 g), dicarbonato de di(t-butilo) (2,4 g) y trietilamina (1,6 ml) en diclorometano (7 ml) se le añadió dimetilaminopiridina (DMAP, 61 mg). Se agitó la mezcla resultante a temperatura ambiente durante la noche. Se eliminaron los componentes volátiles a presión reducida y se llevó el residuo a MTBE (7 ml). Se eliminó el sólido mediante filtración y se lavó con MTBE nuevo. Se lavaron con agua (3 ml) los filtrados combinados y se acidificaron hasta pH 3 con 1:9 v/v de HCl diluido. Se lavó la disolución resultante con más agua
(2 x 3 ml). Se secó la fase orgánica sobre sulfato de sodio y carbón activado, se filtró y se evaporó a presión reducida. Se recristalizó el producto bruto en éter-hexanos dando 1,65 g de producto como agujas blancas.
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Ejemplo 3
(2S)-4-(N,N-dimetilaminometiliden)-N1-(t-butoxicarbonil)piroglutamato de etilo
Se calentó una mezcla de (2S)-N-(terc-butoxicarbonil)piroglutamato de etilo (125 g, 486 mmol) y diisopropilacetal de N,N-dimetilformamida (125 g, 713 mmol) a 105-115ºC durante 21 h. Se añadió otra parte de diisopropilacetal de N,N-dimetilformamida (25 g, 143 mmol) y se calentó la disolución a 105-115ºC durante otras 4 h. Se concentró la disolución a presión reducida a 70ºC y se secó a 70ºC/0,3 mmHg hasta que no hubo burbujeo. La cristalización en metil t-butil éter (250 ml) dio el producto mencionado como un cristal blanco (97 g, 64%): ^{1}H RMN (300 Hz, CDCl_{3}) 7,06 (t, 1H, J = 1,8 Hz), 4,46 (dd, 1H, J = 3,9, 10,5 Hz), 4,22-4,08 (m, 2 H), 3,32-3,14 (m, 1 H), 2,95 (s, 6 H), 2,89-2,78 (m, 1 H), 1,43 (s, 9 H), 1,21 (t, 3 H, J = 7,2 Hz).
Para este ejemplo, se recomienda usar 2 equivalentes de diisopropilacetal de N,N-dimetilformamida para cada equivalente de piroglutamato al principio. Después de 21 h de calentamiento, pueden añadirse otros 0,2 equivalentes de diisopropilacetal de N,N-dimetilformamida si un análisis de HPLC muestra que la cantidad de material de partida es superior al 1,5%.
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Ejemplo 4
(2S)-4-Metilen-N1-(t-butoxicarbonil)piroglutamato de etilo
A una disolución de (2S)-N-(t-butoxicarbonil)-4-(dimetilaminometiliden)piroglutamato de etilo (100 g, 320,1 mmol) en tetrahidrofurano (THF, 500 ml) se le añadió HCl 1 N (352 ml). Se agitó la mezcla durante 2 horas a temperatura ambiente. Tras la separación, se le añadió a la fase orgánica carbonato de potasio (62 g) y formaldehído al 37% (310 ml). Se agitó la disolución resultante a temperatura ambiente durante 45 minutos y se separó la fase acuosa. Se concentró la fase orgánica y se llevó el residuo a MTBE (1000 ml). Se lavó la mezcla resultante con agua (380 ml), Na_{2}SO_{3} al 20% (380 ml) y agua (380 ml), se secó (MgSO_{4}) y se evaporó hasta sequedad a vacío dando el producto del título (71,7 g) como un aceite amarillo claro. Se usó este material bruto como tal en la siguiente etapa.
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Ejemplo 5
Ácido 4-metilen-N-(t-butoxicarbonil)-L-glutámico
Se disolvió el producto bruto del ejemplo 4 en THF (650 ml) y a esta disolución se le añadió lentamente LiOH 2 M (425 ml). Se agitó la mezcla resultante a temperatura ambiente durante 48 horas. Se separó la fase acuosa, se acidificó hasta pH 2 con HCl 2 N y se extrajo con acetato de etilo (2 x 500 ml). Se lavó el extracto con agua (250 ml) y se secó (MgSO_{4}). Se usó la disolución secada directamente en la siguiente etapa.
Ejemplo 6 Clorhidrato del ácido 4-metilen-L-glutámico
A la disolución secada del ejemplo 4 se le burbujeó HCl (32,5 g a lo largo de un periodo de 1 hora). Se continuó la agitación durante otras 1,5 horas tras detener el flujo de HCl. Se filtró el sólido blanco resultante, se lavó con MTBE (100 ml) y se secó a vacío dando 31 g del compuesto del título sustancialmente puro (> 99%).
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Ejemplo 7
Clorhidrato de 4-metilen-L-glutamato de dietilo
Se disolvió clorhidrato del ácido 4-metilen-L-glutámico (31 g) del ejemplo 6 en etanol (310 ml). Se añadió gota a gota cloruro de tionilo (31 ml). Se agitó la mezcla resultante a temperatura ambiente durante la noche y entonces se sometió a reflujo durante 2,5 horas. Se concentró la mezcla de reacción hasta sequedad. Se disolvió el producto bruto en etanol caliente (31 ml) y a la disolución caliente se le añadió MTBE anhidro (620 ml). Se mantuvo la mezcla resultante a temperatura ambiente durante la noche. Se filtraron los cristales del producto y se secaron a vacío dando 34 g del compuesto del título sustancialmente puro (> 99%). La pureza enantiomérica del producto final es del 99,5% tal como se verifica en una columna AGP quiral, PBS 4 mM (pH 6), isopropanol = 98,5:1,5.

Claims (7)

1. Procedimiento para sintetizar ácido 4-metilen-L-glutámico enantioméricamente puro de manera sustancial y análogos del mismo, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
a.
proporcionar un ácido (2S)-piroglutámico o un derivado del mismo como material de partida;
b.
convertir el material de partida en un derivado de 4-aminometilideno del mismo;
c.
hidrolizar el derivado de 4-aminometilideno para dar un derivado de 4-hidroximetilideno del mismo; y
d.
reducir el derivado de 4-hidroximetilideno para dar un derivado de 4-metileno de ácido piroglutámico o un éster del mismo;
e.
hacer reaccionar el ácido 4-metilenpiroglutámico con una base fuerte para formar ácido 4-metilenglutámico lineal, o ésteres y sales del mismo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa b incluye hacer reaccionar el material de partida con una amida o un acetal.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa b incluye hacer reaccionar el material de partida con un acetal a una temperatura que oscila desde 70ºC hasta 130ºC.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa c incluye hacer reaccionar el derivado de 4-enamina con un ácido fuerte.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa d incluye hacer reaccionar el derivado de 4-hidroximetilideno con una sal de carbonato.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la base fuerte es hidróxido de litio.
7. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la temperatura oscila desde 105ºC hasta 115ºC.
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