DE60204859T2

DE60204859T2 - Verfahren zur Herstellung von 2'-Halo-beta-L-arabino-furanosylnucleosiden

Info

Publication number: DE60204859T2
Application number: DE60204859T
Authority: DE
Inventors: Marcos Sznaidman
Original assignee: Gilead Sciences Inc
Current assignee: Bukwang Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2022-03-30
Also published as: AU2002303187B8; US6870048B2; DE60204859D1; CA2442979C; CA2442979A1; CN101117346B; ES2243726T3; MXPA03008870A; CN101117346A; ZA200307588B; AU2002303187B2; CN1571792A; HK1117169A1; BR0208517A; US20030060622A1; JP2004526743A; WO2002079213A1; KR20030092037A; KR100910791B1; US20050187384A1

Description

Diese Erfindung betrifft die Synthese von 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosiden und insbesondere ein effizientes Verfahren zur Synthese und Herstellung von 1-(2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosyl)-thymin (L-FMAU).
Eine Infektion durch das Hepatitis B-Virus ist ein Problem von enormen Ausmaßen. Das Hepatitis B-Virus hat weltweit epidemische Ausmaße erreicht. Es wird geschätzt, dass weltweit 350 Millionen Menschen dauerhaft mit dem HBV infiziert sind, wobei viele davon entsprechende pathologische Zustände wie z.B. eine chronische Leberinsuffizienz, Zirrhose und ein hepatozelluläres Karzinom entwickeln. Nach einem zwei- bis dreimonatigen Inkubationszeitraum, in dem sich der Wirt der Infektion nicht bewusst ist, kann die HBV-Infektion zu einer akuten Hepatitis und einer Leberschädigung führen, die Bauchschmerzen, Gelbsucht und erhöhte Blutkonzentrationen bestimmter Enzyme verursachen. Etwa 1 bis 2% dieser Personen entwickeln eine fulminante Hepatitis, bei der es sich um eine schnell fortschreitende, häufig tödliche Form der Erkrankung handelt, bei der massive Abschnitte der Leber zerstört werden und die Sterblichkeitsrate 60 bis 70% beträgt.
Das Epstein-Barr-Virus ist ein Mitglied der Gattung Lymphocryptovirus, die zur Unterfamilie der Gammaherpesviren gehört. Dieses Virus ist beträchtlich lymphotrop. Das EBV weist die klassische Struktur von Herpesviren auf, d.h. dessen doppelsträngiges DNA-Genom ist innerhalb eines ikosapentaedrischen Nucleocapsids enthalten, das wiederum von einer Lipidumhüllung umgeben ist, die mit viralen Glycoproteinen besetzt ist. Das EBV ist nunmehr als Ursache von B-Zell-lymphoproliferativen Erkrankungen anerkannt und wurde mit verschiedenen anderen schweren und chronischen Erkrankungen in Verbindung gebracht, einschließlich einem seltenen progressiven Mononucleose-artigen Syndrom und oraler Haarzellenleukoplakie bei AIDS-Patienten. Der Vorschlag, dass das EBV eine Hauptursache von chronischer Müdigkeit ist, konnte einer genauen Untersuchung nicht standhalten. Das EBV wird in erster Linie durch Speichel übertragen, obwohl einige Infektionen durch eine Bluttransfusion übertragen werden. Mehr als 85% der Patienten in der akuten Phase einer infektiösen Mononuclease sekretieren das EBV.
Es wurde gefunden, dass bestimmte L-Nucleoside, bei denen es sich um Spiegelbilder der natürlichen DNA-Bestandteile handelt, die DNA-Synthese auf dem Triphosphat-Niveau möglicherweise durch festes Binden an die virale Polymerase in der ersten Stufe der viralen DNA-Synthese inhibieren können.
2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylnucleoside haben die allgemeine Formel:
worin B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist.
Beschriebene Synthesen von L-FMAU
Yung Chi Cheng, Chung K. Chu und andere haben erstmals 1994 darüber berichtet, dass 1-(2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosyl)-thymin (L-FMAU) eine überlegene Aktivität gegen das Hepatitis B-Virus und das Epstein-Barr-Virus zeigt, vgl. die US-Patente 5,587,362, 5,567,688, 5,565,438 und 5,808,040 und die internationale Patentanmeldung, die als WO 95/20595 veröffentlicht worden ist.
In den Patenten von Cheng ist eine Synthese von L-FMAU aus dem Zucker L-Xylose (Formel A) sowie dem Zucker L-Ribose (Formel B) beschrieben.
In diesen Patenten ist die Synthese von L-FMAU aus L-Xylose über eine Umwandlung zu dem Schlüsselzwischenprodukt 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose beschrieben (vgl. z.B. das '688-Patent, beginnend in der Spalte 4, Zeile 62). Das Schlüsselzwischenprodukt wurde aus L-Xylose in einer Gesamtausbeute von 20% synthetisiert (vgl. auch L. Vargha, Chem. Ber., 1954, 87, 1351; A. Holy et al., Synthetic Procedures in Nucleic Acid Chemistry, V1, 163–167). Diese Synthese wurde auch in T. Ma, S. B. Pai, Y. L. Zhu, T. S. Lin; K. Shanmunganathan, J. F. Du, C. G. Wang, H. Kim, G. M. Newton, Y. C. Cheng, C. K. Chu, J. Med. Chem. 1996, 39, 2835 beschrieben. Die Inversion der Hydroxygruppe von L-Xylose wurde über die Bildung des 5-O-Benzoyl-1,2-O-isopropyliden-α-L-ribofuranosids und anschließendem stereoselektiven Hydridtransfer während der Reduktion des Cycloketonfuranosids mit NaBH₄ erreicht. Das resultierende Ribofuranosid wurde dann in 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose umgewandelt, wobei es sich um das Schlüsselzwischenprodukt bei der Synthese von L-FMAU handelt (vgl. das Schema A).
Schema A
1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose kann auch direkt aus dem teureren Ausgangsmaterial L-Ribose synthetisiert werden (vgl. z.B. das '688-Patent, beginnend mit Spalte 6, Zeile 30, und A. Holy et al., Synthetic Procedures in Nucleic Acid Chemistry, V1, 163–167). Diese alternative Synthese von 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose (Ausbeute: 53%) wurde auch von C. K. Chu et al., Antimicrobial Agents Chemother. 1995, 39, 979, beschrieben. Dieser synthetische Weg zu L-FMAU ist nachstehend im Schema B gezeigt.
Schema B
Das Schlüsselzwischenprodukt wurde anschließend in einer nucleophilen Substitutionsreaktion an C₂ fluoriert, wobei 1,3,5-Tri-O-benzoyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose erhalten wurde, die mit einer gewünschten Base, wie z.B. Thymin (5-Methyluracil) über den Bromzucker kondensiert wurde, um die 2'-Deoxy-2'-fluor-arabinofuranosylnucleoside in unterschiedlichen Ausbeuten bereitzustellen.
Chu et al. haben später eine Synthese zur Herstellung von L-FMAU aus L-Arabinose in 14 Schritten und einer Gesamtausbeute von 8% entwickelt (J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleosides and Nucleotides 1999, 18, 187). L-Arabinose wurde in 5 Schritten in L-Ribose umgewandelt (Schema C). L-Ribose wurde dann zur Synthese von 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose verwendet, die in der vorstehend beschriebenen Weise zu L-FMAU führte.
Schema C
Die vorstehend beschriebenen Verfahren gehen entweder von einem teuren Zucker (L-Ribose oder L-Xylose) aus und/oder sind bei niedrigen Ausbeuten sehr umfangreich. Darüber hinaus umfassen sie die Verwendung einer nucleophilen Form von Fluorid wie z.B. KHF₂ oder Et₃N-3HF, die schwer handhabbar ist und die Substitution einer aktivierten Hydroxylgruppe erfordert. Die Instabilität von DAST verhindert dessen Verwendung in großem Maßstab. Die Umwandlung von 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose (TBAR) zu 1,3,5-Tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose erzeugt 2,3,5-Tri-O-benzoyl-β-L-ribofuranose als Nebenprodukt, obwohl dieses wieder in TBAR umgewandelt werden kann.
Beschriebene Synthesen von 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-arabinofuranosid
Die Synthese von 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-α-D-arabinofuranosid wurde von Wright et al. (J. A. Wright, N. F. Taylor, J. J. Fox, J. Org. Chem. 1969, 34, 2632 und darin zitierte Literatur) beschrieben. Gemäß dieser Beschreibung wird D-Xylose als Ausgangsmaterial verwendet, das nach einer Umwandlung in die entsprechende Furanose und einer Reihe von Schutzreaktionen ein Epoxyfuranosid als Zwischenprodukt ergab. Diese Verbindung wurde weiter in 5-O-Benzyl-1-O-methyl-2-deoxy-2-fluor-α-D-arabinofuranosid umgewandelt, das nach der Entfernung der Benzylgruppe 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-α-D-arabinofuranosid ergab (Schema D).
Schema D
Die Synthese des 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-β-D-arabinofuranosids (des Anomers der vorstehend genannten Verbindung) wurde von Marquez et al. beschrieben (R. J. Wysocki, M. A. Siddiqui, J. J. Barchi, J. S. Driscoll, V. E. Marquez, Synthesis 1991, 1005). D-Ribose wurde in mehreren Schritten in 1,3,5-Tri-O-benzoyl-2-deoxy-2-fluor-β-D-arabinofuranose umgewandelt, das entsprechende Bromzuckerderivat wurde unter HBr/AcOH-Bedingungen erzeugt und die Reaktion von Kaliumcarbonat in Methanol ergab die gewünschte Verbindung (Schema E).
Schema E
Beschriebene Synthese von 2-Deoxy-2-fluor-D-arabinopyranose
2-Deoxy-2-fluor-D-arabinopyranose wurde bisher aus D-Arabinose über D-Arabinal hergestellt, wie es im Schema F gezeigt ist (E. L. Albano et al., Carbohyd. Res. 1971, 19, 63).
Schema F
Das gleiche Material wurde aus D-Ribose hergestellt, wie es nachstehend im Schema G gezeigt ist (M. Bols, I. Lundt, Acta Chem. Scand. 1990, 44, 252).
Schema G
Beschriebene Synthese von 2-Deoxy-2-fluor-3,4-di-O-acetyl-D-arabinopyranose.
Die Titelverbindung wurde bisher als Ergebnis einer elektrophilen Addition von Selectfluor an D-Arabinal hergestellt (M. Albert et al., Tetrahedron 1998, 54, 4839, Schema H).
Schema H
Im Hinblick auf die kommerzielle Bedeutung von L-FMAU und dessen Verwendung bei der Behandlung von Patienten, die mit dem Hepatitis B-Virus und dem Epstein-Barr-Virus infiziert sind, ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Synthese von L-FMAU und entsprechenden Nucleosiden bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Synthese von 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosiden aus billigen Ausgangsmaterialien in einer relativ hohen Ausbeute bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosiden und insbesondere von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) aus L-Arabinose, die käuflich und billiger als L-Ribose oder L-Xylose ist. Das Verfahren umfasst zunächst die Synthese einer 2-Deoxy-2-halo-3,4-di-O-geschützten L-Arabinopyranose über ein elektrophiles Halogenierungsmittel und insbesondere Fluorierungsmittel. Das Entschützen und eine Isomerisierung ergibt ein 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranosid, wobei es sich um ein Schlüsselzwischenprodukt in dieser Synthese handelt. Die 3- und 5-Hydroxylgruppen können dann vorzugsweise durch Benzoylierung geschützt werden und die 1-Position kann aktiviert, vorzugsweise halogeniert und noch mehr bevorzugt bromiert werden. Diese Verbindung kann dann mit einer geschützten Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclischen oder heteroaromatischen Base geschützt werden, um das gewünschte 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylnucleosid zu bilden.
Dieses Verfahren zur Herstellung des 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylnucleosids und insbesondere von L-FMAU ist die erste Synthese dieser Klasse von Nucleosiden aus L-Arabinose in 10 Stufen. Alle Reagenzien und Ausgangsmaterialien sind billig und zur Durchführung der Reaktionen ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich. Ein Schlüsselschritt für die Synthese ist die Umwandlung eines Pyranosids, 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose, in ein Furanosid, 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranosid.
Insbesondere wird in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I), vorzugsweise Fluor, ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist, bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II):
wobei jeder Rest R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose,
(c) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(d) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base, und
(e) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I), vorzugsweise Fluor, ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist, bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV)
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu erhalten,
(d) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden:
wobei X ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise F, ist,
(e) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose,
(f) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(g) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base, und
(h) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure erreicht. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose in trockenem Methanol erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure in trockenem Methanol erreicht.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a):
wobei jeder Rest R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Umwandeln der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose,
(c) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(d) Kuppeln der Arabinofuranose an ein gegebenenfalls geschütztes Thymidin, und
(e) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin zu erhalten.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe, wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden,
(f) Umwandeln der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose,
(g) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(h) Kuppeln der Arabinofuranose an ein gegebenenfalls geschütztes Thymin, und
(i) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin zu erhalten.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Halogenierung, und insbesondere die Fluorierung, der Verbindung der Formel (III) in Nitromethan:Wasser erreicht. In einer alternativen Ausführungsform wird die Halogenierung, und insbesondere die Fluorierung, der Verbindung der Formel (III) in Aceton:Wasser erreicht.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure erreicht. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose in trockenem Methanol erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure in trockenem Methanol erreicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid und insbesondere das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin weiter funktionalisiert, wie z.B. phosphoryliert oder acyliert, werden, um pharmazeutisch verträgliche Salze oder Prodrugs zu bilden.
1 ist ein nicht-beschränkendes Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosiden und insbesondere von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) aus L-Arabinose, die käuflich und billiger ist als L-Ribose oder L-Xylose. Das Verfahren umfasst zunächst die Synthese einer 2-Deoxy-2-halo-3,4-di-O-geschützten L-Arabinopyranose, und insbesondere von 2-Deoxy-2-fluor-3,4-di-O-acetyl-L-arabinopyranose über ein elektrophiles Halogenierungsmittel und insbesondere Fluorierungsreagenz. Entschützen und Isomerisieren ergibt ein 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranosid und insbesondere 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinofuranosid, ein Schlüsselzwischenprodukt bei dieser Synthese. Die 3- und 5-Hydroxylgruppen können dann vorzugsweise durch Benzoylierung geschützt werden und die 1-Position kann aktiviert, vorzugsweise halogeniert und noch mehr bevorzugt bromiert werden, wobei z.B. 1-Brom-3,5-di-O-benzoyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose gebildet wird. Diese Verbindung kann dann mit einer geschützten Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclischen oder heteroaromatischen Base kondensiert werden, um das gewünschte 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylnucleosid zu bilden.
Dieses Verfahren zur Herstellung des 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylnucleosids und insbesondere von L-FMAU ist die erste Synthese dieser Klasse von Nucleosiden aus L-Arabinose in 10 Stufen. Alle Reagenzien und Ausgangsmaterialien sind billig und zur Durchführung der Reaktionen ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich. Ein Schlüsselschritt für die Synthese ist die Umwandlung eines Pyranosids, 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose, in ein Furanosid, 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranosid.
Der Ausdruck "L-FMAU-Analogon" oder "entsprechendes Nucleosid", der hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Nucleosid, das aus einer Pyrimidin- oder Purinbase gebildet wird, die an einen 2-Fluorarabinofuranosylrest gekuppelt ist.
Insbesondere wird in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I), vorzugsweise Fluor, ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist, bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II):
wobei jeder Rest R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose,
(c) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(d) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base, und
(e) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II)
wobei R¹ und R² wie vorstehend definiert sind, mit einem Verfahren bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten von gegebenenfalls geschütztem L-Arabinal der Formel (III)
wobei jeder Rest R³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden.

In einer noch spezielleren Ausführungsform der Erfindung wird die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II)
wobei R¹ und R² wie vorstehend definiert sind, mit einem Verfahren bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I), vorzugsweise Fluor, ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist, bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV)
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden
(d) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden:
wobei X ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise F, ist,
(e) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose,
(f) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(g) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base, und
(h) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a):
wobei R¹ und R² wie vorstehend definiert sind, mit einem Verfahren bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten von gegebenenfalls geschütztem L-Arabinal der Formel (III)
wobei jeder Rest R³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden.

In einer noch spezielleren Ausführungsform der Erfindung wird die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II-a):
wobei R¹ und R² wie vorstehend definiert sind, mit einem Verfahren bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe, wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) bereitgestellt, umfassend:

(a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe, wie z.B. Alkyl, Acyl oder Silyl ist,
(b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise Br, ist,
(c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden.
(f) Umwandeln der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose,
(g) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br,
(h) Kuppeln der Arabinofuranose an ein gegebenenfalls geschütztes Thymin, und
(i) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin zu erhalten.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Halogenierung, und insbesondere die Fluorierung, der Verbindung der Formel (III) in Nitromethan:Wasser erreicht. In einer alternativen Ausführungsform wird die Halogenierung, und insbesondere die Fluorierung, der Verbindung der Formel (III) in Aceton:Wasser erreicht.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure erreicht. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose in trockenem Methanol erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umwandlung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose unter Verwendung eines Äquivalents Schwefelsäure in trockenem Methanol erreicht.
Nicht-beschränkende Beispiele für Fluorierungsmittel, die bei der elektrophilen Addition von Fluor an L-Arabinal verwendet werden können, umfassen: Trifluormethylhypofluorit (CF₃OF), Acetylhypofluorit (CH₃COOF), Xenondifluorid (XeF₂), elementares Fluor (F₂). In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluorierungsmittel Selectfluor^TM (F-TEDA-BF₄).
I. Nucleoside, die erfindungsgemäß synthetisiert werden können
Die hier beschriebene Erfindung kann zur Erzeugung von Verbindungen der Formel (C)
verwendet werden, wobei
jeder von R und R' unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl, Aryl, Monophosphat, Diphosphat, Triphosphat, eine Aminosäure oder eine Sauerstoff-Schutzgruppe sein kann,
X ein Halogen (F, Cl, Br oder I) und vorzugsweise Fluor, und
B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische Base oder heteroaromatische Base ist.
Diese Verbindungen weisen entweder eine antivirale (d.h. anti-Hepatitis B-Virus- oder anti-Epstein-Barr-Virus-) Aktivität auf, werden zu einer Verbindung metabolisiert, die eine solche Aktivität aufweist, oder können in einem Herstellungsverfahren zur Herstellung von Verbindungen verwendet werden, die eine solche Aktivität aufweisen.
II. Definitionen
Der Ausdruck "im Wesentlichen frei von" oder "im Wesentlichen in Abwesenheit von", der hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Nucleosidzusammensetzung, die mindestens 95% bis 98%, oder mehr bevorzugt 99% bis 100% des angegebenen Enantiomers dieses Nucleosids aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verbindung im Wesentlichen frei von ihrem entsprechenden β-D-Isomer hergestellt.
Der Ausdruck "enantiomerisch angereichert" wird in dieser Beschreibung verwendet, um ein Nucleosid zu beschreiben, das mindestens etwa 95%, vorzugsweise mindestens 96%, mehr bevorzugt mindestens 97%, noch mehr bevorzugt mindestens 98% und insbesondere mindestens etwa 99% oder mehr eines einzelnen Enantiomers dieses Nucleosids umfasst. Wenn in dieser Beschreibung auf ein Nucleosid mit einer bestimmten Konfiguration (D oder L) Bezug genommen wird, wird davon ausgegangen, dass das Nucleosid ein enantiomerisch angereichertes Nucleosid ist, falls nichts anderes angegeben ist.
Der Begriff Alkyl, der hier verwendet wird, bezieht sich, falls nichts anderes angegeben ist, auf einen gesättigten, geradkettigen, verzweigten oder cyclischen primären, sekundären oder tertiären Kohlenwasserstoff, typischerweise C₁ bis C₁₈, und umfasst Niederalkyl und insbesondere Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Pentyl, Cyclopentyl, Isopentyl, Neopentyl, Hexyl, Isohexyl, Cyclohexyl, Cyclohexylmethyl, 3-Methylpentyl, 2,2-Dimethylbutyl und 2,3-Dimethylbutyl. Die Alkylgruppe kann gegebenenfalls mit funktionellen Gruppen substituiert sein, die dem Fachmann bekannt sind, wie z.B. denjenigen, die in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben sind. Der Begriff Niederalkyl, der hier verwendet wird, bezieht sich, falls nichts anderes angegeben ist, auf eine gesättigte, geradkettige, verzweigte oder gegebenenfalls eine cyclische (z.B. Cyclopropyl) C₁- bis C₄-Alkylgruppe, einschließlich sowohl substituierter als auch unsubstituierter Formen.
Der Begriff "geschützt", der hier verwendet wird, bezieht sich, falls nichts anderes angegeben ist, auf eine Gruppe, die einem Sauerstoff-, Stickstoff- oder Phosphoratom hinzugefügt wird, um dessen weitere Reaktion zu verhindern oder für andere Zwecke. Dem Fachmann für die organische Synthese sind viele verschiedene Sauerstoff- und Stickstoff-Schutzgruppen bekannt. Geeignete Schutzgrupen sind z.B. in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben.
Der Begriff Aryl, der hier verwendet wird, bezieht sich, falls nichts anderes angegeben ist, auf Phenyl, Biphenyl oder Naphthyl und vorzugsweise Phenyl. Die Arylgruppe kann gegebenenfalls substituiert sein, wie es dem Fachmann bekannt und in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben ist.
Der Begriff Acyl bezieht sich auf den Rest der Formel -C(O)R', wobei R' Alkyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, heteroaromatisch, heterocyclisch, Alkoxyalkyl, einschließlich Methoxymethyl, Arylalkyl, einschließlich Benzyl, Aryloxyalkyl, wie z.B. Phenoxymethyl, Aryl, einschließlich Phenyl, das gegebenenfalls mit Halogengruppen substituiert ist, C₁- bis C₄-Alkyl oder C₁ bis C₄-Alkoxy oder ein Aminosäurerest ist.
Der Begriff Silyl bezieht sich auf einen Rest der Formel -SiR'₃, wobei jedes R' unabhängig eine hier definierte Alkyl- oder Arylgruppe ist. Die Alkyl- oder Arylgruppe kann gegebenenfalls substituiert sein, wie es dem Fachmann bekannt und z.B. in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben ist.
Der hier verwendete Begriff "Halogen" umfasst Fluor, Chlor, Brom und Iod.
Der Begriff Purinbase oder Pyrimidinbase umfasst unter anderem Adenin, 6-Alkylpurine, 6-Acylpurine (wobei Acyl C(O)(alkyl, aryl, alkylaryl oder arylalkyl) ist), 6-Benzylpurin, 6-Halo(gen)purin, N⁶-Acylpurin, 6-Hydroxyalkylpurin, 6-Thioalkylpurin, N²-Alkylpurine, N²-Alkyl-6-thiopurine, Thymin, Cytosin, 5-Fluorcytosin, 5-Methylcytosin, 6-Azapyrimidin, einschließlich 6-Azacytosin, 2- und/oder 4-Mercaptopyrimidin, Uracil, 5-Halo(gen)uracil, einschließlich 5-Fluoruracil, C⁵-Alkylpyrimidine, C⁵-Benzylpyrimidine, C⁵-Halo(gen)pyrimidine, C⁵-Vinylpyrimidin, C⁵-acetylenisches Pyrimidin, C⁵-Acylpyrimidin, C⁵-Hydroxyalkylpyrimidin, C⁵-Amidopyrimidin, C⁵-Cyanopyrimidin, C⁵-Nitropyrimidin, C⁵-Aminopyrimidin, 5-Azacytidinyl, 5-Azauracilyl, Triazolopyridinyl, Imidazolopyridinyl, Pyrrolopyrimidinyl und Pyrazolopyrimidinyl. Purinbasen umfassen unter anderem Guanin, Adenin, Hypoxanthin, 2,6-Diaminopurin und 6-Chlorpurin. Funktionelle Sauerstoff- und Stickstoffgruppen an der Base können gegebenenfalls oder je nach Wunsch geschützt werden. Geeignete Schutzgruppen sind dem Fachmann bekannt und umfassen Trimethylsilyl, Dimethylhexylsilyl, t-Butyldimethylsilyl und t-Butyldiphenylsilyl, Trityl, Alkylgruppen, Acylgruppen, wie z.B. Acetyl und Propionyl, Methansulfonyl und p-Toluolsulfonyl. Die heteroaromatische Gruppe kann gegebenenfalls so substituiert sein, wie es vorstehend bezüglich Aryl beschrieben worden ist.
Der hier verwendete Begriff Heteroaryl oder heteroaromatisch bezieht sich auf eine aromatische Verbindung, die mindestens ein Schwefel-, Sauerstoff-, Stickstoff- oder Phosphoratom im aromatischen Ring umfasst. Der Begriff heterocyclisch bezieht sich auf eine nichtaromatische cyclische Gruppe, bei der mindestens ein Heteroatom, wie z.B. Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor im Ring vorliegt. Nicht-beschränkende Beispiele für Heteroarylgruppen und heterocyclische Gruppen umfassen Furyl, Furanyl, Pyridyl, Pyrimidyl, Thienyl, Isothiazolyl, Imidazolyl, Tetrazolyl, Pyrazinyl, Benzofuranyl, Benzothiophenyl, Chinolyl, Isochinolyl, Benzothienyl, Isobenzofuryl, Pyrazolyl, Indolyl, Isoindolyl, Benzimidazolyl, Purinyl, Carbazolyl, Oxazolyl, Thiazolyl, Isothiazolyl, 1,2,4-Thiadiazolyl, Isooxazolyl, Pyrrolyl, Chinazolinyl, Cinnolinyl, Phthalazinyl, Xanthinyl, Hypoxanthinyl, Thiophen, Furan, Pyrrol, Isopyrrol, Pyrazol, Imidazol, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol, Oxazol, Isoxazol, Thiazol, Isothiazol, Pyrimidin oder Pyridazin, und Pteridinyl, Aziridine, Thiazol, Isothiazol, 1,2,3-Oxadiazol, Thiazin, Pyridin, Pyrazin, Piperazin, Pyrrolidin, Oxazirane, Phenazin, Phenothiazin, Morpholinyl, Pyrazolyl, Pyridazinyl, Pyrazinyl, Chinoxalinyl, Xanthinyl, Hypoxanthinyl, Pteridinyl, 5-Azacytidinyl, 5-Azauracilyl, Triazolopyridinyl, Imidazolopyridinyl, Pyrrolopyrimidinyl, Pyrazolopyrimidinyl, Adenin, N⁶-Alkylpurine, N⁶-Benzylpurin, N⁶-Halo(gen)purin, N⁶-Vinylpurin, N⁶-acetylenisches Purin, N⁶-Acylpurin, N⁶-Hydroxyalkylpurin, N⁶-Thioalkylpurin, Thymin, Cytosin, 6-Azapyrimidin, 2-Mercaptopyrimidin, Uracil, N⁵-Alkylpyrimidine, N⁵-Benzylpyrimidine, N⁵-Halo(gen)pyrimidine, N⁵-Vinylpyrimidin, N⁵-acetylenisches Pyrimidin, N⁵-Acylpyrimidin, N⁵-Hydroxyalkylpurin und N⁶-Thioalkylpurin und Isoxazolyl. Die heteroaromatische Gruppe kann gegebenenfalls so substituiert sein, wie es vorstehend bezüglich Aryl beschrieben worden ist. Die heterocyclische oder heteroaromatische Gruppe kann gegebenenfalls mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein, der bzw. die aus Halogen, Halo(gen)alkyl, Alkyl, Alkoxy, Hydroxy, Carboxylderivaten, Amido, Amino, Alkylamino, Dialkylamino ausgewählt ist bzw. sind. Die heteroaromatische Verbindung kann gegebenenfalls teilweise oder vollständig hydriert sein. Als nicht-beschränkendes Beispiel kann Dihydropyridin anstelle von Pyridin verwendet werden. Funktionelle Sauerstoff- und Stickstoffgruppen an der heterocyclischen Gruppe oder der Heteroarylgruppe können gegebenenfalls oder je nach Wunsch geschützt werden. Geeignete Schutzgruppen sind dem Fachmann bekannt und umfassen Trimethylsilyl, Dimethylhexylsilyl, t-Butyldimethylsilyl und t-Butyldiphenylsilyl, Trityl oder substituiertes Trityl, Alkylgruppen, Acylgruppen, wie z.B. Acetyl und Propionyl, Methansulfonyl und p-Toluolsulfonyl.
Diese Purin- oder Pyrimidinbasen, heteroaromatischen und heterocyclischen Verbindungen können mit Alkylgruppen oder aromatischen Ringen substituiert sein, durch Einfach- oder Doppelbindungen gebunden oder an das heterocyclische Ringsystem anelliert sein. Die Purin- oder Pyrimidinbasen, heteroaromatischen oder heterocyclischen Verbindungen können mittels jedweden verfügbaren Atoms, einschließlich des Ringstickstoffs und des Ringkohlenstoffs (wobei ein C-Nucleosid erzeugt wird), an den Zuckerrest gebunden sein.
III. Detaillierte Beschreibung der Verfahrensstufen
Herstellung des Ausgangsmaterials - 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II)
Das Schlüsselausgangsmaterial für dieses Verfahren ist eine geeignet substituierte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II). Die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II) kann gekauft oder durch jedwedes bekannte Mittel hergestellt werden, einschließlich Standardtechniken zur Reduktion und zur elektrophilen Addition. In einer Ausführungsform wird die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II) aus L-Arabinal und anschließender Halogenierung hergestellt. Das L-Arabinal kann gekauft oder durch jedwedes bekannte Mittel hergestellt werden, einschließlich Standardtechniken zur Reduktion. Beispielsweise kann das L-Arabinal aus einer geeignet geschützten L-Arabinose, die mit einer Acylgruppe wie z.B. einer Acetylgruppe geschützt ist, gemäß der folgenden Vorschrift hergestellt werden.
L-Arabinose (1) kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren, wie sie in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben sind, zur Bildung einer geeignet geschützten L-Arabinose (2) geschützt werden, wobei jedes P unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. eine Alkyl-, Acyl- oder Silylgruppe, vorzugsweise eine Acylgruppe wie z.B. eine Acetylgruppe, ist. Das Schützen kann in jedwedem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt werden, welches das Erreichen des gewünschten Ergebnisses erleichtert. In einer Ausführungsform wird die Reaktion in einer schwachen Base wie z.B. Pyridin durchgeführt. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei 0°C bis Raumtemperatur.
Die geeignet substituierte L-Arabinose (2) kann dann unter Verwendung eines geeigneten Halogenids unter jedweden geeigneten Bedingungen, vorzugsweise sauren Bedingungen, halogeniert werden, um eine 1-α-Halo-2,3,4-tri-O-geschützte L-Arabinopyranose (3), wie z.B. 1-α-Brom-2,3,4-tri-O-acetyl-L-arabinopyranose, zu erhalten. Die Halogenierung kann in jedwedem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt werden, welches das Erreichen des gewünschten Ergebnisses erleichtert. In einem nicht-beschränkenden Beispiel kann die Verbindung (2) mit H-X, wobei X F, Cl, Br oder I, vorzugsweise Br, ist, gegebenenfalls mit einer geeigneten Säure, vorzugsweise einer Acylsäure, wie z.B. Essigsäure, gegebenenfalls mit einem Acylanhydrid, wie z.B. Essigsäureanhydrid, halogeniert werden. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei Raumtemperatur bis zu Rückflussbedingungen.
Die 1-α-Halo-2,3,4-tri-O-geschützte L-Arabinopyranose (3) kann dann unter Verwendung jedweden geeigneten Reduktionsmittels reduziert werden, um das L-Arabinal (4) zu erhalten. Mögliche Reduktionsmittel sind Reagenzien, welche die Reduktion fördern, und umfassen unter anderem Zinkstaub in der Gegenwart von CuSO₄-Pentahydrat und Natriumacetat in AcOH/H₂O. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei –5°C bis Raumtemperatur. Das L-Arabinal kann in jedwedem Lösungsmittel hergestellt werden, das für die Temperatur und die Löslichkeit der Reagenzien geeignet ist. Lösungsmittel können aus jedwedem protischen Lösungsmittel bestehen, einschließlich unter anderem einem Alkohol, wie z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol oder Hexanol, einer Acylsäure, wie z.B. Essigsäure, Wasser oder jedweder Kombination davon, obwohl das Lösungsmittel vorzugsweise Essigsäure und Wasser ist.
Das L-Arabinal (4) kann dann unter Verwendung eines geeigneten elektrophilen Halogenierungsreagenzes halogeniert, vorzugsweise fluoriert, werden, um die Verbindung (5) zu erhalten. Mögliche elektrophile Halogenierungsmittel sind Reagenzien, die eine regiospezifische Halogenierung fördern. In einer speziellen Ausführungsform wird ein elektrophiles Fluorierungsmittel verwendet. Nicht-beschränkende Beispiele für Fluorierungsmittel, die bei der elektrophilen Addition von Fluor an L-Arabinal verwendet werden können, umfassen unter anderem Trifluormethylhypofluorit (CF₃OF), Acetylhypofluorid (CH₃COOF), Xenondifluorid (XeF₂), elementares Fluor (F₂). In einer alternativen Ausführungsform ist das Fluorierungsmittel Selectfluor^TM. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei Raumtemperatur bis zu Rückflussbedingungen. Die Halogenierung kann in jedwedem Lösungsmittel durchgeführt werden, das für die Temperatur und die Löslichkeit der Reagenzien geeignet ist. Lösungsmittel können aus jedwedem polaren protischen oder aprotischen Lösungsmittel bestehen, einschließlich unter anderem einem Alkohol, wie z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol oder Hexanol, Aceton, Ethylacetat, Dithianen, THF, Dioxan, Acetonitril, Nitromethan, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid, Wasser oder jedwede Kombination davon, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise Wasser/Nitromethan und Wasser/Aceton (1/2) ist.
Die gegebenenfalls geschützte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (5) kann dann gegebenenfalls mit dem Fachmann bekannten Verfahren entschützt werden, wie es in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, be schrieben ist, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II) zu erhalten. Das Entschützen kann in jedwedem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt werden, welches das Erreichen des gewünschten Ergebnisses erleichtert. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Beispielsweise können Acylschutzgruppen und insbesondere eine Acetylgruppe mit Natriummethoxid in Methanol bei Raumtemperatur entschützt werden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann dieses Verfahren zur Herstellung der kritischen Zwischenproduktverbindungen für die Synthese von L-FMAU oder L-FMAU-Analoga maßgeschneidert werden.
Herstellung von 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose
Die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose (II) wird mit jedweder geeigneten Säure (als Gas oder in flüssiger Form), wie z.B. unter anderem Schwefel- oder Chlorwasserstoffsäure, in entweder katalytischen Mengen oder im Überschuss umgesetzt, um eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (7) zu bilden. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird für diese Reaktion 1 Moläquivalent Schwefelsäure verwendet. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei Raumtemperatur bis zu Rückflussbedingungen. Diese Reaktion kann in jedwedem Lösungsmittel durchgeführt werden, das für die Temperatur und die Löslichkeit der Reagenzien geeignet ist. Lösungsmittel können aus jedwedem polaren protischen oder aprotischen Lösungsmittel bestehen, einschließlich unter anderem einem Alkohol, wie z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol oder Hexanol, Aceton, Ethylacetat, Dithianen, THF, Dioxan, Acetonitril, Nitromethan, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid, Wasser oder jedwede Kombination davon, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise Methanol ist.
Die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (7) kann dann gegebenenfalls mit dem Fachmann bekannten Verfahren geschützt werden, wie es in Greene et al., Protective Groups in Orga nic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben ist, um eine geeignet geschützte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (8) zu bilden, wobei jedes P unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine geeignete Sauerstoff-Schutzgruppe wie z.B. eine Alkyl-, Acyl- oder Silylgruppe, vorzugsweise eine Acylgruppe wie z.B. eine Benzoylgruppe, ist. Das Schützen kann in jedwedem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt werden, welches das Erreichen des gewünschten Ergebnisses erleichtert. In einer Ausführungsform wird die Reaktion in einer schwachen Base wie z.B. Pyridin durchgeführt. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur liegt bei 0°C bis Raumtemperatur.
Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids
Die geeignet geschützte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (8) wird gegebenenfalls aktiviert, um eine aktivierte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (9) zu bilden, wobei LG eine geeignete Abgangsgruppe, wie z.B. O-Acyl (einschließlich OAc) oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), vorzugsweise ein Halogen und insbesondere Br ist. In einem nicht-beschränkenden Beispiel wird die Verbindung (8) mit H-X, wobei X F, Cl, Br oder I, vorzugsweise Br ist, gegebenenfalls mit einer geeigneten Säure, vorzugsweise einer Acylsäure, wie z.B. Essigsäure, halogeniert, wobei die Verbindung (9) erhalten wird. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur ist Raumtemperatur. Diese Reaktion kann in jedwedem Lösungsmittel durchgeführt werden, das für die Temperatur und die Löslichkeit der Reagenzien geeignet ist. Lösungsmittel können aus jedwedem polaren protischen oder aprotischen Lösungsmittel bestehen, einschließlich unter anderem einem Alkohol, wie z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol oder Hexanol, Aceton, Ethylacetat, Dithianen, THF, Dioxan, Acetonitril, Nitromethan, Dichlormethan, Dichlorethan, Diethylether, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid, Wasser oder jedweder Kombination davon, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise Dichlormethan ist.
Die aktivierte 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose (9) kann dann mit einer gegebenenfalls geschützten Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclischen oder heteroaromatischen Base gekuppelt werden, um das gegebenenfalls geschützte 2'-Deoxy-2'-halo-L-arabinonucleosid (11) zu erhalten. Der Pyrimidinbase, der Purinbase, der heterocyclischen Base oder der heteroaromatischen Base können gegebenenfalls solubilisierende Substituenten hinzugefügt werden, welche die Löslichkeit in dem gewünschten Lösungsmittelsystem fördern. Es sollte auch beachtet werden, dass bestimmte funktionelle Gruppen der Purinbase, Pyrimidinbase, heteroaromatischen oder heterocyclischen Base gegebenenfalls geschützt werden müssen, um unnötige Nebenreaktionen zu verhindern. Die reaktiven Reste können mit herkömmlichen Mitteln geschützt werden und geeignete Schutzgruppen, wie sie z.B. in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben sind, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann das freie Amin am Cytosin durch eine Umsetzung mit Benzoylchlorid oder mit jedweder anderen geeigneten Acylverbindung geschützt werden, so dass eine unnötige Kupplung an der N⁴-Position verhindert wird, um die Cytosin-Base zu aktivieren und/oder bei der Solubilisierung der Verbindung in dem organischen Lösungsmittel zu unterstützen. Alternativ kann bzw. können das freie Amin und/oder das freie Hydroxyl an der Purinbase, Pyrimidinbase, der heteroaromatischen oder heterocyclischen Verbindung, wie z.B. Thymin, mit einer Silylgruppe, wie z.B. Trimethylsilylchlorid, geschützt werden, so dass unnötige Nebenprodukte verhindert werden, um die Purinbase, Pyrimidinbase, die heteroaromatische oder heterocyclische Verbindung, wie z.B. Thymin, zu aktivieren und/oder bei der Solubilisierung der Verbindung in dem organischen Lösungsmittel zu unterstützen. Jedwede Verbindung, die ein Stickstoffatom enthält, das mit einem Zentrum mit Elektronenmangel reagieren kann, kann in der Kondensationsreaktion verwendet werden. In einer Ausführungsform wird eine O-geschützte Thyminbase, wie z.B. ein silyliertes Thymin wie Trimethylsilylthymin, mit der Verbindung (9) gekuppelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pyrimidin- oder Purinbase mit einem geeigneten Silylierungsmittel zur Bildung einer silylierten Base silyliert. Mögliche Silylierungsmittel sind Reagenzien, welche die Silylierung fördern, einschließlich unter anderem 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan, gegebenenfalls mit einer katalytischen Menge an Ammoniumsulfat. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptab len Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur entspricht den Rückflussbedingungen.
Die Kupplungsreaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Die bevorzugte Temperatur ist Raumtemperatur. Die Reaktion kann in jedwedem Lösungsmittel stattfinden, das die geeignete Temperatur und die Löslichkeit der Reagenzien bereitstellt. Beispiele für Lösungsmittel umfassen jedwedes aprotisches Lösungsmittel wie z.B. ein Alkyllösungsmittel, wie z.B. Hexan und Cyclohexan, Toluol, Aceton, Ethylacetat, Dithiane, THF, Dioxan, Acetonitril, Chloroform, Dichlormethan, Dichlorethan, Diethylether, Pyridin, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid, 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan oder jedwede Kombination davon, vorzugsweise Dichlormethan, Dichlorethan oder eine Kombination aus Chloroform und 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan.
Das gegebenenfalls geschützte 2'-Deoxy-2'-halo-L-arabinonucleosid (11) kann dann gegebenenfalls mit dem Fachmann bekannten Verfahren entschützt werden, wie es in Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley and Sons, zweite Auflage, 1991, beschrieben ist, um das 2'-Deoxy-2'-halo-L-arabinonucleosid (I) zu erhalten. Das Entschützen kann in jedwedem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt werden, welches das Erreichen des gewünschten Ergebnisses erleichtert. Diese Reaktion kann bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, die den Ablauf der Reaktion mit einer akzeptablen Geschwindigkeit ermöglicht, ohne eine Zersetzung oder übermäßige Nebenprodukte zu fördern. Beispielsweise können Acylschutzgruppen und insbesondere eine Benzoylgruppe mit n-Butylamin in Methanol unter Rückfluss entschützt werden.
In Fällen, bei denen Verbindungen ausreichend basisch oder sauer sind, um stabile nichttoxische Säure- oder Basesalze zu bilden, können pharmazeutisch verträgliche Salze synthetisiert werden. Pharmazeutisch verträgliche Salze umfassen diejenigen, die sich von pharmazeutisch verträglichen anorganischen oder organischen Basen und Säuren ableiten. Geeignete Salze umfassen diejenigen, die von Alkalimetallen wie z.B. Kalium und Natrium, Erdalkalimetallen wie z.B. Calcium und Magnesium und zahlreichen anderen Säuren abgeleitet sind, die im Bereich der Pharmazie bekannt sind. Insbesondere sind Beispiele für pharmazeutisch verträgliche Salze organische Säureadditionssalze, die mit Säuren gebildet werden, die ein physiologisch verträgliches Anion bilden, wie z.B. ein Tosylat, Methansulfonat, Acetat, Citrat, Malonat, Tartrat, Succinct, Benzoat, Ascorbat, α-Ketoglutarat und α- Glycerophosphat. Geeignete anorganische Salze können ebenfalls gebildet werden, einschließlich Sulfat-, Nitrat-, Hydrogencarbonat- und Carbonatsalze.
Pharmazeutisch verträgliche Salze können unter Verwendung von Standardverfahren, die in dem Fachgebiet bekannt sind, erhalten werden, wie z.B. durch Umsetzen einer ausreichend basischen Verbindung wie z.B. eines Amins mit einer geeigneten Säure, wobei ein physiologisch verträgliches Anion erhalten wird. Alkalimetallsalze (z.B. Natrium-, Kalium- oder Lithiumsalze) oder Erdalkalimetallsalze (z.B. Calciumsalze) von Carbonsäuren können ebenfalls hergestellt werden.
Jedwedes der hier beschriebenen Nucleoside kann zu dem entsprechenden Nucleosid- oder Nucleotid-Prodrug derivatisiert werden. Es ist eine Anzahl von Nucleotid-Prodrug-Liganden bekannt. Im Allgemeinen ist eine Alkylierung, Acylierung oder eine andere lipophile Modifizierung des Mono-, Di- oder Triphosphats des Nucleosids bekannt. Beispiele für Substituentengruppen, die ein oder mehrere Wasserstoffatom(e) an dem Phosphatrest ersetzen können, sind Alkyl, Aryl, Steroide, Kohlenhydrate, einschlieβlich Zucker, 1,2-Diacylglycerin und Alkohole. Viele davon sind in R. Jones und N. Bischofberger, Antiviral Research, 27 (1995), 1–17, beschrieben. Jedwede dieser Substituentengruppen können zur Funktionalisierung der beschriebenen Nukleoside zur Herstellung eines gewünschten Prodrug verwendet werden.
Das aktive Nucleosid kann auch als 5'-Phosphoetherlipid oder als 5'-Etherlipid bereitgestellt werden, wie es in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben ist: L. S. Kucera, N. Iyer, E. Leake, A. Raben, E. K. Modest, D. L. W., und C. Piantadosie, 1990, "Novel membraneinteractive ether lipid analogs that inhibit infectious HIV-1 production and induce defective virus formation", AIDS Res. Hum. Retro Viruses 6, 491–501; C. Piantadosi, J. Marasco C. J., S. L. Morris-Natschke, K. L. Meyer, F. Gumus, J. R. Surles, K. S. Ishaq, L. S. Kucera, N. Iyer, C. A. Wallen, S. Piantadosi und E. J. Modest, 1991, "Synthesis and evaluation of novel ether lipid nucleoside conjugates for anti-HIV activity", J. Med. Chem. 34, 1408–1414; K. Y. Hosteller, D. D. Richman, D. A. Carson, L. M. Stuhmiller, G. M. T. van Wijk und H. van den Bosch, 1992, "Greatly enhanced inhibition of human immunodefiency virus type 1 replication in CEM and HT4-6 cells by 3'-deoxythymidine diphosphate dimyristoylglycerol, a lipid prodrug of 3'-deoxythymidine", Antimicrob. Agents Chemother. 36, 2025–2029; K. Y. Hosetler, L. M. Stuhmiller, H. B. Lenting, H. van den Bosch and D. D. Richman, 1990, "Synthesis and antiretroviral activity of phospholipid analogs of azidothymidine and other antiviral nucleosides", J. Biol. Chem. 265, 61127.
Nicht-beschränkende Beispiele für US-Patente, die geeignete lipophile Substituenten, die kovalent in das Nucleosid, vorzugsweise an der 5'-OH-Position des Nucleosids, einbezogen werden können, oder lipophile Präparate beschreiben, umfassen die US-Patente 5,149,794 (22. September 1992, Yatvin et al.), 5,194,654 (16. März 1993, Hostetler et al.), 5,223,263 (29. Juni 1993, Hostetler et al.), 5,256,641 (26. Oktober 1993, Yatvin et al.), 5,411,947 (2. Mai 1995, Hostetler et al.), 5,463,092 (31. Oktober 1995, Hostetler et al.), 5,543,389 (6. August 1996, Yatvin et al.), 5,543,390 (6. August 1996, Yatvin et al.), 5,543,391 (6. August 1996, Yatvin et al.) und 5,554,728 (10. September 1996; Basava et al.).
Ausländische Patentanmeldungen, die liphophile Substituenten, die an die Nucleoside der vorliegenden Erfindung gebunden werden können, oder lipophile Präparate beschreiben, umfassen die WO 89/02733, WO 90/00555, WO 91/16920, WO 91/18914, WO 93/00910, WO 94/26273, WO 96/15132, EP 0 350 287, EP 93 917 054.4 und WO 91/19721.
Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin (L-FMAU)
Der peracetylierte Bromzucker von L-Arabinose (15, 1) kann gemäß Literaturverfahren als Feststoff in einer Ausbeute von 57% nach einer Kristallisation aus Ether erhalten werden (A. Balog, M. S. Yu, D. P. Curran, Synthetic Comm. 1996, 26, 935). Das Material ist bei Raumtemperatur sehr instabil und musste sofort verwendet oder in einem Gefrierschrank gelagert werden.
Ein gegebenenfalls geschütztes L-Arabinal kann ebenfalls gemäß eines Literaturverfahrens in einer Ausbeute von 60% nach einer Säulenchromatographie erhalten werden (Z. Smiatacz, H. Myszka, Carbohydr. Res. 1988, 172, 171).
Das gegebenenfalls geschützte L-Arabinal kann dann durch die Zugabe von Selectfluor^TM durch eine Modifizierung eines Literaturverfahrens fluoriert werden, um eine gegebenenfalls geschützte 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose als Sirup in einer Ausbeute von 42% zu erhalten (M. Albert, K. Dax, J. Ortner, Tetrahedron 1998, 54, 4839). Mittels ¹⁹F-NMR wurden Spuren nachgewiesen, bei denen es sich möglicherweise um das L-Ribo-Isomer handelt (Verhältnis L-Arabino:L-Ribo 30:1). Das D-Isomer von 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose wurde mit einem ähnlichen Verfahren hergestellt (M. Albert, K. Dax, J. Ortner, Tetrahedron 1998, 54, 4839). In dieser Veröffentlichung wurde Nitromethan:Wasser als Lösungsmittel verwendet, was zu besseren Ausbeuten (68% D-Arabino- und 7% D-Ribo-Isomer) beitragen könnte. Alternativ kann Aceton:Wasser verwendet werden, was zu einer besseren Selektivität beitragen könnte.
Die gegebenenfalls geschützte 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose kann dann, wenn nötig, entschützt werden. Beispielsweise kann die Deacetylierung von 3,4-Di-O-acetyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose (17, 1) mit NaOMe in Methanol in einer Stunde bei Raumtemperatur erreicht werden. Die gewünschte nicht geschützte 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose (18) wurde als Öl in einer Ausbeute von 100% erhalten. ¹H-NMR und ¹³C-NMR stimmen mit den in der Literatur beschriebenen Spektren für das D-Isomer überein (M. Bols, I. Lundt, Acta Chem. Scand. 1990, 44, 252). Das D-Isomer von 18 wurde bisher von drei verschiedenen Gruppen hergestellt, jedoch in einer weniger effizienten Weise.
Die Behandlung von nicht geschützter 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose mit einem Äquivalent von entweder Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure bei Raumtemperatur ergab nicht das gewünschte Furanosid. Es wurde nur nicht umgesetztes Ausgangsmaterial nachgewiesen. Die Verwendung von 9 Äquivalenten Chlorwasserstoffsäure ergab das gewünschte Produkt 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose, das mit Ausgangsmaterial (Verhältnis 2:1) verunreinigt war. Das bisher beste Ergebnis wurde durch Behandeln von 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose mit 1 Äquivalent Schwefelsäure in trockenem Methanol unter Rückfluss erreicht. Nach 6 Stunden war das gesamte Ausgangsmaterial verschwunden, wobei 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose als Öl in einer Ausbeute von 80% erhalten wurde. ¹H-, ¹³C- und ¹⁹F-NMR zeigten ein α:β-Gemisch von Anomeren von 3:1 mit geringfügigen Verunreinigungen. L-Ribo- und L-Arabinopyranosid sowie L-Ribofuranosid sind die möglichen Nebenprodukte. Das D-Isomer von 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose wurde bisher von zwei verschiedenen Gruppen hergestellt, jedoch in einer weniger effizienten Weise (J. A. Wright, N. F. Taylor, J. J. Fox, J. Org. Chem. 1969, 34, 2632; und R. J. Wysocki, M. A. Siddiqui, J. J. Barchi, J. S. Driscoll, V. E. Marquez, Synthesis 1991, 1005).
2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose kann dann gegebenenfalls geschützt werden. Beispielsweise ergab die Benzoylierung von rohem 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose ein Gemisch, das mittels Flash-Säulenchromatographie getrennt wurde, so dass die α-Furanosidform von 1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-3,5-di-O-benzoyl-L-arabinofuranosid (20) als Öl in einer Ausbeute von 44% erhalten wurde. Andere Fraktionen wurden isoliert und charakterisiert und das entsprechende β-L-Arabinofuranosidderivat wurde als Hauptverunreinigung nachgewiesen. Die gleiche Reaktion wurde für das D-Isomer beschrieben (J. Med. Chem. 1970, 13, 269). Dabei wurden teilweise die optische Drehung und die CHN-Analyse des D-Isomers von 20 beschrieben, jedoch keine spektroskopischen Daten angegeben. Der Absolutwert für die optische Drehung war demjenigen ähnlich, der für das D-Isomer beschrieben worden ist: [α]_D ²⁰ = –98 (c 1,0 EtOH) (Literaturwert: [α]_D ²⁰ = +108 (c 1,8 EtOH für das D-Isomer).
Gegebenenfalls geschützte 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose kann dann vorzugsweise über eine Bromierung aktiviert und dann an ein gegebenenfalls geschütztes Thymin gekuppelt werden, wie z.B. an Trimethylsilylthymin, um gegebenenfalls geschütztes 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylthymin zu erhalten. Beispielsweise kann das Methylglycosid (20) unter HBr/AcOH-Bedingungen in das Bromzucker-Zwischenprodukt (21) umgewandelt werden, das wiederum unter Standardbedingungen mit silyliertem Thymin (22) gekuppelt wurde, wobei das bekannte Di-O-benzoyl-L-FMAU (23) in einer Rohausbeute von 42% erhalten wurde (30% nach einer Kristallisation aus EtOH). Das ¹H-NMR war mit denjenigen, die in der Literatur für das L- und das D-Isomer beschrieben worden sind (J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleosides and Nucleotides 1999, 18, 187) sowie mit einer Referenzprobe (T. Ma, S. B. Pai, Y. L. Zhu, T. S. Lin, K. Shanmunganathan, J. F. Du, C.-G. Wang, H. Kim, G. M. Newton, Y.-C. Cheng, C. K. Chu, J. Med. Chem. 1996, 39, 2835; und J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleosides and Nucleotides 1999, 18, 187; und C. H. Tan, P. R. Brodfuehrer, S. P. Brundidge, C. Sapino, H. G. Howell, J. Org. Chem. 1985, 50, 3647) identisch. Der Schmelzpunkt (160°C) war zwar mit dem Schmelzpunkt der Referenzprobe identisch, unterschied sich jedoch von den in der Literatur veröffentlichten Werten: 120 bis 122°C für das D-Isomer und 118 bis 120°C für das L-Isomer (C. H. Tan, P. R. Brodfuehrer, S. P. Brundidge, C. Sapino, H. G. Howell, J. Org. Chem. 1985, 50, 3647 und J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleosides and Nucleotides 1999, 18, 187).
Das gegebenenfalls geschützte 2'-Deoxy-2'-fluor-L-arabinofuranosylthymin kann dann gegebenenfalls entschützt werden. Beispielsweise kann Di-O-benzoyl-L-FMAU (23) mit n-Butylamin in Methanol unter Rückfluss debenzoyliert werden, wobei die Reaktionszeit von den 24 oder 48 Stunden, die erforderlich waren, wenn Ammoniak bei Raumtemperatur verwendet wurde, auf 3 Stunden vermindert werden konnte (T. Ma, S. B. Pai, Y. L. Zhu, T. S. Lin, K. Shanmunganathan, J. F. Du, C.-G. Wang, H. Kim, G. M. Newton, Y.-C. Cheng, C. K. Chu, J. Med. Chem. 1996, 39, 2835; und J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleosides and Nucleotides 1999, 18, 187). Die Ausbeute von L-FMAU (24) betrug 77%. Schmelzpunkt: 188°C (Lit.-Schmp.: 185–187°C, 184–185°C, 187–188°C) für das D-Isomer; [α]_D ²⁰ = –93 (c 0,25 MeOH) (Literaturwert: [α]_D ²⁰ = –111 (c 0,23 MeOH), [α]_D ²⁰ = –112 (c 0,23 MeOH)). Das ¹H-NMR war mit denjenigen, die in der Literatur beschrieben worden sind, und demjenigen einer Referenzprobe identisch (T. Ma, S. B. Pai, Y. L. Zhu, T. S. Lin, K. Shanmunganathan, J. F. Du, C.-G. Wang, H. Kim, G. M. Newton, Y.-C. Cheng, C. K. Chu, J. Med. Chem. 1996, 39, 2835; und J. Du, Y. Choi, K. Lee, B. K. Chun, J. H. Hong, C. K. Chu, Nucleo sides and Nucleotides 1999, 18, 187, und C. H. Tan, P. R. Brodfuehrer, S. P. Brundidge, C. Sapino, H. G. Howell, J. Org. Chem. 1985, 50, 3647).
Beispiele
Die Schmelzpunkte wurden in offenen Kapillarröhrchen mit einer Gallenkamp MFB-595-010 M-Vorrichtung bestimmt und sind nicht korrigiert. Die UV-Absorptionsspektren wurden mit einem Uvikon 931-Spektrophotometer (KONTRON) in Ethanol aufgezeichnet. Die ¹H-NMR-Spektren wurden bei Raumtemperatur in DMSO-d₆ mit einem Bruker AC 250- oder 400-Spektrometer aufgenommen. Die chemischen Verschiebungen sind in ppm angegeben, wobei DMSO-d₅ bei 2,49 ppm als Referenz angegeben ist. Ein Deuterium-Austausch, Entkopplungsexperimente oder 2D-COSY wurden durchgeführt, um die Protonenzuordnungen zu bestätigen. Signalmultiplizitäten werden durch s (Singulett), d (Dublett), dd (Dublett von Dubletts), t (Triplett), q (Quadruplett), br (breit), m (Multiplett) dargestellt. Alle J-Werte sind in Hz angegeben. FAB-Massenspektren wurden im positiven (FAB > 0) oder negativen (FAB < 0) Ionenmodus mit einem JEOL DX 300-Massenspektrometer aufgenommen. Die Matrix war 3-Nitrobenzylalkohol (NBA) oder ein Gemisch (50:50, V/V) aus Glycerin und Thio-glycerin (GT). Die spezifischen Drehungen wurden mit einem Perkin-Eimer 241-Spektropolarimeter (Weglänge 1 cm) gemessen und sind in der Einheit 10^–1 Grad cm² g^–1 angegeben. Die Elementaranalysen wurden durch den "Service de Microanalyses du CNRS, Division de Vernaison" (Frankreich) durchgeführt. Analysen, die durch die Symbole der Elemente oder Funktionen dargestellt sind, lagen innerhalb von ±0,4% der theoretischen Werte. Die Dünnschichtchromatographie wurde auf vorbeschichteten Aluminiumplatten mit Silica Gel 60 F₂₅₄ (Merck, Art. 5554) durchgeführt, wobei die Sichtbarmachung von Produkten durch die UV-Absorption und anschließendes Verkohlen mit 10% ethanolischer Schwefelsäure und Erhitzen erreicht wurde. Die Säulenchromatographie wurde mit Silica Gel 60 (Merck, Art. 9385) bei Atmosphärendruck durchgeführt.
Beispiel 1
1,2,3,4-Tetra-O-acetyl-L-arabinopyranose (14)
Einer gut gerührten Suspension von L-Arabinose (13) (100 g, 0,67 mol) in trockenem Pyridin (270 ml) bei 0°C wurde langsam Essigsäureanhydrid (360 ml, 388 g, 3,8 mol) zugesetzt. Die Suspension wurde dann 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, worauf eine hellbraun gefärbte Lösung erhalten wurde. Überschüssiges Pyridin und Essigsäureanhydrid wurden durch azeotropes Verdampfen mit Toluol entfernt. Rohes (14) wurde als klares Öl erhalten und im nächsten Schritt ohne weitere Reinigung verwendet.
Beispiel 2
1-α-Brom-2,3,4-tri-O-acetyl-L-arabinopyranose (15)
Rohe Tetra-O-acetyl-L-arabinopyranose (14) wurde in einem Gemisch aus 30 Gew.-% HBr in AcOH (400 ml, 2,0 mol) und Essigsäureanhydrid (8,0 ml) gelöst. Die Lösung wurde 36 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde mit Methylenchlorid (400 ml) verdünnt und anschließend mit Wasser (3 × 600 ml), gesättigter NaHCO₃-Lösung (2 × 500 ml) und Wasser (3 × 600 ml) gewaschen, getrocknet, filtriert und zu einem Sirup eingedampft, der aus Ethylether kristallisiert wurde, wobei (14) als weißer Feststoff erhalten wurde (129 g, 0,380 mol, 57% aus 13): ¹H-NMR (CDCl₃) δ 6,67 (1H, d, J = 3,8, H-1), 5,37 (2H, m) und 5,06 (1H, m) (H-2, H-3 und H-4), 4,18 (1H, d, J = 13,3, H-5), 3,91 (1H, dd, J = 13,3 und J = 1,7, H-5'), 2,13 (3H, s, CH₃COO), 2,09 (3H, s, CH₃COO), 2,01 (3H, s, CH₃COO).
Beispiel 3
3,4-Di-O-acetyl-L-arabinal (16)
Einer gut gerührten Lösung von NaOAc (35 g, 0,43 mol) und AcOH (115 ml) in Wasser (200 ml) bei –5°C wurde langsam eine Lösung von CuSO₄·5H₂O (7 g, 28 mmol) in Wasser (23 ml) und dann Zn-Staub (70 g, 0,11 mol) portionsweise zugesetzt, wobei die Temperatur bei oder unter –5°C gehalten wurde. Dieser Suspension wurde der Bromzucker 15 (34 g, 0,10 mol) portionsweise zugesetzt und das Gemisch wurde 3 Stunden bei –5°C und dann über Nacht bei Raumtemperatur heftig gerührt. Das Gemisch wurde filtriert und mit Wasser (250 ml) und Methylenchlorid (250 ml) gewaschen. Die Phasen wurden getrennt und die wässrige Schicht wurde mit Methylenchlorid (2 × 125 ml) gewaschen. Die vereinigten organischen Schichten wurden nacheinander mit Wasser (2 × 250 ml), gesättigter NaHCO₃-Lösung (2 × 1250 ml) und Wasser (2 × 250 ml) gewaschen, getrocknet, filtriert und zu einem farblosen Sirup eingedampft (etwa 20 g). Der Sirup wurde mittels Flash-Säulenchromatographie (300 g Silicagel, Hexan:EtOAc 4:1) gereinigt, wobei 16 (12,0 g, 60 mmol, 60%) als farbloser Sirup erhalten wurde: ¹H-NMR (CDCl₃) δ 6,48 (1H, d, J = 6,0, H-1), 5,44 (1H, m, H-3), 5,19 (1H, dt, J = 4, J = 4, J = 4, J = 9, H-4), 4,83 (1H, dd, J = 5, J = 6, H-4), 4,00 (2H, m, H-5 und H-5'), 2,08 (3H, s, CH₃COO), 2,07 (3H, s, CH₃COO).
Beispiel 4
3,4-Di-O-acetyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose (17)
Einer gut gerührten Lösung von Glycal (16) (12,0 g, 60 mmol) in Aceton:Wasser (4:2 V:V, 120 ml) wurde Selectfluor^TM (26 g, 73 mmol) zugesetzt. Die Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die Lösung wurde dann 1 Stunde unter Rückfluss erhitzt, um die Reaktion zu vervollständigen. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Aceton unter vermindertem Druck entfernt. Wasser (150 ml) wurde zugesetzt und es wurde mit EtOAc (3 × 150 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Fraktionen wurden nacheinander mit 1 N HCl (2 × 200 ml) und Wasser (2 × 200 ml) gewaschen, getrocknet, filtriert und eingedampft, wobei 17 (6,0 g, 25 mmol, 42%) als Sirup erhalten wurde: ¹³C-NMR (CDCl₃) δ 170,35 (CH₃COO), 170,27 (CH₃COO), 95,01 (C-1α, d, J_C-1,F = 24,5), 90,81 (C-1β, d, J_C-1,F = 21,5), 89,10 (C-2α, d, J_C-2,F = 184,3), 85,85 (C-2β, d, J_C-2,F = 188,0), 70,61 (C-3α, d, J_C-3,F = 19,5), 69,57 (C-4β, d, J_C-4,F = 7,7), 68,66 (C-4α, d, J_C-4,F = 8,3), 67,53 (C-3β, d, J_C-3,F = 17,8), 63,90 (C-5α), 60,26 (C-5β), 20,73 (CH₃COO), 20,67 (CH₃COO), 20,62 (CH_C3COO), 20,56 (CH₃COO).
Analyse: Berechnet für C₉H₁₃O₆F: C, 45,77; H, 5,55. Gefunden: C, 45,64; H, 5,51.
Beispiel 5
2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose (18)
Eine Lösung von 17 (5,7 g, 24,1 mmol) in trockenem Methanol (220 ml) wurde mit 0,1 N NaOMe in Methanol (114 ml, 11,4 mmol) behandelt und 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die Lösung wurde dann mit DOWEX 50W X8-100 neutralisiert, filtriert und eingedampft, wobei 18 (3,7 g, 24 mmol, 100%) als gelber Sirup erhalten wurde: ¹³C-NMR (D₂O) δ 94,19 (C-1α, d, J_C-1,F = 23,0), 92,24 (C-2α, d, J_C-2,F = 179,6), 90,10 (C-1β, d, J_C-1,F = 20,3), 88,60 (C-2β, d, J_C-2,F = 182,3), 70,77 (C-3α, d, J_C-3,F = 18,2), 69,03 (C-4β, d, J_C-4,F = 8,0), 68,90 (C-4α, d, J_C-4,F = 10,2), 66,85 (C-3β, d, J_C-3,F = 18,2), 66,32 (C-5α), 62,21 (C-5β).
Beispiel 6
1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-L-arabinofuranosid (19)
Eine Lösung von 18 (790 mg, 5,2 mmol) und H₂SO₄ (60,1 μl, 1,1 mmol) in trockenem Methanol (12,2 ml) wurde 6 Stunden unter Rückfluss behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, mit DOWEX SBR neutralisiert, filtriert und eingedampft, wobei 19 (700 mg, 4,21 mmol, 80%) als Sirup erhalten wurde: ¹³C-NMR (CD₃OD) δ 107,48 (C-1α, d, J_C-1,F = 35,6), 103,20 (C-2α, d, J_C-2,F = 178,8), 101,98 (C-1β, d, J_C-1,F = 16,8), 96,80 (C-2β, d, J_C-2,F = 199,3), 85,15 (C-4α, d, J_C-3,F = 5,0), 83,69 (C-4β, d, J_C-4,F = 10,7), 76,70 (C-3α, d, J_C-4,F = 27,0), 74,54 (C-3β, d, J_C-3,F = 21,5), 65,00 (C-5β), 62,52 (C-5α), 55,58 (OCH₃β), 54,94 (OCH₃α).
Beispiel 7
1-O-Methyl-2-deoxy-2-fluor-3,5-di-O-benzoyl-L-arabinofuranosid (20)
Einer gut gerührten Lösung von 19 (664 mg, 4 mmol) in trockenem Pyridin (10 ml) bei 0°C wurde langsam Benzoylchlorid (2,5 ml, 3,0 g, 21,5 mmol) zugesetzt. Nach 30 min Rühren bei 0°C wurde die Lösung 3 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Die Reaktion wurde mit Wasser (10 ml) und gesättigter NaHCO₃-Lösung (30 ml) gequencht und 30 min gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit Methylenchlorid (50 ml) und mehr gesättigter NaHCO₃-Lösung (30 ml) verdünnt. Die organische Schicht wurde abgetrennt und nacheinander mit gesättigter NaHCO₃-Lösung (50 ml), Wasser (2 × 50 ml), 1 N HCl (2 × 50 ml), Wasser (50 ml), gesättigter NaHCO₃-Lösung (50 ml) und Wasser (2 × 50 ml) gewaschen, getrocknet, filtriert und zu einem braunen Sirup eingedampft (1,9 g), der mittels Flash-Säulenchromatographie (50 g Silicagel, Hexan:EtOAc 95:5) gereinigt wurde. Eine Hauptfraktion wurde als Sirup isoliert und als 20 charakterisiert (α-Anomer, 670 mg, 1,79 mmol, 44%): [α]_D ²⁰ = –98 (c 1,0 EtOH) (Literaturwert: [α]_D ²⁰ = +108 (c 1,8 EtOH) für das D-Isomer). ¹H-NMR (CDCl₃) δ 8,20–7,40 (15H, m, ArH), 5,48 (1H, dd, J = 23,1, H-3), 5,21 (1H, d, J = 10,6, H-1), 5,11 (1H, d, J = 49,2, H-2), 4,76 (1H, dd, J = 3,6 und J = 12,0, H-5), 4,63 (1H, dd, J = 4,4 und J = 12,0, H-5'), 3,45 (3H, s, OCH₃); ¹³C-NMR (DCl₃) δ 166,20 (C=O), 165,67 (C=O), 133,57 (Ar), 133,07 (Ar), 129,87 (Ar), 129,76 (Ar), 128,49 (Ar), 128,31 (Ar), 106,22 (C-1, d, J_C-3,F = 35,1), 98,20 (C-2, d, J_C-2,F = 182,7), 80,85 (C-4), 77,58 (C-3, d, J_C-3,F = 30,44), 63,62 (C-5), 54,86 (OCH₃).
Analyse: Berechnet für C₂₀H₁₉O₆F: C, 64,17; H, 5,12. Gefunden: C, 64,14; H, 5,08.
Beispiel 8
1-(3,5-Di-O-benzoyl-2-deoxy-2-fluor-β-L-arabinofuranosyl)thymin (23)
Einer gut gerührten Lösung von 20 (289 mg, 0,75 mmol) in trockenem Methylenchlorid (0,56 ml) bei 0°C wurde langsam 30 Gew.-% HBr in AcOH (0,8 ml, 1,08 g, 0,32 g HBr, 4,0 mmol) zugesetzt. Die Lösung wurde dann über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die braun-rote Lösung wurde unter Vakuum bei oder unter 40°C eingedampft. Sie wurde dann zusammen mit trockenem Benzol (3 × 3 ml) und dann einmal mit trockenem Chloroform (3 ml) eingedampft. Der Bromzucker 21, ein Sirup, wurde dann in trockenem Chloroform (2 ml) wieder gelöst: Lösung A. Gleichzeitig wurde ein Gemisch aus Thymin (25, 208 mg, 1,65 mmol), Ammoniumsulfat (19 mg) und 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan (798 mg, 1,04 ml, 4,95 mmol) in trockenem Chloroform (7,12 ml) über Nacht unter Rückfluss erhitzt. Die resultierende klare Lösung (ein Anzeichen dafür, dass das gesamte Thymin unter Bildung der Verbindung 22 silyliert worden ist) wurde auf Raumtemperatur gekühlt: Lösung B. Die Lösung A wurde der Lösung B zugesetzt und 4 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Wasser (10 ml) wurde zugesetzt und das Gemisch wurde 20 min gerührt. Chloroform (10 ml) wurde zugesetzt, die organische Phase wurde abgetrennt, mit Wasser (2 × 10 ml) gewaschen, getrocknet, filtriert und zu einem Sirup eingedampft, der mittels Flash-Säulenchromatographie (Hexan:EtOAc 1:1) gereinigt wurde. Rohes 23 (150 mg, 0,32 mmol, 42%) wurde als Feststoff erhalten. Es wurde aus EtOH kristallisiert, wobei reines 23 (100 mg, 0,22 mmol, 30%) als weißer Feststoff erhalten wurde: Schmp.: 160°C, mit einer Originalprobe von 23 identisch (Literaturwert: Schmp.: 120–122°C für das D-Isomer und 118–120°C für das L-Isomer); ¹H-NMR (CDCl₃) δ 8,52 (1H, bs, N-H), 8,13–7,43 (10H, m, ArH), 7,36 (1H, q, J = 1), C-H-Thymin, 6,35 (1H, dd, J = 3,0 und J = 22,2, H-1), 5,64 (1H, dd, J = 3,0 und J = 18,0, H-3), 5,32 (1H, dd, J = 3,0 und J = 50,0, H-2), 4,86–4,77 (2H, m, H-5 und H-5'), 4,49 (1H, q, H-4), 1,76 (3H, d, J = 1,0, Thymin-CH₃).
Beispiel 9
1-(2-Deoxy-2-fluor-β-L-arabinofuranosyl)thymin (24)
Eine Lösung von 23 (47 mg, 0,1 mmol) und n-Butylamin (0,74 g, 1,0 ml, 10 mmol) in Methanol (2 ml) wurde 3 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Die Lösung wurde zur Trockne eingedampft und mit Ethylether behandelt, wobei ein Feststoff erhalten wurde, der abfiltriert, mit Ether gewaschen und getrocknet wurde, wobei 24 (20 mg, 0,077 mmol, 77%) als weißer Feststoff erhalten wurde: Schmp.: 188°C (Literaturwert: Schmp.: 185–187°C, 184–185°C, 187–188°C für das D-Isomer); [α]_D ²⁰ = –93 (c 0,25 MeOH); (Literaturwert: [α]_D ²⁰ = –111 (c 0,23 MeOH), [α]_D ²⁰ = –122 (c 0,23 MeOH)). ¹H-NMR (DMSO-d₆) δ 11,0 (1H, bs, N-H), 7,58 (1H, s, C-H-Thymin), 6,09 (1H, dd, J = 4,2 und J = 15,6, H-1), 5,85 (1H, bs, OH), 5,10 (1H, bs, OH), 5,02 (1H, dt, J = 4,0, J = 3,8 und J = 52,8, H-2), 4,22 (1H, dt, J = 3,8, J = 4,0 und J = 20,3, H-3), 3,76 (1H, q, J = 4,0 und J = 9,5, H-4), 3,69–3,57 (2H, m, H-5 und H-5'), 1,77 (3H, s, Thymin-CH₃).

Claims

Verfahren zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I) ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteraromatische Base ist, durch Herstellen einer 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose, umfassend die Schritte; (a) Erhalten einer 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II):
wobei jeder Rest R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, und (b) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in die 2-Deoxy-2- halo-L-arabinofuranose.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfaßt: (a) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose gegen O-Acyl oder einem Halogen (F, Br, Cl oder I), (b) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base, und (c) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Verfahren zur Herstellung der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) umfaßt, umfassend die Schritte: (a) Erhalten von gegebenenfalls geschütztem L-Arabinal der Formel (III)
wobei jeder Rest R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Verfahren zur Herstellung der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) umfaßt, umfassend die Schritte: (a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I) ist, (c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosids der Formel (I):
wobei X ein Halogen (F, Cl, Br oder I) ist und B eine Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base ist, umfassend die Schritte: (a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I) ist, (c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu erhalten,
(d) Halogenieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose der Formel (II) zu bilden:
wobei X ein Halogen (F, Br, Cl oder I) ist, (e) Umwandeln der 2-Deoxy-2-halo-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-halo-L-arabinofuranose, (f) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen O-Acyl oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), (g) Kuppeln der Arabinofuranose an eine gegebenenfalls geschützte Pyrimidinbase, Purinbase, heterocyclische oder heteroaromatische Base und (h) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-halo-β-L-arabinofuranosylnucleosid zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU) durch Herstellen einer 2-Deoxy-2-haloarabinofuranose, umfassend die Schritte: (a) Erhalten einer 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a):
wobei jeder Rest R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, und (b) Umwandeln der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfaßt: (a) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen O-Acyl oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), (b) Kuppeln der Arabinofuranose an ein gegebenenfalls geschütztes Thymidin, und (c) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ferner das Verfahren zur Herstellung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) umfaßt, umfassend die Schritte: (a) Erhalten von gegebenenfalls geschütztem L-Arabinal der Formel (III)
wobei jeder Rest R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ferner das Verfahren zur Herstellung der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) umfaßt, umfassend die Schritte: (a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten,
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I) ist, (c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymin (L-FMAU), umfassend (a) Erhalten einer gegebenenfalls geschützten L-Arabinose der Formel (IV):
wobei jeder Rest R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Acyl oder Silyl ist, (b) Substituieren von OR¹ gegen ein Halogen (F, Br, Cl oder I), um eine Verbindung der Formel (V) zu erhalten
wobei X¹ ein Halogen (F, Br, Cl oder I) ist, (c) Reduzieren der Verbindung der Formel (V), um eine Verbindung der Formel (III) zu bilden,
(d) Fluorieren der Verbindung der Formel (III) und Entschützen, wenn nötig, um die 2-Deoxy-2-floor-L-arabinopyranose der Formel (II-a) zu bilden,
(e) Umwandeln der 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinopyranose in eine 2-Deoxy-2-fluor-L-arabinofuranose, (f) gegebenenfalls Substituieren von OR¹ gegen O-Acyl oder ein Halogen (F, Br, Cl oder I), (g) Kuppeln der Arabinofuranose an ein gegebenenfalls geschütztes Thymin, und (h) Entschützen, wenn nötig, um das 2'-Deoxy-2'-fluor-β-L-arabinofuranosylthymidin zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Halogenierung der Verbindung der Formel (III) in Nitromethan:Wasser durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Halogenierung der Verbindung der Formel (III) in Aceton:Wasser durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Umwandlung der L-Arabinopyranose in die L-Arabinofuranose unter Verwendung von einem Äquivalent Schwefelsäure durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Umwandlung der L-Arabinopyranose in die L-Arabinofuranose in trockenem Methanol durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Fluorierung der Verbindung der Formel (III) unter Verwendung von Selectfluor^TM (F-TEDA-BF₄) durchgeführt wird.