ITMI982289A1

ITMI982289A1 - Processo per l'ottenimento su larga scala di 2'3'-dideidro-3'- deossitimidina.

Info

Publication number: ITMI982289A1
Application number: IT002289A
Authority: IT
Inventors: Mariacristina Fochi; Alberto Sala
Original assignee: Ind Chimica Srl
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-04-27
Also published as: IT1303250B1; ITMI982289A0

Description

“Processo per l’ottenimento su larga scala di 2\3’-dideidro-3'-deossitimidina”

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda il campo della sintesi dei prodotti antivirali, ed in particolare dei derivati dideidro-dideossinucleosidici. L'invenzione descrive un processo per l'ottenimento e purificazione della 2\3,-dideidro-3,-deossitimidina (stavudina), un composto antivirale utile per il trattamento delle infezioni da virus HIV.

TECNICA ANTERIORE

La stavudina (Z'.S'-dideidro-S'-deossitimidina) è un derivato della timidina ad azione antivirale. Questo prodotto è stato recentemente approvato per il trattamento della sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS), in particolare per quei pazienti che sono intolleranti o refrattari ad altre terapie antivirali (Drugs Future, 1994, 19(10), 925-932; New Products Intros., Drug Persp., 1994, 7(7), 402).

Considerato l’elevato interesse farmaceutico di questa molecola, molti sono gli studi diretti a trovare un metodo efficiente per la sua preparazione.

Partendo dalla timidina sono state individuate varie vie sintetiche, quali ad esempio:

- apertura di anello di un intermedio 3\5’-anidro [J.P. Horwitz et al., J. Org. Chem., 32, 817 (1967)];

- β-eliminazione di un 3'-selenossido [J. Vial et ai., Nucleosides & Nucleotides, 9, 245 (1990)];

- β-eliminazione riduttiva di un nucleoside 02,3'-ciciico [B.V. Joshi et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans.1, 2537 (1992)];

- β-eliminazione base assistita di un 3'-mesilato.

Un esempio di quest’ultima via sintetica è descritto da Horwitz et al., J. Am. Chem. Soc., 86, 1896 (1964), dove si descrive la sintesi della stavudina a partire dalla S'-O-tritil-S'-O-mesil-timidina (a sua volta ottenibile dalla timidina); la S'-O-tritil-S'-O-mesil-timidina viene fatta reagire in DMSO in presenza di potassio t-butilato con deprotezione finale in ambiente acido. In questo caso, l'isolamento della stavudina, effettuato mediante evaporazione del DMSO ad alte temperature e in condizioni fortemente basiche, causa una parziale decomposizione della stavudina con diminuzione della resa.

in vista degli svantaggi della tecnica nota sopra evidenziati, risulta sentito il problema di ottenere un nuovo procedimento per la produzione di stavudina ad elevata purezza che sia facilmente effettuabile su larga scala. In particolare, in considerazione della labilità del prodotto, si richiede un procedimento che utilizzi condizioni di reazioni blande, ed un numero limitato di passaggi, tale da potere essere facilmente ed efficientemente riprodotto su scala industriale.

SOMMARIO

Questa invenzione descrìve un nuovo processo per la preparazione della 2\3’-dideidro-3'-deossitimidina (stavudina) su larga scala e con buona purezza.

Il processo descrìtto comprende il trattamento, in presenza di una base, di una 5’-0-benzoil-3'-0-alchilsolfonÌI-timidina o di una 5'-0-benzoil-3'-0-arilsolfonil-timidina, con formazione, in un solo stadio, di stavudina.

La stavudina così ottenuta viene successivamente purificata, preferibilmente mediante la formazione di un solvato con N.N-dimetilacetammide.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

(A) Figura 1: Sintesi di stavudina

(1) β-timidina

(2) 5'-0-Benzoiltimidina

(3) 5'-0-Benzoil-3'-0-metansolfoniltimidina

(4) 2 3 '-Dideidro-3 '-deossitimidina

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

La presente invenzione descrive un nuovo processo per l'ottenimento su larga scala della 2,,3,-dideidro-3'-deossitimidina (stavudina) con elevate rese e buona purezza.

Il processo, rappresentato nella Figura 1, è caratterizzato dal comprendere il trattamento, in presenza di una base, di una 5-0-benzoil-3'-0-alchilsolfonil-timidina (3) o di una 5'-0-benzoil-3'-0-arìlsolfonil-tìmidìna. Questa reazione porta alla formazione di stavudina grezza (4), che viene successivamente purificata ottenendo così il prodotto finale, utilizzabile per scopi farmaceutici.

Tra le diverse possibili timidine da sottoporre a questa reazione, ì derivati preferiti sono rappresentati dalla 5'-0-benzoil-3'-0-mesil-timidina e la S'-O-benzoil-S'-O-tosil-timidina.

Le sopra citate timidine, sostituite in posizione 3’ e 5’, possono essere preparate con ottime rese e con costi contenuti a partire dalla p-timidina, per trattamento in piridina con benzoli cloruro e con un alchilsolfonil cloruro o un arilsolfonil cloruro. Esempi di tali preparazioni sono riportati nella parte sperimentale.

La conversione delia 5'-0-benzoil-3’-0-a!chilsolfonil-timidina o della 5'-0-benzoil-3'-0-arilsolfonil-timidina in stavudina viene effettuata in ambiente basico in un solvente organico, ad esempio la DMF e DMSO, eventualmente in miscela con solventi eterei quali il tetraidrofurano. La base utilizzata per questa reazione è preferiblmente un alcolato (ad esempio sodio t-butilato, potassio t-butilato, sodio metilato). La reazione si svolge ad una temperatura compresa tra 10 e 40°C, dunque convenientemente anche a temperatura ambiente. Si ottiene, come prodotto di reazione, la stavudina grezza (4).

Secondo una realizzazione particolare della presente invenzione, la reazione viene condotta utilizzando due o più basi tra quelle sopra riportate. Rispetto all'uso di una sola base e a parità di equivalenti basici usati, l'utilizzo di due o più basi ha sorprendentemente portato ad una drastica riduzione dei tempi di reazione ed a una maggiore facilità di purificazione del prodotto ottenuto. Una combinazione particolarmente preferita è quella costituita dalla coppia t-butilato di potassio (o di sodio) e metilato di sodio.

Nel processo oggetto della presente invenzione, i derivati alchil- o arilsolfonilici vengono convertiti in stavudina attraverso un unico passaggio, con notevoli vantaggi dal punto di vista dei tempi e dei costi. La stavudina grezza viene recuperata dal mezzo di reazione applicando tecniche di per se note. Una metodologia preferita consiste nel precipitare la stavudina come sale sodico e/o potassico mediante aggiunta di solventi organici quali idrocarburi o eteri; particolarmente efficace è la precipitazione con toluene. Il solido ottenuto, eventualmente dopo rapido essiccamento, viene disciolto in un opportuno volume di acqua e, ad una temperatura compresa tra 0 e 25° C, viene trattato fino a neutralizzazione con un acido organico o inorganico. Esempi tipici sono acido acetico tra gli acidi organici e acido clorìdrico tra gli inorganici. La fase acquosa viene evaporata a secco sotto vuoto a temperatura non superiore ai 40°C, eliminando l’acqua residua mediante l’uso di opportuni solventi. La stavudina viene quindi estratta dai sali mediante l'uso di solventi opportuni (chetoni, etc.). E‘ preferìbile usare per questa operazione l’acetone ad una temperatura compresa tra 20 e 40°C. Dalla fase organica, previamente filtrata e sottoposta ad evaporazione sotto vuoto ad una temperatura non superiore ai 30°C, si ottiene la stavudina grezza.

Allo scopo di ottenere una prodotto ad elevata purezza, adatto ad esempio all'uso farmaceutico, la stavudina cosi ottenuta viene sottoposta ad un processo di purificazione. Per questo processo si possono usare tecniche note quali ad esempio la separazione cromatografica, la cristallizzazione, ecc.

Un procedimento di purificazione preferito e particolarmente efficace è descritto nella domanda co-pendente depositata il 26 ottobre 1998, a nome della Richiedente e qui incorporata per riferimento. Tale processo consiste nella formazione di uno specifico solvato, e nella sua successiva desolvatazione. Il solvato viene ottenuto per reazione della stavudina con Ν,Ν-dimetilacetammide (DMA) .

Al fine di formare il solvato, la stavudina viene sciolta ad una temperatura compresa tra 20 e 40°C in un eccesso di ammide (da 2 a 10 volumi di ammide per grammo di stavudina); la soluzione viene agitata a temperatura ambiente per un tempo variabile tra 30 minuti e 2 ore. I) solvato così formatosi viene precipitato con solventi quali eteri, chetoni e idrocarburi. Buoni risultati sono stati ottenuti con l’uso di etere etilico e etere isopropilico. Per completare la precipitazione del solvato può essere necessario raffreddare a 0°C.

11 solvato così ottenuto contiene da 0,5 a 1 mole di ammide per mole di stavudina e presenta, inaspettatamente, una stabilità ottimale. La sua stabilità è infatti tale da permetterne facilmente l’isolamento e l’eventuale purificazione; d'altra parte la stessa stabilità non è troppo elevata, permettendo così l’ottenimento della stavudina finale mediante desolvatazione in opportuni solventi senza dover ricorrere a condizioni drastiche (temperature elevate, tempi lunghi, etc.) nocive alla purezza della stavudina stessa.

La Ν,Ν-dimetilacetammide presenta l’ulteriore vantaggio di avere un basso costo e di garantire elevate rese di prodotto purificato.

I solvati cosi otenuti vengono facilmente desolatati per tratamento con opportuni solventi, otenendo così (a stavudina libera purificata. Tra i solventi utilizzabili si possono citare chetoni (ad esempio acetone), esteri (isopropilacetato, butilacetato, etc.), alcoli (ad esempio isopropanolo), ammidi, eteri, riscaldando ad una temperatura compresa tra 20 e 50°C. Un altro modo di purificazione del sotvato avviene mediante la sua dissoluzione, eventualmente facilitata da un leggero riscaldamento, nella stessa DMA e successiva riprecipitazione con gli opportuni solventi sopra citati.

Quando necessario, il ciclo di purificazione sopra descrito può venire ripetuto una seconda volta.

La presente invenzione viene ora descrita mediante i seguenti esempi non limitativi.

Parte sperimentale

Esempio 1

5 ’-O-Benzoil-timidina

Una soluzione di timidina (180 g) in piridina (1800 mi) è raffreddata a 0’ 5°C e trattata lentamente con benzoli cloruro (121,3 g). Terminata l'aggiunta si porta a temperatura ambiente e si agita per 3 giorni. La maggior parte della piridina è evaporata soto vuoto e la soluzione risultante è versata in acqua e ghiaccio soto vigorosa agitazione. La sospensione è agitata per 2 ore e il solido è filtrato, lavato bene con acqua e seccato soto vuoto. Il solido otenuto è purificato in toluene (2500 mi). La sospensione toluenica è agitata a 100°C per 30 minuti, raffreddata a 60°C e filtrata lavando sul filtro con toluene caldo. Se necessario, la fase di purificazione viene ripetuta una seconda volta. La 5'-0-benzoil-timidina è recuperata con resa dell’84%.

Esempio 2

5'-0-Benzoil-3‘-0-metansolfonil-timidina

Una soluzione di 5'-0-benzoil-timidina (210 g) in piridina (1000 mi) raffreddata ad una temperatura inferiore a 10°C e trattata goccia a goccia con mesil cloruro (83,2 g). Terminata l'aggiunta si porta a 20°C e si agita per 4 ore. Si evapora sotto vuoto la piridina, si riprende con acqua (900 mi) e metilene cloruro (1800 mi). La fase organica è filtrata e raffreddata a 0-5cC. Si ha formazione di precipitato che è filtrato e lavato con metilene cloruro freddo. Dopo essiccamento si ottiene 5'-0-benzoil-3'-0-metansolfonil-timidina con resa del 93%.

Esemplo 3

2', 3 '-Dideidro-3'-deossitlmidina (sintesi)

Una soluzione di S'-O-benzoil-S'-O-metansolfonil-timidina (255 g) in N,N-dimetilformammide (1200 mi) è trattata ad una temperatura di 20°C a porzioni con potassio t.butilato (202 g). Terminata l'aggiunta si agita a temperatura ambiente per 4 ore. La sospensione ottenuta è versata in toluene freddo (5500 mi). Si agita a temperatura ambiente per 30 minuti e si filtra il solido gommoso ottenuto che è ripreso fino a completa dissoluzione in acqua (700 mi). La fase toluenica è separata. La soluzione acquosa raffreddata ad una temperatura inferiore a 15°C, è neutralizzata con acido cloridrico concentrato e quindi evaporata sotto vuoto a circa 30-35“C. Le tracce di acqua vengono eliminate riprendendo il residuo con butanolo ed evaporando a secco sotto vuoto.

Il residuo è estratto con acetone a porzioni (in totale 2000 mi). La soluzione è trattata con carbone, filtrata ed evaporata sotto vuoto ottenendo la 2,,3l-dideidro-3'-deossitimidina grezza.

Esempio 4

2',3'-Dideidro-3 '-deossitimidlna (sintesi con coppia di basi)

Una soluzione di 5'-0-benzoil-3'-0-metansolfonil timidina (255 g) in N,N-dimetilformammide (900 mi) e tetraidrofurano (900 mi) è trattata ad una temperatura di 20°C a porzioni con potassio t.butilato (169 g). Terminata l'aggiunta si agita a temperatura ambiente per 1 ora e, successivamente, si tratta a porzioni con metilato di sodio (25 g). Si agita sempre a temperatura ambiente, per 1 ora. La sospensione ottenuta è versata in toluene freddo (5500 mi). Si agita a temperatura ambiente per 30 minuti e si filtra il solido gommoso ottenuto che è ripreso fino a completa dissoluzione in acqua (700 mi). La fase toluenica è separata. La soluzione acquosa raffreddata ad una temperatura inferiore a 15°C, è neutralizzata con acido clorìdrico concentrato e quindi evaporata sotto vuoto a circa 3Q-35°C. Le tracce di acqua vengono eliminate riprendendo il residuo con butanolo ed evaporando a secco sotto vuoto. Il residuo è estratto con acetone a porzioni (in totale 2000 mi). La soluzione è trattata con carbone, filtrata ed evaporata sotto vuoto ottenendo la 2\3'-dideidro-3'-deossitimidina grezza.

Esempio 5

2 ',3 '-Dideidro-3 ’-deossitimidina (purificazione)

La 2',3'-dideidro-3l-deossitimidina grezza (ottenuta dall'esempio 3) è trattata a temperatura ambiente con Ν,Ν-dimetilacetammide (DMA, 500 mi) (per ottenere completa dissoluzione è necessario scaldare alcuni minuti a 40°C). La soluzione è agitata a temperatura ambiente per 30 minuti e quindi trattata con etere isopropilico (1100 mi). Il solido ottenuto è agitato a freddo per 2 ore e filtrato.

L’analisi mediante 1H-NMR di un campione dopo essiccamento mostra la formazione di un solvato tra 2,,3,-dideidro-3,-deossitimidina e DMA in rapporto molare 1/0,75.

Il solido è quindi sospeso in DMA (170 mi), trattato a temperatura ambiente con etere isopropilico (250 mi) e agitato per 1 ora. Dopo filtrazione il solido è sciolto a caldo in isopropanolo (700 mi), trattato con carbone e filtrato. L’isopropanolo è concentrato sotto vuoto (solvente eliminato circa 400 mi) e la soluzione è raffreddata. Dopo filtrazione e essiccamento si isola la 2',3,-dideidro-3,-deossitimidina con resa superiore ai 40% (calcolata da S'-O-benzoil-S’-O-metansolfonil-timidina grezza) e con purezza HPLC del 99,1%.

La struttura è stata confermata mediante analisi 1H-NMR (DMSO, ppm):

Esempio 6

2’, 3 -Dideidro-3 '-deossitimidina (purificazione)

La 2l,3,'dideidro-3'-deossitimidina grezza (50% di quanto ottenuto nell’esempio 4) è trattata a temperatura ambiente con N,Ndimetilacetammide (DMA, 250 mi) (per ottenere completa dissoluzione è necessario scaldare alcuni minuti a 40°C). La soluzione è agitata a temperatura ambiente per 30 minuti e quindi trattata con etere isopropilico (550 mi). Il solido ottenuto è agitato a freddo per 2 ore e filtrato.

L’analisi mediante 1H-NMR di un campione dopo essiccamento mostra la formazione di un solvato tra 2',3,-dideidro-3,-deossitimidina e DMA in rapporto molare 1/0,75 (dati corrispondenti a quelli riportati nell'esempio 5).

Il solido è quindi sciolto in DMA (85 mi) riscaldando a 40°C, trattato a temperatura ambiente con etere isopropilico (125 mi) e agitato per 1 ora. Dopo filtrazione il solido è sciolto a caldo in isopropanolo (350 mi), trattato con carbone e filtrato. L’isopropanolo è concentrato sotto vuoto (solvente eliminato circa 200 mi) e la soluzione è raffreddata. Dopo filtrazione e essiccamento si isola la 2',3’-dideidro-3,-deossitimidina con resa superiore ai 50% (calcolata da 5'-0-benzoil-3'-0-metansolfoniltimidina grezza) e con purezza HPLC del 99,0%.

L’analisi 1H-NMR ha confermato la struttura della stavudina (dati corrispondenti a quelli riportati nell’esempio 5).

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo per la preparazione della 2,,3,-dideidro-3'-deossitimidina (stavudina), comprendente : (a) il trattamento di una 5'-0-benzoil-3'-0-alchilsolfonil-timidina o di una S-O-benzoil-S'-O-arilsolfonil-timidina con una base in un solvente organico, ad una temperatura compresa tra 10°C e 40°C, con l'ottenimento di stavudina grezza; (b) purificazione della stavudina grezza ottenuta in (a).
2. Il processo secondo la rivendicazione 1 dove detta 5'-0-benzoil-3'-0-alchilsolfoniltimidina è la S’-O-benzoil-S'-O-mesil-timidina.
3. Il processo secondo la rivendicazione 1 dove detta 5-0-benzoil-3'-0-arilsolfonil-timidina è la 5'-0-benzoil-3'-0-tosil-timidina.
4. Il processo secondo la rivendicazione 1 dove la base usata è costituita uno o più alcolati.
5. Il processo secondo la rivendicazione 4 dove la base usata è costituita da due alcolati.
6. Il processo secondo la rivendicazione 5, dove detti alcolati sono (i) sodio o potassio t-butilato e (ii) sodio metilato.
7. Il processo secondo la rivendicazione 1, dove detta purificazione è ottenuta mediante la sua solvatazione della stavudina con N.N-dimetilacetammide (DMA), seguita dalla successiva desolvatazione del solvato ottenuto.
8. (I processo secondo la rivendicazione 7 dove il solvato ottenuto contiene DMA:stavudina in rapporti molari compresi tra 0,5:1 e 1:1.
9. li processo secondo la rivendicazione 7, dove la desolvatazione viene ottenuta per trattamento dei solvati a temperature comprese tra 20°C e 50°C in solventi scelti tra ammidi, eteri, chetoni, esteri, alcoli.
10. Il processo secondo la rivendicazione 9, dove il solvente utilizzato per la desolvatazione è scelto tra butilacetato, isopropanolo, ed acetone.