KR100355533B1

KR100355533B1 - 뉴클레오시드 유사체의 입체선택적 합성방법

Info

Publication number: KR100355533B1
Application number: KR1019990047483A
Authority: KR
Inventors: 강재성; 이수영; 김영권
Original assignee: 주식회사 삼천리제약
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2002-10-09
Also published as: KR20010039189A

Abstract

본 발명은 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신 -1'-일)-1,3-옥사티올란의 제조방법에 관한 것으로, a)(2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산 (1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르에 5-플루오로우라실을 커플링시켜 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조한 다음, b)상기 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란 -2R-카르복실래이트를 활성화시킨 후 아민화하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조하고, c)상기 (1'R, 2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 환원시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

뉴클레오시드 유사체의 입체선택적 합성방법{Process for the stereoselective synthesis of nucleoside analogues}

본 발명은 뉴클레오시드 유사체의 입체 선택적 합성 벙법에 관한 것으로, 특히 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란((-)-FTC)의 합성방법에 관한 것이다.

인체 면역 결핍 바이러스와 B형 간염 바이러스에 대해 항바이러스 활성을 갖는 뉴클레오시드 유사체들이 알려져 있다. 이러한 뉴클레오시드 유사체들은 대부분 두개 이상의 카이랄 센터를 가지고 있고, 크게는 시스 및 트랜스 광학 이성질체 각각의 쌍을 가지고 있다. 이 가운데 한가지 시스 이성질체 만이 일반적으로 생물학적 활성과 낮은 세포독성을 나타낸다. 따라서, 이러한 한가지 시스-뉴클레오시드의 입체 선택적 합성 기술이 매우 중요하다.

뉴클레오시드 유사체의 제조방법으로는 국제특허공개공보 WO92/20669, 및 WO95/29176 호에 게시되어 있는 바와 같이, 루이스 산을 이용해 1.3-옥사 티올란 유도체에 퓨린 또는 피리미딘 염기를 글리코실화하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법으로 제조하게 되면 시스형태와 트랜스 형태의 뉴클레오시드 유사체를 분리해야하므로 생물학적 활성이 있는 시스 형태의 수율이 낮은 단점이 있다.

국제특허공개공보 WO94/29301 호에는 비사이클릭 중간체를 이용하여 입체 선택적으로 뉴클레오시드를 합성하여 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신-1'-일) -1,3-옥사티올란((-)-FTC)를 제조하는 방법이 게시되어 있다. 그러나, 상기 방법들은 모두 루이스 산을 이용해야 하는 단점이 있다.

루이스 산을 이용하지 않고 뉴클레오시드 유사체를 합성하는 방법이 WO95/29174호에 게시되어 있으나, 이 방법도 완전하게 한가지 시스 형태만의 뉴클레오시드 유사체를 합성하지는 못했다. 따라서, 동반 생성되는 광학 이성질체를 효소나 크로마토그램으로 분리해야하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 루이스 산을 사용하지 않으면서 입체 선택적으로 뉴클레오시드 유사체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저가의 원료를 사용하여 높은 수율로 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신 -1'-일)-1,3-옥사티올란((-)-FTC)를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 a)(2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르에 5-플루오로우라실을 커플링시켜 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조한 다음, b)상기 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 활성화시킨 후 아민화하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조하고, c)상기 (1'R, 2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 환원시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신 -1'-일)-1,3-옥사티올란의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명의 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신 -1'-일)-1,3-옥사티올란의 합성 방법을 다음 화학반응식에 도시하였다.

1) 타르타르산(I)에-멘톨과 p-톨루엔설폰산을 반응시켜 (1'R,2'S,5'R)-디멘틸에스테르(II)를 제조한다. 이때 용매로 공비가 가능한 혼합용매를 사용하는 것이 효과적이다. 예를 들어 톨루엔, 벤젠, 및 에틸아세테이트 중 하나와 테트라히드로 퓨란, 아세토니트릴 중 하나의 혼합용매를 사용할 수 있고, 특히 톨루엔과 테트라히드로퓨란 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.

2)타르타르산(1'R,2'S,5'R)-디멘틸에스테르(II)를 과요오드화나트륨 및 소듐티오설패이트를 사용하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸글리옥실래이트(III)로 만든다.

3)(1'R,2'S,5'R)-멘틸글리콕실래이트(III)를 1,4-디티안-2,5-디올(IV)과 반응시켜 (2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르(V)를 제조한다.

4)(2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르(V)에 5-플루오로우라실을 커플링시켜 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VII)를 제조한다. 이 커플링 반응에서는 약 유기산, 예를 들어, p-니트로페놀 또는 페놀을 촉매로 사용한다.

5)(1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VII)를 활성화시킨 후 아민화 하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VIII)를 제조한다. 활성화에는 염화설포닐 화합물을, 아민화에는 암모니아, 알킬 아민, 디알킬 아민 등의 아민 화합물을 사용한다.

6)(1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VIII)를 환원시켜 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란(IX)을 제조한다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다.

실시예1: 타르타르산 (1'R,2'S,5'R)-디멘틸에스테르(II)

1l-플라스크(Dean-Stark-Trap장착)에 타르타르산(69.6g), l-멘톨(135.2g), p-톨루엔설폰산(35.6g), 300㎖ Tol, 150㎖ THF를 넣고 6시간 환류시켰다. 그동안 물 약 22g이 생성되었다. 반응액을 상온으로 냉각 시킨후 미리 준비한 5%-NaHCO₃수용액 400㎖에 교반하며 적가하였다. 유기층을 분리하고 반응액을 물 200g으로 다시 세척한 후 용매를 감압하에서 완전히 증류시켜 제거하였다.

실시예 2: (1'R,2'S,5'R)-멘틸글리옥실래이트(III)

상기 잔류물(II)에 메탄올 560㎖를 투입하여 10분간 교반하여 용해시켰다.

물 30㎖를 투입하고 승온(60-65℃)후, 과요오드산나트륨 92g을 투입하여 4시간동안 환류한 후 냉각(10℃)시켰다. 반응액을 셀라이트(celite) 위로 여과 한후 메탄올로 세척하였다. 여액을 감압 증류하였다. 잔류물에 톨루엔 550㎖와 5% 소듐티오설패이트 80㎖를 넣고 고체가 녹을때까지 교반한 다음, 유기층을 분리하고 소금물 100㎖로 세척하였다. 유기층에 basic charcoal 10g / 무수 황산나트륨 10g을 투입, 1 시간 교반 후에 여과하였다.

실시예 3: (2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R) 멘틸에스테르(V)

1L 플라스크(Dean-Stark-Trap장착)에 상기 반응액(III)을 넣고 아세트산 12g을 넣고 환류 (외부온도 : 140℃)하며 물을 제거 한 다음, 반응액을 감압증류하여 잔류물의양이 520㎖가 되도록 하였다. 1,4-디티안-2,5-디올(IV) 60g을 넣고 2 시간 환류시키며 물을 빼냈다.(약 20g). 반응 혼합물의 온도를 약 80℃로 낮춘 다음 여과하고 내부온도를 0 - 5도로 낯춘후 헥산/TEA(1.2ℓ : 12㎖)를 약 2시간에 걸쳐 투입한 후 약 6시간 상기 온도에서 교반하여 생성된 고체를 여과한 후 톨루엔/헥산(1:3) 40㎖ x 2 로 세척하였다. 생성된 흰색 고체를 감압 건조 시켰다(50-55℃도에서 10시간). mp =93.8℃. [α]²⁵ _D= -45 (c = 0.1, MC).¹H NMR(DMSO-d6) 5.56(d,1H), 4.72(t,1H), 3.1(dd,1H), 2.8(dd,1H), 1.4-2.0 (m,7H), 1.0(m,2H), 0.9(t,6H), 0.8(d,3H). MS; 288(2, M+), 271(3), 139(72, 멘톨 x H₂O), 105((50), 83(100).

실시예4:(1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VII)

1ℓ플라스크에 상기 화합물(V)50g과 MC 500㎖에 메탄설폰산 0.13㎖와 DMF 14.3㎖를 넣고 교반하면서 온도를 5-8℃로 냉각하였다 (외부습기차단). 티오닐클로라이드 13.3 ㎖를 상기 온도를 유지하며 약 1시간동안 적가한 다음 반응조의 온도를 10 - 15℃로 올리며 1.5시간 동안 교반한다. 반응액을 1.5시간 동안 상압에서 증류하였다(약 300㎖).

500㎖ 가지가 세개 달린 플라스크에 실릴화시켜 증류한 5-플루오로우라실47.6g과 클로로포름 100㎖, p-니트로페놀 5.74g을 넣고 환류시키는 동안 상기 용액을 30분동안 적가하고 5시간 환류시켰다. 물 50㎖와 TEA 12.2㎖의 혼합물에 상온으로 냉각시킨 상기 반응액을 서서히 적가 한후 30분간 교반하고 유기층을 분리하였다. 용매를 완전히 감압, 증류시킨후 이소프로필아세테이트 75㎖를 넣고 10-15℃에서 5시간 교반후 여과하였다. 생성된 흰색 고형물을 55-60℃에서 6시간 감압 건조시켰다. 55g의 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 얻었다(수율 80%). mp = 220℃(dec.). [α]²⁵ _D= -57.9 (c=1.02, DMF).¹H NMR(DMSO-d6); 8.2(d,1H), 6.3(t,1H), 4.7(t,1H), 3.5(dd,1H), 3.2(dd,1H), 1.4-2.0 (m,7H), 1.0(m,2H), 0.9(t,6H), 0.8(d,3H). MS; 401(5, M+1), 270(26), 189(16), 139(30, 멘톨 x H₂O), 83(100).

실시예5:(1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트(VIII)

100㎖ 플라스크에 상기 화합물(VII) 5.0g , 무수 K₂CO₃3.45 g, 토실클로라이드(Tosyl-Cl)4.76 g을 아세토니트릴 50㎖에 넣고 2시간 환류시켰다. 상온으로 냉각시킨후 암모니아를 1-2시간동안 투입하였다. 염화메틸렌 50㎖와 물 50㎖를 넣고 30분 교반후 유기층을 분리하였다. 용매를 감압증류하고 이소프로필 아세테이트 10㎖를 넣고 30분간 교반후 여과하였다. 생성된 고형물을 감압 건조시켜 4.0g의(1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 얻었다(수율 80%). mp = 220℃(dec.). [α]²⁵ _D= -20 (c=0.07, MeOH).¹H NMR(DMSO-d6); 8.1(b,1H), 6.4(t,1H), 5.8(b,1H), 4.8(dt,1H), 3.5(dd,1H), 3.1(dd,1H), 1.4-2.0 (m,7H), 1.0(m,2H), 0.9(t,6H), 0.8(d,3H).

실시예 6 : 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란(IX)

K₂HPO₄4.58g을 물 50㎖에 용해시켰다. 상기화합물(VIII) 3.5g과 에탄올 35 ㎖를 넣고 10분간 교반하였다. 미리 제조한 NaBH₄0.7 g/ 7㎖ 물/0.07㎖ 25% NaOH 수용액의 혼합물을 약 2시간에 걸쳐 적가하였다. 반응이 완결되면 30분간 정치 한후 유기층을 분리하였다. 진한 HCl 1㎖로 유기층 용액을 pH 4-4.5로 맞추고, 다시 2N-NaOH 4㎖로 pH 6.8-7.2 사이로 맞추었다. 반응물의 유기용매를 완전히 감압증류 한후 물 20 ㎖를 넣고 톨루엔으로 2번 추출하였다. (IX)가 들어 있는 물 층을 감압증류 한후 플래쉬 칼럼 크로마토그래피(flash column chromatography) (MC/MeOH,95:5)로 분리 하였다. 1.95g의 (-)-FTC를 얻었다(수율 95%). mp =195℃, [α]²⁵ _D= -130 (c=1.02, MeOH).¹H NMR (DMSO-d6); 8.2(d,1H), 7.83(br,1H), 7.59(br,1H), 6.1(m,1H), 5.4(t,1H), 5.2(m,1H), 3.7(m,2H), 3.4(dd,1H), 3.1(dd,1H). MS; 248(1, M+1), 130(26, 5-플로오로시토신+1), 118(95), 87(100).

비교예(실시예 5의 화합물(VIII) 합성을 5-플로오로시토신을 출발물질로 하여 국제 특허공개공보 제 WO95/29174 호에 기재된 방법대로 실시하였다).

100㎖ 플라스크에 상기 화합물(V) 6.7g와 염화메틸렌 67㎖, 메탄술폰산 0.02㎖, DMF 2.0㎖를 넣고 5-10℃로 냉각시켰다. 티오닐클로라이드 1.9㎖를 서서히 적가하고 10-15℃에서 1-2시간 교반한 다음 상압에서 MC 35㎖를 증류하였다. 100㎖ 가지가 세개 달린 플라스크에 3.0g 5-플루오로시토신, 5.3㎖ 헥사메틸디실라잔, 0.02㎖ 메탄술폰산, 10㎖ 톨루엔을 넣고 맑은 용액이 될 때까지 환류한다음 50℃로 냉각시킨후 TEA 3.2㎖를 넣고 상기 (V)의 염소화 반응액을 50℃에서 실릴화시킨 5-플루오로시토신 용액에 서서히 적가한다음 5시간 환류시켰다. 반응액을 1.65㎖ TEA/물 25㎖에 현탁시키고 60분 교반한 후 헥산 27㎖를 서서히 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. 여과하고 이소프로필아세테이트로 세척한 다음 건조시켰다. 3.25g의 흰색고체(VIII)를 얻었다(수율 35%)

mp = 220℃(dec.). [α]²⁵ _D= -20 (c=0.07, MeOH).¹H NMR(DMSO-d6); 8.1(b,1H), 6.4(t,1H), 5.8(b,1H), 4.8(dt,1H), 3.5(dd,1H), 3.1(dd,1H), 1.4-2.0 (m,7H), 1.0(m,2H), 0.9(t,6H), 0.8(d,3H).

상기 본 발명의 상세한 설명 및 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 루이스 산을 사용하지 않으면서도 입체 선택적 반응으로 추가적인 이성질체의 분리 작업이 요구되지 않는다. 또한, 커플링 반응시 염기로 고가의 5-플루오로시토신 대신 가격이 싼 5-플루오로우라실을 사용하고 종래의 방법에 비해 수율이 월등히 높아 경제적인 장점이 있다.

Claims

a)(2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르에 5-플루오로우라실을 커플링시켜 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조한 다음,

b)상기 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란 -2R-카르복실래이트를 활성화시킨 후 아민화하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 제조하고,

c)상기 (1'R,2'S,5'R)-멘틸 -5S-5- (5'-플루오로시토신-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 환원시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2R-히드록시메틸-5S-(5'-플루오로시토신 -1'-일)-1,3-옥사티올란의 제조방법
제 1 항에 있어서, 상기 단계 a)의 출발물질인 (2R,5R)-5-히드록시-[1,3]-옥사티올란-2-카르복실산(1'R,2'S,5'R)멘틸에스테르는, i) 타르타르산(I)에-멘톨과 p-톨루엔설폰산을 반응시켜 (1'R,2'S,5'R)-디멘틸에스테르를 제조한 다음, ii)타르타르산(1'R,2'S,5'R)-디멘틸에스테르를 과요오드화나트륨을 사용하여 (1'R,2'S,5'R)-멘틸글리옥실래이트로 만들고 iii)(1'R,2'S,5'R)-멘틸글리옥실래이트를 1,4-디티안-2,5-디올과 반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 단계 i)의 용매는 공비가 가능한 혼합용매인 것을특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 혼합용매는 톨루엔, 벤젠, 및 에틸아세테이트 중 하나와 테트라히드류 퓨란, 아세토니트릴 중 하나의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 a)의 커플링 반응은 약 유기산을 촉매로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 약 유기산은 p-니트로페놀 또는 페놀인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)의 아민화 반응은 1'R,2'S,5'R)-멘틸-5S-5-(5'-플루오로우라실-1'-일)-1,3-옥사티올란-2R-카르복실래이트를 염화설포닐화합물로 활성화시킨 후 아민과 반응시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.