KR20050005442A

KR20050005442A - β-Ｌ-플루오로-2',3'-디데히드로사이티딘(β-Ｌ-ＦＤ4Ｃ)의합성 방법

Info

Publication number: KR20050005442A
Application number: KR10-2004-7016211A
Authority: KR
Inventors: 코왈크직보; 자오리; 슈어랄프엠; 덩클리사
Original assignee: 아칠리온 파르마세우티칼스 인코포레이티드
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2005-01-13
Also published as: AU2003234737A1; NO20044927L; JP2005527589A; CN1329407C; WO2003087119A1; RU2004133062A; CN1653078A; CA2481572A1; EP1495040A1; US6897302B2; EP1495040A4; BR0309111A; AU2003234737B2; RU2310661C2; PL371913A1; US20040147479A1; UA77291C2; MXPA04009986A

Abstract

본 발명은 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)의 합성 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면 효율적이고, 비용 효율이 높으며, 환경적으로 건전한 방식으로 β-L-FD4C를 대량 생산할 수 있다.

Description

β-Ｌ-플루오로-2',3'-디데히드로사이티딘(β-Ｌ-ＦＤ4Ｃ)의 합성 방법{METHOD FOR SYNTHESIZING β-L-FLUORO-2',3'-DIDEHYDROCYTIDINE(β-L-FD4C)}

인체 면역결핍 바이러스(HIV)에 의해 유발되는 후천성 면역결핍증(AIDS)은 국제적인 건강 위기를 초래하였다. 세계 보건 기구에 따르면, 2001년 말경에 전세계적으로 약 4천만의 인구가 HIV/AIDS 감염자/환자로 추산되었다. 이들 중에서 약 5백만명은 2001년 중에 HIV에 감염되었다. HIV/AIDS는 전세계적으로 4번째 주요 사망 원인으로서, 이로 인하여 2001년 한 해에만 3백만명이 사망하였다(Weekly Epidemiological Record 76:381-388 (2001)).

심각한 인간의 건강 문제를 야기하는 또다른 바이러스는 B형 간염 바이러스(HBV)이다. HBV는 급성 간염을 유발시키는 것 외에도 만성 감염을 유발시켜 사망률이 높은 간경변 및 간암을 초래한다. 2000년 경에는 20억의 인구가 HBV에 감염된 것으로 보고되었다(Fact Sheet WHO/204, 세계 보건 기구(2000년 10월)).

HIV 및 HBV의 치료를 위한 유효 항 바이러스제로서 다양한 합성 뉴클레오사이드가 동정되었다. HIV 치료제로서 3'-아지도-3'-디옥시티미딘(AZT)이 개발된 이후(Mitsuya 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:7096-7100 (1985)), 몇 종의 2',3'-디데옥시(dd) 및 2',3'-디데히드로-2',3'-디데옥시(D4) 뉴클레오사이드가 유효 HIV 및 HBV 치료제로서 확인되었다. 예를 들어 임상적 용도로 승인된 뉴클레오사이드 유사체로는 2',3'-디데옥시이노신(ddI), 2',3'-디데옥시사이티딘(ddC)(Mitsuya 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:1911-1915 (1986)) 및 2',3'-디데히드로-3'-디옥시티미딘(D4T)(Mansuri 등, J. Med. Chem. 32:461-466 (1989))이 포함된다. 이러한 뉴클레오사이드 유사체는 자연 발생 "D" 거울상이성질체의 형태로 사용되지만, 당해 분야에서의 최근의 개발은 비천연 "L" 배열을 갖는 몇 종의 뉴클레오사이드 유사체에 집중되었다. 예를 들어, β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-3'-티아사이티딘(FTC)(Jeong 등, J. Med. Chem. 36:181-195 (1993)), β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시사이티딘(β-L-FddC)(Lin 등, Biochem. Pharmacol. 47:171-174 (1994)) 및 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)(Lin 등, J. Med. Chem. 39:1757-1759 (1996))은 HIV 및 HBV에 대한 유효 치료제로서 확인되었다.

β-L-FD4C는 HIV 및 HBV의 치료를 위한 특히 유망한 항바이러스제인 것으로 입증되었다(Lin 등, J. Med. Chem. 39:1757-1759 (1996)). β-L-FD4C의 초기 합성 방법(Lin 등, J. Med. Chem. 39:1757-1759 (1996))은 수율이 낮다는 문제가 있어서 대량 생산에 적합하지 않았다. β-L-FD4C의 다른 합성 방법이 제안되었다(미국 특허 제6,005,097호). 그러나, 전세계적으로 만연하는 HIV 및 HBV의 치료에 사용하기위한 β-L-FD4C의 능률적이고, 비용 효율이 높고, 환경적으로 건전한 상업적 규모의 생산을 위한 새로운 합성 방법이 당분야에 여전히 요구되고 있다.

발명의 개요

본 발명은 β-L-FD4C의 대량 생산에 적합한 새로운 합성 방법에 의해 상기한 요구를 해결한다. 본 발명의 방법은 비용 및 환경에 대한 영향을 줄이면서 수율 및 효율성을 향상시켰다.

한 양태에서, 본 발명은 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)의 합성 방법을 제공한다. 이 방법에 따르면,

(a) 제1 산 촉매 및 탈수소화제 존재 하에 하기 화학식 I의 L-크실로스와 아세톤을 반응시켜 하기 화학식 II의 디아세탈을 생성한다.

[화학식 I]

[화학식 II]

(b) 제2 산 촉매 존재 하에 상기 화학식 II의 디아세탈의 2,3 아세탈을 가수분해하여 하기 화학식 III의 아세탈을 생성한다.

[화학식 III]

(c) 염기 촉매 존재 하에 상기 화학식 III의 아세탈의 알콜 부분을 아실화하여 하기 화학식 IV의 디에스테르를 생성한다.

[화학식 IV]

(d) 산 존재 하에 상기 화학식 IV의 디에스테르의 아세탈 부분을 가수분해하여 하기 화학식 V의 디올을 생성한다.

[화학식 V]

(e) 상기 화학식 V의 디올의 히드록실기를 제거하여 하기 화학식 VI의 글리칼을 생성한다.

[화학식 VI]

(f) 하기 화학식 VII의 5-플루오로사이토신을 비스 보호하여 하기 화학식 VIII의 비스 보호된 5-플루오로사이토신을 생성한다.

[화학식 VII]

[화학식 VIII]

(상기 식에서 Z는 보호기임)

(g) 할로겐화제 존재 하에 상기 화학식 VI의 글리칼과 상기 화학식 VIII의 비스 보호된 5-플루오로사이토신을 커플링하여 하기 화학식 IX의 할로겐화된 사이토신 유도체를 생성한다.

[화학식 IX]

(h) 상기 화학식 IX의 할로겐화된 사이토신 유도체를 금속 아연 및 아세트산으로 처리하여 하기 화학식 X의 디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체를 생성한다.

[화학식 X]

(i) 염기 존재 하에 상기 화학식 X의 디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체의 에스테르 부분을 가수분해하여 하기 화학식 XI의 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)을 생성한다.

[화학식 XI]

본 발명은 항바이러스제로서 사용하기 위한 뉴클레오사이드 유사체의 제조에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)의 합성에 관한 것이다.

본 발명의 특정 구체예를 하기 도면을 참조하여 기술하는데, 이 도면은 단지 예시를 목적으로 제시된 것으로 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 특정 구체예의 β-L-FD4C의 제조를 위한 합성 경로를 예시한다.

본 발명은 β-L-FD4C의 신규 합성 방법 및 β-L-FD4C의 합성에 유용한 중간체를 제공한다. 이 방법은 우수한 수율 및 순도로 능률적이고 비용 효율이 높고 환경적으로 건전한 β-L-FD4C의 대량 생산을 가능하게 한다. 본원에서 참고로 인용하는 등록 특허, 공개 특허 출원 및 문헌은 이들 각각이 구체적이고 개별적으로 참고문헌으로 포함되는 것처럼 본원에서 참고문헌으로 포함한다. 그러한 공보들 및 본원의 개시 내용 간의 불일치는 본원에 유리하게 해석되어야 한다.

본원에서 사용되는 바와 같은 "저급 알킬"이란 용어는 직쇄 또는 분지쇄의 C₁-C₄알킬 기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸 등을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "산 촉매"란 용어는 소정의 화학 반응을 촉매하는 임의의 산성 물질을 말한다. 본원에 개시된 합성 방법에 사용하기 위한 산 촉매의 비제한적인 예로는 무기산, 예컨대 황산 또는 염산, 및 양이온 교환 수지를 들 수 있다. 양이온 교환 수지로는 설폰화 폴리스티렌 수지, 설폰화 폴리플루오로카본 수지를 비롯한 불용성 산성 수지, 및 폴리스티렌, 덱스트란, 아가로스 상의 기타 양이온 교환 수지가 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. "염기 촉매"란 소정의 화학 반응을 촉매하는 임의의 염기성 물질을 의미한다. 본원에 개시된 합성 방법에 사용될 수 있는 염기 촉매의 비제한적인 예로는 피리딘, 트리에틸아민, 및 디메틸아미노피리딘(DMAP)을 들 수 있다. "할로겐화제"는 할로겐화를 수행할 수 있는, 즉 화합물에 할로겐 원자를 도입할 수 있는 임의의 물질이다. "탈수소화제"는 물을 제거하는 임의의 물질이다. "보호기"는 화합물 상의 하나 이상의 반응성 부위에 결합될 때 그 부위에서 반응이 일어나는 것을 방지하고, 통상적인 화학적 방법에 의해 그러한 부위로부터 제거될 수 있는 임의의 기이다. 제1 화합물의 "유도체" 또는 "유사체"는 제1 화합물과 유사한 화학적 구조를 갖지만, 제1 화합물과 비교하여 하나 이상의 추가 작용기 또는 치환기가 없거나 하나 이상의 추가 작용기 또는 치환기를 포함하는 제2 화합물이다. 본원에서 "디데옥시"란 용어는 두 개의 탄소 원자 각각에 히드록실기 대신에 수소를 보유한 당 기를 갖는 뉴클레오사이드 부분을 의미하는 것으로 사용된다. "디데히드로"란 용어는 이중 결합을 함유하는 당 기를 갖는 뉴클레오사이드 부분을 의미한다. 예를 들어, β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)은 당 부분의 2' 및 3' 탄소에서 히드록실기 대신에 수소를 보유하며, 그러한 탄소 원자들 간에 이중 결합을 함유한다.

도 1은 본 발명의 특정 구체예에 따른 β-L-FD4C의 합성을 예시한다. β-L-FD4C(11)는 출발 물질로서 L-크실로스(1)를 사용하여 7 단계 절차에 의해 합성된다. 적어도 몇몇 구체예에서는 β-L-FD4C(11)는 어떠한 중간체 화합물(2∼10)도 증발 건조시키지 않고 L-크실로스(1)로부터 합성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 합성은 L-크실로스(1)에서 1,2 보호된 아세탈(3)로의 전환에서부터 시작된다. 이러한 전환은 디아세탈(2)을 제조한 후 온화한 조건 하에 디아세틸(2) 내의 3,4 아세탈 부분을 가수분해하여 아세탈(3)을 형성하여 수행된다. 디아세탈(2)을 형성하기 위해서는 L-크실로스(1)와 아세톤, 탈수소화제 및 산 촉매를 혼합한다. 도 1에 도시된 합성에 사용되는 탈수소화제는 황화구리이며, 이것은 우수한 수율을 산출하는 것으로 확인되었다. 또다른 탈수소화제의 비제한적인 예로는 MgSO₄및 Na₂SO₄가 있다. 도 1에 도시된 절차에 사용되는 산 촉매는 앰버리스트(등록상표) 15 수지(설폰산 작용기를 보유하는 강산 거대망상형 양이온 교환 수지, 팬실베이니아주 필라델피아 소재의 롬 앤 하스)이다. 상기 수지 촉매는, 우수한 순도를 갖는 생성물을 형성하는 효율적 반응을 가능하게 하고, 취급이 용이하고 비용 효율이 높으며, 여과에 의해 쉽게 제거될 수 있기 때문에 유용하게 사용된다. 대안의 수지 촉매의 비제한적인 예로는 설폰화 폴리스티렌 수지, 설폰화 폴리플루오로카본 수지와 같은 다른 양이온 교환 수지, 및 폴리스티렌, 덱스트란, 아가로스 등 상의 기타 양이온 교환 수지를 포함한다. 본 반응에 사용할 수 있는 또다른 비-수지 산 촉매는 황산 및 염산을 포함하며 이에 국한되는 것은 아니다.

비스 보호된 디아세탈(2)을 가수분해하여 아세탈(3)을 형성하는 반응은, 예를 들어 저급 알킬 알콜과 같은 유기 용매 중의 물을 첨가한 후 산 촉매를 첨가하여 수행한다. 적어도 몇몇 구체예에서는, 이 반응을 수행하기 전에 L-크실로스(1)로부터 제조된 디아세탈(2)의 용액을 중화시켜, 조기 가수분해로 인한 디아세탈(2)에서 아세탈(3)로의 분해 또는 크실로스로의 재전환이 일어나지 않도록 하면서 아세톤에서 저급 알킬 알콜 또는 기타 유기 용매로의 성공적인 교환을 보장한다. 중화는, 예를 들어 고체 탄산나트륨과 같은 염기 존재 하에 용매를 교환하여 수행한다. 용매를 교환하면, 디아세탈(2)을 후속 가수분해 반응에 직접 사용하여 아세탈(3)을 형성할 수 있으며 이로 인하여 반응 단계 사이에 증발 건조를 수행할 필요가 없어 효율을 증가시킬 수 있다. 몇몇 구체예에서는 가수분해 단계를 위한 용매는 저급 알킬 알콜, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 메탄올; 독성이 덜한 에탄올; 대량 생산을 위해 무수 에탄올 대신 사용되는 비용 효율이 높은 공업용 메틸화 주정(IMS); 또는 상기한 것들의 조합물이다. 대체 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔이 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 가수분해 단계에 사용되는 산 촉매는 앰버리스트(등록상표명) 15 수지이다. 대체 산 촉매로는 다른 양이온 교환 수지, 및 무기산, 예컨대 황산 또는 염산을 들 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 비-수지 촉매의 사용은 고형 폐기물 발생량을 감소시킴으로써 공정의 환경적 영향을 줄인다. 생성된 아세탈(3) 용액 중의 원치않는 크실로스는 분쇄에 의해 제거한다. 분쇄에 적합한 용매의 비제한적인 예로는 tert-부틸 메틸 에테르(TBME), 톨루엔/TBME, 톨루엔/에틸 아세테이트, 및 디클로로메탄(DCM)/에틸 아세테이트를 포함한다. 분쇄 용매로의 성공적인 교환은, 예를 들어 중탄산나트륨과 같은 안정화 염기 존재 하에 용매 교환을 수행함으로써 아세탈(3)에서 크실로스로의 분해 없이 이루어진다. 역시 후속 반응 단계에 사용하기에 적합한 톨루엔/TBME와 같은 분쇄 용매의 사용은 아세탈(3) 용액을 분쇄 이후의 후속 반응 단계에 직접 사용할 수 있도록 함으로써 효율을 증대시킨다.

화합물 (3) 내의 알콜 부분은, 예를 들어 p-톨루일 클로라이드와 같은 산 염화물 및 염기 촉매로의 처리에 의해 아실화되어 화합물 (4) 내의 해당 에스테르 부분을 형성한다. 도 1에 도시된 합성은 염기 촉매로서 피리딘, 반응 용매로서 DCM을 사용한다. 유용한 염기 촉매의 비제한적인 예로는 피리딘, 트리에틸아민, 디메틸아미노피리딘(DMAP) 및 이들의 조합물을 포함한다. 아실화 반응을 수행하는 데 사용하기에 적합한 용매는 DCM, 톨루엔, TBME 및 이들의 조합물을 포함한다. 반응 단계 사이에 증발 건조를 수행하지 않기 위하여 후속 반응 단계의 수행에 적합한 톨루엔과 같은 용매를 사용하여 효율성을 증대시킨다. 몇몇 구체예에서, 특히 대량 합성을 위해서는 피리딘 및 디클로로메탄과 같은 독성이 더 강한 물질의 사용을 제한하여 공정의 환경적 영향을 줄인다.

화합물 (4) 내의 1,2 아세탈 기는 가수분해되어 화합물 (5) 내의 해당 알콜 기를 생성한다. 가수분해는, 예를 들어 물 중의 포름산 또는 트리플루오로아세트산과 같은 산을 첨가하여 수행한다. 도 1은 포름산 수용액을 사용하는 가수분해를 예시한다. 가수분해 단계 수행에 적합한 용매의 비제한적인 예로는 아세토니트릴, 톨루엔 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 특정 구체예에서는 포름산 수용액을 톨루엔/아세토니트릴과 함께 사용하여 조절된 균질 반응을 유도하여 우수한 순도로 생성물 디올(5)을 산출한다. 몇몇 구체예에서 생성물 (5)는, 예를 들어 헥산/TBME 또는 톨루엔/TBME/헵탄 중에서의 분쇄에 의해 정제한다. 몇몇 대안의 구체예에서는, 용매 교환 및 예를 들어 이소프로필 에테르와 같은 용매로부터의 침전을 이용하여 순도가 향상된 생성물 디올(5)을 분리한다.

디올(5)은 2 단계 커플링 메카니즘을 통해 할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)로 전환시킨다. 먼저, 디올(5)을 도 1에 도시된 바와 같이 요오드, 이미다졸 및 트리페닐포스핀과의 반응에 의해 글리칼(6)로 전환시킨다. 이 반응에 적합한 용매의 비제한적인 예로는 디클로로메탄이 있다. 생성된 클리칼(6)은 분해를 방지하도록 조정된 조건 하에 보관한다. 이러한 조건의 비제한적인 예로는 농축 유성 물질로서 약 0℃ 이하에서 보관하는 것 및 DCM 또는 TBME 중에서 약 5℃∼약 6℃에서 약 3일까지 보관하는 것을 들 수 있다. 몇몇 구체예에서, 생성된 클리칼(6) 용액은 후술하는 커플링 단계에서 직접 사용함으로써 효율을 증가시킨다.

글리칼(6)을 할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)로 전환시키는 커플링 단계에는 또한 비스 보호된 5-플루오로사이토신(8)이 필요하다. 도 1은 5-플루오로사이토신(7)을 트리메틸실릴(TMS) 기로 비스 보호하여 비스 보호된 화합물(8)을 생성하는 과정을 도시한다. 보호는 화합물 (7)과 1,1,1-3,3,3-헥사메틸디실리잔 및 촉매를 접촉시켜 수행한다. 몇몇 구체예에서 촉매는 황산암모늄이다. 다른 보호기들도 당분야에 널리 공지되어 있으며, 그 예로는 디메틸헥실실릴, t-부틸디메틸실릴, t-부틸디페닐실릴, 트리페닐메틸이 있으며 이에 국한되는 것은 아니다. 보호 반응에 사용하기에 적합한 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 클로로벤젠, 클로로포름, 디클로로에탄, 디클로로메탄, 이소프로필 에테르 및 이들의 조합물이 있다. 몇몇 구체예에서, 후술하는 후속 커플링 반응의 수행에 적합한 용매가 사용되며, 비스 보호된 5-플루오로사이토신(8)의 용액을 커플링 반응에 직접 도입한다. 후속 커플링 단계에 사용하기에 적합한 용매, 예를 들어 클로로벤젠, 디클로로에탄(DCE), 또는 디클로로메탄(DCM) 중에서의 보호 단계의 수행은 다소 불안정한 생성물(8)을 분리 또는 증발 건조시킬 필요 없이 효율과 생성물 수율 및 품질을 향상시킨다. 몇몇 구체예에서, 특히 대량 생산의 경우 DCE 및 DCM과 같은 독성이 강한 용매의 사용이 제한되어 합성 공정의 환경적 영향을 감소시킨다.

글리칼(6)과 비스 보호된 5-플루오로사이토신(8)은 할로겐화제 존재 하에 커플링하여 할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)를 생성한다. 몇몇 구체예에서 할로겐화제는 도 1에 예시된 바와 같은 N-요오도숙신이미드(NIS)이다. 적어도 몇몇 구체예에서는 커플링 반응은 염소화 용매, 예를 들어 DCM, DCE, 클로로벤젠 및 이들의 조합물 중에서 수행된다. 몇몇 구체예에서는 공정의 환경적 영향을 줄이기 위하여 DCE 사용을 피한다. 생성물 (9)는 에탄올과 같은 저급 알킬 알콜을 첨가하여 생성물 (9)를 침전시켜 염소화 용매로부터 분리한다. 증발 건조가 필요 없는 생성물 (9)의 분리에 의해 생산 시간을 개선시키고, 어느 정도의 분해를 야기하는 생성물 (9)의 장시간 가열을 피할 수 있다. 대안으로, 생성물 (9)는 에탄올로 분쇄하여 분리한다. 몇몇 구체예에서 생성물 (9)는, 후속 반응 단계에 사용하기 위해 예를 들어 메틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트와 같은 저급 알킬 아세테이트에 용해시킨다. 생성물 (9)의 용액을 후속 합성 단계를 위한 잔류 반응물에 첨가하면 반응 용기에 고체 물질을 첨가할 필요가 없다.

도 1에 도시된 바와 같이, 할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)는 금속 아연 및 아세트산으로 처리하여 탈할로겐화 및 톨루산의 제거에 의해 디데옥시, 디데히드로 5-플루오로사이티딘 유도체(10)를 생성한다. 반응은 알콜 및 알킬 아세테이트 중에서 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 저급 알킬 알콜과 저급 알킬 아세테이트의 조합물, 예컨대 메탄올과 에틸 아세테이트의 조합물을 사용한다. 몇몇 구체예에서는 알콜 및 동일한 알킬 부분을 갖는 알킬 아세테이트, 예를 들어 메탄올과 메틸 아세테이트, 또는 에탄올과 에틸 아세테이트를 사용함으로써 알콜과 알킬 아세테이트 간의 트랜스-에스테르화 반응을 복잡하게 하는 것을 피한다. 몇몇 구체예에서는, 헥산/에탄올 용액으로 분쇄하여 생성물 (10)을 분리한다. 대안으로, 아세톤을 생성물 (10)의 용액에 첨가한다. 아세톤은 미량의 출발 물질 (9) 및 톨루일 관련 부산물을 제거하고, 또 생성물 (10)의 침전을 유발하여 증발 건조를 수행하지 않고 생성물 (10)을 분리할 수 있다. 아세톤을 첨가하기 전에 물로 세척하는데, 이 과정은 역추출에 의해 수용성 생성물 (10)의 손실을 막는다.

화합물 (10)의 에스테르 부분은 가수분해시켜 최종 생성물 β-L-FD4C(11)를 생성한다. 가수분해 반응에 적합한 용매로는 메탄올과 같은 극성 알콜이 있으며 이에 국한되는 것은 아니다. 적어도 몇몇 구체예에서는 가수분해는 염기를 사용하여 수행한다. 염기는 화학량론적 양 또는 촉매량으로 존재한다. 유용한 염기의 비제한적인 예로는 암모니아, 나트륨 메톡시드, 탄산칼륨, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데스-7-엔(DBU) 및 이소프로필아민을 포함한다. 도 1에 도시된 합성에서는 가수분해를 메탄올 중의 암모니아를 사용하여 수행한다. 몇몇 구체예에서는, 독성 기체의 취급과 관련된 위험을 줄이기 위해 암모니아 기체의 사용은 피한다. 특히 생성물 β-L-FD4C(11)를 고체로서 후속 분리하는 데 있어서는 시판되는 암모니아 메탄올 용액을 사용할 수 있다.

적어도 몇몇 구체예에서는 생성물 β-L-FD4C를 분리한다. 예를 들어, 미정제 생성물(11)은 당분야에 공지된 표준 기법, 예컨대 분쇄, 결정화 및/또는 실리카 플러그 여과를 이용하여 정제한다. 유용한 정제 절차의 비제한적인 예로는 에틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트/에탄올 중에서 분쇄하고, 그 후 컬럼 크로마토그래피를 수행하는 것을 들 수 있다. 때때로, 특히 미정제 β-L-FD4C(11)의 순도가 95% 이하인 경우, 약간의 재료 손실이 있다 하더라도 결정화 또는 실리카 겔 여과를 이용하여 소정의 생성물 순도를 달성한다. 또한 생성물 β-L-FD4C(11)의 양은 더 순수한 출발 물질(10)을 사용함으로써 증대시킨다. 화합물 (10)은 β-L-FD4C(11)보다 용해도가 더 크다. 따라서 출발 물질(10)의 양을 증가시키고 이로써 최종 화합물 β-L-FD4C(11)의 순도를 간접적으로 향상시키기 위해 결정화, 분쇄, 및/또는 실리카 플러그 여과를 비롯한 더 광범위한 정제 절차를 수행할 수 있다.

몇몇 대안의 구체예에서, β-L-FD4C(11)는 용매를 첨가하여 이를 침전시켜서 분리한다. 순수한 β-L-FD4C(11)의 침전을 개시시키기에 적합한 용매의 예로는 에틸 아세테이트 및 이소프로판올이 있다. 최종 생성물 β-L-FD4C(11)의 침전을 수행하게 되면 증발 건조 및 후속 정제 절차를 수행할 필요가 없다. 용매 사용량을 줄이고 고형 폐기물 발생량의 양을 줄이기 위해 실리카 겔 크로마토그래피 수행을 피하는 것은 특히 환경적 관점에서 바람직하다.

당업자라면 본 발명의 방법이 β-L-FD4C와 관련된 화합물의 제조에도 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 관련 화합물들은 리보스 부분에 결합된 퓨린 또는 피리미딘 염기를 갖는 뉴클레오사이드 유사체, 예를 들어 2'3'-디데옥시뉴클레오사이드 또는 2'3'-디데옥시-2'3'-디데히드로뉴클레오사이드를 포함한다. 피리미딘 염기는 우라실, 티민, 사이토신 및 관련 유사체와 같은 화합물을 포함하는 일반부류의 복소환 화합물이다. 퓨린 염기는 하이포크산틴, 크산틴, 아데닌, 구아닌 및 이의 유사체와 같은 화합물을 포함하는 일반 부류의 복소환 화합물이다. 퓨린 또는 피리미딘 유사체의 비제한적인 예로는 CH 부분이 질소 원자로 치환된 염기, 및 당분야에 공지된 통상적인 치환기(예를 들어, 할로겐, 히드록실, 아미노, 또는 C₁-C₆알킬)가 혼입되었거나, 제거되었거나 또는 이에 의해 변형된 하나 이상의 고리 치환기를 갖는 염기를 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 본원에 개시된 다양한 합성 중간체 및 이들의 유사체를 합성하는 데 유용하다.

하기의 비제한적인 실시예는 본 발명의 특정 구체예를 추가로 예시한다.

실시예 1

β-L-FD4C는 도 1에 도시된 절차에 의해 제조되었다.

아세탈(3)의 제조

L-크실로스(1)(1000 g, 6.66 몰, 1 당량), 아세톤(10 L), 황화구리(1.33 kg, 8.3 몰, 1.25 당량) 및 앰버리스트(등록상표) 15 수지(1000 g)를 기계 교반기, 온도 탐침 및 질소 유입구/유출구가 구비된 22 L의 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 반응물을 질소 하 실온에서 16 시간 동안 교반하였다. TLC(100% 에틸 아세테이트, 포스포몰리브덴산(PMA)으로 가시화)는 출발 물질(Rf∼0.05)을 나타내지 않았다. 고체 탄산나트륨 750 g을 첨가하고 30분간 교반하였다. 이 용액을 셀라이트(등록상표)(diatomite, 캘리포니아주 산타 바바라 소재의 월드 미네랄스 인코포레이티드)에 통과시켜 여과하여 고체를 제거하였다. 여과물을 진공 하에 유성 물질로 농축시켜 1.4 kg의 투명한 유성 물질을 얻었다.¹H NMR에 의해 L-크실로스(1)임을 확인하였다. 그 후 이 유성 물질을 4:1 메탄올:물 용액 7 L에 용해시켰다. 교반하면서 앰버리스트(등록상표) 15 수지 1.4 kg을 실온에서 첨가하였다. TLC(100% 에틸 아세테이트, PMA로 가시화)가 디 보호된 크실로스(2)(Rf∼0.75)가 없는 것으로 나타날 때까지 용액을 실온에서 교반하였다. 이 용액을 여과하고, 여과물은 고체 중탄산나트륨(약 20 g)을 사용하여 pH 8로 조정하였다. 진공 하에 용매를 50%로 제거하여 경질의 유성 물질 1160 g을 얻었다. 이 유성 물질을 3:2 디클로로메탄/에틸 아세테이트 용액 10 L로 분쇄하고 황산나트륨으로 건조시켰다. 그 후 건조된 용액을 셀라이트(등록상표)에 통과시켜 여과하고, 진공 하에 농축시켜 화합물 (3) 1055 g(83%)을 얻었다.¹H NMR 및 TLC로 구조를 확인하였다.

디에스테르(4)의 제조

아세탈(3)(1050 g, 5.52 몰, 1 당량), 피리딘(1800 mL, 23.18 몰, 4.2 당량) 및 디클로로메탄(5.65 L)을 첨가 깔때기, 질소 유입구/유출구, 온도 탐침, 기계 교반기 및 빙욕이 구비된 22 L 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 이 용액을 질소 하에서 빙욕을 사용하여 5℃로 냉각시켰다. 온도를 25℃ 이하로 유지하면서 첨가 깔때기를 통해 p-톨루일 클로라이드(1.76 kg, 11.48 몰, 2.08 당량)를 첨가하였다. 그 후 용액을 질소 하에서 16 시간 동안 교반하였다. TLC(1:1 에틸 아세테이트/헥산, PMA로 가시화)는 반응이 완료되었음을 나타내었다. 그 후 이 용액을 1 x 5 L물, 1 x 5 L 3 N HCl 용액, 1 x 5 L 물로 세척하고, 그 후 황산마그네슘으로 3 시간 동안 건조시켰다. 건조제를 여과 제거한 후 여과물을 진공 하에서 농축시켜 경질의 유성 물질 2460 g(정량적)을 얻었다. TLC 및¹H NMR에 의해 생성물 구조를 확인하였다.

디올(5)의 제조

9.3 L 포름산 및 2 L 물을 온도 탐침, 기계 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 22 L 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 디에스테르(4)(2320 g, 5.44 몰, 1 당량)를 2.3 L의 아세토니트릴에 용해시키고, 포름산/물 용액에 한 번에 첨가하였다. 그 후 합한 용액을 50℃로 만들고 2.5 시간 동안 교반하였다. TLC(1:1 에틸 아세테이트/헥산, PMA로 가시화)는 출발 물질이 존재하지 않음을 나타내었다. 그 후 이 용액을 포화 염수 6 L로 희석시키고, 2 x 8 L 디클로로메탄(또는 1,2 디클로로에탄 또는 클로로포름)으로 추출하였다. 합한 디클로로메탄 층을 2 x 6 L 물, 2 x 4 L 포화 중탄산나트륨(시험지에 의해 pH가 7∼8이 될 때까지), 1 x 6 L 물, 1 x 10 L 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조시켰다. 건조제를 제거한 후 감압 하에 용매를 제거하여 경질 고체 1.88 kg(89%)을 얻었다. 그 후 이 고체를 4:0.5 헥산/메틸 tert-부틸 에테르(MTBE) 용액으로 16 시간 동안 분쇄하였다. 생성된 백색 고체를 여과에 의해 분리하고, 2 L 헥산으로 세척하고, 35℃ 진공 오븐에서 건조시켜서 경질의 갈색 고체로서 화합물 (5) 1630 g(78%)을 얻었다. HPLC에 의하면 순도는 85%였고,¹H NMR에 의해 구조를 확인하였다.

할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)의 제조

비스 보호된 5-플루오로사이토신(8):화합물 (8)은 다음과 같이 제조하였다. 5-플루오로사이토신(7)(605 g, 4.69 몰, 1.0 당량), 1,1,1-3,3,3-헥사메틸디실리잔(5 L, 23.7 몰, 5 당량) 및 황산암모늄(24 g, 촉매)을 질소 하에, 기계 교반기, 가열 맨틀, 온도 탐침, 냉각기 및 질소 유입구/유출구가 구비된 깨끗하고 건조된 12 L의 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 약 30분 후에 환류 하에 고체를 용해시키고, 용액을 2 시간 더 환류 하에 가열하였다. 용액을 약 70℃로 냉각시키고 질소 하에 로토뱁(rotovap)으로 옮겼다. 진공 하 85℃에서 용매를 제거하고, 2 x 2 L 무수 크실렌과 공비시켜 백색 결정질 고체로서 화합물 (8)을 얻었다. 결정질 고체를 6 L 디클로로메탄에 용해시켜 용액 A를 형성하고, 이것을 커플링 단계까지 유지시켰다.

글리칼 6:화합물 (6)은 다음과 같이 제조하였다. 디클로로메탄(25 L), 요오드(1985 g, 7.82 몰, 2 당량), 트리페닐 포스핀(2051 g, 7.82 몰, 2 당량) 및 이미다졸(1170 g, 17.18 몰, 1.4 당량)을 냉각 코일, 질소 유입구/유출구, 온도 탐침, 기계 교반기 및 첨가 깔때기가 구비된 100 L 반응기에서 혼합하였다. 이미다졸을 첨가함에 따라 용액의 색깔이 자주색에서 황색으로 변하였으며, 온도는 약 30℃로 상승하였다. 용액을 질소 하에 15℃로 냉각시켰다. 화합물 (5)(1510 g, 3.91 몰, 1 당량)를 10 L의 디클로로메탄에 용해시키고, 온도를 20℃ 이하로 유지하면서 100 L 반응기에 나누어 첨가하였다. 화합물 (5)를 전부 첨가한 후 용액을 실온에서 최소 2 시간 동안 교반하였다. 2.5 시간 후 TLC(1:1 에틸 아세테이트/헥산, PMA로 가시화)는 출발 물질(Rf∼0.5)은 없고, Rf∼0.8(중간체)에 약한 스팟이 있고, 생성물 글리칼(6)(Rf∼0.9)이 존재함을 나타내었다. 이 용액을 20% 나트륨 티오설페이트 용액 20 L로 켄칭하고, 약 20분간 교반하였다. 층들을 분리하고 유기층을 1 x 20 L 물, 1 x 20 L 염수로 세척하고, 황산마그네슘으로 최소 1.5 시간 동안 건조시켰다. 건조제를 제거한 후 용액을 진공 하에 유성 물질로 농축시키고, 메틸 tert-부틸 에테르(MTBE) 4 L로 분쇄하였다. 고체(트리페닐 포스핀 옥시드)를 여과에 의해 제거하고, 3 L MTBE로 세척하였다. 여과물을 진공 하에 유성 물질로 농축시키고, 커플링 단계까지 -10℃에서 아르곤 하에 보관하였다.

커플링:커플링 단계는 다음과 같이 수행하였다. 5-플루오로사이토신 보호 반응으로부터 얻은 용액 A를 질소 하에, 기계 교반기, 온도 탐침, 빙욕 및 질소 유입구/유출구가 구비된 깨끗하고 건조된 22 L 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 글리칼(6)을 디클로로메탄 7 L에 용해시키고, 22 L 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. N-요오도숙신이미드(NIS, 1100 g, 4.88 몰, 1.25 당량)를 나누어 첨가하면서 질소 하에 합한 용액을 교반하였다. 온도는 빙욕을 사용하여 15℃ 이하로 유지하였다. NIS를 첨가한 후 용액을 실온에서 최소 2 시간 동안 교반하였다. 4 시간 후 TLC(1:1 에틸 아세테이트/헥산, PMA로 가시화)는 글리칼(6)(Rf∼0.9)을 나타내지 않았으며, 따라서 반응을 20% 나트륨 티오설페이트 1 x 20 L로 켄칭하였다. 용액을 약 20분간 교반하였다. 다량의 고체가 형성됨에 따라 여과를 용이하게 하기 위해 이를 24 시간 동안 침전시켰다. 원심분리기 상에서 1 마이크론 필터 백에 통과시켜 여과하여 고체를 제거하였다. 여과물을 다시 100 L 반응기에 넣고 층들을 분리하였다. 그 후 유기층을 1 x 20 L 물, 1 x 20 L 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조시켰다. 건조제를 제거한 후 진공 하에 디클로로메탄을 제거하여 어두운 색의 유성 물질을 얻었다. 이 유성 물질을 20℃에서 4 L의 에탄올로 분쇄하고, 16 시간 동안 교반하였다. 여과에 의해 고체를 분리하고, 에탄올 4 L로 세척하고, 진공 오븐에서 35℃에서 16 시간 동안 건조시켜 회백색 고체로서 화합물 (9) 1259 g(53%)을 얻었다. HPLC에 의하면 순도는 98%였고,¹H NMR에 의해 생성물 구조를 확인하였다.

디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체(10)의 제조

두 가지의 독립적인 작업을 다음과 같이 수행하였다.

작업 1:화합물 (9)(935 g, 1.544 몰, 1 당량), 에틸 아세테이트(8.4 L), 메탄올(1 L) 및 아세트산(93 mL, 1.544 몰, 1 당량)을 깨끗하고 건조된 22 L 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 용액을 10분간 교반하고, 아연(200 g, 3.08 몰, 2.0 당량)을 한 번에 첨가하였다. 온도는 15분에 걸쳐 15℃에서 23℃로 상승하였다. TLC(9:1 에틸 아세테이트/메탄올, PMA & UV로 가시화)는 반응을 나타내지 않았다. 1 당량 이상의 아연(100 g)을 한 번에 첨가하고, 온도를 15분에 걸쳐 41℃로 상승시켰다. TLC는 반응이 30분 내에 완료되었음을 나타내었다. 반응물을 실온에서 16 시간 동안(밤새) 교반하였다. 여과에 의해 아연을 제거하고, 여과물을 1 x 10 L 물 및 1 x 10 L의 10% 염화암모늄 용액으로 세척하였다. 그 후 에틸 아세테이트를 진공 하에 1.5 L로 농축시키고, 생성된 슬러리를 실온에서 밤새 교반하였다. 여과에 의해 고체를 분리하고, 1 L 에틸 아세테이트로 세척하고, 진공 오븐에서 35℃에서16 시간 동안 건조시켜서 백색 고체로서 화합물 (10) 275 g(52%)을 얻었다. HPLC에 의하면 순도는 98%였고,¹H NMR에 의해 생성물 구조를 확인하였다. 모액으로부터 더 많은 화합물을 얻기 위한 시도는 성공적이지 않았다.

작업 2:이 작업을 위한 출발 물질(9)은 약 3개월간 -10℃에서 보관한 것이었다. TLC는 분해를 나타내지 않았다. 에틸 아세테이트(5.5 L), 메탄올(600 mL), 아세트산(61 mL, 1.01 몰, 1 당량) 및 아연(195 g, 3.01 몰, 3 당량)을 깨끗하고 건조된 22 L 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 이 용액을 20분간 교반하였다, 화합물 (9)(615 g, 101 몰, 1 당량)를 한 번에 첨가하고, 빙욕을 사용하여 온도를 30℃ 이하로 유지하였다. TLC(9:1 에틸 아세테이트/메탄올, UV & PMA로 가시화)는 반응이 3 시간 내에 완료되었음을 보여주었다. 그 후 용액을 실온에서 16 시간 동안(밤새) 교반하였다. 고체를 여과하고 여과물을 1 x 4 L의 물, 1 x 6 L의 10% 염화암모늄 및 염화나트륨으로 포화된 10% 탄산칼륨 용액 1 x 6 L로 세척하고, 최종적으로 황산나트륨으로 건조시켰다. 건조제를 제거한 후 진공 하에 용매를 제거하여 갈색 고체 382 g(정량적)을 얻었다. 이 고체를 9:1 헥산/에탄올 용액으로 16 시간 동안 분쇄하였다. 고체를 여과에 의해 분리하고, 상기 용액 500 mL로 세척하고, 35℃ 진공 오븐에서 16 시간 동안 건조시켜서 갈색 분말로서 화합물 (10) 226 g(65%)을 얻었다. HPLC에 의하면 순도는 95%였고,¹H NMR에 의해 약간의 불순물이 존재하는 구조를 확인하였다. 원소 분석은 회분 함량이 8%임을 나타내었는데, 이는 다음 단계에서 셀라이트(등록상표)에 통과시켜 여과하여 제거하였다.

β-L-FD4C(11)의 제조

두 가지의 독립적인 작업을 다음과 같이 수행하였다.

작업 1: 상기 작업 1에서 제조된 화합물 (10)(273 g, 0.79 몰, 1 당량)과 무수 메탄올(3 L)을, 기계 교반기, 빙욕, 온도 탐침 및 기체 분산 튜브가 구비된 깨끗하고 건조된 22 L 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 온도를 25℃ 아래로 유지하면서 교반하면서 무수 암모니아 기체를 1 시간 동안 플라스크로 버블링하였다. 그 후 플라스크를 밀폐하고 실온에서 24 시간 동안(밤새) 교반하였다. TLC(9:1 에틸 아세테이트/메탄올, PMA로 가시화)는 반응이 완료되었음을 나타내었다. 그 후 용액을 셀라이트(등록상표)에 통과시켜 여과하고, 여과물을 진공 하에 농축시켜 경질의 고체 180 g을 얻었다. 고체를 2 L 에틸 아세테이트로 16 시간 동안 분쇄하고, 여과에 의해 분리하고, 35℃ 진공 오븐에서 16 시간 동안 건조시켜서 백색 고체로서 β-L-FD4C(11) 151 g(84%)을 얻었다. HPLC에 의하면 순도는 99.7%였다.¹H NMR,¹³C NMR, MS, 원소 분석 및 광학 회전에 의해 화합물의 구조 및 순도를 확인하였다.

작업 2: 화합물 (10)(226 g, 0.655 몰, 1 당량) 및 무수 메탄올(3 L)을 깨끗하고 건조된 22 L 둥근 바닥 플라스크에서 혼합하였다. 온도를 25℃ 이하로 유지하고 교반하면서 1 시간 동안 무수 암모니아 기체를 용액으로 버블링하였다. 그 후 플라스크를 밀폐하고 24 시간 동안(밤새) 교반하였다. TLC는 반응이 완료되었음을 나타내었으며, 용액을 셀라이트(등록상표)에 통과시켜 여과하여 현탁된 불용성 물질을 제거하였다. 그 후 여과물을 진공 하에 갈색 고체로 농축시켰다. 고체를 막자사발 및 막자를 사용하여 분쇄하고, 에틸 아세테이트 3 L로 3일간(주말 내내) 분쇄하였다. 고체를 여과에 의해 분리하고, 1 L 에틸 아세테이트로 세척하고, 35℃ 진공 오븐에서 16 시간 동안 건조시켜서 갈색 고체로서 β-L-FD4C(11) 147 g을 얻었다. HPLC에 의한 순도는 96.5%였다. 약간의 관찰 후 미정제 β-L-FD4C(11) 147 g을 10 mL/g의 1:1 에틸 아세테이트/에탄올 용액으로 분쇄하였다. 고체를 분리하고 건조시켜서 β-L-FD4C(11) 105 g(70.6%)을 갈색 고체로서 얻었다. HPLC는 순도가 98%임을 나타내었다. 그러나¹H NMR에 의하면 약간의 불순물이 존재하였으며, 원소 분석에 의하면 회분 함량이 8%였다.

실시예 2

β-L-FD4C는 도 1에 개략적으로 도시된 절차에 따라 시험 플랜트에서 제조하였으며, 단, 후술하는 바와 같은 몇 가지 대체 용매 및 반응 시약을 사용하였다. 다른 언급이 없다면 모든 중량 및 부피는 공칭값이다. 투입량 및 산출량, 순도 및 수율 데이터는 하기 표 1에 제시되어 있다.

아세탈(3)의 제조

반응 용기에 L-크실로스(1)(1.0 중량, 1.0 몰당량) 및 아세톤(7.9 중량, 10.0 부피)을 투입하였다. 생성된 슬러리를 세게 교반하고, 반응 온도를 25℃ 이하로 유지하면서 무수 황화구리(1.33 중량)를 첨가하였다. 그 후 반응 온도를 25℃ 이하로 유지하면서 앰버리스트(등록상표) 15 수지(1.00 중량)를 첨가하였다. 화합물 (2)를 형성하는 반응이¹H NMR에 의해 완료된 것으로 간주될 때까지( < 1 몰 %L-크실로스 (1) 잔류, 통상적으로 약 16 시간) 생성된 혼합물을 20∼25℃에서 세게 교반하였다.

그 후 혼합물을 셀라이트(등록상표)에 통과시켜 여과하고, 여과물을 1 ㎛ 필터를 통해 제2 용기로 전달하였다. 필터 케익을 아세톤(2 x 1. 58 중량, 2 x 2.0 부피)으로 세척하고, 합한 여과물을 탄산나트륨(0.5 중량)을 함유하는 제2 용기로 옮겼다. 생성된 혼합물을 30∼40분간 세게 교반하고, 그 후 물 중의 상청액이 pH ≥7인지를 검증하였다. 그 후 혼합물을 30℃ 이하의 온도에서 진공 증류에 의해 약 5 부피로 농축시켰다. 그 후 공업용 메틸화 주정(IMS, 2.02 중량, 2.5 부피)을 용기에 첨가하고, 생성된 혼합물을 25∼30℃에서 진공 하에 약 5 부피로 농축시켰다. 추가분의 IMS(2.02 중량, 2.5 부피)를 용기에 첨가하고, 생성된 혼합물을 25∼35℃에서 진공 하에 증류시켜서 약 5 부피로 만들었다. IMS 투입 및 증류를 1회 더 반복하였다.¹H NMR을 이용하여 시료가 에탄올에 대하여 1 몰% 미만의 아세톤을 함유함을 확인하였다. 그 후 혼합물을 여과하고, 필터 케익을 IMS(1.62 중량, 2.0 부피)로 세척하였다. 합한 여과물 및 세척물을 25∼30℃로 가열하고, 반응 온도를 25∼30℃로 유지하면서 1.2 M HCl 용액(0.34 부피)을 첨가하였다. 이 시점에서의 pH는 1 이하였다. 반응 혼합물을, 화합물 (3)을 형성하는 탈보호가¹H NMR에 의해 완료된 것으로 간주될 때까지(> 94% 생성물 (3), 통상적으로 약 4 시간) 교반하였다.

생성된 혼합물을, 온도를 20∼30℃로 유지하면서 IMS(1.6 중량, 2.0 부피) 중의 중탄산나트륨(1.0 중량)의 슬러리를 함유하는 별도의 용기로 옮겼다. 생성된혼합물을 30∼40분간 교반하고, 그 후 수중 상청액이 pH ≥7인지를 확인하였다. 혼합물을 35℃ 이하에서 진공 증류에 의해 약 4 부피로 농축시켰다. 그 후 톨루엔(4.31 중량, 5.0 부피)을 용기에 첨가하고, 생성된 혼합물을 진공 하에 25∼35℃에서 약 4 부피로 농축시켰다. 추가량의 톨루엔(4.31 중량, 5.0 부피)을 용기에 첨가하고, 용기 내용물을 진공 하에 25∼35℃에서 총 약 4 부피로 농축시켰다.¹H NMR을 이용하여 시료가 톨루엔에 대하여 < 1 몰% 에탄올(IMS)을 함유함을 확인하였다. 그 후 tert-부틸 메틸 에테르(TBME)(2.96 중량, 4.0 부피)를 용기에 첨가하고,¹H NMR 분석을 수행하여 톨루엔/TBME의 몰비가 1:1임을 확인하였다. 생성된 혼합물을 30∼40분간 교반하고, 그 후 여과하고, 필터 케익을 TBME(1.48 중량, 2.0 부피)로 세척하였다.

디에스테르(4)의 제조

디메틸아미노피리딘 DMAP(0.025 중량)를 반응 용기에 첨가하였다. 전술한 바와 같이 제조된 톨루엔/TBME(총 약 10 부피) 중의 아세탈(3)(1.0 중량, 1.0 몰당량) 용액을 용기에 첨가하고, 교반하고, 그 후 트리에틸아민(2.11 중량, 2.9 부피, 4.0 몰당량)을 첨가하였다. TBME(0.74 중량, 1.0 부피)을 라인 헹굼(line rinse)으로서 용기에 첨가하였다. 혼합물을 0∼5℃로 냉각시키고, 최소 30분 동안 온도를 0∼10℃로 유지하면서 p-톨루일 클로라이드(1.79 중량, 1.53 부피, 2.2 몰당량)를 용기에 첨가하였다. 헤더 탱크를 TBME(0.74 중량, 1.0 부피)로 헹구고 헹굼액을 용기에 넣었다. 그 후 혼합물을 30∼40분간 20∼25℃로 가온하고, HPLC에 의해 화합물 (4)를 형성하는 반응이 완료된 것으로 간주될 때까지(모노 아실화 중간체 면적 < 0.5%, 약 4 시간) 교반하였다. 반응기 내용물을 25℃ 이하로 유지하면서 3 M HCl 용액(4.0 부피)을 용기에 첨가하고, 수성층이 pH 1 미만임을 확인하였다. 그 후 반응 혼합물을 분리시켰다. 유기층을 물(2 x 2.0 부피)로 세척하고, 그 후 중탄산나트륨 용액(1.0 부피)으로 세척하였다. 수성층이 pH > 7임을 확인하였다. 그 후 유기층을 정제수(2 x 2.0 부피)로 세척하였다. 세척이 완료된 후 30∼35℃에서 진공 증류에 의해 혼합물을 약 4.5 부피로 농축시켰다.

디올(5)의 제조

이전 단계로부터 얻은 톨루엔 중의 디에스테르(4)(1.0 중량, 1.0 몰당량) 용액(총 약 2 부피)에 아세토니트릴(1.57 중량, 2.0 부피)을 첨가하고, 그 후 정제수 (1.0 부피) 및 포름산(4.88 중량, 4.0 부피)을 첨가하였다. 형성된 2 층 혼합물을 40∼45℃로 가열하고, HPLC 분석에 의해 디올(5)을 형성하는 반응이 완료될 때까지(출발 물질 (4) < 7%; 통상적으로 12∼16 시간) 교반하였다.

반응 혼합물을 20∼25℃로 냉각시키고, 30% w/w 염수(3.0 부피)를 첨가하고, 그 후 TBME(0.74 중량, 1.0 부피)를 첨가하였다. 층들을 분리하고, 수성층을 TBME(1.85 중량, 2.5 부피 및 2.59 중량, 3.5 부피)로 세척하였다. 합한 유기층을 물(2 x 3.0 부피), 그 후 1:1 염수:5% w/v 중탄산나트륨 용액(4.0 부피), 그 후 5% w/v 중탄산나트륨 용액(2 x 3.0 부피), 마지막으로 정제수(3.0 부피)로 세척하였다. 생성된 유기 용액을 35℃ 이하에서 진공 증류에 의해 약 4 부피로 농축시키고, 함수량을 조사하였다. 함수량이 > 3%인 경우 톨루엔(3.46 중량, 4.0 부피)을 첨가하고 35℃ 이하에서 진공 증류에 의해 제거하였다. 함수량을 다시 조사하여 필요에 따라 톨루엔 공비를 반복하였다. 그 후 용액을 투명하게 만들고, 필터를 톨루엔((1.73 중량, 2.0 부피)으로 헹구고, 용액을 35℃ 이하에서 진공 증류에 의해 약 2 부피로 농축시켰다. 필요에 따라 용액을 30∼35℃로 조정하고, 온도를 30∼35℃로 유지하면서 이소프로필 에테르(IPE, 4.35 중량, 6.0 부피)를 천천히 첨가하였다. 생성된 용액을 0∼5℃로 냉각시키고, 3∼4 시간 동안 숙성시킨 후, 원심분리에 의해 고체를 분리하였다. 고형 케익을 IPE(2 x 1.45 중량, 2 x 2.0 부피)로 세척하고, 고체를 35℃ 이하에서 진공 하에 건조시켰다.

할로겐화된 5-플루오로사이토신 유도체(9)의 제조

글리칼(6):화합물 (6)은 다음과 같이 제조하였다. 요오드(1.447 중량) 및 디클로로메탄(DCM, 7.30 중량, 5.5 부피)을 반응 용기에 첨가하고, 그 후 온도를 20∼30℃로 유지하면서 DCM(5.84 중량, 4.4 부피) 중의 트리페닐포스핀(1.50 중량)을 첨가하였다. 그 후 DCM(1.46 중량, 1.1 부피) 라인 헹굼을 수행하였다. 온도를 20∼30℃로 유지하면서 DCM(5.84 중량, 4.4 부피) 중의 이미다졸(0.85 중량)을 슬러리에 첨가하였다. DCM(1.46 중량, 1.1 부피) 라인 헹굼을 수행하고, 슬러리를 0∼10℃로 냉각시켰다. 온도를 < 10℃로 유지하면서 DCM(5.84 중량, 4.4 부피) 중의 화합물 (5)(1.00 중량, 1.0 몰당량)를 천천히 첨가한 후, DCM(1.46 중량, 1.1 부피) 라인 헹굼을 수행하였다. 생성된 혼합물의 온도를 5∼10℃로 조정하고,¹H NMR 분석에 의해 화합물 (6)을 형성하는 반응이 완료될 때까지(화합물 (5)의 소멸, 통상적으로 30분) 교반하였다. 반응 혼합물은 불안정하였고, 3 시간 후 분해되기 시작하였다.

온도를 < 10℃로 유지하면서 20% 나트륨 티오설페이트 용액(11.0 부피)을 반응 혼합물에 첨가하고, 2 상 혼합물을 5∼10℃에서 15분간 세게 교반하였다. 유기층을 요오드 함량에 대해 테스트하고, 층들을 분리하고, 유기층을 5∼10℃의 정제수(11.0 부피)로 세척하였다. 황산마그네슘(0.55 중량)을 유기층에 첨가하고, 혼합물을 5∼10℃에서 2 시간 동안 교반하였다. 건조된 용액을 여과하고, 고체를 DCM(2.92 중량, 2.2 부피)으로 세척하였다. 생성된 유기 용액을 20℃ 이하에서 진공 하에 약 5 부피로 농축시키고, TBME(8.14 중량, 11.0 부피)를 첨가하였다. 용액을 다시 약 5 부피로 농축시키고, TBME(8.14 중량, 11.0 부피)를 첨가하였다. 용액을 다시 약 5 부피로 농축시키고,¹H NMR을 이용하여 TBME:DCM 비 ≥10:1임을 확인하였다. 고체를 여과하고(약 3 부피 필터 케익), TBME(2 x 1.63 중량, 2 x 2.2 부피)로 세척하였다. 합한 여과물의 함수량을 조사하고, 20℃ 이하에서 약 2 부피로 농축시켰다. DCM(7.30 중량, 5.5 부피)을 농축물에 첨가하고, 화합물 (6)의 용액을 커플링 단계에 사용하기 전까지 < 5℃로 유지하였다. 생성물 (6)은 불안정하였으며, > 5℃에서 48 시간 후에 분해되기 시작하였다.

비스 보호된 5-플루오로사이토신(8):화합물 (8)은 다음과 같이 제조하였다. 중량/부피 비는 전술한 화합물 (6)의 제조에서의 화합물 (5)의 투입 중량을 의미한다. 몰당량은 5-플루오로사이토신(7)에 대한 것이다. 5-플루오로사이토신(7)(0.4중량) 및 황산암모늄(0.016 중량, 0.04 몰당량)을 질소로 정화된 깨끗하고 건조된 용기에 첨가하였다. 클로로벤젠(2.2 중량, 2.0 부피)을 첨가하고, 생성된 현탁액으로 KF 분석을 수행하였다(일반적으로 < 0.01% w/w). 헥사메틸디실라잔(1.08 중량, 1.42 부피, 2.17 몰당량)을 첨가하고, 생성된 백색 슬러리를 110∼115℃로 가열하고, 그 온도에서 16 시간 동안 교반하였다. 비스 보호된 5-플루오로사이토신(8)의 생성된 투명한 무색 용액을 25∼30℃로 냉각시키고,¹H NMR으로 분석하고(일반적으로 90∼100 몰% 디-실릴, 0∼10 몰% 모노-실릴), 커플링 단계에 사용할 때까지 상온에서 유지시켰다.

커플링:커플링 단계는 다음과 같이 수행하였다. 중량/부피 비는 전술한 화합물 (6)의 제조에서의 화합물 (5)의 투입 중량을 의미한다. 깨끗하고 건조된 용기를 사용하였다. 온도를 < 20℃로 유지하면서 상기한 바와 같이 제조된 화합물 (6)의 TBME/DCM 용액(약 7.7 부피)을 상기한 바와 같이 제조된 화합물 (8)의 클로로벤젠 용액을 함유하는 반응 용기에 첨가하였다. 용액을 0∼10℃로 냉각시키고, < 10℃에서 50분에 걸쳐 NIS(0.80 중량)를 5 등분하여 첨가하였다. 화합물 (9)를 형성하는 반응이¹H NMR 분석에 의해 완료된 것으로 간주될 때까지 반응 혼합물을 5∼10℃에서 교반하였다.

온도를 < 20℃로 유지하면서 10% 나트륨 티오설페이트 용액(11.0 부피)을 반응 혼합물에 첨가하고, 생성된 2 상 혼합물을 투명하게 하여 현탁된 고체를 제거하였다. 그 후 층들을 분리하고, 유기층을 정제수(7.7 부피)로 세척하였다. 유기층을요오드 함량에 대해 조사하고, 20∼25℃에서 2 시간 동안 황산마그네슘(1.1 중량)과 함께 교반하였다. 건조된 유기층을 여과하고, 고체를 DCM(2.92 중량, 2.2 부피)으로 세척하였다. 합한 유기 물질에 에탄올(8.64 중량, 11.0 부피)을 첨가하고, 용액을 2 시간에 걸쳐 0∼5℃로 냉각시켰다. 생성된 고체를 여과하고, 에탄올(2 x 1.73 중량, 2 x 2.2 부피)로 세척하고, 분리된 생성물 (9)는 진공 하 < 20℃에서 건조시켰다.

디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체(10)의 제조

중량/부피 비는 이전 단계로부터 생성된 에탄올에 대해 보정한, 화합물 (9)의 투입 중량이다. 아연 분말(0.33 중량)을 용기에 넣은 다음 메틸 아세테이트(3.5 부피), 메탄올(0.97 부피) 및 아세트산(0.09 부피)을 첨가하였다. 생성된 회색 슬러리를 30분간 교반한 후 25∼28℃로 가열하였다. 화합물 (9)(1.0 중량)를 20∼25℃에서 별도의 용기 내의 메틸 아세테이트(4.5 부피)에 용해시키고, 온도를 < 30℃로 유지시키면서 아연 슬러리에 천천히 첨가하였다(약 30∼60분). 25℃에서 메틸 아세테이트(1 부피)의 라인 헹굼을 수행하였다. 화합물 (10)을 형성하기 위한 생성된 반응물을 25∼30℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 시료로 HPLC 분석을 실시하였다(화합물 (9)의 면적이 < 0.5%임을 확인함). 그 후 반응 혼합물을 천에 통과시켜 여과하고(필터 케익 = 0.08 부피), 재순환시켜 투명하게 만들었다. 필터 케익을 25∼30℃에서 9:1 메틸 아세테이트:메탄올(2 x 1.0 부피)로 세척하였다. 합한 여과물을 25% w/w 염화암모늄(5 부피)으로 세척하고, 층들을 분리하였다. 수성층을 25℃에서 9:1 메틸 아세테이트:메탄올(3.0 부피)로 세척하고, 층들을 분리하였다. 그 후 합한 유기층을 1:1 염수(30% w/w):탄산나트륨 (20% w/w)(5 부피, 미리 혼합함)으로 세척하고, 층들을 분리하였다. 수성층을 25℃에서 9:1 메틸 아세테이트:메탄올(3.0 부피)로 세척하고, 층들을 분리하였다. 합한 유기층을 황산마그네슘(1.0 중량)으로 건조시켰다. 건조된 용액을 여과하고, 필터 케익을 25∼30℃에서 9:1 메틸 아세테이트:메탄올(2 x 2.0 부피)로 세척하고(대체), 합한 여과물을 30℃ 이하에서 증류시켜 3 부피로 만들었다. 아세톤(4 부피)을 첨가하고, 생성된 용액을 30℃ 이하에서 증류시켜 3 부피로 만들었다. 이 사이클을, 메탄올 함량이 아세톤에 대하여 < 4 몰%가 될 때까지 반복하였다. 그 후 생성된 백색 슬러리를 0∼5℃로 냉각시키고, 1∼2 시간 동안 숙성시킨 후 여과하였다. 필터 케익을 0∼5℃의 아세톤(2 x 2 부피)으로 세척하고, 35℃ 이하에서 진공 하에 건조시켰다.

β-L-FD4C(11)의 제조

중량/부피 비는 화합물 (10)의 투입 중량을 의미한다. 화합물 (10)(1.0 중량)을 용기에 첨가하고, 이어서 메탄올(10.0 부피)을 첨가한다. 생성된 슬러리를 교반하고, 암모니아(메탄올 중의 6 M, 5 부피)를 첨가하였다. 그 후 혼합물을 30∼35℃로 가열하고, HPLC에 의해 β-L-FD4C(11)를 형성하는 반응이 완료된 것으로 나타날 때까지(통상적으로 24∼32 시간) 세게 교반하였다. 온도를 45∼50℃로 조정하고, 용액을 투명하게 만들고, 이어서 45∼50℃에서 1 부피 메탄올 라인 헹굼을 수행하였다. 이소프로필 알콜(IPA, 15 부피)을 혼합물에 첨가하였다. 그 후, IPA/메탄올 몰비가 1.5:1∼2:1이 될 때까지(반응 용기 내 약 15∼20 부피) 35℃ 이하에서 생성된 혼합물을 감압 하에 증류시켰다. 생성된 백색 슬러리를 0∼5℃로 냉각시키고, 여과하고, 필터 케익을 IPA(2 x 2 부피)로 세척하고, 생성물 β-L-FD4C(11)를 35℃ 이하에서 진공 하에 건조시켰다.

	투입량	산출량
합성 단계*	회분	중량(kg)	순도(LC 면적%)	회분	중량(kg)	순도(LC 면적%)	수율
합성 단계*	회분	중량(kg)	순도(LC 면적%)	회분	중량(kg)	순도(LC 면적%)	% th	% w/w
1 -> 3	A	50	99.78	C	53.4	---	84.3	107
	B	50		D	45.76	---	73.3	91.5
	B1		99.94
	B2		99.95
	B3		99.78
	B4		99.68
3 -> 5**	C	53.4	---	E	50.58	96.2	46.6	94.7
3 -> 5**	D	45.76	---	F	60.7	98.17	65.3	132.6
5 -> 9	E	50.58	96.2	G	57.7	99.58	72.3	114.1
5 -> 9	F	58.6	98.17	H	48.42	99.21	52.8	82.6
9 -> 10	G + H	80		I	20.94	98.93	46	26.2
	G	36.76	99.58
	H	43.24	99.21
10 -> 11	I	20.94	98.93	J	11.4	99.76	82.7	54.4
는 도 1에서의 참조 번호를 이용한 화합물의 전환을 나타낸다.* 화합물 (4)에 대한 수율은 100% th인 것으로 가정하였으며, 따라서 화합물 (3)에서 화합물 (5)로의 총 수율을 기록하였다.

전술한 발명은 명료함과 이해를 목적으로 어느 정도 상세히 기술되었지만, 당업자라면 본원의 개시 내용으로부터 본 발명의 범위를 벗어나지 않도록 형태 및 세부사항에 있어서 다양한 변화가 가해질 수 있음을 알 것이다.

Claims

(a) 제1 산 촉매 및 탈수소화제 존재 하에 하기 화학식 I의 L-크실로스와 아세톤을 반응시켜 하기 화학식 II의 디아세탈을 생성하는 단계:

화학식 I

화학식 II

(b) 제2 산 촉매 존재 하에 상기 화학식 II의 디아세탈의 2,3 아세탈을 가수분해하여 하기 화학식 III의 아세탈을 생성하는 단계;

화학식 III

(c) 염기 촉매 존재 하에 상기 화학식 III의 아세탈의 알콜 부분을 아실화하여 하기 화학식 IV의 디에스테르를 생성하는 단계;

화학식 IV

(d) 산 존재 하에 상기 화학식 IV의 디에스테르의 아세탈 부분을 가수분해하여 하기 화학식 V의 디올을 생성하는 단계;

화학식 V

(e) 상기 화학식 V의 디올의 히드록실기를 제거하여 하기 화학식 VI의 글리칼을 생성하는 단계;

화학식 VI

(f) 하기 화학식 VII의 5-플루오로사이토신을 비스 보호하여 하기 화학식 VIII의 비스 보호된 5-플루오로사이토신을 생성하는 단계;

화학식 VII

화학식 VIII

(상기 식에서 Z는 보호기임)

(g) 할로겐화제 존재 하에 상기 화학식 VI의 글리칼과 상기 화학식 VIII의 비스 보호된 5-플루오로사이토신을 커플링하여 하기 화학식 IX의 할로겐화된 사이토신 유도체를 생성하는 단계;

화학식 IX

(h) 상기 화학식 IX의 할로겐화된 사이토신 유도체를 금속 아연 및 아세트산으로 처리하여 하기 화학식 X의 디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체를 생성하는 단계; 및

화학식 X

(i) 염기 존재 하에 상기 화학식 X의 디데옥시, 디데히드로 사이티딘 유도체의 에스테르 부분을 가수분해하여 하기 화학식 XI의 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)을 생성하는 단계

화학식 XI

를 포함하는, β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)의 합성 방법.
제1항에 있어서, 생성물 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)을 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제2항에 있어서, 분리 단계는 β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)의 침전을 유발하는 용매로 처리하는 것을 포함하는 것인 방법.
제3항에 있어서, 용매는 에틸 아세테이트 또는 이소프로판올인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (e)에서의 히드록실기 제거는 요오드, 트리페닐포스핀 및 이미다졸로 처리하는 것을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (f)에서의 비스 보호는 1,1,1-3,3,3-헥사메틸디실리잔 및 촉매로 처리하는 것을 포함하는 것인 방법.
제6항에 있어서, 촉매는 황산암모늄인 방법.
제1항에 있어서, 화학식 VIII의 보호기 Z는 각각 트리메틸실릴인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (a) 및 (b)에서의 제1 및 제2 산 촉매는 황산, 염산 및 양이온 교환 수지로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (a)에서의 탈수소화제는 황산구리, 황산마그네슘 및 황산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (c)에서의 염기 촉매는 피리딘, 트리에틸아민, 디메틸아미노피리딘 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (d)에서의 산은 포름산 또는 트리플루오로아세트산인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (i)에서의 염기는 암모니아, 나트륨 메톡시드, 탄산칼륨, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데스-7-엔(DBU) 및 이소프로필아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (g)에서의 할로겐화제는 N-요오도숙신이미드(NIS)인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b)는 저급 알킬 알콜 용매 중에서 수행되는 것인 방법,
제1항에 있어서, 단계 (e)는 디클로로메탄, 톨루엔, tert-부틸 메틸 에테르 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (d)는 아세토니트릴, 톨루엔 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (e)는 디클로로메탄 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (f)는 톨루엔, 클로로벤젠, 클로로포름, 디클로로에탄, 디클로로메탄, 이소프로필 에테르 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (g)는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로벤젠 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (h)는 저급 알킬 알콜 및 저급 알킬 아세테이트 존재 하에 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 단계 (i)는 메탄올 중에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, β-L-5-플루오로-2',3'-디데옥시-2',3'-디데히드로사이티딘(β-L-FD4C)은 화학식 II∼X의 어떠한 중간체 화합물도 증발 건조시키지 않고 L-크실로스로부터 합성되는 것인 방법.