PL187153B1 - Sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy - Google Patents

Abstract

1. Sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza grupę zabezpieczającą, zwłaszcza alkilową, alkilokarbonylową, alkilosililową lub alkiloarylosililową; R, oznacza grupę alkilową lub alkoksylową, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupę allilową bądź aiyloalkilową ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, R2 oznacza grupę alkilową CrC6, arylową lub alkilowoarylową zawierającą w grupie alkilowej od 1 do 3 atomów węgla ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupami nitrowymi, alkilowymi lub alkoksylowymi, a X stanowi atom tlenu lub siarki, znamienny tym, że pochodną L-ramnalu o wzorze 2, w którym R ma znaczenie zdefiniowane dla wzoru 1 przekształca się w reakcji przegrupowania Ferrier'a z alkoholem w ramnozyd o wzorze 3, który po wyodrębnieniu poddaje się reakcji z reaktywnym izocyjanianem, po czym otrzymany akozaminal o wzorze 4 poddaje się reakcji glikozylowania z akceptorem glikozylowym wobec promotora.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy, stanowiących cenne odczynniki glikozylujące w syntezie antybiotyków antracyklinowych.

L-akozamina (3-amino-2,3 6-trideoksy-L-<araóino-heksopiranoza) jest monosacharydem stanowiącym składnik cukrowy syntetycznych antybiotyków antracyklinowych (np. epirubicyny), które ze względu na działanie przeciwnowotworowe są przedmiotem intensywnych badań zmierzających do opracowania nowych pochodnych o jeszcze korzystniejszych własnościach terapeutycznych. Antybiotyki antracyklinowe otrzymuje się dwoma sposobami: na dro187 153 dze fermentacji i następującej po niej ewentualnej modyfikacji chemicznej otrzymanej substancji, bądź w wyniku chemicznej syntezy produktu.

Kluczowym etapem w chemicznej syntezie antybiotyków antracyklinowych jest utworzenie wiązania glikozydowego pomiędzy antracyklinowym aglikonem a odpowiednią pochodną aminocukru (donorem glikozylowym) w obecności odpowiednich reagentów aktywujących. Dzięki szerokiemu arsenałowi syntetycznych sposobów tworzenia wiązania glikozydowego, zabezpieczania i odbezpieczania grup funkcyjnych, metoda syntezy chemicznej daje większe możliwości otrzymania różnych modyfikowanych pochodnych antybiotyków antracyklinowych. Warunkiem koniecznym dla powodzenia tej drogi syntetycznej jest dostępność odpowiednich pochodnych aminocukru w formie dogodnej do przeprowadzenia reakcji glikozylowania i następnych planowanych reakcji.

W znanych sposobach otrzymywania antybiotyków antracyklinowych jako donory glikozylowe stosuje się 1-pochodne glikozylowe: halogenki glikozylowe, estry glikozylowe, etery 1-O-sililowe cukrów oraz glikale z grupą aminową odpowiednio zabezpieczoną, z której po zakończeniu syntezy usuwa się grupy zabezpieczające. Typowe donory glikozylowe i warunki reakcji opisane są na przykład w pracy K.Toshima, K.Tatsuta, Recent Progress in OGlycosylation Methods and its Application to Natural Product Synthesis, Chem.Rev., 1993, 93, 1503-1531.

Struktura akozaminy, występującej w nietypowej dla większości znanych z natury węglowodanów konfiguracji L, charakteryzującej się ponadto brakiem grup hydroksylowych w pozycjach 2, 3 i 6 oraz obecnością grupy aminowej w pozycji 3, bardzo ogranicza możliwość wyboru surowców wyjściowych do syntezy pochodnych tego związku. W znanych sposobach jako substraty w syntezie pochodnych akozaminy stosuje się pochodne D-mannozy lub L-ramnozy.

Znany z literatury (Carbohydr.Res. 44, 1975, s. 227-40) sposób otrzymywania L-akozaminy polega na selektywnym utlenieniu grupy hydroksylowej D-mannozy w pozycji 3 do odpowiedniego ketonu, przekształceniu tego ketonu w oksym, a następnie stereoselektywnej redukcji, dającej grupę aminową o pożądanej konfiguracji. Kolejne etapy syntezy polegają na usunięciu grupy hydroksylowej z pozycji 6, odwróceniu konfiguracji na centrum chiralnym w pozycji 4 i usunięciu grupy hydroksylowej z pozycji 2. Jest to sposób wieloetapowy, pracochłonny i nisko wydajny.

Inny opisany w literaturze (J.Chem.Soc.Comm., 13(24), 1987, s.1171-72; Buli. Chem. Soc.Jpn., 59, 1986, s.663-64) sposób otrzymywania L-akozaminy polega na przyłączeniu kwasu azydowodorowego do nienasyconej pochodnej L-ramnozy (3,4-di-O-acetylo-Lramnalu), a następnie redukcji otrzymanej pochodnej azydkowej. Poważnym ograniczeniem tego sposobu jest niska stereoselektywność reakcji przyłączania kwasu azydowodorowego do wiązania podwójnego.

Okazało się, że można w stosunkowo prosty sposób otrzymać pochodne akozaminy stanowiące dogodne odczynniki glikozylujące z zabezpieczoną grupą aminową stabilną w warunkach glikozylowania, stosując jako substancje wyjściowe łatwo dostępne pochodne L-ramnalu.

Istotę wynalazku stanowi sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza grupę zabezpieczającą grupę hydroksylową, R1 oznacza grupę alkilową lub alkoksylową, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupę allilową lub aryloalkilową ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, X stanowi atom tlenu lub siarki, R2 oznacza grupę alkilową C1-C6, arylową lub aryloalkilową ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupami nitrowymi, alkilowymi lub alkoksylowymi, polegający na tym, że pochodną L-ramnalu przekształca się w reakcji przegrupowania Ferrier'a z odpowiednim alkoholem w 2,3-nienasycony ramnozyd, który po wyodrębnieniu poddaje się reakcji z reaktywnym izocyjanianem, po czym tak otrzymany akozaminal poddaje się reakcji glikozylowania z akceptorem glikozylowym wobec promotora.

Grupą zabezpieczającą w związku wyjściowym o wzorze 2, może być typowa grupa zabezpieczająca, na przykład estrowa, eterowa lub sililoeterowa. W sposobie według wynalazku

187 153 grupę hydroksylową zabezpiecza się w postaci eteru alkilowego, alkilosililowego, trialkilosililowego, estru alkilowego, korzystnie estru metylokarbonylowego.

Zabezpieczenie może być przeprowadzone przez estryfikację lub eteryfikację grup hydroksylowych odpowiednim odczynnikiem. Odpowiednim środkiem eteryfikującym jest halogenek alkilu zawierający od 1 do 3 atomów węgla. Odpowiedni środek acylujący stanowi chlorek lub bezwodnik odpowiedniego kwasu karboksylowego.

Grupa zabezpieczająca grupy hydroksylowe jest trwała w warunkach reakcji otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy, a z drugiej strony może być łatwo usunięta (odbezpieczona), z odtworzeniem wyjściowej grupy hydroksylowej po zakończeniu syntezy.

Sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych akozaminy o wzorze 1 zilustrowano na schemacie.

Pochodną L-ramnalu o wzorze 2, w którym R oznacza grupę alkilową, alkilokarbonylową, alkilo- lub alkiloarylosililową, poddaje się reakcji przegrupowania Ferrier'a z alkoholem o wzorze RjOH, w którym Ri ma znaczenie takie jak zdefiniowano dla wzoru 1. Reakcję, opisaną m.in. w J.Chem.Soc., 1969, s.570, prowadzi się w rozpuszczalniku aprotonowym, w obecności katalitycznej ilości kwasu Lewisa, na przykład czterochlorku cyny lub eteratu trifluorku boru.

Otrzymaną surową mieszaninę ramnozydów o wzorze 3 poddaje się reakcji z reaktywnym izocyjanianem, stosując izocyjanian zawierający grupy elektronoakceptorowe, korzystnie izocyjanian chlorosulfonylowy. Reakcja z izocyjanianem została opisana w literaturze (J.Chem.Soc.Perkin I, 1973, s.38-44 i 1975, s.626-629) dla D-glukozydu metylowego. Reakcję prowadzi się w rozpuszczalniku aprotonowym, np. dichlorometanie, toluenie, acetonitrylu, eterze etylowym, eterze metylowo-tert-butylowym, dioksanie, terahydrofuranie lub w ich mieszaninie, korzystnie w dioksanie lub tetrahydrofuranie.

Otrzymany surowy akozaminal o wzorze 4 wyodrębnia się z mieszaniny reakcyjnej poprzez hydrolizę w roztworze wodnym soli o charakterze zasadowym i redukującym, korzystnie w roztworze wodnym kwaśnego węglanu sodowego i jodku potasowego. Produkt po hydrolizie poddaje się ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym wybranym z grupy chlorowcowanych węglowodorów, eterów, estrów, węglowodorów aromatycznych, lub ich mieszaniny, korzystnie octanem etylowym.

Akozaminal o wzorze 4, z grupą aminową zabezpieczoną w postaci pochodnych Nalkiloksykarbonylowych poddaje się następnie znanej w chemii węglowodanów reakcji glikozylowania, opisanej na przkład przez Mioskowskiego (V.Bolitt, C.Mioskowski, J.Org.Chem., 1990, 55 s.5812), stosując jako akceptor glikozylowy związek o wzorze R₂XH , w którym R₂ oznacza grupę alkilową Cj-Cć, arylową jedno- lub wielopierścieniową, lub aryloalkilową zawierającą w grupie alkilowej od 1 do 3 atomów węgla, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupami nitrowymi, alkilowymi lub alkoksylowymi, a X stanowi atom tlenu lub siarki. Glikozylowanie prowadzi się w rozpuszczalniku aprotonowym, na przykład w dichlorometanie, toluenie, acetonitrylu, eterze etylowym, eterze metylowe tert-butylowym, lub ich mieszaninie, korzystnie w dichlorometanie. Jako promotor stosuje się organiczny związek fosforu, korzystnie bromowodorek trifenylosolfiny.

Sposób według wynalazku pozwala otrzymać w wyniku prostej i wysoce stereoselektywnej syntezy glikale akozaminy, które mogą być łatwo przekształcone w glikozydy, stanowiące użyteczny półprodukt w syntezie antybiotyków antracyklinowych. Zabezpieczenie grupy aminowej w postaci pochodnych N-alkiloksykarbonylowych umożliwia łatwe odblokowanie grupy zabezpieczającej w produkcie glikozylowania.

Wynalazek ilustrują następujące przykłady, nie ograniczając w niczym jego zakresu.

Przykład I

Otrzymywanie 4-O-acetylo-3-amino-3-N-benzyloksykarbonylo-l,2,3,6-tetradeoksy-Larańzno-heksenopiranozy (4-O-acetylo-3 -N-benzyloksykarbonylo-1 -akozaminal);

wzór 4 (R = acetyl, Ri = benzyl)

Do roztworu 3, 4-di-O-acetylo-L-ramnalu (25 g) w 100 mL chlorku metylenu ochłodzonego do 0°C dodano alkohol benzylowy (12 mL) i czterochlorek cyny (5% mol.). Całość mie187 153 szano przez 12 godzin w temperaturze pokojowej. Po tym czasie mieszaninę rozcieńczono 200 ml chlorku metylenu i wylano do intensywnie mieszanego nasyconego roztworu NaHCO3. Warstwy rozdzielono i fazę wodną ekstrahowano 2 x chlorkiem metylenu (2x100 mL). Po wysuszeniu i odparowaniu rozpuszczalnika otrzymano surową mieszaninę glikozydów. Surowy produkt rozpuszczono w 50 mL chlorku metylenu i po ochłodzeniu do 0°C dodano izocyjanian chlorosulfonylowy (1.2 eq). Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 0°C przez 1 godzinę, po czym wylano do wodnego roztworu zawierającego KI i NaHCO-,. Po 15 minutach intensywnego mieszania rozdzielono fazy i roztwór wodny ekstrahowano octanem etylu. Połączone fazy organiczne wysuszono i odparowano. Pozostałość oczyszczono na kolumnie chromatograficznej, otrzymując 4-O-acetylo-3-N-benzyloksykarbonylo-1-akozaminal w postaci oleju, z wydajnością ok.40%.

’H NMR, (200 MHz), CDCI3; δ: 7.33 (m, 5H, Ph), 6.34 (dd, J1₂5.9, J131.9, 1H, H-1), 5,9 (m, 1H,-CH=), 5.08 (m, 2H, CH₂Ph), 4.80 (dd, J34 8.3, J459.5, 1H, H-4), 4.65 (dd, J₂,₃ 2.1,1H, H-2), 4.48 (m, J3,_NH8.2, 1H, H-3), 4.03 (dq, J566.3, J4,59.5,1H, H-5), 2.01 (s, 3H, OAc ),

1.25 m(d, J5,66.3,3H, H-6).

Przykład iI

Otrzymywanie 4-O-acetylo-3-N-alliloksykarbonylo-3-amino-1,2,3,6-tetradeoksy-L-£araóiHo-heks-l-enopiranozy (4-0-acetylo-3-N-alliloksykarbonylo-L-akoz.aminal);

wzór 4 (R = acetyl, R1 = allil).

Do roztworu 3,4-di-O-acetylo-L-ramnalu (25 g) w 100 mL chlorku metylenu ochłodzonego do 0°C dodano alkohol allilowy (12 mL) i czterochlorek cyny (5% mol.). Całość mieszano przez 12 godzin w temperaturze pokojowej, następnie mieszaninę rozcieńczono 200 mL chlorku etylenu (2 x 100 mL) i wylano do intensywnie mieszanego nasyconego roztworu NaHCO3. Warstwy rozdzielono i fazę wodną ekstrahowano 2 x chlorkiem metylenu (2 x 100 mL). Po wysuszeniu i odparowaniu rozpuszczalnika otrzymano surową mieszaninę glikozydów. Surowy produkt rozpuszczono w 50 mL chlorku metylenu i po ochłodzeniu do 0° C dodano izocyjanian chlorosulfonylowy (1.2 eq). Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 0°C przez 1 godzinę, a następnie wylano do wodnego roztworu zawierającego KI i NaHCO 3. Po 15 minutach intensywnego mieszania rozdzielono fazy i roztwór wodny ekstrahowano octanem etylu. Połączone fazy organiczne wysuszono i odparowano, pozostałość krystalizowano z mieszaniny eteru etylowego i heksanu otrzymując 4-O-acetyio-3-N-alliloksykarbonylo-L-akozaminal z wydajnością ok.50%. t.t. = 103-W4°C;

*H NMR, (200 MHz), CDCty, 6: 6.35 (dd, J1₂5.9, J|₃2.0,1H, H-1), 5.9 (m, 1H,-CH=),

5.26 (m., 2H, =C%), 4.80 (dd, J3 48.4^9.7, 1H, H- 4), 4.67 (dd, J2,32.2,1H, H-2), 4.55 (m, 3H, NH, CH_2aini), 4.46(m, J3,nh8.8, 1H, H-3), 4.04 (dąty,66.2^9. 7, 1H, H-5), 2.1 (s,3H, OAc), 1.28 (d, J5,66.2,2H, H-6).

Przykład III

Otrzymywanie 4-metoksybenzylo 4-O-acetylo-3-N-alliloksykarbonylo-2,3,6-trideoksyα-L-arabino-heksopiranozydu (4'-metoksybenzylo 4-O-acetylo-3-N-alliloksykarbonylo-a-Lakozaminid);

wzór 5 (R = acetyl, R1 = allil, X = O, R₂ = 4-metoksybenzyl).

Do roztworu 4-O-acetylo-3-N-allilo-akozaminalu otrzymanego w przykładzie II (25 g) w chlorku metylenu (100 mL) dodano alkohol 4-metoksybenzylowy (25 mL) i bromowodorek trifenylofosfiny (5%mol.). Całość mieszano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, po czym mieszaninę rozcieńczono 200 mL chlorku metylenu i wylano do intensywnie mieszanego nasyconego roztworu NałICO₃. Warstwy rozdzielono i fazę wodną ekstrahowano 2 x chlorkiem metylenu (2x100 mL). Połączone fazy organiczne wysuszono i zatężono. Pozostałość oczyszczono na kolumnie chromatograficznej otrzymując 4'-metoksybenzylo 4-Oacetylo-3-N-alliloksykarbonylo-a-L-akozaminid w postaci oleju z wydajnością 78%.

*H NMR, (200 MHz), CDCty; δ: 7.12 (m,4H,Ar), 5.88 (m,1H,-CH=), 5.26 (m, 2H=CH2), 5.01 (bd, J3,nh6.0,1H, NH), 4.84 (dd, Ji1,2a3.5, J122, 0.5,1H, H-1), 4.54 (m, 2H,CH2allil), 4.48 (ABq, Jm11. 5,2H, CH2A), 4.24 (m, 2H, H-4, H-3), 3.95 (dq, W.2, J4,59.2, 1H, H-5), 2.23(ddd, J2e,2a13.0, J^c 0.5, J2e,34.4, 1H, H-2e), 2.01 (s, 3H, OAc), 1.75 (ddd, J2e,2a=J2a,3 13.0, J_u3.6, 1H, H-2a), 1.32 (d, J5,66.2, 3H, H-6).

187 153

OR

NHCOOR, NHCOOR, wzór 2 wzór 3 wzór 4 wzórl

SCHEMAT

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania glikozydów N-alkiloksykarbonylowych pochodnych L-akozaminy o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza grupę zabezpieczającą, zwłaszcza alkilową, alkilokarbonylową, alkilosililową lub alkiloarylosililową; Rj oznacza grupę alkilową lub alkoksylową, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupę allilową bądź aryloalkilową ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, R2 oznacza grupę alkilową Ci-C₆, arylową lub alkilowoarylową zawierającą w grupie alkilowej od 1 do 3 atomów węgla ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupami nitrowymi, alkilowymi lub alkoksylowymi, a X stanowi atom tlenu lub siarki, znamienny tym, że pochodną L-ramnalu o wzorze 2, w którym R ma znaczenie zdefiniowane dla wzoru 1 przekształca się w reakcji przegrupowania Ferrier'a z alkoholem w ramnozyd o wzorze 3, który po wyodrębnieniu poddaje się reakcji z reaktywnym izocyjanianem, po czym otrzymany akozaminal o wzorze 4 poddaje się reakcji glikozylowania z akceptorem glikozylowym wobec promotora.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w reakcji przegrupowania Ferrier'a stosuje się alkohol o wzorze IR OH, w którym R1 oznacza grupę alkilową lub alkoksylową, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupę allilową bądź aryloalkilową ewentualnie podstawioną atomami chlorowca.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako reaktywny izocyjanian stosuje się izocyjanian zawierający grupy elektronoakceptorowe, korzystnie chlorosulfonylowe.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkt otrzymany w reakcji ramnozydu z izocyjanianem wyodrębnia się przez hydrolizę i ekstrakcję rozpuszczalnikiem organicznym.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że hydrolizę prowadzi się w wodnym roztworze soli o charakterze zasadowym i redukującym, korzystnie w wodnym roztworze kwaśnego węglanu sodowego i jodku potasowego.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że ekstrakcję prowadzi się octanem etylu.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako akceptor glikozylowy stosuje się związek o wzorze R2XH, w którym R2 oznacza oznacza grupę alkilową C1-C6, arylową lub aryloalkilową zawierającą od 1do 3 atomów węgla, ewentualnie podstawioną atomami chlorowca, grupami nitrowymi, alkilowymi lub alkoksylowymi, a X oznacza atom tlenu lub siarki.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako promotor glikozylowania stosuje się organiczny związek fosforu.
9. 9. Sposób według zastrz.l albo 8, znamienny tym, że jako promotor glikozylowania stosuje się bromowodorek trifenylofosfmy.