专利名称：三氟胸苷衍生物的制备方法
技术领域：
本发明涉及具有抗肿瘤和抗病毒活性的1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的制备方法。
背景技术：
1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物(三氟胸苷衍生物)与核酸基、尿苷和胸苷相关联，多年来一直受到注意。特别是因为它们表现出抗肿瘤和抗病毒活性，已对其进行了深入地研究，目的是生产一种药物或所用的重要中间体。在本领域已知一种制备方法强烈依赖于核酸基的类型，而且对于每一个基必须研究卓越的制备方法。
例如，正象核酸研究12 6827(1984)和核苷和核苷酸8 549(1989)中所述，核酸基如尿嘧啶、氟尿嘧啶、胸腺嘧啶和三氟胸腺嘧啶根据在5-位上的取代基而显著改变其性质。因此在通过糖基化反应进行制备时，必须研究适合于每一个反应的方法。具体说，在本发明涉及的5-三氟尿苷中，三氟甲基明显地产生影响，得到的化合物的化学性质显著区别于未取代的尿苷和胸苷，并且降低了糖基化作用中α-和β-形式的选择性。因此，要建立一种制备特别需要的β-形式的工业方法是困难的。
制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的常规方法是(1)交换胸苷和5-三氟甲基尿嘧啶的核酸基，例如通过核苷-2′-脱氧核糖转移酶[M.G.Stout等人，Methods Carbohydr.Res.，7，19(1976)]；(2)使1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-卤代尿嘧啶(uracyl)衍生物中5-位的卤原子与三氟甲基铜反应[ Y.Kobayashi等人，J.C.S.Perkin TransI，2755(1980)]；(3)电解尿苷衍生物和三氟乙酸[L.Hein.等人，DE 119423(1976)]；
(4)在酸催化剂存在下使5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶与2-去氧-D-赤-戊呋喃糖苷甲酯衍生物反应[国际专利申请国家公布号500239-1987]；(5)在5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶与3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物的反应中增加前者的摩尔比，或者在氯化锌催化剂存在下进行该反应[日本特许公开号2-289595；杂环，31，569(1990)]。
然而，在(1)中叙述的方法具有一个缺点，即难于从反应体系中分离和纯化所需的产品。因此，该方法不能适当地用于大规模合成。在(2)中叙述的方法具有一个缺点，即反应中间体对例如空气很敏感。在(3)中叙述的方法有一个缺点，即产率和电流效率都低，并且需要电器设备能抵抗三氟乙酸(的腐蚀)。在(4)中叙述的方法具有一个缺点，即得到的产品是α-和β-形式的混合物，它们不容易分离开，这样，对所需的β-形式的分离收率极低。
对于(5)中所述的方法，参照文献中所述的反应分析值，1摩尔3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物通过滴加2摩尔5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶在氯仿中的溶液进行处理(以从文献值进行计算为基准，相对于3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物和5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶的总量，11.1倍量的氯仿)，得到的选择性是β/α形式＝56/44，而用8摩尔处理时，得到的选择性是β/α形式＝74/26。
可加入氯化锌以代替增加5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶对3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物的摩尔比，而改进β/α形式的选择性达到约75/25。该方法在经济方面和工业方面具有显著的缺点，即其使用大大过量的很昂贵的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶，任一程序都不能提供有实际意义的β-选择性。
可见，没有一个常规制备方法能够合适地用于稳定的和低成本的大规模生产1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物这样一种重要的药物或药物中间体，需要一种改进的和有用的方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决常规制备方法中的上述难题，并提供一种方法用以制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物，该方法具有改进的β-选择性，而且成本低，步骤简便。
发明人已经研究出制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的方法，即用5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶与2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物反应，而且已经发现，在一个不含溶剂的体系中，反应可以进行，具有很高的β/α形式选择性，96/4。发明人还发现，可以加入一种溶剂的量至多为反应物总质量的4倍质量，这是为了避免在无溶剂体系反应中由于随着反应进行而使得反应物粘度增加而产生的搅拌困难现象，而保证顺利搅拌和好的可操作性，以及提供所需要的产品1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物，β-形式具有改进的选择性。基于这些发现，完成了本发明。
按照本发明的制备三氟胸苷衍生物的方法的一个方面包括如下步骤，使式(1)表示的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶，作为第一种物质， 与式(2)表示的2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物，作为第二种物质，在无溶剂体系中反应， 其中X表示卤原子；X1和X2独立表示氢原子、甲基或卤原子，得到式(3)表示的1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物 按照本发明的制备三氟胸苷衍生物的方法的另一方面包括下述步骤，使式(1)表示的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶，作为第一种物质， 与式(2)表示的2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物，作为第二种物质，在溶剂存在条件下反应， 其中X表示卤原子；X1和X2独立表示氢原子、甲基或卤原子，得到式(3)表示的1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物， 其中，溶剂的用量不超过第一和第二种物质总量的4倍质量。
在本发明第一方面的方法中，可以在无溶剂体系中引发反应，然后可以往反应体系中加入溶剂，以便在溶剂存在条件下进行反应。
按照本发明，由于反应按化学计量进行，在空气中不稳定的物质可以按所需要的量使用，结果是物质被有效地使用，并且去掉了回收剩余物质的步骤。
实施本发明的最佳方式下面对本发明进行详述。
在本发明的制备方法中使用两种起始物质。首先，作为第一种物质的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶可以通过已知方法由已知化合物5-三氟甲基尿嘧啶很容易地制备[参见例如T.A.Khawaja等人，J.Med.Chem.，12，543(1969)]。
作为第二种物质的2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物也可以通过已知方法用几个步骤由容易得到的起始物质2-脱氧核糖制备。例如，作为代表性实例，3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物可以用2-去氧核糖作为起始物质按照J.J.Fox等人，J.Am.Chem.Soc.，83，4066(1961)方法制备。
在本发明中所用的第一/第二种物质的摩尔比优选是0.5至2，包括两个端值，从经济角度考虑，该范围的上限更优选1。
本发明第一和第二种物质之间的反应在无溶剂或存在给定量的或更少的溶剂条件下进行。对本发明使用的溶剂没有限制，只要其是非质子传递溶剂即可。这种非质子传递溶剂的优选实例包括芳香族溶剂，例如1，2，4-三氯苯，邻-二氯苯，氯苯，苯甲醚，甲苯和硝基苯；醚类如二异丙醚，乙醚，四氢呋喃和二噁烷；酯类如乙酸乙酯；酮类如丙酮，甲乙酮和甲基异丁基酮；卤代脂肪族溶剂如氯仿和二氯甲烷。溶剂可由这些溶剂中的至少一种构成。卤代芳香族溶剂如1，2，4-三氯苯、邻-二氯苯和氯苯在本发明中归类于芳香族溶剂。更优选的溶剂包括1，2，4-三氯苯、邻-二氯苯、氯苯、苯甲醚、甲苯和甲基异丁基酮。
溶剂的用量为第一和第二种物质总量的至多4倍，更优选为第一和第二种物质的总量。如果该量多于4倍，β-选择性可能减少，于是就不能达到本发明的目的。在溶剂与第一和第二种物质中的至少一种预混合以后，可以将该溶剂加到反应体系中。溶剂的加入可以在第一和第二种物质混合后立即进行，或者在第一和第二种物质混合后的反应进行过程中进行加入。
添加剂如金属盐、铵盐和酸类可以加入反应体系中。金属盐可以是氟化铜，氯化锌或氯化锡。铵盐可以是四丁基氟化铵。酸可以是硝基苯酚或三氟甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯。
反应温度可以是-10℃至所用溶剂的沸点，优选室温至70℃，包括两个端值。在低于室温时，反应可能太慢，而温度高于70℃时，起始物和/或产物可能被分解，可能发生副反应。反应通常在0.5至48小时内完成。
令人惊奇的是，β-选择性和收率在不存在溶剂或存在小量溶剂时可以被改善，尽管这是等摩尔反应，从后面所述的实施例2可以清楚这一点。本发明的方法，不仅从有效的物质利用的改善，而且从反应体积比方面的改善的观点来看，非常有利于用作工业上制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的方法。此外，当在无溶剂体系中制备该衍生物时，就是第一种情况。此外，对溶剂的类型基本上没有限制，只要求其用量少，这是一种极端烯有的情况。这些就构成了本发明的特征。
通过文献中的已知方法，例如碱性水解，1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物可以容易地转化为1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶(三氟胸苷)，其是重要的药物或药物中间体。
(实施例)通过参照、但不限于实施例，就可更具体地描述本发明。
在下文中，5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶，3，5-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物，和1-[3′，5′-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2′-去氧-D-赤-戊呋喃糖基]-5-三氟尿嘧啶将分别指定为化合物I、II，和III。反应产物1-[3′，5′-二-O-(对-氯苯甲酰基)-2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基]-5-三氟甲基尿嘧啶通过适当方法如NMR分析、熔点测定和HPLC分析进行鉴定。β/α形式的比率是摩尔比。
实施例1在无溶剂体系中的糖基化作用往1.05g化合物I(3.24mmol)中加入1.39g化合物II(3.24mmol)，混合物在50℃反应4小时，得到化合物III，产率83％，β/α形式比率＝95/5。然后往反应产物中加入5ml乙醇。将混合物回流并冷却至室温，过滤收集沉淀以分离化合物III，β/α形式比率＝96/4。化合物III的收率是1.44g。
实施例2和对比实施例1糖基化作用中物质浓度的影响在实施例1所述的方法中，加入邻-二氯苯以使得邻-二氯苯与总量(化合物I+化合物II)的质量比为0.54、1.50、3.72或11.32，使混合物在50℃反应4小时。反应完成后，通过HPLC分析反应混合物，以测定在含有溶剂的反应体系中初始物质浓度对糖基化作用的影响。所得结果与实施例1的结果一起示于表1。[表1]
实施例3在高物质浓度时的糖基化作用往1.07g化合物I(3.29mmol)和1.41g化合物II(3.29mmol)的混合物中加入0.87g甲苯(甲苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.35)。将混合物在50℃搅拌4小时，通过HPLC分析，表明反应中生成的化合物III的收率为87％，β/α形式的比率＝91/9。然后往反应产物中加入4ml乙醇。过滤收集固体，以分离化合物III，分离收率为66％(1.25g)，β/α形式的比率为99/1。
实施例4按实施例3所述进行反应，用1.11g氯苯代替0.87g甲苯(氯苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.45)。生成化合物III，反应收率为85％(HPLC)，β/α形式比率＝91/9，分离时的收率为74％(1.39g)，β/α形式比率＝91/9。
实施例5往10.38g化合物I(33.35mmol)和13.75g化合物II(33.35mmol)的混合物中加入13.06g邻-二氯苯(邻-二氯苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.54)。将混合物在50℃搅拌4小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为83％，β/α形式比率＝90/10。然后往反应产物中加入30ml甲醇。将混合物回流，然后冷至室温。过滤收集沉淀以分离化合物III，分离收率为53％(9.71g)，β/α形式比＝＞99/＜1。
实施例6按实施例3所述进行反应。用1.45g 1，2，4-三氯苯代替0.87g甲苯(1，2，4-三氯苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.59)。生产化合物III的收率为83％(HPLC)，β/α形式比率＝93/7，分离收率为70％(1.36g)，β/α形式比率＝93/7。
实施例7往1.06g化合物I(3.25mmol)和1.40g化合物II(3.25mmol)的混合物中加入0.73g二异丙醚(二异丙醚/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.30)。将混合物在50℃搅拌4小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为78％，β/α形式比率＝83/17。然后往反应产物中加入7ml乙醇。过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为60％(1.12g)，β/α形式比＝81/19。
实施例8往10.82g化合物I(33.35mmol)和14.33g化合物II(33.35mmol)的混合物中加入9.95g苯甲醚(33.35mmol)(苯甲醚/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.40)。将混合物在50℃搅拌3小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为85％，β/α形式比率＝92/8。然后往反应产物中加入40ml乙醇。用冰冷却后，过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为70％(13.37g)，β/α形式比＝＞99/＜1。
实施例9往1.09g化合物I(3.37mmol)和1.45g化合物II(3.37mmol)的混合物中加入0.90g乙酸乙酯(乙酸乙酯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.36)。将混合物在50℃搅拌4小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为82％，β/α形式比率＝81/19。然后往反应产物中加入4ml乙醇。过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为66％(1.32g)，β/α形式比＝80/20。
实施例10往1.07g化合物I(3.29mmol)和1.41g化合物II(3.29mmol)的混合物中加入0.90g乙酸乙酯(乙酸乙酯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.36)。将混合物在室温搅拌44小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为66％，β/α形式比率＝88/12。然后往反应产物中加入4ml乙醇。将混合物回流，然后冷至室温。过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为52％(0.98g)，β/α形式比＝＞99/＜1。
实施例11按实施例9所述进行反应，用1.20g硝基苯代替0.90g乙酸乙酯(硝基苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.47)。生成化合物III，反应收率为82％(HPLC)，β/α形式比率＝81/19，分离时的收率为62％(1.20g)，β/α形式比率＝79/21。
实施例12往1.09g化合物I(3.37mmol)和1.45g化合物II(3.37mmol)的混合物中加入1.20g硝基苯(硝基苯/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.47)。将混合物在室温搅拌24小时，通过HPLC分析表明生成的化合物III收率为85％，β/α形式比率＝86/14。然后往反应产物中加入4ml乙醇。过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为62％(1.20g)，β/α形式比＝80/20。
实施例13按实施例9所述进行反应，用0.81g甲乙酮代替0.90g乙酸乙酯(甲乙酮/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.32)。生成化合物III，反应收率为77％(HPLC)，β/α形式比率＝72/28，分离时的收率为66％(1.27g)，β/α形式比率＝69/31。
实施例14按实施例3所述进行反应，用1.49g氯仿代替0.87g甲苯(氯仿/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.60)。生成化合物III，反应收率为86％(HPLC)，β/α形式比率＝88/12，分离时的收率为79％(1.48g)，β/α形式比率＝88/12。
实施例15往1.05g化合物I(3.24mmol)和1.39g化合物II(3.24mmol)的混合物中加入1.49g氯仿(氯仿/[(化合物I)+(化合物II)]质量比＝0.61)。将混合物在室温搅拌24小时，并通过HPLC分析，表明生成的化合物III的反应收率为86％。β/α形式比＝90/10。然后往反应产物中加入4ml乙醇。过滤收集固体以分离化合物III，分离收率为82％(1.53g)，β/α形式比＝91/9。
实施例16反应过程中加入溶剂1.06g化合物I(3.27mmol)和1.40g化合物II(3.27mmol)的混合物在50℃反应1小时。然后往此浆状反应混合物中滴加1.00g苯甲醚。该混合物在50℃再反应3小时。HPLC分析表明生成的化合物III的反应收率为88％，β/α形式比＝94/6。然后往反应产物中加入4ml乙醇。过滤收集固体以分离1.28g化合物III，β/α形式比＝99/1。
工业实用性按照本发明的无溶剂反应可以提供β/α形式比＝96/4的很高的选择性，这明显高于现有技术中得到的选择性。况且，可用溶剂的范围很宽，只要求其用量要小，可以达到实用价值的β-选择性，提供了通用性很强的制备方法。
使用本发明的方法，通过等摩尔反应，可以制得昂贵的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶，这是一种容易的合成方法，体积效率高，且是改进了经济效率的工业方法。
权利要求
1.制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的方法，其特征在于包括下述步骤，使下式(1)表示的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶作为第一种物质， 与下式(2)表示的2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物作为第二种物质在无溶剂的体系中反应， 其中X表示卤原子；X1和X2独立表示氢原子、甲基或卤原子，得到下式(3)所示的1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物，
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一种物质与所述第二种物质的反应是在有溶剂存在条件下进行的，溶剂的量至多为第一和第二种物质总质量的4倍。
3.制备1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物的方法，其特征在于包含下述步骤使下式(1)所示的5-三氟甲基-2，4-双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶作为第一种物质 与下式(2)所示的2-去氧-α-D-赤-戊呋喃糖基氯化物衍生物作为第二种物质，在溶剂存在下反应， 其中X表示卤原子；X1和X2独立表示氢原子、甲基或卤原子；得到下式(3)所示的1-(2′-去氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-5-三氟甲基尿嘧啶衍生物， 且其特征在于溶剂的用量至多为第一和第二种物质总质量的4倍。
4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于所述溶剂是选自芳香族、醚、酯、酮和卤代溶剂中的一种溶剂或其中两种或多种溶剂的组合。
5.权利要求4的方法，其特征在于芳香族溶剂是1，2，4-三氯苯、邻-二氯苯、氯苯、苯甲醚、甲苯和硝基苯中的一种、两种或多种。
6.权利要求4的方法，其特征在于醚溶剂是选自异丙醇、乙醚、四氢呋喃和二噁烷中的一种、二种或多种。
7.权利要求4的方法，其特征在于酯溶剂是乙酸乙酯。
8.权利要求4的方法，其特征在于酮溶剂是选自丙酮、甲乙酮、和甲基异丁基酮中的一种、二种或多种。
9.权利要求4的方法，其特征在于卤代溶剂是氯仿和二氯甲烷中的至少一种。
10.权利要求1-9之一的方法，其特征在于第一种物质与第二种物质的反应是在金属盐、铵盐或一种酸存在下进行的。
全文摘要
5－三氟甲基－2,4－双(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶与2－去氧－α－D－赤－戊呋喃糖基氯化物衍生物在无溶剂或存在小量溶剂的条件下反应,以高选择性得到β形式1－(2′－去氧－β－D－赤－戊呋喃糖基)－5－三氟甲基尿嘧啶衍生物。
文档编号C07H19/06GK1366530SQ01800828
公开日2002年8月28日 申请日期2001年2月9日 优先权日2000年2月10日
发明者梅谷豪毅, 深泽信幸, 小松弘典 申请人:三井化学株式会社