专利名称：羟基－25－烯－维生素d类化合物的制备方法
相关专利申请的交叉参照依据35U.S.C.§119，本申请要求于1998年5月29日申请的第60/087,222号美国临时专利申请的优先权。
背景技术：
概括地说，本发明涉及维生素D类化合物。更具体而言，本发明涉及C-25或等价位置为双键的维生素D类化合物以及这些化合物的制备方法。
长期以来，有关维生素D在骨及矿物质代谢中所起的重要生物作用已为人所熟知。例如，在促进钙的吸收以及调节钙的代谢中维生素D起到至关重要的作用。同时，并非维生素D本身而是其在体内的代谢产物起到调节钙代谢作用的论点也已为人所熟知。维生素D的活性形式(M.F.Holick等人，68 Proc.Natl.Acad.Sci.USA,803-804(1971)；G.Jones等人，14Biochemistry,1250-1256(1975))以及其它活性维生素D类似物(M.F.Holick等人，180 Science 190-191(1973)；H.Y.Lam等人，186 Science1038-1040(1974))的发现造成了很多的轰动以及对这些维生素D类化合物治疗骨损耗性疾病的思考。
动物实验检查了这些活性维生素D类化合物，特别是作为维生素D3激素活性形式的1α,25-二羟基维生素D3的作用，实验表明这些化合物有助于钙平衡的恢复。早期的临床研究表明对一组绝经后妇女口服给药0.5μg/天的1α,25-二羟基维生素D3改善了肠道钙吸收以及钙平衡。基于这一发现，第4,225,596号美国专利(“596专利”)对于1α,25-二羟基维生素D3用于增加钙吸收和保持作了描述并申请了专利，即、在促进肠道钙吸收以及从骨中再吸收钙(即骨代谢)方面该化合物高度有效。
但是在防止或治疗损耗性骨疾病中，维生素D化合物效能的最佳指示是骨本身而非钙吸收或钙平衡。最近的临床学数据表明在′596专利所规定的剂量范围内，对于防止或恢复骨质或骨矿物质含量损失方面1α,25-二羟基维生素D3最多仅有中等效能(S.M.Ott和C.H.Chesnut,110Ann.Int.Med.267-274(1989)；J.C.Gallagher等人，113 Ann.Int.Med.649-655(1990)；J.Aloia等人，84 Amer.J.Med.401-408(1988))。
这些有关1α,25-二羟基维生素D3的临床研究、以及另一有关1α-羟基维生素D3的临床研究(M.Shiraki等人，32 Endocrinol.Japan 305-315(1985))表明，这两种维生素D化合物恢复骨质或骨矿物质含量流失的能力是剂量依赖的。这些研究也表明在这两种化合物真正发挥效力所要求的剂量范围内，高血钙症和尿钙过多等毒性作用成为主要问题。具体而言，将1α,25-二羟基维生素D3剂量增至0.5μg/天以上经常导致毒性作用的出现。而剂量低于0.5μg/天时，对骨质或矿物质含量无效。(参见，G.F.Jensen等人，16 Clin.Invest.305-309(1981))。已经发现2μg/天的1α-羟基维生素D3在老年骨质疏松症病人中有增加骨质的功效(O.H.Sorensen等人，7 Clin.Endocrinol.169S-175S(1977))。日本一钙摄入量低人群的临床数据表明，当给药1μg/天时，1α-羟基维生素D3有效(M.Shiraki等人，32 Endocrinol.Japan.305-315(1985)；H.Orimo等人，3 Boneand Mineral 47-52(1987))。当1α-羟基维生素D3剂量为2μg/天时，在约67％的患者中表现出毒性作用，而当剂量为1μg/天时，这一比例约为20％。因此，由于其固有的血钙活性，1α-羟基化维生素D3类化合物可造成危险性的高血钙浓度。
由于其毒性，所制定的1α-羟基化维生素D3口服剂量在防止或治疗骨质或骨矿物质含量流失方面最多仅能取得中等疗效。事实上，Aloia建议寻找其它给药途径，使得毒性问题可以避免并且可允许使用更高的剂量水平(J.Aloia等人，84 Amer.J.Med.401-408(1988))。尽管有报道称1α-羟基维生素D3和1α,25-二羟基维生素D3有毒性，对于很多骨损耗性疾病以及钙代谢紊乱如肾性骨营养不良、甲状旁腺机能减退、抗维生素D佝偻病和骨质疏松症的治疗，这两种药物仍是很好的药物。
尽管这两种药物现今并未被所有的主要药物市场所批准，但对于治疗和预防由肾病继发的甲状旁腺机能亢进，这两种药物是仅有的被批准的1α-羟基化维生素D3类药物。
最近，除调节体内钙平衡作用外，维生素D的其它生物效应也已被发现。在与钙平衡无关的多种器官的细胞中已经发现了1α,25-二羟基维生素D3的特异性核受体。例如，Miller等人(52 Cancer Res.(1992)515-520)已经证明在人前列腺癌细胞系LN CaP中存在生物活性的特异性1α,25-二羟基维生素D3的受体。
现已表明某些维生素D类化合物及类似物是恶性肿瘤细胞增殖的强效抑制剂以及细胞分化的诱导剂/促进剂。例如，Suda等人的第4,391,802号美国专利公开了1α-羟基维生素D类化合物、具体而言为1α,25-二羟基维生素D3和1α-羟基维生素D3，由于诱导恶性肿瘤细胞(具体而言如白血病细胞)分化成非恶性的巨噬细胞(单核细胞)而具有强烈抗白血病活性，并可用于白血病的治疗。此外，Skowronski等人(136Endocrinology 20-26(1995))报道了1α,25-二羟基维生素D3及其它维生素D类似物对前列腺癌细胞系的抗增殖及细胞分化作用。
维生素D的其它作用包括免疫响应调节(参见，如Truitt等人的第4,749,710号美国专利；Gates等人的第5,559,107号美国专利；Daynes等人的第5,540,919、5,518,725和5,562,910号美国专利；DeLuca等人的第5,880,114号美国专利)、炎性反应(参见，如Hansen等人的第5,589,471号美国专利)以及治疗多发性硬化症(参见DeLuca等人的第U.5,716,946号美国专利)。
尽管其具有多种生物效应活性，但在体内有效所需的剂量下，如作为抗白血病药物，因其固有的血钙活性使已知的维生素D类化合物可诱导出显著且具有潜在危险性的高血钙浓度。也就是说，临床使用活性维生素D类化合物如1α,25-二羟基维生素D3和其它维生素D3类似物是有障碍的，或严重受限的，因为同时它们也是影响钙代谢，即可能导致高血钙症的强效药物。
考虑到维生素D的多种生物活性及其作为治疗药物的可能性，对于具有更强特异性和选择性的化合物，即具有抗细胞增殖和细胞分化作用，但与治疗剂量下的已知维生素D类化合物或类似物相比血钙活性较低的维生素D类化合物存在着需求。
发明简述本发明提供一种制备羟基-25-烯-维生素D类化合物的方法。与已知的维生素D类化合物相比，这些化合物具有维生素D的活性但毒性低，因此被认为有作为治疗药物的价值。具体而言，这些化合物为羟基-25-烯-维生素D，如1α-羟基-25-烯-维生素D类化合物和24-羟基-25-烯-维生素D类化合物。这些化合物适于作为1α,24-二羟基化维生素D类化合物的前药，在体内对1α-羟基-25-烯-维生素D类化合物的24位和1α-羟基-25-烯-维生素D类化合物的1α-位羟基化而成为维生素D的活性形式。作为前药，这些化合物有效地避免了调节肠道钙吸收的肠维生素D受体结合的首过效应，与相似剂量的已知活性维生素D化合物如1α,25-二羟基维生素D3相比，使高血钙症减轻或消失。
在制备羟基-25-烯-维生素D类化合物的方法中可从一个方面实现本发明上述及其它优点。25-烯-维生素D类化合物被1α-羟基化或24-羟基化，当对人或动物给药时，它们转化成二羟基化形式而成为具有活性的1α,24-二羟基维生素D类化合物。该方法包括将适当维生素D起始原料与SO2反应并对C-3和/或C-1羟基用特丁基二甲基甲硅烷氧基氯保护而得到SO2加成产物。对SO2加成物的C-17侧链进行臭氧分解并还原，得到一个短侧链的C-22醇。挤出SO2，随后采用已知的Swern氧化法氧化得到C-22醛。将C-22醛与适当苯基砜反应重新构建侧链，依赖于起始原料的性质得到1α-羟基-25-烯-维生素D类化合物和25-烯-维生素D类化合物。
如果24-羟基化的25-烯-维生素D类化合物是所需终产物，则将25-烯-维生素D类化合物与人肝瘤细胞温孵，分离并纯化24-羟基代谢产物得到24(S)-25-烯-维生素D类化合物。
具体而言，本发明提供一种制备羟基-25-烯-维生素D类化合物的方法，其包括以下步骤2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜与维生素D的羟基保护的C-22醛反应，其中维生素D在C-3或在C-3和C-1位的羟基被保护。
通过二甲基丙烯酸乙酯的甲基化、异构化和水解制备二甲基-3-烯-丁酸；采用恶唑烷酮对二甲基-3-烯-丁酸酰胺化形成恶唑烷二酮(oxazolidinones)；对所得恶唑烷二酮进行分离得到所需异构体；将所需异构体氧化并还原得到甲基-3-烯-丁醇；与甲磺酰氯反应形成甲磺酸酯；然后将甲磺酰基用苯基砜基团取代，从而制备出2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜。
对维生素D2的C-3位羟基进行保护得到C-3位羟基保护的维生素D2；磺化C-3位羟基保护的维生素D2得到SO2加成物；使该加成物挤出SO2得到反式-C-3羟基保护的维生素D2；水解反式-C-3羟基保护的维生素D2的C-1位；对C-1位羟基进行保护；形成SO2加成物；截短C-17侧链形成C-22醇；对C-22醇挤去SO2并用Swern氧化形成C-22醛，从而制备出维生素D的羟基保护的C-22醛。本发明的方法还包括对经苯基砜与C-22醛反应生成的羟基保护的25-烯-维生素D进行还原，异构化，脱保护和照射制备羟基-25-烯-维生素D2。
如果需要25-烯-维生素D2类化合物，对维生素D2的C-3位进行羟基保护得到C-3羟基保护的维生素D2；磺化C-3位羟基保护的维生素D2得到SO2加成物；截短C-17侧链形成C-22醇；然后挤出C-22醇的SO2并用Swern氧化形成C-22醛，从而制备出维生素D的羟基保护的C-22醛。
C-22醛与苯基砜反应得到羟基保护的25-烯-维生素D，将其还原，异构化并脱保护得到25-烯-维生素D2。如果需要24-羟基化合物，25-烯-维生素D2可进一步与肝瘤细胞温孵得到24-羟基-25-烯-维生素D2。
应指出的是，本发明方法的起始原料是适当的维生素D，前维生素D，胆固醇或麦角甾醇。
在阅读以下附图、优选实施方案详述和所附权利要求后可了解本发明的其它优点，并对本发明的特征作较全面的了解。应深刻认识到附图仅起描述和解释作用，并不是用来对本发明进行界定。
附图简述以下以附图为参考对本发明示例性的优选实施方案进行描述，其中全文采用相同的符号指示相同的部件，其中
图1为制备苯基砜的反应图，其中苯基砜将接到图2维生素D的适当侧链上；图2A-2B为根据本发明制备1α-羟基-25-烯-维生素D2的反应图；以及图3为根据本发明制备24-羟基-25-烯-维生素D2的反应图。
发明详述本发明涉及具有很好生物活性的一类新型维生素D类化合物的制备方法。具体而言，本发明的方法特别适于制备羟基-25-烯-维生素D类化合物。因此，以下本发明将详细描述这些工作；但本领域技术人员应认识到对本发明所作的描述仅起示例作用，而不是用于界定其全部范围。
本发明方法的特征在于制备了1α,24-二羟基维生素D类化合物的前体，其在体内经24-位或1α-位羟基化而形成维生素D的活性形式。作为前药，这些化合物有效地避免了调节肠道吸收的肠道维生素D受体结合的首过效应，与相似剂量的已知活性维生素D化合物如1α,25-二羟基维生素D3相比，使高血钙症减轻或消失。
此处术语“血钙活性”和“血钙作用”用于指维生素D众所周知的升高血液钙含量的性能，这种作用是通过刺激肠道钙吸收(钙转运)和从骨中再吸收钙(骨代谢)而达到的。作为烷基、链烯基、氟代烷基、氟代链烯基或环烷基的修饰词，术语“低级”指含1至4个碳原子的直链、支链或环状、饱和或不饱和烃基。这些烃基的具体例子为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、特丁基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、异丁烯基、异丙烯基、甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基或环丙基。此处术语“烃片断”用于指直链、支链或环状、饱和或不饱和的C1-C4烃基，如低级烷基、低级链烯基或低级环烷基。此处术语“等价位置”，如C-24或等价位置，指在维生素D类化合物C-17侧链上的特定碳原子，其中碳可为24-位碳，但是指同系列侧链中的等同位置。术语“羟基保护的”指键合有一个保护基如TBDMSCl的碳，在有意转化为羟基之前它保持惰性。
从结构上考虑，本发明具有所需生物活性的化合物的关键特点是其C-17侧链在C-25位或等价位置上具有一个双键。此外，该侧链可任选插入一个或两个亚甲基(CH2-)或次甲基(CH=)单元。因此，本发明维生素D类化合物适于采用通式(Ⅰ)表示D-Z (Ⅰ)其中D是以下式(Ⅱ)、(Ⅲ)和(Ⅳ)分别描述的D1、D2或D3片断，其中D1为维生素D片断，D2为前维生素D片断，D3为胆固醇或麦角甾醇片断，而Z代表C-17侧链，它是饱和或不饱和、取代或未取代、直链、支链或环状C4-C18烃基，其中在C-25位或等价位置上具有一个双键，并且C-24或等价位置由一个C-C单键与低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基键合，并通过第二个键与氢或羟基键合。
应注意的是前维生素D是相应维生素D类化合物的热异构体，如前维生素D3是维生素D3的热异构体，并存在于其热平衡中。胆固醇和麦角甾醇类化合物是众所周知的维生素D类化合物生物合成的前体。
优选地，D1-Z是由通式(Ⅱ)表示的维生素D类似物 其中Z如上所述；如果与Y相连的键为双键，则Y为亚甲基，或者如果与Y相连的键为单键，则Y为甲基或氢，即当Y为氢时，式(Ⅱ)化合物是一种19-降化合物；R为氢或羟基，当R为氢时Z为C-24或等价位置被羟基化的侧键；当R为羟基时，Z侧键的C-24或等价位置未被羟基化；而X为氢、低级烷基或低级氟代烷基。
D1-Z化合物的另一个例子由以下式(ⅡA)表示 其中X、Y、R和Z如上所述。
D2-Z为通式(Ⅲ)表示的前维生素D类似物 其中Z、R和X如上所述，而Y为氢或甲基。
D3-Z为通式(Ⅳ)代表的胆甾醇或麦角甾醇类似物 其中Z、R和X如上所述，而Y为氢或甲基。
优选的是，C-17侧键Z由通式(ⅤA)表示 其中n为选自1或2的整数；R3为氢、低级烷基、低级链烯基、低级氟代烷基或低级氟代链烯基；R4和R5分别为低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基；A为碳、氧、硫或氮；当A为氮时，r为1而s为0；当A为硫或氧时，r和s为0；以及R6和R7分别为氢、低级烷基、低级链烯基、低级氟代烷基或低级氟代链烯基。
例如，Z包括由式(ⅤB)代表的侧链，其中A为碳，r和s为1,n为1 其中R3、R6和R7分别为氢、低级烷基、低级氟代烷基、和低级氟代链烯基，而R4和R5为氢、低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基。
Z也包括由式(ⅤC)代表的侧链 其中侧链上的虚线表示任选添加的C-C键；q为0或选自1或2的整数；R3为氢、低级烷基、低级链烯基、低级氟代烷基或低级氟代链烯基；A为碳、氧、硫或氮；当A为氮时，r为1而s为0；当A为硫或氧时，r和s为0；R6和R7分别为氢、低级烷基、低级链烯基、低级氟代烷基或低级氟代链烯基。对于任选的C-C键，例如，如果q=0,C-22和C-23间的键可为单键、双键或三键。而q所表示的基团为CH2基。
例如，Z包括由式(ⅤD)代表的侧链，其中q为0,A为碳 其中R3、R6和R7分别为氢、低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基，而R4和R5分别为低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基。
优选地，Z也为式(ⅤE)代表的侧链 其中n为选自1或2的整数；R3为氢、低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基；R4和R5分别为低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基；A为碳、氧、硫或氮；当A为氮时，r为1而s为0；当A为碳时，r和s为1；当A为硫或氧时，r和s为0；R6和R7分别为氢、低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基。
例如，Z包括式(ⅤF)代表的侧链，其中n为1,A为碳，r和s为1，而R3、R4、R5、R6和R7如上所述。 而且，Z包括式(ⅤG)代表的侧链 其中侧链上的虚线表示任选添加的C-C键；其中q为0或选自1或2的整数；R3为氢、低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基；R4和R7分别为低级烷基、低级氟代烷基、低级链烯基或低级氟代链烯基；A为碳、氧、硫或氮；当A为氮时，r为1而s为0；当A为碳时，r和s为1；当A为硫或氧时，r和s为0；R9和R10分别为氢、低级烷基、低级链烯基、低级氟代烷基或低级氟代链烯基。对于任选添加的C-C键，例如，如果q=0,C-22和C-23间的键可为双键。
例如，Z包括式(ⅤH)代表的侧链，其中q为0,A为碳，r和s为1，而R3、R4、R5、R6和R7如上所述 优选的式(Ⅰ)化合物为作为1α,24-双羟化维生素D前药的1α-羟基化或24-羟基化的化合物。式(Ⅰ)化合物的例子为1α-羟基-25-烯-维生素D21α-羟基-25-羰基-维生素D224-羟基-25-烯-维生素D2
24-羟基-25-羰基-维生素D2优选的式(Ⅲ)化合物为1-羟基前维生素D类化合物，它们也是1α,24-双羟化维生素D的前药和异构体。式(Ⅲ)化合物的例子为1α-羟基-25-烯-前维生素D21α-羟基-25-羰基-前维生素D224-羟基-25-烯-前维生素D224-羟基-25-羰基-前维生素D2优选的式(Ⅳ)化合物为维生素D类化合物的1α-羟基化的前体化合物，即1α-羟基化胆固醇或麦角甾醇，它们也是1α,24-双羟化维生素D的前药。式(Ⅳ)化合物的例子为1α-羟基-24-甲基-25-烯-胆固醇1α-羟基-24-甲基-25-羰基-胆固醇1α-羟基-25-羰基-麦角甾醇24-羟基-25-烯-胆固醇24-羟基-25-烯-麦角甾醇24-羟基-25-羰基-胆固醇24-羟基-25-羰基-麦角甾醇对于具有手性中心如C-17侧链C-20或C-24位的化合物，应认识到两种非对映体(如R和S)及其混合物均在本发明范围之内。
在随后对本发明方法的描述中，除另作说明外，反应步骤在室温(RT)和大气压力下进行。
可按图1所示的示例性反应流程制备式(Ⅰ)化合物。合成的特点在于将适当并分别合成的侧链单元与C-22位带有可置换基团的所需维生素D母核偶联。所需侧链被制备成苯基砜衍生物。
具体而言，本发明制备1α-羟基化化合物的方法采用维生素D作为起始原料，对C-1位羟基化并对其作保护，然后形成1α-羟基-25-烯-化维生素D。为制备24-羟基化合物，起始原料也为维生素D并形成25-烯-维生素D化合物，然后采用例如生物法对24-位进行羟基化。
现参见作为1α-羟基-25-烯-化维生素D2合成示例性反应图的图2A-2B。在咪唑存在下维生素D2(11)的C-3位羟基被特丁基二甲基甲硅烷氧基氯(TBDMSCl)保护形成C-3保护的产物(12)，然后将其与SO2反应，生成加成中间体(13)。挤出加成物(13)的SO2(碳酸氢钠(NaHCO3)/乙醇(EtOH))，得到(12)的反式异构体(14)。反式异构体(14)在C-1位被羟基化(NMO/SeO2)得到(15)，然后对C-1位羟基保护(TBDMSCl)并与SO2反应形成加成物(17)。臭氧分解并还原得到C-22醇(19)(参见，Manchand等人，60J.Org.Chem.(1995)6574，此处引用作为参考)。挤出SO2(NaHCO3；EtOH)，然后用已知的Swern氧化法((COCl)2；DMSO)氧化得到C-22醛(20)。将醛(20)与适当苯基砜(10)反应引入侧链，然后经适当的还原、脱保护和异构化而得到1α-羟基-25-烯-维生素D2化合物(1)。
式(Ⅲ)化合物一般可采用图1列举的方法制备，其中可利用如Pauli等人的第5,252,191号美国专利；Coethals等人的第5,025,783和4,388,243号美国专利中的示例性反应方法制备起始原料前维生素，此处引用这些专利作为参考。式(Ⅰ)的19-降化合物一般也可由此处给出的示例性反应方法制备，起始原料可按第5,710,294号美国专利中给出的方法制备，此处引用该专利作为参考。图1所列方法也适于制备式(Ⅳ)化合物，其中起始原料胆固醇或麦角甾醇是可以买得到的。
为形成适当的苯基砜(10)，现参见描述反应流程的图1。对二甲基丙烯酸乙酯(2)进行甲基化，并将双键异构化至C-3位。将烷氧基转化成羟基而形成酸(4)。酸(4)被转化成恶唑烷二酮异构体(5)，然后经分离得到所需异构体(6)。将恶唑烷二酮(6)转化成丁酸-3-烯(7)。然后除去酸(7)的羰基而获得醇(8)。醇(8)经反应置换掉羟基得到甲磺酸酯(9)。然后将甲磺酸酯(9)转化成苯基砜基团得到R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)。
此处所描述的某些化合物及其制备方法在Galverley,Tetrahderon 51(1987)1609；Manchand等人，J.Org.Chem.60(1995)6574；Walba等人，J.Org.Chem.53(1988)1046；Smith Ⅲ等人，J.Am.Chem.Soc.103(1981)1996中有描述，此处全部引用作为参考。
对于侧链由式(ⅡC)或(ⅡE)代表的式(Ⅱ)化合物，可按图3所示的示例性反应流程制备。具体而言，制备24-羟基-25-烯-维生素D2的方法采用维生素D2作起始原料，取消图2A方法中的C-1羟基化和保护步骤，并形成25-烯-维生素D2，然后将25-烯-维生素D2与例如经培养的人肝瘤细胞、HEP3B或HEPG3一起温孵，得到代谢产物24(S)-羟基-25-烯-维生素D2，然后采用高压液相色谱对其进行分离纯化。
如图3所示，并与图2A-2B类似，维生素D2(11)与SO2反应并采用特丁基二甲基甲硅烷氧基氯对C-3的羟基进行保护得到加成中间体(24)。臭氧分解并还原得到C-22醇(25)。挤出SO2，然后用已知的Swern氧化法氧化得到醛(26)。将醛(9)与适当苯基砜试剂反应引入侧链，经适当还原、异构化和脱保护制备25-烯-维生素D2类化合物(27)。然后将25-烯-维生素D2与人肝瘤细胞温孵，得到24-羟基-25-烯-维生素D2(28)，将其提取并纯化成24(S)-羟基非对映体。
通过不对本发明范围起界定作用的下述实施例进一步解释本发明。
1H-NMR谱由Varian VXR-300记录。以TMS为参照标记化学位移δ(ppm)。对于HPLC分析，采用铂EPS C18 150×4.6mm柱，流动相为CH3CN-0.1％COOH 70∶30，检测波长265nm，流速1ml/min，温度22℃。在装配有Mettler FP21显微镜的Mettler FP-2熔点仪上测定熔点。实施例1:1α-羟基-25-烯-维生素D的合成R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)的制备向110ml二异丙基胺于750ml四氢呋喃(THF)中的溶液中加入315ml2.5N正丁基锂(n-BuLi)，反应温度在-25℃至-10℃之间。将混合物冷却至-70℃，然后滴加150ml HMPA，在此温度下继续搅拌反应混合物一小时。当滴加完100 g二甲基丙烯酸乙酯(2)于100ml THF中的溶液后，在70℃下搅拌反应混合物2小时，然后加入60ml碘甲烷(MeI)，将反应温度维持在-50℃以下。然后将反应混合物放置过夜任其达到室温，采用400ml饱和NH4Cl溶液终止反应。分相，水相用1∶1乙醚-己烷(400ml和300ml)萃取。合并的有机相用0.5NHCl，饱和NaHCO3溶液，盐水洗涤并干燥(Na2SO4)。蒸去溶剂得到113g油状粗产物(3)。NMR(CDCl3):δ:1.2(m,6H)；1.65(s,3H)；3.15(q,1H)；4.05(q,2H)；4.75(s,2H)。
于室温下将油(3)与52g KOH在800ml 1∶1EtOH-水中搅拌4天。将反应混合物浓缩并用乙醚(2×100ml)洗涤，酸化并用1∶1乙醚-已烷(4×300ml)萃取。合并的有机相用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，蒸去溶剂得到74g酸化合物(4)。NMR(CDCl3):δ:1.3(d,3H)；1.8(s,3H)；3.2(q,1H)；4.9(s,2H)；11(brs,1H)。
将71.5g化合物(4)和176三乙胺(NEt3)于1.25L THF中的溶液机械搅拌并冷至-40℃。向反应液中滴加83g三甲基乙酰氯。将所得白色悬浮液搅拌1.5hr，其间反应温度升至-8℃，重新冷却至-50℃后加入29.5g LiCl和102.2g S(+)一苯基恶唑烷酮。将反应混合物放置过夜任其升至室温，倒入1L水中，用乙酸乙酯(EtOAc)(2×0.5L)萃取。合并的有机相用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，并蒸去溶剂。鼓泡蒸馏得到136g(以二甲基丙烯酸乙酯计，产率75％)粘稠黄色油状恶唑烷二酮产物(5)。NMR(CDCl3):δ:1.2(d,3H)；1.65和1.8(2s,3H)；4.2(dd,1H)；4.35(m,1H)；4.45,4.75,4.8,4.85(4s,2H)；4.65(m,1H)；5.45(m,1H)；7.3(m,5H)。
采用8.6kg硅胶、CH2Cl2为洗脱液对恶唑烷二酮(5)进行色谱分离。收集适当组分(Rf=0.5)得到581g所需异构体(6)。NMR(CDCl3):6:1.2(d,3H)；1.8(s,3H)；4.2(dd,1H)；4.4(q,1H)；4.65(q,1H)；4.8(s,1H)；4.85(s,1H)；5.4(dd,1H)；7.3(m,5H)。
将61.6g恶唑烷二酮(6)于1LTHF中的溶液冷至0℃，然后滴加21g LiOH·H2O的300ml溶液，接着加入95ml 30％H2O2。反应混合物放置过夜任其缓慢升至室温，然后重新冷至0℃。加入Na2SO3(105g)，然后加入200ml水和100ml乙醚进行分相。水相用已烷洗涤，酸化并用乙醚(3×250ml,150ml)萃取。乙醚相干燥(Na2SO4)，然后蒸除溶剂得到23g酸(7)。冷却下将该酸于100ml THF中的溶液滴加至8.2g LiAlH4于150ml THF中的混合物中。当混合物达室温后，将其回流1hr，冷却至0℃，然后滴加Na2SO4溶液终止反应。将所得固体过滤并用THF洗涤。合并含有醇(8)的THF相并冷却至0℃，然后滴加42ml NEt3和20ml甲磺酰氯。混合物于室温下放置过夜，倒入300ml水中，并用EtOAc(2×300ml)萃取。合并的有机相用盐水洗涤，干燥并蒸去溶剂。鼓泡蒸馏得到4.9g无色油状甲磺酸酯(9)(相对于恶唑烷二酮为11％)。NMR(CDCl3):δ:1.1(d,3H)；1.7(s,3H)；2.55(m,1H)；2.95(s,3H)；4.1(m,1H)；4.75(s,1H)；4.85(s,lH)。
50℃下将4.9g(9)、5.8g苯亚磺酸钠(PhSO2Na)和4.1g NaI于50ml二甲基呋喃(DMF)中搅拌4天。混合物倒入100ml冰水中并用EtOAc萃取(2×100ml)。合并的有机相用盐水(2×50ml)洗涤，干燥并蒸去溶剂。鼓泡蒸馏得到5.6g(90％)无色油状产品R-(2,3-二甲基-3-丁烯-1-基)苯基砜(10)。NMR(CDCl3):δ:1152(d,3H)；1.6(s,3H)；2.7(m,1H)；3(dd,1H)；3.2(dd,1H)；5.65(s,2H)；7.5(m,3H)；7.85(d,2H)。1(S),3(R)-双-(特丁基二甲基甲硅烷氧基)-20(S)-甲酰基-9,10-secopregna-5(E),7(E),10(19)-三烯(20)将57.5g(145mmol)维生素D2(11)和16.1g咪唑于500ml CH2Cl2中的溶液冷却至-5℃。分批向该混合物中添加28.9g TBDMSCl。反应温度任其升至室温并在此温度下维持5hr。采用薄层色谱(TLC)(硅胶，CH2Cl2)监测反应，将反应混合物倒入水中，分相。水相用CH2Cl2萃取，合并有机相后用水和盐水洗涤。干燥(Na2SO4)并蒸去溶剂得到黄色油状C-3保护化合物(12)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,3H)；1.1-2.4(m,20H)；2.75(d,1H)；3.75(m,1H)；4.7(s,1H)；4.95(s,1H)；5.15(m,2H)；5.95(d,1H)；6.1(d,1H)。
将油(12)溶于100ml乙醚中并在-50℃下加入100ml SO2。将混合物于-10℃下回流2hr，然后在氩气氛下蒸去SO2，得到近白色固体状经保护的加成化合物(13)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.6,0.65(2s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,1H)；1(d,3H)；1.1-2.2(m,20H)；2.5(m,1H)；3.6(brs,2H)；3.95(m,1H)；4.4-4.75(m,2H)；5.15(m,2H)。
将近白色残留固体(13)溶于675ml 96％乙醇中，向反应混合物中加入75g NaHCO3并进行回流直至LC(硅胶，CH2Cl2)检测原料点消失为止(4hr)。将反应液冷至0℃，加入己烷(700ml)和EtOAc(700ml)，并将该混合物过滤通过CeliteTM。蒸去溶剂得到73g黄色油状反式化合物(14)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,18H)；1(d,3H)；1.1-2.3(m,18H)；2.5(m,1H)；2.65(dd,1H)；2.85(dd,1H)；3.85(m,1H)；4.65(s,1H)；4.95(s,1H)；5.2(m,2H)；5.85(d,1H)；6.5(d,1H)。
将油(14)溶于600ml CH2Cl2中。加入36.3g NMO后将溶液用Na2SO4干燥，过滤并加热回流。在5min内向该溶液中加入16.2g SeO2于375ml热甲醇中的溶液。继续加热70min，反应混合物冷却后倒入700ml水中。分相，水相用CH2Cl2(3×100ml)萃取。合并的有机相用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤通过硅胶。蒸去溶剂得73g黄色油状物，利用800g硅胶、5L 2.5％EtOAc己烷溶液，2L 75％EtOAc己烷溶液对其进行色谱分离。收集后2L洗出液，蒸去溶剂得55.6g黄色油状C-1保护的化合物(15)。NMR(CDCl3):δ:0(s,6H)；0.5(s,3H)；0.9(m,16H)；1(d,3H)；1.1-2.0(m,18H)；2.35(d,1H)；2.5(d,1H)；2.8(d,1H)；4.15(m,1H)；4.9(s,1H)；5.05(s,1H)；5.8(d,1H)；6.45(d,1H)。
将55.6g(15)溶于700ml CH2Cl2中，加入11.8g咪唑并冷至-5℃，加入21.3g TBDMSCl。反应混合物放置过夜任其升至室温，然后倒入500ml水中。分相，水相用CH2Cl2洗涤，合并的有机相用水和盐水洗涤。干燥(Na2SO4)并蒸去溶剂得56.6g固体。将该固体溶于250ml热EtOAc中，加入300ml热甲醇。10min内出现结晶，将混合物冷至0℃。分离固体并用MeOH和EtOAc混合物洗涤。得到29.8g白色晶状α-异构体(16)(以(11)计，产率32％)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.9(m,27H)；1(d,3H)；1.1-2.0(m,16H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.8(d,1H)；4.15(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.15(m,2H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。
将化合物(16)(9g)溶于30ml SO2和30ml CH2Cl2的混合物中并回流1hr。蒸去溶剂得10g白色固状加成产物。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.9(m,27H)；1(d,3H)；1.1-2.2(m,18H)；2.55(m,1H)；3.6(d,1H)；3.9(d,1H)；4.15(m,1H)；4.35(m,1H)；4.6-4.8(m,2H)；5.15(m,2H)。
-65℃下于100ml CH2Cl2和500ml MeOH混合物中对此10g固体(17)进行臭氧分解，反应用TLC监测(硅胶，CH2Cl2)。然后加入2gNaBH4，反应混合物任其升至10℃，倒入150ml pH4.3乙酸盐缓冲液(11g乙酸钾(KOAc))中。混合物用己烷(2×60ml)萃取，有机相用盐水洗涤并干燥(Na2SO4)。蒸去溶剂得黄色油状加成醇(18)粗产物。将其溶于150ml EtOH(96％)中，加入12g NaHCO3，在氩气氛下回流反应混合物直至TLC(硅胶，CH2Cl2)检测表明原料消失为止(2hr)。冷却后加入200ml己烷和100ml EtOAc，然后加入Na2SO4和CeliteTM。将该混合物过滤通过CeliteTM，蒸去溶剂得11g固化的黄色油状物。柱色谱(硅胶，CH2Cl2)分离得到5.2g(64％)醇化合物的反式异构体(19)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；1(d,3H)；1.1-2(m,14H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.85(d,1H)；3.35(m,1H)；3.6(m,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。
于-70℃向0.124ml草酰氯于30ml CH2Cl2中的溶液中加入0.26ml二甲亚砜(DMSO)于10ml CH2Cl2中的溶液，15min加完，温度维持在-65℃以下，并在-60℃下保持10min。将反应混合物重新冷至-70℃并在10min内加入710mg醇(19)于30ml CH2Cl2中的溶液，温度维持在-60℃以下。温度为-60℃至-50℃之间保持20min后，将浑浊的混合物重新冷至-70℃，立即加入0.88ml NET3。反应任其升至室温并将清亮溶液倒入50ml水中。分相，水相用CH2Cl2(50ml)萃取，合并的有机相用盐水洗涤并干燥(Na2SO4)。除去溶剂后，残余物用柱色谱(硅胶，CH2Cl2)分离得到630mg(89％)白色结晶1(S),3(R)-双-(特丁基二甲基甲硅烷氧基)-20(S)-甲酰基-9,10-secopregna-5(E),7(E),10(19)-三烯(20)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；1.1(d,3H)；1.2-2.4(m,15H)；2.5(dd,1H)；2.85(d,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)；9.55(d,1H)。MSm/z(M+)。1α-羟基-25-烯-维生素D2(1)的制备将1.36 g苯基砜(10)于40ml THF中的溶液冷至-70℃；加入2.4ml2.5M正丁基锂，并在相同温度下搅拌1hr。滴加850mg醛(20)于10mlTHF中的溶液并在-70℃下搅拌15min。然后加入10ml饱和NH4Cl溶液，任其升至室温。分相，水相用EtOAc(2×50ml)萃取。洗涤合并的有机相，羟基-砜(21)粗产物为非对映体混合物，其NMR谱复杂。MSm/z 797(M+)。
将钠(1.5g)溶于130g Hg中；加入40ml THF并将混合物冷却至-20℃。在加入4ml MeOH和30g KH2PO4后，加入羟基-砜混合物于15mlTHF中的溶液。在加入水之前于-10℃至-5℃下继续反应6hr(用TLC(硅胶，CH2Cl2)监测反应)。倾出液相，残留Hg用水(放热)和EtOAc洗，分相。有机相用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，并蒸去溶剂。柱色谱(硅胶，CH2Cl2)分离得到440mg(46％)白色晶状物(22)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,18H)；2.25(d,1H)；2.5(dd,1H)；2.7(m,1H)；2.85(d,1H)；4.2(m,1H)；4.5(m,1H)；4.65(m,2H)；4.9(s,1H)；4.95(s,1H)；5.25(m,2H)；5.8(d,1H)；6.4(d,1H)。MSm/z 639(M+)。
在恒定流速的氩气中将100mg(22)、35ml甲苯、五滴NEt3和5mg 9-乙酰蒽的混合物照射4hr。得到140mg顺式化合物(23)。NMR(CDCl3):δ:0(s,12H)；0.5(s,3H)；0.85(s,9H)；0.9(s,9H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,18H)；2.2(m,1H)；2.45(dd,1H)；2.8(m,2H)；4.2(m,1H)；4.35(m,1H)；4.7(m,2H)；4.85(m,1H)；5.15(m,2H)；5.25(,21H)；6(d,1H)；6.25(d,1H)。
45℃下将280mg TBAF,140mg(23)和20ml THF的混合物搅拌4hr(反应用TLC(硅胶，CH2Cl2))监测。将反应混合物倒入50ml饱和NaHCO3溶液中并用EtOAc萃取。有机相用水、盐水洗涤，干燥(Na2SO4)。蒸去溶剂并色谱分离(硅胶(EtOAc-己烷2∶1))得到70mg白色固状产物。化合物中约含10％反式化合物。用甲酸甲酯中重结晶得到15mg(17％)纯1α-羟基-25-烯-维生素D2(1)。mp 134.6-138.4℃；NMR(CDCl3):δ:0.5(s,3H)；0.95(d,3H)；1.05(d,3H)；1.05(d,3H)；1.2-2(m,185H)；2.25(m,1H)；2.55(d,1H)；2.65(m,1H)；2.8(d,1H)；4.2(m,1H)；4.4(m,1H)；4.65(m,2H)；4.95(s,1H)；5.2(m,2H)；5.3(s,1H)；6.0(d,1H)；6.35(d,1H)。MSm/z 393(M+-18)413(M+)。
向320mg(22)的THF溶液中加入400mg TBAF。混合物于室温下搅拌过夜，55℃下反应3hr并倒入饱和NaHCO3溶液中。混合物用EtOAc萃取(2×50ml)，有机相用盐水洗涤，干燥并蒸去溶剂。柱色谱(硅胶，(EtOAc-己烷2∶1))分离得到一种白色固体，将其溶于40ml甲苯中，在加入6滴NEt3和5mg 9-乙酰蒽后照射1.5hr。蒸去溶剂后色谱(硅胶，(EtOAc-己烷2∶1))分离得到65 mg(31％)1α-羟基-25-烯-维生素D2(1)，纯度96.7％(HPLC)。UV:λmax265nm。实施例2:24-羟基-25-烯-维生素D2合成除C-1位羟基化步骤省略以及不在C-1位加保护基外，24-羟基-25-烯-维生素D2的合成与实施例1的步骤相同。将产品25-烯-维生素D2与人肝瘤细胞温孵得到24-羟基化产品，采用已知方法萃取及纯化。
总而言之，本发明提供了一种在C-25位或等价位置上具有双键的新型维生素D类化合物的合成方法。此外，侧链任选由一个或二个亚甲基或次甲基加长。按本发明方法制得的化合物值得作为活性1α,24-双羟化维生素D类化合物的前药。
虽然采用一些具体内容已对本发明作了描述和举例，本领域技术人员应认识到对于已描述的内容可以有多种改动，包括改变，添加或删减。因此，这些改动也应包含在本发明之中，本发明的范围仅由最广义的解释作界定，其中最广义的解释依据于具有法律效力的所附权利要求。
权利要求
1.一种制备25-烯-维生素D类化合物的方法，其包括以下步骤2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜与一种维生素D的羟基保护的C-22醛反应，其中维生素D在C-3或在C-3和C-1位的羟基被保护。
2.如权利要求1所述的方法，其中，按以下步骤制备2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜二甲基丙烯酸乙酯经甲基化、异构化和水解制备二甲基-3-烯-丁酸；用恶唑烷酮使二甲基-3-烯-丁酸酰胺化形成恶唑烷二酮；对所得恶唑烷二酮进行分离得到所需异构体；将所需异构体氧化并还原得到甲基-3-烯-丁醇；将甲基-3-烯-丁醇与甲磺酰氯反应形成甲磺酸酯；然后将用苯基砜基取代甲磺酰基，从而制备出2,3-二甲基-3-丁烯基苯基砜。
3.如权利要求1所述的方法，其中，按以下步骤制备维生素D的羟基保护的C-22醛维生素D2的C-3位羟基进行保护得到C-3位羟基保护的维生素D2；磺化C-3位羟基保护的维生素D2得到SO2加成物；使加成物挤出SO2得到反式-C-3羟基保护的维生素D2；水解反式-C-3羟基保护的维生素D2的C-1位；对C-1位羟基进行保护；形成SO2加成物；截短C-17侧链形成C-22醇；然后对C-22醇挤去SO2并用Swern氧化形成C-22醛。
4.如权利要求1所述的方法，其中，C-22醛与苯基砜反应生成羟基保护的25-烯-维生素D；并进一步对羟基保护的25-烯-维生素D进行还原、异构化、脱保护和照射制备羟基-25-烯-维生素D2。
5.如权利要求1所述的方法，其中，按以下步骤制备维生素D的羟基保护的C-22醛对维生素D2的C-3位羟基进行保护得到C-3位羟基保护的维生素D2；磺化C-3位羟基保护的维生素D2得到SO2加成物；截短加成物C-17侧链形成C-22醇；对C-22醇挤去SO2并用Swern氧化形成C-22醛。
6.如权利要求1所述的方法，其中，C-22醛与苯基砜反应生成羟基保护的25-烯-维生素D；并进一步对羟基保护的25-烯-维生素D进行还原、异构化、脱保护和照射制备25-烯-维生素D2。
7.如权利要求6所述的方法，其还包含将25-烯-维生素D2与人肝瘤细胞温孵得到24(S)-羟基-25-烯-维生素D2。
8.如权利要求1所述的方法，其中，维生素D为前维生素D。
9.如权利要求1所述的方法，其中，维生素D为胆固醇和麦角甾醇。
全文摘要
本发明提出了一种在C－25位或等价位置上具有双键的新型维生素D类化合物的合成方法。此外,侧链任选由一个或二个亚甲基或次甲基加长。按本发明方法制得的化合物值得作为活性1α,24－双羟化维生素D类化合物的前药。
文档编号C07C403/00GK1303369SQ99806788
公开日2001年7月11日 申请日期1999年5月28日 优先权日1998年5月29日
发明者汉斯·维因伯格, 托恩·弗里斯, 齐斯·鲍沃尔 申请人:骨疗国际公司