Способ фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов

 

Изобретение относится к синтезу нуклеозидов и нуклеотидов и касается усовершенствованного способа фосфонирования 2', 3'-дидезоксинуклеозидов. Предлагаемый способ фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов заключается в приготовлении фосфонирующего агента на основе PСl₃ с использованием трет-бутанола и пиридина, его взаимодействии с 2',3'-дидезоксинуклеозидом с последующим добавлением воды и выделением целевого продукта путем отделения неорганических продуктов фосфонирования в виде солей аммония в присутствии триалкилфосфата. Целевые продукты - 5'-Н-фосфонаты 2',3'-дидезоксинуклеозидов - получают в виде их аммониевых солей, которые затем трансформируют в соли щелочных или щелочно-земельных металлов. Выход 70-80%. Технический результат - упрощение процесса, реализуемого в промышленности.

Изобретение относится к области синтеза нуклеозидов и касается усовершествованного способа фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов.

Известные способы фосфонирования нуклеозидов предполагают использование сложных приемов хроматографического выделения и очистки целевых продуктов и в основном ориентированы на получение небольших количеств 5'-H-фосфонатов 2',3'-дидезоксинуклеозидов или их производных.

Поэтому актуальной задачей является разработка упрощенного способа фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов, реализуемого в типовой промышленной аппаратуре, без применения препаративной хроматографии.

Известен способ фосфонирования нуклеозидов [5'-Hydrogenphosphonates and 5'-methylphosphonates of sugarmodified pyrimidine nucleosides as potential anti-HIV-1 agents/Kraevsky A.A., Tarusova N.B., Zhu Q. et al.//Nucleosides and Nucleotides. - 1992, v. 11, N 2-4, p.177-196] с использованием в качестве фосфонирующего агента третбутиламмониевой соли фосфористой кислоты. Фосфонирование осуществляют в присутствии дициклогексилкарбодиимида в пиридине при 0-4^oC в течение 8-9 часов. После добавления воды к реакционной массе целевой продукт выделяют на колонке (Дауэкс, градиентный элюент HN₄HCO₃ 0-0,5 M, затем 0,5 M NH₄HCO₃ с 90% спиртом), очищают еще раз на колонке (DEAE-целлюлоза, элюент NH₄HCO₃ 0-0,3 M) и сушат с отгонкой абсолютного спирта. Выход 75%.

Помимо отмеченных выше недостатков в данном способе используют дициклогексилкарбодиимид - мощный аллерген, применение которого в промышленном масштабе проблематично.

В другом методе [A convinient and general approach to the synthesis of properly protected D-nucleoside-3'-hydrogenphosphonates via phosphite intermediates/Marugg J.E., Tromp M., E.Kuyl-Yeheskiely et. al.// Tetrahedron Lett. -1986, v. 27, N 23, p. 2661-2664] для синтеза соединений, содержащих H-фосфонатную группу, используют 2-хлор-5,6-бензо-1,3,2-диоксофосфарин-4-он (салицилхлорфосфит). Этот реагент устойчив и легко получается в твердом виде при взаимодействии салициловой кислоты с PCl₃. Использование салицилхлорфосфита для фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов с последующим применением колоночной хроматографии для выделения целевых продуктов, приводит к получению 5'-H-фосфонатов соответствующих нуклеозидов с выходом 50-55%, что также не позволяет использовать данный способ фосфонирования в промышленном масштабе.

Наиболее близким к заявляемому является способ фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов, описанных в патенте СССР N 1548182, C 07 H 19/073. По этому способу в качестве фосфонирующего агента используют трис(имидазолил)фосфат, который получают взаимодействием PCl₃ с имидазолом в присутствии триэтиламина в ацетонитриле при 0^oC. Фосфонирование осуществляют путем взаимодействия 2', 3'-дидезоксинуклеозида с полученным фосфонирующим агентом (без его выделения из реакционной массы) в ацетонитриле при температуре 5-20^oC. При этом на 1 г нуклеозида расходуется до 200 мл ацетонитрила. Очистка целевого продукта также осуществляется колоночной хроматографией (Тоеперл, градиентный элюент-бикарбоyат аммония 0-0,3 M). Избыток соли удаляют многократным переупариванием с водой. Остаток лиофилизуют из воды. Целевые продукты (5'-H- фосфонаты-2',3'-дидезоксинуклеозидов) получают в виде аммонийных солей с выходом 50-80%.

Однако использование препаративной хроматографии, больших объемов растворителя (ацетонитрила) и дорогостоящего имидазола делают данный способ фосфонирования нуклеозидов технически сложным и неэкономичным, что затрудняет его реализацию в промышленном масштабе.

Настоящее изобретение позволяет упростить процесс фосфонирования 2', 3'-дидезоксинуклеозидов и делает возможным его осуществление в промышленном масштабе.

Предлагаемый способ фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов заключается в приготовлении фосфонирующего агента на основе PCl₃ с использованием трет-бутанола и пиридина, его взаимодействии с 2',3'-дидезоксинуклеозидом с последующим добавлением воды и выделением целевого продукта путем отделения неорганических продуктов фосфонирования в виде солей аммония в присутствии триалкилфосфата.

В предлагаемом способе получения 2',3'-дидезоксинуклеозидов применяется иной фосфонирующий агент на основе PCl₃, который получают с использованием третбутанола и пиридина, а выделение целевого продукта осуществляют без применения препаративной колоночной хроматографии путем отделения неорганических продуктов, образовавшихся в ходе фосфонирования, в виде солей аммония.

Целевые продукты - 5'-H-фосфонаты 2',3'-дидезоксинуклеозидов - получают в виде их аммониевых солей, которые затем трансформируют в соли щелочных или щелочно-земельных металлов.

Использование агента, полученного взаимодействием PCl₃ с трет-бутанолом в присутствии пиридина, для фосфонирования нуклеозидов до настоящего времени известно не было. Применение этого фосфонирующего агента позволяет значительно сократить объем используемого в синтезе растворителя (ацетонитрила), что приводит к упрощению как самого процесса фосфонирования, так и выделения целевых продуктов.

Аммониевые соли неорганических соединений, образующихся в ходе фосфонирования (прежде всего - хлорид аммония и фосфит аммония), не растворимы в триалкилфосфатах, а аммониевые соли 5'-H-фосфонатов 2',3'-дидезоксинуклеозидов - растворимы. Это позволяет отделять целевые продукты от неорганических продуктов фосфонирования простым фильтрованием без применения препаративной хроматографии.

Способ фосфонирования 2', 3'-дидезоксинуклеозидов согласно изобретению осуществляют следующим образом.

К раствору PCl₃ в ацетонитриле последовательно прибавляют трет-бутанол и пиридин. Реакционную массу охлаждают до 0-5^oC, прибавляют к ней раствор соответствующего 2', 3'-дидезоксинуклеозида в ацетонитриле и выдерживают в течение 5 - 20 часов. Затем прибавляют воду и хлороформ, разделяют слои и к водному слою прибавляют водный раствор аммиака. Упаривают воду под вакуумом в присутствии триалкилфосфата и отфильтровывают аммонийные соли неорганических продуктов фосфонирования. К раствору аммониевой соли 5'-H-фосфоната 2', 3'-дидезоксинуклеозида прибавляют раствор гидроокиси щелочного или щелочно-земельного металла, упаривают воду под вакуумом, фильтруют, промывают осадок ацетоном и сушат под вакуумом. Получают целевые продукты с выходом 75 - 80% в расчете на исходный 2',3'-дидезоксинуклеозид. Чистоту и структуру целевых продуктов подтверждают методами ЯМР- и УФ-спектроскопии и ВЭЖХ.

Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре Brucker 250 МГц. Спектры УФ определяли на спектрофотометре Specord UV-vis M-40. Высокоэффективную жидкостную хроматографию осуществляли с использованием колонки Nucleosil 120-7 NH₂, линейный градиент KH₂PO₄ (0,05-1 M), скорость потока 1 мл/мин.

Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приводятся примеры его конкретного выполнения.

Пример 1.

К раствору 7,6 мл (87 ммоль) PCl₃ в 60 мл ацетонитрила последовательно прибавляют 4 мл (42,5 ммоль) трет-бутанола и 8 мл (99 ммоль) пиридина. Реакционную массу охлаждают до 0-5^oC и прибавляют к ней 10 г (37,5 ммоль) 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина (АЗТ) в 100 мл ацетонитрила. После прибавления всего количества АЗТ осуществляют выдержку при 20^oC в течение 4-5 часов. Затем прибавляют 60 мл воды, после чего реакционную массу обрабатывают 160 мл хлороформа, разделяют соли и к водному слою прибавляют 60 мл 25%-ного раствора аммиака. Смесь выдерживают 30 минут. После упаривания воды под вакуумом в присутствии 80 мл трибутилфосфата отфильтровывают неорганические соли, которые промывают 20 мл трибутилфосфата. К раствору аммониевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ в трибутилфосфате прибавляют 36 мл 1N раствора гидроксида натрия, смесь выдерживают 1 час. После упаривания воды под вакуумом продукт отделяют фильтрованием, предварительно добавив 180 мл ацетона. После промывки ацетоном его сушат под вакуумом при температуре 40^oC. Получают 10,6 г продукта по физико-химическим характеристикам идентичного натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ (RU 2106353 C1, C 07 H 19/073), выход 80%.

Пример 2.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что используют 7 мл PCl₃, 3,75 мл трет-бутанола и 7 мл пиридина. Получают 9,5 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 70%.

Пример 3.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 2 с тем отличием, что выдержку после прибавления всего количества АЗТ проводят в течение 20 часов. Получают 9 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 66%.

Пример 4.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 2 с тем отличием, что выдержку после прибавления всего количества АЗТ проводят при 30^oC, а количество используемого третбутилфосфата до 120 мл. Получают 9 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 66%.

Пример 5.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо трибутилфосфата используют триэтилфосфат. Получают 9 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 66%.

Пример 6.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что для приготовления раствора PCl₃ используют 100 мл ацетонитрила, а раствор АЗТ готовят в 150 мл ацетонитрила. Получают 10,6 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 80%.

Пример 7.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что перевод аммониевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ в натриевую осуществляют удалением трибутилфосфата экстракцией 100 мл хлороформа в присутствии 60 мл воды. После разделения слоев в реакции с NaOH используют водный раствор. Перед упариванием воды к смеси прибавляют 50 мл трибутилфосфата. Получают 10 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 75%.

Пример 8.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 5 с тем отличием, что перевод аммониевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ в натриевую осуществляют, прибавляя 60 мл 0,5N раствора гидроксида натрия в метаноле, который после выдержки удаляют под вакуумом. Получают 9 г натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 66%.

Пример 9.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо раствора гидроксида натрия используют 36 мл 0,5N раствора (суспензии) гидроксида кальция. Получают 10,5 г продукта по физико-химическим характеристикам идентичного кальциевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ (RU 2106353 C1, C 07 H 19/073), выход 80%.

Пример 10.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо раствора гидроксида натрия используют 36 мл 0,5N раствора (суспензии) гидроксида бария. Получают 11,9 г продукта по физико-химическим характеристикам идентичного бариевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ (RU 2106353 C1, C 07 H 19/073), выход 80%.

Пример 11.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что вместо раствора гидроксида натрия используют 36 мл 1N раствора гидроксида калия. Получают 11 г продукта по физико-химическим характеристикам идентичного калиевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ (RU 2106353 C1, C 07 H 19/073), выход 80%.

Пример 12.

Процесс фосфонирования проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в синтезе за один раз перерабатывают 1 кг АЗТ, для чего используют 760 мл PCl₃, 16 л ацетонитрила, 400 мл трет-бутанола, 800 мл пиридина, 6 л воды, 16 л хлороформа, 6 л 25%-ного аммиака, 10 л трибутилфосфата, 18 л ацетона, а вместо водного раствора гидроксида натрия используют 6 л 0,5N раствора NaOH в метаноле. Получают 1 кг натриевой соли 5'-H-фосфоната АЗТ, выход 75%.

Формула изобретения

Способ фосфонирования 2',3'-дидезоксинуклеозидов, включающий приготовление фосфонирующего агента на основе PCl₃, его взаимодействие с 2',3'-дидезоксинуклеозидом в ацетонитриле с последующим добавлением воды и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что приготовление фосфонирующего агента проводят с использованием трет-бутанола и пиридина, а выделение целевого продукта осуществляют путем отделения неорганических продуктов фосфонирования в виде солей аммония в присутствии триалкилфосфата.