專利名稱：一種制備9－硝基－20(s)－喜樹堿的方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明是關(guān)于制備9-硝基-20(S)-喜樹堿的方法，屬于有機(jī)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
喜樹堿是從我國特有珙桐科植物喜樹中獲得的微量抗癌生物堿。由于其本身毒性太大，限制了其臨床應(yīng)用。隨后半合成的一系列喜樹堿衍生物，由于其獨(dú)特的生物活性機(jī)制和優(yōu)良的藥物特性，遂成為已經(jīng)上市或處于不同研發(fā)階段的抗癌新藥。喜樹堿衍生物已經(jīng)形成一大類十分活躍的化學(xué)藥物。
新的喜樹堿衍生物包括水不溶性衍生物9-氨基-20(S)-喜樹堿和9-硝基-20(S)-喜樹堿。遺憾的是，盡管9-氨基-20(S)-喜樹堿在臨床前試驗中顯示有抗腫瘤活性，但臨床試驗結(jié)果令人失望。雖然9-硝基-20(S)-喜樹堿有明顯的毒性作用，但仍被評價對胰腺癌有很好療效。對這種水不溶的9-硝基-20(S)-喜樹堿已進(jìn)行了體內(nèi)和體外實(shí)驗，并將9-硝基喜樹堿用于某些癌癥的臨床研究。歐盟已將9-硝基-20(S)-喜樹堿批準(zhǔn)為孤兒藥用于臨床治療胰腺癌的特效藥，9-硝基-20(S)-喜樹堿有望今年年底在美國上市，中國目前也有廠家已經(jīng)獲得9-硝基-20(S)-喜樹堿的臨床批件。
9-硝基-20(S)-喜樹堿的制備方法有全合成方法和半合成方法。美國專利(專利號US4894456，US4981968)提供了全合成9-硝基-20(S)-喜樹堿的方法。但是全合成的步驟太多，路線太長，合成成本較高，與從喜樹堿半合成相比沒有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。1984年日本專利(專利號JP5951298)提供了用濃硫酸和濃硝酸直接硝化喜樹堿制備9-硝基-20(S)-喜樹堿的半合成方法。這種直接硝化20(S)-喜樹堿得到有活性的9-硝基-20(S)-喜樹堿的量很少，目標(biāo)產(chǎn)物的收率只有3％-7％，硝化產(chǎn)物大部分是另一個沒有活性的異構(gòu)體12-硝基-20(S)-喜樹堿。盡管2000年美國斯特林癌癥研究基金會在中國申請的專利(專利號CN 1266435A)提供了用混合的硝酸鹽在濃硫酸中直接硝化20(S)-喜樹堿的方法可以將9-硝基-20(S)-喜樹堿的收率提高到20％，但由于喜樹堿12位比9位活性更高，因此仍然生成大量的無活性的12-硝基-20(S)-喜樹堿。大量的12-硝基-20(S)-喜樹堿的存在不但給分離和純化帶來相當(dāng)大的困難，同時要浪費(fèi)大量昂貴的喜樹堿來得到另一個無活性的異構(gòu)體化合物12-硝基-20(S)-喜樹堿。這種復(fù)雜的分離純化過程和較低的收率不能適應(yīng)工業(yè)上要得到相當(dāng)量的9-硝基-20(S)-喜樹堿的要求。因此需要一種既能夠提高收率又能夠簡化處理過程的9-硝基-20(S)-喜樹堿制備方法。
意大利的W.卡布里(Tetrahedron Letters 1995，36，9197)在喜樹堿10位引入活化基團(tuán)羥基定位，硝化時位置專一的得到9位硝化的產(chǎn)物。受他們工作的啟發(fā)，同時也有文獻(xiàn)報道(Tetrahedron Letters 1986，27，5541；Synthesis1995，1348)芳環(huán)上有硝基存在時，在鈀催化下可以選擇性的去掉羥基而硝基可以不被還原。我們希望將這一選擇性的還原方法用于9-硝基-20(S)-喜樹堿制備。結(jié)果證明我們找到了一種簡單方便同時收率較好的制備9-硝基-20(S)-喜樹堿的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速、高產(chǎn)率、適合工業(yè)生產(chǎn)的合成抗腫瘤新藥9-硝基-20(S)-喜樹堿的方法。
本發(fā)明以天然20(S)-喜樹堿為起始原料，通過在20(S)-喜樹堿10位引入羥基改變喜樹堿苯環(huán)上的電子分布，從而使得在硝化時可以位置專一的得到9位硝化產(chǎn)物，然后在羥基上引入易離去的磺酸酯，鈀催化下選擇性還原脫羥基得到目標(biāo)分子9-硝基-20(S)-喜樹堿。
本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的合成路線如下
(1)喜樹堿的10位引入羥基活化喜樹堿的9位，從而實(shí)現(xiàn)了在發(fā)生硝化反應(yīng)時位置專一地將硝基引入到9位。從而解決了在直接硝化喜樹堿時沒有選擇性的問題。
(2)在硝化反應(yīng)中，即在III的9位引入硝基時，本發(fā)明采用了多種硝化體系。(a)硝酸鹽與硫酸合用，所用的硝酸鹽有硝酸鉀，硝酸鈉，硝酸氨，硝酸鎂，硝酸銅，硝酸鐵等；所用的硫酸濃度為20％的硫酸溶液到濃硫酸。(b)發(fā)煙硝酸與溶劑合用，包括發(fā)煙硝酸與冰乙酸合用，發(fā)煙硝酸與氯仿、DMF合用。(c)硝酸溶液，包括濃度為15％到65％的硝酸溶液。
得到的硝化產(chǎn)物IV經(jīng)簡單的處理，不需要純化就可以進(jìn)行下一步反應(yīng)。實(shí)驗證明這一步不純化不但不會影響下一步反應(yīng)，而且簡化了整個試驗過程。
(3)采用的易離去基團(tuán)為各種取代的磺酸酯，即式V上的XO-為磺酸酯。X基團(tuán)為R-SO2-，其中R包括全氟或多氟或無氟取代的C1-C4的烷基和取代的苯基或萘基。
在引入磺酸酯時所用的有機(jī)堿包括C1-C4的烷基胺或DMAP中的一種或它們中的任意兩者混用。
得到的粗產(chǎn)物V直接用乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶純化。
(4)鈀催化的還原脫羥基反應(yīng)是一類重要的有機(jī)反應(yīng)。本發(fā)明詳細(xì)研究了這一反應(yīng)，得到了令人滿意的結(jié)果。
(a)還原所采用的溶劑為DMF或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚或二氧六環(huán)，其中以二氧六環(huán)最佳。
(b)還原反應(yīng)用的氫源為甲酸以及甲酸的氨鹽。還原劑的加料方式為滴加。滴加時間為1小時到5小時。
(c)還原劑的用量為1當(dāng)量到2當(dāng)量，其中最佳用量為1.1當(dāng)量。
(d)反應(yīng)溫度對還原反應(yīng)有很大的影響。在70℃時還原反應(yīng)選擇性很好，反應(yīng)很完全，同時只有小于1％的硝基被還原。
(e)還原反應(yīng)所用的鈀為醋酸鈀，配體為DPPF。
反應(yīng)完全后經(jīng)過簡單的萃取、洗滌、干燥、濃縮后得到的粗產(chǎn)品用乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得到純品9-硝基-20(S)-喜樹堿。
具體實(shí)施例方式
下面是
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一10-羥基-20(S)-喜樹堿將2克20(S)-喜樹堿，20ml冰乙酸，0.2克PtO2以及2滴二甲基亞砜加入100ml的高壓釜。氫氣6公斤壓力，60℃反應(yīng)12小時。過濾，濾液中加入20ml去離子水，一次性加入二乙酸碘苯4.8克，室溫反應(yīng)過夜。過濾，固體干燥得到10-羥基-20(S)-喜樹堿1.43克，收率70％。
H1NMR(DMSO-d6)，δppm0.86(3H，t)；1.84(2H，q)；5.21(2H，s)；5.40(2H，s)；6.54(1H，s)；7.25(1H，s)；7.26(1H，d)；7.41(1H，q)；8.00(1H，d)；8.43(1H，s)；10.42(1H，s).
實(shí)施例二10-羥基-9-硝基-20(S)-喜樹堿(方法A)將0.365克10-羥基-20(S)-喜樹堿懸浮在10ml的冰乙酸中，滴加入80ul的發(fā)煙硝酸，室溫反應(yīng)過夜。加入100ml水，有大量固體析出，過濾，干燥得10-羥基-9-硝基-20(S)-喜樹堿0.342克，收率83.4％，HPLC，93％。
(方法B)將0.365克10-羥基-20(S)-喜樹堿溶解在30％的稀硫酸中，加入硝酸鉀0.5克，室溫反應(yīng)過夜，氯仿萃取得10-羥基-9-硝基-20(S)-喜樹堿0.3克，收率73％。
H1NMR(CDCl3)，δppm1.05(3H，t)；1.89(2H，q)；3.74(1H，s)；5.36(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.61(1H，s)；7.65(1H，s)；8.40(1H，d)；9.54(1H，s)；12.20(1H，s).
實(shí)施例三9-硝基-10-(對甲苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿將0.409克9-硝基-10-羥基-20(S)-喜樹堿懸浮在50ml的二氯甲烷中，加入0.21克三乙胺，固體溶解，室溫加入對甲苯磺酰氯0.2克。室溫反應(yīng)24小時，二氯甲烷萃取，分別用0.5當(dāng)量的鹽酸，飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾除去溶劑得9-硝基-10-(對甲苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿0.48克，收率83％。
H1NMR(CDCl3)，δppm1.05(3H，t)；1.90(2H，q)；2.48(3H，s)；3.87(3H，s)；5.30(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.38(2H，d)；7.68(1H，s)；7.81(2H，d)；7.95(1H，d)；8.31(1H，s)；8.41(1H，d).
實(shí)施例四9-硝基-10-(甲磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿如實(shí)施例三所述進(jìn)行反應(yīng)，用甲磺酰氯代替對甲苯磺酰氯進(jìn)行反應(yīng)，得到9-硝基-10-(甲磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿收率59％。
H1NMR(CDCl3)，δppm1.05(3H，t)；1.92(2H，q)；3.39(3H，s)；3.75(2H，s)；5.36(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.70(1H，s)；8.02(1H，d)；8.46(2H，d).
同樣的方法得到9-硝基-10-(對硝基苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿；H1NMR(CDCl3)，δppm1.04(3H，t)；1.89(2H，q)；3.74(1H，s)；5.31(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.69(1H，s)；8.05(1H，d)；8.15(2H，d)；8.25(1H，s)；8.43(2H，d)；8.49(1H，s).
9-硝基-10-(對甲氧基磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿；H1NMR(CDCl3)，δppm1.04(3H，t)；1.92(2H，q)；3.85(1H，s)；3.91(3H，s)；5.31(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.02(2H，d)；7.66(1H，s)；7.86(2H，d)；7.98(1H，d)；8.32(1H，s)；8.41(1H，d).
9-硝基-10-(苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿，H1NMR(CDCl3)，δppm1.04(3H，t)；1.93(2H，q)；3.79(1H，s)；5.31(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.60(2H，t)；7.69(1H，s)；7.76(1H，t)；7.99-7.92(3H，m)；8.31(1H，s)；8.41(1H，d).
9-硝基-10-(對溴苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿，H1NMR(CDCl3)，δppm1.04(3H，t)；1.89(2H，q)；3.77(1H，s)；5.31(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.69(1H，s)；7.81-7.72(4H，m)；7.99(1H，d)；8.32(1H，s)；8.43(1H，d).
9-硝基-10-(對氟磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿；H1NMR(CDCl3)，δppm1.12(3H，t)；1.87(2H，q)；3.77(1H，s)；5.31(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.28(2H，s)；7.69(1H，s)；8.02-7.94(3H，m)；8.31(1H，s)；8.43(1H，d).
9-硝基-10-(萘磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿。
H1NMR(CDCl3)，δppm1.03(3H，t)；1.90(2H，q)；3.75(1H，s)；5.27(2H，s)；5.50(2H，dd)；7.52(1H，t)；7.65(1H，s)；7.78-7.57(3H，m)；8.03(1H，d)；8.23(3H，t)；8.32(1H，d)；8.74(1H，d).
實(shí)施例五9-硝基喜-20(S)-樹堿將9-硝基-10-(對甲苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿11.2mg，Pd(AcO)20.46mg，DPPF1.24mg，2mlDMF加入5ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺6.1mg和甲酸2.76mg的混和液，反應(yīng)1小時原料消失。整個反應(yīng)從TLC上看很復(fù)雜，沒有進(jìn)一步處理。
實(shí)施例六9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(甲磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿98mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿63mg，收率82％H1NMR(CDCl3)，δppm1.04(3H，t)；1.91(2H，q)；3.97(1H，s)；5.37(2H，s)；5.56(2H，dd)；7.71(1H，s)；7.90(1H，t)；7.45(1H，d)；8.54(1H，d)；9.25(1H，s).
實(shí)施例七9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿110mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿66mg，收率85％。
實(shí)施例八9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(對甲苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿110mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿68mg，收率88％。
實(shí)施例九9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(對硝基苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿118mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿67mg，收率87％。
實(shí)施例十9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(對甲氧基苯磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿116mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿65mg，收率84％。
實(shí)施例十一9-硝基-20(S)-喜樹堿將9-硝基-10-(1-萘磺酰氧基)-20(S)-喜樹堿120mg，Pd(AcO)24.6mg，DPPF12.4mg，20ml二氧六環(huán)加入50ml單口圓底燒瓶中，Ar氣保護(hù)，70℃滴加三乙胺61mg和甲酸27.6mg的混和液，反應(yīng)2小時后。蒸餾掉二氧六環(huán)，乙酸乙酯萃取，分別用0.5eq的鹽酸，飽和氯化鈉洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸餾去掉溶劑得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用適量得乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得純品9-硝基-20(S)-喜樹堿68mg，收率88％。
權(quán)利要求
1.一種制備9-硝基-20(S)-喜樹堿的方法，其特征在于以天然喜樹堿為原料，經(jīng)下述步驟合成a)以二氧化鉑催化氫化天然喜樹堿的吡啶環(huán)，經(jīng)二乙酸碘苯氧化后得到10-羥基喜樹堿；b)硝化10-羥基喜樹堿得到9-硝基-10-羥基喜樹堿；c)9-硝基-10-羥基喜樹堿與磺酰氯反應(yīng)在喜樹堿的10位羥基上引入磺酰基；d)選擇性還原喜樹堿上的磺酰氧基得到目標(biāo)分子9-硝基喜樹堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的9-硝基-10-羥基喜樹堿的合成方法，其特征在于用10-羥基喜樹堿在室溫與如下之一的硝化體系a)硝酸鹽和20％的硫酸溶液到濃硫酸的混合液；b)發(fā)煙硝酸和冰乙酸的混合液；c)發(fā)煙硝酸和氯仿或DMF的混合液；d)10％～65％的硝酸溶液；反應(yīng)得到9-硝基-10-羥基喜樹堿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在喜樹堿的10位羥基上引入磺?；铣煞椒?，其特征在于9-硝基-10-羥基喜樹堿在C1-C4的烷基胺或DMAP中的一種或它們中的任意兩種混合催化下，以二氯甲烷為溶劑，與磺酰氯反應(yīng)得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在喜樹堿的10位羥基上引入的磺?；?，其特征在于磺?；鶠楹鞣N取代基的磺酸基，即為R-SO2-，其中R包括全氟或多氟或無氟取代的C1-C4的烷基和取代的芳基或萘基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述粗品9-硝基-10-磺酰氧基-喜樹堿用乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶純化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的9-硝基喜樹堿的合成方法，其特征在于在選擇性還原9-硝基-10-磺酰氧基-喜樹堿得到目標(biāo)分子9-硝基喜樹堿時，還原反應(yīng)的催化劑為醋酸鈀，配體為DPPF；還原反應(yīng)用的氫源為甲酸以及甲酸銨鹽；所用還原劑的量為1當(dāng)量到2當(dāng)量；還原劑的加入方式為滴加完畢；反應(yīng)時間為1小時到5小時；相應(yīng)的反應(yīng)溫度為20℃到80℃；選用DMF或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚或二氧六環(huán)中的一種為溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6得到的目標(biāo)分子9-硝基喜樹堿用乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得到純品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高選擇性的無需柱層析的實(shí)用的制備9－硝基喜樹堿的新方法。通過控制還原劑的量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度以及投料方式高選擇性得到抗癌新藥9－硝基喜樹堿。本發(fā)明還提供了中間體以及目標(biāo)分子的提純方法。
文檔編號C07D209/00GK1781923SQ200410081350
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者胡文浩, 陳志勇, 付清泉 申請人:中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司