專利名稱：制備紫杉烷衍生物的半合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備諸如太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇、canadensol及 其衍生物的紫杉烷衍生物的半合成方法。
背景技術(shù)：
相關(guān)技術(shù)的描述
碎烯類的紫杉烷家族因其成員所顯示出的廣譜抗白血病和抑癌活 性而在科學和醫(yī)學界備受關(guān)注。這個家族中一個眾所周知的成員是太 平洋紫杉醇(paclitaxel) (1 ， Taxol )。
太平洋紫杉醇于1971年首次分離自太平洋紫杉樹(rax^ Z^ew/o/Zfl)的樹皮，并已被證實是強力的天然抗癌劑。
到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)太平洋紫杉醇具有對抗人類不同類型的白 血病以及乳腺、卵巢、腦和肺中的實體瘤的活性。
因此可以理解，這一有益活性在近幾年刺激了大量的研究投入， 希望藉此鑒定出具有類似或改良性能的其他紫杉烷類，以及開發(fā)出制 備這些紫杉烷類比如太平洋紫杉醇的合成途徑。
這些研究工作使得太平洋紫杉醇的合成類似物，即多烯紫杉醇(docetaxel, 2，其更常用的名字是泰索帝)得以被發(fā)現(xiàn)。正如美國專利 第4，814，470號中公開的，泰索帝已被發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的抗腫瘤活性，比 太平洋紫杉醇的生物利用度更好。泰索帝與太平洋紫杉醇結(jié)構(gòu)類似， 其3'位的氨基基團上具有叔丁氧基羰基而非苯曱酰基，C-10位上具有 羥基而非乙酰氧基基團。
'、
泰索帝，(2)
可以理解，紫杉烷是一類結(jié)構(gòu)復雜的分子，開發(fā)商業(yè)上可行的制 備紫杉烷的合成方法極具挑戰(zhàn)性。這些年已經(jīng)建立起了多種半合成途 徑，它們通常是從分離和純化天然起始材料開始，這些天然起始材料 能夠被轉(zhuǎn)化成特定的目標紫杉烷衍生物。例如，太平洋紫杉醇和多烯 紫杉醇可以如美國專利第4,924,011號(Denis等人)和美國專利第 4,924,012號(Colin等人)所述由10-脫乙酰基漿果赤霉素III或漿果赤霉 素III來半合成制備；或者如美國專利第5,175,315號(Holton等人)或 已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利申請第10/683,865號所述通過卩-內(nèi)酰胺和適當保護的10-脫乙酰基漿果赤霉素m或漿果赤霉素III衍 生物進行反應來半合成制備。
另 一種重要的紫杉烷衍生物是Canadensol (2.1)及其衍生物。這些 化合物能夠按照美國專利第6,410,756 Bl號(Zamir等人)所述進行制 備。<formula>formula see original document page 7</formula>
Canadensol, 2.]
能夠從提取自諸如許多紫杉屬植物的針葉、樹干、樹皮或心材的 天然來源的混合物中分離前體或起始材料10-脫乙?；鶟{果赤霉素III (IO-DAB， 3)和漿果赤霉素III (BACC III， 4)，其結(jié)構(gòu)如下<formula>formula see original document page 7</formula>
BACC m, (4》
雖然許多針對太平洋紫杉醇和泰索帝的半合成的研究涉及將10-脫乙?；鶟{果赤霉素III作為起始材料，但是來自紫杉屬植物的其它紫 杉烷，比如存在于加拿大紫杉(r";a^ Oz"^/^m;y)中的9-二氫-13-乙酰 基漿果赤霉素III (9-DHB， 5),三尖杉寧石成(6)、 10-脫乙?；仙即?(IO-DAT， 7)、 7-木糖基紫杉醇(8)、 10-脫乙?；?7-木糖基紫杉醇(9) 和多種7 -表-紫杉烷因為可以從自然來源中獲得，也能夠作為合適的起 始材料。
<formula>formula see original document page 7</formula>10-脫乙?；?7-木糖基紫杉醇，(9)
此外，美國專利第5,202,448號和第5,256,801號(Carver等人)、 美國專利第5,449,790號(Zheng等人)以及美國專利第6,281,368號 (McChesney等人)所公開的方法是將存在于部分純化的紫杉烷混合物 中的某些紫杉烷(即太平洋紫杉醇、三尖杉寧堿、10-脫乙?；仙即?br> 三尖杉寧;威，(6)
HCf B豕
IO畫DAT， (7)
HO 姊
7-木糖基紫杉醇，(8)
8和某些10-脫乙?；仙即佳苌?轉(zhuǎn)化為10-脫乙?；鶟{果赤霉素III
和漿果赤霉素III，這兩種化合物隨后可以用于前面描述的半合成途 徑。
正如上文指出的，Denis等人的美國專利第4,924,011號公開了利 用漿果赤霉素III或10-脫乙?；鶟{果赤霉素III作為起始材料生產(chǎn)太 平洋紫杉醇的半合成方法。Denis提出的反應過程方案的不利之處在于 其包括很長的反應途徑，包含復雜的步驟，并且最后要求保護的紫杉 烷(即紫杉烷中間體)的產(chǎn)率低(只有40%,以兩種比率為60:40的差向 異構(gòu)體的混合物的形式存在)。
盡管該領(lǐng)域已取得了許多進展，但是仍然需要新的改進的制備紫 杉烷衍生物以及將它們轉(zhuǎn)化為太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇、canadensol 及其衍生物的方法，以及由包含多種紫杉烷的粗的和部分純化的混合 物制備紫杉烷中間體的方法。本發(fā)明旨在解決至少某些上述問題。
發(fā)明概述
本發(fā)明的第一方面提供了制備紫杉烷中間體的方法，該方法包括 以下步驟
保護通式(I)紫杉烷的C-7位上的游離羥基<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，Z是-OH或被保護的-OH; G,和G2相同或不同并且獨立地是羥 基保護基團；向通式(I)紫杉烷的C-13位上的游離羥基連接側(cè)鏈從而產(chǎn) 生C-13被保護的紫杉烷中間體，該方法的特征在于所述保護和連接步 驟包括將通式(I)紫杉烷與堿、合適的羥基保護劑以及側(cè)鏈的前體結(jié)合， 其中所述側(cè)鏈的前體是2，-位被合適的羥基保護劑保護的開鏈苯基異絲氨酸的單一異構(gòu)體，使得所得到的C-13被保護的紫杉烷中間體在 C-7位和苯基異絲氨酸側(cè)鏈上的2，-位上均有合適的羥基保護劑。
簡言之，本發(fā)明涉及生產(chǎn)紫杉烷中間體的改進的半合成方法，其 最終能夠用于生產(chǎn)紫杉烷衍生物，比如太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇和 canadensol及其衍生物。本發(fā)明的方法中，通過用單一的開鏈苯基異 絲氨酸異構(gòu)體側(cè)鏈直接酯化被保護的通式(I)紫杉烷，以超過單一異構(gòu) 體的6 5 %的產(chǎn)率產(chǎn)生能夠衍生紫杉烷衍生物的被保護的紫杉烷中間 體。通過利用單一的苯基異絲氨酸異構(gòu)體側(cè)鏈，單一的紫杉烷中間體 異構(gòu)體的產(chǎn)率在65%以上。這明顯高于Denis等人在美國專利第 4,924,011號中提出的40%的產(chǎn)率。此外，利用相同的羥基保護基團來 保護C-7位和苯基異絲氨酸側(cè)鏈上的2，-位簡化了反應路徑。這些在將 本發(fā)明方法進行工業(yè)化放大時會被看做是有利的特點。
優(yōu)選地，在合適的縮合劑，比如-友二亞胺(例如二環(huán)己基石友二亞胺 (DCC))或者活性碳酸鹽(例如碳酸二0吡啶)醋(DPC))以及催化量的活 化劑，比如二烷基氨基嘧啶(DMAP)(例如4-二曱基氨基嘧啶或類似試 劑)的存在下，于40°C至70°C進行反應。然后，于30。C至50。C用 酸的THF溶液自被保護的紫杉烷中間體除去保護基團后產(chǎn)生了紫杉 烷衍生物，比如太平洋紫杉醇或多烯紫杉醇或者canadensol及其衍生 物。
優(yōu)選地，開鏈苯基異絲氨酸的單一異構(gòu)體是光學活性的或嵌合的。 更優(yōu)選地，通式(I)紫杉烷來源于選自10-脫乙酰基漿果赤霉素III 和9-二氫-13-乙?；鶟{果赤霉素III中的至少一種紫杉烷。 有益地，通式(I)紫杉烷是漿果赤霉素III。
更優(yōu)選地，本發(fā)明的方法在將側(cè)鏈的前體連接到通式(I)紫杉烷的 步驟之前還包括向側(cè)鏈的前體的2，-位添加羥基保護劑的步驟。
有益地，用于保護C-7位和側(cè)鏈的前體的2，-位的羥基保護劑相同 或不同并選自烷基化試劑和?；噭?。
有益地，用于保護C-7位和側(cè)鏈的前體的2，-位的羥基保護劑相同 或不同并選自乙酰基(Ac)、千基(PhCH2)、 l-乙氧基乙基(EE)、曱氧基 曱基(MOM)、(曱氧基乙氧基)曱基(MEM)、(對甲氧基苯基)曱氧基曱基(MPM)、叔丁基二曱基硅烷基(TBS)、叔丁基二苯基硅烷基(TBPS)、叔 丁氧基羰基(tBoc、 t-Boc、 tBOC、 t-BOC)、四氫吡喃基(THP)、三苯基 曱基(Trityl、 Tr)、 2-曱氧基-2-曱基丙基、芐氧基羰基(Cbz)、三氯乙酰 基(OCCCl3)、 2,2,2-三氯乙氧基羰基(Troc)、千氧基曱基(BOM)、叔丁 基(t-Bu)、三乙基硅烷基(TES)、三曱基硅烷基(TMS)以及三異丙基硅 烷基(TIPS)。在特別優(yōu)選的方法中，所述羥基保護劑是tBOC。應當明 白，術(shù)語"羥基保護劑"應被理解為是指結(jié)合在羥基(-OH)基團的氧上的 容易裂解的基團。
更優(yōu)選地，通式(I)紫杉烷和側(cè)鏈的前體是通過縮合反應連接的， 所述縮合反應優(yōu)選在曱苯和四氫呋喃的混合物；DPC或DCC以及催 化量的DMAP的存在下于40。C至70°C進行。
本發(fā)明的另 一方面提供了制備紫杉烷衍生物的方法，所述方法包
有益地，優(yōu)選于30。C至50°C，在酸性介質(zhì)，優(yōu)選在曱酸中完成 脫保護步驟。
優(yōu)選地，所述紫杉烷衍生物是太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇、 canadensol .及其衍生物。
應當理解，所述方法中通式(I)紫杉烷可能是紫杉烷混合物的 一 部 分，所述混合物除了通式(I)紫杉烷，還包含太平洋紫杉醇、9-二氫-13-乙?；鶟{果赤霉素m、三尖杉寧堿、10-脫乙?；仙即?、7-木糖基紫 杉醇和10-脫乙酰基-7-木糖基紫杉醇。
本發(fā)明的另 一方面提供了制備太平洋紫杉醇或相關(guān)紫杉烷衍生物 的方法，其包括
保護通式(V)化合物中C-7和/或C-10位上的羥基
11其中，Z是-OH或被保護的-OH;向C-13位上的游離羥基連接側(cè)鏈以 提供C-13被保護的紫杉烷中間體；以及將C-13被保護的紫杉烷中間 體轉(zhuǎn)化為太平洋紫杉醇或相關(guān)的紫杉烷，其中保護和連接步驟包括使 通式(V)化合物與堿、合適的羥基保護劑以及側(cè)鏈的前體接觸，并且其 中側(cè)鏈的前體是優(yōu)選在2，-位受到羥基保護劑的保護的苯基異絲氨酸
的單一異構(gòu)體。
上述優(yōu)選的特征經(jīng)必要的變更同樣適用于該另 一方面。 應當明白，本發(fā)明的半合成方法具有以下優(yōu)點
1. 與前面提及的合成方法相比，該反應路徑更短。對羥基基團的 保護是相同的，該方法所有的操作都很簡單。
2. 整體產(chǎn)率高。原料用量下降，因此經(jīng)濟價值相當可觀。
3. 便于對偶聯(lián)反應終點進行監(jiān)測和控制。
4. 獲得的是單一的紫杉烷中間體異構(gòu)體，并分別轉(zhuǎn)化為紫杉烷衍 生物，比如太平洋紫杉醇或多烯紫杉醇或者canadensol。
參考附圖和以下詳細描述，本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的。
發(fā)明詳述
參考

圖1中概括的方案1，來說明本發(fā)明所述的產(chǎn)生紫杉烷中間 體及隨后的紫杉烷衍生物的方法的 一個非限制性實施方案。具體來說， 以下非限制性實施例公開了由9-DHB合成C-13被保護的紫杉烷中間 體并隨后將這樣的中間體轉(zhuǎn)化為諸如太平洋紫杉醇或多烯紫杉醇或者 canadensol的紫杉烷衍生物的代表性方法。
除非另外說明，所有的科技術(shù)語具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解 的含義。
A)由9-DHB半合成C-7被保護的紫杉烷
將攪拌著的溶于諸如THF的有機溶劑的9-二氫-13-乙酰基漿果赤 霉素III (9-DHB)的溶液，在諸如4-(N，N-二曱基氨基)吡啶的堿的存在 下，于室溫、氬氣環(huán)境中用諸如Boc20的羥基保護劑進行處理。將反 應物在該溫度下攪拌30分鐘至1小時直至經(jīng)TLC證明起始材料已完全耗盡。
然后將反應物按常規(guī)處置，用水洗滌有機相兩次，用飽和碳酸氫 鈉水溶液和々包和氯化鈉水溶液洗滌，然后用無水石克酸鈉干燥。過濾并
減壓蒸發(fā)溶劑得到粗的第一種C-7被保護的9-DHB衍生物，將所述衍 生物經(jīng)柱層析或者結(jié)晶進一步純化得到純的第一種C-7被保護的 9-DHB衍生物。
將所述第 一種C-7被保護的9-DHB衍生物于室溫下溶于無水丙酮 中，并向混合物中加入氧化劑，比如氧化鉻(IV)-硅膠。將該溶液攪拌 30分鐘至1小時或者直至起始材料耗盡后，在大約20。C至25。C的溫 度下，用諸如硅膠或硅藻土的過濾片過濾反應混合物。蒸發(fā)溶劑得到 粗的第二種C-7被保護的13-乙?；鶟{果赤霉素III衍生物，該衍生物 能夠用于下面的合成步驟，或者經(jīng)柱層析或者結(jié)晶進一步純化得到純 的第二種C-7被保護的13-乙酰基漿果赤霉素III衍生物。
將溶于諸如新鮮蒸餾的THF的有機溶劑的第二種C-7被保護的 13-乙?；鶟{果赤霉素III衍生物于0°C下用還原劑如溶于pH 7.0的含 還原鹽的磷酸鹽緩沖液中的硼氫化鈉進行處理。通過TLC對反應進行 監(jiān)測，在起始材料完全耗盡后，用鹽水淬滅反應，并按常規(guī)處置。能 夠?qū)⒋值腃-7被保護的漿果赤霉素III經(jīng)柱層析或結(jié)晶進一步純化得到 純的C-7被保護的紫杉烷。
B:向C-7被保護的紫杉烷連接苯基異絲氨酸側(cè)鏈
向攪拌著的溶于諸如曱苯或新鮮蒸餾的THF或吡啶或其混合物 等的有機溶劑的C-7被保護的紫杉烷溶液中，于室溫、氬氣環(huán)境下， 緩慢加入DCC或DPC，然后于室溫下立即或者緩慢加入2'位被保護 的單一的苯基異絲氨酸異構(gòu)體側(cè)鏈，攪拌5至IO分鐘之后，加入催化 量的堿，比如4-(N,N-二曱基氨基)p比啶或者類似的堿，最優(yōu)選于60。C 至70°C下將溶液緩慢加熱回流6-24小時，或者直至經(jīng)TLC證明大部 分起始材料已耗盡。溶液冷卻后，加入乙酸乙酯，然后將該混合物在 飽和碳酸氫鈉和乙酸乙酯或者二氯曱烷與乙酸乙酯的混合物之間進行 分層。蒸發(fā)有機相得到粗的偶聯(lián)的被保護的紫杉烷中間體，其能夠經(jīng) 柱層析或結(jié)晶進一步純化以得到純的C-13被保護的紫杉烷中間體，這樣得到的紫杉烷中間體在C-7位和苯基異絲氨酸側(cè)鏈上的2，-位均具有 合適的羥基保護劑，本實施方案中，該保護劑是BOC;或者能夠直接 將所述粗的偶聯(lián)的被保護的紫杉烷中間體用于下一步驟。 C:紫杉烷中間體的脫保護
將C-13被保護的紫杉烷中間體用曱酸水解以除去C-7和C-2，被保 護的羥基基團，從而產(chǎn)生紫杉烷衍生物，比如太平洋紫杉醇或多烯紫 杉醇或canadensol或者美國專利申請第10/790,622號中描述的衍生物， 該專利申請已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其以參考文獻的形式全文并入 本文。
本說明書中提及的和/或申請資料頁中列出的所有以上美國專利、 美國專利申請公開文本、美國專利申請、外國專利、外國專利申請和 非專利出版物均以參考文獻的方式全文并入本文。
根據(jù)上文應當明白，雖然文中描述了本發(fā)明的具體實施方案以便 闡述發(fā)明，但是可以在不偏離僅由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍 的情況下進行各種修改。
權(quán)利要求
1.紫杉烷中間體的生產(chǎn)方法，所述方法包括如下步驟保護通式(I)紫杉烷C-7位上的游離羥基其中，Z是-OH或被保護的-OH；G1和G2相同或不同并且獨立地是羥基保護基團，以及向所述通式(I)紫杉烷的C-13位上的游離羥基連接側(cè)鏈從而產(chǎn)生C-13被保護的紫杉烷中間體，所述方法的特征在于所述保護和連接步驟包括將所述通式(I)紫杉烷與堿、合適的羥基保護劑以及所述側(cè)鏈的前體結(jié)合，其中所述側(cè)鏈的所述前體是2’-位被合適的羥基保護劑保護的開鏈苯基異絲氨酸的單一異構(gòu)體，使得所得到的C-13被保護的紫杉烷中間體在C-7位和所述苯基異絲氨酸側(cè)鏈上的所述2’-位上均有合適的羥基保護劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述開鏈苯基異絲氨酸的所述 單一異構(gòu)體是光學活性的或嵌合的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述通式(I)紫杉烷來源于 選自10-脫乙?；鶟{果赤霉素III和9-二氫-13-乙?；鶟{果赤霉素III 中的至少一種紫杉烷。
4. 如權(quán)利要求l、 2或3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述 通式(I)紫杉烷是漿果赤霉素III。
5. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其進一步包括在 向所述通式(I)紫杉烷連接所述側(cè)鏈的所述前體的所述步驟之前，向所 述側(cè)鏈的所述前體的所述2，位添加羥基保護劑的步驟。
6. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中用于保護所 述C-7位和所述側(cè)鏈的所述前體的所述2'位的所述羥基保護劑相同或 不同并選自烷基化試劑和?；噭?。
7. 如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中用于保護 所述C-7位和所述側(cè)鏈的所述前體的所述2'位的所述羥基保護劑相同 或不同并選自乙?；?Ac)、芐基(PhCH2)、 l-乙氧基乙基(EE)、曱氧基 曱基(MOM)、(曱氧基乙氧基)曱基(MEM)、(對曱氧基苯基)曱氧基曱基 (MPM)、叔丁基二曱基硅烷基(TBS)、叔丁基二苯基硅烷基(TBPS)、叔 丁氧基羰基(tBoc、 t-Boc、 tBOC、 t-BOC)、四氫吡喃基(THP)、三苯基 曱基(Trityl、 Tr)、 2-甲氧基-2-曱基丙基、芐氧基羰基(Cbz)、三氯乙酰 基(OCCCl3)、 2,2，2-三氯乙氧基羰基(Troc)、千氧基曱基(BOM)、叔丁 基(t-Bu)、三乙基硅烷基(TES)、三曱基硅烷基(TMS)以及三異丙基硅 烷基(TIPS)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述羥基保護劑是tBOC。
9. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述通式(I) 紫杉烷和所述側(cè)鏈的所述前體是通過縮合反應連接的，所述縮合反應 優(yōu)選在曱苯和四氫呋喃混合物；DPC或DCC以及催化量的DMAP的 存在下于40。C至70°C進行。
10. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述通式 (I)紫杉烷是紫杉烷類混合物的一部分，所述紫杉烷類混合物除了所述 通式(I)紫杉烷，還包含太平洋紫杉醇、9-二氫-13-乙?；鶟{果赤霉素 III、三尖杉寧堿、10-脫乙?；仙即?、7-木糖基紫杉醇和10-脫乙?；?7-木糖基紫杉醇。
11. 生產(chǎn)紫杉烷衍生物的方法，所述方法包括將可得自前述權(quán)利 要求中任一權(quán)利要求所述方法的紫杉烷中間體脫保護的步驟。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中于30。C至50。C，在酸性介 質(zhì)，優(yōu)選曱酸中完成所述脫保護步驟。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中所述紫杉烷衍生物是 太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇、canadensol及其衍生物。
14. 基本如上文通過參考圖l所示范的制備紫杉烷中間體的方法。
15. 基本如上文通過參考圖l所描述的制備紫杉烷中間體的方法。
16. 基本如上文通過參考圖l所描述的制備紫杉烷衍生物的方法。
17. 基本如上文所述的如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所要求保 護的制備紫杉烷中間體或衍生物的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備諸如太平洋紫杉醇、多烯紫杉醇、canadensol及其衍生物的紫杉烷衍生物的改進的半合成方法，所述方法使反應途徑縮短、步驟簡單、產(chǎn)率高而原料成本低，因此能夠促進這些衍生物的商業(yè)制備。
文檔編號C07D305/14GK101663287SQ200880001642
公開日2010年3月3日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者拉吉娜·奈杜 申請人:查塔姆生物技術(shù)有限公司