生产噻唑呋林及其它C-核苷的方法 背景
C-核苷是令人感兴趣的化合物，它们具有作为药物的潜在活性。其中的一个化合物，噻唑呋林(tiazofurin)[6，2-(β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酰胺]对抗人类淋巴肿瘤(F.Earle和R.I.Glazer，Cancer Res.，1983，43 133)、肺肿瘤细胞系(D.N.Camex，G.S.Abluwalia，H.N.Jayaram，D.A.Cooney和D.G.Johns，J.Clin.Invest.，1985，75 175)和鼠移植的人卵巢癌(J.P.Micha，P.R.Kucera，C.N.Preve，M.A.Rettenmaier，J.A.Stratton，P.J.DiSaia，Gynecol.Oncol.1985，21，351)皆具有显著的活性。也证明噻唑呋林在治疗急性骨髓白血病方面有效(G.T.Tricot，H.N.Jasyaram C.R.Nichols，K.Pennington，E.Lapis，G.Weber和R.Hoffman，Cancer Res.1997，47 4988)。另外，最近的研究成果已经引起人们对噻唑呋林的兴趣，因为其对患慢性骨髓白血病(CML)的病人在胚细胞危象(blast crisis)时可能具有治疗作用(G.Weber，UnitedStates Patent，5,405,837；1995)。在细胞内噻唑呋林被转化为可抑制IMP脱氢酶的活性代谢产物，噻唑-4-甲酰胺腺嘌呤二核苷酸(TAD)，并且因此排除鸟苷核苷酸库(E.Olah，Y.Natusmeda，T.Ikegami，Z.Kote，M.Horanyi，I Szelenye，E.Paulik，T.Kremmer，S.R.Hollan，J.Sugar和G.Weber，Proc.Natl Acad.Sci.USA，1988，85，6533)。
虽然人们知道噻唑呋林已有十五年，并且当前正在人中进行II/III期试验，但是仍没有适宜进行大量生产的合成方法。首先分别由M.Tuertes等(J.Org.Chem.，1976，41，4076)及Srivastava等(J.Med.Chem.，1977，20，256)独立以低收率合成了噻唑呋林。在这两种方法中，研究人员都获得了副产物(即化合物12)并且纯化产物的每一步都使用了柱层析。这些方法的主要缺点是形成了呋喃衍生物以及使用了高毒性的硫化氢气体。
W.J.Hannon等(J.Org.Chem.，1985，50，1741)开发了一种稍有差异的合成噻唑呋林的路线，产率为19％。所述的Hannon方法也具有低收率、使用H2S气体及层析纯化等问题。最近P.Vogol等(Helv.Chem.Acta.，1989，72，1825)用九步合成了噻唑呋林，收率为25％。最近，D.C.Humber等(J.Chem.Soc.Perkin Trans.1，1990，283)研究了一种由(2，3，5-三-O-苯甲酰基(benzyoyl)-β-D-呋喃核糖基)青霉酸苄酯开始合成噻唑呋林的方法。
完全适宜大量生产的唯一方法是由Parsons等(US 4,451,684)开发的。不幸的是Parsons方法使用了存在安全问题和环境问题的氰化汞和硫化氢。Parsons方法获得地也是混合产物。
以上论述的大量生产噻唑呋林时所出现的问题同样适用于其它C-核苷的大量生产。例如，在硫代甲酰胺的生产中，大多数已知的方法使用气态的硫化氢作为试剂将腈基转化为相应的硫代甲酰胺基团。此类方法存在固有的环境问题。通常在生产C-核苷时，大多数或所有已知的合成方法在环闭合阶段都获得混合产物。因此，为了大量生产噻唑呋林及其它的C-核苷仍然需要新的方法。
本发明概述
本发明涉及一种合成C-核苷的新方法，在该方法中，用一步将糖在C1位衍生得到一个杂环，然后用另外一步使杂环芳香化。
在一类优选实施方案中，将氰基糖转化为硫代甲酰胺，随后使其缩合形成一个吡咯环。在第二类优选实施方案中，使氰基糖与一个氨基酸缩合得到吡咯环。在第三类优选实施方案中，使卤代糖与一个预形成的(preformed)杂环缩合得到吡咯环。
本方法有许多优点。一个优点是该方法省略了环境上不安全的硫化氢气体。另一个优点是产率较以前的方法有了实质性的提高。第三个优点是本方法省略了层析纯化步骤的需要，因此降低了生产成本。
在本发明的下列优选实施方案的详述以及附图中，本发明的这些及各种其它的目的、特点、方面及优点将变得更加明显，在附图中，同样的数字代表同样的成份。
附图简介
图1是一系列的反应图式，说明了本发明的不同实施方案。
图2是另一系列的反应图式，说明了本发明的不同实施方案。
图3是另一系列的反应图式，说明了本发明的不同实施方案。
详述
实行本发明有三类优选的方法，在图1、2和3中示范了关于噻唑呋林生产的每一种方法。
在一类优选实施方案中，将氰基糖转化为硫代甲酰胺，随后使其缩合形成一个吡咯环。在图1所显示的具体实例中，将被保护的氰基糖(2)转化为硫代甲酰胺(3)，随后使其与溴丙酮酸乙酯缩合得到一个噻唑呋林中间体(4)。所显示的方法定量产生噻唑呋林，没有任何副产物(12或4的α-端基异构体)。
在第二类优选实施方案中，使氰基糖与一个氨基酸缩合得到吡咯环。在图2所显示的具体实例中，使一个已知的氰基糖(8)与半胱氨酸乙酯盐酸盐缩合得到一个环闭合的产物(9)，然后用活化的二氧化锰使其芳香化得到噻唑呋林中间体(10)。可以好的收率将该关键的中间体(10)方便地转变为噻唑呋林。
在第三类优选实施方案中，使卤代糖与一个预形成的杂环缩合得到吡咯环。在图1所显示的具体实例中，使一个预形成的杂环(13)与一个已知的卤代糖(14)缩合得到关键的中间体(4)，可以很容易地从该中间体衍生出噻唑呋林。
当然，在此所公开的本发明的方法不限于生产噻唑呋林，并且这些方法，特别包括第二和第三类方法很容易被推广到所有的C-核苷的生产。通常，根据本发明的C-核苷具有结构A，其中A为O、S、CH2或NR其中R为H或保护基团；X为O、S、Se或NH；R1、R2、R3和R4独立为H或低级烷基；Z1、Z2和Z3独立为H或非H。
结构A
为了获得结构A所包含的各种化合物，在所述分子的糖部分可以有相当大的变化。除了别的以外，糖本身不必是一个简单的呋喃。例如氧可以被硫取代形成一个硫代糖，或被氮取代形成一个氨基糖。另外，可以用除氢以外的基团取代糖的C2’、C3’和C4’位。更进一步地，所述糖还可以有D-或L-构型，并且可以是α-或β-端基异构体。另外，在合成的不同步骤，糖还可以有保护基团。结构B包含了所有这些蜕变，其中A为O、S、CH2或NR其中的R为H或一个保护基团；B1、B2和B3独立为保护基团或低级烷基，并且Z1、Z2和Z3独立为H或非H。L基团是一个反应官能度如CN、卤素或CHO。
结构B
再看第二类优选实施方案，使用半胱氨酸乙酯盐酸盐可以推广到使用符合结构C的化合物，其中X为O、S、Se或NH；Y为H或低级烷基；而R4为H或低级烷基。
结构C
类似地，在第三类优选实施方案中，使用预形成的杂环可以推广到使用符合结构D的化合物，其中R4为H或低级烷基。
结构D
当然，有许多适宜的保护基团。除了别的以外，人们可以使用苯甲酰基、苄基、甲硅烷基或亚异丙基。此外，可以预料，所述糖的C2’和C3’位的保护基团像结构E所显示的那样可以形成一个亚异丙基基团。
结构E
通过许多方法可以除去该亚异丙基，所述方法包括用选自三氟乙酸、甲酸、乙酸、有机溶剂中的H+树脂或甲醇中的碘等试剂处理。然后用本方法处理结构E可以得到符合结构F的化合物，其中R5为H、低级烷基、胺或芳基。
结构F
所述实施方案也包括用活化二氧化锰或其它试剂使结构F芳香化并且随后通过去掉保护基团得到噻唑呋林或有关的C-核苷。
根据本发明在此目标的特别优选实施方案包括显示如下的反应A或反应B
反应A
反应B
通过下列操作实施例人们可以理解这些和其它一些特点，这些实施例解释为对权利要求目标各个方面的说明，而不解释为对权利要求目标范围的限制。实验
实施例1
2，3，5-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基-1-甲腈(2)：通过由Robins等(PCT/US96/02512)所建立的方法制备该甲腈。
实施例2
2，5-脱水-3，4，6-三-O-苯甲酰基-D-阿洛糖硫代甲酰胺(allothioamide)(3)：方法A：使硫化氢通过冷却的(5℃)2′，3′，5′-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基氰化物(2，50g，106.16mmol)的无水乙醇(90ml)搅拌悬浮液中5分钟，然后一次性加入N，N-二甲氨基吡啶(1.2g，10mmol)。将硫化氢缓慢通过搅拌的反应混合物5小时(通过加有5％NaOH的漂白剂(bleach)溶液使反应烧瓶的出口起泡)。5小时后封闭烧瓶并在25℃继续搅拌16小时。将氩通过反应混合物1小时以便除去最后残余的H2S。在0℃搅拌该悬浮液2小时并过滤分离固体，用冷无水乙醇洗涤固体并在真空下经P2O5干燥。产量为52g(97％)。mp 133-135℃。1H NMR(CDCl3)：δ4.72(m，2H)，4.74(m，1H)，5.12(d，1H)，5.71(t，1H)，5.98(t，1H)，7.30-7.60(m，10H)，7.86(d，2H)，8.14(m，4H)和8.46(bs，1H)。
方法B：用无水氯化氢饱和2′，3′，5′-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基氰化物(2，4.71g，10.00mmol)和硫代乙酰胺(1.50g，20.00mmol)的无水DMF(50ml)溶液并在70-60℃加热2小时。将反应物冷却并蒸发至干。将残余物溶于二氯甲烷(150ml)中，用饱和碳酸氢钠溶液(100ml)、水(100ml)和盐水(70ml)洗涤。经无水硫酸镁干燥有机萃取物，过滤并用二氯甲烷(50ml)洗涤。将合并的滤液蒸发至干。使残余物溶解于最小量的无水乙醇中，冷却得到纯产物。产量4.20g(83％)。该产物的熔点和光谱特征与前述方法A制备得到的产物相一致。
实施例3
2-(2′，3′，5′-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(4)：在0℃、氩环境中，用10分钟向2，5-脱水-3′，4′，6′-三-O-苯甲酰基-D-阿洛糖硫代甲酰胺(3，10.12g，20.00mmol)和NaHCO3固体(16.8g，200mmol)在无水1，2-二甲氧基乙烷(60ml)中的搅拌混合物中加入溴丙酮酸乙酯(7.8g，40.00mmol)。加完后，在0℃、氨环境下，搅拌反应混合物6小时。TCL表明原料被转化为单一的产物(Hex∶EtOAc，7∶3)。在干冰/CCl4中、氩环境下，将反应物冷却至-15℃。用15分钟缓慢地加入三氟乙酸酐(12.6g，60.00mmol)和2，6-二甲基吡啶(12.84g，120mmol)的无水1，2-二甲氧基乙烷(20ml)溶液。加完后，在-15℃、氩环境下，搅拌反应物2小时。过滤反应混合物，用无水二氯甲烷(100ml)洗涤。在减压下，将合并的滤液蒸发至干。用CH2Cl2(200ml)溶解残余物并用饱和的NaHCO3溶液调节pH到7。用1N HCl(100ml)、饱和的NaHCO3(200ml)和盐水(100ml)洗涤有机萃取物。用无水Na2SO4使有机层干燥、过滤、用CH2Cl2(100ml)洗涤并蒸发至干。将粗制物用于进一步的反应。少量的粗制物通过硅胶快速层析进行纯化，以己烷-乙酸乙酯作为洗脱剂。1H NMR(CDCl3)：δ1.36(t，3H)，4.40(m，2H)，4.62(dd，1H)，4.74(m，1H)，4.86(dd，1H)，5.74(d，1H)，5.84(m，2H)，7.30-7.60(m，9H)，7.91(d，2H)，7.98(d，2H)，8.08(m，2H)和8.12(s，1H)。
实施例4
2-(β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(5)：在氩环境下，用无水乙醇(100ml)溶解粗制的2-(2′，3′，5′-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(4，15.00g)并用乙醇钠粉末(1.36g，20mmol)处理。在室温、氩环境下，搅拌该反应混合物12小时。用Dowex 5OW-X8 H+树脂中和该溶液、过滤并用甲醇(100ml)洗涤。将滤液蒸发至干。使残余物分配于水(100ml)和氯仿(150ml)之间。用氟仿(100ml)洗涤水层并蒸发至干。用甲醇(100ml)溶解残余物，加入硅胶(15g)并蒸发至干。将被硅胶吸附的干燥化合物置于用CH2Cl2填充的硅胶柱(5×20cm)顶部。用CH2Cl2/丙酮(7∶3；500ml)、CH2Cl2/甲醇(95∶5；1000ml)依次对柱进行洗脱。收集CH2Cl2/甲醇组分并蒸发得到纯的5。用2-丙醇/乙醚使少量结晶，得到无色产物。产量为4.8g(83％)；mp 62-64℃。1H NMR(DMSO-d6)：δ1.36(t，3H)，3.52(m，2H)，3.84(m，2H)，4.06(m，1H)，4.28(m，2H)，4.94(t，1H)，4.98(d，1H)，5.08(d，1H)，5.46(d，1H)和8.52(s，1H)。
实施例5
2-β-D-呋喃核糖基噻唑-4-甲酰胺(噻唑呋林)(6)：将粗制的2-(β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(5，4.6g，15.92mmol)放置于钢制反应釜中并与新制的甲醇制氨溶液(在0℃饱和，70ml)混合。在室温下搅拌该反应混合物12小时。使钢制反应釜冷却、小心地打开并将内容物蒸发至干。用无水乙醇(60ml)研磨残余物并蒸发至干。用无水乙醇(60ml)处理残余物，研磨后得到浅黄色固体。过滤该固体，用乙酸乙酯洗涤并干燥。将该固体在乙醇/乙酸乙酯中结晶得到纯产物。产量为3.6g(87％)。mp 142-144℃。1H NMR(DMSO-d6)：δ3.57(m，2H)，3.89(bs，2H)，4.06(m，1H)，4.84(t，1H)，4.93(d，1H)，5.06(m，1H)，5.37(d，1H)，7.57(s，1H)，7.69(s，1H)和8.21(s，1H)。
实施例6
5-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基-1-甲腈(7)：在氩环境中、搅拌下，将2′，3′，5′-三-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基-甲腈(2，61g，129.40mmol)的氯仿(200ml)溶液加入冰冷却的饱和无水甲醇制氨溶液(500ml)中。在0℃搅拌该反应混合物4.5小时。TLC表明原料完全转化。将所述反应混合物蒸发至干。用乙酸乙酯(500ml)溶解残余物，用饱和的NaHCO3溶液(100ml)、水(300ml)和盐水(150ml)洗涤。用无水MgSO4使有机层干燥、过滤、用乙酸乙酯(100ml)洗涤并且合并滤液，将滤液蒸发至干，得到深棕色液体。用苯(100ml)溶解该液体并用己烷(50ml)和丙酮(15ml)稀释。在室温下放置所述溶液过夜，得到结晶。过滤该固体，用己烷洗涤并干燥。产量为29g(85％)；mp 116-117℃。
实施例7
5-O-苯甲酰基-2，3-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基-1-甲腈(8)：在氩环境下，一次性将固体5′-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基-1-甲腈(7，26.3g，100mmol)加入72％高氯酸(percholoric acid)(4ml)的2，2-二甲氧基丙烷(30ml)和无水丙酮(150ml)溶液中。在室温下搅拌该反应混合物3小时。用氢氧化铵中和所述溶液并蒸发至干。将残余物溶解于氯仿(250ml)中并用水(2×200ml)和盐水(100ml)洗涤。用无水MgSO4使有机相干燥、过滤、用氯仿(50ml)洗涤并且将滤液蒸发至干。将该残余物在乙醚-己烷中结晶得到无色的结晶。产量为28.5g(95％)；mp 62-63℃。1H NMR(CDCl3)：δ1.35(s，3H)，1.52(s，3H)，4.51(m，2H)，4.59(m，2H)，4.77(d，1H)，4.87(d，1H)，5.10(m，1H)，7.46(m，2H)，7.57(m，1H)和8.07(m，2H)。
实施例8
2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑啉-4-甲酸乙酯(9)：在室温、氩环境中，于0小时、第2小时、第4小时和第6小时，向搅拌的5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基-1-甲腈(8，4.71g，15.55mmol)的无水二氯甲烷(150ml)溶液中加入半胱氨酸乙酯盐酸盐(1.49g，8mmol)和(0.81g，8mmol)。在室温、氩环境下，搅拌该反应混合物24小时。用二氯甲烷(100ml)稀释反应并用水(200ml)和盐水(150ml)洗涤。用无水MgSO4使CH2Cl2萃取液干燥、过滤、用CH2Cl2(50ml)洗涤并且将滤液蒸发至干。将残余物用于下一步反应。通过硅胶快速层析，以己烷/乙酸乙酯作为洗脱剂纯化少量粗产物并且用质谱鉴定其特征。1H NMR(CDCl3)：δ1.24(t，3H)，1.35(s，3H)，1.52(s，3H)，3.40(m，2H)，4.20(m，2H)，4.42(m，3H)，4.80(m，2H)，5.12(m，2H)，7.42(m，2H)，7.58(m，1H)和8.08(m，2H)。
实施例9
2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(10)：
方法A：在室温下，向剧烈搅拌的粗品2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑啉-4-甲酸乙酯(9，7.0g)的二氯甲烷(300ml)溶液中加入活化二氧化锰(27.8g)。在室温下搅拌该反应混合物24小时、通过硅藻土过滤并用丙酮(200ml)洗涤。合并滤液并蒸发至干，得到油状残余物。产量为5.9g(88％来自于氰基糖8)。将少量粗品产物经硅胶快速层析纯化，用二氯甲烷-乙酸乙酯洗脱，并用质谱鉴定。1H NMR(CDCl3)：δ1.39(t，6H)，1.63(s，3H)，4.39(m，3H)，4.60(m，2H)，4.84(m，1H)，5.26(m，1H)，5.40(d，1H)，7.40(m，2H)，7.52(m，1H)，7.89(m，2H)和8.02(s，1H)。
方法B：在80℃将粗品2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑啉-4-甲酸乙酯(9，7.0g)和活化二氧化锰(27.8g)在无水苯(150ml)中的混合物加热2小时。通过硅藻土过滤该反应混合物并用丙酮(200ml)洗涤。合并滤液并蒸发至干，得到油状残余物。产量为6.0g(89％来自于氰基糖8)。通过硅胶快速层析纯化少量粗产物，以CH2Cl2/乙酸乙酯作为洗脱剂并且用质谱鉴定。发现两种方法获得的产物在各方面完全相同。
方法C：在室温下，向剧烈搅拌的粗品2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑啉-4-甲酸乙酯(9，2.0g)的二氯甲烷(100ml)溶液中加入过氧化镍(10.0g)。在室温下搅拌该反应混合物24小时、通过硅藻土过滤并用丙酮(200ml)洗涤。合并滤液并蒸发至干，得到油状残余物。产量为5.9g(88％来自于氰基糖8)。发现通过该方法获得的产物与通过方法A和方法B获得的产物在各方面都完全相同。
实施例10
2-(5’-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(11)：在室温下，搅拌粗品2-(5’-O-苯甲酰基-2’，3’-O-亚异丙基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(10，4.5g，10.39mmol)在三氟乙酸∶四氢呋喃∶水(30∶20∶6ml)混合物中形成的溶液1小时。将该反应混合物蒸发至干。使残余物悬浮于二氯甲烷(100ml)中，冷却并用饱和的NaHCO3溶液中和。用CH2Cl2(2×100ml)萃取所述水性溶液，用饱和的NaHCO3溶液(100ml)、水(100ml)和盐水(100ml)洗涤。用MgSO4使有机萃取液干燥、过滤、用CH2Cl2(100ml)洗涤并且将滤液蒸发至干。将该残余物在乙醇/水(1∶1)中结晶得到无色的结晶。过滤该固体并在真空下经P2O5干燥。产量为4.0g(98％)。mp 82-85℃。1H NMR(CDCl3)：δ1.33(t，3H)，4.31(m，4H)，4.45(m，3H)，4.55(m，1H)，4.74(m，1H)，5.32(d，1H)，7.37(m，2H)，7.51(m，1H)和7.99(m，3H)。
实施例11
2-β-D-呋喃核糖基噻唑-4-甲酰胺(噻唑呋林)(6)：将2-(5’-O-苯甲酰基-β-D-呋喃核糖基)噻唑-4-甲酸乙酯(11，3.7g，942mmol)放置于钢制反应釜中并与新制的冷甲醇制氨溶液(70ml，在0℃饱和)混合。保护该混合物免遭湿气并在室温搅拌12小时。使钢制反应釜冷却到0℃，小心地打开并蒸发至粘稠的泡沫状物。用无水甲苯(3×50ml)研磨残余物并去掉甲苯层。用无水乙醇(60ml)处理所获得的残余物并研磨得到浅黄色的固体。过滤该固体，用乙酸乙酯洗涤并干燥。使所述固体在乙醇-乙酸乙酯中结晶得到2.25g(90％)纯品产物：mp 145-147℃。1H NMR(DMSO-d6)：δ3.57(m，2H)，3.89(s，2H)，4.07(m，1H)，4.83(t，1H)，4.92(d，1H)，5.05(d，1H)，5.36(d，1H)，7.56(s，1H)，7.69(s，1H)和8.20(s，1H)。
如此，我们已经公开了一种方法的具体实施方案和应用，该方法可用于生产噻唑呋林和其它C-核苷。可是，对于本领域的技术人员而言，除此之外的更多的修改并不违背本发明在此的概念是显而易见的。因此，本发明的目标不应受到限制，除了所附的权利要求的宗旨外。