制备乙烯基嘧啶衍生物的方法 本发明涉及一种制备乙烯基嘧啶衍生物的方法。更具体说来，本发明涉及一种制备乙烯基嘧啶衍生物例如胞嘧啶和胞(嘧啶核)苷的方法。
5’-脱氧-5-乙烯基胞苷衍生物在治疗癌症上受到了关注，见国际申请PCT/EP99/00710。然而，在所述国际申请中公开的这些化合物的制备并不能达到满意的得率，并使用三-正丁基乙烯基锡烷，这是一种昂贵和有毒的试剂，而且会造成成品纯化时间冗长和处理有毒废物的问题。根据本发明，发现可以使用乙烯基硼烷类完成嘧啶衍生物的乙烯化作用。根据本发明的方法能够达到较高的产率，并不会产生现有技术中的成本高和环境问题。
因此，本发明的第一方面涉及一种制备式I的化合物的方法
其中，R1是氢或羧酸酯基，R2是氢或式(a)地基团
其中Ra是氢、保护基团或在生理条件下容易水解的基团，
该方法包括在Pd络合物和碱存在下使通式II的化合物
其中R21是氢或羟基基团可选择被保护的基团(a)，R3是溴、氯或碘，R1如上所述，
与式IIIa或IIIb的乙烯基硼烷化合物反应，
(CH2＝CH)nB(R6)3-nLm (IIIa)
[(CH2＝CH)pB(R6)4-p]X+ (IIIb)
其中，
n是1，2或3；
m是0或1；
R6是氢、卤素、烷基、环烷基、烷氧基、环烷氧基、羟基或芳基，其中，如果有多于一个基团R6，这些基团可以彼此不同，或者两个R6与-A-(CH2)q-Y-(CH2)r-A-一起，形成碳环或杂环，其中A和Y是CH2或NH或O和q和r是从0到4的整数，或者两组R6也可以形成邻苯二酚部分
其中
R是氢或低级烷基；
L是胺、希夫氏碱或醚；
P是1、2、3或4；
X+是阳离子；
假如需要，去除R2是基团(a)的式I的化合物的所有的保护基团。
这里所述的术语“羧酸酯基”优选指-COOR4，其中R4是-(CH2)n-环烷基[其中环烷基由3到6个碳原子组成，n是从0到4的整数]，杂芳基-(低级烷基)，(低级烷氧基)-(低级烷基)，芳氧基-(低级烷基)，芳烷氧基-(低级烷基)，(低级烷基硫代)-(低级烷基)，芳基硫代-(低级烷基)，芳烷基硫代-(低级烷基)，氧代-(低级烷基)，酰胺基-(低级烷基)，环状氨基(cyclic amino)-(低级烷基)，(2-氧代环状氨基)-(低级烷基)，该基团中的烯烃链可进一步被一个或多个低级烷基基团取代。术语“低级”意指含有小于等于5个碳原子的基团。“酰基”表示脂族或芳香族的羧基部分如低级烷酰基或苯甲酰基。
基团-(CH2)n-环烷基的实例是环丁基、环丙基甲基和环戊基甲基。杂芳基-(低级烷基)的实例是吡啶-3-基甲基、吡啶-2-基甲基、吡啶-4-基甲基、1-(吡啶-4-基)乙基、(6-甲基吡啶-2-基)甲基和1-(6-甲基吡啶-2-基)丙基。(低级烷氧基)-(低级烷基)的实例是2-甲氧基-乙基、2-乙氧基乙基、3-甲氧基丙基、3-乙氧基丙基、3-甲氧基-3-甲基丁基、3-乙氧基-3-甲基丁基、3-甲氧基-2，2-二甲基丙基、3-乙氧基-2，2-二甲基丙基、2-乙基-2-甲氧基甲基丁基和2-乙基-2-乙氧基甲基丁基。芳氧基-(低级烷基)的实例是2-苯氧乙基、1-苯氧丙基和3-苯氧丙基。芳烷氧基-(低级烷基)的实例是2-苯甲氧乙基、3-苯甲氧丙基和5-苯甲氧戊基。(低级烷基硫代)-(低级烷基)的实例是2-甲基硫代乙基、2-乙基硫代乙基、3-甲基硫代丙基和3-乙基硫代丙基。芳基硫代-(低级烷基)的实例是2-苯基硫代乙基和3-苯基硫代丙基。芳烷基硫代-(低级烷基)的实例是2-(苯甲基硫代)乙基和3-(苯甲基硫代)丙基。氧代-(低级烷基)的实例是4-氧戊基、3-氧代-2-甲基丁基和2-氧代丁基。酰胺基-(低级烷基)的实例是2-(乙酰胺基)乙氧基、3-(乙酰胺基)丙基、3-(正丙酰胺基)丙基和3-(苯甲酰胺基)丙基。环状氨基-(低级烷基)的实例是2-吗啉代乙基、3-吗啉代丙基、2-哌啶基乙基、3-哌啶基丙基、2-吡咯烷代(pyrrolidino)乙基和3-吡咯烷代丙基。(2-氧代环状氨基)-(低级烷基)的实例是2-氧代吡咯烷-1-基乙基和2-氧代哌啶-1-基乙基。优选R1是氢。
术语“在生理条件下易水解的基团”优选指乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、甲苯甲酰基、甘氨酰基、丙氨酰基、β-丙氨酰基、缬氨酰基或赖氨酰基。羟基保护基团的实例是乙酰基、苯甲酰基、三甲基甲硅烷基和叔丁基二甲基甲硅烷基。优选Ra是乙酰基，该基团充当生理易水解基团以及保护基团。
优选的式IIIa和IIIb乙烯硼烷是下式代表的那些：
优选的乙烯硼烷是乙烯三氟硼酸钾和4，4，5，5-四甲基-2-乙烯-1，3，2-二噁硼烷(dioxaborolan)。
在本发明的乙烯化反应中作为催化剂的钯络合物可以是中性的Pd(0)或Pd(II)络合物或阳离子Pd(II)络合物。这种Pd络合物的实例是Pd(OAc)2、Pd(OAc)2/dppf、Pd(OAc)2/dppp、Pddba2、Pd2dba3、Pd2dba3/PPh3、Pd2dba3/P(oTol)3、Pd2dba3/P(mTol)3、Pd2dba3/P(2-Furyl)3、PdCl2dppf、PdCl2(PPh3)2、PdCl2dppe、PdCl2(NCMe)2、PdCl2(NCMe)2/(R)-BIPHEMP、Pd2Cl2(π-allyl)2、Pd(PPh3)4、[Pd(NCMe)4](BF4)2、Pd/C和Bedford的催化剂，其中在上述列举的催化剂中存在的膦类结构如下所示：
如上面所使用的，术语“Ph”意指苯基，“dba”意指二苯亚甲基丙酮。
优选用于乙烯化反应的催化剂是PdCl2(dppf)和Pd2dba3/PPh3。所有的Pd催化剂均可从文献中获知并且可从市场上买到，例如从瑞士的Fluka，Buchs SG、或德国的Strem Chemicals，Kehl买到，或者用可买到的成分就地制备。(R)-BIPHEMP的合成公开于EP104375。
本发明的乙烯化反应适宜在碱的存在下进行。碱可以是有机碱如叔胺、仲胺和伯胺，例如三乙胺、二异丙基乙基胺、叔丁胺、吡咯烷、吡啶，碱金属的醇盐如乙醇钾，或羧酸盐如乙酸钠；或无机碱，例如碳酸盐如碳酸钠和碳酸氢钾，或氢氧化物，或磷酸盐、硫酸盐和氟酸盐如K3PO4和CsF2。优选的碱是三乙胺和三丁胺。
乙烯化反应适宜在溶剂的存在下进行，所述溶剂如水，低级脂族醇如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇，腈类如乙腈，烃类如甲苯，卤化烃如二氯甲烷，酯类如乙酸乙酯，酰胺如二甲基甲酰胺，吡啶或N-甲基吡啶，醚类如四氢呋喃或二噁烷，尿烷如TMU，亚砜类如DMSO或它们的混合物。乙烯化反应优选的溶剂是乙醇或甲醇。
反应温度并不重要，可在例如0-200℃范围内，优选40-150℃。催化剂的用量并不在窄的范围内。例如每摩尔催化剂可用于1-10000摩尔，优选10-200摩尔底物。乙烯基硼烷化合物的量优选1-10当量；碱的用量优选0-10当量，更优选0-1.5当量。
本发明的优选的方面涉及式II化合物的乙烯化，式II中的R1是氢，R2是如上定义的基团。根据这一优选的方面，该反应最适宜使用式II化合物来进行，所述式II化合物中R3是溴，乙烯硼烷化合物是乙烯三氟硼酸钾。此外，根据这一优选的方面，进行反应最适宜使用PdCl2(dppf)作为催化剂。
本发明的另一方面涉及式II的化合物的乙烯化，其中式II中R1是氢，R2是氢。根据这一方面，最适合于使用式II的化合物进行反应，其中R3是碘，乙烯硼烷化合物是4，4，5，5-四甲基-2-乙烯基-1，3，2-二噁硼烷。此外，根据这一优选的方面，进行反应最适宜使用Pd2dba3/PPh3作为催化剂。
本发明的另一方面涉及在路易斯酸催化剂的存在下把其中R2是氢的式I的化合物与式IV的化合物进一步反应产生其中R2是基团(a)的式I的化合物，
如果需要，可以去除羟基保护基团Rb。离去基团可以是偶联反应通常使用的任一基团，例如，酰基例如乙酰基，或苯甲酰基，或卤素例如氯。优选地，离去基团是乙酰基。用通式(IV)代表的化合物的具体的例子包括已知的5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷(ribofuranoside)，5-脱氧-1，2，3-三-O-苯甲酰-D-核糖呋喃糖苷等。
该反应所使用的路易斯酸的例子是锡(IV)氯化物，钛(IV)氯化物，三氟代甲基磺酸等。这一偶联反应可以在0到50℃，例如乙腈、二氯代甲烷、氯仿、1，2-二氯代乙烷、硝基甲烷、甲苯等溶剂中进行。
在式I的反应产物中羟基保护基团可以通过实际上已知的方法，例如碱水解来去除。
下面通过实施例进一步说明本发明：A.起始化合物的制备实施例1
将在700ml甲苯中的74.9g 5-溴胞嘧啶(0.394mol)、1.03g硫酸铵(0.008mol)和86.5ml六甲基二硅氮烷(0.415mol)加热回流4小时。在浓缩反应液后，将剩余物溶解在1.4升二氯甲烷中，并向其中加入286.7g含39.4％的5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷(0.433mol)的CH2Cl2溶液。然后，在20分钟内逐滴加入51.0ml四氯化锡(0.433mol)，并将反应混合物连续搅拌4小时。在加入180g碳酸氢钠后，加入78ml水。搅拌2小时后将混合物过滤将过滤物用水冲洗，在硫酸镁上干燥，并蒸发至干燥状态。在800ml异丙醇中悬浮剩余物，并把悬浮物浓缩到一半体积，过滤，并用异丙醇冲洗固体，然后再用叔丁基甲基醚冲洗。随后将粗制品悬浮在250ml的叔丁基甲基醚中，过滤并干燥。就分离出140.4g(91.3％，99.7 HPLC面积％)的4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮白色粉末；mp.219-220℃(dec.)，MS(ISP-MS)：(m/z)390[M+H]+，1H-NMR(250MHz，CDCl3)：1.46(3H，d，J＝6.3)，2.09(3H，s)，2.11(3H，s)，4.25(1H，五重峰，J＝6.3)，5.01(1H，t，J＝6.0)，5.33(1H，t，J＝5.7)，5.6-5.8(1H，br)，5.99(1H，d，J＝4.1)，7.59(1H，s)，7.6-7.8(1H，br)。
实施例2
与实施例1类似，使用19ml TiCl4(0.168摩尔)代替SnCl4将29.1g5-溴胞嘧啶(0.153摩尔)与111.1g 39.4％的5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷(0.168mol)的CH2Cl2溶液反应。获得39.0g(65％，98.8 HPLC面积％)的4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮，mp.223℃(dec.)，MS和1H-NMR波谱与实施例1获得的产品的一致。
实施例3
将在300ml乙腈中的30.2g 5-溴胞嘧啶(0.159mol)、14μl三氟代甲基磺酸和36.0ml六甲基二硅氮烷(0.173mol)加热回流1小时。然后，加入溶解在45ml乙腈和8.3ml三氟代甲基磺酸的45.5g 5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷结晶。然后，蒸发掉溶剂，将剩余物溶解在700ml二氯甲烷中。用水清洗CH2Cl2，在硫酸镁上干燥，并蒸发至干燥状态。在300ml异丙醇中悬浮剩余物，并把悬浮物浓缩到一半体积，过滤，并用异丙醇冲洗固体，然后再用叔丁基甲基醚冲洗。就获得43.0g(70％，98.8 HPLC面积％)的4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮；mp.196-197℃(dec.)，MS和1H-NMR波谱与实施例1获得的产品的一致。
实施例4
与实施例2类似，将6.68g 5-溴胞嘧啶(45.9毫摩尔)与13.14g 35％的5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷(50.5mol)的CH2Cl2溶液反应。获得产率80％的(13g)4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮白色晶体，mp.226-227℃(dec.)，MS(ISP-MS)：(m/z)346[M+H]+，1H-NMR(250MHz，CDCl3)：1.46(3H，d，J＝6.1)，2.09(3H，s)，2.11(3H，s)，4.25(1H，五重峰，J＝6.4)，5.00(1H，t，J＝6.1)，5.34(1H，t，J＝5.7)，5.6-5.8(1H，br)，5.97(1H，d，J＝4.0)，7.50(1H，s)，8.2-8.4(1H，br)。
B.发明方法
实施例5
将溶解在1升乙醇中的0.665g二氯双(乙腈)钯(II)(2.56mmol)和1.421g dppf(2.56mmol)在室温下搅拌30分钟。然后，加入100.00g 4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮(0.256mol)，51.49g三氟代乙烯硼酸钾(0.384mol)和36ml三乙胺(0.256mol)，并且把悬浮物加热41/4小时。将混合物冷却，过滤，用乙醇清洗固体，并蒸发合并的滤液至干燥状态。在2升乙醇中加热回流剩余物。过滤热悬浮物，用水清洗滤液并在硫酸镁上干燥。浓缩至约200ml的粗产品沉淀为白色粉末(54.75g，63.3％)。从母液中，分离另外1.65g(1.9％)产品。把合并的结晶(56.40g)在2.82g活性炭和1.61乙酸乙酯的存在下加热回流。在过滤后将溶液浓缩至约150ml并沉淀分离出晶体。就获得52.31g(60.5％)的4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮，mp.198-199℃，MS(ISP-MS)：(m/z)338[M+H]+，1H-NMR(250MHz，CDCl3)：1.45(3H，d，J＝6.5)，2.08(3H，s)，2.10(3H，s)，4.23(1H，五重峰，J＝6.5)，5.04(1H，t，J＝6.2)，5.33(1H，d，J＝11.1)，5.39(1H，dd，J＝5.7，4.2)，5.47(1H，d，J＝17.3)，6.01(1H，d，J＝4.2)，6.36(1H，q，1＝17.3，11.1)，7.38(1H，s)，8.0-8.5(2H，br)。
实施例6
与实施例5类似，将4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮和0.25-5.0g三氟代乙烯硼酸钾用表1中所示的碱进行偶联。
表1实施例 碱4小时后的转化％1)得率2)HPLC FL.-％ 6.1 Et(iPr)2N 98 94 6.2 四氢吡咯 98 90 6.3 tBuNH2 99.9 97 6.4 KOEt 99.9 723) 6.5 Na2CO3 83 57 6.6 KHCO3 68 66 6.7 NaOAc 57 55
1)在反应中转化的起始原材料的百分率
2)2，3-双醋酸盐
3)脱乙酰化产品
实施例7
与实施例5类似，将4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮和0.25-5.0g三氟代乙烯硼酸钾用表2中所示的催化剂进行偶联。
表2实施例 催化剂4小时后的转化％ 得率 HPLC FL.-％ 7.1 PdCl2(dppf)＞99.9 97 7.2 PdCl2(NCMe)272 61 7.3 Pd(OAc)262 52 7.4 PdCl2(dppe)46 41 7.5 PdCl2((R)- BIPHEMP)40 34 7.6 Bedford氏催化剂144 36
实施例8
与实施例5类似，将4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮和0.25-5.0g三氟代乙烯硼酸钾用表3中所示的溶剂和温度下进行偶联。
表3实施例 溶剂 温度[℃]4小时后的转化％得率HPLC FL.-％ 8.1 EtOH 60 35 31 8.2 H2O 100 25 11 8.3 MeOH 65 95 88 8.4 nPrOH 100 ＞99.9 95 8.5 nBuOH 120 ＞99.9 95 8.6 NCMe 80 74 59 8.7 DMSO 100 47 44 8.8 DMF 100 25 23 8.9 二噁烷 100 49 37 8.10 甲苯 100 69 51
实施例9
与实施例5类似，使用280.0mg 4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5碘-1H-嘧啶-2酮(0.64mmol)进行偶联，4小时后转化率(根据HPLC)为80％，4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的含量为39％。
实施例10
将43.4mg 4，4，5，5-四甲基-2-乙烯基-1，3，2-二噁硼烷(0.28mmol)，100.0mg 4-氨基-5-溴-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D-核糖呋喃糖基)-1H-嘧啶-2酮(0.26mmol)，2.87mg Pd(OAc)2 (0.013mmol)和77.8mgCsF2(0.512mmol)在5ml甲醇中加热回流3小时。4小时后转化率(根据HPLC)为88％，4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的含量为34％。
实施例11
将177.4mg 6-甲基-2-乙烯基-1，3，6，2-二噁硼烷(1.258mmol)，500.0mg 4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D-核糖呋喃糖基)-5-碘-1H-嘧啶-2酮(1.14mmol)和40.1mg PdCl2(PPh3)(0.0572mmol)在10ml THF中加热回流21小时。4小时后转化率(根据HPLC)为67％，4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的含量为32％。
实施例12
将170.0mg[2，3-二甲基-2，3-丁二醇盐(butanediolato)(2-)-O，O‘]甲基乙烯基硼酸锂，280.0mg 4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D-核糖呋喃糖基)-5-碘-1H-嘧啶-2酮(0.64mmol)和7.2mg PdCl2(OAc2)(0.032mmol)在10ml乙醇中室温下搅拌30分钟。4小时后转化率(根据HPLC)为98％，4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的含量为36％。
实施例13
将7.24mg 4，4，5，5-四甲基-2-乙烯基-1，3，2-二噁硼烷(46.4mmol)，10.00g 5-碘胞嘧啶(42.2mmol)，1.11g三苯基膦(14.2mmol)，1.05g Pd2dba3CHCl3(1.1mmol)和15.1ml三丁基胺(63.3mmol)在200ml甲醇中加热回流28小时。在把悬浮物冷却至室温后，过滤出粗产物，并用二氯甲烷清洗。从煮沸的甲醇中结晶产生3.9g(61％)白色5-乙烯基胞嘧啶结晶，mp.＞290℃，MS(EI-MS)：(m/z)137[M+H]+，1H-NMR(250MHz，D6-DMSO)：5.03(1H，d，J＝11.0)，5.45(1H，d，J＝17.3)，6.52(1H，dd，J＝17.3，11.0)，6.8-7.2(3H，br)，7.56(1H，s)。
实施例14
与实施例2类似，使用1.1ml TiCl4(10.0mmol)将1.23g 5-乙烯基胞嘧啶(8.62毫摩尔)与7.36g 35％的5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基-D-核糖呋喃糖苷(9.90mmol)的CH2Cl2溶液反应。4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D-核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的产量为1.00g(33％，98.0 HPLC面积％)，1H-NMR波谱与实施例1获得的产品的一致。
实施例15
与实施例3类似，使用0.3ml三氟甲基磺酸(3.50mmol)将0.81g 5-乙烯基胞嘧啶(5.83毫摩尔)与1.71g 5-脱氧-1，2，3-三-O-乙酰基D-核糖呋喃糖苷晶体(6.55mol)反应。4-氨基-1-(2，3-二-O-乙酰基-5-脱氧-β-D-核糖呋喃糖基)-5-乙烯基-1H-嘧啶-2酮的产量为1.00g(33％，98.0HPLC面积％)，1H-NMR波谱与实施例1获得的产品的一致。