制造非核苷HIV-1逆转录酶 抑制剂的方法和中间体 发明技术领域
本发明涉及一些非核苷逆转录酶抑制剂的合成新方法和新的中间体。
【发明背景】
称作后天免疫缺陷综合症(AIDS)的疾病是由人体免疫缺陷病毒(HIV)引起的，特别是称作HIV-1的菌株。为了通过寄主细胞复制HIV，病毒基因组的信息必须整合进寄主细胞的DNA中。然而，HIV是一种反转录病毒，意指其基因信息以RNA的形式存在。因此，HIV复制循环需要转录病毒基因组(RNA)为DNA的步骤。病毒RNA转录成DNA是通过一种已被适当复制过的逆转录酶(RT)的酶实施的。HIV病毒体包括RT与病毒RNA一起的拷贝。
逆转录酶具有三种已知的酶促功能。它起一种与RNA有关的DNA聚合酶的作用，起核糖核酸酶的作用和一种与DNA有关的DNA聚合酶的作用。当起一种与RNA有关的DNA聚合酶作用时，RT则转录一种病毒RNA地单链DNA的拷贝。当起核糖核酸酶的作用时，RT则破坏原始病毒RNA，而释放刚由原始RNA产生的DNA。最后，当起一种与DNA有关的DNA聚合酶作用时，RT则使用第一DNA链作模板，制成第二、互补的DNA链。两个链形成双绞合的DNA，它再通过另外称作整合酶的酶整合进寄主细胞的基因组中。
抑制HIV-1逆转录酶的酶功能的化合物，将抑制感染细胞中的HIV-1的复制。这种化合物在防止或治疗人体中HIV-1的感染是有效的，正如由已知的RT抑制剂如3′-叠氮基(aziod)-3′-脱氧胸苷(AZT)、2′，3′-二脱氧肌苷(ddI)、2′，3′-二脱氧胞苷(ddC)、d4T、3TC、奈韦拉平(nevirapine)、地拉韦定(delavirdine)、爱发韦伦茨(efavirenz)和阿波卡韦(abacavir)所证实，因此RT抑制剂作为用于HIV感染的治疗中的药物得到了认可。
正如任意的抗病毒疗法情况，在HIV感染的治疗中使用RT抑制剂最终导致使给定药物较少的敏感性的病毒。对于这些药物的耐药性(降低敏感性)是在pol基因的逆转录酶片段中产生突变的结果。已经表征了HIV的一些突变株，而且对已知的治疗剂的耐药性是由于RT基因中的突变造成的。临床上观察到的一些最普通的突变体是：Y181C突变体，其中在密码子181上的酪氨酸Y，已突变成为半胱氨酸C残基，而K103N，其中在位置103上的赖氨酸K已被天冬酰胺N所取代。在用已知抗病毒药物治疗过程中，以增高频率出现的其它突变体包括，单突变体V106A、G190A、Y188C和P236L；双突变体K103N/Y181C、K013N/P225H、K103N/V108I和K103N/L100I。
作为持续使用抗病毒药物治疗HIV感染，希望增加新的抗性菌株的出现。因此目前持续需要新的RT抑制剂，对各种突变体具有不同模式的有效性。
与本发明特别相关的是US专利6420359所公开的HIV-RT抑制剂。这些化合物，是在8-位上带有2-(喹啉基)氧乙基或2-(1-氧桥-喹啉基)氧乙基的所有的二吡啶并[3，2-b：2′，3′-e][1，4]二氮杂-6-酮类的化合物，对某些临床上有意义的HIV-1突变株有提高的活性。本发明的目的在于提供一种用于生产US6420359所公开的化合物的可替换方法。
发明概述
本发明提供了一种用于制造通式I化合物的改进方法，
式中：
R2选自H、F、Cl、C1-4烷基、C3-4环烷基和CF3；
R4是H或Me；
R5是H、Me或Et，其条件是：R4和R5不能两者都是Me，并且如R4是Me则R5不能是Et；
R11是Me、Et、环丙基、丙基、异丙基或环丁基；和
Q选自和以及其药物可接受的盐。
发明的详细说明
本发明的合成方法从通式II的原料化合物开始：
式中R2、R4、R5和R11如上述有关通式I化合物的定义，且式中X是氯、碘或溴，或选自-OSO2F和-OSO2(CF2)nCF3中的氟磺酸部分，其中n是0-10的整数。生产其中X为溴的通式II的原料化合物的方法公开在US6420359中。其中X不是溴的化合物可以通过相似方法生产，这些方法对于所属技术领域的技术人员来说是显而易见的。
优选的是使用其中X是溴的通式II化合物。
通式II的原料化合物首先经过钯-催化的偶合反应，其中所述反应引起通式III的丙二酸酯或丙二酸酯代用品进行芳基化。
式中，
R12是氰基或通式-COOR14的基团，其中R14是C-1-4-烷基、C-1-4-烷氧基-C-1-4-烷基、苯基、萘基、苯硫基、呋喃基、吡啶基、咪唑或苄基，和
R13是氰基、通式-COOR15的基团(其中R15是C-1-4-烷基、C-1-4-烷氧基-C-1-4-烷基、苯基、萘基、苯硫基、呋喃基、吡啶基、咪唑或苄基)、通式-SO2R16的基团(其中R16是C-1-4-烷基、苯基、呋喃基、吡啶基或苄基)、通式-P(O)(OR17)2的基团(其中R17是苯基、呋喃基、或吡啶基)或通式-SOR18的基团(其中R18是C-1-4-烷基、C-1-4-烷氧基-C-1-4-烷基、苯基、萘基、苯硫基、呋喃基、吡啶基、咪唑或苄基)。
优选使用通式III的丙二酸酯的代用品，
式中，
R12是氰基或通式-COOR14的基团，其中R14是C-1-4-烷基、C-1-4-烷氧基-C-1-4-烷基、苯基、萘基、苯硫基、呋喃基、吡啶基、咪唑或苄基；和
R13是氰基、通式-SO2R16的基团(其中R16是C-1-4-烷基、苯基、呋喃基、吡啶基或苄基)、通式-P(O)(R17)2的基团(其中R17是苯基、呋喃基或吡啶基)或通式-SOR18的基团(其中R18是C-1-4-烷基、C-1-4-烷氧基-C-1-4-烷基、苯基、萘基、苯硫基、呋喃基、吡啶基、咪唑或苄基)。
通式II和III的化合物的反应是在有机溶剂中、在有钯催化剂、合适的配位体和强碱存在下发生的。合适的溶剂是，作为非限制性实例，有甲苯、乙苯、二甲苯、DMF、DMA、NMP、二噁烷和THF，使用甲苯是优选的。实际上任意的钯催化剂都可以使用，例如，Pd(OAc)2、PdCl2、Pd2dba3和炭载Pd，使用Pd(OAc)2是优选的。合适的碱是，例如，金属氢化物，如NaH，金属醇盐，如t-BuOK、t-BuONa和叔戊醇钠(Na-tert-amylate)，金属碳酸盐，例如Na2CO3、K2CO3、和Cs2CO3，使用NaH是优选的，以及金属磷酸盐，例如K3PO4。当通式III的反应物是丙二酸酯(化合物，其中R12和R13各为羧酸酯基团)时，合适的配位体是t-Bu3P，US6307087所公开和要求保护的配位体中的一种，或如US6057456和US6072073中所说明的三茂铁基膦。当通式III的反应体不是丙二酸酯而是丙二酸酯的代用品(一种其中R12和R13都不是羧酸酯基的化合物)，可以使用上述配位体，另外，也可以使用三芳基膦如，作为非限制性实例，PPh3、-o-Tol3P、p-Tol3P和o-Fur3P。在这种情况下优选的配位体是PPh3。
反应优选在提高温度下进行，更好的是介于约50和150℃之间的范围内。
上述反应，即偶合通式II和III的化合物，产生通式IV的中间体，
式中R2、R4、R5、R11、R12和R13如上所述定义。
在进行下一工艺步骤前分离通式IV的中间体是任选的。现已发现其中中间体IV不分离的单釜合成法是相当方便的，假若中间体IV不分离且残留的碱是金属氢化物，如NaH，则可以在进行下一步骤之前适当地用试剂如异丙醇骤冷碱。
假若通式IV的中间体含有硫或磷的基团(因为通式III的反应体中的R13是通式-SO2R15或-P-(O)(OR16)2)，则下一工艺步骤是含硫或磷基团的还原性裂解。完成这样的还原性裂解的方法是所属技术领域的技术人员所知晓的。例如，通过使用阮内镍或溶解金属的反应来完成。
在还原性裂解后或者，如果通式IV的中间体不含硫或磷，则通式IV的中间体接着进行水解，以产生通式V另外的中间体，
式中R2、R4、R5和R11如上定义且R19是-COOH或者，如果通式III的反应体是丙二酸酯并且使用温和的水解条件，R19可以另外是通式-COOR14的基团，其中R14如上所述。水解反应可以以常规的和所属技术领域的技术人员显而易见的方式完成。例如，可以使用碱水溶液，如NaOH来完成水解反应，优选在环境温度或以上的温度下进行。
可以认为通式IV和V的中间体是新的，因而构成本发明的一部分。
在进行下一步骤之前分离中间体V是优选的。
其次，还原通式V的羧酸或酯的中间体以产生通式VI的醇；
式中R2、R4、R5和R11如上定义。还原反应可以以所属技术领域的技术人员显而易见的常规方式进行。不管通式V的中间体是否是酸还是酯，都可使用硼烷、氢硼化物或其它金属氢化物或溶解的金属还原剂来进行还原反应，对于酸来说使用硼烷是优选的，而对于酯来说使用氢硼化物是优选的。假若使用硼烷，优选就地由氢硼化物，如氢硼化钠，和亲电子试剂如HCl制成硼烷。
最后，通式VI的醇通过与下列各通式的反应体的缩合反应转化成通式I的最终产物；
或
缩合反应以US专利6420359所说明的方式完成。
根据下列的实施例将更好地理解本发明的特征和范围。
实施例1：丙二腈的芳基化：通式IV的化合物的形成，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R12＝R13＝CN。
使烧瓶装有10.0g的三环溴化物(通式II的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和X＝Br；301mmol，1eq)、0.95g的三苯基膦(3.6mmol，0.12eq)、0.55g的Pd2dba3(0.6mmol，0.04eq)和40ml的1，4-二噁烷。在15分钟内往该混合物以分份方式加入2.16g的氢化钠(90mmol，3eq)，使用40ml的1，4-二噁烷完成加入。然后添加在5ml 1，4-二噁烷中的2.57g丙二腈(39mmol，1.3eq)溶液，再将混合物加热至90℃。18小时后将混合物冷却至室温并小心地用100ml的饱和氯化铵溶液骤冷。用1N的HCl调节pH至6，之后用二氯甲烷萃取混合物。干燥有机溶液(硫酸镁)，再于真空中除去所述溶剂，得到7.03g(73％)的棕色油状产物。NMR和MS显示所要求的产物(通式IV的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R12＝R13＝CN)。
实施例2：二乙基丙二酸酯的芳基化：通式IV的化合物的形成，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R12＝R13＝CO2Et。
装有机械搅拌器、回流冷凝管和热电偶的500ml双颈圆底烧瓶用氩气清洗20分钟，然后装入404mg的Pd(OAc)2(1.80mmol，0.03eq)、1.08g的2-(二-叔-丁基膦基)联苯(3.60mmol，0.06eq)和20.0g三环溴化物(通式II的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和X＝Br；60.0mmol，leq)。往惰性化烧瓶中的混合物添加25.5g的K3PO4(120mmol，2eq)、100ml的PhMe和13.8ml二乙基丙二酸酯(90.0mmol，1.5eq)。将搅拌的悬浮液置于油浴中并在氮气下回流加热24小时，直到通过HPLC检测溴化物消耗完为止。使反应混合物冷却至室温并用水(150ml)稀释，再加入甲苯(50ml)。室温下搅拌该混合物1小时直到所有的固体都已溶解。然后将两相溶液转移至分液漏斗使层分开。含水层用甲苯(50ml)萃取。使合并的有机层通过硅藻土垫过滤，再于真空下浓缩，得到粘性油，将其蒸发至干，获得橙色固体。二氧化硅凝胶色谱(1∶1HtOAc∶Hex)提供20.5g的纯丙二酸酯加成物(通式IV的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R12＝R13＝CO2Et)，(83％)，呈无色固体，m.p.122-123℃；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：8.38(d，J＝2.5Hz，1H)，8.19(dd，J＝1.5，4.6Hz，1H)，8.16(d，J＝2.4Hz，1H)，7.47(dd，J＝1.5，8.0Hz，1H)，7.09(dd，J＝4.7，8.0Hz，1H)，4.56(s，1H)，4.20(m，6H)，3.49(s，3H)，1.25(t，J＝7.1Hz，9H)。13C NMR(100MHz，CDCl3)δ：167.30(s)，167.23(s)，159.31(s)，154.50(s)，151.18(d)，144.34(d)，141.93(d)，131.63(s)，130.74(d)，123.52(s)，120.57(s)，119.78(d)，62.17(t)，54.80(d)，41.24(t)，37.30(q)，13.96(q)，13.58(q)。C21H24N4O5的分析计算值：C，61.15；H，5.87；N，13.58。试验值：C，61.14；H，5.66；N，13.51。
实施例3：异丙基氰基乙酸酯的芳基化和通式V的化合物的形成，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R19＝CO2H。
惰性化的800L反应器中装有12.0Kg的60％NaH/油(300mol，2.5eq)、0.27Kg的Pd(OAc)2(1.2mol，0.01eq)、1.26Kg的PPh3(4.8mol，0.04eq)和40Kg的三环溴化物(通式II的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和X＝Br；120mol，1eq)。使反应器再次惰性化，然后加入70Kg的PhMe，加热混合物至60℃。通过计量泵以固定速度在2小时内把在20LPhMe中的17.4L氰基异丙基乙酸酯的溶液(138mol，1.15eq)加到该混合物中(小心：有H2气放出)。再把反应器中的内含物加热至100℃并保温1.5小时。等份样品的HPLC显示已完成对通式IV化合物的芳基化，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、R12＝CN和R13＝CO2iPr。把混合物冷却至35℃并在20分钟内通过添加19Kg的异丙醇(308mol，2.6eq)进行骤冷(小心：有H2气放出)。再加入438Kg的1MNaOH溶液(417mol，3.5eq)，之后使混合物加热至80℃并保温8小时。等份试样的HPLC显示对所要求的羧酸已完成水解。将混合物冷却至25℃，之后进行相分离。上层液相被弃去作废物，而下层含水相返回至反应器。装入218Kg的EtOAc并搅拌混合物15分钟，再分离层。使下边的含水相返回反应器并冷却至10℃。随着连续检测pH，往该混合物中缓慢地添加6N的H2SO4溶液，使最终的pH达到3.3，这需要133Kg的H2SO4溶液。对所得到的淤浆加热至25℃并保温1小时。然后离心批料，并用40Kg的水洗涤两次。在完全真空的40℃条件下干燥固体，直到LOD＜1％，得到36.0Kg的羧酸(通式V的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和R19＝CO2H；96％)，呈灰白色固体。Mp226-228℃；1H NMR(500MHZ，DMSO)δ：12.47(s，1H)，8.32(d，J＝2.0Hz，1H)，8.20(dd，J＝4.6，1.5Hz，1H)，7.96(d，J＝2.3Hz，1H)，7.81(dd，J＝8.0，1.6Hz，1H)，7.24(m，J＝4.6，8.0Hz，1H)，4.08(q，J＝7.0Hz，2H)，3.63(s，3H)，3.43(s，3H)，1.17(t，J＝7.0Hz，3H)。13C NMR(125MHz，DMSO)δ：172.22(s)，166.26(s)，157.47(s)，153.96(s)，151.32(d)，144.06(d)，141.59(d)，131.72(d)，131.14(s)，126.01(s)，120.28(d)，120.12(s)，40.45(t)， 36.34(t)，13.42(q)。C12H24N4O5的分析计算值：C，61.53；H，5.16；N，17.94。试验值：C，61.28；H，4.94；N，17.56。
实施例4：乙酸甲基苯基磺酰酯的芳基化：通式IV化合物的形成，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、R12＝CO2Me和R13＝SO2Ph。
烧瓶中装有165mg的Pd2dba3(0.18mmol，0.02eq)、577mg的三苯基膦(2.2mmol，0.12eq)和45ml的1，4-二噁烷。在惰性气氛中搅拌15分钟后，分份加入647mg的NaH(27mmol，3eq)。再往该混合物中添加3.00g的三环溴化物(通式II的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基和X＝Br；9.00mmol，1eq)，接着加入2.50g(11.7mmol，1.3eq)的乙酸甲基苯基磺酸酯。于60℃下加热混合物18小时，冷却至环境温度，并通过添加0.5ml的水骤冷。真空下除去二噁烷，得到灰色固体的粗产物，3.5g(～90％)。NMR和MS表明所要求的芳基化产物(通式IV化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、R12＝CO2Me和R13＝SO2Ph)。
实施例5：二乙基膦酰基乙腈的芳基化：通式IV的化合物的形成，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、R12＝CN和R13＝P(O)(OEt)2。
烧瓶装有1.00g的三环溴化物(通式II的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、和X＝Br；3.00mmol，1eq)、55mg的Pd2dba3(0.06mmol，0.02eq)、95mg的三苯基膦(0.36mmol，0.12eq)和0.69g的二乙基膦酰基乙腈(3.90mmol，1.3eq)。然后往该混合物中加入15ml的1，4-二噁烷，接着加入216mg的NaH(9.00mmol，3eq)。在70℃下加热所得到的混合物3小时。使混合物冷却至环境温度并通过小心添加25ml的水而骤冷，再加入20ml的二氯甲烷。用1N的HCl水溶液调节pH至2.5，用另外的水(25ml)和二氯甲烷(25ml)稀释。进行相分离，浓缩有机相至棕色油状体。然后用10ml的叔-丁基甲基醚研制所得到的油，得到产物的沉淀，过滤，得到0.95g呈灰白色的固体产物。NMR和MS表明所要求的芳基化产物(通式IV的化合物，其中R2＝R4＝H、R5＝Me、R11＝乙基、R12＝CN和R13＝P(O)(OEt)2)。