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CN1642909A - 合成1α－羟基－2－亚甲基－19－去甲－高孕钙化醇的方法 - Google Patents

合成1α－羟基－2－亚甲基－19－去甲－高孕钙化醇的方法 Download PDF

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CN1642909A
CN1642909A CNA038072106A CN03807210A CN1642909A CN 1642909 A CN1642909 A CN 1642909A CN A038072106 A CNA038072106 A CN A038072106A CN 03807210 A CN03807210 A CN 03807210A CN 1642909 A CN1642909 A CN 1642909A
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赫克托·F·德卢卡
苏米特拉·高卢加里
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Abstract

一种制备1α－羟基－2－亚甲基－19－去甲高孕钙化醇的方法。该方法包括以下步骤：使双环酮与烯丙基氧化膦缩合生成19－去甲孕钙化醇类似物，然后断开保护基R生成22－醇，将上述醇转化为酯，还原上述酯得到17β－异丙基－19－去甲－维生素D类似物，以及最后使该17β－异丙基衍生物脱保护以得到所需化合物。

Description

合成1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇的方法
相关申请的交叉引用
本发明基于2002年3月29日提交的申请号为60/369,159的临时申请，并要求其优先权。
背景技术
已知天然激素1α，25-二羟维生素D3和其麦角甾醇系列的类似物，如1α，25-二羟维生素D2是人和动物中钙体内平衡的高效调节剂，并且其对细胞分化的作用也已于最近确立，见Ostem等，Proc.Natl.Acad Sci.USA，84,2610(1987)。已制备并测试了这些代谢物的许多结构类似物，包括1α-羟基维生素D3、1α-羟基维生素D2、各种侧链同系化的维生素和氟化类似物。这些化合物中的一些在细胞分化与钙调节作用上呈现出令人感兴趣的区别。该活性上的差异可用于治疗许多疾病如肾性骨营养不良、抗维生素D佝偻病、骨质疏松症、牛皮癣和某些恶性肿瘤。
最近，发现了一类新的维生素D类似物，即所谓19-去甲-维生素D类化合物，其特征为维生素D系统代表性的A环环外亚甲基(碳19)被两个氢原子替代。对这种19-去甲-类似物(如1α，25-二羟基-19-去甲-维生素D3)的生物学测试显示其选择性的活性特征：诱导细胞分化的效力高及非常低的钙动员活性。因此，这些化合物有作为恶性肿瘤或各种皮肤疾病的治疗药剂的应用潜力。文献还描述了两种不同的合成该19-去甲-维生素D类似物的方法(Perlman等，Tetrahedron Lett.31，1823(1990)；Perlman等，Tetrahedron Lett.32，7663(1991)，和DeLuca等第5,086,191号美国专利)。
在第4,666,634号美国专利中，Chugai group已记述并对1α，25-二羟维生素D3的2β-羟基和烷氧基(如ED-71)类似物作为潜在的骨质疏松治疗剂及抗肿瘤剂进行研究。又见Okano等，Biochem.Biophys.Res.Commun.163，1444(1989)。还已制备并研究了1α，25-二羟维生素D3的其它2-取代(被羟烷基，如ED-120，及氟烷基基团)的A-环类似物(Miyamoto等，Chem.Pharm.Bull.41，1111(1993)；Nishii等，Osteoporosis Int.Suppl.1，190(1993)；Posner等，J.Org.Chem.59，7855(1994)，和J.Org.Chem.60，4617(1995))。近来还合成了1α，25-二羟-19-去甲维生素D3的相似类似物，如2-位被羟基或烷氧基基团取代的化合物(见DeLuca等，第5,536,713号美国专利)，其显示出令人感兴趣且选择性的活性特征。所有这些研究显示维生素D受体中的结合位可以适应合成维生素D类似物中的不同C-2取代基。
最近合成并测试了特征为正常维生素D骨架中的A环环外亚甲基基团从碳10(C-10)到碳2(C-2)移位的类似物，如2-亚甲基-19-去甲-维生素D类化合物。分子工程学研究表明这种分子修饰对环己二醇环A的构型并无实质性改变。但是，19-去甲-维生素D碳骨架中引入2-亚甲基改变了其(1α-与3β-)A环羟基的特征。现在它们都在烯丙基位置，类似于如1α-羟基基团(其决定生物学活性)在天然激素1α，25-(OH)2D3分子中。这些类似物显示出与1α，25-二羟基维生素D3相似的与受体结合的速率以及高细胞分化活性的特征。这些化合物的特征为同1α，25-二羟基维生素D3相比其肠钙转运作用即使有也非常低，而其骨钙动员能力同1α，25-二羟基维生素D3相比活性相对较大。
十多年之前合成了一种令人感兴趣的1α-羟基维生素D类似物，即1α-20-甲基-孕钙化醇(有时也称为1α-羟基-高孕钙化醇)，其完全没有钙活性、显示出一定的HL-60细胞分化能力，但其与受体的结合却令人意外地可与1α，25-二羟基维生素D3相比(Lau，W.F.(1986)博士论文，University of Wisconsin-Madison)。在持续的探索19-去甲类药理学上重要的维生素D类化合物的努力中，目前合成并测试了一种特征为在碳2(C-2)位及17β-异丙基侧链存在亚甲基取代基的1α-羟基-19-去甲-维生素D类似物。
发明内容
本发明的目的是提供一种合成具有下列结构的1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇的方法，
其包含以下步骤：
使具有以下结构的双环酮
Figure A0380721000092
与具有以下结构的烯丙基氧化膦缩合，
Figure A0380721000101
其中Y1、Y2和R可以相同也可以不同，各自为羟基保护基，生成下列结构的经保护的19-去甲-维生素D类似物，
Figure A0380721000102
然后断开保护基R生成下列结构的醇，
将上述醇转化为下列结构的酯，
Figure A0380721000111
其中R1为甲苯磺酰基或甲磺酰基；
还原上述酯得到下列结构的17β-异丙基维生素D衍生物，
以及使上述17β-异丙基维生素D衍生物脱保护得到1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇。
具体实施方式
一类此前不为人知的1α-羟基化维生素D化合物为维生素D同分异构体，其维生素D系统代表性的A环环外亚甲基被转移至碳2，即在2位具有亚甲基基团的19-去甲-维生素D类似物。
新型类似物的结构特征如下列通式I所示：
其中Y1和Y2可相同或不同，各自选自氢原子和羟基保护基，R可以选自氢原子、羟基和经保护的羟基。
C-20甲基取代基的波浪线说明碳20可以是R或者S构型。
具有基本结构I的1α-羟基-20-甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇类化合物(本文也称为1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇类化合物)的制备可通过通用方法，即双环Windaus-Grundmann型酮II与烯丙基氧化膦III的缩合完成：
Figure A0380721000122
在结构II和III中，基团Y1、Y2和R代表上述的基团；Y1和Y2优选为羟基保护基，R是氢原子、羟基或经保护的羟基，应该理解R中可能敏感或者会妨碍缩合反应的任一官能基都应该如本领域众所周知地得到适当的保护。上述方法代表了已有效用于维生素D类化合物制备的汇集合成概念的应用(例如Lythgoe等，J.Chem.Soc.Perkin Trans.I，590(1978)；Lythgoe，Chem.Soc.Rev.9，449(1983)；Toh等，J.Org.Chem.48，1414(1983)；Baggiolini等，J.Org.Chem.51，3098(1986)；Sardina等，J.Org.Chem.51，1264(1986)；J.Org.Chem.51，1269(1986)；Deluca等，第5,086,191号美国专利；Deluca等，第5,536,713号美国专利)。
通式II的茚烷酮是已知的或可由已知方法制备。这种已知的双环酮类的重要具体实例为Grundmann氏酮类似物(a和b)(Mincione等，Synth.Commun.19，723，1989；Peterson等，J.Org.Chem.51，1948(1986))。
2-亚甲基氧化膦III可按照Sicinski等，J.Med.Chem，41，4662(1998)以及Deluca等，第5,843,928号美国专利中描述的方法制备。
如Sardina等，J.Org.Chem.51，1264(1986)中所述，已开发出一条由易于从商品维生素D2获得的二醇2开始的合成路线用于制备所需通式II的Grundmann氏酮类似物。合成路线1概括了维生素D类似物10的全部合成工艺。如示，由维生素D2臭氧分解得到的二醇2被保护为单三乙烯甲硅烷基醚3，其C-8的第二羟基用PDC氧化以获得Grundmann氏酮4。将由苯基锂去质子化得到的氧化膦5的共轭碱与被保护的22-羟基Grundmann氏酮进行Witting-Homer偶合，以高产率得到希望的保护的19-去甲-维生素D类似物6。用AcOH∶THF∶H2O为8∶8∶1的混合物去除化合物6中的三乙基甲硅烷基保护基得到22-醇7。然后将其与对甲苯磺酰氯在吡啶中反应转化为甲苯磺酰基衍生物8，再用LiAlH4还原得到20-甲基类似物9。最后一步包括用四丁基氟化铵脱除甲硅烷基醚以得到1α-羟基-20-甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇，即1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇10。合成维生素类似物10的替代方法包括将Grundmann氏酮类似物b与2-亚甲基氧化膦5偶合，然后去除甲硅烷基醚的保护。
实施例
制备1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇(有时也称为1α-羟基-20-甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇)10
a)维生素D2的臭氧分解
将维生素D2(2.00g，5.05mmol)在无水甲醇(175ml)与吡啶(1.75ml)中的溶液置于具有磁力搅拌子的臭氧容器中。鼓入氧气的同时将溶液冷却至-78℃。然后通入臭氧气流直至出现深蓝色为止(1h)。停止臭氧气流，用氧气(-78℃)净化反应混合物直至溶液中没有臭氧为止。然后一次性加入NaBH4(500mg)，将所得溶液在-78℃搅拌20分钟，同时持续柔和地通入N2。室温下将反应搅拌过夜。在室温下加入额外量的NaBH4(500mg)，搅拌所得溶液30分钟。将所得溶液旋转蒸发至较小体积，用醚提取残留物。醚层用5％HCl和水洗涤然后用Na2SO4干燥。将过滤并真空浓缩得到的残留物用快速色谱(75∶25的己烷/乙酸乙酯混合物)纯制得到二醇2(1.2g，82％)：1H NMR(CDCl3)δ0.958(3H，s，18-CH3)，1.03(2H，d，J＝6.6Hz，21-CH3)，3.38(1H，dd，J＝10.5，6.7Hz，22-H)，3.64(1H，dd，J＝10.5，3.5Hz，22-H)，4.09(1H，m，8α-H)。
b)甲硅烷基醚3的制备
去-A，B-23，24-二去甲-22-[(三乙基甲硅烷基)氧基]]-胆烷-8 β-醇(3)。向二醇2(100mg，0.472mmol)在无水乙腈(250μl)和2，6-二甲基吡啶(138μl，1.17mmol)中的溶液内加入三乙基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯(118μl，0.518mmol)。在氩气下室温搅拌反应2小时，用水结束反应并用乙酸乙酯萃取。有机层用盐水溶液洗并干燥(Na2SO4)。蒸发有机提取物得到粗品，用硅胶色谱纯制得到甲硅烷基醚3(120mg，80％)：1H NMR(CDCl3)δ0.575(6H，q，3x SiCH2)，0.947(9H，t，3x SiCH2CH3)，0.958(3H，s，18-CH3)，1.03(2H，d，J＝6.6Hz，21-CH3)，3.24(1H，dd，J＝9.6，7.7Hz，22-H)，3.59(1H，dd，J＝3.5，9.6Hz，22-H)，4.08(1H，m，8α-H)。
c)化合物3中8β-羟基基团的氧化
去-A，B-23，24-二去甲-22-[(三乙基甲硅烷基)氧基]-8-氧胆烷(4)。向醇3(50mg，0.155mmol)和对甲苯磺酸吡啶(10mg)在CH2Cl2(2ml)中的溶液内加入重铬酸吡啶(87.6mg，0.232mmol)。将所得橙色悬浮液在室温下搅拌3小时。加入醚并将所得悬浮液通过短Celite柱过滤。滤液用硫酸铜饱和水溶液以及水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤。减压除去溶剂得到酮，将其通过柱色谱纯化。将化合物进一步经由HPLC(250×10mm Zorbax-Sil柱，4ml/min)以90∶10的己烷/乙酸乙酯混合物为洗脱液纯化。在Rv 17ml处洗脱出保护的酮4(38mg，79％)：1H NMR(CDCl3)δ0.582(6H，q，3x SiCH2)，0.643(3H，s，18-CH3)，0.952，(9H，t，3x SiCH2CH3)，1.036(3H，d，J＝6.1Hz，21-CH3)，3.29(1H，dd，J＝6.9，9.6Hz，22-H之一)，3.58(1H，dd，J＝2.8，9.6Hz，22-H之一)。
d)氧化膦5与保护的Grundmann氏酮4的缩合
1α-[(叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基]-(20S)-20-[(三乙基甲硅烷基)氧基]甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇叔丁基二甲基甲硅烷基醚(6)。在0℃、氩气环境且搅拌的情况下向氧化膦5(13mg，0.0218mmol)的无水THF(130μl)溶液中缓缓加入PhLi(18μl，0.0327mmol)。溶液变为深橙色。将混合物冷却到-78℃并缓缓加入预先冷却(-78℃)的经保护的羟基酮4(8.5mg，0.0262mmol)的无水THF(170μl)溶液。将混合物在-78℃下搅拌2小时30分钟，然后在0℃下搅拌18小时。加入乙酸乙酯，有机相用盐水洗涤，干燥(MgSO4)并蒸发。将残留物溶于己烷，装入硅胶Sep-Pak柱上，以己烷/乙酸乙酯(99.7∶0.3，20ml)洗涤得到19-去甲-维生素D衍生物6。用HPLC(250×10mm，Zorbax-Sil柱，4ml/min)以己烷/乙酸乙酯(99.9∶0.1)为溶剂系统进一步纯化该维生素衍生物。在Rv 22ml处洗脱出无色油状的化合物6：UV(乙醇中)λmax 244，252，262nm；1H NMR(CDCl3)δ0.026，0.047，0.065和0.079(分别是3H，分别是s，4x SiCH3)，0.559(3H，s，18-CH3)，0.593(6H，q，3x SiCH2)，0.864和0.894(分别是9H，分别是s，2x Si-t-Bu)，0.966(9H，t，3x SiCH2CH3)，1.019(3H，d，J＝6.5Hz，21-CH3)，3.25(1H，dd，J＝9.5，7.9Hz，22-H)，3.62(1H，dd，J＝3.4，9.6Hz，22-H)，4.42(2H，m，1α-H，3β-H)，4.92和4.96(分别是1H，分别是s，＝CH2)，5.84(1H，d，J＝11.2Hz，7-H)和6.21(1H，d，J＝11.2Hz，6-H)；MS m/z(相对强度)：688(M+，34)，659(M+-CH3)，557(M+-OSi(CH3)2t-Bu，50)
e)维生素类似物6中三乙基甲硅烷基醚的断裂
1α-[(叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基]-(20S)-20-羟甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇叔丁基二甲基甲硅烷基醚(7)。向19-去甲-维生素D衍生物6(1.5mg，0.002mmol)在50μl苯中的溶液内加入200μl AcOH∶THF∶H2O为8∶8∶1的混合物并搅拌2小时。用NaHCO3水溶液停止反应并用醚萃取。合并醚层并用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)并蒸发溶剂以得到醇，将其进一步用硅胶柱色谱以95∶5的己烷/乙酸乙酯混合物纯化得到纯7(1mg，80％)：1H NMR(CDCl3)δ0.026，0.047，0.064和0.078(分别是3H，分别是s，4x SiCH3)，0.571(3H，s，18-CH3)，0.864和0.895(分别是9H，分别是s，2x Sit-Bu)，1.065(3H，d，J＝6.6Hz，21-CH3)，3.40(1H，dd，J＝10.4，7.0Hz，22-H)，3.65(1H，dd，J＝3.3，15.4Hz，22-H)，4.42(2H，m，1α-H，3β-H)，4.92和4.97(分别是1H，分别是s，＝CH2)，5.84(1H，d，J＝11.3Hz，7-H)和6.21(1H，d，J＝11.3Hz，6-H)；MS m/z(相对强度)：574(M+，17)，559(M+-CH3，＜1)，442(M+-OSi(CH3)2t-Bu，64)。
f)将羟基化合物7转化为甲苯磺酰基衍生物8
1α-[(叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基]-(20S)-20-[(对甲苯基磺酰基)氧基]甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇叔丁基二甲基甲硅烷基醚(8)。保持醇7(1mg，0.0017mmol)和对甲苯磺酰氯(498μg，0.0026mmol)在吡啶(34μl，0.0043mmol)中的溶液在0℃3小时。加冰生成悬浮液并用乙酸乙酯/己烷萃取。有机萃取物用5％盐酸、H2O以及NaHCO3饱和水溶液洗涤，以Na2SO4干燥。真空除溶剂得到的残留物用己烷重结晶得到甲苯磺酸化产物8(1mg，79％)。
g)甲苯磺酰基酯8的还原
1α-[(叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基]-20-甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇叔丁基二甲基甲硅烷基醚(9)。向化合物8(1mg，0.0013mmol)的无水乙醚(2ml)溶液中加入氢化锂铝(15μg，0.0038mmol)。反应混合物回流2小时，冷却并用饱和氯化钠水溶液分解过量试剂。过滤混合物并分层。用醚萃取水相。醚相用水、饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥(Na2SO4)，蒸干并真空干燥，得到粗品17β-异丙基维生素D衍生物9。在硅胶Sep-Pak柱上用97∶3的己烷/乙酸乙酯混合物纯化该化合物。化合物9：1H NMR(CDCl3)δ0.025，0.047，0.065和0.078(分别是3H，分别是s，4x SiCH3)，0.540(3H，s，18-CH3)，0.864和0.895(分别是9H，分别是s，2x Si-t-Bu)，0.865(3H，d，J＝6.6Hz，22-CH3)，0.946(3H，d，J＝6.5Hz，21-CH3)，4.42(2H，m，1α-H，33-H)，4.92和4.97(分别是1H，分别是s，＝CH2)，5.84(1H，d，J＝11.0Hz，7-H)和6.22(1H，d，J＝11.0Hz，6-H)。
h)维生素类似物9的TBDMS醚的脱保护
1α-羟基-20-甲基-2-亚甲基-19-去甲-孕钙化醇(10)。经保护的维生素9(750μg，0.0013mmol)溶于无水THF(150μl)中，然后加入四丁基氟化铵(1M THF溶液，4μl，0.004mmol)，并在氩气环境中室温下搅拌该混合物2小时。然后用水停止反应并用醚萃取，用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)并蒸发。残留物以甲醇/水(95∶5)为溶剂系统用HPLC(250×6.2mm Zorbax-ODS反相柱，2ml/min)纯化。在Rv 9.4ml处洗脱出纯净的维生素衍生物10(375μg，85％)：UV(甲醇中)λmax243.5，251.5，262.0nm；1H NMR(CDCl3)0.547(3H，s，18-CH3)，0.865(3H，d，J＝6.6Hz，22-CH3)，0.944(3H，d，J＝6.5Hz，21-CH3)，4.48(2H，m，1α-H，3β-H)，5.09和5.10(分别是1H，分别是s，＝CH2)，5.88(1H，d，J＝11.4Hz，7-H)和6.36(1H，d，J＝11.4Hz，6-H)；MS m/z(相对强度)：330(M+，100)，312(M+-H2O，)，287(M+-C3H7，22)。
在说明书和权利要求书中使用的术语“羟基保护基”表示任意可以用作起到暂时保护羟基作用的基团，例如，烷氧基羰基、酰基、烷基甲硅烷基或烷基芳基甲硅烷基(此处指简单如“甲硅烷基”的基团)、以及烷氧基烷基。烷氧基羰基保护基为烷基-O-CO-基团组，如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、异丙氧基羰基、丁氧基羰基、异丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、苄氧基羰基或烯丙氧基羰基。术语“酰基”表示含有1到6个碳的烷酰基及其所有的异构体形式，或1到6个碳的羧基烷酰基，如乙二酰基、丙二酰基、琥珀酰基、戊二酰基，或如苯甲酰基或被卤素、硝基或烷基取代的苯甲酰基的芳香酰基基团。说明书或权利要求书中所使用的“烷基”一词表示1到10个碳的直链或支链烷基以及其所有的异构体形式。烷氧基烷基保护基是指如甲氧基甲基、乙氧基甲基、甲氧乙氧基甲基或四氢呋喃基和四氢吡喃基的基团。优选的甲硅烷基保护基为三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、二丁基甲基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基、二苯基叔丁基甲硅烷基和类似的烷基化甲硅烷基基团。术语“芳基”具体指苯基或被烷基、硝基或卤素取代的苯基基团。
“经保护的羟基”基团为任意由上述通常用于暂时或永久保护羟基的基团如甲硅烷基、烷氧基烷基、酰基或烷氧基羰基所衍生或保护的羟基。术语“氘代烷基”、“烷氧基烷基”、和“氟代烷基”指分别为一个或多个羟基、氘或氟基团取代的烷基基团。

Claims (15)

1.一种制备具有如下结构的1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇的方法，
其包含下列步骤：
使具有以下结构的双环酮
Figure A038072100002C2
与具有以下结构的烯丙基氧化膦缩合，
Figure A038072100002C3
其中Y1、Y2和R可以相同也可以不同，各自为羟基保护基，
生成下列结构的经保护的19-去甲-孕钙化醇类似物，
Figure A038072100003C1
然后断开保护基R生成下列结构的22-醇，
Figure A038072100003C2
将上述22-醇转化为下列结构的酯，
Figure A038072100004C1
其中R1为甲苯磺酰基或甲磺酰基；
还原上述酯得到下列结构的17β-异丙基19-去甲-维生素D衍生物，
以及使上述17β-异丙基维生素D衍生物脱保护，得到1α-羟基-2-亚甲基-19-去甲-高孕钙化醇。
2.如权利要求1所述的方法，其中缩合步骤在苯基锂的存在下进行。
3.如权利要求1所述的方法，其中断裂步骤包含水解。
4.如权利要求3所述的方法，其中该水解为酸水解。
5.如权利要求3所述的方法，其中该水解为碱水解。
6.如权利要求1所述的方法，其中转化步骤包含甲苯磺酸基化。
7.如权利要求1所述的方法，其中转化步骤包含甲磺酰基化。
8.如权利要求1所述的方法，其中还原步骤在氢化锂铝的存在下进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中脱保护步骤在四丁基氟化铵的存在下进行。
10.如权利要求1所述的方法，其中R是三乙基甲硅烷基基团。
11.如权利要求1所述的方法，其中Y1和Y2都是叔丁基二甲基甲硅烷基基团。
12.如权利要求1所述的方法，其还包括氧化具有下述结构的醇中的8β-羟基基团以形成双环酮的步骤。
Figure A038072100005C1
13.如权利要求12所述的方法，其中该氧化步骤在重铬酸吡啶和对甲苯磺酸吡啶的存在下进行。
14.如权利要求12所述的方法，其还包仅括选择性保护具有下列结构的二醇的侧链羟基以生成所述具有8β-羟基基团的醇的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括臭氧化维生素D2以得到所述二醇的步骤。
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