СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3'-АЗИДО- 2', 3'-ДИДЕЗОКСИТИМИДИНА Российский патент 1999 года по МПК C07H19/73 

Изобретение относится к химии нуклеозидов, в частности к усовершенствованному способу получения 3'-азидо-2',3'- дидезокситимидина (азидотимидина, AZT), применяемого в медицине как противовирусный препарат для лечения больных, страдающих синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД), и ВИЧ-инфицированных, а также для профилактических целей в условиях повышенного риска заражения. Азидотимидин используется в современной клинической практике как индивидуально (лекарственные формы под названиями Ретровир, Зидовудин (Англия), Тимазид (Россия)), так и в комплексе с другими препаратами ряда модифицированных нуклеозидов. В терапевтическую практику недавно включен ряд новых химических производных AZT, например - 5'-H-фосфонаты азидотимидина, отличающиеся сравнительно низкой токсичностью.

Потребность в азидотимидине и его химических производных неуклонно возрастает, что обусловлено высоким темпом распространения заболевания. К концу века прогнозируемая потребность в препарате составит не менее 100-150 тонн в год. В связи с этим необходимым является создание рациональной технологии производства AZT.

Все известные способы получения AZT из тимидина различаются либо приемами защиты гидроксильной группы в положении 5' молекулы тимидина на начальных ступенях процесса, либо спецификой проведения ангидридизации, либо условиями и реагентами, применяемыми при азидировании 5'-O-защищенного-2,3'-ангидротимидина, при снятии защитных (блокирующих) групп, выделении и очистке целевого продукта - AZT.

Известен способ получения AZT, заключающийся в одностадийном превращении тимидина по реакции Митсунобу в 2,3'-ангидро-5'-O- ароилтимидин путем обработки тимидина замещенными производными бензойной кислоты и трифенилфосфином в присутствии алкилазодикарбоксилата с последующей обработкой азидом лития, взятом в избыточном количестве, в среде диметилформамида и последующим деблокированием промежуточного продукта метилатом натрия [1].

Азид лития является взрывчатым веществом, восприимчивым к различного рода начальным импульсам: механическое воздействие (удар, трение), электрический импульс, луч огня. В связи с этим промышленное производство AZT с использованием в качестве азидирующего агента азида лития является взрывоопасным.

Известен способ получения AZT, в котором объединены процессы мезилирования и ангидридизации, предельно сокращен путь синтеза 5'-O-тритилангидротимидина. На наиболее взрывоопасной стадии азидирования ангидротимидина используется азид натрия [2]. Азид натрия сам не является взрывчатым веществом. Однако, при контакте (в том числе несанкционированном) этого реагента с органическими или минеральными кислотами происходит выделение в газовую фазу ядовитой и исключительно взрывоопасной азотистоводороной кислоты (азид водорода, HN₃). Кроме того, азид натрия плохо растворим в органических растворителях, используемых на стадии азидирования, что приводит к существенному увеличению рабочего объема реактора азидирования, дополнительному расходу растворителя, необходимости организации специального режима перемешивания и другим сложностям, характерным для проведения процессов в гетерогенных условиях. По данному способу AZT получают с невысоким выходом.

Известен способ получения AZT обработкой 5'-O-тритил-2,3'- ангидротимидина азидом натрия в среде диметилформамид-вода при нагревании с последующим снятием тритильной защиты в кислой среде, выделением целевого продукта и его кристаллизацией [3]. 5'-O-Тритил- 2,3'-ангидротимидин получают непосредственно из 5'-O-тритилтимидина.

По данному способу AZT получают с невысоким выходом - 33% в расчете на 5'-O-тритил-2,3'-ангидротимидин, что, по-видимому, обусловлено деструкцией ангидросвязи (C3'-O) под действием воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения AZT, описанный в патенте [4]. Способ включает азидирование 5'-O-бензоил-2,3'-ангидротимидина алкиламмонийазидами (азиды диметил-, диэтил, триэтиламмония) при нагревании до 120-140^oC в апротонном диполярном растворителе - диметилформамиде или диметилацетамиде. Последующее выделение целевого продукта осуществляют путем упаривания реакционной массы, отделения смолистых примесей, экстракцией с применением этилацетата или системы хлорорганический растворитель-вода. После удаления растворителя остаток обрабатывают алкоголятами щелочных металлов в растворах первичных спиртов. Далее при помощи дробной кристаллизации из ацетона выделяют продукт-сырец, а затем его окончательно кристаллизуют из воды. Получают AZT с выходом около 80%. Т_пл=120-122^oC.

Однако проведение процесса азидирования при высоких температурах 120-140^oC приводит к частичной деструкции термически нестабильных нуклеозидных субстратов. Следствием данного побочного процесса является снижение выхода продукта азидирования и образование смолистых примесей, затрудняющих его выделение и очистку. Для удаления указанных примесей требуется введение специальных операций и аппаратурного оформления, в том числе сорбционных колонн, наполненных силикагелем, что усложняет технологическую схему процесса. Кроме того, проведение процесса при указанных температурах приводит к частичному разложению апротонного диполярного растворителя (ДМФА и ДМАА) с выделением низших альдегидов и диметиламина, что катализирует упомянутые выше деструктивные процессы. Снижение температуры до 100^oC и ниже приводит к увеличению времени процесса до 6 и более часов. Столь длительное нагревание реакционной массы при 100^oC не приводит к устранению отмеченных недостатков и не позволяет избежать негативных последствий термической деструкции нуклеозидов.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении выхода целевого продукта, снижении содержания примесей в нем и упрощении технологической схемы процесса.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что 3'-азидо-2', 3'-дидезокситимидина (AZT) получают путем азидирования 5'-O-бензоил-2,3'-ангидротимидина алкиламмонийазидами в апротонном органическом растворителе, который представляет собой смесь диполярного растворителя с 1,4-диоксаном, с последующим выделением целевого продукта известным способом.

Целесообразным является проводить процесс при объемном соотношении диполярный растворитель: 1,4-диоксан от 1,5:1 до 4,0 : 1 и температуре 100-110^oC.

При соотношении диполярного растворителя с 1,4-диоксаном, равном 1,5 : 1, содержание 1,4-диоксана составляет 40% от общего объема растворителя. Дальнейшее увеличение содержание 1,4-диоксана нецелесообразно, так как приводит к интенсивному вскипанию реакционной массы. При соотношении диполярного растворителя с 1,4-диоксаном, равном 4,0 : 1, содержание 1,4-диоксана составляет 20% от общего объема растворителя. Дальнейшее снижение содержания 1,4-диоксана ведет к увеличению продолжительности нагревания и требует более высоких температур, что, как указано выше, приводит к частичной деструкции термически нестабильных нуклеозидных субстратов.

В качестве азидирующего агента возможно использование первичных, вторичных, третичных алкиламмонийазидов, например, диметил-, триметил-, триэтил-, диэтил- и других алкиламмонийазидов. Реакционная способность приведенных выше алкиламмонийазидов по отношению к 5'-O-защищенным-2,3'-ангидротимидинам практически не различается. В качестве диполярного растворителя используют диметилформамид (ДМФА) или диметилацетамид (ДМАА).

Использование в качестве растворителя смеси диполярного растворителя с 1,4-диоксаном позволяет существенно увеличить скорость (сократить время) процесса азидирования, не увеличивая температуру реакции (таблица 1). Такое воздействие добавки неполярного растворителя представляется неочевидным, поскольку азидирование органических субстратов, как известно, ускоряется с повышением полярности среды [5] . Столь необычное действие 1,4-диоксана, по-видимому, можно объяснить избирательной сольватацией переходного состояния процесса азидирования молекулой этого циклического эфира, находящегося в конформации "ванна". Эффекты сольватации приводят к снижению величины энергетического барьера и, как следствие, к увеличению скорости реакции.

Ускорение основного процесса азидирования позволяет практически исключить побочные реакции термической деструкции нуклеозидов. Это способствует увеличению выхода продукта азидирования и снижению содержания примесей, а также упрощению технологической схемы процесса.

Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приводится пример его конкретного осуществления.

Пример. Смесь 27 г (0,3 мол) диметиламмонийазида (ДМАА) и 20 г (0,06 мол) 5'-O-бензоил-2,3'-ангидротимидина в 175 мл смеси диметилформамид-диоксан в объемном соотношении 3 : 1 нагревают при 100^oC в течение 4,5 ч, контролируя завершение процесса азидирования по исчезновению на пластинке ТСХ (Merck) пятна 5'-O-бензоил-2,3'- ангидротимидина. После окончания выдержки растворитель упаривают в вакууме, остаток растворяют в 100 мл хлористого метилена и раствор промывают водой. Удаляют смолистые примеси путем однократной фильтрации раствора через слой силикагеля. Остаток разбавляют 150 мл этанола и прибавляют раствор 2,5 г (0,063 мол) едкого натра в 50 мл этанола. Смесь перемешивают при комнатной температуре 1,5 часа. Растворитель удаляют в вакууме, а осадок разбавляют 150 мл ацетона, осадок отфильтровывают, фильтрат разбавляют 100 мл ацетона. Выпавший осадок снова отфильтровывают, а фильтрат вновь упаривают. Остаток кристаллизуют из воды. Получают 13,6 г AZT (выход 85%). Т. пл. = 120-122^oC. Строение и индивидуальность полученного азидотимидина подтверждали методами элементного анализа, ИК- и УФ-спектроскопии, ВЭЖХ, а также методом ЯМР на ядрах ¹H и ¹³C.

Элементный анализ. Найдено,% : C 44,92; H 4,29; N 26,02. Вычислено,%: C 44,94; H 4,09; N 20,21. ИК-спектр, ν , см^-1% 2100 (N₃).

УФ-спектр λ_max,min,nm(ε): 266 (11260), 235 (2600).

Спектр ЯМР ¹H δ, м.д. (ДМСО-d₆, ГМДС): 11,35 (s, 1H, NH); 7,67 (s, 1H, H-6); 6,08 (t, 1H, Н-1'); 5,21 (t, 1H, OH); 4,39 (m, 1H, H-4); 3,83 (m, 1H, H-3'); 3,63 (m, 2H, H-5'); 1,77 (s, 3H, CH₃).

Спектр ЯМР ¹³C, δ, м. д. (ДМСО-d₆): 163,90 (C₄); 150,59 (C₂); 136,22 (C₆); 109,70 (C₅); 84,18 (C₁); 83,60 (C₄); 60,97 (C₅); 60,32 (C₃); 36,41 (C₂); 12,39 (C-CH₃).

Суммарное количество примесей в целевом продукте контролировали методом ВЭЖХ.

По данным ВЭЖХ в образце азидотимидина, полученного по предлагаемому способу, отсутствуют примеси токсичных веществ (прежде всего - 3'-фтортимидина), имеющихся в образцах, синтезированных по известным методам.

Аналогично осуществляют азидирование 5'-O-бензоил-2,3'- ангидротимидина (БАТ) другими алкиламмонийазидами: триметиламмонийазидом (ТМАА) и диэтиламмонийазидом (ДЭАА) при различных условиях проведения процесса. Результаты представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, проведение процесса азидирования по заявляемому способу приводит к увеличению выхода целевого продукта и снижению содержания примесей в нем по сравнению с известным способом.

Изобретение относится к химии нуклеозидов, в частности к усовершенствованному способу получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина (азидотимидина, AZT), применяемого в медицине как противовирусный препарат для лечения больных, страдающих синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД). Способ заключается в том, что 5'-O-бензоил-2,3'-ангидротимидин азидируют алкиламмонийазидами в апротонном органическом растворителе, который представляет собой смесь диполярного растворителя с 1,4-диоксаном, с последующим выделением целевого продукта известным способом. Целесообразным является проводить процесс при объемном соотношении диполярный растворитель : 1,4-диоксан от 1,5:1 до 4,0: 1 и температуре 100-110^oС. Выход 85-87%. Использование в качестве растворителя смеси диполярного растворителя с 1,4-диоксаном позволяет увеличить выход целевого продукта и снизить содержание примесей в нем. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина азидированием 5'-O-бензоил-2,3'-ангидротимидина алкиламмонийазидами при нагревании в апротонном органическом растворителе с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют смесь диполярного растворителя с 1,4-диоксаном. 2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что используют смесь диполярного растворителя с 1,4-диоксаном при их объемном соотношении (1,5-4,0) : 1.

3 Способ получения по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при температуре 100 - 110^oC.