Способ получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина

 

Использование: химия нуклеозидов. Сущность: процесс ведут азидированием производных тимидина в апротонном диполярном растворителе с помощью алкиламмонийазида.

Изобретение относится к химии нуклеозидов, в частности, к получению 3'-азидо-2', 3'-дидезокситимидина (азидотимидина, AZT), применяемого в медицине как противовирусный препарат для лечения синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).

AZT единственный, применяемый в практической терапии противовирусный препарат, эффективный в лечении вируса иммунодефицита человека /ВИЧ/. Угроза распространения заболевания СПИД делает необходимой создание рациональной технологии производства AZT, основанной на взрывобезопасных химических процессах. Известные способы получения AZT различаются либо приемами защиты гидроксильной группы в положении 5'тимидина на начальных ступенях процесса, либо спецификой проведения ангидридизации, либо, наконец, условиями и реагентами, применяемыми при азидировании производного тимидина последующем снятии защитных функциональных групп и очистке препарата AZT.

Известен способ получения AZT, заключающийся в одностадийном превращении тимидина по реакции Митсунобу в 2, 3 ангидро-5'-о-ароил-тимидин путем обработки тимидина замещенными производными бензойной кислоты и трифенилфосфином в присутствии алкилазодикарбоксилата с последующей обработкой избытком азида лития в диметилформамиде и деблокировкой промежуточного продукта метилатом натрия.

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

Известен способ получения AZT, в котором объединены процессы мезилирования и ангидридизации, предельно сокращен путь синтеза ангидротимидина. На стадии азидирования использован азид натрия.

Недостатком способа является невысокий выход AZT: в примере 2 патента указан выход, равный 30,7% 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 и другим недостаткам, характерным для проведения процесса в гетерогенных условиях.

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.

5'-O-тритил-2,3'-ангидротимидин получают непосредственно из 5'-тритилпроизводного тимидина.2 Недостатком способа является невысокий выход AZT: 33% в расчете на 5'-O-тритил-2,3'-ангидротимидин, а также наличие технологических трудностей, вытекающих из условий проведения процесса азидирования в гетерогенных условиях.

Прототипом предлагаемого изобретения выбран способ получения AZT, описанный в работе [1] Способ включает азидирование 2,3'-ангидротимидина азидом лития в среде диметилформамида в присутствии хлористого аммония при нагревании в течение 17 часов, выделение целевого продукта и кристаллизацию AZT из органических растворителей.

2,3'-ангидротимидин получают непосредственно из тимидина с использованием в качестве циклизующего реагента 2-хлор-I,1,2-трифтортиэтиламина. Выход AZT в расчете на 2,3'-ангидротимидин составляет 55% Тпл.121- 122^oC.

Основными недостатками способа являются опасность проведения процесса азидирования, обусловленная использованием в качестве азидирующего агента лития, и невысокий выход AZT.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что 3-азидо-2', 3'-дидезокситимидин получают путем азидирования производных тимидина солями аминов и азотистоводородной кислоты с последующим выделением целевого продукта известным способом.

В качестве азидирующего агента возможно использование диметиламмонийазида, триметиламмонийазида, триэтиламмонийазида, диэтиламмонийазида и других высших алкиламмонийазидов.

При промышленном производстве азидотимидина основной проблемой является безопасность процесса, так как независимо от способа получения AZT наиболее опасной стадией является стадия азидирования.

Использование в качестве азидирующего агента солей аминов и азотистоводородной кислоты позволяет обеспечить взрывобезопасность процесса получения AZT в промышленном производстве.

Соли азотистоводородной кислоты и аминов не являются взрывчатыми веществами. Они не восприимчивы к механическим воздействиям (удар P 10 кг, H 25 см, копер K-44-II, трение P 5000 кг/см² копер K-44-III), выдерживают быстрое нагревание до 300-350^oC, не сублимируются из растворов апротонных растворителей. Контроль газовой фазы реакционного объема на стадии азидирования например 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина свидетельствует о безопасности процесса. Экспериментально показано, что при использовании в качестве азидирующего агента диметиламмонийазида, диэтиламмонийазида, триметиламмонийазида pH над зеркалом раствора >9 и проба на наличие азотистоводородной кислоты с FeCl₃ отрицательна.

Использование нового азидирующего агента позволило увеличить выход AZT на 23-25% и сократить объем реакционного раствора в 1,5 раза. Применение солей аминов и азотистоводородной кислоты в качестве азидирующего агента при получении AZT не было очевидным. Отсутствовали сведения об их реакционной способности, состоянию в растворах, а главное, не было данных о возможности выделения в газовую фазу взрывоопасной азотистоводородный кислоты.

Примеры осуществления заявляемого способа.

Пример 1. Смесь 27 г (0,3 мол) диметиламмонийазида и 20 г (0,06 мол) 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина в 175 мл диметилацетамида нагревают при 140NC в течение 40 минут. После окончания нагревания реакционной массы растворитель упаривают под вакуумом, а остаток растворяют в 100 мл хлористого метилена и промывают водой. Затем удаляют смолистые примеси и раствор упаривают до густой сиропообразной массы. Остаток разбавляют 150 мл этанола и приливают раствор 2,5 г (0,063 мол) едкого натра в 50 мл этанола, смесь перемешивают при комнатной температуре 1,5 часа. Присутствие целевого продукта определяют методом ТСХ. Затем растворитель отгоняют под вакуумом, а остаток разбавляют 150 мл ацетона, осадок отфильтровывают, фильтр разбавляют 100 мл ацетона, осадок снова отфильтровывают, а фильтрат вновь упаривают. Остаток кристаллизуют из воды. Получают 12,8 г AZT (выход 80%). Тпл. 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 для C₁₀H₁₃N₅O₄, C 44,94; H 4,09; n 26,21. ИК-спектр, ν, см^-1% 2100 (N₃).

УФ спектр, λ_max,min, nm(ε): 266(11620), 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, H-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 (C_1'); 83,60 (C_4'); 60,97 (C_5'); 60,32 (C_3'); 36,41 (C_2'), 12,39 (C-CH₃).

По данным ВЭЖХ в образце AZT, полученному по предлагаемому способу, отсутствуют примеси токсичных веществ, имеющихся в образцах, синтезированных по известным методам.

Пример 2. Стадию азидирования проводят аналогично примеру 1, используя в качестве растворителя диметилформамид, при температуре нагревания 120^oC и времени азидирования 3 часа. Далее реакционную массу обрабатывают как в примере 1. Получают 13 г (выход 81%) AZT. Тпл. 121 -122^oC.

Пример 3. Стадию азидирования осуществляют в условиях и с количествами веществ, описанными в примере 2, а гидролиз проводят раствором этилата натрия в 70 мл этанола, приготовленного из 0,19 г (8,3ммоль) металлического натрия. Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре 15 минут и далее ведут обработку реакционной массы, как описано в примерах 1 и 2. Получают 12,6 г (выход 78%) AZT. Тпл. 120-121,5^oC.

Пример 4. Процесс ведут в условиях и с количествами веществ, описанными в примере 3, но гидролиз осуществляют раствором метилата калия, приготовленного из 0,25 г (6 ммоль) калия. Получают 12,9 г (выход 80%) AZT. Тпл. 121-122,5^oC.

Пример 5. Процесс ведут в условиях и с количествами веществ, описанными в примере 2, но в качестве азидирующего агента используют диэтиламмонийазид. Получают 12,4 г (выход 74%) AZT. Тпл.121-122^oC.

Пример 6. Процесс ведут в условиях и с количествами веществ, описанными в примере 2, но в качестве азидирующего агента используют триэтиламмонийазид. Получают 12,6 г (выход 78%) AZТ. Тпл. 120 122^oC.

Пример 7. Смесь 13.5 г (0,06 мол) 2,3'-ангидротимидина и 27 г (0,3 мол) диметиламмонийазида в 150 мл ДМФА Нагревают при 100^oC в течение 6 часов. После окончания нагревания растворитель упаривают, осадок растворяют в 200 мл воды, затем экстрагируют этилацетатом 6·150 мл, удаляют смолистые примеси и продукт кристаллизуют из воды.

Получают 12,2 г (выход 74%) AZT. Тпл. 121-122,5^oC.

Формула изобретения

Способ получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина азидированием производных тимидина в апротонном диполярном растворителе с последющим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве азидирующего агента используют алкиламмонийазид.