АЛКИЛФОСФИТЫ В СИНТЕЗЕ ФОСФАТА ОСЕЛЬТАМИВИРА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

•ч. Л SnCl2/HCl Л

-г kJ EtOH

no2 80°C nh2

2 20-23 ч

Схема 2 - Восстановление ПНС

Полиаминостирол был продиазотирован двумя способами. В результате были получены два типа солей ПДХ и ПДТ (схема 3).

N02

Зя -

Х=С1, тю

Схема 3 - Диазотирование полиаминостирола

с использованием соляной кислоты и толуолсульфокислоты

Образование полимерных диазониевых солей ПДХ и ПДТ подтверждается наличием в ИК-спектре характеристической полосы поглощения диазониевой группы в области 2260-2250 см- [1], а также наблюдается исчезновение характеристических полос поглощения амино-групп в областях 3400, 1601 и 840 см-1.

С целью определения термической стабильности полученных полимерных солей диазония был проведен синхронный термический анализ (СТА). Результаты СТА свидетельствуют о том, что обе полимерные диазониевые соли разлагаются при нагревании в атмосфере аргона с потерей азота, что является типичным для диазониевых солей [1]. При этом ПДТ оказывается несколько более устойчивой (разложение при 94-95оС) сравнительно с ПДХ (разложение при 78-79оС).

Несмотря на то, что полученные ПДТ и ПДХ являются нерастворимыми в обычных органических растворителях (спирты, ацетон, ДМФА, ДМСО, хлороформ, хлористый метилен, ТГФ, ацетонитрил), они проявляют присущие диазониевым солям химические свойства - вступают в реакцию азосочетания. Что было продемонстрировано реакцией с 2-нафтолом в гетерогенной среде (схема 4). Протекание реакции подтверждается исчезновением в ИК-спектре полосы поглощения диазониевых групп.

УДК 547(045)

АЛКИЛФОСФИТЫ В СИНТЕЗЕ ФОСФАТА ОСЕЛЬТАМИВИРА

А.И. Калашников, С.В. Сысолятин, Е.Г. Сонина

Рассмотрен метод синтеза фосфата осельтамивира на основе шикимовой кислоты. Лимитирующей стадией всего процесса является замена азидной группы этил (3S,4R,5R)-3-азидо-4,5-диметилсульфонилоксацикло-гекс-1-ен-1-карбоксилата на изопентильную. Один из методов - через получение алкилфосфоазиридиновых производных шикимовой кислоты.

Ключевые слова: фосфат осельтамивира, алкилфосфиты, азиоидин, шикимовая кислота.

Схема 4 - Реакция азосочетания

Таким образом, показано, что полимерные диазониевые соли на основе полистирола относительно устойчивы и обладают типичными для низкомолекулярных диазониевых солей химическими свойствами.

ВЫВОДЫ

Разработан метод получения полимерных диазониевых солей на основе высокомолекулярного полистирола.

Исследована термическая стабильность данных диазониевых солей. И показано, что, несмотря на плохую растворимость, они успешно вступают в реакции азосочетания с 2-нафторлом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. H. Zollinger Diazo Chemistry, VCH, Weinheim-Ne York-Bazel-Cambridge- Tokyo, 1994 522 p

2. S. Mahouche-Chergui, S. Gam-Derouich, Mangeney, Mohamed M. Aryl diazonium salts: new class of coupling agents for bonding polymei biomacromolecules and nanoparticles to surface // Chem. Soc. Rev. - 2011.- №.40. - P. 4143-416

3. X. Li, X. Wang. Polystyrene-based diazonium s; as adhesive: A new approach for enzym immobilization on polymeric supports. // Polymer. 2010. - №51. - P. 860-867.

4. S. Brase, S. Dahmen. The Structural Influence the Stability of the Polymer-Bond Diazonium Salt. Chem. Eur. J. - 2010. - № 10 - Р. 5285-5296.

5. Filimonov V. D., Trusova M. E., Postnikov P. i Krasnokutskaya E. A., Lee Y. M., Hwang H. Y., Ki H., Ki-Whan Chi. Unusually Stable, Versatile, ai Pure Arenediazonium Tosylates: their Preparatio Structures, and Synthetic Applicability. Org. Lett. 2008. - №10. - p. 3961-3964.

Штаммы вирусных инфекций, которые могут использоваться как биологическое оружие, представляют угрозу для населения. Одной из таких угроз стал вирус Н5Ы1 -вирус птичьего гриппа. Он считается наиболее опасным из-за высокой летальности и вирулентности, его эпидемического проявления, большого и растущего числа его носителей и значительных продолжающихся мутаций. Из-за непрерывной мутации вируса нельзя рассчитывать на вакцины, основанные на текущих пробах Н5Ы1, в случае возникновения пандемии вируса гриппа.

а на сегодняшний день единственным препаратом эффективным при борьбе с вирусом Н5Ы1 является фосфат осельтамивира, относящийся к классу ингибиторов нейраминидазы. Фосфат осельтамивира представляет собой орально активное лекарство [1].

Химический путь получения фосфата осельтамивира начинается с (-)-шикимовой кислоты (2). При работе с природным сырьем наиболее сложной задачей является сохранение нужной пространственной изомерии и, соответственно, лекарственных свойств. Представленная схема 1 удобна для получения фосфата осельтамивира и сохранения необходимых его свойств [2].

3 стадии

В В

о.

о

■ II

о-Рч

I 1 N4' К °

R

о^

Н^Н

о.

0 Н2во4,

1 ЕЮИ > Е дс2о

5 Дс-^

о ^о)3Р

А

R

3

о

о

Е1

R

3-пентанол,

° ВРз Е12о >

Е1

о

МБ

3 стадии о/.

о

о

Е1

К = (а), Ме (Ь), 1Рг (с)

Первые три стадии проходили с хорошим выходом (85-95 %). Наибольшую сложность представляет введение в молекулу фосфата осельтамивира 3-пентильной группы [3]. Для этого азид 3 обрабатывают алкилфосфитом (реакция Штаудингера), а образующийся азиридин 4 вводят в реакцию с пентанолом-3. Метод предусматривает взаимодействие

азидосодержащих соединений с эфирами фосфористой кислоты или алкилфосфитами. Уже при смешении компонентов происходит выделение азота и образование промежуточного иминофосфита 9, который

/ -R

о ^о)зР

N=N.

Мб 3

/ Е1

при нагреве переходит в азиридин 4. Наибольшая скорость образования 9 отмечена при использовании

триметилфосфита, медленнее всего реакция проходит с триизопропилфосфитом. Для образования 4 а-с достаточно семичасового нагрева толуольного раствора 9 а-с. Полученные азиридины 4 а-с представляют собой жидкости и могут быть выделены в чистом виде только с помощью препаративной хроматографии. Поэтому продукты 4 а-с используются на следующей стадии, без какой-либо очистки.

о

I

■ МэОР

о

II

о-р^

I оч

К = (а), Ме (Ь), ¡Рг (с)

о

о

о

N

о

Мб-о

4

2

о

о

6

Дс—N

о

1

о

N42 *И3Ро4

R

о

о

о

N

о

4

о

9

8

Для получения этил (3Я,45,5Я)-4-(диалкоксифосфориламино)-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилоксициклогекс-1-ен-1-карбоксилатов (5 а-с) раствор 4 а-с в пентаноле-3 обрабатывали эфиратом BFз. Анализ реакционной массы методом ВЭЖХ показывает, что реакция проходит достаточно полно, а содержание 5 а-с в продуктах реакции находится на уровне 75^80 %. Однако выделение в чистом виде полученных продуктов с хорошим выходом оказалось достаточно сложной задачей. Выделенные препаративной хроматографией образцы продукта показали, что 5 а, 5 Ь представляют собой кристаллические вещества с температурой плавления 102-104 °С и 97^98 °С соответственно, а 5 с представляет собой жидкость. В ходе исследований удалось найти условия, при которых основная часть 5 а (66,2 % от теоретического выхода в пересчете на 3) выделяется в кристаллическом виде из реакционной массы, что удобно для последующей реализации в производстве. Полученный продукт имел достаточно высокую чистоту (98 % по ВЭЖХ) и соответствующую точку плавления. Поскольку найти приемлемых методов

очистки диметилфосфориламида 5 Ь и диизопропилфосфориламида 5 с не удалось, была проверена возможность использования их в синтезе этил (3R,4S,5R)-4-ацетиламино-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилата (7) без всякой очистки.

Замена диалкоксифосфорильной группы в этил (3Я,45,5Я)-4-(диалкоксифосфориламино)-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилате (5 а-с) на ацетильную группу проводилась в две стадии. Вначале 5а-с подвергали в смеси этанола с серной кислотой. Такие условия обеспечивают сохранность карбэтоксигруппы и гидролиз амидной группы до амина. Анализ реакционной массы методом ВЭЖХ показывает практически полное отсутствие посторонних примесей и стабильность образующегося амина (этил (3Я,45,5Я)-4-амино-3-(1 -этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилат). Для полного прохождения реакции достаточно 14-16 часов нагрева при температуре кипения.

100 Ч-

80

60

40

20

\ ж

\ / 7

\ /

\ /

1 \

1 \

\

/ л- 1- —□—

- концентрация ' амина"

12

■ Концентрация ДЭФ

16 Т, час

Рисунок 1 - Изменение состава реакционной массы во времени при гидролизе ДЭФ в смеси этанола и серной кислоты по данным ВЭЖХ. Температура реакционной массы 79 °С.

0

0

4

8

Полученный кислый раствор амина нейтрализовывали раствором соды и ацетилировали уксусным ангидридом в гетерогенных условиях. Реакция проходит достаточно легко. Для её завершения достаточно использования 1,5 молей уксусного ангидрида и тридцатиминутной выдержки. Выход ацетамида 7 из 5 а

составил 82,8 %, а в пересчете на исходный 3 (четыре стадии) - 52,6 %. Применение вместо 5а неочищенных продуктов 5Ь, 5с с содержанием примесей около 25 % сильно осложняет выделение чистого ацетамида 7. Так при использовании 5с выход ацетамида 7 в пересчете на исходный 3 составил 37,4 %.

(СгН5)зМ, иго

Ph

\

Ph-P=N

/

Ph

Ph

о \

+ Ph-P=O

Et P Ph

3

R = Et (a), Me (b), ¡Pr (c)

Попытка синтеза азиридина 4 взаимодействием 3 с трифенилфосфином успеха не принесла. Вначале происходило быстрое образование иминофосфина 11, однако образование азиридина не происходило ни при нагревании продукта, ни при обработке его триэтиламином в присутствии воды. В результате в качестве основных продуктов были выделены оксид трифенилфосфина и этиловый эфир мета-аминобензойной кислоты (12). По-видимому, применение достаточно основных реагентов: трифенилфосфина (фосфорный аналог трифениламина) и триэтиламина - вызывает образование ароматических соединений.

Таким образом, в результате исследований показано, что лучшие результаты обеспечивает применение триэтилфосфита. Полученные результаты использованы при разработке опытно-промышленной технологии получения фосфата осельтамивира.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1 13

Спектры ЯМР Н и С регистрировали на приборе «Bruker AM-400», 400.13 (1Н) и 100.61 Мгц (13С), в качестве растворителя использовали ДМСО-d и CDCl3. ИК-спектры соединений записывали на приборе «Инфралюм ФТ-801» в таблетках с KBr. ВЭЖХ проводилась на приборе «Agilent 1200»; предварительная колонка 2.1*15 мм, сорбент - «Zorbax SB-18», фр. 3 ^m; колонка 2.1*150 мм, сорбент - «Zorbax SB-18», фр. 5 ^m. Состав и качество продуктов определяли с УФ-детектором, с использованием градиентного элюирования. Элюент А - 0,2 % раствор ортофосфорной кислоты, элюент Б -ацетонитрил. Показатель удельного оптического вращения определяли на поляриметре P 3002 KRUSS.

Этил (3R,4S,5R)-4-

(диэтоксифосфориламино)-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилат (5a). К раствору 47,5 г 3 в 124 мл толуола дозировали 23,5 мл (22,6 г) триэтилфосфита, выдерживали 1 ч при комнатной температуре и 5-7 ч при кипении с обратным холодильником. Реакционную массу

охлаждали и упаривали под вакуумом на роторном испарителе. Получали 54,9 г остатка содержащего в основном 4а.

Остаток от упаривания растворяли в 120 мл 3-пентанола и в течение 1 ч добавили 17,3 мл эфирата БР3 при температуре 0-3 °С. Реакционную массу оставляли на ночь без охлаждения и смешивали с 50 мл воды. Смесь разделяли в делительной воронке, органический слой промывали 2*30 мл 5% раствора ЫаНС03, 2*30 мл воды и помещали в холодильник. Через 1-2 суток выпавший продукт отфильтровывали, промывали на воронке 50 мл Е^О. Получали 35,5 г 5а в виде белого кристаллического продукта с Тпл=102-104 °С. Фильтрат упаривали под вакуумом на роторном испарителе при температуре бани 55 °С, остаток растворяли в 50 мл Е^О а и оставляют на несколько дней. Отфильтровывали вторую порцию продукта. Всего получали 40,0 г (66,2 %) 5а.

ИК-спектр: 3238, 1714, 1356, 1175, 1101, 1032

-1

см

Спектр ЯМР1Н (СйС!3, б м.д.) 6,76-6,75 (с, 1 Н, СН), 4,99-4,98 (с, 1 Н, СН), 4,15-4,10 (кв, 2 Н, СН2), 4,02-3,96 (м, 5 Н, СН2, СН3), 3,61-3,58 (м, 1 Н, СН), 3,39-3,30 (м, 2 Н, 2СН), 3,05-3,03 (с, 3 Н, СН3), 2,70-2,68 (с, 2 Н, СН2), 2,34 (с, 1 Н, СН), 1,52-1,38 (м, 4 Н, 2СН2), 1,26-1,19 (кв, 9 Н, 3СН3), 0,86-0,80 (м, 6 Н, 2СН3) Спектр ЯМР 13С (СйС!3, б м.д.) 165,4 (С=0) 135,1 (СН); 128,2 (С); 81,2 (СН); 77,7 (СН3)

77.2 (СН2); 73,3 (2 СН); 62,4 (СН2); 60,8 (СН2)

53.3 (СН); 38,0 (СН3); 28,5 (СН2); 25,9 (СН2) 25,5 (СН2);15,9 (СН3); 15,8 (СН3); 9,4 (СН3); 9,1 (СН3).

Этил (3Я,45,5Я)-4-

(диметоксифосфориламино)-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилат (5Ь). К

раствору 10,5 г 3 в 50 мл толуола дозировали 4,5 г триметилфосфита, выдерживали 30-40 мин при комнатной температуре и 5ч при кипении с обратным холодильником. Реакционную массу охлаждали и упаривали под вакуумом на роторном испарителе. Получали 11,9 г остатка содержащего в основном 4Ь.

Остаток от упаривания растворяли в 30 мл 3-пентанола и в течение 1 ч добавляли 4

Ph

о

о

N

о

HN

N=N

Но

(C,H),HN*OMs

о

12

11

мл эфирата BF3 при температуре 0-3 °С. Реакционную массу оставляли на ночь без охлаждения и смешивали с 10 мл воды. Смесь разделяли в делительной воронке, органический слой промыли 2*10 мл 2 % раствора NaHCO3, 2*10 мл воды. На роторном испарителе отгоняли растворитель при Т=45°С. Получали 35,5 г 5Ь в виде желтого масла. Очищали колоночной хроматографией, элюент - этилацетат. Получали белый кристаллический продукт с Тпл = 97-98 °С

ИК-спектр: 3252, 1717, 1358, 1178, 1099, 1032

см-1

Спектр ЯМР1Н ДОСЬ, б м.д.) 6,79 (1Н СН); 4,99-4,93 (1Н д, CH); 4,83-4,79 (1H ,t, CH); 4,28-4,17 (2H ,q, СН2); 4,17-4,11 (1H ,q, CH); 3,81-3,79 (6Н ,d, 2СН3); 3,28-3,24 (4Н ,т, СН3, NH);3,15-3,14 (3Н ,т, СН3); 3,13-3,08 (1Н ,dd, >2^2); 2,75-2,68 (1Н ,dd, >2^2); 1,35-1,31 (3Н ,т, СН3)

Спектр ЯМР 13С (CDCl3, б м.д.) 165,5 (С=0); 135,3 (СН); 128,6 (С); 81,6 (СН); 77,8 (СН);

73.7 (СН); 61,1 (СН2); 53,5 (2 СН3); 38,4 (СН3);

28.8 (СН2); 26,2 (СН2); 25,8 (СН2); 14,2 (СН3); 9,7 (СН3); 9,4 (СН3).

Этил (3Я,43,5Я)-4-

(диизопропоксифосфориламино)-3-(1-этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилат (5с). К раствору 323 г 3 в 840 мл толуола дозировали 209,7 г триизопропилфосфита, выдерживали 1 ч при комнатной температуре и 5-7 ч при кипении с обратным холодильником. Реакционную массу охлаждали и упаривали под вакуумом на роторном испарителе. Получали 385 г остатка содержащего в основном 4с. Остаток от упаривания растворяли в 840 мл 3-пентанола и в течение 1 ч добавляли 105 мл эфирата BF3 при температуре 0-3 °С. Реакционную массу оставляли на ночь без охлаждения и смешивали с 500 мл воды. Смесь разделяли в делительной воронке, органический слой промывали 3*200 мл воды, сушили над MgSO4. Через сутки фильтровали от осушителя, фильтрат упаривали под вакуумом на роторном испарителе при температуре бани 45 °С. Получали 213 г сырца в виде желтого масла, содержащего в основном 5с.

ИК-спектр: 3236, 1715, 1353, 1170, 1100, 1029

см-1

Спектр ЯМР1Н ДОСЬ, б м.д.) 6,73 (1Н СН); 4,82-4,70 (4Н ,т, 2СН2); 4,83-4,56-4,51 (1Н д, СН); 3,81-3,76 (1Н д, СН); 3,01 (3Н СН3); 2,64-2,60 (2Н Д, СН2); 2,53-2,51 (2Н СН2);1,84-1,86 (5Н ,т, 2СН2, NH); 1,30-1,26

(12H ,m, 4CH3); 1,24-1,19 (3H ,s, CH3); 0,900,84 (6H ,m, 2CH3)

Спектр ЯМР 13C (CDCl3, б м.д.) 165,5 (C=O); 135,3 (CH); 128,6 (C); 81,6 (CH); 71,8 (CH); 70,3 (CH); 61,1 (CH2); 53,7 (CH); 39,4 (CH); 38,3(CH); 28,4 (CH2); 26,2 (CH2); 25,8 (CH2); 24,0-23,9 (4 CH) 14,5 (CH3); 9,7 (CH3); 9,9-9,6 (2CH3).

Этил (3Я,45,5Я)-4-ацетиламино-3-(1 -этил-пропокси)-5-метансульфонилокси-циклогекс-1-ен-1-карбоксилат (9). Раствор 323 г 7a и 36,5 мл h2s04(koh^) в 190 мл EtOH, выдерживали 16 часов при 78 °С и разбавляли 380 мл AcOEt и 80 мл воды. Реакционную массу нейтрализовывали 20 % раствором Na2CO3 до рН=6,5-7,0 и добавляли

7.7 мл Ac2O. Через 0,5 ч добавляли еще

3.8 мл Ac2O, поддерживая рН=6,5-7,0. Массу выдерживали 0,5 часа и разделяли слои. Водный слой проэкстрагировали 240 мл AcOEt. Объединенный органический слой промывали 90 мл 5% раствора NaHCO3, сушили над Na2SO4 и упаривали под вакуумом на роторном испарителе до образования густой суспензии. Суспензию разбавляли 35 мл метилтретбутилового эфира (MTBE), продукт отфильтровывали, промывали MTBE. Получали 19,1 г Э.Фильтрат повторно упаривали, обрабатывали MTBE и выделяли вторую порцию продукта (2,6 г). Фильтрат упаривали, остаток кристаллизовали из смеси MTBE-этилацетат (5,5:1). Всего получали 26,5 г (82,1%) 9 с Тпл=138-139 °С.

ИК-спектр: 3307, 1716, 1656, 1536, 1346, 1255, 1177, 1098, 1051 см-1 Спектр ЯМР 1H (CDCl3, б м.д.) 6,61 (с, 1 H, CH), 4,99-4,97 (м, 1 H, CH), 4,90- 4,86 (т, 1 H, CH), 4,82-4,81 (с, 1 H, CH), 4,52 (с, 2 H, CH2), 4,23-4,17 (кв, 2 H, CH2), 3,16-3,09 (м, 7 H, CH3, CH3, CH2), 2,75-2,65 (м, 1 H, CH), 1,98 (с, 3 H, CH3), 1,30-1,26 (т, 3H, CH3). Спектр ЯМР 13C (CDCl3, б м.д.) 171,8 (C=O); 165,0 (C=O); 136,1 (CH); 127,6 (C); 78,2 (2 CH); 75,1 (2 CH);61,2 (CH2); 50,1 (CH3); 48,7 (CH2); 47,8 (CH2); 38,3 (CH3); 38,0 (CH3); 30,0 (CH2); 22,0 (CH3); 13,6 (CH3).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kelvin KW To, Emerging Microbes and Infection. - 2012. - № 1. - Р. 1-12.

2. А.И. Калашников, С.В. Сысолятин, Е.Г. Сонина, И.А. Сурмачева// Ползуновский вестник. - 2010. - №4. - Р. 151-157

3. Pat. WO 2007/060681 A1 США C07C 209/42, C07C 231/02. Improved process for oseltamivir phosphate/ R. Parthasardy заявлено 25.11.2005; опубл. 31.05.2007, бюл. № 000381 - 13 с.