Title:
CYCLO - NUCLEOSIDE
Kind Code:
A1
Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft Cyclo-Nucleoside der Formel (I) mit R gleich Wasserstoff, Alkyl oder Acyl, R1 gleich Wasserstoff oder Alkyl, X Wasserstoff oder der Rest OR und Y gleich Sauerstoff oder NH.



Inventors:
Friebel, Friedrich, Dr. (81375, München, DE)
Application Number:
DE102014018527
Publication Date:
06/16/2016
Filing Date:
12/12/2014
Assignee:
Friebel, Friedrich, Dr., 81375 (DE)
International Classes:
Foreign References:
200901708052009-07-02
Other References:
SEIO K. ; KURASAWA O. ; WADA T. ; SAKAMOTO K. ; YOKOYAMA S. ; SEKINE M.: Synthesis and Properties of Conformationally Rigid Cyclouridylic Acids Having Covalent Bonding Linkers Between the Uracil 5-Position and the 5′-Phosphate Group. In: Nucleosides and Nucleotides, 16 (7-9), 1997, S. 1023-1032. - DOI: 10.1080/07328319708006125
SEIO K. ; WADA T.; SAKAMOTO K. ; YOKOYAMA S. ;SEKINE M. : Synthesis and Properties of Conformationally Rigid Cyclouridylic Acid Having a Covalent Bonding Linker between the Uracil 5-Position and the 5’-Phosphate Group. In : Tetrahedron Letters, Vol. 36 (52), 1995, S. 9515-9518.
Claims:
1. Cyclo-Nucleoside der Formel (I) wobei R Wasserstoff, ein Alkyl- oder Acylrest ist, R1 für Wasserstoff oder einen Alkylrest steht, X Wasserstoff oder OR und Y Sauerstoff oder NH bedeutet.

2. Cyclo-Nucleoside gemäss Anspruch 1, wobei R Wasserstoff ist, R1 für Wasserstoff oder einen Methylrest steht und Y Sauerstoff bezeichnet.

3. Verfahren zur Herstellung der Cyclo-Nucleoside der Formel (I) dadurch gekennzeichnet, dass man die Diazomethylcarbonyl Verbindung der Formel (II) wobei die Reste R, R1, X und Y die gleiche Bedeutung haben, wie für die Formal (I) angegeben, in alkoholischer Lösung mit kurzwelligem Licht bestrahlt oder die alkoholische Lösung ansäuert, vorzugsweise mit methanolischer HCl.

4. Die Diazomethylcarbonyl Verbindung der Formel (II) gemäss Anspruch 3.

5. Verwendung der Cyclo-Nucleoside der Formel (I) zur Aufklärung konformationsabhängiger enzymatischer Prozesse.

Description:

In der Vergangenheit wurden bereits intramolekular cyclisierte Nucleoside und Nucleotide erfolgreich eingesetzt im Rahmen von Untersuchungen über die konformativen Eigenschaften und die Stereochemie der DNA und RNA. Durch Einbau von verbrückenden cyclischen Strukturen zwischen Base und Zucker lässt sich zum einen der Zucker-Base Torsionswinkel festlegen, und zum anderen wird die Ribose in ihrer endo-Konformation fixiert.

Auf dem Gebiet der Pyrimidin-Nucleotide gelang bisher eine Verbrückung der Uracil 5-Position mit der 5'-Phosphatgruppe; siehe dazu die folgenden Veröffentlichungen:
K. SEIO et al. Tetrahedron Lett. 36/52, 9515 (1995), K. SEIO et al. J. Org. Chem. 61, 1500 (1996), K. SEIO et al. Nucleosides Nucleotides 16(7–9) 1023 (1997). Dinucleosid-phosphortriester Derivate enthaltend eine derartige cyclische Teilstruktur, sind ferner in den Arbeiten von M. SEKINE et al. J. Org. Chem. 65, 6515 (2000) und im Eur. J. Org. Chem. 1989 (2001) beschrieben.

Gegenstand der Erfindung sind Cyclo-Nucleoside, die sich ebenfalls von Pyrimidin-Nucleosiden ableiten, wobei die 5'-Position der Ribose über ein phosphatfreies Brückenglied mit der 5-Position der Base verknüpft ist. Die beanspruchten verbrückten Nucleoside haben die Formel (I)

Die verschiedenen in der Formel (I) angegebenen Reste haben dabei die folgende Bedeutung:
R steht für Wasserstoff oder einen Alkyl- oder Acylrest, R1 für Wasserstoff oder einen Alkylrest. X bezeichnet Wasserstoff oder den Rest OR, während Y für Sauerstoff oder NH steht.

Die 1 zeigt ein Modell dieses Verbindungstyps, in diesem Fall mit der Uracil-Base. Die Ribose nimmt hier deutlich die C3'-endo (N-type) Konformation ein.

Die Schlüsselverbindung zur Herstellung der cyclo-Nucleoside ist das Diazomethylcarbonyl Derivat der Formel (II).

Die Reste R, R1, X und Y haben die gleiche Bedeutung wie in Formel (I). Zugänglich sind die Verbindungen der Formel (II) ausgehend vom 5-Hydroxymethyl Derivat, das über das 5-Formyl Derivat bis zur 5-Carbonsäure oxidiert wird. Aus der Säure erhält man über das Säurechlorid und Umsetzung mit Diazomethan schliesslich die Verbindung der Formel (II). Durch Photolyse in Methanol entsteht daraus neben dem Methylester des Cyclo-Nucleosid.

Beispiele:5-Hydroxymethyl-2',3'-O-isopropylidenuridin

In 200 ml 0,5 n Natronlauge werden 28,4 g 2',3'-O-Isopropylidenuridin gelöst. Zu dieser Lösung fügt man 88 ml einer 35%igen Formaldehydlösung. Das Reaktionsgemisch wird bei 50°C über Nacht gerührt. Zur Aufarbeitung neutralisiert man die abgekühlte Lösung mit Ionenaustauscher (H+-Form). Nach dem Eindampfen bleibt ein glasiger Rückstand zurück, der mit wenig Methanol gelöst auf eine Kieselgelsäule gegeben und mit Chloroform/Methanol (9:1) als Laufmittel chromatographisch gereinigt wird. Zu dieser Vorschrift siehe auch die Arbeit von K. H. SCHEIT in Chem. Ber. 99; 3884 (1966).

5-Formyl-2',3'-O-isopropylidenuridin

20 g 5-Hydroxymethyl-2',3'-O-isopropylidenuridin werden in 500 ml Methylenchlorid gelöst und mit 100 g Mangan-IV-oxid versetzt. Die Suspension wird 3 Tage bei Raumtemperatur gerührt. Zur Aufarbeitung wird die Suspension am Rotationsverdampfer eingeengt und der Rückstand mit 1 Liter Methanol versetzt und kurz aufgekocht. Dann lässt man absitzen und dekantiert den Überstand in einen Rundkolben und dampft den Alkohol ab. Man erhält einen weiss-kristallinen Rückstand, der aus Ethanol umkristallisiert wird; Schmelzpunkt: 153°C.

2',3'-O-Isopropylidenuridin-5-carbonsäure

In 150 ml eines Gemisches aus Wasser und 10%iger Natronlauge werden 2,4 g 5-Formyl-2',3'-O-isopropylidenuridin gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 15 g Silber-II-oxid und rührt die Suspension 20 Stunden bei Raumtemperatur. Zur Aufarbeitung wird das Silberoxid abzentrifugiert und die überstehende Lösung mit Ionenaustauscher neutralisiert. Die Reinigung des Produktes erfolgt schliesslich durch Chromatographie über eine Kieselgelsäule. Nachdem das Rohprodukt aufgetragen wurde, wird zunächst mit Chloroform/Methanol (9:1) gewaschen und dann die Säure mit Chloroform/Methanol/Essigsäure (10:1:1) eluiert. Das kristalline Produkt hat einen Schmelzpunkt von 179–180°C.

Uridin-5-carbonsäure

20 g 5-Formyl-2'3'-O-isopropylidenuridin werden wie vorstehend beschrieben mit Silber-II-oxid bei Raumtemperatur oxidiert. Das Rohprodukt löst man ohne Aufreinigung in 300 ml Wasser und versetzt diese Lösung mit 200 ml Ionenaustauscher (H+-Form). Zur Abspaltung der Isopropyliden Schutzgruppe lässt man über Nacht rühren, filtriert anderntags das Austauscherharz ab und engt ein. Die konzentrierte Lösung des Rohprodukts gibt man auf eine Dowex Austauschersäule in der Acetat-form. die dann mit einem linearen Essigsäuregradienten entwickelt wird. Nach Einengen der produkthaltigen Fraktionen fällt die Säure in Form weiss-kristalliner Nadeln an; Schmelzpunkt: 124°C.

2',3',5'-Tri-O-acetyluridin-5-carbonsäure

In 40 ml trockenem Pyridin werden 3 g Uridin-5-carbonsäure gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 10 ml Acetanhydrid und lässt 1 Stunde bei Raumtemperatur reagieren. Zur Aufarbeitung wird eingeengt und 3mal mit Chloroform/Toluol abgedampft. Die Reinigung erfolgt durch Chromatographie über Kieselgelsäule; Schmelzpunkt: 140°C.

2',3',5'-Tri-O-acetyluridin-5-carbonsäurechlorid

4,5 g der geschützten Uridin-5-carbonsäure werden mit Oxalylchlorid versetzt und 10 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird eingeengt und 3mal mit Chloroform abrotiert. Das Produkt fällt als Schaum an.

2',3',5'-Tri-O-acetyl-N3-methyl-5-(diazomethylcarbonyl)uridin

Das triacetylierte Säurechlorid, 1 g, wird in 4 ml trockenem Methylenchlorid gelöst und unter kräftigem Rühren bei –60°C tropfenweise mit 30 ml kalter etherischer Diazomethanlösung versetzt. Man rührt noch 1 Stunde in der Kälte und lässt dann auf Raumtemperatur kommen. Nach Entfernen des Lösungsmittels erhält man einen gelbbraunen Schaum. Dieser wird in Chloroform gelöst und mit 1%iger wässriger Natriumhydrogencarbonat Lösung geschüttelt. Nach Trocknen und Einengen der Chloroformphase erfolgt die Reinigung durch präparative Dünnschichtchromatographie auf Kieselgelplatten mit Essigsäure/Benzol (1:1) als Laufmittel; IR/KBr: 2100 cm–1N=N

N3-Methyl-5-(diazomethylcarbonyl)uridin

Zur Abspaltung der Acetylgruppen werden 100 mg acetyliertes Diazoketon in 2 ml ammoniakalischem Methanol gelöst und 15 Stunden bei 0°C belassen. Danach wird das Lösungsmittel abgezogen und aus wenig Methanol umkristallisiert; Schmelzpunkt 101–103°C (unter Zersetzung).

N3-Methyl-(5->5')-carboxymethylenuridin (Cyclo-Nucleosid)

50 mg des Diazoketons werden in 10 ml trockenem Methanol gelöst. Die Lösung wird mit Argon gespült und 2,5 Stunden unter Rühren in einem Quarzkolben bestrahlt: Quecksilber-Hochdruck-Strahler 240–530 nm. Das Rohprodukt wird mittels präparativer Dünnschicht gereinigt (Laufmittel: Chloroform/Methanol 85:15). Ausbeute: 56% Nach Umkristallisieren aus Methanol erhält man weisse Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 229°C; MS: M+m/e = 298.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • K. SEIO et al. Tetrahedron Lett. 36/52, 9515 (1995) [0002]
  • K. SEIO et al. J. Org. Chem. 61, 1500 (1996) [0002]
  • K. SEIO et al. Nucleosides Nucleotides 16(7–9) 1023 (1997) [0002]
  • M. SEKINE et al. J. Org. Chem. 65, 6515 (2000) und im Eur. J. Org. Chem. 1989 (2001) [0002]
  • K. H. SCHEIT in Chem. Ber. 99; 3884 (1966) [0008]