N-alquilación fácil de compuestos de acridina en líquidos iónicos.

Método para la N-alquilación de un compuesto de acridina, comprendiendo el método proporcionar una mezcla de reacción que comprende dicho compuesto de acridina,

un agente alquilante y un disolvente líquido iónico, y calentar dicha mezcla de reacción hasta entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 200ºC, para de ese modo convertir dicho compuesto de acridina en un compuesto de N-alquilacridinio.

N-alquilación fácil de compuestos de acridina en líquidos iónicos.

Campo de invención La presente invención se refiere generalmente a métodos sintéticos para preparar derivados de N-alquilo de compuestos heteroaromáticos. Más particularmente, la invención se refiere al uso de disolventes líquidos iónicos en la N-alquilación de acridinas y compuestos relacionados.

Antecedentes de la invención Han surgido compuestos de acridinio quimioluminiscentes que son marcadores extremadamente útiles parainmunoensayos y ensayos de ácidos nucleicos. Ésteres de acridinio hidrófilos que contienen grupos N-sulfopropilo (NSP) son útiles para el marcaje de proteínas así como para la preparación de conjugados de moléculas pequeñas, tal como se describe por Law et al. en la patente estadounidense n.º 5.656.426 y Natrajan et al. en la patente estadounidense n.º 6.664.043. Estos ésteres de acridinio hidrófilos ofrecen un rendimiento mejorado en inmunoensayos.

La síntesis de ésteres de acridinio que contienen grupos N-sulfopropilo conlleva la N-alquilación de los correspondientes ésteres de acridina con el potente carcinógeno 1, 3-propanosultona. En general, esta reacción se lleva a cabo mediante calentamiento del éster de acridina con un gran exceso de propanosultona en ausencia de disolvente, tal como se describe por Law et al. en la patente estadounidense n.º 5.656.426. Esta reacción se ilustra en la figura 1. La reacción descrita por Law para la síntesis del éster NSP-DMAE-NHS (figura 1, R = NHS) presenta varios inconvenientes que incluyen un rendimiento relativamente bajo de producto aislado (el 25%) y la necesidad de usar un gran exceso de propanosultona (50 veces) con respecto al precursor de acridina.

Tal como se notificó recientemente por Bolt y Golka en Toxicology Lett. 2004, 151, 251-254, la propanosultona es directamente alquilante, genotóxica y carcinogénica. Bolt y Golka observan que “los tumores malignos observados dentro de un grupo de personas expuestas a 1, 3-propanosultona parecen concordar sorprendentemente con las expectativas a partir de los estudios con animales disponibles” y se caracterizan por tiempos de latencia de hasta 30-40 años o más después de periodos limitados de exposición pasada. Por tanto, son deseables transformaciones químicas en condiciones de reacción que limiten el uso de este reactivo tóxico.

Más recientemente, Evangelista et al. en la patente estadounidense n.º 6.924.154, notificaron la síntesis de un éster de acridinio con un grupo N-sulfopropilo mediante calentamiento por microondas del correspondiente éster de acridina y un exceso de 20 veces de 1, 3-propanosultona pura. Este procedimiento sintético requirió una segunda etapa para hidrolizar ésteres de acridinio polisulfonados formados en la reacción con ácido fuerte para convertirlos en el grupo monosulfonato-N-sulfopropilo, seguido por purificación cromatográfica extensa para dar un rendimiento global del 53% del éster de acridinio que contiene N-sulfopropilo. Claramente, si el éster de acridina contiene grupos funcionales sensibles a ácido, tales como el éster NHS, la etapa de hidrolisis ácida no puede realizarse y es probable que el rendimiento global del producto monosulfonato deseado sea bastante bajo, tal como se ha observado por Law en la patente estadounidense n.º 5.656.426. Además, la necesidad de purificación cromatográfica extensa del producto también es indeseable.

Adamczyk et al. en J. Org. Chem. 1998, 63, 5636-5639, notificaron que la introducción del grupo N-sulfopropilo en sulfonamidas de acridina puede realizarse usando el reactivo 3-trifloxipropano-sulfonato de neopentilo. Aunque este procedimiento evita el uso de 1, 3-propanosultona, el reactivo 3-trifloxipropano-sulfonato tuvo que sintetizarse por separado y además la N-alquilación usando este reactivo requirió 7 días para dar un 34% de conversión a producto.

La bibliografía citada anteriormente indica la dificultad general para introducir el grupo N-sulfopropilo en compuestos de acridina lo que necesitan llevar a cabo la reacción en un reactivo alquilante puro, tal como propanosultona, a temperaturas elevadas seguido por tratamiento ácido para hidrolizar el material polisulfonado y la posterior purificación cromatográfica extensa del éster de N-sulfopropil-acridinio deseado. Claramente, resultaría beneficioso un medio de reacción adecuado y relativamente benigno que llevase a lograr esta transformación química con buenos rendimientos pero usando sólo cantidades limitadas de propanosultona y sin la necesidad de purificación cromatográfica extensa. Además, cualquier procedimiento que minimice la formación de polisulfonato permitirá la Nalquilación de ésteres de acridina que contienen grupos funcionales sensibles a ácido.

En los últimos años, los líquidos iónicos (LI) se han vuelto cada vez más populares para llevar a cabo reacciones químicas y se denominan comúnmente “disolventes verdes” no sólo porque pueden reciclarse sino también debido a su volatilidad extremadamente baja, baja toxicidad, no inflamabilidad, estabilidad térmica elevada y su capacidad para disolver una amplia gama de solutos. Una revisión de Holbrey y Seddon en Clean Products and Processes 1999, 1, 223-236, describe algunas de las propiedades de líquidos iónicos. Otra revisión de Hagiwara e Ito en J. Fluorine Chem. 2000, 105, 221-227, describe líquidos iónicos a temperatura ambiente de cationes alquilimidazolio y fluoroaniones. Hagiwara e Ito mencionan que “un líquido iónico a temperatura ambiente, o sal fundida, se define como un material que sólo contiene especies iónicas sin ninguna molécula neutra y que tiene un punto de fusión de menos de 298K”. Muchos líquidos iónicos derivados de cationes alquilimidazolio están disponibles comercialmente y dos en particular que se han usado en la bibliografía son hexafluorofosfato de 1-butil-3-metilimidazolio [BMIM] [PF6] y tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazolio [BMIM] [BF4].

Se han explorado líquidos iónicos como medios de reacción para diversas transformaciones orgánicas sintéticas incluyendo oxidaciones tal como se describe por Earle et al. en Org. Lett. 2004, 6, 707-710; reacción de Heck tal como se describe por Mo et al. en J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 751-760; N-alquilación de pirroles e indoles tal como se describe por Jorapur et al. en Tetrahedron Lett. 2006, 47, 2435-2438; N-alquilación de ftalimidas tal como se describe por Le et al. en Synthesis 2004, 2, 208-212; y síntesis de péptidos tal como se describe por Miao y Chan en J. Org. Chem. 2005, 70, 3251-3255. La publicación de patente estadounidense 2007/0142690 concedida a Elomari da a conocer la alquilación de olefinas con isoparafinas en líquidos iónicos. En la bibliografía no se ha notificado el uso de LI como medios de reacción para la N-alquilación de ésteres de acridina para dar ésteres de Nsulfopropil-acridinio.

Aunque los líquidos iónicos han encontrado utilidad en una variedad de transformaciones sintéticas, su uso hasta la fecha ha sido bastante limitado, particularmente con respecto a síntesis a escala comercial.

La solicitud de patente europea EP 609.885 A1 describe compuestos de acridina N-alquilados, su uso como agentes de marcaje de fluorescencia y su preparación por alquilación en diclorometano como disolvente.

La patente estadounidense 6.171.520 B1 da a conocer la N-alquilación de acridinas en disolventes tales como etil éter, tolueno, acetonitrilo y similares.

Sumario de la invención Se ha descubierto sorprendentemente que compuestos de acridina se convierten eficientemente en compuestos de acridinio poniendo en contacto dichos compuestos de acridina con un reactivo alquilante en un disolvente líquido iónico. Mediante este método, la cantidad de reactivo alquilante se reduce enormemente en comparación con métodos anteriores, lo que es particularmente ventajoso cuando los reactivos alquilantes son altamente tóxicos y/o carcinogénicos.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para la N-alquilación de un compuesto de acridina, comprendiendo el método proporcionar una mezcla de reacción que comprende el compuesto de acridina,

un agente alquilante y un disolvente líquido iónico, y calentar la mezcla de reacción hasta entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 200ºC, para de ese modo convertir el compuesto de acridina en un compuesto de Nalquil-acridinio. No hay esencialmente ninguna limitación en la estructura del compuesto de acridina, que puede comprender éster de acridina o sulfonamidas, ambos formados en la posición C-9 del núcleo de acridinio. En diversas realizaciones no limitativas, la razón molar del agente alquilante... [Seguir leyendo]

1. Método para la N-alquilación de un compuesto de acridina, comprendiendo el método proporcionar una mezcla de reacción que comprende dicho compuesto de acridina, un agente alquilante y un disolvente líquido iónico, y calentar dicha mezcla de reacción hasta entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 200ºC, para de ese modo convertir dicho compuesto de acridina en un compuesto de N-alquilacridinio.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho disolvente líquido iónico es de la forma:

en la que n es un número entero de desde uno hasta nueve; y

X se selecciona del grupo que consiste en tetracloroaluminato; hexafluoroantimoniato; dicianamida; 15 tiocianato; nitrato; cloruro; yoduro; trifluoroacetato; tetrafluoroborato; hexafluorofosfato; metilsulfonato;

trifluorometilsulfonato; tris (pentafluoroetil) trifluorofosfato; bis (trifluorometilsulfonil) imida; y

combinaciones de los mismos.

3. Método según la reivindicación 2, en el que X es tetrafluoroborato o hexafluorofosfato.

4. Método según la reivindicación 3, en el que n es 3.

5. Método según la reivindicación 4, en el que el disolvente iónico comprende [BMIM] [PF6] (hexafluorofosfato 25 de 1-butil-3-metilimidazolio) .

6. Método según la reivindicación 4, en el que el disolvente iónico comprende [BMIM] [BF4] (tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazolio) .

7. Método según la reivindicación 1, en el que dicho agente alquilante se selecciona del grupo que consiste en: sultonas; ésteres de ácido haloacético; haluros de alquilo y triflatos de alquilo; en el que dichos grupos alquilo opcionalmente comprenden uno o más heteroátomos y opcionalmente incluyen uno o más enlaces insaturados.

8. Método según la reivindicación 7, en el que dicho agente alquilante es una sultona.

9. Método según la reivindicación 8, en el que dicha sultona tiene la estructura:

en la quen = 1 ó 2.

10. Método según la reivindicación 9, en el que dicha sultona es 1, 3-propanosultona. 45 11. Método según la reivindicación 1, en el que dicho compuesto de acridina es un éster de acridina.

12. Método según la reivindicación 1, en el que dicho compuesto de acridina es una acridina-sulfonamida.

13. Método según la reivindicación 1, en el que dicha mezcla de reacción comprende además una base que no 50 reacciona con dicho agente alquilante en las condiciones de reacción.

14. Método según la reivindicación 13, en el que dicha base es un derivado de piridina estéricamente impedido.

15. Método según la reivindicación 14, en el que dicha base comprende 2, 6-di-t-butilpiridina (DtBP) o 2, 6-di-tbutil-4-metilpiridina (DtBMP) o una combinación de las mismas.

16. Método según la reivindicación 1, la razón molar de dicho agente alquilante con respecto a dicho compuesto de acridina es menor de aproximadamente 20:1, dicho disolvente líquido iónico está presente en una razón molar con respecto a dicho compuesto de acridina de al menos aproximadamente 1:1, y en el que dicha mezcla de reacción se calienta durante de aproximadamente 3 a aproximadamente 24 horas a una temperatura de entre aproximadamente 120ºC y aproximadamente 160ºC.

17. Método según la reivindicación 1, en el que el porcentaje de conversión química para dar dicho derivado de N-alquilacridinio es de al menos aproximadamente el 70%.

18. Método según la reivindicación 1, en el que el porcentaje de conversión química para dar dicho derivado de 15 N-alquilacridinio es de al menos aproximadamente el 80%.

19. Método según la reivindicación 1 para preparar un compuesto de éster de acridinio que tiene la estructura de la fórmula (V) :

en la que R7 y R8 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en hidrógeno, halógeno, -OR y R; en los que R es un grupo alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo o aralquilo que contiene hasta 20 heteroátomos seleccionados de oxígeno, azufre y nitrógeno; y en la que R12 se selecciona del

grupo que consiste en:

(i) -OR;

(ii) -O-N-succinimidilo; 30

(iii) -NH- (CH2) 5-C (=O) -O-N-succinimidilo; y

(iv) - NH- (C2H4O) n-C2H4NH-C (=O) - (CH2) 3-C (=O) -O-N-succinimidilo, en el que n = 0 a 5; 35 comprendiendo el método:

(1) proporcionar una mezcla de reacción que comprende un compuesto de acridina, 1, 3propanosultona y un disolvente líquido iónico, teniendo el compuesto de acridina la estructura de la fórmula (Vb) :

en la que R7, R8 y R12 son tal como se definieron anteriormente; y

10 (2) calentar dicha mezcla de reacción hasta entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 200ºC,

para de ese modo convertir dicho compuesto de acridina de la fórmula (Vb) en dicho compuesto de

éster de acridinio de la fórmula (V) .

20. Método según la reivindicación 1 para la preparación de un compuesto de acridinio-sulfonamida que tiene la

15 estructura de la fórmula (VI) :

en la que R7 y R8 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan del grupo que consiste en hidrógeno, halógeno, -OR y R; en los que R es un grupo alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo o aralquilo que contiene hasta 20 heteroátomos seleccionados de oxígeno, azufre y nitrógeno; y en la que R10 y R11 pueden ser iguales o diferentes y representan grupos alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo o aralquilo que contienen hasta heteroátomos;

comprendiendo el método:

(1) proporcionar una mezcla de reacción que comprende un compuesto de acridina, 1, 3

propanosultona y un disolvente líquido iónico, teniendo el compuesto de acridina la estructura de la fórmula (VIa) :

en la que R7, R8, R10 y R11 son tal como se definieron anteriormente; y

(2) calentar dicha mezcla de reacción hasta entre aproximadamente 100ºC y aproximadamente 200ºC, para de ese modo convertir dicho compuesto de acridina de la fórmula (VIb) en dicho compuesto de acridinio-sulfonamida de la fórmula (VI) .