PT99297A

PT99297A - Processo de preparacao de camptotecinas reduzidas

Info

Publication number: PT99297A
Application number: PT9929791A
Authority: PT
Inventors: Monroe E Wall; Mansukh C Wani; Chhagan A Tele
Original assignee: Res Triangle Inst
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1993-04-30

Description

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MEMÓRIA DESCRITIVA

ANTECEDENTES DO INVENTO

Campo do invento: 0 invento refere-se a um processo melhorado para a condução de reacções em compostos com estrutura de camptotecina. Mais especificamente, o invento refere-se a processos para conduzir facilmente reacções químicas em meio aquoso com rendimentos melhorados no composto camptotecina.

Discussão dos Antecedentes: A camptotecina é um alcaloide pentacíclico isolado inicialmente da madeira e casca de Camptotheca acuminata por Wall et al (Μ. E. Wall, M. C. Wani, C. E. Cook, K. H. Palmer, A. T. Mcphail e G. A. Sim, J. Am. Chem. Soc.. 94: 388 (1966)). A camptotecina progenitora é altamente activa biologicamente e apresenta forte actividade inibidora relativamente à biossíntese dos ácidos nucleicos. A camptotecina exibe potente actividade antitumor contra carcinomas transplantados experimentalmente como a Leucemia L-1210 em ratinhos ou o tumor Walker 256 em ratazanas. A potente actividade antitumor da camptotecina gerou considerável interesse sintético na preparação de análogos da camptotecina. Descrevem-se processos para a preparação de análogos de camptotecina e vários análogos de camptotecina, por exemplo, nas patentes U.S. 4 894 456, 4 604 463, 4 545 880, 4 473 690 e 4 431 098, bem como nas referências discutidas nestas Patentes U.S. A camptotecina e muitos dos seus análogos têm solubilidade muito limitada não apenas em água como também na maior parte dos solventes orgânicos. Como consequência, uma vez formado o anel pentacíclico, é difícil conduzir reacções adicionais numa molécula de camptotecina. A baixa solubilidade da camptotecina e dos seus análogos requer a utilização de grandes volumes de solventes. Estes grandes volumes de solventes criam problemas

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2025-036-0 PT relativamente ao descarte do solvente, reciclagem do solvente, custo do solvente e a perda no rendimento do produto devido a perdas do composto durante o processamento. A purificação da camptotecina produto ou do análogo da camptotecina, bem como dos intermediários numa sequência sintética por cristalização ou por cromatografia é dificultada ou tornada cara e/ou pouco prática devido aos volumes desmesuradamente grandes do solvente requeridos.

Consequentemente, continua a existir uma necessidade para método novos e melhorados de preparação e purificação de camptotecina e análogos de camptotecina que eliminem a utilização dos grandes volumes de solvente necessitados pelos processos da arte anterior.

SUMARIO DO INVENTO

Consequentemente, um objectivo do invento é proporcionar um processo para a preparação de camptotecina e de análogos de camptotecina que não sofra das deficiências, referidas anteriormente, dos processos da arte anterior.

Um objectivo adicional é proporcionar um processo para a preparação de camptotecina e dos seus análogos que permita a obtenção de composto camptotecina produto com alto rendimento sem a necessidade de grandes volumes de solventes caros.

Estes e outros objectivos, que se tornarão aparentes da descrição seguinte, foram conseguidos pelo presente processo no qual um composto camptotecina, em que os anéis A, B, C ou D estão substituídos com um substituinte que é capaz de ser reduzido sob condições alcalinas ou neutras, é hidrolisado para formar um sal carboxilato substituído, solúvel em água. 0 substituinte redutível no sal carboxilato é, então, reduzido nos meios de reacção alcalinos ou neutros para formar um sal de camptotecina reduzido. O derivado reduzido de camptotecina, solúvel em água pode, então, ser purificado por cromatografia em coluna, seguida de cristalização. Faz-se, depois contactar com um ácido para se

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2025-036-0 PT -4- refornar o anel lactona E e, consequentemente, se formar um novo composto camptotecina modificado.

DESCRICÃO DETALHADA DO INVENTO O composto de camptotecina que serve de substrato para o processo do presente invento tem a estrutura, bem conhecida, do esqueleto da camptotecina contendo os anéis A-E e contém, adicionalmente, pelo menos um substituinte (R) em um dos anéis A, B, C ou D que é capaz de ser reduzido sob condições alcalinas ou neutras. O substrato pode ser a própria camptotecina na qual o substituinte é um átomo de hidrogénio nos anéis A-D. Alternativamente, o substrato pode ser uma composto camptotecina com um substituinte que não hidrogénio que é capaz de ser reduzido sob condições alcalinas ou neutras. A estrutura mostrada abaixo e todas as estruturas no esquema 1, abaixo, representam qualquer um e todos os isómeros do composto camptotecina com a estrutura indicada. Por exemplo, as estruturas representam ambas os enantiómeros 20(S) e 20 (R) dos compostos camptotecina que ocorrem devido às diferentes configurações possíveis na posição 20 do anel E dos compostos camptotecina. Também estão incluídos no âmbito do invento todos os isómeros possíveis devido à estrutura e/ou localização do substituinte R.

0 termo "redução" usado no seu sentido químico lato significa qualquer reacção, na qual são transferidos electrões para o substrato a partir de um agente redutor. Um substituinte que é capaz de ser reduzido, é um substituinte no qual os

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2025-036-0 PT -5- electrões podem ser transferidos para o substituinte a partir de um agente redutor ou a partir de outras porções da estrutura do esqueleto da camptotecina.

Os substituintes (R) que podem ser reduzidos incluem, nitro ciano, azido, alcenilo, alcinilo, formilo, halogenetos (Cl, Br, I, F), nitroso, etc. Grupos alcenilo, alcinilo e acilo preferidos têm 2-10 átomos de carbono. Os exemplos anteriores são apenas ilustrativos e deve ser entendido que qualquer substituinte que possa ser reduzido sob condições neutras ou alcalinas usando processos de reacção conhecidos, pode estar presente como o substituinte no substrato camptotecina para o presente processo. Claro que podem estar presentes mais do que um substituinte (R) no substrato camptotecina. 0 número de substituintes é, preferivelmente, um, mas pode ser dois, três ou mais e está dependente apenas da disponibilidade do substrato camptotecina desejado. 0 substrato camptotecina pode, também, ter substituintes adicionais que são não reactivos no passo de redução. Exemplos de substituintes não reactivos incluem aqluilo, hidroxialquilo, alquilamino, aminoalquilo, amino, aminodialquilo, alquiléter, etc. Grupos não reactivos preferidos são aqueles que contêm até 10 átomos de carbono, preferivelmente até 6 átomos de carbono. Os grupos não reactivos particularmente preferidos são os grupos metilenodioxi (-0CH20-) e etilenodioxi (-CH2CH20-) que ocupam duas posições no substrato camptotecina, tipicamente duas posições no anel A da estrutura camptotecina. Quando está presente um grupo metilenodioxi ou etilenodioxi, o substituinte redutível R pode estar presente numa ou mais das posições disponíveis na estrutura esqueleto da camptotecina. Por exemplo, substratos típicos incluem 9-nitro-lO,11-metilenodioxi-camptotecina, 12-nitro-10,11-metilenodioxicamptotecina, 7-alquil cl-10“9-nitr°-10'll-metilenodioxicamptotecina e os compostos 10,11-etilenodioxicamptotecina correspondentes. Os derivados 9--nitro e 12-nitro da metilenodioxicamptotecina e da etilenodioxicamptotecina estão disponíveis por nitração convencional da metilenodioxicamptotecina ou da

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2025-036-0 PT etilenodioxicamptotecina usando ácido nítrico/sulfúrico.

No processo do presente invento, a camptotecina substituída é primeiramente hidrolisada sob condições alcalinas para produzir um sal de carboxilato substituído no qual o anel E foi hidrolisado nos grupos carboxilato e hidroxilo correspondentes. A reacção de hidrólise é, preferivelmente, conduzida em solução aquosa usando uma base hidróxido adequada. Bases hidróxido preferidas são hidróxidos de metal nos quais o ião metálico tem uma valência de 1-3, mais preferivelmente hidróxidos de metais alcalinos e alcalinos terrosos como hidróxido de sódio, hidróxido de lítio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio, etc., apesar de os hidróxidos de metais trivalentes também poderem ser usados. São também adequados para a reacção de hidrólise o hidróxido de amónio e os hidróxidos orgânicos, como os hidróxidos de tetra-aqluilamónio ( M é NR4+ onde R é alquilo cl-4 ou H) · A reacção de hidrólise é indicada como "Reacção 1" no Esquema 1, abaixo, no qual M é um catião metálico ou amónio.

No Esquema 1, entende-se que o substituinte redutível R está em qualquer um dos anéis A-D e em qualquer uma das posições disponíveis de cada anel. Por exemplo, um substituinte no anel A pode estar presente em qualquer uma das posições 9, 10, 11 ou 12. Os substituintes no anel B estarão, geralmente, na posição 7. A base de hidróxido é, geralmente, usada em proporções estequiométricas equivalentes ao substrato camptotecina. Contudo, quantidades ligeiramente acima ou abaixo das proporções etequiométricas serão, obviamente, eficazes na reacção de hidrólise. 73286

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Reacção 1.

Redução

Reacção 3.

Acidificação

Esquema 1

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2025-036-0 PT O sal carboxilato com o substituinte redutível é, depois, reduzido para formar um sal carboxilato reduzido. A reacção de redução deve ser conduzida sob condições neutras ou alcalinas (pH>7,0) de modo que a lactona hidrolisada não reforme o anel lactona E. A redução pode ser realizada em meios aquosos neutros ou meios alcalinos, ou em solventes orgânicos que não interfiram na reacção e nos quais o sal corboxilato é substancialmente solúvel. Solventes orgânicos convenientes são os solventes próticos como os álcoois inferiores C1-4, primariamente metanol, etanol, propanol e butanol. Podem, também ser usados os solventes orgânicos como a dimetilformamida (DMF). .

Reacções de redução que podem ser realizadas incluem reacções de hidrogenação usando H2 como uma fonte de hidrogénio, como a hidrogenação de um grupo nitro numa amina, um alceno num alcano, um ciano num aminometilo, um halogéneo num hidrogénio etc., num solvente álcool usando um catalisador de hidrogenação adequado. Os catalisadores de hidrogenação adequados para uma variedade de reacções de hidrogenação catalítica são bem conhecidos e podem ser usados na reacção de redução do presente invento (c. f. H. 0. House, Modern Syntehetic Reactions, 2* ed. W. A. Benjamin, Inc., Menlo Park, CA, 1972). Os exemplos incluem os metais catalíticos como Pt, Pd, Ni, etc. opcionalmente num suporte como carbono. Tipicamente, o sal carboxilato é dissolvido em etanol absoluto e hidrogenado na presença do catalisador de hidrogenação até a hidrogenação (redução) estar substancialmente completa.

As reacções de redução podem, também, ser realizadas em meios aquosos ou alcoólico/aquosos . Uma nitro-camptotecina, como a 9-nitro-camptotecina, por exemplo, pode ser reduzida suavemente pelo processo FeS04-NH40H em solvente etanol/água para originar o sal amino-carboxilato correspondente (c.f. I. Smith e J. W. Opie, Org. Synth. Collect. Vol. 3 ed. E. C. Horning, John Wiley and Sons, New York, N. Y., 1955, p. 56).

Em geral, pode ser usada qualquer redução que possa ser conduzida em meios alcalinos ou neutros como a reacção de 73286

2025-036-0 PT -9- redução do presente processo. Reacções de redução incluem não apenas os processo de hidrogenação (H2) e FeSO^--NH4OH descritos anteriormente, mas também reduções electroquímicas e reduções usando hidrazina ou ciclo-hexeno como uma fonte de hidrogénio com um catalisador metálico, como Pd ou Pt. 0 sal de carboxilato reduzido pode ser isolado por processos convencionais de cristalização ou cromatográficos. 0 sal carboxilato reduzido, isolado, é, a seguir, feito contactar com ácido, tipicamente, com uma solução aquosa de ácido para reformar o anel lactona E do composto camptotecina como se mostra no Esquema 1. Alternativamente, os meios de reacção contendo o sal de carboxilato reduzido podem ser acidificados directamente pela adição de ácido para se reformar o anel E. 0 composto camptotecina reduzido com um anel lactona E, completo é substancialmente menos solúvel em água do que o sal carboxilato e pode ser isolado convenientemente por simples filtração e/ou extracção usando solventes orgânicos convencionais como clorofórmio, diclorometano, tolueno, etc. 0 passo de acidificação pode ser conduzido usando um ácido inorgânico ou um ácido orgânico. Os ácidos inorgânicos adequados incluem ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, etc. Os ácidos orgânicos incluem ácido acético, ácido p-toluenossulfónico, ácido trifluoroacético, ácido oxálico, ácido tartárico, etc. 0 ácido é, geralmente, adicionado como uma solução diluída, preferivelmente 0,1-1,0 moles/litro, apesar de a concentração do ácido não ser crítica. 0 processo do presente invento permite realizar reacções de redução de alto rendimento na camptotecina e análogos camptotecina por conversão da camptotecina num sal carboxilato solúvel em água, reduzindo o sal carboxilato e, depois, reformar a estrutura de esqueleto da camptotecina por relactonização do anel E. O presente processo resulta em rendimento e flexibilidade nos procedimentos sintéticos dirigidos à preparação de análogos camptotecina, mais elevados.

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2025-036-0 PT -10- O processo do presente invento pode ser usado para sintetizar derivados 20(RS)-camptotecina, 20(R)-camptotecina ou 20(S)-camptotecina ou misturas dos enatiómeros (R) e (S). Quando se conduzem reacções numa mistura de enatiómeros, a formação do sal carboxilato, a reacção de redução e a reformação do anel lactona podem, todas ser realizados na mistura. A mistura resultante de compostos (R) e (S) reduzidos, pode ser, resolvida convencionalmente em enantiómeros separados usando processos de resolução conhecidos. Por exemplo, os derivados 20(RS)~ camptotecina podem ser resolvidos por reacção com uma amina quiral adequada, como R-(+)-α-metilbenzilamina ou S-(-)-a--metilbenzilamina ou para formar as amidas diasterioméricas correspondentes pelo processo descrito no Pedido de Patente U.S. Na de série 07/511 953 incorporado aqui para referência. Após separação das amidas diasterioméricas, as amidas são tratadas com ácido para reformar a estrutura de anel camptotecina completa.

Outras características do invento tornar-se-ão aparentes no decurso das descrições seguintes das concretizações de exemplo que são dadas para ilustração do invento e se pretende que não sejam seus limitantes. Nos exemplos seguintes, os exemplos efectivamente levados à prática estão escritos no passado, os exemplos inferidos da prática estão escritos no presente.

EXEMPLOS

Exemplo l-Preparacão de 10-amino-20(RS)-camptotecina pelo processo de FeSO^-NH^OH

Aqueceu-se, a 50-60eC, durante l h, sob azoto, uma suspensão de 10-nitro-20(RS)-camptotecina (200 mg, 0,5 mmol) em MeOH a 90% (50 ml) e NaOH 0,1N (5 ml). Evaporou-se a maior parte do MeOH sob pressão reduzida, redissolveu-se o sólido castanho obtido em água (10 ml) e filtrou-se através de uma membrana filtrante de 0,45 micra para se remover qualquer material insolúvel. Removeu-se a água sob pressão reduzida para se obter o sal de sódio de 10-nitro-20(RS)-camptotecina (213 mg, rendimento 97%).

Dissolveu-se o sal de sódio da 10-nitro-20(RS)-camptotecina

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2025-036-0 PT (200 mg, 0,46 mmol) em etanol aquoso a 50% (20 ml), quente, e adicionou-se a uma solução de FeS04.7H20 (2,0 g, 7,2 mmol) em água em ebulição (20 ml). Adicionou-se, lentamente, hidróxido de amónio (3 ml) à solução em ebulição. Filtrou-se a mistura reaccional quente através de uma almofada de ,,celiten lavada com água quente (10 ml). Neutralizou-se o filtrado fluorescente amarelo com HC1 diluído e aqueceu-se num banho de vapor durante 15 minutos. Depois, arrefeceu-se o filtrado e extractou-se com CHC13 (5xl00ml). Evaporou-se o extracto de clorofórmio seco (Na2S04) sob pressão reduzida obtendo-se 10-amino-20(RS) --camptotecina pura (184 mg, 100%). As propriedades espectrais desta amostra eram idênticas às da amostra autêntica.

Exemplo 2-Preparacão de 10-amino-20<RS)-camptotecina por um Processo de Redução Catalítica

Submeteu-se a 101 kPa (1 atm.), durante l h, uma mistura do sal de sódio de 10-nitro-20(RS)-camptotecina (11,0 mg, 0,025 mmol), preparado como no Exemplo 1, e Pd 10%/c (6,0 mg) em EtOH (10 ml). Removeu-se o catalisador por filtração através de "celite". Obteve-se produto adicional absorvido por uma lavagem cuidadosa do bolo filtrado com EtOH absoluto (50 ml). Acidificou-se o filtrado com HC1 diluído, aqueceu-se num banho de água durante 10 minutos e extractou-se com CHCI3 (5x25 ml). Evaporou-se o extracto de clorofórmio seco (Na2S04) sob pressão reduzida tendo-se obtido 10-amino-20(RS)-camptotecina (7,0 mg, 76%). As propriedades espectrais desta amostra eram idênticas às de uma amostra autêntica.

Exemplo 3-Preparacão de 9-amino-20fRS)-camptotecina pelo processo de FeSQ1-NH1OH

Aqueceram-se uma suspensão de 9-nitro-20(RS)-camptotecina (200 mg, 0,5 mmol) em MeOH a 90% (50 ml) e NaOH 0,1N (5 ml), a 50-60°C durante 1 hora, sob azoto. Evaporou-se a maior parte do MeOH sob pressão reduzida, redissolveu-se o sólido castanho obtido em água (10 ml) e filtrou-se através de uma membrana filtrante de 0,45 micra para a remoção de quaisquer impurezas

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2025-036-0 PT -12- insolúveis. Removeu-se o solvente sob pressão reduzida tendo-se obtido o sal de sódio de 9-nitro-20(RS)-camptotecina (215 mg, 98%).

Dissolveu-se o sal de sódio de 9-nitro-20(RS)-camptotecina (213 mg, 0,51 mmol) em etanol aquoso a 50%, quente, (20 ml) e adicionou-se a uma solução de FeS04.7H20 em água em ebulição (20 ml). Adicionou-se hidróxido de amónio (3 ml), lentamente, à solução em ebulição. Filtrou-se a mistura reaccional quente através de uma almofada de "celite" e lavou-se com água quente (10 ml). Acidificou-se o filtrado com HC1 diluído e aqueceu-se num banho de gelo durante 15 minutos. Filtrou-se e secou-se o precipitado amarelo (137 mg). Extractou-se o filtrado com CHC13 (5x50ml). Evaporou-se o extracto de clorofórmio seco (Na2S04) sob pressão reduzida tendo-se obtido 9-amino-20(RS)--camptotecina pura. 0 produto total puro pesava 146,o mg (81%). As propriedades espectrais desta amostra eram idênticas às de uma amostra autêntica.

Exemplo 4-Preparação de 9-amino-20(RS^-camptotecina por um Processo de Redução Catalítica

Submeteu-se a 101 kPa (1 atm.) de H2, durante 18 horas, uma mistura do sal de sódio de 9-nitro-20(RS)-camptotecina (20,0 mg, 0,46 mmol), preparada como no Exemplo 3, e Pd 10%/C em EtOH absoluto (5 ml). Removeu-se o catalisador por filtração através de "celite”. Obteve-se produto adicional absorvido por uma lavagem cuidadosa do bolo filtrado com EtOH absoluto (50 ml). Acidificou-se o filtrado com HC1 diluído e aqueceu-se num banho de água durante 10 minutos. Filtrou-se o precipitado castanho de 9-amino-20(RS)-camptotecina (6,2 mg). Extractou-se o filtrado com CHCI3 (5x20 ml). Evaporou-se o extracto de clorofórmio seco (Na2S04) sob pressão reduzida tendo-se obtido uma quantidade adicional de 9-amino-20(RS)-camptotecina (3,6 mg), o rendimento total no produto foi 9,8 mg (58%). As propriedades espectrais desta amostra eram idênticas às de uma amostra autêntica.

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ExeitiPlO 5

Por um procedimento análogo aos do Exemplos 1 e 2, reduzem--se os compostos ll-nitro-20(RS)-, 9-nitro-20(R) -, 9-nitro--20(S)-, 10-nitro-20(R)-, 10-nitro-20(S)-, ll-nitro-20(R)- e ll-nitro-20(S)-camptotecina pela redução com FeSO^-NH^OH ou catalítica nos correspondentes derivados ll-amino-20(RS)-, 9-amino-20(R)-/ 9-amino-20(S)-/ 10-amino-20(R)-, 10-amino-20(S)-/ ll-amino-20(R)- e ll-amino-20(S)-camptotecina-

Exemplo 6

De uma forma análoga à do Exemplo 1, aquece-se uma suspensão de 9-nitro-10,ll-metilenodioxi-20(S)-camptotecina em metanol contendo NaOH obtendo-se o sal de sódio 9-nitro-10,11--metilenodioxi-20(S)-camptotecina. Dissolve-se, depois, o sal de sódio em etanol aquoso a 50%, quente, e adiciona-se a uma solução de FeSO^.71^0 em água em ebulição. Adiciona-se hidróxido de amónio à solução em ebulição da maneira descrita no Exemplo 1. Após filtração, acidificação e processamento análogo ao Exemplo 1, obtém-se a 9-amino-10,ll-metilenodioxi-20(S)-camptotecina.

Obviamente, são possíveis numerosas modificações e variações do presente invento à luz dos ensinamentos anteriores. Deve ser, por isso, entendido que no âmbito das reivindicações em apêndice, o invento pode ser posto em prática de uma forma diferente que a descrita aqui.

Claims

73286 2025-036-0 PT -14- KEIVINDICACÕES 1 - Processo de preparação de uma camptotecina reduzida caracterizado por compreender os passos de: (1) hidrolisarf sob condições alcalinas, o anel lactona E de um composto camptotecina com a estrutura

na qual pelo menos um dos anéis A, B, C ou D está substituído com pelo menos um substituinte R que pode ser reduzido sob condições alcalinas ou neutras, para se formar um carboxilato substituído, solúvel em água, de fórmula

na qual M é um catião; (2) reduzir o referido substituinte R em meios alcalinos ou neutros para se formar um carboxilato reduzido; e (3) fazer contactar o referido carboxilato reduzido com um ácido para reformar o referido anel lactona E.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por M ser um catião metálico monovalente, divalente ou trivalente.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por M ser um catião de metal alcalino ou alcalino-terroso, um tetra-alquilC1_4-amónio ou um ião amónio.

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4 - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o referido ácido ser um ácido inorgânico.
5 - Processo de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por o referido ácido inorgânico ser ácido clorídrico, bromídrico, sulfúrico ou fosfórico.
6 - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o referido substituinte R ser seleccionado de entre o grupo que consiste em grupos nitro, ciano, azido, alcenilo, alcinilo, halogeneto, nitroso e formilo.
7 - Processo de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por o referido substituinte ser um grupo nitro na posição 9, 10, 11, ou 12 do anel A.
8 - Processo de acordo com a reivindicação l caracterizado por a referida reacção de redução ser uma hidrogenação catalítica.
9 - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a referida reacção de redução ser uma redução com FeS04-NH40H.
10 - Processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por a referida hidrogenação catalítica ser conduzida usando H2 como uma fonte de hidrogénio.
11 - Processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por a referida hidrogenação catalítica ser conduzida usando hidrazina como uma fonte de hidrogénio.
12 - Processo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por a referida hidrogenação catalítica ser conduzida usando ciclo-hexeno como uma fonte de hidrogénio.
13 - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a referida reacção de redução ser uma redução electroquímica. 73286 2025-036-0 PT -16- Lisboa, & «ff. 1991 Por RESEARCH TRIANGLE INSTITUTE =0 AGENTE 0FICIAL=