張 杰, 李國(guó)賢, 喬 萍, 羅宏軍, 梁 文, 薛 濤

(揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇 泰州 225300)

·制藥技術(shù)·

克唑替尼關(guān)鍵中間體(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的不對(duì)稱(chēng)合成

張 杰*, 李國(guó)賢, 喬 萍, 羅宏軍, 梁 文, 薛 濤

(揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇 泰州 225300)

(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇(2)是合成抗癌藥物克唑替尼的關(guān)鍵手性前體。本文以1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙酮為起始原料，利用二異松莰基氯化硼[(-)-Ipc2BCl]不對(duì)稱(chēng)還原制得光學(xué)純的2；并將中間體2經(jīng)Mitsunobu反應(yīng)、還原、溴代、 Suzuki偶聯(lián)及脫除Boc保護(hù)合成克唑替尼，其結(jié)構(gòu)1H NMR，13C NMR和HR-MS(ESI)確證。對(duì)關(guān)鍵中間體2的合成條件進(jìn)行了優(yōu)化，并其對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了推測(cè)。

2,6-二氯-3-氟苯乙酮; (S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇; 克唑替尼; 二異松莰基氯化硼; 不對(duì)稱(chēng)還原; 藥物合成

克唑替尼(Crizotinb)(1, Chart 1)，化學(xué)名為3-[(R)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙氧基]-5-[1-(哌啶-4-基)-1H-吡唑-4-基]吡啶-2-胺，由美國(guó)輝瑞公司研制，于2011年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)使用，是FDA第一個(gè)批準(zhǔn)進(jìn)行Ⅲ期臨床實(shí)驗(yàn)的ALK酪氨酸激酶受體抑制劑。之后在多個(gè)國(guó)家(含中國(guó))批準(zhǔn)上市[1]。該藥的發(fā)明及應(yīng)用代表了個(gè)體化治療的重大突破，是抗癌新藥開(kāi)發(fā)的又一個(gè)里程碑。2013年美國(guó)國(guó)立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(NCCN)與歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會(huì)(ESMO)都推薦克唑替尼作為ALK陽(yáng)性非小細(xì)胞肺癌一線(xiàn)治療的首選藥物[2-4]。

克唑替尼的結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、吡啶環(huán)和吡唑環(huán)等3個(gè)芳香環(huán)。苯環(huán)與吡啶環(huán)通過(guò)醚鍵連接，吡唑環(huán)與吡啶環(huán)直接相連?？诉蛱婺岬默F(xiàn)有合成方法均是先用苯環(huán)片段與吡啶片段反應(yīng)得到醚片段，再與吡唑片段經(jīng)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。合成的難點(diǎn)是如何得到關(guān)鍵手性中間體(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇(2, Chart 1)[5]。以2,6-二氯-3-氟苯乙酮為原料，目前關(guān)鍵中間體2的合成方法主要分為酶催化法[5-7]、不對(duì)稱(chēng)合成法[8-10]和手性拆分法[11]三種。但以上方法均存在一些缺陷，如不對(duì)稱(chēng)催化合成需要制備手性催化劑，其中過(guò)渡金屬和手性配體價(jià)格昂貴，且反應(yīng)條件相對(duì)苛刻；酶催化法反應(yīng)條件要求較高，且酶的穩(wěn)定性較差；手性拆分法步驟繁瑣，收率較低等。

Scheme1

Chart 1

二異松莰基氯化硼[(-)-Ipc2BCl,3]屬于α-蒎烯類(lèi)手性硼烷還原劑，能有效還原芳基烷基酮，且對(duì)映選擇性較高[12]。本文以2,6-二氯-3-氟苯乙酮(4)為原料，3為手性還原試劑，通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)克唑替尼關(guān)鍵手性中間體2的不對(duì)稱(chēng)合成；中間體2經(jīng)Mitsunobu反應(yīng)、還原、溴代、Suzuki偶聯(lián)并脫除Boc保護(hù)成功合成1(Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和HR-MS(ESI)確證。并對(duì)2的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在最佳工藝條件下，2收率及光學(xué)純度較高，反應(yīng)條件溫和，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Mettler MP90型熔點(diǎn)儀；MCP型旋光儀；Bruker 400核磁共振波譜儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；HR-ESI-MS Bruker APEXIII 7.0 TESLA FTMS型質(zhì)譜儀；Agilent 1260型高效液相色譜儀(Water C18柱，5 μm， 150 mm×4.6 mm)；Waters型高效液相色譜儀(手性Chiralpak AD-H柱)；HPLC條件: 流動(dòng)相為甲醇/水(V/V=70/30)，流速為1 mL·min-1。

所用試劑均為化學(xué)純。

1.2 合成

(1)2的合成

“小金鯉”篆刻社團(tuán)誕生了一批優(yōu)秀小“刀客”：在2017年的杭州市中小學(xué)生憲法主題書(shū)法篆刻作品評(píng)展中，袁潤(rùn)同學(xué)獲得銀獎(jiǎng)，袁天奕、葛沁瑤同學(xué)獲得銅獎(jiǎng)，支子軒同學(xué)獲得優(yōu)秀獎(jiǎng)；在2018年區(qū)藝術(shù)節(jié)篆刻比賽中支子軒、袁潤(rùn)、袁天奕、葛沁瑤、章志愿同學(xué)榮獲五個(gè)一等獎(jiǎng)，袁潤(rùn)同學(xué)的作品還參加了省藝術(shù)節(jié)展評(píng)。

(2)6的合成

(3)7的合成

將6120 g(0.36 mol)、鐵粉100.8 g(0.89 mol)加至乙醇3 L中，攪拌下回流反應(yīng)20 min；加入1 mol·L-1鹽酸(109 mL)，保溫反應(yīng)3 h。冷卻至室溫，用硅藻土助濾，濾餅用乙醇(2×300 mL)淋洗，合并濾液和洗液，減壓蒸干得棕色固體(R)-3-(1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙氧基)吡啶-2-胺(7)109.1 g,收率98.3%； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C13H11N2OFCl2{[M+H]+}300.023 2, found 300.023 1。

(4)8的合成

(5)10的合成

氮?dú)夥諊?，?110 g(0.29 mol)、 1-(N-Boc-4-哌啶基)-4-溴吡唑(9)131 g(0.35 mol)、四丁基溴化銨0.8 g(2.32 mmol)和碳酸銫282.8 g(0.87 mol)加至甲苯(700 mL)和水(600 mL)混合液中，攪拌下加入Pd(dppf)2CH2Cl21.8 g(2.32 mmol)，于80 ℃反應(yīng)4 h。冷卻至室溫，分液，有機(jī)相減壓蒸除甲苯，殘余物用800 mL甲苯/正庚烷(V/V=1/1)重結(jié)晶得類(lèi)白色粉末3-[(R)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙氧基]-5-[1-(N-Boc-4-哌啶基)-1H-吡唑-4-基]-2-吡啶胺(10)124.4 g，收率78%； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C26H30N5O3FCl2{[M+H]+} 549.171 0, found 549.171 2。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

由于1的分子結(jié)構(gòu)中只含有一個(gè)手性中心，且是由關(guān)鍵手性中間體2引入，所以中間體2的光學(xué)純度是整個(gè)工藝成功與否的關(guān)鍵因素。本文分別考察了反應(yīng)溶劑及用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、堿的用量及還原劑用量對(duì)反應(yīng)的影響，對(duì)手性中間體2的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

表1為溶劑及其用量對(duì)反應(yīng)的影響。由表1可以看出，由于乙醇對(duì)原料4的溶解度不高，反應(yīng)效果不理想，原料4剩余較多。二氯甲烷與四氫呋喃為溶劑時(shí)，反應(yīng)均能順利進(jìn)行，且產(chǎn)物的ee值也較高，但是考慮到四氫呋喃的價(jià)格及套用處理，綜合評(píng)估，選擇二氯甲烷作為溶劑，保證工藝可行的同時(shí)，節(jié)約了成本。在考察溶劑用量時(shí)，發(fā)現(xiàn)降低溶劑二氯甲烷的用量，會(huì)影響原料4的轉(zhuǎn)化及產(chǎn)物的ee值，故選擇了二氯甲烷的用量為10 mL·g-1。

表1 溶劑及其用量對(duì)反應(yīng)的影響*

*按原料4投料量換算溶劑用量。

表2為反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響。可以看出，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越低，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行，且產(chǎn)物的ee值也越高。由于(-)-Ipc2BCl對(duì)熱不穩(wěn)定，會(huì)分解為α-蒎烯，使反應(yīng)不能順利進(jìn)行，所以在0～10 ℃，4的剩余量明顯增多。在-25～0 ℃下反應(yīng)，無(wú)論是4的剩余量及產(chǎn)物的ee值均在可接受范圍之內(nèi)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際操作及設(shè)備能耗成本等問(wèn)題，確定反應(yīng)溫度為-5～0 ℃。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響Table 2 The effect of temperature on the reaction

表3為反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響。由表3可見(jiàn)，在2～6 h內(nèi)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，有利于原料4的轉(zhuǎn)化，且產(chǎn)物2的ee值也逐步提高，由于反應(yīng)本身存在一定的平衡，所以反應(yīng)原料4剩余到一定量后就很難再反應(yīng)下去，即使延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間也很難反應(yīng)完，且延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間會(huì)明顯影響到產(chǎn)物的ee值，綜合考慮，確定反應(yīng)時(shí)間為6～8 h。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

堿及其用量對(duì)反應(yīng)的影響結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可以看出，堿的加入明顯促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行，在一定的范圍內(nèi)，增加堿的用量可以提高4的轉(zhuǎn)化及產(chǎn)物2的ee值。當(dāng)堿的用量繼續(xù)增大時(shí)，對(duì)反應(yīng)有一定的抑制作用，原因可能是過(guò)量的堿影響了(-)-Ipc2BCl的穩(wěn)定性。三乙胺與DIPEA效果相當(dāng)，從成本角度出發(fā)，選擇了三乙胺為堿，用量為0.5 eq.。

Scheme 2

No.堿(用量/eq.)4的剩余量/%2的ee值/%1DIPEA(1.0)2.097.22DIPEA(0.5)1.098.33三乙胺(1.0)1.897.54三乙胺(0.5)0.898.65三乙胺(0.3)1.997.16-55未作處理

(-)-Ipc2BCl用量對(duì)反應(yīng)的影響結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可以看出，增加(-)-Ipc2BCl的用量，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行，(-)-Ipc2BCl用量為1.5 eq.時(shí)較為合適，無(wú)論是4的剩余量及產(chǎn)物2的ee值，均較為理想。在1.5～2.0 eq.范圍內(nèi)，加大(-)-Ipc2BCl的用量，會(huì)使整個(gè)反應(yīng)體系變得復(fù)雜，4的剩余量并沒(méi)有明顯減少，且產(chǎn)品ee值有下降趨勢(shì)。最終確定(-)-Ipc2BCl用量為1.5 eq.。

表5 (-)-Ipc2BCl用量對(duì)反應(yīng)的影響Table 5 The effect of (-)-Ipc2BCl dosage on the reaction

通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，確定了最優(yōu)工藝條件為：以二氯甲烷作為反應(yīng)溶劑，三乙胺作堿性，其用量為0.5 eq.，還原劑(-)-Ipc2BCl的用量為1.5 eq.，反應(yīng)溫度為-5～0 ℃，反應(yīng)時(shí)間在6～8 h左右，HPLC對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行中控，當(dāng)原料4小于1.0%，即可停止反應(yīng)后處理。以該工藝制得的中間體2為原料，可以成功合成1。

2.2 反應(yīng)機(jī)理

對(duì)2的合成反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了推測(cè)：前手性酮11的氧與(-)-Ipc2BCl的硼配位，轉(zhuǎn)化為剛性雙六元環(huán)狀過(guò)渡態(tài)12和14的平衡體系，受到基團(tuán)空間位阻的影響，最終主要以?xún)?yōu)勢(shì)構(gòu)象12存在進(jìn)而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)轉(zhuǎn)化：發(fā)生分子內(nèi)β-位的氫轉(zhuǎn)移，并釋放出α-蒎烯,實(shí)現(xiàn)羰基不對(duì)稱(chēng)還原為S構(gòu)型產(chǎn)物13(Scheme 2)。

以(-)-Ipc2BCl為手性還原劑，通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)克唑替尼關(guān)鍵中間體(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇的不對(duì)稱(chēng)合成，獲得了較為適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的工藝路線(xiàn)。針對(duì)優(yōu)化后的工藝，進(jìn)行了中試放大，反應(yīng)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，驗(yàn)證了工藝的可行性。

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Synthesis of Crizotinib Key Intermediate (S)-1-(2,6-Dichloro-3-fluorophenyl)ethanol

ZHANG Jie*, LI Guo-xian, QIAO Ping, LUO Hong-jun, LIANG Wen, XUE Tao

(Yangtze River Pharmaceutical Group Co., Ltd., Taizhou 225300, China)

Using (-)-Ipc2BCl as the chair reduction agent, corresponding chiral precursor of Crizotinib. (S)-1-(2,6-dichloro-3-fluorophenyl) ethanol (2) was yielded by asymmetric reduction from 2,6-dichloro-3-fluro acetophenone. Based on key intermediate2, Crizotinib was synthesized. The process included Mitsunobu reaction, reduction of an arylnitro group, bromination reaction, Suzuki coupling and Boc deprotection. The structure of target compound was confirmed by1H NMR,13C NMR and HR-MS(ESI). The synthetic process of key intermediate2was optimized and the possible reaction mechanism was proposed.

2,6-dichloro-3-fluro acetophenone; (S)-1-(2,6-dichloro-3-fluorophenyl) ethanol; Crizotinib; (-)-Ipc2BCl; asymmetric reduction; drug synthesis

2016-11-30;

： 2017-07-18

張杰(1986-)，男，漢族，江蘇泰州人，碩士，主要從事藥物合成的研究。 E-mail: zhang.jie@yangzijiang.com

R914.5； O621.3

： ADOI： 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.09.16299