張秋月,尤啟冬*,楊金鵬
(1中國藥科大學(xué)江蘇省藥物設(shè)計與優(yōu)化重點實驗室,南京210009;2南京卡文迪許生物工程技術(shù)有限公司,南京210000)
托莫西?。╝tomoxetine,1)是一種高度選擇性去甲腎上腺素再攝取抑制劑(norepinephrine reuptake inhibitor,NRI),通過選擇性地與神經(jīng)突觸前膜上的去甲腎上腺素(noradrenaline,NE)再攝取轉(zhuǎn)運(yùn)體結(jié)合,抑制NE再攝取,而與其他神經(jīng)遞質(zhì)親和力極低。托莫西汀是第1個用于治療注意缺陷多動障礙(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)的非興奮性藥物,目前已經(jīng)在美國、澳大利亞、加拿大、英國、中國等多個國家上市并應(yīng)用[1]。在2016版《中國注意缺陷多動障礙防治指南》中,托莫西汀被推薦為一線治療藥物之一,其治療效果顯著,不良反應(yīng)的發(fā)生率低[2]。
文獻(xiàn)報道的托莫西汀的合成方法主要有以下4種。
路線1[3]以 3-(二甲基氨基)-苯丙酮-1為原料,經(jīng)硼烷還原、氯代、Williamson醚化和去甲基化4步反應(yīng)得到外消旋托莫西汀,且中間體氨基醇的氯代會產(chǎn)生脫水副產(chǎn)物,而且在最后一步反應(yīng)采用了毒性較大的去甲基化試劑(BrCN)進(jìn)行N-去甲基化反應(yīng)。
Scheme 1 Synthesis of tomoxetine by Route 1Reagents and conditions:(a)diborane in tetrahydrofuran,r.t.,overnight;(b)HCl,SOCl2,reflux,5 h;(c)o-cresol,NaOH,methanol,reflux,5 days;(d)BrCN,benzene,N2,r.t.,overnight;(e)KOH,ethylelene glycol,reflux,20 h
路線2[4]采用酶催化的不對稱合成,以苯甲?;宜嵋阴樵?,經(jīng)酶催化還原、甲胺縮合、四氫鋁鋰還原、Boc保護(hù)仲氨基、Mitsunobu反應(yīng)及脫Boc保護(hù)基6步反應(yīng)得到托莫西汀,但反應(yīng)過程中涉及復(fù)雜酶催化操作和無水、無氧條件下的LiAlH4還原,反應(yīng)路線較長,工業(yè)化制備難度較大。
路線 3[5]和路線 4[6]采用苯乙酮為原料,經(jīng)過6步反應(yīng)得到托莫西汀,反應(yīng)路線較長,且均需通過化學(xué)拆分的方法得到關(guān)鍵中間體或目標(biāo)產(chǎn)物,收率較低(路線3總收率9.3%、路線4總收率分別為10.5%)。
Scheme 4 Synthesis of tomoxetine by Route 4Reagents and conditions:(a)NH2 CH3·HCl,paraformaldehyde,ethanol,65°C,6 h;(b)K2 CO3,NaBH4,water/methanol,0 5°C,36 h;(c)(Boc)2O,CH2 Cl2,35°C,1 h;(d)o-cresol,DIAD,triphenylphosphine,toluene,r.t.,24 h;(e)HCl,EA,r.t.,6 h;(f)L-(-)-DPTTA,EA,55°C,2 h;(g)NH3(gas),ethanol,30 40°C,4 h
本研究在分析文獻(xiàn)方法的基礎(chǔ)上,對托莫西汀的制備工藝進(jìn)行改進(jìn),采用CBS(Corey-Bakshi-Shibata)不對稱還原法制備托莫西汀。CBS還原是一種常用的不對稱還原法,具有催化劑用量少,操作簡便的特點[7]。本研究以 3-氯-1-苯基丙-1-酮(2)為起始原料,通過CBS不對稱還原得到高光學(xué)純的(S)-3-氯苯丙醇,再通過Mitsonubu反應(yīng),翻轉(zhuǎn)構(gòu)型,得到(R)-1-(3-氯-1-苯基丙氧基)-2-甲基苯(化合物4);最后甲胺化得到托莫西汀,合成路線見圖5。第三步甲胺化反應(yīng),文獻(xiàn)[8-9]采用130℃封管反應(yīng),收率為60%,本研究采用常壓甲胺化,收率41%,易于工業(yè)化。改進(jìn)后的工藝操作簡化,反應(yīng)條件溫和,為托莫西汀的制備提供了一種新的方法。
Scheme 5 Synthetic route of tomoxetineReagents and conditions:(a)NaBH4,SnCl2,(R)-(+)-alpha,alpha-diphenyl-2-pyrrolidinemethanol,THF,reflux,1 h;(b)o-cresol,DIAD,triphenylphosphine,THF,0 5°C,2 h;(c)25%30%methylamine in aqueous solution,ethanol,reflux,48 h
LC-10ATVP高效液相色譜儀(日本島津公司);Micromass LCT液質(zhì)聯(lián)用儀(美國 Waters公司)及Agilent 1100SL型離子阱質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司);AV-400型核磁共振儀(瑞士 Bruber公司,TMS為內(nèi)標(biāo));WZZ-3型自動旋光儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司);YRT-3型熔點儀(天津大學(xué)精密儀器廠)。
3-氯-1-苯基丙-1-酮(2)(上海嵩愛化工科技有限公司,含量:≥98.3%,批號:20180825-SY6);R-(+)-α,α-二苯基脯氨醇(上海嵩愛化工科技有限公司,含量:99.4%,批號:20180911-SY4);甲胺水溶液(安徽澤鉅化工有限公司,含量:28.2%,批號:AHZJ-2018092403);所用溶劑均為工業(yè)級(南京潤升石化有限公司);其他所用試劑均為市售分析純。
1.2.1 (S)-3-氯-1-苯基丙醇(3)的制備 向二水合氯化亞錫(46.8 g,0.21 mol)中加入甲苯100 mL,在120℃下回流分水(約分出水7.5 mL),保持溫度,常壓蒸出甲苯,降溫至15℃后,加入四氫呋喃200 mL,配制氯化亞錫的四氫呋喃溶液備用。
向1 L四頸瓶中加入硼氫化鈉(33.7 g,0.89 mol)和四氫呋喃 200 mL,N2保護(hù)下,控溫 15~23℃,滴加氯化亞錫的四氫呋喃溶液;滴完后,控溫15℃攪拌1 h;N2氣流下,分批加入R-(+)-α,α-二苯基脯氨醇(7.5 g,0.03mol);逐漸升溫,回流30 min;TLC檢測R-(+)-α,α-二苯基脯氨醇反應(yīng)完畢(展開劑:正己烷-乙酸乙酯,5∶1),催化體系已形成后,緩慢滴加 3-氯-1-苯基丙-1-酮(2)溶液(50.0 g,0.30 mol,溶于干燥四氫呋喃 25 mL中);回流反應(yīng)1 h,TLC檢測3-氯-1-苯基丙-1-酮反應(yīng)完畢,冰水浴降溫,并滴加水淬滅;抽濾反應(yīng)液,濾液減壓濃縮;加入1 mol/L鹽酸100 mL和乙酸乙酯100 mL,攪拌30 min,萃取分液,水相用乙酸乙酯30 mL再次萃取,合并有機(jī)相,無水硫酸鈉干燥,抽濾;濾餅用乙酸乙酯淋洗;濾液減壓濃縮;殘留物用硅膠柱色譜分離(洗脫液:正己烷-乙酸乙酯,10∶1),得白色絮狀固體(50.6 g,100%,):mp:50.7~51.9℃(文獻(xiàn)值56~57℃[10]),HPLC法檢測純度為93.08%[面積歸一化法,色譜柱:Phenomenex Luna C18(5μm,250 mm×4.6 mm);流動相:0.1%磷酸水溶液-甲醇-乙腈(體積比40∶30∶30);流速:1.0 mL/min;檢測波長:210 nm;柱溫:室溫],MS(m/z):188.084 57[M+NH4]+。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:7.28~7.37(5H,m,Ar-H),4.92~4.95(1H,dd,J1=8.4 Hz,J2=4.8 Hz,CH),3.70~3.77(1H,m,CH2),3.53~3.58(1H,m,CH2),2.19~2.28(1H,m,CH2),2.05~2.12(2H,m,CH2,-OH)。
1.2.2 (R)-1-(3-氯-1-苯基丙氧基)-2-甲基苯(4)的制備 向100mL四頸瓶中加入化合物3(6.0 g,0.04 mol)、鄰甲酚(4.6 g,0.04 mmol)、三苯基膦(11.1 g,0.04 mmol)和四氫呋喃 75 mL;N2保護(hù),控溫0~5℃,滴加偶氮二甲酸二異丙酯(DIAD,8.5 g,0.04 mmol),滴加完畢,在 0~5℃下反應(yīng)2 h。TLC檢測3反應(yīng)完畢,45℃濃縮反應(yīng)液,得粗品橙黃色油狀物,用硅膠柱色譜分離(洗脫劑:正己烷),得到無色油狀物(4.6 g,63%):純度96.87%(HPLC歸一法,方法同上),MS(m/z):261[M+H]+,283[M+Na]+。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:7.31~7.37(4H,m,Ar-H),7.26~7.28(1H,m,Ar-H),7.11~7.13(1H,d,J=7.2 Hz,Ar-H),6.94~6.99(1H,m,Ar-H),6.77~6.81(1H,m,Ar-H),6.62~6.64(1H,d,J=8.0 Hz,Ar-H),5.37~5.40(1H,dd,J1=8.4 Hz,J2=4.4 Hz,CH),3.78~3.84(1H,m,CH2),3.560~3.66(1H,m,CH2),2.46~2.53(1H,m,CH2),2.31(3H,s,CH3),2.20~2.28(1H,m,CH2)。
1.2.3 (R)-N-甲基-3-苯基-3-(鄰甲苯氧基)丙胺(托莫西汀,1)的制備 80℃、密閉氣球微壓下,將化合物4的乙醇溶液(5.0 g,0.02 mol,溶于乙醇35 mL中)緩慢滴加至25%~30%甲胺水溶液(22.2 g,0.19 mol)中,回流 48 h。反應(yīng)液冷卻至室溫,45℃濃縮除去乙醇,加入二氯甲烷萃取(25 mL×2),合并有機(jī)層,用無水硫酸鈉干燥,過濾,濾液減壓濃縮,殘余物用硅膠柱色譜分離(二氯甲烷-甲醇體,50∶1),得橙黃色固體 3.78 g,加入乙酸乙酯10 mL打漿,得類白色固體粉末(2.0 g,41%):mp 158.7~159.8℃,[α]22D-43.8°(c1.0,MeOH,文獻(xiàn)值 -44°[8]),純度 99.08%(HPLC歸一法,方法同上),MS(m/z):256[M+H]+。
1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:7.29~7.35(4H,m,Ar-H),7.23~7.26(1H,m,Ar-H),7.10~7.12(1H,d,J=7.2 Hz,Ar-H),6.93~6.97(1H,t,Ar-H),6.75~6.79(1H,t,Ar-H),6.59~6.62(1H,d,J=8.0 Hz,Ar-H),5.24~5.27(1H,dd,J1=8.4 Hz,J2=4.4 Hz,CH),2.75~2.79(2H,m,CH2),2.42(3H,s,CH3),2.32(3H,s,CH3),2.1~2.22(1H,m,CH2),1.20~2.07(1H,m,CH2),1.46(1H,s,NH)。
文獻(xiàn)值[11]:1H NMR(free base,CDCl3)7.29~7.22(m,4H),7.18~7.14(m,1H),7.04~7.03(d,1H),6.87(t,1H),6.69(t,1H),6.53(d,1H),5.19(dd,1H),2.73~2.69(m,2H),2.35(s,3H,NCH3),2.24(s,3H,CH3),2.17~2.09(m,1H),2.00~1.95(m,1H),1.64(s,NH)。
本研究以3-氯-1-苯基丙-1-酮(2)作為合成起始原料,經(jīng)過CBS(Corey-Bakshi-Shibata)不對稱還原、Mitsunobu反應(yīng)和縮合3步反應(yīng)得到托莫西汀,經(jīng)高效液相檢測純度為99.08%,測得比旋度數(shù)-43.8°(c1.0,MeOH),與文獻(xiàn)值 -44°(c1.0,MeOH)[8]基本一致。經(jīng)改進(jìn)后,工藝路線明顯縮短,反應(yīng)條件溫和,而且避免了價格貴和高毒性試劑的使用,為托莫西汀的制備提供了一種新的方法。