鄧玉曉,劉宜輝,樊志萍,任業(yè)明,段崇剛,孫晉瑞
(山東省藥學科學院 山東省化學藥物重點實驗室,山東 濟南 250101)
Enobosarm(GTx-024),化學名(S)-N-(4-氰基-3-(三氟甲基)苯基)-3-(4-氰基苯氧基)-2-羥基-2-甲基丙酰胺(1),是由GTx公司研發(fā)的一種口服非甾體選擇性雄激素受體調(diào)節(jié)劑[1],具有合成代謝選擇性[2],在II期和III期臨床實驗中表現(xiàn)出良好的耐受性[3],目前處于III期臨床試驗階段,對肌營養(yǎng)不良癥、與癌癥、慢性病等有關(guān)的肌肉萎縮癥、性激素受體(AR)陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌、晚期癌癥患者的惡病質(zhì)等[4]均表現(xiàn)出了良好的治療效果,具有良好的臨床應用前景。
1的制備方法文獻報道[5-10]較多。其中,下述文獻[11-12]報道的工藝路線單步收率均較高,較適合工業(yè)化生產(chǎn):以D-脯氨酸(2)為起始原料,先與甲基丙烯酰氯(3)反應生成(2R)-1-異丁烯?;量┩?2-羧酸(4),然后與N-溴代丁二酰亞胺(NBS)發(fā)生溴內(nèi)酯化反應,生成(3R, 8aR)-3-溴甲基-3-甲基-四氫-吡咯并[2, 1-c][1, 4]噁嗪-1, 4二酮(5),再經(jīng)氫溴酸水解,生成(2R)-3-溴-2-羥基-2-甲基丙酸(6),再經(jīng)氯化亞砜作用,與3-三氟甲基-4-氰基苯胺(7)反應,生成(2R)-3-溴-N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]-2-羥基-2-甲基丙酰胺,再與對羥基苯甲腈反應得到1,總收率21.0 %。但該法存在以下不足:①制備4時,需要同時滴加氫氧化鈉水溶液和甲基丙烯酰氯的丙酮溶液,且實時控制反應體系的pH,操作過程繁瑣,收率較低(68 %);結(jié)晶步驟采用易燃易爆的乙醚為溶劑,存在安全隱患。②制備5時,溴內(nèi)酯化反應時間較長(3 d),需蒸除高沸點溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF),制得的5性狀差,純度低。③制備6時,采用的氫溴酸用量較大,萃取溶劑采用乙酸乙酯,易在酸性條件下水解,導致萃取效率低,制得的6中有大量的乙酸殘留,影響下一步反應。④結(jié)晶純化1時,采用硅膠柱層析與混合溶劑聯(lián)合使用的方法,操作過程繁瑣,收率低。為此,本實驗在文獻路線的基礎(chǔ)上,對反應溫度、反應溶劑、重結(jié)晶溶劑、催化劑等條件進行了優(yōu)化,總收率51.4 %(以2計),為Enobosarm的工業(yè)化生產(chǎn)提供了重要參考依據(jù)。
WRS-1B型數(shù)字熔點儀(上海精密科學儀器有限公司);AVANCE III型超導核磁共振波譜儀(瑞士布魯克公司);4000 Q TRAP 質(zhì)譜儀(美國AB SCIEX公司);LC-20AT型高效液相色譜儀(日本島津);DFY-30/30型低溫循環(huán)冷卻泵(鞏義市予華儀器有限公司);JT302N型電子天平(廣州滬瑞明儀器有限公司);HH-S26S 型水浴鍋(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所);RE52-2型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)。
D-脯氨酸(濟南達恩醫(yī)藥科技有限公司,純度>99 %);甲基丙烯酰氯(河南萬象化工有限公司,純度>99 %);N-溴代丁二酰亞胺(NBS,湖北鴻鑫瑞宇精細化工有限公司,純度>99 %);3-三氟甲基-4-氰基苯胺(阿拉丁試劑,純度>98.5 %);對羥基苯甲腈(鄭州艾克姆化工有限公司,純度>99 %);二氯甲烷,乙腈,無水碳酸鉀,鹽酸,碳酸氫鈉,氯化亞砜,甲苯,二甲苯,異丙醇均為分析純。
圖1 1的合成路線
將化合物2(115.1 g,1.0 mol)、乙腈(575 ml)、無水碳酸鉀(304.1 g,2.2 mol)、去離子水(575 ml)依次加至反應瓶中,降溫至0 ℃,開始滴加化合物3(106.6 g,1.02 mol),滴加過程中保持溫度在-10~10 ℃,滴畢,保持25~35 ℃反應2 h,停止攪拌,靜置分層,分取水層,加入蒸餾水(1 L),保持溫度25 ℃內(nèi),用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至1~2,用乙酸乙酯萃?。?00 ml×4),合并有機層,用飽和氯化鈉水溶液洗滌(500 ml×1),無水硫酸鈉干燥過夜,蒸干,得無色油狀物4(166.7 g,收率91.0 %),直接用于下一步反應。
將化合物4加至DMF(370 ml)中,常溫攪拌至全溶,加入碳酸氫鈉(84.0 g,1.0 mol),降溫至-10 ℃,向體系中滴加NBS(178.0 g,1.0 mol)的DMF(500 ml)溶液,滴加過程中保持溫度在-10~10℃,滴畢,升溫至25~35 ℃反應3 h,降溫至10~20 ℃,滴加蒸餾水(開始滴加水時有升溫現(xiàn)象,放熱完成后可一次性加入剩余蒸餾水),滴畢,保持10~20 ℃攪拌0.5 h,抽濾,濾餅用去離子水洗滌,得白色結(jié)晶性固體5(202.7 g,收率85 %)。mp 160.7~162.1 ℃(文獻[11]:收率76 %,mp 152~154 ℃)。MS(m/z):261.10[M-H]-;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:3.91(d,J=10.8 Hz,1H,手性中心相鄰CHb),3.46~3.78(m,4H,CH2),2.70(dd,J=9.4 Hz,J=6.8 Hz,1H,手性中心CH),2.35(d,J=10.8 Hz,1H,手性中心相鄰CHa),1.85~2.06(m,2H,CH2),1.53(s,3H,甲基H)。+124.0°(c=1.3,氯仿)[文獻[11]:+124.5°(c=1.3,氯仿)]。
將化合物5(202.7 g,0.7734 mol),10 %氫溴酸水溶液(w/w,800 ml)加至反應瓶中,加熱50~60 ℃,反應3 h,反應體系由白色混懸液變?yōu)闊o色澄明溶液。降溫至25~35 ℃,用二氯甲烷萃?。?00 ml×3),合并有機相,用飽和氯化鈉水溶液洗滌(500 ml×1),無水硫酸鈉干燥過夜,蒸干,得到白色固體(130.2 g,收率92 %)。mp 115.4~116.6 ℃(文獻[11]:收率78 %,mp 107~109 ℃)。MS(m/z):182.00[M-H]-;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:3.62(d,J=10.3 Hz,1H,手性中心相鄰CHa),3.51(d,J=10.3 Hz,1H,手性中心相鄰CHb),1.51(s,3H,甲基H)。+11°(c=1.0,甲醇)[文獻[11]:+10.5°(c=2.6,甲醇)]。
將化合物6(130.2 g,0.7115 mol),四氫呋喃(520 ml)加至裝有干燥管和尾氣吸收裝置的5 L反應瓶中,降溫至-5 ℃,滴加氯化亞砜(101.6 g,0.8538 mol)的四氫呋喃(100 ml)溶液(滴加過程中,反應液中有酸性氣體產(chǎn)生),滴畢,保溫反應3 h。保持內(nèi)溫-5~5 ℃,滴加三乙胺(93.6 g,0.925 mol)(滴加過程中,升溫明顯),滴畢,保溫攪拌0.5 h。保持內(nèi)溫-5~5 ℃,滴加4-氨基-2-三氟甲基苯甲腈(125.8 g,0.676 mol)的四氫呋喃(780 ml)溶液,滴畢,升溫至25~35 ℃,攪拌反應10 h,TLC[展開劑:乙酸乙酯:石油醚(2:1)]檢測反應完畢,保持內(nèi)溫20~30 ℃,滴加蒸餾水(1 L),乙酸乙酯萃?。? L×2),合并有機相,有機相用飽和氯化鈉水溶液洗滌一次(1 L),蒸干,得棕色油狀物(易固化,240 g)。
精制:將本步反應得到的棕色油狀物(240 g),甲苯(2 L),活性炭(12 g)加至四口瓶中,加熱至回流,趁熱抽濾,濾液冷卻至25~35 ℃,攪拌析晶2~3 h,抽濾,得淡黃色固體8(217.3 g,收率87 %)。mp 135.1~136.0 ℃(文獻[11]:收率65 %,mp 106~107 ℃)。MS(m/z):350.12[M-H]-;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.91(br,1H,NH),8.12(d,J=2.3 Hz,1H,ArH),8.01(dd,J=2.3 Hz,8.2 Hz,1H,ArH),7.89(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),4.04(d,J=10.3 Hz,1H,手性中心相鄰CHa),3.65(d,J=10.3 Hz,1H,手性中心相鄰CHb),3.11(s,1H,OH),1.65(s,3H,CH3)。-11.5°(c=1.0,甲醇)。
將化合物8(217.3 g,0.6189 mol),4-羥基苯甲腈(88.5 g,0.7427 mol),無水碳酸鉀(213.8 g,1.547 mol),異丙醇(1.3 L)依次加至反應瓶中,開啟攪拌,加熱至回流,保持回流反應4 h,TLC[展開劑:乙酸乙酯:石油醚(2:1)]檢測反應完畢,加入蒸餾水(1 L),乙酸乙酯萃?。?.3 L×2),合并有機相,保持溫度40 ℃以內(nèi),采用10 % 碳酸鉀洗滌4次(2000 ml×4),采用飽和氯化鈉水溶液洗滌1次(1000 ml),無水硫酸鈉干燥過夜,蒸干,得深棕色蜜狀物(269.9 g)。
精制:向本步反應得到的蜜狀物(269.9 g)中加入二甲苯(3.2 L),加熱至回流(在溶液底部有少量不溶性深色油狀雜質(zhì)),趁熱分出,向濾液中加入氧化鋁(50 g),加熱至回流,攪拌脫色0.5 h,趁熱過濾,濾液室溫靜置析晶,過濾,得白色固體(200.0 g,收率83 %)。mp 98.6~100.6 ℃(文獻[11]:收率59.9 %,mp 92~94 ℃)。MS(m/z):383.33[M-H]-;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:9.05(br,1H,NH),8.10(d,J=2.1 Hz,1H,ArH),8.00(d,J=2.1 Hz,8.4 Hz,1H,ArH),7.89(d,J=8.4 Hz,1H,ArH),7.54-7.60(m,2H,ArH),6.92~6.99(m,2H,ArH),4.51(d,J=10.2 Hz,1H,手性中心相鄰CHa),4.10(d,J=10.2 Hz,1H,手性中心相鄰CHb),3.25(s,1H,OH),1.65(s,3H,CH3)。-12°(c=1.0,甲醇)[化學純度99.8 %,采用HPLC測定:色譜柱:Symmetry Shield RP18(4.6 mm×50 mm,5 μm);流動相:乙腈:水(30:70,含0.1 %四氫呋喃),檢測波長271 nm;柱溫:35 ℃;流速 1.0 ml/min,運行時間:40 min;手性純度99.8 %,采用HPLC測定:色譜柱Daicel AD-RH手性柱(4.6 mm×250 mm,5 μm;流動相:正己烷:異丙醇:甲醇(70:20:10),檢測波長271 nm;柱溫:35 ℃;流速 0.5 ml/min,運行時間:50 min]。
3.1 制備4時,采用無水碳酸鉀代替氫氧化鈉,一次性加入反應體系,反應體系的pH一直維持在12左右,反應條件更加溫和可控,采用乙腈代替丙酮,可在反應后與高濃度碳酸鉀水溶液分層,易于回收利用,制得的4無需精制,可直接用于下一步反應,收率91 %。
3.2 制備5時,采用碳酸氫鈉使羧酸轉(zhuǎn)化為羧酸根負離子,增強該反應位點的親核性,提高反應速率,由文獻的3 d縮短為3 h;革除了高毒性溶劑四氯化碳,后處理采用加入反溶劑的方法析晶,制得的5為白色結(jié)晶性固體,性狀好,純度高。
3.3 采用10 % 氫溴酸代替24 %氫溴酸,反應溫度由回流降低至50~60 ℃,反應條件更加溫和,反應完畢后采用二氯甲烷萃取,避免乙酸乙酯的水解和乙酸的殘留。
3.4 結(jié)晶純化1時,采用二甲苯為溶劑,加熱至回流,分出不溶性深色油狀雜質(zhì),加入氧化鋁,回流脫色0.5 h,抽濾,濾液冷卻至室溫,即得白色固體。氧化鋁能吸附極性較大的雜質(zhì)和色素,而精制溶劑二甲苯的極性較小,對極性大的雜質(zhì)和色素不能洗脫,同時,二甲苯為芳環(huán)類弱極性溶劑,能將極性較小的雜質(zhì)保留在母液中,同時去除極性較大的雜質(zhì)和極性較小的雜質(zhì)。
總之,通過對反應溫度,反應溶劑,重結(jié)晶溶劑,催化劑等條件的研究,使反應收率從21.0 %提高至51.4 %(以2計),產(chǎn)品純度99.8 %,手性純度99.8 %,為Enobosarm的工業(yè)化生產(chǎn)提供了重要參考依據(jù)。