Lipozyme TL IM催化合成Temsirolimus

萬(wàn)振江， 盧曉霞

(中國(guó)科學(xué)院 成都生物研究所 天然產(chǎn)物研究中心,四川 成都 610041)

西羅莫司(3)又名雷帕霉素，是加拿大Wyeth Ayerst研究所于20世紀(jì)70年代初從放線(xiàn)菌吸水鏈霉菌培養(yǎng)液中分離出來(lái)的31元大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素。研究初期表明3只具有弱的抗菌作用。近年研究表明，3在預(yù)防同種異體腎移植術(shù)后排斥反應(yīng)、各種支架管置入導(dǎo)致的血管再狹窄及抗腫瘤等方面具有重要作用[1～3]。

Temsirolimus(5， Chart 1)是3的42-位丙酸酯類(lèi)衍生物，為哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白抑制劑類(lèi)藥物，是此類(lèi)藥物中首個(gè)申請(qǐng)用于治療癌癥的產(chǎn)品。與α-干擾素療法相比，5可將癌癥的中位生存期延長(zhǎng)3～6個(gè)月，因此該藥物具有極高的市場(chǎng)價(jià)值。

Chart 1

Scheme 1

由于3分子結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)二級(jí)醇羥基，對(duì)42-位醇羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)，往往得到3的42-位和31-位碳類(lèi)衍生物。5的化學(xué)合成[4]方法一般都采用三甲基硅基對(duì)3的42-位和31-位醇羥基進(jìn)行保護(hù)，然后選擇性在42-位脫保護(hù)，生成42-位為游離羥基的中間體，再與酯化劑反應(yīng)后去保護(hù)得到5。該方法反應(yīng)復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)保護(hù)脫保護(hù)等過(guò)程,步驟較多，并且產(chǎn)率較低。

脂肪酶全稱(chēng)為甘油三酰酯水解酶，廣泛存在于動(dòng)植物和微生物中，能夠催化化合物的水解、醇解、酯化和酯交換等，具有較高的催化活性和穩(wěn)定性，易于生產(chǎn)，也有較好的專(zhuān)一性[5～7]。2005年，Gu等[8]利用Lipase PS-C“Amano”Ⅱ成功地催化合成了5。 Lipase PS-C “Amano”Ⅱ催化速率較快，產(chǎn)率較高，但價(jià)格昂貴。此外該反應(yīng)所用酯化劑為烯基酯，合成時(shí)需要貴重金屬Pd試劑進(jìn)行催化，反應(yīng)條件嚴(yán)格，成本較高。

本文在文獻(xiàn)[8]方法的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)幾種脂肪酶(豬胰蛋白酶，胃蛋白酶，Novozyme 435， Lipozyme TL IM和PS IM Amano)的篩選，發(fā)現(xiàn)商品脂肪酶Lipozyme TL IM為催化劑，2,2,5-三甲基-1,3-二氧六環(huán)-5-羧酸酐(2)為酯化劑，對(duì)3進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)，能夠高度區(qū)域選擇性得到3的42-位丙酸酯類(lèi)衍生物4(產(chǎn)率90%)； 4水解后得到5(Scheme 1)，總產(chǎn)率83.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法。

該方法反應(yīng)專(zhuān)一性強(qiáng)，條件溫和，副產(chǎn)物少，非常經(jīng)濟(jì)且利于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，為T(mén)emsirolimus的合成提供了一種方便而有效的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Advance Bruker 600 MHz/300 MHz型核磁共振儀(DMSO為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Polaris Q型質(zhì)譜儀。

柱層析用硅膠300目～400目和HSGF254 高效薄層層析硅膠板，青島海洋化工廠生產(chǎn)；脂肪酶Lipozyme TL IM，丹麥諾維信酶制劑公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 2,2,5-三甲基-1,3-二氧六環(huán)-5-羧酸酐(2)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入2,2-二羥甲基丙酸10．0 g(74.55 mmol)， 2,2-二甲氧基丙烷13.8 mL(111.83 mmol)，對(duì)甲苯磺酸(TsOH)0.71 g(3.73 mmol)和丙酮50 mL，攪拌下于室溫反應(yīng)2 h(TLC監(jiān)測(cè))。用混合溶劑[V(NH3) ∶V(EtOH)=1 ∶1]1．0 mL中和剩余的TsOH，減壓蒸除溶劑,殘余物用二氯甲烷250 mL溶解后用水(40 mL)洗滌，無(wú)水MgSO4干燥，減壓蒸除溶劑得白色固體2，2，5-三甲基-5-羧酸(1)11.7 g，收率90%， m.p.120 ℃；1H NMRδ： 3.99(d,J=11.5 Hz, 2H， CH2), 3.54(d,J=11.5 Hz, 2H， CH2), 1.33, 1.25(s, 6H, CH3), 1.06(s, 3H, CH3)。

將1 5.0 g(28.7 mmol)用二氯甲烷(20 mL)溶解，攪拌下加入二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)2.96 g(14.4 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液，產(chǎn)生白色固體，于室溫反應(yīng)4 h。過(guò)濾，濾液減壓蒸餾，粗品用少量乙酸乙酯溶解；過(guò)濾，濾液減壓蒸除溶劑得無(wú)色液體34.75 g，收率81%；1H NMR(CDCl3)δ： 1.21(s, 6H, CH3), 1.36(s, 6H, CH3), 1.41(s, 6H, CH3), 3.66(d,J=12.0 Hz, 4H， CH2O), 4.18(d,J=12.0 Hz, 4H， CH2O)；13C NMR(CDCl3)δ： 17.83, 21.75, 25.72, 43.83, 65.85, 98.56, 169.68。

(2) 4的合成

在反應(yīng)瓶中加入3 1.0 g(1.1 mmol)， 2 0.34 g(1.1 mmol)和無(wú)水叔丁基甲基醚(TBME)20 mL，攪拌下于室溫加入Lipozyme TL IM 1 g，緩慢攪拌反應(yīng)12 h(TLC監(jiān)測(cè))。過(guò)濾，濾液減壓除溶得淡黃色固體4，產(chǎn)率40%；1H NMRδ： 4.5(m, 1H, 42-H), 4.0(m, 4H), 3.6(m, 2H), 1.34(s, 3H), 1.24(s, 3H), 1.06(s, 3H)。

(3) 5的合成

在反應(yīng)瓶中加入4 0.5 g(0.47 mmol)和THF 5 mL，攪拌使其溶解；于0 ℃～5 ℃緩慢滴加2 mol·L-1硫酸2.5 mL，滴畢，于室溫反應(yīng)48 h(TLC監(jiān)測(cè))。用乙酸乙酯(3×15 mL)萃取，合并萃取液，用無(wú)水MgSO4干燥，減壓蒸除溶劑，粗品用少量二氯甲烷溶解后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑:V(正己烷) ∶V(丙酮)=2 ∶1]分離得白色固體5 0.45 g，收率93%；1H NMRδ： 4.5(m, 1H, 42-H), 3.4(s, 4H), 1.04(s, 3H)； HR-ESI-MSm/z： Calcd for C56H87NO16Na{[M+Na]+} 1 052.591 7, found 1 052.588 6。

2 結(jié)果與討論

脂肪酶的種類(lèi)很多，催化性能也各不相同。以TBME為溶劑,在室溫條件下，考察了五種脂肪酶催化3與2的酯化反應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可見(jiàn)，Lipozyme TL IM的催化效果最好，產(chǎn)率達(dá)40%。與Lipase PS-C “Amano”Ⅱ相比， Lipozyme TL IM價(jià)格便宜，且易得。該方法更加簡(jiǎn)單容易，并且反應(yīng)產(chǎn)物不需要進(jìn)行柱層析純化，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾就可直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。且酯化劑2的合成簡(jiǎn)單方便，只需用DCC進(jìn)行縮合就能得到。

以Lipozyme TL IM為催化劑，對(duì)酯化反應(yīng)條件進(jìn)行了篩選，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，最佳酯化反應(yīng)條件為： 3 1 g(1.1 mmol), TBME 20 mL， Lipozyme TL IM用量為3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的100%(1 g)，n(3) ∶n(2)=1 ∶4,于40 ℃反應(yīng)48 h， 4的產(chǎn)率達(dá)90%。

表1 脂肪酶對(duì)3酯化反應(yīng)的影響*
Table1Effect of lipase on esterification of3

催化劑產(chǎn)率/%催化劑產(chǎn)率/%豬胰蛋白酶5Lipozyme TL IM40胃蛋白酶5PS IM Amano18Novozyme 43525

*3 1．0 g,催化劑1．0 g, TBME 20 mL, 2 1.0 eq, 于20 ℃反應(yīng)12 h

表2 酯化反應(yīng)條件篩選*
Table2 Selection of esterification reaction conditions

催化劑/g2/eq溫度/℃時(shí)間/h產(chǎn)率/%1.012012391.013012671.014012781.025012700.514012651.014012782.014012791.024012811.045012831.064012821.044024841.044048901.04407287

*3 1 g, TBME 20 mL，其余反應(yīng)條件同1．2(2)

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