新型降血脂藥物依替米貝制備技術(shù)研究進(jìn)展

金保軍 ，孫 婧 ，何軍邀 ，黃 金 ，王 普

（1.浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 310014；2.浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校，浙江 寧波 315100）

0 引言

近年來(lái)隨著依替米貝需求量的增加，其制備技術(shù)逐漸受到廣泛關(guān)注。本文主要綜述了國(guó)內(nèi)外有關(guān)依替米貝的制備技術(shù)，主要包括不對(duì)稱化學(xué)催化、手性源法、手性拆分、色譜分離法和生物不對(duì)稱合成等有關(guān)制備方法。

1 不對(duì)稱化學(xué)催化

不對(duì)稱化學(xué)催化合成法是制備手性藥物有效的方法之一。選擇合適的手性催化劑進(jìn)行不對(duì)稱催化反應(yīng)，是制備單一對(duì)映體手性中間體及手性藥物的關(guān)鍵。該方法只需較少量的手性催化劑就可將大量的前手性底物轉(zhuǎn)化為手性化合物，具有反應(yīng)速度快、收率高等優(yōu)點(diǎn)。但該方法也有不足之處：①手性催化劑不易獲取且價(jià)格昂貴；②化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡粔蚍€(wěn)定；③手性催化劑的循環(huán)使用效率較低等[6]。這也在一定程度上限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模使用。

Wu 等[7]報(bào)道了以 N-（4-氟苯基）-4-芐氧基苯亞甲胺為起始原料制備依替米貝的方法。N-（4-氟苯基）-4-芐氧基苯亞甲胺（1）和（4S）-羥基四氫呋喃-2-酮（2）在低溫條件下，在二異丙基氨基鋰（LDA）作用下進(jìn)行環(huán)合，再經(jīng)重結(jié)晶得到化合物（3），（3）經(jīng)次碘酸鈉的氧化后得到（4）。4-氟苯乙酮（5）和氯代三甲基硅烷（TMS-Cl）反應(yīng)得到（6），（4）和（6）經(jīng) TiCl4進(jìn)行縮合得到（7），經(jīng)對(duì)甲苯磺酸（TsOH）催化得到（8），再經(jīng)鈀碳催化劑Pd/C催化加氫，最后在低溫條件下用手性催化劑CBS和還原劑硼化氫BH3進(jìn)行不對(duì)稱還原，得到最終產(chǎn)物依替米貝。此方法除環(huán)合反應(yīng)收率在60%外，其余各步反應(yīng)收率均在70%以上，其合成路線如圖1所示。該方法的起始原料（4S）-羥基四氫呋喃-2-酮的成本較高，且性質(zhì)不穩(wěn)定，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

圖1 以N-（4-氟苯基）-4-芐氧基苯亞甲胺為起始原料制備依替米貝合成路線圖Fig 1 Synthetic routes to Ezetimibe by using N-[（4-fluorophenyl）-imino]-4-benzyloxyphenyl

2 手性源法

手性源合成法是將手性源分子轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨攘Ⅲw選擇性目標(biāo)手性分子的一種方法。有機(jī)酸、氨基酸、碳水化合物因其廉價(jià)易得的特性是常用的手性合成起始原料，可用于復(fù)雜手性化合物的全合成。例如采用L-半胱氨酸等手性化合物為起始底物，利用其手性碳原子，通過(guò)結(jié)構(gòu)變換可得到維生素B家族中的重要一員（+）-生物素[8]。手性源分子在自然界中非常豐富，利用這些天然手性化合物設(shè)計(jì)合成手性藥物及其中間體將越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

宋帥等[9]以對(duì)羥基苯甲醛（9）為起始原料，經(jīng)過(guò)羥基保護(hù)、縮合和環(huán)合等步驟得到反式-1-（4-氟苯基）-3-（2-氯甲苯）-4-（4-芐氧基苯基）-2-氮雜環(huán)丁酮（11）；再以對(duì)氟扁桃酸為起始原料引入手性中心，經(jīng)過(guò)還原、溴代和羥基保護(hù)3步反應(yīng)制得中間體 （15）；（15）再與之前得到的（11）經(jīng)過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)得到（16），再經(jīng)脫芐基和重結(jié)晶得到終產(chǎn)物依替米貝，其合成路線如圖2所示。該方法以廉價(jià)的對(duì)氟扁桃酸為原料引入手性碳原子，避免了價(jià)格昂貴的手性催化劑，同時(shí)也避免了四氯化鈦等有毒物質(zhì)的使用。此外，該方法還具有原料易得，反應(yīng)條件溫和，收率高，以及后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 以對(duì)羥基苯甲醛和對(duì)氟扁桃酸為起始原料制備依替米貝合成路線圖Fig 2 Synthetic routes to Ezetimibe by using 4-formylphenol and 4-fluoromandelic acid

3 色譜分離法

色譜分離法主要作為一種手性化合物的分離、分析、純度測(cè)定的技術(shù)手段。主要有氣相色譜（GC）法、高效液相色譜（HPLC）法、薄層色譜（TLC）法、毛細(xì)管電泳（CE）法和超臨界流體色譜（SFC）法等[10]。

Shankar等[11]報(bào)道了以 5-（4-氟苯基）-4-戊烯酸為起始原料制備依替米貝的方法。5-（4-氟苯基）-4-戊烯酸（17）先由乙二酰氯經(jīng)酰氯化反應(yīng)后得到化合物（18），（18）與手性試劑（4S）-4-苯基-2-口惡唑烷酮（19）在DMAP催化下進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，再經(jīng)重結(jié)晶得到化合物（20）。將四氯化鈦、DPEA和亞胺加入到二氯甲烷溶液中，在低溫下滴加化合物（20）至反應(yīng)結(jié)束，再用乙酸猝滅反應(yīng)，將其處理后進(jìn)行重結(jié)晶得到化合物（21），（21）在四丁基氟化銨（TBAF）的甲苯溶液中進(jìn)行環(huán)合得到化合物（22）。將化合物（22）滴入到混有醋酸鈀、高氯酸和苯醌的乙腈溶液，至反應(yīng)結(jié)束再用水稀釋，有機(jī)溶劑萃取，除去催化劑，分離濾液并蒸干。用柱色譜進(jìn)行分離得到化合物（23），再用CBS和BH3進(jìn)行不對(duì)稱還原，得到化合物（24），最后經(jīng)鈀碳催化劑Pd/C催化加氫得到終產(chǎn)物依替米貝。此方法在對(duì)映異構(gòu)體的分離上使用了柱色譜，且原料貴，工藝條件復(fù)雜，工業(yè)化比較困難。

圖3 以5-（4-氟苯基）-4-戊烯酸為起始原料制備依替米貝合成路線圖Fig 3 Synthetic routes to Ezetimibe by using 5-（4-fluorophenyl）-4-pentenoic acid

4 手性拆分法

手性拆分是利用手性拆分試劑作用于外消旋化合物生成兩個(gè)非對(duì)映體，再根據(jù)其物理性質(zhì)的不同進(jìn)行分離。其基本原理是手性拆分試劑通過(guò)氫鍵與分子間產(chǎn)生的次級(jí)作用，選擇性的與外消旋化合物中單一的一個(gè)對(duì)映體形成穩(wěn)定的包結(jié)絡(luò)合物從中析出[12]。

Ganagakhed等[13]報(bào)道了以戊二酸酐（25）和氟苯（26）為起始原料制備依替米貝的方法。首先，化合物（25）和（26）在二氯甲烷溶液中用AlCl3催化，得到對(duì)氟苯甲酰基丁酸（27），（27）在甲醇溶液中酯化得到對(duì)氟苯甲酰基丁酸甲酯（28），（28）在-25℃～-35℃的四氫呋喃溶液中，用（-）-B-二異松蒎基氯硼烷（（-）-DIP-Cl）催化得到化合物（29），再將 （29）經(jīng)氫氧化鈉水解得到化合物（30），隨后（30）在甲苯溶液中用對(duì)甲苯磺酸吡啶鎓鹽催化內(nèi)酯化反應(yīng)，得到化合物（31），（31）在-50℃的四氫呋喃溶液中，加入二異丙基氨基鋰（LDA）進(jìn)行堿化，再將 N-（4-氟苯基）-4-芐氧基苯亞甲胺用二甲基甲酰胺（DMF）溶解后加入反應(yīng)液，反應(yīng)得到化合物（32），（32）再溶于甲醇后脫氣，用Pd/C催化，再于55℃下用甲酸和甲酸銨進(jìn)行脫芐基，得到化合物（33），將（33）溶于乙酸乙酯中，滴加甲基叔丁基醚進(jìn)行拆分，最后經(jīng)過(guò)濾、濃縮、重結(jié)晶得到終產(chǎn)物依替米貝。該方法的缺點(diǎn)是使用價(jià)格昂貴、毒性較大的催化劑（-）-DIPCl，且反應(yīng)需要低溫，給工業(yè)化帶來(lái)不便。

5 生物不對(duì)稱合成

生物不對(duì)稱合成是以微生物酶或全細(xì)胞作為生物催化劑不對(duì)稱催化前手性化合物生成手性化合物的方法。生物不對(duì)稱合成具有立體選擇性高、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單以及副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)[14]。并且，自然界中微生物種類繁多，是一個(gè)巨大的生物催化劑寶庫(kù)。因此，生物不對(duì)稱合成越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

圖4 以戊二酸酐和氟苯為起始原料制備依替米貝合成路線圖Fig 4 Synthetic routes to Ezetimibe by using glutaric anhydride and fluorobenzene

近年來(lái)，利用微生物催化不對(duì)稱合成技術(shù)制備依替米貝關(guān)鍵手性中間體的研究日益活躍。Kyslíková等[15]篩選得到了一系列可不對(duì)稱還原底物（3R，4S）-1-（4-氟苯基）-3-[3-（4-氟苯基）-3-氧代丙基]-4-（4-羥基苯基）氮雜環(huán)丁烷-2-酮制備 （3R，4S）-1-（4-氟苯基）-3-[（3S）-3-（4-氟苯基）-3-羥基丙基]-4-（4-羥基苯基）-2-氮雜環(huán)丁烷酮（依替米貝）的微生物菌種。當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.5 g/L時(shí)，紅球菌Rhodococcus fascians MO22的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%，ee值為99.9%。這是利用微生物不對(duì)稱催化（3R，4S）-1-（4-氟苯基）-3-[3-（4-氟苯基）-3-氧代丙基]-4-（4-羥基苯基）氮雜環(huán)丁烷-2-酮制備依替米貝的首次報(bào)道。其反應(yīng)過(guò)程如圖5所示。

圖5 以Rhodococcus fascians MO22菌株不對(duì)稱還原制備依替米貝路線圖Fig 5 Synthetic routes to Ezetimibe by using Rhodococcus fascians MO22

Singh 等[16]以（4S）-3-[5-（4-氟苯基）-1，5-二氧代戊基]-4-苯基-2-口惡唑烷酮為底物，從土壤中篩選得到能不對(duì)稱還原制備依替米貝關(guān)鍵手性中間體 （4S）-3-[（5S）-5-（4-氟苯基）-5-羥基戊?；鵠-4-苯基-1，3-氧氮雜環(huán)戊烷-2-酮的微生物菌種洋蔥伯克霍爾德菌（Burkholderia cenocepacia），當(dāng)?shù)孜餄舛葹?0.71 g/L（2 mM）時(shí)，產(chǎn)率為54%，ee值＞99%。反應(yīng)過(guò)程如圖6所示。

圖6 以洋蔥伯克霍爾德菌不對(duì)稱還原制備依替米貝路線圖Fig 6 Synthetic routes to Ezetimibe by using Burkholderia cenocepacia

Homann 等[17]以 5-（4-氟苯）-5-酮基戊酸為底物，從土壤中篩選得到能將5-（4-氟苯）-5-酮基戊酸不對(duì)稱還原為依替米貝關(guān)鍵手性中間體（5S）-（4-氟苯）-5-羥基戊酸的微生物菌種拜耳結(jié)合酵母Zygosaccharomyces bailii ATCC No.38924，當(dāng)?shù)孜餄舛葹?0 g/L時(shí)，產(chǎn)率可達(dá)100%，ee值>95%。該方法的產(chǎn)率較高，但ee值不太理想。反應(yīng)如圖7所示。

圖7 以拜耳結(jié)合酵母不對(duì)稱還原制備依替米貝中間體路線圖Fig 7 Synthetic routes to Ezetimibe intermediate by using Zygosaccharomyces bailii ATCC No.38924

筆者所在實(shí)驗(yàn)室從土樣中篩選得到一株具有高立體選擇性和催化活性的近平滑假絲酵母ZJPH1305，該菌株可催化 5-（4-氟苯）-5-酮基戊酸不對(duì)稱還原制備得到依替米貝關(guān)鍵手性中間體（5S）-（4-氟苯）-5-羥基戊酸，當(dāng)?shù)孜餄舛葹?0 g/L時(shí)，產(chǎn)率為95.37%，ee值大于99.9%。

6 結(jié)論與展望

依替米貝作為第一個(gè)新型選擇性膽固醇吸收抑制劑類降血脂藥物，自上市以來(lái)便受到廣泛關(guān)注。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)老齡化問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，高血脂癥患者比例將不斷增加，因此，依替米貝的市場(chǎng)前景和社會(huì)價(jià)值將日益凸顯。目前，依替米貝的制備方法主要采用化學(xué)法合成，但化學(xué)法存在反應(yīng)步驟多、需要使用昂貴的手性催化試劑、反應(yīng)條件苛刻、環(huán)境不友好等缺點(diǎn)。因此，在今后的研究中，如何減少反應(yīng)步驟，優(yōu)化反應(yīng)條件，優(yōu)選手性催化劑，降低環(huán)境污染，提高產(chǎn)率等將成為研究的主要方向。近年來(lái)，利用微生物催化技術(shù)制備依替米貝關(guān)鍵手性中間體的研究日益活躍。此外，利用化學(xué)合成和生物催化偶聯(lián)技術(shù)將成為制備依替米貝藥物的有效途徑之一。

[1]黃偉，岑均達(dá).Ezetimibe的合成[J].中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志，2006， 37（6）:364-366.

[2]于振鵬，劉石，譚相端，等.依折麥布的合成[J].中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志， 2013， 44（5）:424-428.

[3]Davis H R， Compton D S， Hoos L， et al.Ezetimibe， a potent cholesterol absorption inhibitor，inhibits the development of atherosclerosis in apoe knockout mice[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2001， 21（12）:2032-2038.

[4]Van Heek M，F(xiàn)rance C F，Compton D S，et al.In vivo mechanism-based discovery of a potent cholesterol absorption inhibitor（SCH58235） through the identification of the active metabolites of SCH48461[J].J Pharmacol Exp Ther，1997，283:157-163.

[5]Stein E A.An investigative look:selective cholesterol absorption inhibitors-embarking on a new standard of care[J].Am J Manag Care， 2002， 8（2）:36-39.

[6]童庭敏，駱紅豆，麥冬妮，等.新型化療止吐藥物阿瑞吡坦的制備研究進(jìn)展[J].浙江化工，2013，44（9）:7-12.

[7]Wu G Z， Chen X， Wong Y S， et al.3-Hydroxy γ-lactone based enantionselective synthesis of azetidinones:US，5739321[P].1998-04-14.

[8]鐘錚，武雪芬，陳芬兒.（+）-生物素全合成研究新進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué)， 2012， 32:1792-1802.

[9]宋帥，李曄，李文澤，等.依則替米貝的合成工藝改進(jìn)[J].中國(guó)藥物化學(xué)雜志， 23（3）:190-193.

[10]羅明可，林嫻，羅格蓮.手性藥物及其色譜拆分技術(shù)進(jìn)展[J].海峽藥學(xué)， 2004， 16（3）:126-128.

[11]Shankar B B.Process for preparing 1-（4-fluorophenyl）-3（R）-（3 （S）-hydroxy-3-（[phenyl of 4-fluorophenyl]）-propyl）-4 （S）-（4-hydroxyphenyl）-2-azetidinone:US，5856473[P]，1999-01-05.

[12]黃善定，方海飛.手性藥物拆分的研究進(jìn)展 [J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)， 2005， 24（8）:710-712.

[13]Ganagakhed K K K，Dhirajlal R P，Chander AR，et al.Process for the preparation of trans-isomers of diphenylazetidinone derivatives:WO，2004099132（A2）[P].2004-11-18.

[14]Ishihara K，Yamaguchi H，Hamada H，et al.Asymmetric reduction of α-keto esters with thermophilic actinomycete:purification and characterization of α-keto ester reductase from Streptomyces thermocyaneoíiolaceus IFO 14271[J].J Mol Catal B:Enzyme， 2000， 10（2000）:419-428.

[15]Kyslíková E， Babiak P， Mare觢ová H， et al.Diastereoselective reduction of 1-（4-fluorophenyl）-3（R）-[3-oxo-3-（4-fluorophenyl）-propyl]-4 （S)-（4-hydroxyphenyl）azetidin-2-one to Ezetimibe by the whole cell catalyst Rhodococcus fascians MO22[J].J Mol Catal B-Enzym，2010，67:266-270.

[16]Singh A，Basit A，Uttam C，et al.Burkholderia cenocepacia:a new biocatalyst for efficient bioreduction of ezetimibe intermediate[J].J Ind Microbiol Biotechnol， 2009， 36:1369-1374.

[17]Homann M J，Previte E.Stereoselective microbial reduction process:EP，0862645 B1[P].2003-02-05.