來那度胺合成工藝研究

姚 彤

(連云港杰瑞藥業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222005)

來那度胺(lenalidomide)，商品名Revlimid，化學(xué)名3-(4-氨基-1,3-二氫-1-氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-哌啶二酮，是由美國Celgene公司研發(fā)，2006 年1月美國FDA獲批上市的新型免疫調(diào)節(jié)劑。臨床主要用于治療炎性疾病[1]、5q 缺失(第5對(duì)染色體長臂的間隙基因缺失)的骨髓增生異常綜合征(MDS) 亞型及多發(fā)性骨髓癌[2-3]。

來那度胺的合成路線主要有2種。合成路線一[4-5](如式1所示)：以2-甲基-3-硝基苯甲酸(Ⅵ)為原料經(jīng)酯化、芐基化得中間體2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯(Ⅲ)，以N-甲基-谷氨酰胺(Ⅷ)為原料內(nèi)縮合為3-(N-甲基氨基)哌啶-2,6-二酮(Ⅶ)，去甲基化得中間體3-氨基哌啶-2,6-二酮(Ⅳ)，三乙胺為縛酸劑、乙腈為溶劑，(Ⅲ)和(Ⅳ)分子間縮合、成環(huán)生成3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(Ⅱ)，以鈀/炭催化加氫將硝基還原為氨基得來那度胺(Ⅰ)。以2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯計(jì)算的總收率為40%，但該工藝采用加氫還原，危險(xiǎn)性較大，商業(yè)化操作條件苛刻。

合成路線二[6](如式2所示)：以價(jià)格相對(duì)便宜的N-芐氧羰基-L-谷氨酸(Ⅵ)為原料，酯化、脫芐氧羰基保護(hù)得N-芐氧羰基-L-谷氨酰胺(Ⅳ)，與2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯先分子間縮合生成二氫異吲哚環(huán)(Ⅲ)，然后經(jīng)低溫分子內(nèi)縮合(Ⅱ)，最后還原硝基得來那度胺(Ⅰ)。以2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯計(jì)算的總收率為33%，該工藝反應(yīng)需嚴(yán)格控制低溫，反應(yīng)副產(chǎn)物較多，純化難度高，不利于商業(yè)化生產(chǎn)。

本研究以3-氨基哌啶-2,6-二酮鹽酸鹽(L-SM1)和2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯(L-SM2)為初始原料，以碳酸鉀為縛酸劑、四氫呋喃為溶劑，一鍋中發(fā)生分子間親核取代、分子內(nèi)環(huán)合反應(yīng)得3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM1)，再用乙酸銨+鐵粉為還原劑替代催化加氫，將L-IM1還原為3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM2)，經(jīng)乙酸乙酯、飲用水等洗滌、干燥得粗品，重結(jié)晶后得來那度胺合格品，總收率為42.86%，純度為99.8%。合成路線如式3。

式1 以3-氨基哌啶-2,6-二酮為主要原料制備來那度胺的合成路線Scheme 1 The synthesis routeof Lenalidomide starting from 3-amino-2,6-piperidinedione

式2 以N-芐氧羰基-L-谷氨酸(Ⅵ)為原料制備來那度胺的合成路線Scheme 2 The synthesis of Lenalidomide from N-benzoxycarbonyl-L-glutamate(Ⅵ)

式3 以L-SM1和L-SM2制備來那度胺的合成路線Scheme 3 The synthesis route of Lenalidomide starting from L-SM1和L-SM2

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

高效液相色譜儀(島津LC-20AT型)。

2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯、3-氨基哌啶-2,6-二酮鹽酸鹽(江蘇宇田醫(yī)藥有限公司，工業(yè)級(jí))、碳酸鉀、鐵粉、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃、醋酸銨(南京化學(xué)試劑有限公司，分析純)、丙酮(燕山石油化工有限公司，工業(yè)級(jí))。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮的合成

將四氫呋喃加入三口燒瓶中，攪拌下依次加入3-氨基哌啶-2,6-二酮鹽酸鹽(L-SM1)、2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯(L-SM2)、碳酸鉀，升溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫到20 ℃±5 ℃，加入飲用水，攪拌析晶，過濾，濾餅用四氫呋喃打漿洗滌，二氯甲烷打漿洗滌，飲用水打漿洗滌。將濾餅平鋪在不銹鋼盤中，鼓風(fēng)干燥箱于65±5 ℃下，干燥7～8 h，得3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM1)。

1.2.2 3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮的合成

將丙酮加入三口瓶中，攪拌條件下加入L-IM1、乙酸銨、鐵粉，升溫反應(yīng)，HPLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，過濾，母液濃縮得3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM2)。

1.2.3 來那度胺合格品的制備

將乙酸乙酯加入三口瓶中，攪拌條件下加入L-IM2，攪拌溶解，攪拌下滴加飲用水，過濾，濾餅用飲用水洗滌；將濾餅平鋪在不銹鋼盤中，鼓風(fēng)干燥箱中于70±5 ℃下，干燥5～6 h，得粗品，再經(jīng)溶解、重結(jié)晶、洗滌、干燥得來那度胺合格品。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

來那度胺為類白色至淡黃色固體粉末，無臭，在甲醇中略溶，在乙醇中微溶，在水中幾乎不溶。mp：235～239 ℃，HPLC：含量為99.8%，分子量：259.3。IR(σmax/cm-1)：3 347.4，3 424.0(苯胺NH2伸縮振動(dòng))，1 698.1，1 659.5，1 610.0(羰基C=O伸縮振動(dòng))，1 446.3，1 461.5，1 494.0(苯環(huán)骨架振動(dòng))。EIMS(m/z)：260.0，計(jì)算質(zhì)荷比：C13H13N3O3{[M+H+]}260.10，{[M+Na+]} 282.08，測(cè)得260.100 6(M+H+)，282.082 3(M+Na+)；1H NMR(DMSO-d6)，δ：10.99(s，1H，CONHCO)，7.20(t，1H，Ph-H)，6.94(t，1H，Ph-H)，6.83(d，1H，Ph-H)，5.40(br s，2H，Ph-NH2)，5.11(dd，1H，NCHCO)，4.21(dd，1H，PhCHaHbN)，4.15(dd，1H，PhCHaHbN)，2.88～2.96(m，1H，CHaHbCH2CONH)，2.61～2.64(m，1H，CHaHbCH2CONH)，2.27～2.36(m，1H，CH2CHaHbCONH)，2.03～2.05(m，1H，CH2CHaHbCONH)。來那度胺IR、LC-MS和1H NMR分別如圖1、圖2和圖3。

圖1 來那度胺IR譜圖Fig. 1 IR of Lenalidomide

圖2 來那度胺LC-MS譜圖Fig. 2 LC-MS of Lenalidomide

圖3 來那度胺1H NMR譜圖Fig. 3 1H NMR of Lenalidomide

2.2 投料比對(duì)合成3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM1)收率的影響

2.2.1 對(duì)L-IM1收率的影響

改變L-SM1與L-SM2的反應(yīng)物摩爾投料比，采用HPLC方法，分析產(chǎn)品組成，考察L-SM1與L-SM2摩爾投料比對(duì)收率的影響。

表1 L-SM1與L-SM2摩爾投料比對(duì)收率的影響

隨L-SM1投料量的增加，產(chǎn)品收率提高，但是固體顏色變深，綜合考慮以L-SM1/L-SM2=1.1為較好配比。

2.2.2 碳酸鉀與L-SM2投料比對(duì)L-IM1收率的影響

在L-SM1/L-SM2=1.1的摩爾投料比下，改變碳酸鉀與L-SM2的反應(yīng)物料配比，采用HPLC方法，分析產(chǎn)品組成，考察碳酸鉀與L-SM1摩爾投料比對(duì)收率的影響。

表2 碳酸鉀與L-SM2配比對(duì)L-IM1的影響

碳酸鉀/L-SM2在0.55～0.75，得到的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，收率接近，綜合考慮工藝的穩(wěn)定性，優(yōu)選比例為0.65的配比。

2.3 工藝條件對(duì)合成3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM2)收率的影響

2.3.1 醋酸銨與L-IM1投料比對(duì)收率的影響

改變醋酸銨與L-IM1的反應(yīng)物料配比，采用HPLC方法，分析產(chǎn)品組成，考察醋酸銨與L-IM1投料比對(duì)收率的影響。

表3 醋酸銨與L-IM1配比對(duì)L-IM2的影響

由表3知，當(dāng)醋酸銨/L-IM1配比在2∶1時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量較好，收率較高。

2.3.2 鐵粉與L-IM1投料比對(duì)收率的影響

在醋酸銨/L-IM1摩爾投料比=2∶1，L-IM1投料量為100 g的條件下，改變鐵粉/L-IM1的摩爾投料比，采用HPLC方法分析產(chǎn)品組成，考察鐵粉與L-IM1投料比對(duì)收率的影響。

表4 鐵粉與L-IM1配比對(duì)L-IM2的影響

由上表可知，當(dāng)鐵粉/L-IM1的摩爾投料比=0.065∶1時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量較好，收率較高。綜合考慮后處理鐵粉的去除，優(yōu)選鐵粉加入量為1.25 g。

2.3.3 溫度對(duì)收率的影響

在醋酸銨/L-IM1摩爾投料比=2∶1時(shí)，改變體系反應(yīng)溫度，采用HPLC方法，分析產(chǎn)品組成，考察溫度對(duì)收率的影響。

由表5知悉，隨反應(yīng)溫度增高，副反應(yīng)增加，產(chǎn)品收率降低；在低溫反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)品收率較高，但產(chǎn)品含量略低，雜質(zhì)加大；反應(yīng)溫度過高，副反應(yīng)增加，得不到產(chǎn)品；綜合考慮，還原反應(yīng)溫度選擇40 ℃。

表5 反應(yīng)溫度對(duì)L-IM2的影響

2.4 分離提純條件對(duì)來那度胺粗品收率的影響

2.4.1 乙酸乙酯與L-IM2投料比對(duì)重結(jié)晶的影響

改變乙酸乙酯與L-IM2的反應(yīng)物料配比，采用HPLC方法，分析來那度胺粗品組成，考察乙酸乙酯與L-IM2摩爾投料比對(duì)收率的影響。

表6 乙酸乙酯用量對(duì)產(chǎn)品的影響

由上表可知，隨乙酸乙酯增加，產(chǎn)品收率降低；8∶1～14∶1范圍內(nèi)產(chǎn)品組成差異不明顯；綜合考慮成本、收率和質(zhì)量，優(yōu)選10∶1。

2.4.2 析晶溫度對(duì)重結(jié)晶的影響

改變析晶溫度，采用HPLC方法，分析來那度胺粗品組成，考察溫度對(duì)重結(jié)晶的影響。

表7 析晶溫度對(duì)產(chǎn)品的影響

表7可知，隨析晶溫度的降低，產(chǎn)品收率增高；0～30 ℃范圍內(nèi)產(chǎn)品組成差異不明顯，最高收率為76.9%。

3 結(jié)論

本文提供了一種來那度胺的合成方法, 通過創(chuàng)新的氫化方法, 避免了高壓加氫還原；對(duì)各步工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并通過工藝放大生產(chǎn)驗(yàn)證了可行性。該工藝操作簡便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可控。

(1) 合成3-(4′-硝基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM1)工藝：3-氨基哌啶-2,6-二酮鹽酸鹽、碳酸鉀與2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯的摩爾投料比分別為1∶1、0.65∶1，所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，收率為74.27%；

(2) 合成3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮(L-IM2)工藝：醋酸銨/L-IM1摩爾投料比=2∶1、鐵粉/L-IM1摩爾投料比=0.065∶1，還原反應(yīng)溫度=40 ℃，產(chǎn)物收率為57.71%；

(3) 3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮粗品工藝：乙酸乙酯與濃縮母液摩爾投料比=10∶1，收率為55.3%；

(4) 3-(4′-氨基-1-氧-1,3-二氫-2H-異吲哚-2-基)哌啶-2,6-二酮合格品提純工藝：0～30 ℃范圍內(nèi)析晶，最高收率為76.9%。