抗腫瘤藥物吉非替尼的合成工藝探討

龐琳

摘要：吉非替尼，主要應(yīng)用于非小細(xì)胞癌治療中。本文主要針對(duì)吉非替尼的合成工藝進(jìn)行探究，起始原料選擇最廉價(jià)的、最易得的4，5-二甲氧基-2-硝基苯甲酸，經(jīng)過脫甲基、酯化反應(yīng)、側(cè)鏈烷基化、還原、環(huán)合、氯代、氨代反應(yīng)等最終合成吉非替尼。該合成工藝共分為7個(gè)步驟，具有收率高、環(huán)境污染小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，純度可達(dá)99.8%，工業(yè)化前景較為理想。

關(guān)鍵詞：抗腫瘤藥物;吉非替尼;合成工藝

吉非替尼（Gefitinib），商品民為Iressa（易瑞沙），是一種新型抗腫瘤藥物（英國(guó)制藥公司阿斯利康開發(fā)），化學(xué)名稱為4-（3-氯-4-氟苯氨基）-7-甲氧基-6-[3-（4-嗎啉基）-丙氧基]喹唑啉。吉非替尼能夠?qū)⒛[瘤生長(zhǎng)的信號(hào)通路進(jìn)行有效阻斷，是一種選擇性表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）酪氨酸激酶抑制劑^[1]。臨床中，該藥物主要用于既往接受過化學(xué)治療的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非細(xì)小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）。由于吉非替尼是目前唯一擁有充分抑制亞洲證據(jù)的EGFR酪氨酸激酶抑制劑，而且在中國(guó)抗癌藥物市場(chǎng)中占有較大份額，因此其合成研究工藝受到了各界人士廣泛關(guān)注。

1、吉非替尼合成方法研究

通過相關(guān)文獻(xiàn)資料的查找，我們可以將起始原料不同為依據(jù)，將吉非替尼的合成方法進(jìn)行以下三種方法的劃分。

原料為6，7-二甲氧基喹唑啉-4-酮。這種合成方法必須使用甲磺酸與L-蛋氨酸進(jìn)行選擇性脫甲基化。氯化過程中，需要先將6位羥基乙?；Ｗo(hù)，脫保護(hù)需在氯化后進(jìn)行。長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該合成方式收率并不高，會(huì)產(chǎn)生較多副反應(yīng)，而且反應(yīng)過程中需要使用的甲磺酸與L-蛋氨酸選擇性脫6-位甲基量較大，需要很高的反應(yīng)溫度。但上述兩種物質(zhì)的回收一直是比較難的一個(gè)問題，因此會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大污染。

原料為3-羥基-4--甲氧基苯甲醛。在3-位引入3-嗎啉丙氧基后，通過硝化、氰基化、酰胺化、還原、環(huán)合、氯化后，與3-氯-4-氟苯氨產(chǎn)生氨化反應(yīng)，最終合成吉非替尼。這種合成方式中使用的原料價(jià)格比較高，而且從整體來(lái)看工藝步驟復(fù)雜，且收率并不理想，所以并不推薦使用。

原料為3，4-二甲氧基苯甲酸。選用該材料后，經(jīng)過硝化、選擇性脫甲基、還原、環(huán)合、氯化、胺化、烴基化得到吉非替尼。這種合成方式過程較長(zhǎng)，反應(yīng)過程中選擇性脫5-位羥基苯甲酸與副產(chǎn)物2-氨基-4-羥基-5-甲氧基苯甲酸分離起來(lái)比較困難，而且活性不足，直接導(dǎo)致收率低，合成情況不理想，因此并不適合進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

基于上述合成方法的優(yōu)劣勢(shì)，相關(guān)專家學(xué)者提出了以4，5-二甲氧基-2-硝基苯甲酸作為起始原料的想法。該材料具有獲取容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，而且整個(gè)合成過程操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大影響，收率與純度也比較理想。

2、實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

本次研究中使用的儀器與試劑主要具體情況如表1：

2.2合成路線

本次合成工藝，原料為2-硝基-4，5-二甲氧基苯甲酸，共計(jì)7步，詳細(xì)如圖1。

3、討論

化合物2的合成過程中，甲磺酸與L-蛋氨酸使用氫氧化鉀水溶液進(jìn)行替代，形成選擇性脫甲基反應(yīng)體系，不僅使得環(huán)境污染情況得到改善，而且大大提高了收率。化合物3合成過程中，氯化亞砜使用濃硫酸代替作為反應(yīng)中的催化劑，極大程度上減少了以往合成過程中氯化亞砜對(duì)人體產(chǎn)生的毒性傷害。而且，該反應(yīng)后對(duì)甲醇進(jìn)行蒸餾得到的濃硫酸母液是可以直接套用的，這不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，而且有效節(jié)約成本。化合物4進(jìn)行還原反應(yīng)的過程中，篩選了常用還原體系。其中，反應(yīng)收益率最高的是鈀碳/氫氣、Raney Ni/氫氣還原體系。然而，該過程中需要高壓加氫反應(yīng)，鈀碳的價(jià)格較高，Raney Ni的使用過程中存在安全隱患，較為易燃?；诖?，化工生產(chǎn)中并不十分適用。相比之下，連二亞硫酸鈉（保險(xiǎn)粉）/水還原體系雖然具有較高的反應(yīng)收率，但是保險(xiǎn)粉遇酸易分解，而且在使用過程中較為危險(xiǎn)，易燃，想要有效去除生成的硫粉也存在一定困難，工業(yè)化生產(chǎn)不理想。故，最終選擇使用鐵粉/氯化銨作為還原體系，不僅收率理想，而且操作簡(jiǎn)單，安全系數(shù)較高。環(huán)合反應(yīng)過程中，環(huán)合試劑選用了甲酰胺對(duì)醋酸甲脒/乙醇進(jìn)行替代，在保證減少對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，合理節(jié)約了成本。氯代反應(yīng)過程中，氯代試劑選擇三氯氧磷，而非氯化亞砜，以此提高收率。

觀察可知，化合物3的取代反應(yīng)中存在較多可變因素。基于此，首先需要縛酸劑提供堿性條件，以此促進(jìn)酚羥基H+離子離去。而后，再使用誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)氯離子離去，以此保證嗎啉基順利進(jìn)行取代反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中碳酸鈉、碳酸鉀試劑可以用于提供堿性條件^[2]。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，碳酸鉀的效果更加理想。誘導(dǎo)劑方面，可以選擇使用碘化鉀或是碘化鈉，比較可知，碘化鉀效果優(yōu)于碘化鈉。因此，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后的堿和誘導(dǎo)劑選擇了碳酸鉀與碘化鉀，副反應(yīng)較少。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，作為溶劑，丙酮、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺都是會(huì)發(fā)生反應(yīng)的。但是經(jīng)過比較可知，收率最低的是丙酮作為溶劑，僅有76%左右;雖然N，N-二甲基甲酰胺作為溶劑的收率高達(dá)93%，但是由于其沸點(diǎn)高，需要較高反應(yīng)溫度、能源消耗多。因此，乙腈作為溶劑是比較理想的一種情況，回收套用比較方便，一定程度上節(jié)約了合成成本，而且減少了對(duì)環(huán)境的污染，收率可達(dá)94%，整體情況都是最優(yōu)選擇。

在吉非替尼的合成過程中，我們同樣對(duì)3-氯-4-氟苯胺的用量、溶劑、確定反應(yīng)溫度、時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行考察。通過多次觀察比較可知，收率最好的情況是3-氯-4-氟苯胺量為1.1倍當(dāng)量的條件下。當(dāng)該材料用量逐漸提升時(shí)，產(chǎn)率并未出現(xiàn)提高的情況。因此，需要在保證反應(yīng)正常進(jìn)行的情況下，盡量少的使用原料，保證收率。這樣不僅可以節(jié)約成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，而且能夠大大降低后續(xù)進(jìn)行廢物處理的難度和成本。從反應(yīng)溶劑方面來(lái)看，甲醇、乙醇本身具有較高活性，極易因直接與底物發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致收率降低，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，為了使產(chǎn)品質(zhì)量與收率得到保證，實(shí)驗(yàn)中選擇異丙醇作為反應(yīng)溶劑。

近年來(lái)，人們生活方式與飲食習(xí)慣的改變使得惡性腫瘤對(duì)人類健康的威脅日益嚴(yán)重。經(jīng)過科學(xué)家們不斷研究，對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、遷移、凋亡等過程有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，并發(fā)現(xiàn)了許多抗腫瘤藥物的作用新靶點(diǎn)，其中蛋白絡(luò)氨酸激酶（PTK）就是一類獲得巨大成功的藥物作用靶。研究表明，絡(luò)氨酸激酶與非小細(xì)胞肺癌、腎細(xì)胞癌、慢性粒細(xì)胞白血病等多種癌癥的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)^[3]。通過對(duì)PTK的抑制，能夠有效阻斷腫瘤細(xì)胞的信號(hào)傳遞，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，進(jìn)而起到抗腫瘤的目的。第一代EGFR氨酸激酶抑制劑屬于可逆性抑制劑，其中吉非替尼就是典型代表藥物。吉非替尼的使用使得非細(xì)小細(xì)胞肺癌（NSCLC）的治療效果得到一定保證。長(zhǎng)期臨床實(shí)踐表明，吉非替尼長(zhǎng)期使用耐受性較為理想，患者最為常見的不良反應(yīng)是痤瘡樣皮疹、腹瀉等，但這些反應(yīng)在患者停藥后都會(huì)消失，不需要過分干預(yù)。

總之，在臨床研究過程中，酪氨酸激酶抑制劑的研發(fā)取得了巨大成功，為腫瘤患者的治療提供了新的方法與更多可能性。然而，臨床中同樣面臨著終究細(xì)胞基因突變引發(fā)耐藥性等多種考驗(yàn)，這就需要相關(guān)學(xué)者不斷進(jìn)行探究，更加深入基因組學(xué)、蛋白質(zhì)晶體學(xué)、分子生物學(xué)等多領(lǐng)域，使吉非替尼等酪氨酸激酶抑制劑的研究進(jìn)入嶄新篇章。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬榮輝，董春嵐，韓有溪，曹國(guó)磊，羅琴.不同濃度華蟾素與吉非替尼聯(lián)合應(yīng)用對(duì)人非小細(xì)胞肺腺癌細(xì)胞株A549增殖、凋亡的影響及其機(jī)制[J].山東醫(yī)藥，2019，59（36）：27-31.

[2]劉筱琴，曾祥燕，劉碧林，楊沛，薛莉君.吉非替尼的合成工藝研究進(jìn)展[J].化工管理，2018（24）：194-195.

[3]劉筱琴，周琳，高小麗，顏偉偉.抗腫瘤藥物吉非替尼的合成工藝研究[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2017，29（09）：1398-1401.