拉羅替尼的合成工藝優(yōu)化

郝林林, 蔡志強(qiáng)*, 李 帥

(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 石油化工學(xué)院 遼寧省芳烴下游精細(xì)化工專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，遼寧 遼陽(yáng) 111003;2.山東省藥學(xué)科學(xué)院，化學(xué)藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101)

拉羅替尼(larotrectinib)是一種新型口服小分子、高選擇性、廣譜的原肌球蛋白受體激酶(TRK)抑制劑，用于兒童和成人患者攜帶神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)性酪氨酸激酶受體(NTRK)基因融合的治療[1]，包括先天性中胚層腎癌[2]、分泌型乳腺癌[3-4]、嬰兒纖維肉瘤癌[5-7]、結(jié)腸癌等[8]。最初由Array BioPharma開發(fā)，2013年授權(quán)給Loxo Oncology公司研發(fā)[9]。拉羅替尼主要通過(guò)與細(xì)胞內(nèi)TRKA、TRKB和TRKC的ATP位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，阻斷表皮生長(zhǎng)因子受體的下游信號(hào)通路，進(jìn)而抑制癌細(xì)胞的分化、增殖和轉(zhuǎn)移，從而起到治療腫瘤的效果[10]。與傳統(tǒng)的治療藥物相比，拉羅替尼具有安全性和耐受性較好等優(yōu)勢(shì)[11]，是首個(gè)全球范圍內(nèi)獲批上市的針對(duì)NTRK基因融合晚期實(shí)體瘤的小分子藥物。

目前，拉羅替尼的合成路線主要有以下3種：第一種[12]報(bào)道的合成路線中，以吡咯烷-1-羧酸叔丁酯為原料，經(jīng)取代、硝化、還原，再與(S)-3-羥基吡咯烷反應(yīng)得到拉羅替尼，該路線總收率僅為18%，合成中用到了昂貴的(-)-金雀花堿、醋酸鈀等試劑，合成成本較高，且工藝需要低溫，對(duì)設(shè)備要求高、能耗大，不適合工業(yè)生產(chǎn)。第二種[13]以2,5-二氟苯甲醛和(R)-叔丁基亞磺酰胺為原料，經(jīng)過(guò)9步反應(yīng)得拉羅替尼。收率為46%，該路線合成步驟較長(zhǎng)，副產(chǎn)物多，操作繁瑣且原料較難獲得，工業(yè)化成本高。第三種[14]以5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶為原料，經(jīng)還原、?；?、親核取代反應(yīng)得到拉羅替尼。此路線反應(yīng)步驟較少，總收率為69%。該路線還原過(guò)程采用鋅粉-鹽酸還原體系，使用強(qiáng)酸不僅加大了對(duì)設(shè)備的腐蝕，而且對(duì)環(huán)境也造成了污染，不適合大規(guī)模生產(chǎn)?？傊?，以上3種合成方法均存在一定不足，因此拉羅替尼的合成工藝需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

本文在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[12-16]，以5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶(2)和(R)-2-(2,5-二氟苯基)吡咯烷(3)為起始原料，經(jīng)胺化、還原、再與氯甲酸苯酯?；?、最后與(S)-3-羥基吡咯烷反應(yīng)成鹽后得到拉羅替尼(Scheme 1)。該合成路線反應(yīng)步驟少，條件溫和，成本低，收率高于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道(總收率73.34%)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR、IR及ESI-MS 進(jìn)行表征。

Scheme 1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SGWX-4型顯微熔點(diǎn)儀；Bruker ARX-400 HMz 型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Perkin-Elmer Spcetrum-FTIR型紅外光譜儀(KBr壓片)；Agient1100型四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)4的合成

依次稱取2(1.0 g, 5.1 mmol)和3(1.0 g, 5.5 mmol)溶于20 mL乙醇中，加入三乙胺(1.82 g, 18.2 mmol)。氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱至60 ℃，反應(yīng)2 h(TLC監(jiān)測(cè))。反應(yīng)完畢，加入10 mL去離子水。室溫?cái)嚢? h，抽濾，濾餅用去離子水(3×3 mL)洗滌，干燥后得淡黃色固體41.61 g，收率92.49%;1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.41(s, 1H), 8.17～8.15(d, 1H), 7.10～6.98(m, 2H), 6.86～6.74(m, 1H), 5.24～5.22(m, 1H), 4.22～4.10(m, 2H), 2.62～2.58(m, 1H), 2.14～2.11(m, 4H); ESI-MSm/z: 346.3{[M+H]+}。

(2)5的合成

稱取4(1.69 g, 4.9 mmol)溶于20 mL乙醇溶劑中，加入氯化銨飽和溶液6 mL，鋅粉(2.0 g, 31.3 mmol)。氮?dú)獗Ｗo(hù)下，室溫?cái)嚢? h(TLC監(jiān)測(cè))。反應(yīng)完畢，抽濾，濾餅用二氯甲烷(3×3 mL)洗滌后，有機(jī)相再用飽和氯化鈉溶液(2×15 mL)洗滌，無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，減壓除去溶劑得黃色固體51.44 g，收率93.70%，不需純化直接用于下步反應(yīng)。

(3)6的合成

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于5 ℃下將5(1.69 g, 4.9 mmol)與碳酸鉀水溶液(1.39 g, 10.1 mmol)溶于20 mL乙醇溶劑中，加入氯甲酸苯酯(0.834 g, 5.3 mmol)，室溫反應(yīng)2 h(TLC監(jiān)測(cè))。反應(yīng)完畢，萃取，無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，減壓除去溶劑得褐色泡狀固體62.12 g，收率90.80%；1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.16～8.15(m, 2H), 7.10～7.06(m, 4H), 6.96～6.93(m, 2H), 6.75～6.74(m, 2H), 5.98～5.96(m, 1H), 5.36～5.35(m, 1H), 3.99～3.98(m, 1H), 3.82～3.80(m, 1H), 2.52～2.50(m, 1H), 2.12～2.10(m, 3H), 1.72～1.71(m, 1H); ESI-MSm/z: 436.7{[M+H]+}。

(4)拉羅替尼(1)的合成

稱取6(2.12 g, 4.9 mmol)溶于20 mL乙醇中，加入吡咯醇(0.132 g, 1.5 mmol)。氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱至60 ℃，反應(yīng)2.5 h(TLC監(jiān)測(cè))。反應(yīng)完畢，自然冷卻至室溫，加入濃硫酸(0.135 g, 1.4 mmol)，室溫?cái)嚢? h(TLC監(jiān)測(cè))。在0 ℃下，加入10 mL正庚烷，并在此溫度下繼續(xù)攪拌11 h，有大量(粉紅色固體)固體產(chǎn)生。抽濾，濾餅用(3×3 mL)混合溶液(乙醇與正庚烷= 1/1,V/V)洗滌，干燥后得拉羅替尼(1)1.95 g，收率93.20%，m.p.217.5～219.3 ℃；1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.24(s, 1H), 8.11(s, 1H), 7.27～6.72(s, 3H), 5.92(s, 1H), 5.30(s, 1H), 4.50(s, 1H), 3.88～3.57(m, 6H), 3.54(s, 1H), 2.48～2.46(s, 3H), 2.10～2.00(m, 4H); IRν: 3293.02, 2972.45, 2874.10, 2348.77, 2289.31, 2114.64, 1645.52, 1605.55, 1487.16, 1443.96, 1387.97, 1180.61, 1103.53, 779.64, 612.88 cm-1; ESI-MSm/z: 429.4{[M+H]+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 4的合成

在4的合成過(guò)程中，文獻(xiàn)[12]采用N,N-二異丙基乙胺作為縛酸劑，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，后處理不便，且價(jià)格較貴，生產(chǎn)成本較高。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，采用三乙胺作為縛酸劑，與文獻(xiàn)的N,N-二異丙基乙胺相比，三乙胺價(jià)格便宜，后處理簡(jiǎn)單，收率較高。本文選擇不同的縛酸劑對(duì)中間體4收率的影響進(jìn)行了考察，當(dāng)選擇氫氧化鈉或氫氧化鉀時(shí)，雖然收率較高，但雜質(zhì)較多，產(chǎn)品質(zhì)量較低；當(dāng)采用吡啶作為縛酸劑時(shí)，毒性較大，且產(chǎn)率低。因此最終本文選用三乙胺作為縛酸劑，收率92.49%。

2.2 5的合成

在5的合成過(guò)程中，文獻(xiàn)[13]采用鋅粉-鹽酸還原體系，本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。采用的鋅粉-氯化銨還原體系，與文獻(xiàn)的鋅粉-鹽酸還原體系相比，避免了強(qiáng)酸的使用，降低了對(duì)設(shè)備的腐蝕，減少了生產(chǎn)成本和對(duì)環(huán)境的污染。為提高5的收率，對(duì)Zn粉的用量進(jìn)行了考察，Zn粉的最佳用量為原料的4 eq.。

2.3 6的合成

在6的合成過(guò)程中，為提高6的收率，通過(guò)控制氯甲酸苯酯的加入量，考察原料5與氯甲酸苯酯的摩爾比對(duì)中間體6收率的影響。隨著氯甲酸苯酯所占比例的增加，6的收率呈先增加后下降趨勢(shì)。但當(dāng)原料5與氯甲酸苯酯的摩爾比為1/2時(shí)，6的收率不再增加。推測(cè)可能的原因是隨著氯甲酸苯酯用量的增加，開始呈5反應(yīng)完全的趨勢(shì)，但后來(lái)反應(yīng)液中未反應(yīng)的氯甲酸苯酯的量越多，導(dǎo)致副產(chǎn)物增多，6的收率呈下降趨勢(shì)。因此，原料5與氯甲酸苯酯的最佳摩爾比為1/1.5時(shí)，6的收率最高為90.80%。

2.4 1的合成

(1)反應(yīng)溫度對(duì)1收率的影響

隨著反應(yīng)溫度的升高，1的收率呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。在反應(yīng)溫度為60 ℃時(shí)，1的收率最高(93.20%)。推測(cè)可能由于在反應(yīng)溫度低于60 ℃時(shí)，原料并未充分溶解，導(dǎo)致反應(yīng)收率不高。在反應(yīng)溫度高于60 ℃時(shí)，溫度升高，導(dǎo)致副產(chǎn)物增多，1的收率呈下降趨勢(shì)。因此反應(yīng)最佳溫度為60 ℃。

(2)反應(yīng)溶劑對(duì)1收率的影響

以DMF和DMSO為溶劑時(shí)，收率較高，但工業(yè)生產(chǎn)中DMF和DMSO沸點(diǎn)較高，不易回收，且對(duì)環(huán)境污染大，不宜選用。以THF為溶劑時(shí)，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，收率較低。以DCM為溶劑時(shí)，由于反應(yīng)溫度較低，原料在DCM中的溶解性較差，收率也比較低。本文選用EtOH為溶劑，原料溶解性相對(duì)較好，反應(yīng)比較完全，溶劑易回收，收率為92.90%。

以(R)-2-(2,5-二氟苯基)吡咯烷和5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶為起始原料，經(jīng)胺化、還原、再與氯甲酸苯酯?；⒆詈笈c(S)-3-羥基吡咯烷反應(yīng)成鹽后得到拉羅替尼。對(duì)影響其收率的關(guān)鍵步驟，即胺化縛酸劑的選擇、硝基還原體系的選擇與Zn粉的用量的考察、原料5與氯甲酸苯酯的摩爾比及最終產(chǎn)品反應(yīng)溶劑與反應(yīng)溫度進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最佳工藝條件如下：合成中間體4的縛酸劑為三乙胺；合成中間體5的最佳Zn粉用量為原料的4 eq.；合成中間體6的原料5與氯甲酸苯酯的最佳摩爾比為1/1.5；在合成拉羅替尼1的合成過(guò)程中，選擇EtOH為溶劑，最佳反應(yīng)溫度為60 ℃。