瑞戈非尼合成工藝研究

湯 君, 何廣衛(wèi)*, 張 強, 劉為中, 劉 毅

(1. 合肥醫(yī)工醫(yī)藥股份有限公司,安徽 合肥 230601； 2. 安慶醫(yī)藥高等?？茖W校,安徽 安慶 246052)

瑞戈非尼(Regorafenib,1)化學名為4-[4-[[[4-氯-3-(三氟甲基)苯基]氨甲?；鵠氨基]-3-氟苯氧基]-N-甲基吡啶-2-甲酰胺一水合物,商品名為Stivarga,是由拜耳公司研發(fā)的第一個治療轉移性結腸直腸癌的口服小分子多激酶抑制劑,于2012年9月在美國上市[1-2]。本品主要通過抑制促進腫瘤生長的多種酶,包括血管內皮細胞生長因子受體(VEGFR-1、 VEGFR-2、 VEGFR-3 等),進而阻斷腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤血管生成作用[3-4]。

1由4-[4-[[[4-氯-3-(三氟甲基)苯基]氨基甲酰]氨基]-3-氟苯氧基]-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(瑞戈非尼無水物,6)加水而成。6的合成路線主要有以下3條:①文獻[5]報道了4-氨基-3-氟苯酚(2)和N-甲基-4-氯-2-吡啶甲酰胺(3)經親核取代得4-(4-氨基-3-氟苯氧基)-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(4);4在CDI(N,N-羰基二咪唑)的活化下,與4-氯-3-三氟甲基苯胺縮合得6,但由于CDI對空氣敏感,對濕不穩(wěn)定,遇水極易分解,且易生成胺的自身成脲產物,導致雜質增多,收率較低,不適合工業(yè)化生產,路線見Scheme 1。②原研專利[6]報道了2和3經親核取代得4,4再與4-氯-3-三氟甲基異氰酸苯酯(5)縮合得6,該工藝采用5替代4-氯-3-三氟甲基苯胺,由于5的活性較強,省去了CDI活化的過程,減少了雜質的生成[7-9],但該專利工藝仍存在如下問題：所得4的產品顏色深,純度和收率偏低；在制備6時,需要濃縮甲苯后再使用低沸點溶劑乙醚處理,操作復雜且安全性低,路線見Scheme 2。③原研專利[10]和文獻[11]報道了先將2與4-甲基-2-戊酮反應生成亞胺類中間體,增強了氧原子的親核性,再與3反應后于酸性條件下脫去保護基得4,最后與5縮合得6,但該方法涉及保護、脫保護,反應步驟增加,操作復雜,成本增加,不適合工業(yè)化生產,路線見Scheme 3。

Scheme 1

Scheme 2

Scheme 3

Scheme 4

本研究參考原研路線(Scheme 4),對1的合成工藝進行了優(yōu)化,使1的有關物質等各項指標符合規(guī)定,晶型與原研一致,總收率48.5%(以3計),產品結構經1H NMR、13C NMR、 MS(ESI)、元素分析確證。具體為,制備4時,將反應溫度升高至95～105 ℃后,再滴加3的N,N-二甲基乙酰胺分散液,反應時間縮短至3 h(文獻[6]反應時間16 h)；使用活性炭脫色,能明顯改善產品的顏色(文獻[6]所得產品顏色較深為紅棕色)；使用無水乙醇重結晶,可明顯降低4的有關物質,純度提高至99.05%,而重復文獻[6]制得4不經純化直接用于后續(xù)反應,實驗結果顯示制得6和1的純度均較低。制備6時,使用二氯甲烷作溶劑,反應畢直接過濾即可,避免文獻中濃縮甲苯再用乙醚處理的工藝,大大簡化了操作。制備1時,文獻采用先將6成鹽再中和的方法,但需要將乙酰氯滴入到甲醇溶液中或使用氯化氫的甲醇溶液成鹽酸鹽后,再于50 ℃下使用氫氧化鈉溶液中和,操作復雜,且容易引入雜質,兩步收率62.6%,本研究開發(fā)了將6溶于丙酮中再滴加水后程序降溫析晶的工藝,操作簡捷,適合放大,提高了收率,兩步收率75.5%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1A型數字熔點儀；Bruker Am-500 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑,TMS為內標)；NEXUS 870FT紅外光譜儀；GCT型氣相色譜-飛行時間質譜連用儀；Elementar Vario Micro型元素分析儀；Shimadzu AT20型高效液相色譜儀；Pyris1 TGA型熱重分析儀；X’TRA型X-射線衍射儀。

化合物2,工業(yè)級,蘇州蓋德精細材料有限公司；化合物3,工業(yè)級,北京華威銳科化工有限公司；化合物5,工業(yè)級,北京華威銳科化工有限公司；丙酮,工業(yè)級,無錫市展望化工試劑有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 4-(4-氨基-3-氟苯氧基)-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(4)的合成

氮氣保護下,向50 L反應釜中加入N,N-二甲基乙酰胺7.78 kg,攪拌下加入叔丁醇鉀2.19 kg(19.53 mol),控溫0～10 ℃攪拌20 min。向反應液中滴加22.50 kg(19.68 mol,N,N-二甲基乙酰胺7.78 kg分散),滴畢,升至20～30 ℃繼續(xù)攪拌0.5 h。然后升溫至95～105 ℃,滴加32.55 kg(15.02 mol,N,N-二甲基乙酰胺2.96 kg分散),滴畢,控溫 95～105 ℃反應2 h(HPLC檢測)。反應畢,降溫至20～30 ℃,過濾,濾液減壓濃縮至粘稠。向100 L反應釜中加入乙酸乙酯17.95 kg,攪拌下將黏稠物加入到反應釜中,加水(3×40.00 kg)洗滌,分液,收集有機層,加入無水硫酸鈉2.67 kg干燥12 h,過濾,適量乙酸乙酯洗滌濾餅。將濾液轉移至30 L反應釜中,升溫至75～85 ℃,加入活性炭0.24 kg,攪拌1 h,趁熱過濾,用適量乙酸乙酯洗滌濾餅,濾液減壓濃縮至粘稠得4粗品。向10 L反應瓶中加入無水乙醇5.52 kg,攪拌下加入4粗品,回流1 h,然后降溫至0～10 ℃,過濾,濾餅用適量冷無水乙醇(0～10 ℃)洗滌后于38～42 ℃真空干燥4 h得4精品3.14 kg,收率80.2%, HPLC純度99.05%, m.p. 140～142 ℃(140.5～141.2 ℃[10])。

(2) 4-[4-[[[4-氯-3-(三氟甲基)苯基]氨基甲?；鵠氨基]-3-氟苯氧基]-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(6)的合成

氮氣保護下,向100 L反應釜中加入二氯甲烷40.33 kg,攪拌下加入42.01 kg(7.70 mol),控溫20～30 ℃,繼續(xù)攪拌10 min。向反應液中滴加52.21 kg(10.01 mol,二氯甲烷14.88 kg溶解),滴畢,控溫20～30 ℃反應20 h(HPLC檢測)。反應畢,過濾,濾餅于28～32 ℃真空干燥4 h得6粗品2.97 kg。向100 L反應釜中加入丙酮42.41 kg和6粗品,升溫至55～65 ℃,待物料溶解后,滴加水15.76 kg,滴畢,保溫攪拌1 h。然后降溫至50 ℃,加入晶種,進一步降溫至30～40 ℃析出,最后降溫至0～10 ℃,過濾,濾餅于58～62 ℃真空干燥4 h得6精品2.71 kg,收率73.0%,HPLC純度99.62%,m.p. 207～208 ℃(208.0～208.9 ℃[12])。

(3) 瑞戈非尼(1)的合成

向50 L反應釜中加入丙酮29.49 kg和6精品1.68 kg,升溫至55～65 ℃,待物料溶解后,滴加水13.44 kg,滴畢,保溫攪拌1 h。然后降溫至50 ℃,加入晶種,進一步降溫至30～40 ℃析出,最后降溫至0～10 ℃,過濾,濾餅于48～52 ℃真空干燥4 h得白色固體11.45 kg,收率82.7%,卡爾費休法測得水分為3.61%(理論水分3.59%),HPLC純度99.86%；熱重分析(TGA)：約150 ℃失重3.389%(3.6%[13])；1H NMR(400 MHz, DMSO-d6)d: 9.49(s, 1H), 8.78～8.76(m, 1H), 8.73(s, 1H), 8.51(d,J=5.6 Hz, 1H), 8.18(t,J=9.2 Hz, 1H), 8.11(s, 1H), 7.62～7.57(m, 2H), 7.44(d,J=2.5 Hz, 1H), 7.23(dd,J=2.6 Hz, 11.5 Hz, 1H), 7.15(dd,J=2.6Hz, 5.6 Hz, 1H), 7.05～7.04(m, 1H), 2.81(d,J=4.8 Hz, 3H);13C NMR(100 MHz, DMSO-d6)d: 165.91, 164.19, 154.08, 152.97, 152.57, 152.13, 150.85, 148.50, 139.43, 132.45, 127.28, 125.40, 123.19, 122.81, 122.13, 117.44, 117.02, 114.44, 109.41, 26.42; MS(ESI)m/z: 483.1{[M+H]+}; Anal. calcd for C21H17N4O4ClF4: C 50.33, H 3.42, N 11.18, found C 50.30, H 3.59, N 11.10。

2 結果與討論

2.1 合成4的反應條件優(yōu)化

(1) 反應溶劑

文獻[5]報道的反應溶劑為N,N-二甲基乙酰胺,進一步考察不同的反應溶劑對反應的影響,結果顯示,N,N-二甲基甲酰胺作為反應溶劑,3剩余10.17%未反應完全；采用N-甲基吡咯烷酮作為反應溶劑,3反應完全,但其沸點太高后處理難以蒸除,工藝操作難度大；而采用N,N-二甲基乙酰胺作為反應溶劑,3反應完全,因此反應溶劑優(yōu)選N,N-二甲基乙酰胺。

(2) 反應溫度

文獻[5]報道的反應溫度為100 ℃,進一步考察不同的反應溫度對反應的影響,結果顯示,75～85 ℃時,反應溫度過低,3未反應完全,產品有關物質大,收率低；采用95～105 ℃和115～125 ℃時,3均反應完全,產品有關物質基本一致,但95～105 ℃所得產品的收率略高,因此反應溫度優(yōu)選95～105 ℃,具體結果見表1。

表1 反應溫度對4有關物質和收率的影響Table 1 Effect of reaction temperature on related substances and yield of 4

(3) 投料比

文獻[5]報道的叔丁醇鉀/2/3(摩爾比)為1.30/1.30/1,進一步考察不同的投料比對反應的影響,結果顯示,減少叔丁醇鉀和2的用量,所得產品的有關物質明顯增大,收率偏低；當按照文獻的投料比時,所得產品的有關物質為2.57%,收率為71.3%；進一步增加叔丁醇鉀和2的用量,所得產品的有關物質未見明顯提高,收率反而降低,因此投料比優(yōu)選叔丁醇鉀/2/3(摩爾比)為1.30/1.30/1,具體結果見表2。

表2 投料比對4有關物質和收率的影響Table 2 Effect of the ratio on related substances and yield of 4

(4) 重結晶

文獻[5]報道的重結晶溶劑為無水乙醇,進一步考察溶劑種類、溶劑用量以及析晶溫度對產品有關物質和收率的影響,結果顯示,無水乙醇所得產品的收率最高,而無水甲醇、異丙醇和乙酸乙酯重結晶所得產品的收率均較低,4種溶劑對產品的有關物質影響均不大,因此優(yōu)選無水乙醇作為重結晶溶劑；當無水乙醇和4粗品的體積質量比為2/1和3/1時,所得產品的收率相當,但無水乙醇和4粗品的體積質量比為3/1時,產品的有關物質較小,進一步增加無水乙醇用量,產品有關物質雖有降低趨勢,但收率偏低,因此無水乙醇的體積優(yōu)選4粗品質量的3倍；析晶溫度對產品的有關物質影響不大,0～10 ℃時所得產品的收率最高,因此析晶溫度優(yōu)選0～10 ℃，結果見表3。

表3 重結晶對4有關物質和收率的影響Table 3 Effect of the recrystallization on related substances and yield of 4

2.2 合成6的反應條件優(yōu)化

采用6粗品制備1時,所得1的有關物質為0.90%,有關物質偏大,單雜超過0.1%,不符合ICH要求,因此有必要對6粗品進行重結晶,進一步提高純度?？疾炝吮?、無水甲醇、無水乙醇、異丙醇對產品有關物質和收率的影響,結果顯示,4種溶劑所得產品的收率均較低,且無水乙醇和異丙醇所得產品的有關物質偏大,鑒于1的制備采用的是丙酮/水的結晶工藝,所得1的有關物質和收率均較佳,故考慮采用丙酮/水對6粗品進行純化,結果所得產品的有關物質為0.60%,收率為75.0%,因此重結晶溶劑優(yōu)選丙酮/水。進一步考察水和6粗品的質量比,結果：水的用量對產品的有關物質和收率影響很大,結合數據優(yōu)選水的質量是6粗品質量的8倍；析晶溫度對產品的有關物質影響不大,0～10 ℃時所得產品的收率最高,因此析晶溫度優(yōu)選0～10 ℃,結果見表4。

表4 6的重結晶條件優(yōu)化Table 4 Optimization of the recrystallization conditions of 6

2.3 合成1的反應條件優(yōu)化

(1) 重結晶

在制備瑞戈非尼時,原研專利[13]在實施例中公開了使用丙酮溶解6后過濾,濾液加水至濾液的1/4直至得到沉淀,干燥后得一水合物的工藝。原研專利[10]公開了以丙酮水為溶劑,分次加水程序降溫析晶制得一水合物的工藝。綜合上述專利,對丙酮/水的重結晶工藝進行研究,考察了水和6的質量比,結果顯示,水的用量對1的有關物質和收率均有影響,當水/6的質量比為9/1時,收率最高,但有關物質大,結合數據優(yōu)選水的質量是6粗品的8倍；同時考察了攪拌速率、降溫速率和析晶溫度對1有關物質和收率的影響,結果顯示,攪拌速率為120 r/min時,水分不合格；降溫速率為15 ℃/h時,水分不合格；析晶溫度為0～10 ℃時,收率最高,且水分和有關物質符合要求,因此攪拌速率優(yōu)選60 r/min,降溫速率優(yōu)選10 ℃/h,析晶溫度優(yōu)選0～10 ℃,具體結果見表5。

表5 1的重結晶條件優(yōu)化Table 5 Optimization of the recrystallization conditions of 1

(2) 干燥條件

在制備1時,原研專利[13]在實施例中公開了在室溫條件下干燥的工藝。原研專利[10]中公開了一水合物于90 ℃下減壓干燥(21 mbar)3 h可得無水物。對1的干燥溫度進行了考察,發(fā)現38～42 ℃干燥2～4 h,水分大于3.8%； 58～62 ℃干燥2～4 h,水分小于3.4%；而48～52 ℃干燥3～4 h,水分符合要求,有關物質基本不變,因此干燥溫度優(yōu)選48～52 ℃,具體結果見表6。

表6 1的干燥條件優(yōu)化Table 6 Optimization of the dry conditions of 1

2.4 自研品1的晶型

對自研品1的晶型進行了研究,按本工藝所得1的晶型經粉末XRD、紅外光譜測定與原研專利報道的晶型一致,進一步對自研品在留樣過程中進行了穩(wěn)定性考察(粉末XRD測定),結果顯示自研品在留樣過程中晶型保持一致,具體晶型數據見表7。

表7 1的晶型數據Table 7 Crystalline form datas of 1

對瑞戈非尼合成工藝進行了研究,并按照優(yōu)化后的工藝進行了公斤級規(guī)模的放大。結果表明,該路線工藝穩(wěn)定,操作簡便,產品總收率48.5%(以3計)、純度99.86%,晶型與原研一致,適合工業(yè)化生產。