枸櫞酸托法替尼的合成工藝改進(jìn)

劉 麗，劉資進(jìn)，湯 君，何廣衛(wèi)，劉為中

（1安徽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，合肥 230601；2安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，合肥 230012；3合肥醫(yī)工醫(yī)藥股份有限公司，合肥 230601）

枸櫞酸托法替尼（tofacitinib citrate，1），化學(xué)名為3-［（3R，4R）-4-甲基-3-［甲基（7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶-4-基）氨基］哌啶-1-基）-3-氧代丙腈枸櫞酸鹽，是由美國(guó)輝瑞公司開發(fā)的一種新型JAK3 抑制劑［1-3］。與大多數(shù)抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）藥物作用于細(xì)胞外靶點(diǎn)不同的是，本品通過抑制胞內(nèi)靶點(diǎn)JANUS 激酶（JAKs）達(dá)到抗RA 的療效［4］。本品可單獨(dú)使用，也可聯(lián)合甲氨喋呤用于治療對(duì)腫瘤壞死因子抑制劑應(yīng)答不足的活動(dòng)性類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎［5］。

文獻(xiàn)報(bào)道的枸櫞酸托法替尼的合成路線主要有以下3種：

路線1：原研專利［6］公開了2，4-二氯-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶（2）與雙［（3R，4R）-1-芐基-N，4-二甲基哌啶-3-胺］-二-對(duì)甲苯酰-L-酒石酸鹽（3）進(jìn)行取代反應(yīng)制得N-［（3R，4R）-1-芐基-4-甲基哌啶-3-基］-2-氯-N-甲基-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶-4-胺（4），再經(jīng)Pd（OH）2/C 加氫脫芐基和氯得N-［（3R，4R）-4-甲基哌啶-3-基］-N-甲基-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶-4-胺（5），最后與氰乙酸乙酯發(fā)生氰乙?；磻?yīng)制得化合物1。該路線經(jīng)過加氫反應(yīng)可同時(shí)脫芐基和氯，但使用氫氣危險(xiǎn)系數(shù)高；此外，氰乙?；磻?yīng)用甲苯做溶劑，三乙胺做堿，反應(yīng)溫度需要100 ℃，反應(yīng)時(shí)間達(dá)24 h，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)，不利于純化。

Scheme 1 Synthesis of tofacitinib by Route 1[6]

Scheme 2 Synthesis of tofacitinib by Route 2[6]

專利［7］使用（3R，4R）-1-芐基-N，4-二甲基哌啶-3-胺二鹽酸鹽（6）替代化合物3 作為起始物料，在制備化合物4的后處理過程中需要萃取和濃縮，操作復(fù)雜，所得化合物4 的純度僅有95.8%，并未提供純化方法。氰乙?；磻?yīng)，需要對(duì)氰乙酸進(jìn)行預(yù)活化，使用氰基乙酸和酰氯制備得到活性酸酐再與化合物5 反應(yīng)，操作復(fù)雜，且所得酸酐中間體活性很高，進(jìn)一步放大生產(chǎn)操作中不可控風(fēng)險(xiǎn)增加，反應(yīng)完成后，需要分離出托法替尼，再與枸櫞酸在另一種溶劑中成鹽，兩步收率僅為77.5%。

專利［8］在枸櫞酸托法替尼粗品制備步驟，使用了二氯甲烷和甲醇作為成鹽溶劑，所得粗品純度僅有97.64%，后續(xù)精制溶劑為DMSO 和二氯甲烷，但二氯甲烷和甲醇為二類溶劑，不適合在成品精制中使用，且DMSO沸點(diǎn)高，難以清除。

路線2：原研專利［6］公開了另一條路線，是將4-氯-7-甲苯磺?；?7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶（7）與化合物3進(jìn)行取代反應(yīng)制得N-［（3R，4R）-l-芐基-4-甲基哌啶-3-基］-N-甲基-7-對(duì)甲苯磺?；量┎ⅲ?，3-d］嘧啶-4-胺（8），脫對(duì)甲苯磺酰基和芐基得化合物5，最后與氰乙酸乙酯反應(yīng)并成鹽制得化合物1。相較于路線1，脫芐基和脫對(duì)甲苯磺?；枰獌刹椒磻?yīng)，增加了反應(yīng)步驟，并且該路線會(huì)產(chǎn)生對(duì)甲苯磺酸，對(duì)甲苯磺酸為明確的基因毒性雜質(zhì)，殘留風(fēng)險(xiǎn)較大，難以控制。在脫芐基時(shí)仍需要加氫反應(yīng)，未排除使用氫氣帶來的風(fēng)險(xiǎn)。為減少氰乙?；磻?yīng)的時(shí)間和反應(yīng)溫度，文獻(xiàn)［9］對(duì)此反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使用DBU 替代三乙胺，正丁醇替代甲苯，40 ℃反應(yīng)20 h能以93%的收率制得化合物1，作者重現(xiàn)文獻(xiàn)方法，發(fā)現(xiàn)原料化合物5 反應(yīng)不完全，且隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，反應(yīng)液中雜質(zhì)會(huì)明顯增加。

路線3：文獻(xiàn)［10］在路線2 的基礎(chǔ)上將合成路線前延，報(bào)道了以4-氯-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶為起始物料，先經(jīng)N-對(duì)甲苯磺?；Ｗo(hù)得化合物7，其余中間體與合成路線均與路線2 一致。脫芐基步驟，采用水合肼替代氫氣作供氫體，但水合肼易爆，且肼是基因毒性雜質(zhì)，難以清除。氰乙?；磻?yīng)時(shí)，采用乙醇做溶劑，20 ~ 25 ℃下反應(yīng)22 h，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的雜質(zhì)在后續(xù)精制步驟需要兩次重結(jié)晶才能清除至0.1%以下，導(dǎo)致收率降低。

本研究參考文獻(xiàn)［6-10］，以2，4-二氯-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶（2）和（3R，4R）-1-芐基-N，4-二甲基哌啶-3-胺二鹽酸鹽（6）為原料，經(jīng)親核取代、催化轉(zhuǎn)移氫化、氰乙酰化、成枸櫞酸鹽4 個(gè)步驟合成枸櫞酸托法替尼（1），并對(duì)合成路線中存在的問題進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)：（1）合成化合物4 時(shí)，參考文獻(xiàn)［6］方法所得產(chǎn)品的性狀差，純度低，為進(jìn)一步改善產(chǎn)品性狀，提高純度，優(yōu)化后采用乙醇-水（1∶1）打漿精制，所得精品性狀為粉末狀固體，純度99.25%，收率85.4%（文獻(xiàn)［6］：收率100%，未提供純度數(shù)據(jù)）。（2）合成化合物5時(shí)，文獻(xiàn)［9］采用Pd/C或Pd（OH）2/C 的加氫工藝，對(duì)設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，危險(xiǎn)系數(shù)高，優(yōu)化后采用Pd（OH）2/C作催化劑，甲酸銨替代氫氣作供氫體，乙酸作酸性調(diào)節(jié)劑，革除了使用氫氣帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，所得化合物5的純度98.96%，無(wú)需進(jìn)一步純化，收率93.8%（文獻(xiàn)［9］：純度95.7%，收率94.1%）。（3）合成化合物1 粗品時(shí)，控制滴加DBU 的溫度為25 ~ 35 ℃，并精確控溫33 ~ 37 ℃下反應(yīng)12 h 即可反應(yīng)完全，縮短了反應(yīng)時(shí)間，減少了雜質(zhì)的生成，所得粗品純度99.67%（文獻(xiàn)［10］：純度94.64%）。粗品精制工序，原研專利中公開了使用乙醇-水（1∶1）打漿提純，但作者重現(xiàn)文獻(xiàn)方法后發(fā)現(xiàn)化合物1的性狀、有關(guān)物質(zhì)均不合格，優(yōu)化后采用正丙醇-丙酮-水（1∶1∶2）重結(jié)晶精制，所得產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，化合物1 的純度99.67%，收率89.7%（文獻(xiàn)［9］：純度95.7%，收率77.6%）；與文獻(xiàn)［10］相比，在粗品精制工序中未使用高沸點(diǎn)溶劑DMSO 和二類溶劑二氯甲烷，降低了產(chǎn)品中有機(jī)溶劑殘留超標(biāo)的可能性。優(yōu)化后的工藝操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品質(zhì)量可控，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

Scheme 3 Synthesis rout of tofacitinib citate

1 材 料

1.1 試 劑

2，4-二氯-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶（安慶百誼生物科技有限公司）；（3R，4R）-1-芐基-N，4-二甲基哌啶-3-胺二鹽酸鹽（珠海優(yōu)潤(rùn)醫(yī)藥科技有限公司）；氫氧化鈀碳（鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，陜西瑞科新材料股份有限公司）；水合肼（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，上海泰坦科技股份有限公司）；氰乙酸乙酯（上海博氏醫(yī)藥科技有限公司）；其他試劑均為市售分析純。

1.2 儀 器

LC-10ATVP 高校液相色譜儀（日本Shimadzu公司）；LTQ-Orbitrap XL液相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀、Orbitrap XL ETDTM液相色譜-傅里葉變換靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Thermo 公司）；JNM-ECZ600R 核磁共振儀（日本Jeol 公司）；布魯克 Avance Ⅲ 400超導(dǎo)傅里葉數(shù)字化核磁共振波譜儀（瑞士布魯克公司）；WRS-1B 數(shù)字熔點(diǎn)儀（上海申光儀器儀表有限公司）。

2 化學(xué)合成

2.1 N-[(3R,4R)-1-芐基-4-甲基哌啶-3-基]-2-氯-N-甲基-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺（4）的制備

將化 合物6 100.00 g（0.34 mol）、化合 物2 64.56 g（0.34 mol）、無(wú) 水 碳 酸 鉀284.69 g（2.06 mol）、純化水600 mL 加入反應(yīng)瓶中，升至90 ~ 100 ℃攪拌反應(yīng)，用TLC［GF254薄層板，展開劑：石油醚-乙酸乙酯（3∶1）］監(jiān)測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)畢，降至20 ~ 30 ℃，過濾，濾餅用純化水100 mL 分次洗滌，抽干。將濾餅加入乙醇500 mL 和純化水500 mL 的混合溶劑中，升至55 ~ 60 ℃攪拌1 h，再降至10 ~ 20 ℃攪拌2 h，過濾，濾餅用乙醇50 mL洗滌，于50 ℃減壓干燥得白色固體108.51 g，收率85.4%，純度99.25%［HPLC 歸一化法：C18柱（4.6 mm × 250 mm，5 μm）；流動(dòng)相A：10 mol/L 磷酸二氫鉀溶液（用磷酸調(diào)節(jié)pH 至3.0），B：乙腈，梯度洗脫（0 ~ 5 min，A 90%；5 ~ 40 min，A 90% → 40%；40 ~ 50 min，A 40%；50 ~ 50.01 min，A 40% → 90%；50.01 ~ 60 min，A 90%）；流速1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；柱溫40 ℃］。mp： 155.2 ~ 155.9 ℃（文 獻(xiàn)［9］：155 ~ 156 ℃）；1H NMR（600 MHz， DMSO-d6）δ：11.793（1 H，s，NH），7.316（4 H，d，J= 6 Hz，Ar-H），7.235（1 H，q，J= 4.2 Hz，Ar-H），7.131（1 H，d，J= 3.6 Hz，Ar-H），6.589（1 H，s，Ar-H），4.999（1 H，s，CH），3.538（2 H，s，CH2），3.480（3 H，q，J= 13.2 Hz，CH3），2.796（1 H，q，J= 6 Hz，CH），2.650~2.545（2 H，m，CH2），2.251~2.109（2 H，m，CH2），1.665~1.573（2 H，m，CH2），0.876（3 H，d，J= 6.6 Hz，CH3）；HR-MS（m/z）：Calcd. for C20H25ClN5［M + H］ 370.172 0，F(xiàn)ound 370.178 1。

2.2 N-甲基-N-[(3R,4R)-4-甲基哌啶-3-基]-7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-胺（5）的制備

將化合物4 107.99 g（0.29 mol）、無(wú)水乙醇1 080 mL、乙酸37.46 g（0.62 mol）和甲酸銨39.29 g（0.62 mol）加入反應(yīng)瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入氫氧化鈀碳（20%）8.65 g，攪拌升至70 ~ 75 ℃，反應(yīng)2 h，用TLC［GF254薄層板，展開劑：二氯甲烷-甲醇（10∶1）］監(jiān)測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)畢，降至30 ~ 40 ℃，濾除氫氧化鈀碳，濾餅用無(wú)水乙醇200 mL洗滌，濾液減壓濃縮。濃縮畢，向剩余物中加入二氯甲烷648 mL 和水216 mL，加入氨水調(diào)節(jié)pH 至9 ~ 10，分液，水相繼續(xù)用二氯甲烷（324 mL × 2）萃取，合并有機(jī)相，減壓濃縮至干，得到白色漿狀物67.18 g，收率93.8%，純度98.96%［HPLC 歸一化法：C18柱（4.6 mm × 250 mm，5 μm）；流動(dòng)相A：0.01 mol/L磷酸二氫鉀溶液（用磷酸調(diào)節(jié)pH 至3.0），B：乙腈，梯度洗脫（0 ~ 5 min，A 90%；5 ~ 40 min，A 90% →40%；40 ~ 50 min，A 40%；50 ~ 50.01 min，A 40% →90%；50.01 ~ 60 min，A 90%）；流速1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；柱溫50 ℃］。1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ：11.566（1 H，s，NH），8.052（1 H，s，Ar-H），7.075（1 H，d，J= 3.6 Hz，Ar-H），6.490（1 H，d，J= 3 Hz，Ar-H），4.769（1 H，s，CH）， 3.101（3 H，dd，J1= 11.4 Hz，J2= 9.6 Hz，CH3），2.810（1 H，dd，J1= 11.4 Hz，J2= 3.6 Hz，CH2），2.734（1 H，t，J= 10.8 Hz，CH2），2.623 ~ 2.596（1 H，m，CH2），2.277（1 H，t，J= 6 Hz，CH），1.729 ~ 1.690（1 H，m，CH2），1.449 ~ 1.421（1 H，m，CH2），0.931（3 H，d，J= 7.2 Hz，CH3）；HR-MS（m/z）：Calcd. for C13H20N5［M + H］ 246.164 0，F(xiàn)ound 246.170 2。

2.3 3-{(3R,4R)-4-甲基-3-[甲基-(7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶-4-基)氨基]-哌啶-1-基}-3-氧代丙腈枸櫞酸鹽（1）的制備

將化合物5 68.76 g（0.28 mol）、正丁醇358 mL和氰乙酸乙酯95.01 g（0.84 mol）加入反應(yīng)瓶中，控溫25 ~ 35 ℃滴入DBU 42.62 g（0.28 mol）。滴畢，升至33 ~ 37 ℃攪拌反應(yīng)，用TLC［GF254薄層板，展開劑：乙酸乙酯-甲醇（10∶1）］ 監(jiān)測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)畢，向反應(yīng)液中滴入枸櫞酸溶液（一水合枸櫞酸118.50 g（0.56 mol）溶于正丁醇215 mL 和純化水107 mL 制得）。滴畢，升至80 ~ 85 ℃攪拌1 h，再降至10 ~ 20 ℃攪拌1 h。過濾，濾餅用正丁醇75 mL洗滌，于50 ℃減壓干燥得白色固體135.67 g。將白色固體加入純化水1 085 mL、丙酮543 mL 和正丙醇543 mL 的混合溶劑中，攪拌升至80 ~ 85 ℃至固體溶解，再降至10 ~ 15 ℃攪拌2 h，過濾，濾餅用正丙醇25 mL、丙酮25 mL 和水50 mL 的混合溶劑洗滌，于50 ℃減壓干燥得白色固體126.86 g，收率89.7%，純度99.67%［HPLC 歸一化法：C18柱（4.6 mm × 250 mm，5 μm）；流動(dòng)相A：0.01 mol/L磷酸二氫鉀溶液（用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6.8）-乙腈（92∶8），B：乙腈，梯度洗脫（0 ~ 5 min，A 90%；5 ~ 40 min，A 90% → 40%；40 ~ 50 min，A 40%；50 ~ 50.01 min，A 40% → 90%；50.01 ~ 60 min，A 90%）；流速1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；柱溫35 ℃］。mp 201.3 ~ 202.2 ℃（文獻(xiàn)［11］：201 ℃）；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12.355（2 H，br，COOH），11.670（1 H，s，OH），8.111（1 H，d，J= 5.6 Hz，Ar-H），7.149（1 H，t，J= 3.2 Hz，Ar-H），6.572（1 H，d，J= 1.6 Hz，Ar-H），4.856（1 H，s，CH），4.163 ~ 3.648（4 H，m，CH2× 2），3.429 ~ 3.406（2 H，m，CH2），3.269（3 H，d，J= 4 Hz，CH3），2.757（2 H，d，J= 15.2 Hz，CH2），2.654（2 H，d，J= 15.2 Hz，CH2），2.434 ~ 2.335（1 H，m，CH），1.880 ~ 1.529（2 H，m，CH2），1.013（3 H，d，J= 7.2 Hz，CH3）；HR-MS（m/z）：Calcd. for C16H21N6O［M + H］ 313.169 9，F(xiàn)ound 313.176 39。

3 結(jié)果和討論

本研究以2，4-二氯-7H-吡咯并［2，3-d］嘧啶和（3R，4R）-1-芐基-N，4-二甲基哌啶-3-胺二鹽酸鹽為原料，經(jīng)親核取代、催化轉(zhuǎn)移氫化、氰乙?；?、成枸櫞酸鹽等4步反應(yīng)制得枸櫞酸托法替尼，總收率71.9%（以化合物9計(jì)），純度99.67%（文獻(xiàn)［9］：總收率59.6%），晶型與原研一致。經(jīng)工藝優(yōu)化后，收

率優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的合成工藝收率，工藝操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)條件溫和，無(wú)柱色譜純化過程，適合工業(yè)化生產(chǎn)。