妥卡替尼的合成新工藝

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(1.江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司，江蘇 連云港 222047；2.浙江先鋒科技股份有限公司，浙江 臺州 317021)

妥卡替尼(tucatinib)，又稱irbinitinib、ARRY-380或ONT-380，由Array生物制藥公司自主研發(fā)，是一種人表皮生長因子受體酪氨酸激酶ErbB-2(也稱為HER2)的口服抑制劑[1]，正處于HER2+乳腺癌的II期臨床研究[2]，具有潛在的抗腫瘤活性。

目前該公司已報道過合成妥卡替尼的相關路線(如圖1)[3]，以2-氨基-5-硝基芐腈(2)為原料與N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛(DMF-DMA)反應，經(jīng)分離純化后得到N'-(2-氰基-4-硝基苯基)-N,N-二甲基甲脒(3)，收率87%?；衔?經(jīng)催化氫化還原得到苯胺化合物4，收率90%。在-10℃下，化合物4與2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1,1'-(硫代羰基)-二咪唑(TCDI)反應16 h，經(jīng)柱色譜純化后得到硫脲化合物5，收率為34%?；衔?與4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯胺(6)反應，再經(jīng)柱色譜純化后得到4-苯基胺喹唑啉化合物7，收率62%。化合物7經(jīng)與NaOH和p-TsCl發(fā)生環(huán)合反應得到最終產(chǎn)物妥卡替尼(收率未報道)。該路線中間體的純化大部分為柱層析方法，且由化合物4制備5這一步反應收率過低，目前只適用于藥物化學階段的實驗研究，不適合妥卡替尼的放大制備。

圖1 文獻報道的妥卡替尼的合成路線

為了開發(fā)妥卡替尼更為實用的制備方法，本文設計了一種新的合成路線，如圖2所示。分別制備了三種關鍵中間體，包括化合物6，喹唑啉-4,6-二胺化合物15和甲硫基-4,5-二氫惡唑化合物17。

化合物6的合成是基于對硝基苯化合物13[3-4]的優(yōu)化而得。以2-甲基-4-硝基苯酚(8)和4-氯吡啶-2-胺(9)為起始原料，經(jīng)重結晶純化得到化合物4-(2-甲基-4-硝基苯氧基)吡啶-2-胺(10)，收率64%?；衔?0分別與DMF-DMA、鹽酸羥胺反應，得到N-羥基-甲酰胺化合物12，產(chǎn)率為81%。再由三氟乙酸酐(TFAA)處理化合物12后得到三唑并[1,5-a]吡啶化合物13，其產(chǎn)率約為70%?；衔?3經(jīng)催化氫化還原得到化合物6，收率為93%，純度為99.1%。

將2-氨基-5-硝基芐腈(2)與DMF-DMA反應，得到化合物合物3[3]，收率88%?；衔?和化合物3在乙酸溶液中進行成環(huán)反應，得到化合物14，其產(chǎn)率為83%，純度為99.3%。再將化合物14在室溫條件下通過H2/Pd-C/THF的條件催化氫化還原制得化合物15，其收率為92%，純度為99.5%。

甲硫基-4,5-二氫惡唑化合物17是基于文獻報道經(jīng)優(yōu)化制備[5-6]，以2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1,1'-(硫代羰基)-二咪唑(TCDI)為原料，在CH2Cl2中經(jīng)成環(huán)反應得到4,4-二甲基惡唑烷-2-硫酮(16)，收率83%；化合物16與三氟甲磺酸甲酯反應，得到化合物17，收率81%。最后，將化合物17和化合物15溶于Cs2CO3/DMF體系，在125 ℃下反應20 h，經(jīng)重結晶純化得到最終目標化合物1，產(chǎn)率為76%，純度為99.5%。

圖2 改進的妥卡替尼的合成路線

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

實驗所用試劑均為市售分析純，均直接使用，無需進一步純化；熔點由申光WRS-1B熔點儀測定，溫度計未經(jīng)校正；核磁共振用Bruker UltraShield 400 Plus(TMS為內(nèi)標)測試；質(zhì)譜采用Finnigan MAT-95/711測試；HPLC數(shù)據(jù)采用島津LC-20AT和Waters 2487 紫外/可見檢測器測試。

1.2 試驗方法

1.2.1 4-(2-甲基-4-硝基苯氧基)吡啶-2-胺(10)的制備

將N-甲基吡咯烷酮(200 g)、二異丙基乙胺(DIPEA)(67 g，0.52 mol)、2-甲基-4-硝基苯酚(8)(40 g，0.26 mol)和4-氯代-2-氨基吡啶(9)(34 g，0.26 mol)加入2 L三口瓶內(nèi)，150℃下攪拌48 h，冷卻至室溫，加水(800 mL)攪拌2 h，抽濾得固體，用水(60 mL×2)洗滌，45℃干燥6 h，得棕色固體(68 g)。將粗產(chǎn)物和活性炭(7 g)放入茄瓶，加THF(300 mL)，加熱回流2 h，趁熱過濾除去固體，將濾液濃縮至約100 g，在室溫下攪拌12 h后抽濾收集固體，用THF(20 mL×2)洗滌，在45℃下干燥12 h，得產(chǎn)物10(40.5 g，64%)，為灰白色固體。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.29 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 8.14 (dd, J = 8.9, 2.8 Hz, 1H), 7.88 (d, J = 5.8 Hz, 1H), 7.23 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 6.21 (dd, J = 5.8, 2.2 Hz, 1H)，6.10 (s, 2H)，5.90 (d, J = 2.1 Hz, 1H)，2.28 (s, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.1, 95.1, 102.8, 120.9, 123.8, 127.2, 131.8, 144.2, 150.5, 158.5, 162.3, 164.0；MS (ESI):m/z=246.1 [M+H]+。

1.2.2 N-羥基-N'-(4-(2-甲基-4-硝基苯氧基)吡啶-2-基)甲酰胺(12)的制備

將化合物10(39 g，0.159mol)溶于EtOH(200 mL)，攪拌，加入DMF-DMA(21 g，0.175 mol)，75℃下攪拌3 h；將溶液冷卻至～40℃，加入羥胺鹽酸鹽(13 g，0.19 mol)，50℃攪拌3 h，有黃色固體出現(xiàn)，冷卻至室溫，抽濾后得到黃色固體，用EtOH(20 mL×2)洗滌，45℃下干燥6 h，得到化合物12(37 g，81%)，為淡棕褐色固體。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.08 (s, 1H), 9.37 (d, J = 9.9 Hz, 1H), 8.33 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 8.16 (dd, J = 8.9, 2.6 Hz, 1H), 8.10 (d, J = 5.8 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 9.9 Hz, 1H), 7.32 (d, J = 10.6 Hz, 1H), 6.61 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 6.55 (dd, J = 5.8, 2.2 Hz, 1H), 2.28 (s, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.1, 97.8, 106.5, 121.6, 123.9, 127.3, 132.2, 135.9, 144.7, 150.2, 155.2, 157.9, 164.6；MS (ESI):m/z=289.1 [M+H]+。

1.2.3 7-(2-甲基-4-硝基苯氧基)-[1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶(13)的制備

將化合物12(22 g，77 mmol)溶于THF(200 mL)，攪拌，冷卻至內(nèi)溫5℃，緩慢滴加TFAA(17 g，80 mmol)，控制內(nèi)溫<15℃。滴加完畢后于20～25℃下攪拌反應5 h得澄清溶液，減壓除去溶劑，得黃色油狀物，加入乙酸乙酯(150 mL)，用水(100 mL×2)、飽和NaHCO3(100 mL×1)洗滌有機層，分液，有機相減壓除去溶劑，得到淡黃色油狀物。加入MeOH(100 mL)、活性炭(2 g)，加熱攪拌回流1 h，趁熱過濾除去固體，濾液在室溫下攪拌12 h，抽濾得固體，MeOH(10 mL×2)洗滌，45℃下干燥12 h，得化合物13(14.2 g，68%)，為黃色固體。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.02 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 8.46 (s, 1H), 8.33 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 8.13 (dd, J = 8.9, 2.7 Hz, 1H), 7.30 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.27 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 7.10 (dd, J = 7.4, 2.5 Hz, 1H), 2.36 (s, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.1, 101.9, 108.9, 120.2, 123.9, 127.4, 131.4, 131.5, 144.4, 151.2, 154.9, 157.9, 158.6；MS (ESI):m/z= 271.1 [M+H]+。

1.2.4 4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯胺(6)的制備

將化合物13(13.5 g，0.05 mol)和5%濕Pd-C(0.7 g)置于茄瓶，加入THF(120 g)，在40℃，用H2氣球加氫反應，攪拌15 h，得到澄清棕色溶液，用硅藻土墊過濾，濾餅用THF(10 mL×1)洗滌。合并濾液減壓濃縮，得到黃色油狀物，加入MeOH(20 mL)在50℃下攪拌，得到澄清溶液，緩慢加入水(20 mL)，在室溫下攪拌12 h，抽濾得固體，用MeOH(10 mL×2)洗滌，45℃下干燥12 h，得到化合物6(11.2 g，93%)，為灰白色固體，mp: 155.5～160.0℃；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.87 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 8.34 (s, 1H), 6.95 (dd, J = 7.4, 2.1 Hz, 1H), 6.82 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 6.63 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 6.54 (s, 1H), 6.50 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 5.11 (s, 2H), 1.99 (s, 3H);13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.1, 96.9, 107.6, 113.2, 116.7, 122.3, 130.5, 130.6, 142.1, 147.3, 151.7, 154.9, 161.1；MS (ESI): m/z =241.0 [M+H]+；HPLC歸一化法：色譜柱Agilent Eclipse XDB-C18(250 mm×4.6 mm×5 μm)；檢測波長：254 nm；流速：1.0 mL/min；柱溫：35℃；進樣量：1 μL；溶劑：MeOH；濃度：0.5 mg/mL；運行時間：20min；流動相：甲醇-水(80: 20)；保留時間：4.088 min，純度：99.13%。

1.2.5 N-(4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯基)-6-硝基喹唑啉-4-胺(14)的制備

根據(jù)已報道的方法制備N'-(2-氰基-4-硝基苯基)-N，N-二甲基甲酰亞胺(3)，分離提純后得到88%的淡紅色固體[3]。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.48 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 8.29～8.26 (m, 2H), 7.38 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 3.17 (s, 3H), 3.09 (s, 3H)；MS (ESI): m/z = 219.1 [M+H]+。

將化合物3(26.2 g，0.12 mol)和化合物6(29.0 g，0.12 mol)置于茄瓶，加入乙酸(250 g)，加熱至85℃攪拌2 h，得到淺黃色懸浮液，減壓蒸餾除去部分溶劑后加水(120 g)，在0～5℃下攪拌1 h，抽濾得固體，用水(50 g×2)洗滌，45℃下干燥12 h，得到化合物14(41.2 g，83%)，為黃色固體。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.50 (s, 1H), 9.69 (s, 1H), 8.95 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.75 (s, 1H), 8.57 (dd, J = 9.2, 2.2 Hz, 1H), 8.39 (s, 1H), 7.95 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.86 (d, J = 11.5 Hz, 2H), 7.25 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.04 (dd, J = 7.5, 2.5 Hz, 1H), 6.84 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 2.22 (s, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.3, 98.3, 107.9, 114.8, 121.2, 121.6, 122.6, 126.2, 127.0, 129.9, 130.4, 130.9, 136.6, 144.9, 148.7, 151.6, 153.5, 155.1, 158.1, 159.1, 159.9；MS (ESI): m/z = 414.1 [M+H]+；HPLC歸一化法：色譜柱：Agilent Eclipse XDB-C18(250 mm×4.6 mm×5 μm)；檢測波長：254 nm；流速：1.0 mL/min；柱溫：35℃；進樣量：1 μL；溶劑：MeOH；濃度：0.5 mg/mL；運行時間：40 min；流動相：甲醇-水(70∶30)；保留時間：23.30 min，純度：99.47%。

1.2.6N4-(4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯基)喹唑啉-4,6-二胺(15)的制備

在茄瓶里加入化合物14(32.0 g，0.077 mol)、5%濕Pd-C(1.8 g)、THF(240 g)，用H2氣球加氫，室溫攪拌5 h，得到澄清的棕色溶液。用硅藻土墊過濾，濾餅用THF(40 mL×2)洗滌。濃縮合并濾液至約70 g，加水(120 g)，在室溫下攪拌2 h。抽濾得固體，用水(30 g×2)洗滌，45℃下干燥12 h，得化合物15(27.6 g，92%)，為黃色固體。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.38 (d, J = 13.8 Hz, 1H), 8.93 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 8.38 (s, 1H), 8.36 (s, 1H), 7.90 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 7.85 (dd, J = 8.7, 2.3 Hz, 1H), 7.54 (t, J = 8.1 Hz, 1H), 7.38 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.26 (dd, J = 8.9, 2.2 Hz, 1H), 7.18 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.03 (dd, J = 7.5, 2.6 Hz, 1H), 6.79 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 5.59 (s, 2H), 2.19 (d, J = 5.5 Hz, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.3, 98.3, 107.8, 107.9, 121.3, 121.6, 122.7, 126.3, 127.1, 129.9, 130.5, 130.9, 136.5, 145.0, 148.7, 151.7, 153.5, 155.5, 158.1, 159.2, 159.9；MS (ESI):m/z= 384.1 [M+H]+；HPLC歸一化法：色譜柱：Agilent Eclipse XDB-C18(250 mm×4.6 mm×5 μm)；檢測：254 nm；流速：1.0 mL/min；柱溫：35℃；進樣量：1 μL；溶劑：MeOH；濃度：0.5 mg/mL；運行時間：40 min；流動相：甲醇-水(70∶30)；保留時間：6.475 min，純度：99.90%。

1.2.7 4,4-二甲基惡唑烷-2-硫酮(16)的制備

將2-氨基-2-甲基-1-丙醇(13.4 g, 0.15 mol)溶于CH2Cl2(200 g)中，緩慢滴加1,1'-(硫代羰基)二咪唑(26.7 g，0.15 mol)溶于CH2Cl2(260 g)的溶液，控溫<25℃，滴加完畢后在室溫下攪拌17 h，用水(150 g×2)洗滌，減壓除去溶劑，得到化合物16(16.3 g，83%)，為白色固體[5]，直接用于下一步反應。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.05 (brs, 1H), 4.27 (s, 2H), 1.26 (s, 6H)。

1.2.8 4,4-二甲基-2-(甲硫基)-4,5-二氫惡唑三氟甲磺酸鹽(17)的制備

將化合物16(13.1 g，0.1 mol)溶于CH2Cl2(200 g)中，緩慢滴加三氟甲磺酸甲酯(18.0 g，0.11 mol)，控溫<25℃。滴加完畢后在室溫下攪拌15 h。用甲基叔丁基醚(500mL)稀釋反應液，在0～5℃下攪拌2 h。抽濾得固體，用甲基叔丁基醚(30 mL×2)洗滌，室溫下真空干燥6 h，得化合物17(23.9 g，81%)，為白色固體，直接用于下一步反應。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 4.56 (s, 2H), 2.61 (s, 3H), 1.39 (s, 6H)。

1.2.9 妥卡替尼(1)的制備

將化合物17(16.2 g，55 mmol)溶于DMF(80 mL)中，室溫下將Cs2CO3(26.5 g，82 mmol)分批加入其中，攪拌反應1 h后加入化合物15(16.9 g，44 mmol)，125℃下攪拌20 h。冷卻至室溫加入冰水(300 g)，室溫攪拌1 h。抽濾得固體，用水(20 mL×2)洗滌，在45℃下干燥6 h，得到淺黃色固體21 g。將粗產(chǎn)物和活性炭(4 g)置于EtOAc(100 mL)中加熱回流1 h。趁熱過濾除去固體，將濾液濃縮至約50 g，將正庚烷(50 mL)緩慢加至溫熱的溶液中，在室溫下攪拌12 h。抽濾得固體，用正庚烷(15 mL×2)洗滌，45℃下干燥12 h，得到化合物1(16.1 g，76%)，為白色固體，mp為251.2～254.7℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.58 (s, 1H), 8.94 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.50 (s, 1H), 8.38 (s, 1H), 8.03 (brs, 1H), 7.92 (s, 1H), 7.87 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.67 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.59～7.41 (m, 1H), 7.20 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.03 (dd, J = 7.5, 2.6 Hz, 1H), 6.80 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 4.08 (s, 2H), 2.19 (s, 3H), 1.29 (s, 6H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 16.3, 27.5, 78.1, 97.9, 107.8, 116.2, 121.6, 121.9, 125.4, 128.5, 130.2, 130.8, 137.9, 145.9, 147.7, 151.7, 152.6, 155.1, 157.4, 160.2；MS (ESI): m/z =481.2 [M+H]+；HPLC歸一化法：色譜柱：Agilent Eclipse XDB-C18(250 mm×4.6 mm×5 μm)；檢測波長：254 nm；流速：1.0 mL/min；柱溫：35℃；進樣量：1 μL；溶劑：MeOH；濃度：0.5 mg/mL；運行時間：40 min；流動相：甲醇-水(70∶30)；保留時間：7.563 min，純度：99.9%。

2 總結與討論

本文主要開發(fā)了妥卡替尼(1)的新工藝路線并對其進行改進，重點合成其三個關建中間體，其中：4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯胺(6)經(jīng)5步反應制得，產(chǎn)率32.8%，純度99.1%；N4-(4-([1,2,4]三唑并[1,5-a]吡啶-7-氧基)-3-甲基苯基)喹唑啉-4,6-二胺(15)經(jīng)3步反應制得，產(chǎn)率67.0%，純度99.5%；4,4-二甲基-2-(甲硫基)-4,5-二氫惡唑三氟甲磺酸鹽(17)經(jīng)2步反應制得，產(chǎn)率為67.2%；最后化合物15和17反應制得化合物1，產(chǎn)率76%，純度>99.5%。

在由2-甲基-4-硝基苯酚(8)和4-氯吡啶-2-胺(9)制備4-(2-甲基-4-硝基苯氧基)吡啶-2-胺(10)的步驟中，分離純化后的收率～64%，造成收率不高的原因目前認為是在后處理過程中損耗較大，使用活性炭熱濾、重結晶操作影響了收率，但通過TLC和HPLC的監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)有明顯雜質(zhì)，由于化合物10的合成不是本工藝路線的關建步驟，因此目前還未對該步反應優(yōu)化。

本文中采用了H2/Pd-C的催化氫化的反應條件將苯環(huán)上硝基還原成氨基，分別由化合物13制備6、化合物14制備15，因為這幾個化合物中均含有三氮唑結構，為了避免碳氮雙鍵被還原，我們均采用氫氣球加氫、室溫～40 ℃相對溫和的反應條件，實驗分析結果表明該催化氫化反應收率較高，未發(fā)現(xiàn)有副產(chǎn)物生成。

惡唑烷-2-硫酮化合物16和甲硫基二氫惡唑化合物17是基于文獻報道的方法經(jīng)優(yōu)化后制備[5-6]，這兩個化合物均較不穩(wěn)定，需要現(xiàn)用現(xiàn)制，室溫存放溶解分解變質(zhì)。其中化合物16相對于17要穩(wěn)定一些，在4 ℃下可以儲存2～3周不變質(zhì)，而化合物17則需在-18℃，Ar2的保護下儲存才能保證不變質(zhì)。

綜上所述，本論文成功制備了抗腫瘤藥物妥卡替尼，并對該新工藝路線進行了初步優(yōu)化，經(jīng)9步反應制得妥卡替尼，總收率16.7%，純度>99.5% (HPLC)，原料試劑易得、反應條件溫和、操作安全方便，目標產(chǎn)物及中間體結構經(jīng)1H-NMR、13C-NMR和LC-MS確證。