醋酸烏利司他關鍵中間體的合成工藝

候美嬌,董 敏,楊 旭,張 翔*,董金華*

(1.中國醫學科學院 北京協和醫學院藥物研究所 活性物質發現與適藥化研究北京市重點實驗室，北京 100050；2.沈陽藥科大學 基于靶點的藥物設計與研究教育部重點實驗室，遼寧 沈陽 110016)

醋酸烏利司他(Ulipristal Acetate)，化學名為17α-乙酰氧基-11β-[4-(N,N-二甲氨基)苯基]-19-去甲孕甾-4,9-二烯-3,20-二酮，最初是由三角研究所(Triangle)作為一種選擇性孕酮受體調節開發。法國HRA制藥公司首次推出其作為無保護性交或避孕失敗后120 h內的緊急避孕藥，并于2009年在美國申請獲批上市。2012年,該產品在歐盟獲得批準,用于對育齡成年婦女子官肌瘤的中度至重度癥狀進行術前治療。2015年，該產品在歐盟獲得批準，用于對育齡成年婦女子宮肌瘤的長期管理中的間歇性使用[1]。本品作為一種選擇性孕酮受體調節劑(Additional selective progesterone receptor modulators,SPRMs)[2-4]，具有直接組織特異性部分孕酮拮抗作用,是目前唯一一個批準用于治療術前子宮肌瘤的SPRMs藥物，同時也是唯一在避孕失敗或無防護性生活后120 h內口服以避免懷孕的產品，鑒于其在相關適應癥體現出的優勢，對其原料藥制備工藝進行了深入的研究，具有重要的社會和經濟意義。

現有醋酸烏利司他主要的合成路線總結如Scheme 1所示。這些路線存在共性缺欠，有進一步改進提升的空間：一是安全性問題，部分路線使用劇毒試劑(如四氧化鋨、氰化鈉)(路線1～3)；二是經濟性問題，現有路線工業化生產成本均較高(路線1[5]反應步驟長，路線2[5]、路線3[6-7]反應條件苛刻，路線4[8]、路線5[9-10]后處理成本高)；三是環保性問題，對大氣污染比較嚴重，不符合綠色化學的標準。在綜合分析已報道的合成策略后[11-14]，以3-縮酮(UPA-O)作為醋酸烏利司他的起始原料，以路線5作為優化起始合成路線(Scheme 2)。

Scheme 1

Scheme 2

由于中間體UPA-K對終產物醋酸烏利司他的純度及收率有著至關重要的影響，因此對此關鍵中間體制備的每步條件均進行考察，著重于研究可替換汞鹽催化炔基水化的Mislow-Evans重排反應條件篩選，實現炔基向乙酰基的順利轉化，以預期得到一條收率較高、符合綠色化學要求，可工業化生產以及相對經濟合理的合成路線。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Yanaco MP-J3型毛細管熔點儀；Mercury-400型核磁共振儀(DMSO-d6或CDCl3為溶劑，TMS為內標)，Biotage Isolera one型快速制備色譜;Thermo Exactive Orbitrap型質譜儀。

所用試劑均為分析純或化學純。

1.2 合成

(1) 3-亞乙二氧基-17α-乙炔基-17β-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11)-二烯(UPA-1)的合成

稱取叔丁醇鉀3.5 g(31.2 mmol)溶解于60 mL 干燥THF中，室溫下通入干燥乙炔30 min(濃硫酸洗氣)，降溫至-5 ℃后繼續通乙炔1 h，加入化合物UPA-O6.5 g(20.6 mmol)，并繼續通乙炔2 h(TLC監測)。向反應液中加入飽和氯化銨溶液60 mL，攪拌1 min，減壓除去THF至溶液呈粘稠狀，攪拌下加入冰水50 mL，并在冰浴中攪拌2 h，有淡黃色固體析出，過濾，濾餅用水(3×5 mL)洗滌，于30 ℃真空干燥得類白色固體UPA-16.57 g(19.31 mmol)，收率96.6%，m.p.155～157 ℃(145～148 ℃[15]);1H NMR(DMSO-d6,400 MHz)δ:0.71(s,3H),1.02～2.57(m,18H),3.33(s,1H),3.86(s,4H),5.53(t,1H),5.39(s,1H);MS(ESI)m/z:Calcd for C22H28O3{[M+H]+}340.2038,found 340.2105。

(2) 3-亞乙二氧基-21-苯基亞磺酰基-19-去甲孕甾-5(10),9(11),17(20),20-四烯(UPA-2)的合成

依次稱取1.83 mL(13.22 mmol)三乙胺和0.84 mL冰醋酸(13.35 mmol)室溫下攪拌1 h，然后加入UPA-11.5 g(4.41 mmol)溶解于10 mL干燥DCM中，氬氣保護下，于-5 ℃緩慢滴加含苯次磺酰氯0.536 mL(4.62 mmol)的5 mL干燥DCM中，攪拌30 min(TLC監測)。加入水15 mL和甲醇5 mL攪拌30 min，分液，用DCM(3×10 mL)萃取水相，合并有機相，依次用水(3×30 mL)、飽和食鹽水(30 mL)洗，無水硫酸鈉干燥、過濾，減壓除去DCM得黃色膠狀固體UPA-22.31 g，不經純化直接用于下步反應，m.p.185～187 ℃(176～180 ℃[9-10])；1H NMR(DMSO-d6,400 MHz)δ:0.78～0.80(d,3H),1.12～2.61(m,18H),3.82(s,4H),5.46(s,1H),6.44(s,1H),7.51～7.58(m,5H);MS(ESI)m/z：Calcd for C28H32O3{[M+H]+}448.2072,found 448.2137。

(3) 3-亞乙二氧基-17α-羥基-20-甲氧基-19-去甲孕甾-5(10),9(11),20-三烯(UPA-3)的合成

依次稱取UPA-22.31 g(4.41 mmol)和甲醇鈉0.716 g(13.25 mmol)溶解于15 mL無水甲醇中，氬氣保護下，65 ℃加熱回流2.5 h(TLC監測)。加入二乙胺4.56 mL(44.13 mmol)，繼續反應3.5 h后加入1 mol/L檸檬酸水溶液50 mL和DCM 30 mL，攪拌30 min，分液，有機相依次用1 mol/L檸檬酸水溶液(50 mL)、水(30 mL)、飽和食鹽水(30 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥、過濾，30 ℃減壓除去DCM得黃色膠狀固體UPA-32.43 g,m.p.128～132 ℃(128～132 ℃[9-10]);MS(ESI)m/z：Calcd for C23H32O4{[M+H]+}372.2301,found 372.2367。

(4) 3-亞乙二氧基-17α-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11) -二烯-20-酮(UPA-4)的合成

將上步所得UPA-32.43 g(4.41 mmol)，加入15 mL甲醇溶解，降溫至0 ℃，攪拌下加入1 mol/L鹽酸(10 mL)，有大量白色固體析出(TLC監測)。過濾，濾餅用甲醇(3×3 mL)洗滌得白色固體UPA-41.404 g，收率為88.9%，m.p.197～202 ℃(140 ℃[9-10]);1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:0.68(s,3H),0.81～2.86(m,18H),2.22(s,3H),3.96(s,4H),5.55(s,1H);MS(ESI)m/z:Calcd for C22H30O4{[M+H]+}358.2144,found 358.2208。

(5) 3,20-二(亞乙二氧基)-17α-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11)-二烯(UPA-K)的合成

稱取UPA-41.0 g(2.79 mmol)，溶解于5 mL DCM中，然后向其中加入乙二醇5 mL(89.86 mmol)，原甲酸三甲酯1.22 mL(11.16 mmol)及對甲苯磺酸0.048 g(0.27 mmol)，60 ℃下加熱攪拌30 min(TLC監測)。依次加入飽和碳酸氫鈉溶液30 mL，DCM 20 mL，攪拌15 min，分液，有機相用飽和NaCl溶液(3×15 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥、過濾，30 ℃減壓除去DCM得透明膠狀固體，用5 mL冰甲醇打漿，有白色固體析出，過濾，濾餅用冰甲醇(3×3 mL)淋洗，30 ℃真空干燥6 h得白色固體UPA-K0.98 g，收率87.3%,m.p.175～177 ℃(170～172 ℃[11]);1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:0.79(s,3H),1.26～2.74(m,18H),1.40(s,3H),3.84～4.06(m,8H),5.56(s,1H);MS(ESI)m/z:Calcd for C25H38O5{[M+H]+}402.2719,found 402.2463。

2 結果與討論

2.1 合成工藝考察

(1) 3-亞乙二氧基-17α-乙炔基-17β-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11)-二烯(UPA-1)的合成工藝

主要考察了堿的用量對反應收率及時長的影響，結果如表1所示。由表1可知，適當增加BuOK用量可以縮短反應時長，收率提高，但增加至2.0 eq.時收率并沒有進一步提高，反應時長也沒有相應縮短，所以該步反應條件為：溶劑為THF，nUPA-O/nBuOK=1/1.5。

表1 UPA-1合成優化條件的考察Table 1 Optimal conditions for synthesis of UPA-1

(2) 3-亞乙二氧基-21-苯基亞磺酰基-19-去甲孕甾-5(10),9(11),17(20),20-四烯(UPA-2)的合成工藝

該步反應起始研究收率為67.2%(Entry 1)，TLC監測原點附近有一個明顯的雜質點，推測可能是由于過量的苯次磺酰氯可繼續與聯烯亞砜化合物UPA-2反應產生雜質，而體系中游離的三乙 胺可以促進該副反應的進行，導致該步收率降低和后處理困難。將三乙胺制成三乙胺弱酸鹽參與反應，保證體系中沒有游離的三乙胺；降低反應溫度減少副反應的發生；改變反應溶劑；減少苯次磺酰氯的用量。具體優化條件如表2所示。

表2 UPA-2合成優化條件的考察Table 2 Optimal conditions for synthesis of UPA-2

實驗結果顯示：三乙胺醋酸鹽的效果要優于三乙胺；低溫可以降低副反應的發生，但也延長了反應時間，增加了工業成本；相同條件下DCM的反應效果要優于THF。綜合考慮最后決定該步的反應條件為以三乙胺醋酸鹽參與反應，溫度為-5 ℃時，nUPA-1/nTEA/nPhSCl=1/3.0/1.05。

(3) 3-亞乙二氧基-17α-羥基-20-甲氧基-19-去甲孕甾-5(10),9(11),20-三烯(UPA-3)的合成工藝該步反應主要考察溶劑和Thiophile試劑種類對反應收率的影響。優化條件如表 3所示。

表3 UPA-3合成優化條件的考察Table 3 Optimal conditions for synthesis of UPA-3

實驗結果顯示:甲醇為溶劑時反應效果最好；Thiophile試劑中三苯基膦(PPh3)效果最好，哌啶、二乙胺收率略低于三苯基膦；但三苯基膦工業上后處理困難，哌啶、二乙胺可以通過調節反應液PH去除，且二乙胺成本低于哌啶，所以最終選定反應條件是以甲醇為溶劑，溫度為65 ℃時，nUPA-2/nCH3ONa/n二乙胺= 1/3.0/10.0。

表4 UPA-K合成優化條件的考察Table 4 Optimal conditions for synthesis of UPA-K

(4) 3-亞乙二氧基-17α-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11) -二烯-20-酮(UPA-4)的合成工藝

該步反應收率波動范圍較大，產生極性較大的雜質，是由于反應時間過長，部分產物在鹽酸作用下脫掉縮酮保護基使收率不穩定。實驗證實，將上一步未經純化的產物減壓濃縮后，0 ℃下攪拌加入預冷的甲醇與1 mol/L鹽酸，立刻有白色固體析出，確證為UPA-4。

(5) 3,20-二(乙二氧基)-17α-羥基-19-去甲孕甾-5(10),9(11)-二烯(UPA-K)的合成工藝

由表中數據可知，使用原甲酸三甲酯時，收率最高；升高溫度可以縮短反應時間，原甲酸三甲酯用量降低到4.0 eq.時不會延長反應時間，確定最終條件為，溫度為60 ℃，以原甲酸三甲酯為反應試劑，nUPA-4/nR=1/4.0。

2.2 UPA-K絕對構型

通過單晶衍射確定了UPA-K的絕對構型，UPA-K為斜方晶系，屬于P21212空間群，晶胞參數為a=19.5823(5) ?,b=14.4786(3) ?,c=7.20930(17) ? ；α=90.00°,β=90.00°,γ=90.00°,U=2044.00(8) ?3,T=109.65(10),Z=4,μ(Cu Kα)=0.724,wR(F2)=0.0971。

主要對醋酸烏利司他關鍵中間體(UPA-K)的合成路線進行了優化研究。通過對已有合成策略綜合分析、選擇、優化，最終確定以3-縮酮(UPA-O)為原料，經親核取代、親核加成、Mislow-Evans重排，醚鍵斷裂、烯醇式互變、縮酮保護等5步反應，制備目標產物UPA-K的工藝路線。優化后的路線成本低、收率較高且穩定、操作簡單、符合綠色化學標準，適合工業放大化生產。整條路線總收率74.8%，較已有路線報道收率顯著提高，為醋酸烏利司他的工業放大化生產提供新的選擇。