拉羅替尼的合成工藝優化

郝林林, 蔡志強*, 李 帥

(1.沈陽工業大學 石油化工學院 遼寧省芳烴下游精細化工專業技術創新中心，遼寧 遼陽 111003;2.山東省藥學科學院，化學藥物重點實驗室，山東 濟南 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營養性酪氨酸激酶受體(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]、結腸癌等[8]。最初由Array BioPharma開發，2013年授權給Loxo Oncology公司研發[9]。拉羅替尼主要通過與細胞內TRKA、TRKB和TRKC的ATP位點競爭性結合，阻斷表皮生長因子受體的下游信號通路，進而抑制癌細胞的分化、增殖和轉移，從而起到治療腫瘤的效果[10]。與傳統的治療藥物相比，拉羅替尼具有安全性和耐受性較好等優勢[11]，是首個全球范圍內獲批上市的針對NTRK基因融合晚期實體瘤的小分子藥物。

目前，拉羅替尼的合成路線主要有以下3種：第一種[12]報道的合成路線中，以吡咯烷-1-羧酸叔丁酯為原料，經取代、硝化、還原，再與(S)-3-羥基吡咯烷反應得到拉羅替尼，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，對設備要求高、能耗大，不適合工業生產。第二種[13]以2,5-二氟苯甲醛和(R)-叔丁基亞磺酰胺為原料，經過9步反應得拉羅替尼。收率為46%，該路線合成步驟較長，副產物多，操作繁瑣且原料較難獲得，工業化成本高。第三種[14]以5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶為原料，經還原、酰化、親核取代反應得到拉羅替尼。此路線反應步驟較少，總收率為69%。該路線還原過程采用鋅粉-鹽酸還原體系，使用強酸不僅加大了對設備的腐蝕，而且對環境也造成了污染，不適合大規模生產。總之，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一步的改進。

本文在查閱文獻的基礎上[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，經胺化、還原、再與氯甲酸苯酯酰化、最后與(S)-3-羥基吡咯烷反應成鹽后得到拉羅替尼(Scheme 1)。該合成路線反應步驟少，條件溫和，成本低，收率高于現有文獻報道(總收率73.34%)，其結構經1H NMR、IR及ESI-MS 進行表征。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

SGWX-4型顯微熔點儀；Bruker ARX-400 HMz 型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)；Perkin-Elmer Spcetrum-FTIR型紅外光譜儀(KBr壓片)；Agient1100型四極桿液質聯用儀。

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)。氮氣保護下，加熱至60 ℃，反應2 h(TLC監測)。反應完畢，加入10 mL去離子水。室溫攪拌3 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)。氮氣保護下，室溫攪拌3 h(TLC監測)。反應完畢，抽濾，濾餅用二氯甲烷(3×3 mL)洗滌后，有機相再用飽和氯化鈉溶液(2×15 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，過濾，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。

(3)6的合成

氮氣保護下，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2 h(TLC監測)。反應完畢，萃取，無水硫酸鎂干燥，過濾，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)。氮氣保護下，加熱至60 ℃，反應2.5 h(TLC監測)。反應完畢，自然冷卻至室溫，加入濃硫酸(0.135 g, 1.4 mmol)，室溫攪拌3 h(TLC監測)。在0 ℃下，加入10 mL正庚烷，并在此溫度下繼續攪拌11 h，有大量(粉紅色固體)固體產生。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 結果與討論

2.1 4的合成

在4的合成過程中，文獻[12]采用N,N-二異丙基乙胺作為縛酸劑，反應時間較長，后處理不便，且價格較貴，生產成本較高。本文在此基礎上進行了優化和改進，采用三乙胺作為縛酸劑，與文獻的N,N-二異丙基乙胺相比，三乙胺價格便宜，后處理簡單，收率較高。本文選擇不同的縛酸劑對中間體4收率的影響進行了考察，當選擇氫氧化鈉或氫氧化鉀時，雖然收率較高，但雜質較多，產品質量較低；當采用吡啶作為縛酸劑時，毒性較大，且產率低。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的合成過程中，文獻[13]采用鋅粉-鹽酸還原體系，本文在此基礎上進行了優化和改進。采用的鋅粉-氯化銨還原體系，與文獻的鋅粉-鹽酸還原體系相比，避免了強酸的使用，降低了對設備的腐蝕，減少了生產成本和對環境的污染。為提高5的收率，對Zn粉的用量進行了考察，Zn粉的最佳用量為原料的4 eq.。

2.3 6的合成

在6的合成過程中，為提高6的收率，通過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。但當原料5與氯甲酸苯酯的摩爾比為1/2時，6的收率不再增加。推測可能的原因是隨著氯甲酸苯酯用量的增加，開始呈5反應完全的趨勢，但后來反應液中未反應的氯甲酸苯酯的量越多，導致副產物增多，6的收率呈下降趨勢。因此，原料5與氯甲酸苯酯的最佳摩爾比為1/1.5時，6的收率最高為90.80%。

2.4 1的合成

(1)反應溫度對1收率的影響

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

(2)反應溶劑對1收率的影響

以DMF和DMSO為溶劑時，收率較高，但工業生產中DMF和DMSO沸點較高，不易回收，且對環境污染大，不宜選用。以THF為溶劑時，反應時間長，收率較低。以DCM為溶劑時，由于反應溫度較低，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，原料溶解性相對較好，反應比較完全，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，經胺化、還原、再與氯甲酸苯酯酰化、最后與(S)-3-羥基吡咯烷反應成鹽后得到拉羅替尼。對影響其收率的關鍵步驟，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品反應溶劑與反應溫度進行了優化，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的合成過程中，選擇EtOH為溶劑，最佳反應溫度為60 ℃。