瑞盧戈利中間體的合成

張宗磊, 蔡文卿, 鄧玉曉, 趙思太, 陳 明, 張 寧

(山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省生物藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 濟(jì)南 250100)

瑞盧戈利(Relugolix),化學(xué)名稱為N-(4-(1-[(2,6-二氟芐基)甲基]-5-((二甲氨基)甲基)-3-(6-甲氧基噠嗪-3-基)-2,4-二氧代1,2,3,4-四氫噻吩并[2,3-d]嘧啶-6-基)苯基)-N’甲氧基脲,是一種口服的促性腺激素釋放激素(GnRH)受體拮抗劑,可以阻斷內(nèi)源性GnRH與GnRH受體的結(jié)合,抑制黃體生成素和卵泡刺激素等促性腺激素的合成與釋放。2019年,由武田制藥研發(fā)的瑞盧戈利片獲得PMDA批準(zhǔn)在日本上市,用于子宮肌瘤的治療和癥狀緩解(月經(jīng)過多、下腹痛、下背部疼痛及貧血),商品名為Relumina[1-2]。2020年,瑞盧戈利片獲得FDA批準(zhǔn)在美國(guó)上市,用于治療晚期前列腺癌,商品名為Orgovyx[3]。

目前,文獻(xiàn)和專利報(bào)道的瑞盧戈利合成路線主要有兩條:路線一以4-硝基苯丙酮(2)和氰基乙酸乙酯(3)為原料,經(jīng)與硫粉環(huán)合生成2-氨基-4-甲基-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(4),化合物4與氯甲酸乙酯進(jìn)行酰胺縮合得到2-乙氧基羰基氨基-4-甲基-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(5),化合物5與2,6-二氟溴芐進(jìn)行親核取代生成2-[(2,6-二氟芐基)]乙氧基羰基氨基-4-甲基-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(6),化合物6經(jīng)NBS(N-溴代琥珀酰亞胺)溴代得到4-溴甲基-2-[(2,6-二氟芐基)]乙氧基羰基氨基-4-甲基-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(7),化合物7經(jīng)N-(2-甲氧基乙基)甲胺取代、Pd/C還原、羰基縮合、堿水解、酰胺縮合、分子內(nèi)關(guān)環(huán)、脫N-(2-甲氧基乙基)甲胺基和二甲胺鹽酸鹽親核取代生成目標(biāo)化合物[4-5]。該路線合成步驟多,個(gè)別反應(yīng)條件苛刻(-78℃),需使用低沸點(diǎn)溶劑乙醚,且分離純化困難(需要柱層析),不適合工業(yè)化生產(chǎn)。路線二以4-硝基苯乙酸、丙二酸二乙酯和化合物3為原料,經(jīng)與硫粉環(huán)合生成化合物4,化合物4與氯甲酸乙酯或氯甲酸丙酯反應(yīng)生成化合物5,化合物5與2,6-二氟溴芐進(jìn)行親核取代生成化合物6,化合物6經(jīng)NBS溴代生成4-溴甲基-2-[(2,6-二氟芐基)]乙氧基羰基氨基-4-甲基-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(7),化合物7與二甲胺鹽酸鹽在縛酸劑DIPEA(N,N-二異丙基乙胺)或三乙胺的存在下生成2-[(2,6-二氟芐基)乙氧基羰基氨基]-4-二甲基氨基甲基)-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸乙酯(8),化合物8經(jīng)堿水解得到2-[(2,6-二氟芐基)乙氧基羰基氨基]-4-二甲基氨基甲基)-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸(1),化合物1再與3-氨基-6-甲氧基噠嗪進(jìn)行酰胺縮合,Pd/C還原,最后與CDI(N,N-羰基二咪唑)和甲氧基胺鹽酸鹽酰胺縮合生成目標(biāo)化合物瑞盧戈利[4-10]。該路線比路線一步驟少,不需要N-甲氧基乙基甲胺參與反應(yīng)。此反應(yīng)條件溫和,避免了低溫,易燃易爆乙醚試劑的使用,適合工業(yè)化生產(chǎn)。

文獻(xiàn)和專利報(bào)道的瑞盧戈利合成路線中大多數(shù)用到了化合物1,本文在路線一和路線二的基礎(chǔ)上,對(duì)合成瑞盧戈利的關(guān)鍵中間體化合物1的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化(Scheme 1)。通過實(shí)驗(yàn)確定了較佳的反應(yīng)條件,同時(shí)對(duì)每個(gè)中間體的純化方法進(jìn)行研究,避免了中間體的柱層析純化,操作更加簡(jiǎn)單,適合工業(yè)化生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

島津LC-20AT型高效液相色譜儀、 Bruker AVANCE-400核磁共振波譜測(cè)定儀(CDCl3為溶劑,TMS內(nèi)標(biāo))、Trap VL型質(zhì)譜儀(美國(guó)Aglent公司)。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 化合物4的合成

三口瓶中將化合物239.0 g(220 mmol)、化合物325.1 g(220 mmol)和醋酸銨3.4 g(40 mmol)溶于甲苯(100.0 mL),升溫回流分水8 h。降溫至室溫,減壓濃縮回收甲苯得油狀物,反應(yīng)瓶中將油狀物溶于乙醇80.0 mL,再加入硫粉6.4 g(200 mmol)和二乙胺20.5 mL(200 mmol),升溫至60～70 ℃反應(yīng)2 h。降溫至室溫,減壓濃縮回收乙醇,濃縮物加入飽和的碳酸氫鈉溶液50.0 mL,然后用乙酸乙酯(2×50.0 mL)提取,有機(jī)層分別用水50.0 mL、飽和食鹽水50.0 mL洗滌,無水硫酸鈉干燥,過濾,濾液濃縮得粘稠紅色油狀物,加入甲苯80.0 mL,升溫回流0.5 h,降溫至15～20 ℃,抽濾,濾餅烘干得紅色固體450.7 g,收率75.6%。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.41(t,J=7.1 Hz, 3H), 2.42(s, 3H), 4.36(q,J=7.1 Hz, 2H),7.51(d,J=8.9 Hz, 2H), 8.25(d,J=8.9 Hz, 2H); MS(ESI)m/z: 306{[M+H]+}。

(2) 化合物5的合成

三口瓶中將化合物345.7 g(150 mmol)和氯甲酸乙酯24.8 g(230 mmol)溶于甲苯(600.0 mL)中,升溫回流4 h后停止反應(yīng)。降溫至室溫,減壓濃縮回收甲苯,濃縮物中加入乙酸乙酯50.0 mL,升溫回流0.5 h,降溫至15～20 ℃,過濾,濾餅烘干得到黃色固體553.5 g,收率94.3%。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.37(t,J=7.1 Hz, 3H), 1.44(t,J=7.1 Hz, 3H), 2.44(s, 3H), 4.33(q,J=7.1 Hz, 2H), 4.41(q,J=7.2 Hz, 2H), 7.58(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.29(d,J=8.8 Hz, 2H), 10.68(s, 1H); MS(ESI)m/z: 378{[M+H]+}。

(3) 化合物6的合成

三口瓶中將化合物550.4 g(100 mmol)和碳酸鉀20.7 g(150 mmol)溶于DMF(300.0 mL),控溫30 ℃以下,滴加2,6-二氟溴芐24.8 g(120 mmol)的DMF 30.0 mL溶液,滴畢后室溫繼續(xù)攪拌3 h。控溫30 ℃以下滴加水600.0 mL,慢慢析出固體。滴畢,攪拌0.5 h,過濾,收集濾餅,將所得濾餅和乙酸乙酯100.0 mL加入反應(yīng)瓶中,升溫至回流溶清,降溫至15～20 ℃,過濾,收集濾餅,烘干得到淡黃色固體654.6 g,收率93.7%。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 1.22～1.37(m, 6H), 2.42(s, 3H), 4.21～4.30(m, 4H), 5.00(s, 2H), 6.88(t,J=7.8 Hz, 2H), 7.25～7.32(m, 1H), 7.54(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.26(d,J=8.8 Hz, 2H); MS(ESI)m/z: 504{[M+H]+}。

(4) 化合物7的合成

三口瓶中將化合物650.4 g(100 mmol)和AIBN(偶氮二異丁腈)4.9 g(30 mmol)溶于三氯甲烷300.0 mL中,升溫回流,再分批加入NBS 21.2 g(120 mmol),回流4 h。降溫至室溫,加入水100.0 mL,收集有機(jī)層,用無水硫酸鈉干燥1 h,過濾,濾液減壓濃縮得紅色油狀物7,溶于DMF 75.0 mL,直接用于下一步。

(5) 化合物8的合成

三口瓶中將二甲胺鹽酸鹽7.3 g(90 mmol)和DIPEA 11.6 g(90 mmol)溶于DMF 50.0 mL中,室溫?cái)嚢?.5 h,控溫30 ℃以下,滴加化合物7的DMF溶液,室溫?cái)嚢? h。控溫20 ℃以下,滴加水250.0 mL,慢慢析出黃色固體,滴畢,過濾,收集濾餅,將所得濾餅和無水乙醇80.0 mL加入反應(yīng)瓶,升溫65 ℃溶清,慢慢降溫至15～20 ℃,攪拌0.5 h,過濾,濾餅烘干得黃色固體846.8 g,收率85.6%。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.21～1.36(m,6H), 2.09(s, 6H), 3.54(s, 2H), 4.23～4.26(m, 4H), 5.04(s, 2H), 6.86(t,J=7.8 Hz, 2H), 7.27～7.30(m, 1H), 7.69(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.27(d,J=8.8 Hz, 2H); MS(ESI) m/z: 547{[M+H]+}。

(6) 化合物1的合成

三口瓶中將化合物841.0 g(75 mmol)溶于乙醇(350.0 mL)和10%氫氧化鈉水溶液60.0 mL(150 mol)中,升溫至60 ℃溶清,繼續(xù)攪拌反應(yīng)3 h。控溫20 ℃以下,滴加6 N稀鹽酸,調(diào)pH至6～7,減壓濃縮回收乙醇,向濃縮物中加入乙酸乙酯和水(150.0 mL+25.0 mL),緩慢析出固體,攪拌0.5 h,過濾,濾餅烘干得紅色固體137.2 g,收率95.6%。HPLC分析條件:Inertsil ODS-3色譜柱4.6 mm×250 mm, 5 μm,流動(dòng)相:0.05 M KH2PO4:乙腈=6∶4(V∶V),檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm,柱溫:40 ℃,流速:1.0 mL/min。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.21～1.33(m, 3H), 2.46(s, 6H), 3.89(s, 2H), 4.22(s, 2H), 5.09(s, 2H), 6.86(t,J=7.8 Hz, 2H), 7.23～7.28(m, 1H), 7.47(d,J=8.7 Hz, 2H), 8.32(d,J=8.6 Hz, 2H); MS(ESI)m/z: 519{[M+H]+}。

制備化合物4時(shí),原方法中化合物2和化合物3反應(yīng)完畢后,需要柱層析分離出其中間體再與硫粉進(jìn)行環(huán)合。改進(jìn)后化合物2和化合物3反應(yīng)完畢后濃縮回收甲苯,濃縮物直接與硫粉進(jìn)行環(huán)合,在生產(chǎn)中操作更加方便,且收率由67.0%提升至75.6%。

制備化合物5時(shí),原方法中存在氯甲酸乙酯的用量大、后處理繁瑣以及乙醚沸點(diǎn)低且易爆問題,本文通過對(duì)反應(yīng)機(jī)理的分析以及反應(yīng)條件的嘗試,最終采用化合物4與氯甲酸乙酯物質(zhì)的量之比為1 ∶1.5,可保證反應(yīng)收率較高,同時(shí)甲苯經(jīng)濃縮能回收利用。其次,按原方法制備化合物5時(shí)會(huì)存留少量化合物4及氯甲酸乙酯雜質(zhì)。因此,本文對(duì)其純化條件進(jìn)行改進(jìn),最終采用單一溶劑乙酸乙酯對(duì)粗品進(jìn)行純化。此方法能夠去除雜質(zhì),得到純度較高的產(chǎn)物,同時(shí)回收利用乙酸乙酯,且安全性較高。

制備化合物6時(shí),與原方法相比,改進(jìn)后的方法避免了反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、升溫加熱、KI催化劑的使用和乙酸乙酯萃取的過程。此法更加簡(jiǎn)便,反應(yīng)時(shí)間縮短,同時(shí)也能降低生產(chǎn)成本,且采用單一溶劑乙酸乙酯對(duì)粗品進(jìn)行純化,得到純度較高的產(chǎn)物,乙酸乙酯溶劑也能回收利用。

制備化合物7時(shí),與原方法相比,避免了混合溶劑及大量溶劑的使用,操作更加簡(jiǎn)便,且溶劑能夠回收利用,收率高,生產(chǎn)成本低,制備的化合物7不需要精制純化,可直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。

制備化合物8時(shí),原方法的后處理為加入飽和氯化鈉溶液,乙酸乙酯萃取,濃縮有機(jī)相得產(chǎn)物。本文對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,直接滴加純化水,即可析出產(chǎn)物。同時(shí),制備的化合物7未經(jīng)純化,可能含有二取代的溴化物,所以制備的化合物8中可能含有二甲胺的副產(chǎn)物。對(duì)其純化條件改進(jìn)后,采用單一溶劑乙醇對(duì)粗品進(jìn)行純化。此方法能夠去除雜質(zhì),得到純度較高的產(chǎn)物,乙醇也可回收利用。

制備化合物1時(shí),通過控制氫氧化鈉的用量來減少雜質(zhì)的生成。原方法后處理為滴加稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至6～7,濃縮減壓回收乙醇,濃縮物中再加入混合溶劑(乙醇和甲苯或乙醇和乙酸乙酯),過濾,濾餅依次用水和乙醇、乙酸乙酯洗滌,得產(chǎn)物。本文調(diào)節(jié)pH后,直接濃縮完畢再加入乙酸乙酯和水,慢慢析出固體,即可得產(chǎn)物。此操作便捷,成本更低。

本文通過6步反應(yīng)合成了瑞盧戈利中間體2-[(2,6-二氟芐基)乙氧基羰基氨基]-4-二甲基氨基甲基)-5-(4-硝基苯基)噻吩-3-甲酸(1),并對(duì)每步的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化,使中間體的收率由45.6%提高至51.5%,后處理操作更加簡(jiǎn)便,反應(yīng)條件溫和、工藝穩(wěn)定、三廢少、環(huán)境污染小且成本低,因此適合較大工業(yè)化生產(chǎn)。