CN100406450C

CN100406450C - 一种多烯紫杉醇的合成方法

Info

Publication number: CN100406450C
Application number: CNB2006101167356A
Authority: CN
Inventors: 张爱平; 张伟中; 赵宏武; 蔡志香; 高卅
Original assignee: JINHE BIOLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI; Jiangsu Hengrui Medicine Co Ltd
Current assignee: Shanghai King bio Pharmaceutical Co., Ltd.; Jiangsu Hengrui Medicine Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: CN1931849A

Abstract

本发明提供了一种多烯紫杉醇的合成方法，本发明的多烯紫杉醇的合成路线主要由保护、缩合、水解三个步骤组成。以10-脱乙酰基巴卡丁III为起始原料，现通过将其7-位和10-位的羟基保护，然后在其13位引入光旋侧链合成中间体，最后水解得到目的产物多烯紫杉醇。本发明的制备方法合成步骤少，无异构体杂质，副反应少，杂质含量低，主原料10-脱乙酰基巴卡丁III的利用率和收率高，较大幅度地降低了成本。这对于保护红豆杉植物物种及资源、降低肿瘤治疗费用、扩大肿瘤临床的应用等，都具有极为重要的意义和巨大的经济效益。

Description

一种多烯紫杉醇的合成方法

技术领域

本发明涉及治疗癌症的药物多烯紫杉醇的合成方法。

背景技术

紫杉醇(Paclitaxe)为多年生红豆杉树皮提取的结构复杂的天然产物，多烯紫杉醇(Docetaxel)为紫杉醇的半合成衍生物，是在对天然紫杉醇结构改造过程中合成出来的紫杉醇衍生物，它们作为促进癌细胞中微管聚合的抗肿瘤药物，是目前临床应用最为广泛、最重要的抗肿瘤药物之一。多烯紫杉醇又名多西紫杉醇、多西他赛(英文名音译)，化学名为：[2aR-[2aα，4β，4aβ，6β，9α，(αR^*，βS^*)，11α，12α，12aα，12bα]]-β-[[(1，1-dimethylethoxyl)carbonyl]amino]-α-hydroxybenzenepropanoic-acid(12b-acetyloxy-12-benzoyloxy)-2a，3，4，4a，5，6，9，10，12，，12a，12b-dodecahydro-4，6，11-trihydroxy-4a，8，13，13-tetramethyl-5-oxo-7，11-methano-1H-cyclodcca[3，4]benz[1，2-b]oxet-9-yl]ester，如下图式1所示。

式1

多烯紫杉醇其抗谱与紫杉醇类似，作用机制是促进微管蛋白聚合和阻止微管解聚，从而抑制癌细胞的有丝分裂和增殖。多烯紫杉醇作为紫杉醇家族第二代抗癌新药的代表，它抑制微管解聚、促进微管二聚体聚合成微管的能力是紫杉醇的两倍。多烯紫杉醇的IC50值(肿瘤细胞存活减少50％)范围为4-35ng·mL-1。体外抗肿瘤活性实验已证实，多烯紫杉醇对某些类型肿瘤细胞的抑制活性可达紫杉醇的10倍。此外，由于多烯紫杉醇溶解性能优于紫杉醇，具有较好的生物利用度，更高的细胞内浓度，更长的细胞内潴留时间等，因此药效比紫杉醇强，且多烯紫杉醇的毒副作用比紫杉醇小。另外该药还有促进细胞凋亡的作用，是比较理想的放疗增敏药物。1995年多烯紫杉醇注射剂首次上市后，目前已在多个国家上市使用。2003年多烯紫杉醇成药在全球销售首次超过了紫杉醇，多烯紫杉醇是目前世界上最优良的广谱抗癌药品之一，对多烯紫杉醇的合成研究及应用研究十分有价值。

据报道，紫杉醇在红豆杉树皮中的含量约为万分之二左右。一个癌症病人一个疗程的紫杉醇用量约需从三至五棵百年生红豆杉树皮中才能获得。由于红豆杉植物属于珍贵濒危树种，资源稀少，生长缓慢，全世界仅有11种，种群密度小，自身繁殖度低。由于全合成路线复杂、收率低、成本太高，人工半合成方法是目前获取上述药物的主要方法，即利用天然植物原料红豆杉中的一些紫杉烷类物质，对其进行适当的分子修饰而得到多烯紫杉醇。其原料主要有二种，一种是来源于加拿大红豆杉中的13乙酰基-9-二氢巴卡丁III(13-Acetyl-9-dihydrobaccatin III)，一种是来源于欧洲短叶红豆杉中的10-脱乙酰基巴卡丁III(10-Deacetyl Baccatin III)。由于欧洲短叶红豆杉来源广泛，在欧洲是种普遍的植物，可进行人工种植，以修剪其枝叶为主，其枝叶中含有较为丰富的紫杉醇及其衍生物的母环结构10-脱乙酰基巴卡丁III(一般在1500PPPM以上)，所以合成多烯紫杉醇多以10-脱乙酰基巴卡丁III为起始原料，通过半合成方法与相应的侧链接合而制备多烯紫杉醇(式1)及其衍生物。由于枝叶资源的可再生性，从物种和生态保护的角度出发，这种方法是维持人类可持续发展的重要举措，具有重要的社会意义和经济价值。

以10-脱乙酰基巴卡丁III(10-DAB)为原料合成多烯紫杉醇，起初的路线主要是以(2R，3S)-N-叔丁氧羰基-3-苯基-异丝氨酸(2R，3S)-N-boc-3-phenyl-isoserine这种光旋化合物为侧链。这种工艺主要是通过不同的合成路线得到(2R，3S)N-叔丁氧羰基-3-苯基-异丝氨酸，为了消除将侧链引入母环时羟基和氨基造成的差相异构化现象，侧链在对接前先进行环化保护，在与母环缩合后再脱保护，最终得到多烯紫杉醇。这种合成方法有大同小异的多种合成路线，但合成过程都存在步骤多，收率低和操作难度大等缺点，产品生产成本较高。

以10-脱乙酰基巴卡丁III为原料，后来广泛采取的工业化路线是以四元环的内酰氨化合物顺-1-叔丁氧基羰基-3-(三乙基硅氧基)-4-苯基-2-氮杂环丁酮Cis-1-Boc-3-(Triethylsilyloxy)-4-Phenyl-2-azetidinone作为侧链合成多烯紫杉醇。这种工艺侧链用顺-3-羟基-4-苯基-2-氮杂环丁酮为原料与三乙基氯硅烷和二碳酸二叔丁酯反应得到。母环10-脱乙酰基巴卡丁III将7位和10位羟基的保护再与侧链缩合，最后脱保护得到多烯紫杉醇。其缺点主要是这种外消旋的侧链其中有一半是无效的异构体，与10脱乙酰基巴卡丁III反应产生了异构体杂质，而且较难于分离，造成收率下降，产品成本较高。

发明内容

为了避免现有制备多烯紫杉醇工艺的缺点，减少合成步骤，去除异构体杂质，改善反应条件，减少副反应产生，降低杂质的含量，提高主原料10-脱乙酰基巴卡丁III的利用率和收率，降低成本，我们发明了一种新的多烯紫杉醇合成方法。这对于保护红豆杉植物物种及资源、降低治疗费用、扩大肿瘤临床的应用等，都具有极为重要的意义和巨大的经济效益。

10-脱乙酰基巴卡丁III中含有4个游离的羟基，早期研究表明，这4个游离羟基的反应活性顺序为7-OH＞10-OH＞13-OH＞1-OH。如何选择性地保护7-OH，10-OH，使侧链选择性地与10-脱乙酰基巴卡丁III中13-OH偶联，是半合成步骤1及2的关键。

本发明的多烯紫杉醇的合成路线主要由保护、缩合、水解三个步骤组成：

1.保护步骤：10-脱乙酰基巴卡丁III式2(10-Deacetyl baccatin III)在有机碱条件下和氯甲酸-(2，2，2-三氯)乙酯(ClCOOCH2CCl3)反应得到7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III式3〔7，10-di(2，2，2-trichloroethyloxycarbonyl 10-Deacetyl baccatin II〕，从而保护了10-脱乙酰基巴卡丁III的7-位和10-位的羟基；

2.缩合步骤：然后在强碱环境下，中间体式3在13位上和光旋侧链式4〔(3R，4S)-tert-butyl3-(1-ethoxyethoxy)-2-oxo-4-phenylazetidine-1-carboxylate〕缩合得到中间体式5；

3.水解步骤：将中间体式5在酸性条件下水解脱去7-位和10-位保护基团以及13-位侧链上的乙氧乙氧基团即可得到目标产物多烯紫杉醇式1(Docetaxel)；

其反应式如下：

在上述的保护和缩合步骤，需要无水无氧的反应条件；如抽真空氮气或氩气置换，通入氮气或氩气保护。

上述的步骤2的缩合步骤，加入的光旋侧链式4是用市售的外消旋化合物顺-3-羟基-4-苯基-2-氮杂环丁酮Cis-3-hydroxy-4-Phenyl-2-azetidinone，经手性拆分得到(3R，4S)-3-羟基-4-苯基-2-氮杂环丁酮(3R，4S)-3-hydroxy-4-Phenyl-2-azetidinone，然后其3位与2-甲氧基丙烯反应引入乙氧乙氧基团，1位和二碳酸二叔丁酯反应引入叔丁氧羰基基团(BOC)，从而得到光旋侧链(3R，4S)-tert-butyl 3-(1-ethoxyethoxy)-2-oxo-4-phenylazetidine-1-carboxylate。

本发明的多烯紫杉醇的制备方法既克服了用光旋侧链反应步骤多的缺点，又克服了消旋侧链有异构体杂质的问题，反应步骤少，杂质少，收率高，成本低。具体优点如下：

1、不使用国内外半合成多烯紫杉醇所使用的C-13侧链：顺-1-叔丁氧基羰基-3-三乙基硅氧基-4-苯基-2-氮杂环丁酮这种外消旋化合物，这种外消旋的侧链其中有一半是无效的异构体，与10脱乙酰基巴卡丁III反应产生了异构体杂质，而且较难于分离，造成收率下降，产品成本较高。本专利使用一种新型光旋化合物(3R，4S)-叔丁基-3-(1-乙氧乙氧基)-2-氧-4-苯基氮杂环丁烷-1-羰酸酯(3R，4S)-tert-butyl-3-(1-ethoxyethoxy)-2-oxo-4-phenylazetidine-1-carboxylate作为侧链合成多烯紫杉醇，不仅仅合成简单，成本低，而且与母环对接时不产生异构体，提高了主原料10-脱乙酰基巴卡丁III的利用率，大大地降低了多烯紫杉醇的生产成本；

2、在强碱环境下(如NaHMDS，NaH等)用经保护过的7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁(III)和光旋侧链(3R，4S)-tert-butyl3-(1-ethoxyethoxy)-2-oxo-4-phenylazetidine-1-carboxylate缩合得到多烯紫杉醇的前体，对接率高，反应温和，易于控制，副反应少，杂质少，反应收率高。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的方法和实现方法，下面就具体的步骤作以举例。

1.保护步骤：10-脱乙酰基巴卡丁III式2(10-Deacetyl baccatin III)在有机碱条件下(吡啶)和氯甲酸-(2，2，2-三氯)乙酯(ClCOOCH2CCl3)反应得到7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III式3〔7，10-di(2，2，2-trichloroethyloxycarbonyl 10-Deacetyl baccatin II〕，从而保护了10-脱乙酰基巴卡丁III的7-位和10-位的羟基，反应温度在0℃～20℃，反应介质可用吡啶或二甲基甲酰胺(DMF)。在该步骤中，需要无水无氧的反应条件，如抽真空氮气或氩气置换，通入氮气或氩气保护。反应结束用水中止反应，反应液经后处理后得粗品，粗品结晶提纯；

2.缩合步骤：然后在强碱环境下(如NaHMDS，NaH等)，中间体式3在13位上和光旋侧链式4〔(3R，4S)-tert-butyl3-(1-ethoxyethoxy)-2-oxo-4-phenylazetidine-1-carboxylate〕缩合得到中间体式5，按顺序低温滴加强碱和侧链，加入的强碱为30％的NaHMDS或者是NaH，控制温度在-60℃以下，反应约30分钟。加入侧链，反应温度不超过-60℃，加毕，温度缓慢升高到0℃，在0℃左右反应，反应介质用四氢呋喃。在该步骤中，需要无水无氧的反应条件，如抽真空氮气或氩气置换，通入氮气或氩气保护。反应液经后处理得粗品，粗品结晶提纯。

3.水解步骤：将中间体式5在酸性条件下(盐酸)用活化锌粉水解脱去7-位和10-位保护基团以及13-位侧链上的乙氧乙氧基团，即可得到目标产物多烯紫杉醇式1(Docetaxel)，控制反应温度为40℃～50℃，反应介质为酸性有机溶剂。

在上述的保护步骤中，所述的有机碱是吡啶，其它还可以选用三乙胺等，但不局限于此，只要是能溶解10-脱乙酰基巴卡丁III，且不影响反应的都属于本发明的保护范围之内，且这样的选择对于本领域的技术人员是很容易联想到的。

在上述的保护步骤中，反应的温度在0℃～20℃，在这样的温度范围，可使10-脱乙酰基巴卡丁III在碱性环境下对7-OH和10-OH进行充分保护，转化率较高，且其它副反应产物少。

保护和缩合步骤，需要无水无氧的反应条件，如抽真空氮气或氩气置换，使反应在氮气或氩气的环境下进行，使反应减少副产物的生成。当然所述的保护气体不限于氮气和氩气，还可以是其它的惰性气体。

在保护步骤中采用吡啶或二甲基甲酰胺(DMF)作为反应介质，其溶解性好，且便于后处理。在缩合步骤中采用四氢呋喃作为反应介质，其溶解性好，且便于后处理。但不局限于上述的溶剂，只要是溶解性能好，且不影响反应的都属于本发明的保护范围之内，且这样的选择对于本领域的技术人员是很容易联想到的。

所述的缩合步骤中加入强碱，由于10-脱乙酰基巴卡丁III在碱性条件下不稳定，以使10-脱乙酰基巴卡丁III的13-OH羟基和侧链反应。强碱选用是NaHMDS或者是NaH，以使反应温和，对接率高，易于控制。当然，所选用的强碱但不局限于此，只要这些选择对于本领域的技术人员是很容易联想到的，都属于本发明的保护范围之内。

在缩合步骤中，按顺序低温滴加强碱和侧链，加入30％的NaHMDS或者是NaH，控制温度不超过-60℃，反应约30分钟。加入侧链，反应温度不超过-60℃，加毕，温度缓慢升高到0℃，在0℃左右反应。在-60℃左右时，13位羟基与相应侧链的反应效率最大，更低的温度也可以，但是反应速度减慢甚至不反应，大大增加生产的成本。

在无水吡啶溶液中形成相应的2，2，2-三氯乙基碳酸酯，该保护基在比较强的酸性介质中稳定。所述的水解步骤中，在盐酸条件下用活化锌粉，在40℃～50℃水解还原除去7-位和10-位保护基团以及13-位侧链上的乙氧乙氧基团，即可得到目标产物多烯紫杉醇。当然，所述的强酸不限于盐酸，所述的还原剂也不限于锌粉，还可以是铜-锌偶等，只要这些选择对于本领域的技术人员是很容易联想到的，都属于本发明的保护范围之内。

实例1，10-脱乙酰基巴卡丁III的7-位和10-位的羟基的保护

取经真空干燥过的20克10-脱乙酰基巴卡丁III加到四口反应瓶中，抽真空氮气或氩气置换三次，通氮气或氩气保护，加入无水吡啶360ml，搅拌，控制反应体系0℃，及注射器抽取17.4ml氯甲酸-(2，2，2-三氯)乙酯，慢慢向反应瓶中滴加，控制反应体系温度为0±1℃。滴加完毕后，点板判断反应终点(展开剂：乙酸乙酯/正己烷＝4/6)，反应结束后适量去离子水终止反应。将反应液在60℃以下浓缩至干，加入适量二氯甲烷，使浓缩物完全溶解，加入2mol/l盐酸洗至酸性(PH＝2-3)，加入饱和碳酸氢钠洗至碱性(PH＝8)再用去离子水洗至中性(PH＝7)，用饱和食盐水渗析，无水硫酸钠干燥，45℃以下浓缩至干，得粗品，粗品加适量二氯甲烷溶解，搅拌下向二氯甲烷二倍量的石油醚中滴加，产品析出后，抽滤，滤饼用石油醚/丙酮(4/1)洗涤，直至点板(乙酸乙酯/正己烷＝4/6)杂质完全消失，45℃真空干燥得7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III 30.2克，HPLC检测归一法含量为98.91％，收率为90.8％。实例2，10-脱乙酰基巴卡丁III的7-位和10-位的羟基的保护

取300克10-脱乙酰基巴卡丁III加到5升的四口反应瓶中，加入吡啶，搅拌，控制反应体系10-15℃，慢慢向反应瓶中滴加氯甲酸-(2，2，2-三氯)乙酯/二氯甲烷(254ml/280ml)溶液，滴加时间约为10-20分钟，控制反应体系温度为15±5℃。滴加完毕后，继续反应10分钟，点板判断反应终点(展开剂：乙酸乙酯/正己烷＝4/6)，反应结束后转移到15升的萃取瓶中，加入2L去离子水终止反应，用6L二氯甲烷分三次萃取。将萃取液合并，加入4mol/l盐酸洗至酸性(PH＝4-5)，加入饱和碳酸氢钠洗至碱性(PH＝7-8)，再用去离子水洗至中性(PH＝7)，用饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，45℃以下浓缩至干，得粗品。粗品加适量乙酸乙酯溶解，搅拌下向乙酸乙酯二倍量的正己烷中滴加，产品析出后，放入冰箱中冷冻，12小时以上，抽滤，45℃真空干燥得7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III468克，HPLC检测归一法含量为98.63％，收率为93.5％。

实例3，中间体3和侧链的缩合步骤

取7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III30.2克加入到250ml的四口反应瓶中，抽真空氮气或氩气置换三次，通氮气或氩气保护，加入无水四氢呋喃80ml，搅拌，冷却至-60℃，然后慢慢滴加30％NaHMDS/THF 33ml，保持反应温度不超过-60℃，加毕，在此温度继续反应约30分钟。然后滴加侧链18.1克，保持反应温度不超过-60℃，加毕，缓慢升温至0℃，反应约1小时反应结束。向反应液中加入饱和碳酸氢钠200ml，用400ml二氯甲烷分三次萃取，合并有机相，300ml饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥后减压浓缩得粗品。粗品加适量乙酸乙酯溶解，搅拌下滴加石油醚，产品析出后，抽滤，石油醚洗得缩合物36.1克，HPLC检测归一法含量为94.72％，收率为85.3％。

实例4，中间体3和侧链的缩合步骤

取7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III 468克加入到1L的四口反应瓶中，抽真空氮气置换三次，通氮气保护，加入无水四氢呋喃550ml，搅拌，冷却至-65℃，然后慢慢滴加30％NaHMDS/THF512ml，保持反应温度不超过-60℃，加毕，在此温度继续反应约30分钟。然后滴加侧链280克，保持反应温度不超过-60℃，加毕，缓慢升温至0℃，反应约1小时反应结束。向反应液中加入饱和碳酸氢钠600ml，用1.2L二氯甲烷分三次萃取，合并有机相，500ml饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥后减压浓缩得粗品。粗品加适量乙酸乙酯溶解，搅拌下滴加石油醚，产品析出后，抽滤，石油醚洗得缩合物565克，HPLC检测归一法含量为93.22％，收率为88％。

实例5，缩合物水解得到多烯紫杉醇

将36.1克溶于100ml甲醇，再加入1N盐酸8ml，升温至40℃-50℃，加入活化锌粉，控温反应约2小时，反应结束。减压蒸去甲醇，加入碳酸氢钠饱和溶液150ml，用乙酸乙酯400ml分两次萃取，合并有机相，用饱和食盐水约600ml洗涤至中性，无水硫酸镁干燥。减压浓缩得多烯紫杉醇粗品24.3克，

粗品经硅胶柱层析(硅胶900-1000目)，氯仿和甲醇梯度洗脱，得多烯紫杉醇18克，HPLC检测归一法含量为98.22％，收率为71％。

实例6，缩合物水解得到多烯紫杉醇

将565克溶于1.3L甲醇，再加入1N盐酸120ml，升温至40℃-50℃，加入活化锌粉，控温反应约2小时，反应结束。减压蒸去甲醇，加入碳酸氢钠饱和溶液800ml，用乙酸乙酯1.2L分两次萃取，合并有机相，用饱和食盐水约800ml洗涤至中性，无水硫酸镁干燥。减压浓缩得多烯紫杉醇粗品382克。

粗品经硅胶柱层析(硅胶900-1000目)，氯仿和甲醇梯度洗脱，得多烯紫杉醇292克，HPLC检测归一法含量为98.67％，收率为74％。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，包含保护、缩合、水解三个步骤：

A.保护步骤：10-脱乙酰基巴卡丁III式2在有机碱条件下和氯甲酸-(2，2，2-三氯)乙酯反应得到7，10-二(三氯乙氧基羰基)-10-脱乙酰基巴卡丁III式3，保护10-脱乙酰基巴卡丁III的7-位和10-位的羟基；

B.缩合步骤：然后在强碱环境下中间体式3在13位上和光旋侧链式4(3R，4S)-N-叔丁氧羰基-3-(1-乙氧乙氧基)-4-苯基-β-内酰胺缩合，得到中间体式5；

C.水解步骤：将中间体5在酸性条件下水解脱去7-位和10-位保护基团以及13-位侧链上的乙氧乙氧基团，即可得到目标产物多烯紫杉醇式1；

其反应式如下：

2.如权利要求1所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的保护步骤和缩合步骤中，需要无水无氧的反应条件，所述的无水无氧条件为抽真空后，通入氮气或氩气保护。

3.如权利要求1的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的保护步骤中的有机碱为吡啶。

4.如权利要求3所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的保护步骤中的反应温度为0℃～20℃。

5.如权利要求4所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的保护步骤中的反应介质选自吡啶或二甲基甲酰胺，反应结束用水中止反应。

6.如权利要求1所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的缩合步骤中加入的强碱选自NaHMDS或NaH。

7.如权利要求6所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的缩合步骤中，按顺序低温滴加强碱和侧链，加入的强碱为30％的NaHMDS或NaH，控制温度不超过-60℃，反应30分钟；加入侧链，反应温度不超过-60℃，加毕，温度缓慢升高到0℃，在0℃左右反应。

8.如权利要求7所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的缩合步骤中的反应介质为四氢呋喃。

9.如权利要求1所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的水解步骤中的酸为盐酸。

10.如权利要求9所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的水解步骤中的反应温度为40℃～50℃。

11.如权利要求1-10任一项所述的多烯紫杉醇的合成方法，其特征在于，所述的水解步骤中用活化锌粉水解。