CN101293854B

CN101293854B - 培美曲塞的新中间体及制备方法与应用

Info

Publication number: CN101293854B
Application number: CN2007100154387A
Authority: CN
Inventors: 林栋�; 范传文; 王丽娟; 冷传新; 朱屹东; 张明会; 王晶翼
Original assignee: Qilu Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Qilu (Linyi) Pharmaceutical Co., Ltd.; Qilu Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: CN101293854A

Abstract

本发明公开了化合物XI，它是一种合成培美曲塞的关键中间体，其化学名称为：N-〔4-(2-卤代-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸结构式如式XI所示：

Description

培美曲塞的新中间体及制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种化合物的制备工艺，更具体地，本发明涉及培美曲塞即N-〔4-〔2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧代-3H-吡咯并〔2，3-d〕嘧啶-5-基)乙基〕苯甲酰基〕-L-谷氨酸的新的中间体及其在培美曲塞制备中的应用，属于医药化工领域。

背景技术

培美曲塞，结构如式I，化学名称为N-〔4-〔2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧代-3H-吡咯并〔2，3-d〕嘧啶-5-基)乙基〕苯甲酰基〕-L-谷氨酸，

其中*表示的碳的构型为L构型。

培美曲塞是多靶点作用于叶酸依赖途径的抗肿瘤药物，属细胞周期特异性抗代谢类药物，其主要的作用靶点是胸苷酸合成酶(TS)、二氢叶酸还原酶(DHFR)、甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶(GARFT)，通过对这些关键酶的抑制影响嘌呤和嘧啶的合成，进而抑制DNA合成。临床研究证明其单药对多种肿瘤有效，包括非小细胞肺癌、恶性胸膜间皮瘤、头颈部肿瘤、胃癌、膀胱癌、宫颈癌以及胰腺癌。培美曲塞抗瘤谱广，对许多实体瘤疗效确切，且其副作用可预防或治疗。

Taylor等在US6066732中公开了一种路线1所示合成培美曲塞有用中间体II的方法：

路线1

D.P·谢尔在CN1213998C中给出了关键中间体II的合成方法：

路线2

Taylor等在US6066732以及D.P·谢尔等在CN1038415C和CN1213998C中给出培美曲塞(式I)的制备方法均是使用式II化合物4-〔2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧代-3H-吡咯并〔2，3-d〕嘧啶-5-基)乙基〕苯甲酸经过活化得到式III活性酯，式III活性酯再与谷氨酸酯在非水溶剂中进行反应，得到式IV化合物N-〔4-〔2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧代-3H-吡咯并〔2，3-d〕嘧啶-5-基)乙基〕苯甲酰基〕-L-谷氨酸二乙酯，化合物IV经柱层析纯化、浓缩、水解得到式I培美曲塞酸，具体如路线3所示：

路线3

其中*表示的碳的构型为L构型。

在这些方法中，式IV化合物的制备需在无水条件下进行，产物需经柱层析纯化并使用二氯甲烷等有毒溶剂，得到式IV化合物后还需经碱水解反应才能得到产物式I培美曲塞，因此均存在操作周期长、工艺复杂、不适合工业化生产的缺陷。

林栋等在CN1827604A中将谷氨酸侧链在合成前期引入反应过程中，提高各步中间体的溶解性能，有利于产品反应和提纯，部分解决了上述方法的缺陷，但反应过程仍较长，反应过程如下：

路线4

其中*表示的碳的构型为L构型。

上述路线存在无水反应要求高、反应步骤长，反应处理过程烦琐的问题，需要更适合工业化生产的培美曲塞制备方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，对培美曲塞合成工艺进行了进一步的研究，发明了一种利用取代谷氨酸XI为关键中间体合成培美曲塞的路线，反应处理过程更简捷，中间体更容易提纯，制备周期更短，产品纯度更高，可满足药用产品的质量要求。

利用此关键中间体XI合成培美曲塞如路线5所示：

路线5

其中*表示的碳的构型为L构型，式XI中X代表溴、氯、碘；式VII、VIII、IX及L—谷氨酸二酯盐酸盐中R1为C1～C5烷基、C1～C5取代烷基、苄基、取代苄基等，R2为C1～C5烷基、C1～C5取代烷基、苄基、取代苄基等，或两个R2合在一起形成五员杂环或六员杂环。

本发明的反应路线涉及到的通式中，常用的化学术语具有通常的含义，例如，“烷基”是指饱和的直链或支链、具有所指数目碳原子的单价烃基部分，包括但不限于，甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基，也包括更高的同系物和其异构体。

本发明一方面公开了用于培美曲塞合成的关键中间体及中间体的制备方法，一方面公开了通过该关键中间体制备培美曲塞的方法。

本发明的反应路线中式IX、X、XI化合物均未见报道。

本发明中谷氨酸酯的提前引入可以避免由中间体II形成活性酯进行酰化反应难以处理的缺陷，酰化收率大大提高。

本发明公开了中间体化合物XI，它是一种合成培美曲塞的关键中间体，其化学名称为：N-〔4-(2-卤代-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸结构式如式XI所示：

其中*表示的碳的构型为L构型，X代表溴、氯、碘。

本发明公开了一种化合物X，它是用于制备化合物XI的原料中间体，其化学名称为：N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸结构式如式X所示：

其中*表示的碳的构型为L构型；

本发明公开了一种化合物IX，它是用于制备化合物X的原料中间体，其化学名称为：N-〔4-(丁醛二烷基缩醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二烷基酯

结构式如式IX所示：

其中*表示的碳的构型为L构型，R1为C1～C5烷基、C1～C5取代烷基、苄基、取代苄基，R2为C1～C5烷基、C1～C5取代烷基、苄基、取代苄基，或两个R2合在一起形成五员杂环或六员杂环。

本发明另外公开了化合物IX、X、XI在培美曲塞制备中的应用。

在反应路线5中，N-(对碘苯甲酰基)-L-谷氨酸二酯VII可用常规方法由对碘苯甲酸V与L-谷氨酸二酯盐酸盐方便地制得，优选将对碘苯甲酸V活化为对碘苯甲酰氯VI与L-谷氨酸二酯盐酸盐在有机碱存在下进行酰化反应制备，对碘苯甲酰氯VI优选由对碘苯甲酸V与氯化亚砜反应制得。

化合物VIII可由化合物VII与3-丁烯-1-醇可以在钯催化剂存在下进行反应，适当的催化剂有乙酸钯、氯化钯，适当的反应溶剂为DMF，反应须在碱存在下进行，适当的碱有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸锂、碳酸氢锂、乙酸锂等，其中优选碳酸氢钠、乙酸锂；反应在季铵盐存在下可取得较好的偶合效果，适当的季铵盐有四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、苄基三乙基氯化铵，其中优选四丁基溴化铵；反应温度-10℃～100℃，其中优选20～70℃，反应时间1小时至20小时，其中优选3～8小时。反应产物经过柱层析提纯可以得到纯度较高的化合物VIII。

按照本发明，制备培美曲塞的方法包含以下步骤：

(a)化合物VIII与原甲酸三烷基酯得到缩醛化合物IX；

(b)将缩醛化合物IX水解得到化合物X；

(c)将化合物X经卤代反应得到卤代醛化合物XI；

(d)将卤代醛化合物XI与2，4-二氨基-6-羟基嘧啶反应得到培美曲塞I。

任选地，式I培美曲塞可与碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物成盐得到相应的培美曲塞盐。

根据本发明，步骤(a)中化合物VIII与原甲酸三烷基酯得到缩醛化合物IX，反应在酸催化剂中可以顺利进行，酸催化剂可以是无机酸如硫酸，也可以是有机酸如甲磺酸，其中优选甲磺酸；反应最好在非质子溶剂中进行，常用溶剂包括乙腈、1，4-二氧六环、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷等，其中优选二氯甲烷。反应温度-10℃～50℃，其中优选10～30℃，反应时间10分钟至10小时，其中优选30分钟至2小时。反应中原甲酸三烷基酯与化合物VIII比例按摩尔比计为1～3：1，优选1.1～1.5：1，催化剂甲磺酸与化合物VIII比例按摩尔比计为0.001～0.5：1，优选0.01～0.05：1。

根据本发明，步骤(b)将缩醛化合物IX水解得到化合物X，其中包括碱水解和酸水解，溶剂为二氯甲烷、氯仿、乙醚、乙腈、甲醇、乙醇、四氢呋喃、水等或其中两种溶剂的混合溶剂，其中优选四氢呋喃与水的混合溶剂。碱水解可选用氢氧化钠、氢氧化钾等，其中优选氢氧化钠，碱水解温度0℃～50℃，其中优选10～30℃，反应时间0.5小时至10小时，其中优选1～3小时。反应中碱量与缩醛化合物IX的比例按摩尔比计为1～10：1，优选3～5：1。碱水解完毕加稀盐酸调节PH至1以下进行缩醛水解，反应温度0℃～50℃，其中优选10～30℃，反应时间0.5小时至5小时，其中优选1～2小时。

根据本发明，步骤(c)将化合物X经卤代反应得到卤代醛化合物XI，溶剂可为二氯甲烷、氯仿、冰乙酸、乙酸乙酯、四氢呋喃等或其中的混合溶剂，其中优选四氢呋喃和二氯甲烷。卤化剂可以为溴素、N-溴代丁二酰亚胺(NBS)、氯气、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、硫酰氯、碘、N-碘代丁二酰亚胺(NIS)等，其中优选溴素、硫酰氯；反应温度-10℃～50℃，其中优选-5～30℃，反应时间0.5小时至20小时，其中优选2～6小时。反应中卤化剂与化合物X按摩尔比计为0.8～3：1，其中优选0.9～1.2：1。

根据本发明，步骤(d)将卤代醛化合物XI与2，4-二氨基-6-羟基嘧啶反应得到培美曲塞I。溶剂可为水、二氯甲烷、氯仿、乙腈、冰乙酸、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲醇、乙醇等或其中的混合溶剂，其中优选乙酸乙酯和水的混合溶剂，或四氢呋喃和水的混合溶剂。反应温度10℃～80℃，其中优选30～60℃，反应时间0.5小时～10小时，其中优选2～6小时。反应中2，4-二氨基-6-羟基嘧啶与化合物XI按摩尔比计为1～3：1，其中优选1.1～1.5：1。

按照本发明的方法制备培美曲塞，中间体易于提纯，收率高，反应条件温和，产品纯度高，易于工业化生产。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。

实施例1

N-(对碘苯甲酰基)-L-谷氨酸二甲酯(VII)的制备：

三口瓶中加入对碘苯甲酸100g，加入500ml的二氯亚砜，回流。当不溶固体消失后，减压蒸馏回收二氯亚砜，得到类白色固体。该固体使用1000ml二氯甲烷溶解，加入L-谷氨酸二甲酯盐酸盐100g，降温至5℃以下，滴加三乙胺100g，室温下反应2h。加入500ml二氯甲烷，水洗，无水硫酸钠干燥。蒸馏除去溶剂得白色固体151.2g。

实施例2

N-(对碘苯甲酰基)-L-谷氨酸二乙酯(VII)的制备：

三口瓶中加入对碘苯甲酸100g，加入500ml二氯甲烷，100ml二氯亚砜，加入2ml二甲基甲酰胺，回流6小时。减压蒸馏回收溶剂，得到类白色固体。固体使用800ml二氯甲烷溶解，加入L-谷氨酸二乙酯盐酸盐105g，降温至5℃以下，滴加三乙胺100g，室温下反应2h。加入500ml二氯甲烷，水洗，无水硫酸钠干燥。蒸馏除去溶剂得白色固体160.3g，收率92.1％。

实施例3

N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二甲酯(VIII)的制备：

在2500ml三口瓶中加入150g(0.37mol)N-(对碘苯甲酰基)-L-谷氨酸二甲酯(VII)，1500mlDMF，室温下搅拌溶解，加入234g四丁基溴化铵，160g碳酸氢钠，通氮气10min后，加入3-丁烯-1-醇40.0g、氯化钯4g。60℃加热反应8h。加入2500ml水，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗涤。无水硫酸钠干燥有机相。减压蒸馏除去乙酸乙酯。柱层析分离得到101.6g产品，浅黄色油状物，收率79％。

实施例4

N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二乙酯(VIII)的制备：

在2500ml三口瓶中加入156g(0.36mol)N-(对碘苯甲酰基)-L-谷氨酸二乙酯(VII)，1200mlDMF，室温下搅拌溶解，加入250g苄基三乙基溴化铵，160g碳酸氢钠，通氮气10min后，加入3-丁烯-1-醇39.2g(0.446mol)、乙酸钯4g。60℃加热反应8h。乙酸乙酯加入2500ml水，乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗涤。无水硫酸钠干燥有机相。减压蒸馏除去乙酸乙酯。柱层析分离得浅黄色油状物98.8g，收率78％。

实施例5

N-(4-(丁醛二乙基缩醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二乙酯(IX)的制备：

室温下78gN-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二乙酯(VIII)溶于600ml二氯甲烷。加入原甲酸三乙酯35g和0.5ml甲磺酸，室温下搅拌2小时。饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥。减压蒸馏除去溶剂，得到产品93g，产品不需提纯可以直接进行下一步反应。

¹HNMR(DMSO-d₆，600MHz)δ8.66(d，1H)，7.81(d，2H)，7.32(dd，2H)，4.46(t，1H)，4.40～4.43(qt，1H)，4.08～4.12(qd，2H)，4.02～4.06(q，2H)，3.50～3.55(m，2H)，3.34～3.42(m，2H)，2.64(t，2H)，2.44(t，2H)，2.07～2.13(m，1H)，1.97～2.03(m，1H)，1.57～1.62(m，2H)，1.49～1.52(m，2H)，1.15～1.21(m，6H)，1.09(t，6H)。

实施例6

N-〔4-(丁醛二甲基缩醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二甲酯(IX)的制备：

室温下75gN-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二甲酯(VIII)溶于600ml四氢呋喃。加入原甲酸三甲酯35g和0.5ml甲磺酸，室温下搅拌2小时。饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥。减压蒸馏除去溶剂，得到产品84g，产品不需提纯可以直接进行下一步反应。

实施例7

N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(X)的制备：

室温下将实施例5中得到的93gN-〔4-(丁醛二乙基缩醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二乙酯(IX)溶于400ml四氢呋喃中，滴加1N氢氧化钠水溶液1200ml，室温下搅拌1h。使用2N盐酸调节pH＝1，室温下搅拌1h，减压蒸除四氢呋喃，乙酸乙酯萃取水层，合并有机相，水洗，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，得油状物62.4g，两步反应收率94.3％，直接下一步反应。

¹HNMR(DMSO-d₆，600MHz)δ12.38(s，2H)，9.66(s，1H)，8.56(d，1H)，7.82(d，2H)，7.30～7.38(dd，2H)，4.42(d，1H)，2.64(t，2H)，2.45(t，2H)，2.36(t，2H)，2.07～2.13(m，1H)，1.94～1.96(m，1H)，1.82～1.87(m，2H)。

实施例8

N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(X)的制备：

室温下将实施例6中得到的84gN-〔4-(丁醛二甲基缩醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸二甲酯(IX)溶于400ml四氢呋喃中，滴加1N氢氧化钠水溶液1200ml，室温下搅拌1h。使用2N盐酸调节pH＝1，室温下搅拌1h，减压蒸除四氢呋喃，乙酸乙酯萃取水层，合并有机相，水洗，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，得油状物61.8g，两步反应收率89.5％，直接下一步反应。

实施例9

N-〔4-(2-溴-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(XI)的制备

将实施例7中得到的62.4g(0.194mol)N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(X)溶解于600ml的THF中，室温下搅拌溶解，将31.3g(0.194mol)溴溶解于100mlTHF中，先滴加几滴溴的溶液至反应体系中，待颜色消失或者接近于消失时，降温至0℃左右，保持该温度滴加剩余的溴溶液。滴加完毕后，室温下搅拌3h，反应液直接进行下一步反应。

实施例10

N-〔4-(2-氯-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(XI)的制备

将实施例8中得到的61.8g(0.192mol)N-〔4-(丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(X)溶解于600ml的二氯甲烷中，室温下搅拌溶解，滴加30.0g(0.222mol)磺酰氯，滴加完毕后，室温下搅拌5h，减压蒸除溶剂，油状物直接进行下一步反应。

实施例11

培美曲塞酸的制备：

向实施例9中得到的含N-〔4-(2-氯-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(XI)反应液中加入400ml水，使用2N氢氧化钠调节pH＝6～7，加入2，4-二氨基-6-羟基嘧啶26.9g(0.213mol)，三水合乙酸钠52.8g(0.388mol)，50℃加热反应5h，冷却。减压整除四氢呋喃。剩余液体用2N氢氧化钠调节pH＝7～8，加入1.0g活性炭脱色，抽滤除去活性炭，使用少量的水洗涤滤饼。滤液使用盐酸调节pH＝3，抽滤得到培美曲塞酸39.3g，两步收率47.4％。

实施例12

培美曲塞酸的制备：

向实施例10中得到的N-〔4-(2-氯-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸(XI)油状物中加入400ml水，使用2N氢氧化钠调节pH＝6～7，加入乙酸乙酯600ml，2，4-二氨基-6-羟基嘧啶26.9g(0.213mol)，三水合乙酸钠52.8g(0.388mol)，50℃加热反应5h，冷却。减压整除乙酸乙酯。剩余液体用2N氢氧化钠调节pH＝7～8，加入1.0g活性炭脱色，抽滤除去活性炭，使用少量的水洗涤滤饼。滤液使用盐酸调节pH＝3，抽滤得到培美曲塞酸38.2g，两步收率46.6％。

Claims

1.一种合成培美曲塞的中间体化合物，其化学名称为：N-〔4-(2-卤代-丁醛-4-基)-苯甲酰基〕-L-谷氨酸，结构式如式XI所示：

其中*表示的碳的构型为L构型，式XI中X代表溴、氯、碘。

2.如权利要求1所述的合成培美曲塞的中间体化合物XI的制备方法：其特征在于包含以下步骤：

化合物VIII与原甲酸三烷基酯反应得化合物IX；

化合物IX经水解制得化合物X；

化合物X与卤化剂反应制得中间体化合物XI；

其中，化合物VIII、化合物IX、化合物X的结构式分别如式VIII、式IX和式X所示：

3.如权利要求2所述的合成培美曲塞的中间体化合物XI的制备方法，其特征在于化合物IX经碱水解和酸水解制得化合物X中，所使用的碱为氢氧化钠，酸为盐酸。

4.如权利要求2所述的合成培美曲塞的中间体化合物XI的制备方法，其特征在于化合物X与卤化剂反应制得中间体化合物XI中，所述的卤化剂为溴素、硫酰氯；反应溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷。

5.如权利要求2所述的合成培美曲塞的中间体化合物XI的制备方法，其特征在于化合物IX由化合物VIII与原甲酸三烷基酯反应制得；催化剂为甲磺酸、硫酸，反应溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃。

6.如权利要求1所述的中间体化合物XI在制备培美曲塞中的应用，其特征在于由化合物XI与2，4-二氨基-6-羟基嘧啶反应合成培美曲塞。

7.如权利要求6所述的化合物XI在制备培美曲塞中的应用，其特征在于反应溶剂为乙酸乙酯和水的混合溶剂；反应温度30～60℃，反应时间2～6小时。