CN103130753A

CN103130753A - 抗肿瘤药物紫杉醇的半合成方法

Info

Publication number: CN103130753A
Application number: CN2013100821085A
Authority: CN
Inventors: 冯虓; 周志成; 崔英杰
Original assignee: KNOWSHINE (SHANGHAI) PHARMACHEMICALS Inc
Current assignee: Chongqing Sainuo Biopharmaceutical Co ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: CN103130753B

Abstract

本发明涉及一种紫杉醇的半合成方法，更具体而言，涉及一种以10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)为起始原料，经过选择性乙酰化、保护、缩合、开环、脱保护五步反应制备紫杉醇的方法。

Description

抗肿瘤药物紫杉醇的半合成方法

技术领域

背景技术

紫杉醇(Paclitaxel)是一种具有广谱抗肿瘤活性的、源自天然的分子，其具有以下结构式：

该化合物最初是从短叶紫杉的树皮和其它天然资源中获取的，其化学结构新颖复杂，作用机制独特，活性强。作为广谱抗癌新药，紫杉醇现已在40多个国家获准临床应用，被认为是迄今人类发现的疗效最好的抗癌药物之一。然而紫杉醇在红豆杉属植物中含量极低，在树皮中含量只占树皮干重的0.007%～0.069%，因此，从植物中提取紫杉醇势必毁坏大量红豆杉，破坏环境，而且提取紫杉醇难度颇大，成本很高。为了扩大紫杉醇原料药来源，降低临床用药费用，满足日益增长的临床需求，半合成紫杉醇为当前之必需。

10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)在红豆杉属植物枝叶中含量高达0.1%以上，为紫杉醇含量的10倍以上，加之红豆杉属植物枝叶量大，再生能力强，半合成紫杉醇的原料很丰富。10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ的结构式如下：

紫杉醇半合成方法很多，起始原料主要以10-DAB为主，经过保护7位羟基、乙酰化10位羟基，与侧链前提缩合后脱保护得到紫杉醇。其中采用三乙基氯硅烷保护7位羟基，三乙基氯硅烷需大大过量，反应时间长，需要低温以控制三乙基氯硅烷的选择性。

半合成紫杉醇侧链种类很多，主要为N,O-被保护的β-苯基异丝氨酸，即，异丝氨酸的五元环衍生物(a)、羟基被保护的β内酰胺类(b)、羟基被保护的异丝氨酸类(c)、(4S,5R)-2,4-二苯基噁唑-5-羧酸(d)等。

采用侧链b，反应条件苛刻，一般需采用丁基锂或NaHMDS(双三甲基硅基氨基钠)低温反应才能得到产物；采用侧链c也可达到较好的收率，但酸性条件下水解产物较杂；侧链d合成成本较高。

目前，紫杉醇半合成专利较多，但都没有完整的涉及本发明的路线。专利CN018200745虽涉及羟基的保护，但并未选择先乙酰化10-位羟基。专利CN200780029377主要以9-二氢-13-乙酰浆果赤霉素Ⅲ为合成起始原料。专利CN200610047687虽有关于选择性酰化紫杉烷类化合物的报道，但并没有后续实验的研究。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种抗肿瘤药物紫杉醇的半合成方法。

根据本发明的目的，提供了一种紫杉醇的半合成方法，所述方法包括以下步骤：

1）使式a化合物经过10位羟基选择性乙酰化得到式b化合物，

2）使式b化合物经过7位羟基保护得到式c化合物，其中，R为保护基团，

3）使式c化合物与式d化合物发生缩合反应得到式e化合物，其中，R₁和R₂彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、取代或未取代的C1～C6烷基、取代或未取代的苯基，其中，所述取代基选自卤素、C1～C6烷基和C1～C6烷氧基中，

4）使式e化合物经过酸性开环得到式f化合物，

5）使式f化合物经过7位羟基脱保护得到式g化合物，即紫杉醇，

本发明中，优选地，步骤1）中，使式a化合物（10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ）在七水合三氯化铈存在下与乙酸酐反应，选择性乙酰化10位羟基，随后在步骤2）中将7位羟基用保护基团保护。

本发明中，优选地，步骤1）中，所述七水合三氯化铈的用量为式a化合物的0.1～1倍摩尔当量，优选0.1倍摩尔当量；所述乙酸酐的用量为式a化合物的1.2～20倍摩尔当量，优选1.5～5倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在-30～50℃，优选0～5℃。

本发明中，优选地，步骤2）中，所述保护基团R选自甲基、烯丙基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、叔丁基二苯甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三苄基甲硅烷基、甲基羰基、乙基羰基、三氯乙氧基羰基、苄基羰基、苄氧基羰基、烯丙磺酰基、甲磺酰基、对甲苯磺酰基，优选为三乙基甲硅烷基或三氯乙氧基羰基。

本发明中，优选地，步骤2）中，所述保护基团R为三氯乙氧基羰基，其中，使用氯甲酸三氯乙酯来进行对式b化合物中7位羟基的保护，氯甲酸三氯乙酯的用量为式b化合物的1～5倍摩尔当量，优选1.5倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在-30～20℃，优选0～5℃。

本发明中，优选地，步骤3）中，所述R₁=R₂为C1～C6烷基或卤代C1～C6烷基，或者R₁为氢且R₂为C1～C3烷氧基取代的苯基。

本发明中，优选地，步骤3）中，在4-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)存在下，使式c化合物与式d化合物缩合得到式e化合物。

本发明中，优选地，步骤3）中，使式c化合物与式d化合物(侧链)缩合，式d化合物的用量为式c化合物的3～5倍摩尔当量，优选3倍摩尔当量；4-二甲氨基吡啶的用量为式c化合物的1～3倍摩尔当量，优选1倍摩尔当量；二环己基碳二亚胺的用量为式c化合物的3～5倍摩尔当量，优选3倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在0～60℃，优选室温。

本发明中，优选地，步骤4）中，适用式e化合物开环的酸选自盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、甲酸、三氟乙酸和乙酸中，优选为甲酸。

本发明中，优选地，步骤4）中，适用式e化合物开环的反应温度保持在0～60℃，优选室温。

本发明中，优选地，步骤5）中，适用式f化合物脱保护的条件为盐酸、甲酸或乙酸与活性锌粉的组合。

本发明中，优选地，步骤5）中，脱保护的反应温度保持在30～60℃，优选55℃；和/或，活性锌粉的用量为式f化合物的0.5～3倍摩尔当量，优选0.7～1倍摩尔当量。

本发明中，优选地，所述方法进一步包括使步骤5）得到的式g化合物（即，紫杉醇粗品）经过重结晶的步骤。经过该步骤即可得到有关物质、含量、比旋度等均符合国家标准的药用级紫杉醇。

本发明中，优选地，适用重结晶的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、正己烷、正庚烷和石油醚中，优选甲醇-水体系(v/v=1:1)，甲醇和水的用量为式g化合物质量的8～30倍体积，优选8～10倍体积。

本发明涉及一条新颖的半合成紫杉醇的路线：例如，①在七水合氯化铈存在下选择性乙酰化10位羟基，然后与氯甲酸三氯乙酯(Troc-Cl)反应，用三氯乙氧基羰基(Troc)保护7位羟基，反应速度快，产物纯度高，收率高；本路线避免了采用三乙基氯硅烷先保护7位羟基时需要大大过量并控制低温长时间反应才能反应完全。②10-DAB产物与侧链前体在DCC和DMAP存在下缩合，反应条件温和，收率高，缩合产物在酸存在下开环、脱保护即可得到紫杉醇。③产品不必经过柱层析，粗品重结晶即可得到符合要求的紫杉醇产品。④合成方法简单，条件控制容易，本发明适合工业化生产。

附图说明

图1为实施例中制得的紫杉醇的红外光谱(KBr压片法)；

图2为实施例中制得的紫杉醇的MS谱图；紫杉醇的正离子信号：[M+1H]at m/z854.39。

具体实施方式

现将参照实施例更加详细地说明本发明，但是提供下列实施例仅是出于举例说明的目的，本发明的范围和实质并不限于此。

本发明实施例中所用10-DAB、氯甲酸三氯乙酯购自苏州工业园区南华生物科技有限公司，(4S,5R)-3-苯甲酰基-2-(4-甲氧基苯基)-4-苯基-5-噁唑啉羧酸购自云南思摩贝特生物科技有限公司，氯甲酸三氯乙酯购自百灵威科技有限公司，4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、七水合氯化铈、碳酸氢钠、乙酸酐、氯化钠、吡啶、硫酸钠、盐酸、甲酸、活性锌粉购自国药集团化学试剂有限公司，常用溶剂购自上海莱盈化工有限公司。

实施例

本发明的紫杉醇半合成路线如下：

化合物2的合成

取10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ10g(18.4mmol)溶于1.5L四氢呋喃，通氮气，搅拌溶清，加入0.684g(1.84mmol)七水合氯化铈，将反应液降温至0-5℃，滴加乙酸酐2.81g(27.5mmol)，滴毕保温反应5小时，加乙酸乙酯和饱和碳酸氢钠溶液各1000ml，搅拌后静置分层，有机层用饱和食盐水(1000ml×3)洗涤。经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液脱溶得化合物2（即巴卡亭Ⅲ）10.9g，收率100%。

化合物3的合成

将化合物210g(17mmol)溶于100ml二氯甲烷，通氮气，搅拌溶清后加入无水吡啶20ml，降温至0-5℃滴加氯甲酸三氯乙酯(Troc-Cl)5.4g(25.5mmol)，滴毕保温反应1小时，有机相依次用纯化水(100ml)、4%盐酸(100ml)、饱和食盐水(100ml×2)洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液脱溶得化合物3（即7-三氯乙氧基羰基巴卡亭Ⅲ）11.6g，收率92%。

化合物4的合成

将化合物310g(13.1mmol)溶于300ml二氯甲烷，依次加入(4S,5R)-3-苯甲酰基-2-(4-甲氧基苯基)-4-苯基-5-噁唑啉羧酸15.9g(39.4mmol)、4-二甲氨基吡啶1.6g(13.1mmol)和二环己基碳二亚胺8.1g(39.3mmol)，室温充分搅拌反应2小时，反应液依次用纯化水(100ml)、4%盐酸(100ml)、饱和食盐水(100ml×2)洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥后脱溶得化合物4（即(4’S,5’R)-7-三氯乙氧基羰基巴卡亭Ⅲ-13-[3’-苯甲酰基-2’-(4’’-甲氧基苯基)-4’-苯基-5’-噁唑啉羧酸酯]）14g，收率93%。

化合物1的合成

将化合物412g溶于100ml甲酸，室温充分反应1小时，加纯化水200ml，充分搅拌析晶，抽滤，滤饼溶于100ml二氯甲烷，依次用饱和碳酸氢钠(100ml)、饱和食盐水(100ml×2)洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥后抽滤，滤液脱溶得化合物5，直接用100ml乙酸和100ml甲醇溶解化合物5，搅拌下加入10g活性锌粉，升温至55℃反应3小时，反应完毕抽滤，滤液加200ml纯化水，用乙酸乙酯(200ml×3)萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液(300ml)、饱和食盐水(300ml×2)洗涤，有机相经无水硫酸钠干燥后抽滤，滤液脱溶，浓缩物用100ml甲醇加热回流溶解，滴入100ml纯化水，析出白色固体，抽滤，滤饼干燥后得紫杉醇（即紫杉醇）4.7g，收率53%，为白色固体粉末。产品经IR、1H-NMR、MS确证结构正确。

[α]_D ²⁰=-53.7°(c=1,MeOH),1H-NMR(CDCl₃)

δ:1.16(s,3H),1.25(s,3H),1.70(s,3H),1.81(s,3H),1.86(dd,1H),1.94(brs,1H),2.25(s,3H),2.34(ddd,2H),2.4(s,3H),2.55(brs,1H),2.56(dd,1H),3.76(d,1H),3.81(d,1H),4.22(dd,1H),4.31(dd,1H),4.41(ddd,1H),4.81(d,1H),4.6(dd,1H),5.69(d,1H),5.81(dd,1H),6.24(tq,1H),6.29(s,1H),7.10(d,1H),7.36～7.55(10H),7.64(t,1H),7.76(dd,2H),8.15(dd,2H)。

化合物1粗品的纯化

上述制备的化合物1粗品50g(纯度83%)，投入到100ml甲醇，搅拌下加热回流溶清，滴加100ml纯化水，析出白色固体，抽滤，滤饼投入到80ml甲醇中，搅拌下继续加热回流溶清，滴加80ml纯化水，析出白色固体，抽滤，滤饼真空干燥得到白色结晶状粉末27.5g，质量收率55%，得到有关物质、含量、比旋度等均符合国家标准的药用级紫杉醇。

Claims

1.一种紫杉醇的半合成方法，所述方法包括以下步骤：

1）使式a化合物经过10位羟基选择性乙酰化得到式b化合物，

4）使式e化合物经过酸性开环得到式f化合物，

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1）中，使式a化合物在七水合三氯化铈存在下与乙酸酐反应，选择性乙酰化10位羟基，

优选地，其中，所述七水合三氯化铈的用量为式a化合物的0.1～1倍摩尔当量，更优选0.1倍摩尔当量；所述乙酸酐的用量为式a化合物的1.2～20倍摩尔当量，更优选1.5～5倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在-30～50℃，更优选0～5℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2）中，所述保护基团R选自甲基、烯丙基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、叔丁基二苯甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三苄基甲硅烷基、甲基羰基、乙基羰基、三氯乙氧基羰基、苄基羰基、苄氧基羰基、烯丙磺酰基、甲磺酰基、对甲苯磺酰基，优选为三乙基甲硅烷基或三氯乙氧基羰基。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2）中，所述保护基团R为三氯乙氧基羰基，其中，使用氯甲酸三氯乙酯来进行对式b化合物中7位羟基的保护；氯甲酸三氯乙酯的用量为式b化合物的1～5倍摩尔当量，优选1.5倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在-30～20℃，优选0～5℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3）中，所述R₁=R₂为C1～C6烷基或卤代C1～C6烷基，或者R₁为氢且R₂为C1～C3烷氧基取代的苯基。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3）中，在4-二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二亚胺(DCC)存在下，使式c化合物与式d化合物缩合得到式e化合物，

优选地，其中，式d化合物的用量为式c化合物的3～5倍摩尔当量，更优选3倍摩尔当量；4-二甲氨基吡啶的用量为式c化合物的1～3倍摩尔当量，更优选1倍摩尔当量；二环己基碳二亚胺的用量为式c化合物的3～5倍摩尔当量，更优选3倍摩尔当量；和/或，反应温度保持在0～60℃，更优选室温。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4）中，适用式e化合物开环的酸选自盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、甲酸、三氟乙酸和乙酸中，优选为甲酸，

优选地，其中，步骤4）中，适用式e化合物开环的反应温度保持在0～60℃，更优选室温。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5）中，适用式f化合物脱保护的条件为盐酸、甲酸或乙酸与活性锌粉的组合，

优选地，其中，脱保护的反应温度保持在30～60℃，更优选55℃；和/或，所述活性锌粉的用量为式f化合物的0.5～3倍摩尔当量，更优选0.7～1倍摩尔当量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括使步骤5）得到的式g化合物经过重结晶的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，适用重结晶的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、正己烷、正庚烷和石油醚中，优选甲醇-水体系(v/v=1:1)，甲醇和水的用量为式g化合物质量的8～30倍体积，优选8～10倍体积。