CN103254187B

CN103254187B - 一种紫杉烷衍生物的制备方法

Info

Publication number: CN103254187B
Application number: CN201210114709.5A
Authority: CN
Inventors: 陈艳君; 高坤
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: CN102887876A; CN103254187A; CN102887876B

Abstract

本发明公开了一种新的紫杉烷衍生物的制备方法。该方法通过将(2R，3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯和三溴乙醛反应制备噁唑啉侧链，然后将7-位和10-位被三氯乙酰基保护的10-脱乙酰基巴卡丁III与噁唑啉侧链偶合得到新的紫杉烷衍生物。以本发明方法制备的紫杉烷衍生物为中间体制备多西紫杉醇，合成步骤简单，副反应少，产率高，无异构体副产物，杂质含量低，高收率高纯度，较大幅度地降低了成本，能够促进多西紫杉醇的商业制备。这对于保护红豆杉植物物种及资源、降低肿瘤治疗费用等，都具有极为重要的意义和巨大的经济效益。

Description

一种紫杉烷衍生物的制备方法

本申请是发明名称为“一种改进的多西紫杉醇的半合成方法”的中国发明专利申请No.(201210033115.1)的分案申请，申请日为2012年2月15日。

技术领域

本发明涉及一种改进的多西紫杉醇的半合成方法，具体地说，涉及一种多西紫杉醇侧链的合成以及对母环10-去乙酰基巴卡丁III(10-DAB)进行修饰，然后母环与侧链发生缩合从而得到多西紫杉醇。

背景技术

紫杉醇(Taxol)是由红豆杉属植物树皮或针叶分离提取的一种天然有机化合物，1963年，美国化学家Wall(MonreE.Wall)和Wani(M.C.Wani)首次从太平洋杉(PacificYew)树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。在筛选实验中，Wani和Wall发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高活性，并开始分离这种活性成份，于1969年确定了紫杉醇为其中的活性成分。由于该活性成份在植物中含量极低，直到1971年(J.Am.Chem.Soc.，1971，93，2325)，他们才同杜克(Duke)大学的化学教授姆克法尔(AndreT.McPhail)合作，通过X-射线分析确定了该活性成份的化学结构-四环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇(Taxol)。1972年，Schiff(Nature，1979，277，665)等确认了紫杉醇作用于肿瘤细胞微管蛋白的独特药理机理；紫杉醇促进微管蛋白聚合，中止细胞有丝分裂，抑制肿瘤生长。1992年，紫杉醇获得美国FDA批准上市，治疗对常规化疗无效的卵巢癌和乳腺癌。

紫杉醇在红豆杉树皮中的含量仅为万分之一，一个癌症病人一个疗程的紫杉醇用量需从三至五棵百年生红豆杉树皮中提取获得，因此，紫杉醇药物一直短缺且价格居高不下。并且，红豆杉属于珍稀濒危树种，资源稀少，分布稀疏，极少成林，生长缓慢全世界仅有11种，种群密度小，自身繁殖度低。要获得足够的紫杉醇用于临床用药和基础研究，单纯依靠从天然植物中提取势必给红豆杉属植物的生存带来极大的威胁。另外，紫杉醇药制剂采用聚乙氧代蓖麻油作为增溶剂，在临床应用时易引起过敏性反应。为了扩大紫杉醇类原料药来源，降低临床用药费用，满足肿瘤治疗的需要，同时从根本上有效地保护红豆杉植物不被灭绝，采用化学合成手段来探索和开发高活性低毒的新型紫杉烷类抗肿瘤药物势在必行。

紫杉烷类物质因其结构复杂，受多官能团和多手性中心等因素的制约，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紫杉烷类物质的最有效的化学方法。10-去乙酰基巴卡丁III(10-deacetylbaccatinIII，简称10-DAB)为工业上提取紫杉醇的一个副产物，后来人们发现，其在红豆杉枝叶中的含量高达千分之一，为紫杉醇含量的10倍。1985年，法国罗纳普朗克乐安公司和法国国家自然科学研究中心，以10-DAB作为母核骨架，人工半合成了多西紫杉醇(Docetaxol)。多西紫杉醇是一类结构复杂的紫杉烷类化合物，其结构特点与紫杉醇相似，其不同点仅在于紫杉醇母核C-10上的乙酰氧基被羟基取代，以及C-13侧链N上的苯甲酰基被叔丁氧羰基取代。结构上的特性对于多西紫杉醇的体外抗微管蛋白活性至关重要：其对微管结合部位的亲和力是紫杉醇的2倍；作为微管稳定剂和装配促进剂，活性比紫杉醇大2倍；在抗瘤活性体外试验中，已证实多西紫杉醇活性是紫杉醇的1.3～12倍，且毒副作用小，水溶性增加使其易制成制剂。1995年多西紫杉醇注射剂首次上市后，目前已在40多个国家上市使用成为肿瘤治疗的一线用药。2003年多西紫杉醇成药在全球销售首次超过了紫杉醇，多西紫杉醇是目前世界上最优良的广谱抗癌药品之一，市场需求日益增大。对多西紫杉醇的合成研究及应用研究十分有价值。

目前合成多西紫杉醇广泛采取的路线是以直链异丝氨酸侧链和四元环氮杂环丁酮为侧链，与母核对接制备多西紫杉醇，但存在各种各样的缺点，如：步骤多，条件苛刻、实验操作难度大，手性拆分困难，产品成本高，中间体不稳定，产物难于分离纯化存化等，很难适应工业化生产的需求。因此，仍然需要新的改进的制备多西紫杉醇的方法。本发明旨在克服上述问题，以适合工业化生产的廉价且简短的反应路线、条件温和地制备多西紫杉醇，这对于保护红豆杉植物物种资源，维持人类可持续发展，降低多西紫杉醇售价和肿瘤治疗费用，都具有重要的社会意义和经济价值。

发明内容

为了避免现有制备多西紫杉醇工艺的缺点，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，降低成本，我们发明了一种改进的多西紫杉醇合成方法。本发明的技术方案如下：

1.侧链的合成：

甲苯或二甲苯或N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，(2R，3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯和三溴乙醛在对甲苯磺酸吡啶嗡盐或对甲苯磺酸催化剂催化下生成中间体噁唑啉2；中间体2在氢氧化锂或氢氧化钠或氢氧化钾的甲醇水溶液中经酯基水解得到用于制备多西紫杉醇的侧链3。

2.多西紫杉醇的合成：

多西紫杉醇的合成包含母核保护、缩合、开环、侧链氨基保护、水解五个步骤：

保护步骤III：在无水无氧且氮气或氩气保护下，化合物4的吡啶或二氯甲烷或DMF溶液中，冰浴下加入三氯乙酰氯，在吡啶或三乙胺等有机碱条件下，-5℃～25℃反应，TLC检测原料消失后用水淬灭反应，后处理纯化得化合物5。

缩合步骤IV：无水无氧环境下，化合物5和侧链3在N，N-二甲基氨基吡啶或吡啶等有机碱条件下，1，3-二环己基碳化二亚胺或碳酸二丙酯存在下发生缩合反应得化合物6；

开环步骤V和侧链氨基保护步骤VI：化合物6在甲酸或乙酸或苯甲酸或草酸或稀盐酸条件下发生C-13噁唑侧链开环得中间体7，然后在碱条件下与二碳酸二叔丁酯反应得侧链氨基保护的中间体8；

水解步骤VII：将中间体8在氨或氢氧化铵或醋酸铵或无机铵盐条件下水解脱去7-OH和10-OH保护基团即可得到目标产物多西紫杉醇(Docetaxel)。

有益效果

本发明的多西紫杉醇的制备方法，既克服了光旋侧链反应步骤多的缺点，又解决了消旋侧链有异构体杂质的问题。具体优点如下：

(1)本发明以(2R，3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯和三溴乙醛为原料合成多西紫杉醇的侧链，相比侧链(4S，5R)-2-三氯甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷的合成，侧链合成收率高出几乎十个百分点：本发明中侧链(4S，5R)-2-三溴甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷的合成产率为89％，已公开专利KR101032761B中侧链(4S，5R)-2-三氯甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷的合成产率为81％。将C-2取代基由三氯甲基改为三溴甲基，相同实验条件，产率明显提高，这种效果不是常规所能预料到的。

(2)本发明以(4S，5R)-2-三溴甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷为侧链，三氯乙酰基保护母核7-OH和10-OH，制备得多西紫杉醇，总收率为82％，纯度高达99.6％，通过改变侧链取代基和母核保护基，整体收率相比同类技术KR101032761B(以(4S，5R)-2-三氯甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷为侧链，三溴乙酰基保护母核7-OH和10-OH，收率72％，纯度99.4％)总收率高出十个百分点，纯度也有明显提高，将为多西紫杉醇的生产节省大量成本，带来明显的竞争优势。这种有益效果也是常规所不能预料到的。

(3)本专利公开的合成多西紫杉醇的制备方法，每步反应都操作简单，条件温和，试剂低毒，后处理简便，易于工业化。

具体实施方式

以下实施例仅用来进一步说明本发明，但并不意味对本发明的任何限制。

实施例1

在25mL的圆底烧瓶中，(2R，3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯(1.0g，5.1mmol)溶于甲苯中，加入三溴乙醛(1.57g，5.6mmol)和催化量的对甲苯磺酸吡啶嗡盐，油浴120℃，搅拌2小时，TLC检测，原料消失，停止反应，减压除去甲苯，柱层析纯化(石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1)得产品2：2.29g，产率98％。

(4S，5R)-2-三氯甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷：ESI-MSm/z：455.8454[M+H]⁺；¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.52(d，2H)，7.51-7.32(m，3H)，5.47(d，1H)，4.71(s，1H)，4.70(d，1H)，3.76(s，3H)。

实施例2

将化合物2(457.9mg，1.0mmol)溶于4.5mL乙醇-水(8∶1)中，投入氢氧化锂(71.8mg，3.0mmol)，室温搅拌3h，减压抽走甲醇溶剂，2N盐酸酸化，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏得化合物3：403.9mg，产率91％。

(4S，5R)-2-三氯甲基-4-苯基-5-羧基-1，3-氧氮杂环戊烷：ESI-MSm/z：441.8309[M+H]⁺；¹H-NMR(400MHz，DMSO)：δ7.60(d，2H)，7.36-7.25(m，3H)，5.42(s，1H)，5.39(s，1H)，4.94-4.90(m，1H)，4.63-4.59(m，2H)，4.34(d，1H)。

实施例3

将10-DAB(544.6mg，1mmol)溶于5mL无水吡啶中，氮气保护，冰盐浴条件下，缓慢滴加三氯乙酰氯(600.0mg，3.3mmol)，温度控制在零下5度，三氯乙酰氯滴加完毕后，自然升到室温，TLC检测，1.5h后，原料消失，冰浴条件下搅拌滴加如去离子水，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，柱层析得化合物5：1.08g，产率96％。

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.67(t，2H)，7.60(t，1H)，7.47(t，2H)，6.27(s，1H)，5.66-5.60(m，2H)，4.99(d，1H)，4.92(d，1H)，4.60(d，1H)，4.32(d，1H)，4.15(d，1H)，3.98(d，1H)，2.64-2.62(m，1H)，2.30(s，3H)，2.16(s，3H)，2.15-1.86(m，2H)，1.84(s，3H)，1.14(s，3H)，1.11(s，3H).

实施例4

将化合物5(1.13g，1mmol)和化合物3(577.1mg，1.3mmol)，溶于甲苯中，搅拌下加入1，3-二环己基碳化二亚胺(123.7mg，1.6mmol)和N，N-二甲氨基吡啶(61.0mg，0.5mmol)，80℃下反应，TLC检测，2小时后反应完全，减压蒸去甲苯，柱层析纯化(石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1)得产品6：1.24g，产率98％。

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.04(d，2H)，7.64(t，1H)，7.50(t，2H)，7.40-7.35(m，5H)，6.28(t，1H)，6.25(s，1H)，5.66(d，1H)，5.57(q，2H)，4.90(d，2H)，4.78(brd，1H)，4.60(d，1H)，4.48(d，1H)，4.15(d，1H)，4.28(d，1H)，4.12(d，1H)，3.89(d，1H)，2.64-2.58(m，1H)，2.21-2.18(m，1H)，2.05(s，3H)，1.95(s，3H)，1.76(s，3H)，1.26(s，3H)，1.18(s，3H).

实施例5

将化合物6(1.26g，1mmol)，溶于10mL甲酸溶液中，室温下搅拌，TLC跟踪，2小时候反应完全，加压蒸除溶剂，柱层析纯化得化合物7：948.6mg，产率95％。

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.05(d，2H)，7.66(t，1H)，7.52(t，2H)，7.44-7.35(m，4H)，7.22-7.28(m，1H)，6.22(s，1H)，6.14(t，1H)，5.64(d，1H)，5.55(q，1H)，4.94-4.90(m，2H)，4.58(d，1H)，4.37-4.26(m，2H)，4.15-4.09(d，2H)，3.85(d，1H)，2.61-2.58(m，2H)，2.18(s，3H)，2.01(s，3H)，1.83(s，3H)，1.23(s，3H)，1.10(s，3H).

实施例6

将化合物7(998.5mg，1mmol)和二碳酸二叔丁酯(262.3mg，1.2mmol)溶于干燥的四氢呋喃溶液中，然后加入无水碳酸钠(255mg，3.0mmol)，室温下搅拌，TLC跟踪，4h后反应完全，乙酸乙酯萃取，分别水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压蒸馏，柱层析纯化得化合物8：1.02g，产率93％。

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.05(d，2H)，7.66(t，1H)，7.52(t，2H)，7.44-7.35(m，4H)，7.22-7.28(m，1H)，6.22(s，1H)，6.14(t，1H)，5.64(d，1H)，5.55(q，1H)，4.94-4.90(m，2H)，4.58(d，1H)，4.37-4.26(m，2H)，4.15-4.09(d，2H)，3.85(d，1H)，2.61-2.58(m，2H)，2.18(s，3H)，2.01(s，3H)，1.83(s，3H)，1.35(s，9H)，1.23(s，3H)，1.10(s，3H).

实施例7

将化合物8(1.10g，1mmol)溶于10mL新鲜饱和氨的甲醇溶液中，室温搅拌2小时，TLC检测原料完全反应，减压蒸除溶剂，残渣溶于二氯甲烷中，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，加压浓缩，粗品经柱层析分离纯化，得多西紫杉醇791.7mg，产率98％。HPLC检测归一法含量为99.5％。

¹HNMR(400MHz，DMSO)：δ7.97(d，2H)，7.68(t，1H)，7.60(t，2H)，7.41-7.34(m，3H)，7.28(d，2H)，7.19(t，1H)，5.85(t，2H)，5.40(d，1H)，5.08(d，1H)，5.00(d，1H)，4.93(d，1H)，4.90-4.85(m，2H)，4.50(s，1H)，4.32(t，1H)，4.05-3.98(m，3H)，3.65(d，1H)，2.48(m，2H)，2.26-2.22(m，1H)，2.22(s，3H)，1.89-1.86(m，1H)，1.73(s，1H)，1.86(s，3H)，1.51(s，3H)，1.34(s，9H)，1.00(s，3H)，0.97(s，3H).

¹³CNMR(100M，DMSO)：δ209.3，172.8，169.7，165.3，155.1，139.6，136.8，135.6，133.4，131.5，130.1，129.5，128.7，128.2，127.3，83.7，80.3，78.1，76.9，75.5，74.8，73.9，73.8，70.8，70.0，57.3，57.0，46.0，42.9，36.5，35.0，28.2，26.5，22.4，20.7，13.7，9.8。

Claims

1.一种紫杉烷衍生物的合成方法，包括如下步骤：

①噁唑啉侧链3的合成：

步骤I：(2R,3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯和三溴乙醛催化生成化合物2，具体为：

在25mL的圆底烧瓶中，(2R,3S)-3-苯基异丝氨酸甲酯1.0g，5.1mmol，溶于甲苯中，加入三溴乙醛1.57g，5.6mmol，和催化量的对甲苯磺酸吡啶嗡盐，油浴120℃，搅拌2小时，TLC检测，原料消失，停止反应，减压除去甲苯，柱层析纯化：石油醚：乙酸乙酯=5:1，得产品2：2.29g，产率98%；

步骤II：化合物2经酯基水解得到用于制备紫杉烷衍生物的噁唑啉侧链3，具体为：

将化合物2457.9mg，1.0mmol，溶于4.5mL乙醇-水=8:1中，投入氢氧化锂71.8mg，3.0mmol，室温搅拌3h，减压抽走甲醇溶剂，2N盐酸酸化，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏得化合物3：403.9mg，产率91%；

②紫杉烷衍生物的合成：

紫杉烷衍生物的合成包含母核保护和缩合两个步骤：

保护步骤III：化合物4在有机碱条件下和三氯乙酰氯反应得到化合物5，具体为：

将10-DAB544.6mg，1mmol，溶于5mL无水吡啶中，氮气保护，冰盐浴条件下，缓慢滴加三氯乙酰氯600.0mg，3.3mmol，温度控制在零下5度，三氯乙酰氯滴加完毕后，自然升到室温，TLC检测，1.5h后，原料消失，冰浴条件下搅拌滴加入去离子水，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，柱层析得化合物5：1.08g，产率96%；

缩合步骤IV：化合物5和侧链化合物3在缩合剂和碱的存在下发生缩合反应得紫杉烷衍生物6，具体为：

将化合物51.13g，1mmol，和化合物3577.1mg，1.3mmol，溶于甲苯中，搅拌下加入1,3-二环己基碳化二亚胺123.7mg，1.6mmol，和N，N-二甲氨基吡啶61.0mg，0.5mmol，80℃下反应，TLC检测，2小时后反应完全，减压蒸去甲苯，柱层析纯化：石油醚：乙酸乙酯=5:1，得产品6：1.24g，产率98%。