一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法
技术领域
本发明属于药物化学合成领域,具体涉及一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法。
背景技术
Polo样激酶(Polo-likekinase,Plk)是一类结构和功能均高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,它们参与细胞周期不同阶段的精密调节。Plks家族成员较多,包括Plk1、Plk2(又称为Snk)、Plk3(又称为Fnk或Prk)和Plk4(又称为Sak),它们在细胞周期各个时相的调控中均发挥着至关重要的作用。Plk1在多种肿瘤,如乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、胰腺癌、肺癌、子宫内膜癌、脑肿瘤、皮肤癌、头颈癌、食道癌、胃癌、前列腺癌等多种肿瘤细胞中均高度表达,其过度表达是肿瘤不良预后的标志之一,因此肿瘤医学不断对其研究和对癌症的诊断和治疗。
抑制与疾病相关的蛋白激酶,阻断并破坏肿瘤细胞的信号传递,可通过多种方法来实现,但由于合成的反义寡核苷酸易受核酶的攻击而降解,RNA干扰技术存在安全性、稳定性和脱靶效应等问题,因此新药研发人员尝试从有机合成小分子或天然产物中筛选Plk1的化学小分子抑制剂。近年来,以Plks为靶标寻找新的抗肿瘤小分子抑制剂,是抗肿瘤新药的研发热点之一。迄今为止,已发现几十种Plk1抑制剂,如Rigosertib(ON-01910)、Volasertib(BI-6727)、BI-2536、MLN-0905、HMN-214、GSK-461364和RO-3280等,这些小分子抑制剂基本上都是通过与腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)竞争性或非竞争性结合来抑制Plk1活性,多数已进入临床试验阶段。
上海恒瑞医药有限公司在其专利(CN102020643A,US2012/0184543A1,EP2481739A1)公开的系列二氢喋啶酮类衍生物可望开发成为一种Plk激酶抑制剂类新药,这些系列化合物的通式(II)为:
(II)
其中的大部分二氢苯并呋喃结构是由关键中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯或其水解物7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸(I)来构建:
(I)
其专利的制备(I)是采用3-羟基-4-硝基苯甲酸为原料,通过在羟基上烷基化、克莱森重排、臭氧化关环等反应来达到,合成路线如下式所示:
(I)
该合成路线较长,其中多步反应需过硅胶柱层析纯化,操作繁琐,不利于工业化操作,克莱森重排一步需要190℃高温条件,而臭氧化关环一步需要在-78℃低温下,反应条件苛刻,工艺复杂,总收率较低,成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法,该方法操作简化、成本低廉、适合工业化生产的制备方法。
为了实现上述目的,本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种Plk激酶抑制剂药物中间体为7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸(I),其化学结构式为:
(I)
中间体(I)的制备方法,包括如下步骤:
(1)以3-羟基-4-硝基苯甲酸为起始原料放在甲醇溶液中,加入浓硫酸作催化剂,加热回流进行酯化反应,制备得到3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯,反应方程式为:
(2)由步骤(1)得到的3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯溶于非质子溶剂,在碱缚酸剂和高温的条件下,与2-卤乙醛或2-卤缩乙醛进行缩合反应,制备得到2-(6-硝基-3-甲氧羰基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物,反应方程式为:
式中,X为氯或溴;R为H、C1-C4直链烷基或支链烷基;
(3)由步骤(2)得到的2-(6-硝基-3-甲氧羰基苯氧基)乙醛或缩乙醛类化合物在有机溶剂中和质子酸或Lewis酸催化下,进行傅克反应,关环得7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯,反应方程式为:
式中,R为H、C1-C4直链烷基或支链烷基,优选H、甲基或乙基;
(4)由步骤(3)得到的7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯进行催化氢化还原反应,制备得到7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯,反应方程式为:
(5)由步骤(4)得到的7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯进行水解反应,制备得到7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸(I),反应方程式为:
(I)
所述步骤(2)中2-卤乙醛为2-氯乙醛或2-溴乙醛,2-卤缩乙醛为2-氯乙醛或2-溴乙醛与甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇形成的缩醛;
非质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲基叔丁基醚或乙腈;
缚酸剂碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸铯、碳酸锂、氢化钠、氢化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或有机胺类碱如三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺、哌啶等;
2-卤乙醛或2-卤缩乙醛的投料量为1.0~1.3当量,其中最佳投放量为1.1~1.2当量(相对于3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯);
缚酸剂碱的投料量为1.0~1.6当量,其中最佳投放量为1.2~1.4当量(相对于3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯);
反应温度为50~160℃,其中最佳反应温度为100~150℃;
反应时间为4~24小时,其中最佳反应时间为10~18小时。
所述步骤(3)中有机溶剂为1,2-二氯乙烷、氯仿、氯苯、乙腈、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、丙酮、甲基叔丁基醚或四氢呋喃;
质子酸催化剂为多聚磷酸(PPA)、磷酸/五氧化二磷混合物、浓硫酸、对甲基苯磺酸、三氟甲磺酸(TfOH)、2,4-二硝基苯磺酸、氨基磺酸或三[(三氟代甲基)磺酰基]甲烷,优选多聚磷酸(PPA)或磷酸/五氧化二磷混合物;
Lewis酸催化剂为AlCl3、ZnCl2、TiCl4、SnCl4、FeCl3、MgCl2、CuCl2、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、Zn(OAc)2、BF3-Et2O或三氟甲磺酸盐;
质子酸或Lewis酸催化剂的投料量为1.0~10.0当量,其中最佳投放量为2.0~3.0当量[相对于2-(6-硝基-3-甲氧羰基苯氧基)乙醛或缩乙醛];
反应温度为40~100℃,其中最佳反应温度为60~90℃;
反应时间为2~16小时,其中最佳反应时间为3~8小时。
有益效果
本发明简化和优化了合成路线,减少了反应步骤,简化工艺,降低成本,产品得率高,可以大量生产来满足使用需求,适用于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法,包括以下步骤:
(1)3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
在1L反应瓶中加入3-羟基-4-硝基苯甲酸(25.0g,0.137mol)和甲醇(400mL),搅拌溶解,加入浓硫酸(3mL),加热回流5小时,反应完全后,降至室温,滴加碳酸氢钠饱和溶液调至中性,减压旋蒸浓缩至干,加入乙酸乙酯(500mL)溶解,用饱和食盐水洗(2x300mL),无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压旋蒸浓缩至干,得到黄色固体,3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯(26.8g),收率99.6%,熔点86~88℃;
反应方程式为如下:
(2)3-(2,2-二乙氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
在1L反应瓶中加入3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯(19.7g,0.10mo1)、2-溴乙醛缩二乙醇(21.7g,0.11mo1)、无水碳酸钾(16.6g,0.12mo1)和DMF(200mL)混合;加热至120℃反应14小时,反应完全后,降至室温,减压旋蒸浓缩至干,加入二氯甲烷(150mL),依次用10%氢氧化钠溶液(50mL)和饱和盐水(50mL)洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压旋蒸浓缩至干,得浅棕色油状物,3-(2,2-二乙氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯(29.5g),收率94.2%,直接用于下步反应;
反应方程式为如下:
(3)7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
在1L反应瓶中加入3-(2,2-二乙氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯(25.0g,0.08mo1)、多聚磷酸(20.0g)和1,2-二氯乙烷(200mL),氮气保护下加热至回流3小时,反应完全后,降至室温,加冰水(100mL),搅拌均匀后分出有机层,依次用10%碳酸钠水溶液(50mL)和饱和盐水(50mL)洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压旋蒸浓缩至干,得棕色油状物,乙醇重结晶,得浅黄色固体,7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯(15.2g),收率86.1%;
反应方程式为如下:
(4)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
在1L反应瓶中加入7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯(11.5g,52.0mmol)和甲醇(250mL)搅拌溶解,加入10%钯/碳(1.1g),常温下3大气压氢化反应16小时,反应完全后,过滤除去钯/碳,滤液减压旋蒸浓缩至干,乙酸乙酯/石油醚(50mL:200mL)重结晶,得类白色固体,7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯(6.2g),收率61.7%;
反应方程式为如下:
(5)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的合成
在1L反应瓶中加入7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯(9.2g,47.6mmol)和甲醇(250mL),搅拌溶解,加入氢氧化钠溶液(NaOH=2g,50mmol,水50mL),加热回流5小时,反应完全后,降至室温,减压旋蒸浓缩至干,加入水(200mL),搅拌溶解,滴加1M盐酸至pH=3,析出固体,抽滤,得类白色固体,7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸(I)(6.8g),收率79.7%;
反应方程式为如下:
(I)
实施例2
一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法,包括以下步骤:
(1)3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
操作过程和投料量比同实施例1的步骤(1),反应方程式为如下:
(2)3-(2,2-二甲氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
操作过程同实施例1的步骤(2),使用的缩醛为2-溴乙醛缩二甲醇,碱为氢化钠,溶剂为DMA,反应温度为120℃,反应时间为15小时,得3-(2,2-二甲氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯,收率88.5%,反应方程式为如下:
(3)7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
操作过程同实施例1的步骤(3),使用的原料为3-(2,2-二甲氧基乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯,酸催化剂为磷酸/五氧化二磷混合物,溶剂为氯苯,反应温度为90℃,反应时间为3小时,得7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯,收率84.6%,反应方程式为如下:
(4)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
操作过程和投料量比同实施例1的步骤(4),反应方程式为如下:
(5)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的合成
操作过程和投料量比同实施例1的步骤(5),反应方程式为如下:
(I)
实施例3
一种Plk激酶抑制剂药物中间体7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的制备方法,包括以下步骤:
(1)3-羟基-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
操作过程和投料量同实施例1的步骤(1),反应方程式为如下:
(2)3-(2-氧乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯的合成
操作过程同实施例1的步骤(2),使用2-氯乙醛水溶液,碱为氢氧化钾,溶剂为DMF,反应温度为135℃,反应时间为16小时,得3-(2-氧乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯,收率83.8%,反应方程式为如下:
(3)7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
操作过程同实施例1的步骤(3),使用的原料为3-(2-氧乙氧基)-4-硝基苯甲酸甲酯,酸催化剂为多聚磷酸,溶剂为氯仿,反应温度为60℃,反应时间为5小时,得7-硝基苯并呋喃-4-甲酸甲酯,收率88.0%,反应方程式为如下:
(4)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸甲酯的合成
操作过程和投料量比同实施例1的步骤(4),反应方程式为如下:
(5)7-氨基-2,3-二氢苯并呋喃-4-甲酸的合成
操作过程和投料量比同实施例1的步骤(5),反应方程式为如下:
(I)
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。