CN106279336A - 一种奥贝胆酸的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种奥贝胆酸的合成方法，其以3α,7α ‑二羟基‑5β‑胆甾烷‑24‑酸为起始物料，经过羟基氧化、羧酸乙酯化，再与三甲基氯硅烷合成烯醇硅醚，后与乙醛经Mukaiyama羟醛缩合得到6‑亚乙基‑3α‑羟基‑7‑酮‑5β‑胆甾烷‑24‑乙酯，经催化氢化，羟基保护，酯基水解，经硼氢化钠选择性还原，最后脱保护得到奥贝胆酸。本发明通过优化合成步骤，选用不同的保护试剂对羟基、羧基进行多次保护，并使用选择性氢化还原反应，有效解决了奥贝胆酸合成反应中存在的杂质多、构型易翻转、6α‑乙基化过程中收率低、纯化困难等问题，大大提高了奥贝胆酸产物的总收率，具有良好的经济性，适合于工业化生产。

Description

一种奥贝胆酸的合成方法
技术领域
本发明属于药物合成技术领域，具体涉及一种奥贝胆酸的合成方法。
背景技术
奥贝胆酸(obeticholic acid)的结构式如式(Ⅰ)，
其商品名为OCALIVA，化学名为6α-乙基-3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸，该药最早由佩鲁贾大学研发，Intercept制药公司获得授权开发并于2016年5月在美国上市。奥贝胆酸是法尼醇受体X(Farnesoid X receptor agonist)的强效抑制剂，在调节胆汁水平中发挥作用，具有抗淤胆、抗纤维化的效果，临床上该药对于原发性胆汁性肝硬化的疗效超出预期，2008年在美国获得孤儿药资格，2015年获得FDA授予突破性疗法认定。因此，奥贝胆酸具有巨大的市场前景与经济价值，改进合成工艺，降低生产成本，提高收率，寻找合适的工业化生产路线显得至关重要。
目前报道的奥贝胆酸的合成路线都是以3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(鹅去氧胆酸,2)或3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-酸(3)作为起始物料制备，主要有以下几种制备方法：
WO2002072598报道以3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(2)作为起始物料，经过3α-羟基保护，6α-乙基化，羧酸的酯化，脱羟基保护基，催化氢化，硼氢化钠还原及水解得到奥贝胆酸。该路线虽然路线短，但是6α-乙基化过程中收率极低，中间体及成品的纯化都极为困难。总收率6％左右。
J Med Chem,2002,45(17):3569-3572以3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-酸(3)作为起始物料，经过羧基上羟基保护，3α,7α-二羟基保护，6α-乙基化及3α,7α-羟基脱保护，催化氢化，硼氢化钠还原及羧基上羟基脱保护得到奥贝胆酸。此方法为实验室工艺，投料量小且工艺不成熟，而且无法保证手性中心不发生变化。
US20130345188为Intercept制药公司改进的合成工艺路线。此路线以3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(2)，经过7位羟基还原，羧酸酯化，在三甲基氯硅烷和LDA作用下形成烯醇硅醚，再与乙醛羟醛缩合形成乙烯基，催化氢化，硼氢化钠还原得到奥贝胆酸(1)。此方法总收率16％，中间体需要柱层析纯化，直接催化加氢过程中杂质较多，构型易翻转，纯化困难。
发明内容
为了克服现有技术中的上述缺陷，本发提供一种反应步骤简洁、纯化后期处理简单且反应总收率高的奥贝胆酸的合成方法。
本发明以3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(II)为起始物料，整个合成过程如下：
经过羟基还原成酮式(III)，后乙酯化反应制得式(IV)，再与三甲基氯硅烷合成烯醇硅醚式(V)，与乙醛经Mukaiyama羟醛缩合得到式(VI)，经催化氢化制得式(VII)，继续保护3α位羟基得到式(Ⅷ)，水解得到式(Ⅸ)，再经硼氢化钠选择性还原得到式(Ⅹ)，最后脱羟基保护得到式(Ⅰ)。
本发明奥贝胆酸的合成方法，具体包括以下步骤：
1)将式(II)
在溴酸钠的作用下对7-羟基进行氧化得到式(III)所示的化合物，
2)将式(III)所示的化合物与低级醇进行酯化反应，得到24-羧基被酯化保护的化合物(IV)，其中R1基为选自但不限于甲基、乙基、丙基、叔丁基其中的任意一种。
3)式(IV)所示的化合物与三甲基氯硅烷反应生成二烯醇硅醚类化合物(V)，
4)式(V)所示的二烯醇硅醚类化合物与乙醛经Mukaiyama羟醛缩合、碱液脱除醚类保护基，得到式(VI)所示的羟醛缩合产物，
5)式(VI)所示的羟醛缩合产物经催化氢化还原，得到式(VII)所示的化合物，
6)式(VII)所示的化合物与羟基保护剂反应接保护基，得到3α-羟基被保护的化合物(Ⅷ)，其中R2为选自但不限于甲基甲醚基(MOM)，2-乙氧基乙基(EE)，2-四氢吡喃基(THP)其中的任意一种，
7)式(Ⅷ)所示的化合物于碱性条件下水解，得到式(Ⅸ)所示的羧酸化合物，
8)式(Ⅸ)所示的羧酸化合物经硼氢化钠对7-酮进行选择性还原，得到式(Ⅹ)所示的化合物，
9)式(Ⅹ)所示的化合物进行脱羟基保护，得到式(I)所示的奥贝胆酸化合物。
更一步具体地，上述步骤2)所述的酯化反应为：将式(III)所示的化合物溶于低级醇中，加入浓硫酸，所述低级醇与浓硫酸的体积比为200:1～20:1，反应温度为40～80℃，反应时间为5～15h，得到酯化产物。
上述步骤3)所述的反应过程为：在氮气保护下向反应瓶中加入式(IV)所示的酯化化合物的四氢呋喃溶液，冷却至-20℃以下，滴加入2M LDA，保持-20℃以下搅拌2～10h，得到式(V)所示的烯醇硅醚类化合物。
上述步骤4)所述的反应过程为：在氮气保护下向反应瓶中加入式(V)所示的二烯醇硅醚类化合物的无水二氯甲烷溶液，冷却至-20℃以下，加入乙醛，搅拌下加入三氟化硼乙醚复合物，保持-20℃以下搅拌2～10h，得到式(VI)所示的羟醛缩合产物。
上述步骤5)所述的氢化还原反应为：将(VI)所示的羟醛缩合产物溶于甲醇中，加入10％Pd/C及氢氧化钠，0～80℃下反应12～25h，得到式(VII)所示化合物。
上述步骤6)式(Ⅷ)所示化合物的制备过程如下：将式(VII)所示化合物溶于的二氯甲烷中，加入二异丙基乙胺，室温下加入羟基保护剂，所述羟基保护剂和二异丙基乙胺的体积比为1:50～1:2，室温下反应12～36h，得到式(Ⅷ)所示的化合物。
上述步骤7)所述的水解反应为：将式(Ⅷ)所示化合物溶于甲醇中，加入5％～50％的氢氧化钠溶液，80～100℃反应10～20h，得到式(Ⅸ)所示的羧酸化合物。
上述步骤8)所述的选择性还原反应为：将(Ⅸ)所示的羧酸化合物溶于四氢呋喃和纯化水)中，室温下分批次加入硼氢化钠，反应5～10h，得到式(Ⅹ)所示的羧酸化合物。
上述步骤9)所述的脱羟基保护反应过程为：将式(Ⅹ)所示的羧酸化合物溶于四氢呋喃中，酸性条件下室温反应8～12h，得到式(I)所示的奥贝胆酸。
步骤2)所述酯化反应的低级醇进一步优选为甲醇或乙醇，所述低级醇与浓硫酸的体积比优选为100:1，反应温度优选为60～80℃。
本发明以3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(II)为合成原料，通过优化合成步骤，选用不同的保护试剂对羟基、羧基活性基团进行多次保护，并使用选择性氢化还原反应，有效解决了奥贝胆酸合成反应中存在的杂质多、构型易翻转、6α-乙基化过程中收率低、纯化困难等问题，大大提高了奥贝胆酸产物的总收率，总收率可达到29.9％，后期纯化处理较为方便，具有良好的经济性，适合于工业化生产。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-酸(III)的制备
将式(II)所示化合物(118.0g，0.31mol)溶于二氯甲烷(500ml)中，加入30％的硫酸(80ml)溶液和溴化钠(800mg)室温下搅拌，控温30℃下滴加16％的溴酸钠(162.4g,1.06mol)溶液，滴加完毕反应6h，加入10％亚硫酸氢钠溶液(200ml)，萃取保留有机层，水层使用乙酸乙酯(200ml)再次萃取。合并有机相，浓缩至干，加入乙酸乙酯(200ml)，加热回流0.5h，自然降温析晶24h，过滤，滤饼50℃鼓风干燥10h，得到式(III)所示化合物的白色固体(112.5g，收率96.1％)。
实施例2
3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-乙酯(IV)的制备
将式(III)所示化合物(100.0g，0.26mol)溶于乙醇(500ml)中，加入浓硫酸(5ml)，加热回流10h，冷却至室温。加1mol/L氢氧化钠溶液(约30ml)调至pH 7，缓慢滴加去纯化水(1L)，室温搅拌，析出白色固体，静置过夜。抽滤，滤饼50℃真空干燥，得式(IV)所示化合物的白色固体(105.5g，98.4％)。
实施例3
3α,7-二(三甲基硅氧基)-6-烯-5β-胆甾烷-24-乙酯式(V)的制备
氮气保护条件下向反应瓶中加入无水THF(400ml)、2mol/LLDA的THF溶液(150ml)及三甲基氯硅烷(110ml，0.9mol)。-50～-30℃搅拌15min，缓慢滴加含或(IV)所示化合物(80.3g，0.2mol)的无水THF溶液(100ml)，控温在--50～-30℃内滴加。保持此温度搅拌6h，加饱和碳酸氢钠溶液(100ml)淬灭反应。缓慢升至室温，继续搅拌2h，加入饱和碳酸氢钠溶液(1L)，用乙酸乙酯(1L×2)萃取，合并有机层，依次用水(1L)和饱和氯化钠溶液(1L)洗涤，使用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液浓缩至干，得式(V)所示化合物的棕黄色固体(120.7g)，50℃真空干燥10h，不经纯化直接用于下步反应。
实施例4
6-亚乙基-3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-乙酯(VI)的制备
氮气保护下向反应瓶中加入式(V)所示化合物(120.2g，0.2mol)的无水二氯甲烷溶液(500ml)，冷却至-30℃，加入乙醛(25ml，0.45mol)，搅拌下缓慢滴加三氟化硼乙醚复合物(20ml，0.8mol)。滴加完毕后，保持-30℃搅拌5h，缓慢升至室温，加入饱和碳酸氢钠溶液(100ml)，搅拌2h，分液，保留有机层，水层用二氯甲烷(500ml×2)萃取，合并有机层，用饱和氯化钠溶液(500ml)洗涤，后使用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液浓缩，剩余物干法拌样，柱层析[洗脱液：石油醚∶乙酸乙酯(8∶1)]纯化，得式(VI)所示化合物的淡黄色油状物(48.7g，以4计收率57.1％)。
实施例5
6-乙基-3α-羟基-7-酮-5β-胆甾烷-24-乙酯(VII)的制备
氮气保护下将式(VI)所示化合物(48.0g，0.11mol)溶于400ml的甲醇中，加入10％Pd/C(2.5g)及氢氧化钠(8.0g，0.2mol)。回流反应20h，自然降至室温，过滤，滤液浓缩，后加入二氯甲烷(400ml)溶解，使用饱和氯化钠溶液(200ml×2)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，得到式(VII)所示化合物的淡黄色油状(47.2g，收率98.5％)。
实施例6
6-乙基-3α-甲基氧甲醚-7-酮-5β-胆甾烷-24-乙酯(Ⅷ)的制备
将式(VII)所示化合物(44.7g，0.1mol)溶于500ml的二氯甲烷中，加入二异丙基乙胺(100ml)，室温下加入氯甲基甲醚(20ml)，室温下反应24h，加入1N HCl溶液(150ml)，分液，有机层加入饱和碳酸氢钠溶液(100ml)萃取分液，有机层使用饱和氯化钠溶液(200ml×2)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩得到式(Ⅷ)所示化合物(38.2g，收率：78.0％)。
实施例7
6α-乙基-3α-甲基氧甲醚-7-酮-5β-胆甾烷-24-酸(Ⅸ)的制备
将式(Ⅷ)所示化合物(34.3g，0.07mol)溶于甲醇(300ml)中，加入20％氢氧化钠溶液(50ml)，100℃反应15h，自然降至室温，加入1N HCl溶液调节pH至3，浓缩，得到油状物，加入乙酸乙酯(300ml)，分液，有机层使用饱和氯化钠溶液(200ml×2)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩得到式(Ⅸ)所示化合物的淡黄色油状液体(31.6g，收率：97.5％)。
实施例8
6α-乙基-3α-甲基氧甲醚-7α-羟基-5β-胆甾烷-24-酸(Ⅹ)的制备
将式(Ⅸ)所示化合物(27.8g，0.06mol)溶于四氢呋喃(200ml)和纯化水(50ml)中，室温下分批次加入硼氢化钠(7.5g，0.2mol)，控温不超过40℃，反应8h，使用1N HCl调节pH至2，浓缩，加入200ml乙酸乙酯，分液，有机层使用饱和氯化钠溶液(200ml×2)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩得到式(Ⅹ)所示化合物的淡黄色液体(26.1g，收率：93.6％)。
实施例9
6α-乙基-3α,7α-二羟基-5β-胆甾烷-24-酸(1)的制备
将式(Ⅹ)所示化合物(23.2g，0.05mol)溶于四氢呋喃(200ml)中，加入5N HCl150ml，室温反应10h，使用氢氧化钠调节pH至中性，浓缩除去四氢呋喃，加入200ml乙酸乙酯，分液，有机层使用饱和氯化钠溶液(200ml×2)洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩得到油状物，使用乙酸丁酯(100ml)重结晶，0℃静置24h，过滤得到式(Ⅰ)所示化合物的白色固体(16.4g，78.3％)。纯度99.3％。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ:3.79(s,1H),3.34～3.36(m,1H),0.89～0.10(m,9H),0.70(s,3H)；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ:178.3,72.8,72.6,57.3,52.6,51.3,47.5,43.6,42.2,40.9,37.5,37.2,36.8,36.7,34.0,32.3,32.0,30.9,29.6,29.2,26.2,24.8,21.6,18.8,14.5,12.2。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种奥贝胆酸的合成方法，所述奥贝胆酸的结构式如式(I)，
其特征在于包括如下步骤：
1)将式(II)
在溴酸钠的作用下对7-羟基进行氧化得到式(III)所示的化合物，
2)将式(III)所示的化合物与低级醇进行酯化反应，得到24-羧基被酯化保护的化合物(IV)，其中R1为选自但不限于甲基、乙基、丙基叔丁基其中的任意一种，
3)式(IV)所示的化合物与三甲基氯硅烷反应生成二烯醇硅醚类化合物(V)，
4)式(V)所示的二烯醇硅醚类化合物与乙醛经Mukaiyama羟醛缩合、酸性条件下脱除醚类保护基，得到式(VI)所示的羟醛缩合产物，
5)式(VI)所示的羟醛缩合产物经催化氢化还原，得到式(VII)所示的化合物，
6)式(VII)所示的化合物与羟基保护剂反应，得到3α-羟基被保护的化合物(Ⅷ)，其中R2为选自但不限于甲基甲醚基(MOM)、2-乙氧基乙基(EE)、2-四氢吡喃基(THP)其中的任意一种，
7)式(Ⅷ)所示的化合物于碱性条件下水解并转化构型，得到式(Ⅸ)所示的羧酸化合物，
8)式(Ⅸ)所示的羧酸化合物经硼氢化钠对7-酮进行选择性还原，得到式(X)所示的化合物，
9)式(X)所示的化合物进行脱羟基保护，得到式(I)所示的奥贝胆酸化合物。
2.如权利要求1所述的一种合成奥贝胆酸的方法，其特征在于步骤2)中使用的低级醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇，低级醇与浓硫酸的体积比为200:1～20:1，反应温度为40～80℃。
3.如权利要求2所述的一种合成奥贝胆酸的方法，其特征在于步骤2)中使用的低级醇为甲醇或乙醇，所述低级醇与浓硫酸的体积比为100:1，反应温度为60～80℃。
4.如权利要求1所述的一种合成奥贝胆酸的方法，其特征在于步骤3)中反应温度为-70～-20℃，反应时间为12～25h。
5.如权利要求1所述的一种合成奥贝胆酸的方法，其特征在于步骤6)所述的羟基保护剂与二异丙基乙基胺的体积为1:50～1:2，反应时间为12～36h。
6.如权利要求1所述的一种合成奥贝胆酸的方法，其特征在于步骤7)中反应使用的氢氧化钠溶液的百分浓度为5％～50％，反应温度为80～100℃。
7.如权利要求1所述的一种奥贝胆酸的合成方法，其特征在于步骤8)反应中所述的选择性还原剂为硼氢化钠，反应时间为5～10h。
8.如权利要求1所述的一种奥贝胆酸的合成方法，其特征在于步骤9)反应中使用的盐酸溶液的浓度为1～10mol/L。
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