CN107365809A - 一种转氨酶法合成(r)-n-boc-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法 - Google Patents

一种转氨酶法合成(r)-n-boc-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种转氨酶法合成(R)‑N‑BOC‑3‑氨基‑4‑(2,4,5‑三氟苯基)丁酸(I)的方法，以3‑氧代‑4‑(2,4,5‑三氟苯基)丁酸甲酯(IV)为原料，与氮保护的哌嗪反应得到3‑氧代‑4‑(2,4,5‑三氟苯基)丁酰胺中间体(III)；(III)在氨基供体和转氨酶存在下反应，转化为3‑氨基‑4‑(2,4,5‑三氟苯基)丁酰胺中间体(II)；将(II)的酰胺水解成酸，氨基用BOC保护，即可得到目标中间体(I)；其中式(III)与式(II)中哌嗪的保护基为C1‑4烷氧羰基、苄氧羰基或甲基。本发明设计巧妙，合成路线简洁高效，工艺流程简单易行，绿色环保，为工业规模化生产式(III)提供了新方法。

Description

一种转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法
技术领域
本发明涉及西他列汀合成技术领域，更具体地，涉及转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸酶法合成技术领域，特别是指一种转氨酶法合成转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法。
背景技术
西他列汀(Sitagliptin) 为二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制药，通过保护内源性肠降血糖素和增强其作用而控制血糖水平。葡萄糖依赖性促胰岛素释放肽(GIP)和胰高血糖素样肽-1(GLP-1)，是针对膳食摄入而释放的肠降血糖素。西他列汀抑制肠降血糖素经DPP-4的降解，故能增强GLP-1和GIP的功能，增加胰岛素释放并降低循环中胰高血糖素水平。
(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)是合成西他列汀的关键中间体。由于带有一个手性碳原子，如何构建这个手性碳成为合成这个中间体的主要任务。
目前合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法主要有以下几种：
1、以天冬氨酸为原料，利用其中有的手性氨基，通过改造后与2,4,5-三氟溴苯进行偶联，然后适当转化得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)。该方法最大的优点是利用了天冬氨酸中的手性氨基，但是此法需要将成本较高的2,4,5-三氟溴苯做成金属试剂，所用的当量数较大，使得该路线成本较高。
2、以3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)为原料，将其转化成烯胺，通过不对称氢化来构建手性氨基，再适当转化得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)。该方法路线虽然简洁，但需要采用不对称氢化反应，其中带手性配体的金属催化剂价格昂贵，不易获得；另外不原称氢化反应得到的产品的手性纯度也很难达到要求，往往还需要进一步结晶提高其手性纯度。
3、以3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)为原料，将其转化成烯胺，通过普通氢化反应得到外消旋的胺，再通过化学拆分来得到单一的异构体，最后适当转化得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)。该方法路线虽然简洁，但需要化学拆分，不仅总收率低，还会产生另一半废弃异构体。
发明内容
本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种以转氨酶法为基础的合成(3R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法。该方法设计巧妙，合成路线简洁高效，很大程度降低目前(3R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的行产成本，减少废弃异构体排放，实现工业上的绿色生产。
其特征在于，该方法通过以下几个步骤完成：
(a) 以3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)为原料，先与氮保护的哌嗪反应得到3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰胺中间体(III)；
(b) 中间体(III)通过转氨酶反应，在氨基供体和转氨酶存在下，转化为3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰胺中间体(II)；
(c)将中间体(II)的酰胺水解成酸，氨基用BOC保护，即可得到 (R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)；
其中式(III)与式(II)中哌嗪的保护基为C1-4烷氧羰基、苄氧羰基或甲基。
较佳地，1a所述的3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)与氮保护的哌嗪反应条件为，在甲苯中回流1~3小时。
较佳地，1b所述的氨基供体为异丙胺，转氨酶是ω-转氨酶。
较佳地，1b所述转氨酶反应的溶剂为二甲亚砜与有机溶剂的混合溶剂或水，反应的pH值为8.0~9.5，温度为25~50oC。
较佳地，1c中间体(II)的酰胺水解成酸，以及氨基用BOC保护所用的溶剂为甲醇，碱为氢氧化钠。
本发明的有益效果具体在于：
1、本发明的转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法通过转氨酶反应，在氨基供体和转氨酶存在下，将中间体(III)转化为具有专一手性氨基的中间体(II)；然后通过保护基转化得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)。该方法设计巧妙，合成路线简洁高效，工艺流程简单易行，绿色环保，为工业规模化生产提供了新的方法。
2、本发明的转氨酶法合成(R)-3-氨基哌啶(I)的方法的转氨酶是ω-转氨酶，很大程度提高反应的转化率、反应体系浓度等关键指标，使该方法适合工业化生产。
3、本发明的转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法得到产物的ee值大于99%，收率也较高，适于大规模推广应用。
具体实施方式
为更好的理解本发明的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。应理解，下列具体实施例仅仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制。
实施例 1 ： 4-(3- 氧代 -4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁酰基 ) 哌嗪 -1- 甲酸叔丁酯
将3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(1-1) 15.0g和N-Boc-哌嗪14.0g溶于100mL甲苯中，加热回流，反应2小时左右，TLC(PE/EA=3/1)监控原料反应完全。反应液分别用水洗、食盐水洗，有机相用无水硫酸钠干燥、过滤，旋干，得到的粗品通过柱层析纯化，得到产品4-(3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰基)哌嗪-1-甲酸叔丁酯(1-2) 24.3g，收率99.7%。
实施例 2 ： (R)-4-(3- 胺基 -4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁酰基 ) 哌嗪 -1- 甲酸叔丁酯
将4-(3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰基)哌嗪-1-甲酸叔丁酯(1-2)50.0g、异丙胺盐酸盐100g、PLP 0.15g加入到500mL的磷酸氢二钾缓冲盐体系中，用异丙胺的稀释溶液调节PH在8.5左右，加入ω-转氨酶冻干粉1.0g。反应用20%的异丙胺控制pH=8.5，温度45℃下转化24h，TLC监控反应完毕。过滤除去固体，母液用乙酸乙酯萃取3次，合并后的有机相干燥、浓缩得到白色固体(R)-4-(3-胺基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰基)哌嗪-1-甲酸叔丁酯(2-1) 43.1g，收率85.7%，ee%=99.3%。
实施例 3 ： (R)-N-BOC-3- 氨基 -4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁酸
将(R)-4-(3-胺基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰基)哌嗪-1-甲酸叔丁酯 (2-1) 40.0g溶于200mL甲醇中，加含有10.0g的NaOH水溶液50mL，加热回流反应5小时，TLC点板原料消失；然后冷却至室温，加入二叔丁基二碳酸酯25.0g，常温继续反应2小时。加入用1mol/L的硫酸氢钾调节PH值呈酸性，反应液用二氯甲烷萃取产品三次，合并的有机相干燥、浓缩得到的粗产品用石油醚结晶，得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(3-1)28.3g，收率：85%，ee值：99.3%。
实施例 4 ： 1-(4- 甲基哌嗪 -1- 基 )-4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁烷 -1,3- 二酮
将3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(1-1) 30.0g和N-甲基哌嗪15.2g溶于150mL甲苯中，加热回流，反应2小时左右，TLC(PE/EA=3/1)监控原料反应完全。反应液分别用水洗、食盐水洗，有机相用无水硫酸钠干燥、过滤，旋干，得到的粗品通过柱层析纯化，得到产品1-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-(2,4,5-三氟苯基)丁烷-1,3-二酮(4-1) 39.3g，收率94.8%。
实施例 5 ： (R)-3- 胺基 -1-(4- 甲基哌嗪 -1- 基 )4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁 -1- 酮
将1-(4-甲基哌嗪-1-基)-4-(2,4,5-三氟苯基)丁烷-1,3-二酮(4-1) 50.0g、异丙胺盐酸盐100g、PLP 0.20g加入到500mL的磷酸氢二钾缓冲盐体系中，用异丙胺的稀释溶液调节PH在8.5左右，加入ω-转氨酶冻干粉1.0g。反应用20%的异丙胺控制pH=8.5，温度45℃下转化24h，TLC监控反应完毕。过滤除去固体，母液用乙酸乙酯萃取3次，合并后的有机相干燥、浓缩得到白色固体(R)-3-胺基-1-(4-甲基哌嗪-1-基)4-(2,4,5-三氟苯基)丁-1-酮(5-1) 45.2g，收率90.3%，ee%=99.5%。
实施例 6 ： (R)-N-BOC-3- 氨基 -4-(2,4,5- 三氟苯基 ) 丁酸
将(R)-3-胺基-1-(4-甲基哌嗪-1-基)4-(2,4,5-三氟苯基)丁-1-酮(5-1) 30.0g溶于150mL甲醇中，加含有7.5g的NaOH水溶液30mL，加热回流反应5小时，TLC点板原料消失；然后冷却至室温，加入二叔丁基二碳酸酯17.0g，常温继续反应2小时。加入用1mol/L的硫酸氢钾调节PH值呈酸性，反应液用二氯甲烷萃取产品三次，合并的有机相干燥、浓缩得到的粗产品用石油醚结晶，得到(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(3-1)29.7g，收率：93.4%，ee值：99.5%。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种转氨酶法合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法，其特征在于，该方法通过以下几个步骤完成：
(a) 以3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)为原料，先与氮保护的哌嗪反应得到3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰胺中间体(III)；
(b) 中间体(III)通过转氨酶反应，在氨基供体和转氨酶存在下，转化为3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酰胺中间体(II)；
(c)将中间体(II)的酰胺水解成酸，氨基用BOC保护，即可得到 (R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)；
其中，R为C1-4烷氧羰基、苄氧羰基或甲基。
2.根据权利要求1a所述的合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法，其特征在于，3-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯(IV)与氮保护的哌嗪反应条件为，在甲苯中回流1~3小时。
3.根据权利要求1b所述的合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法，其特征在于，所述氨基供体为异丙胺，转氨酶是ω-转氨酶。
4.根据权利要求1b所述的合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸(I)的方法，其特征在于，所述转氨酶反应的溶剂为二甲亚砜与有机溶剂的混合溶剂或水，反应的pH值为8.0~9.5，温度为25~50oC。
5.根据权利要求1c所述的合成(R)-N-BOC-3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸的方法，其特征在于，中间体(II)的酰胺水解成酸，以及氨基用BOC保护所用的溶剂为甲醇，碱为氢氧化钠。
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