CN108299655A - 一种分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于药物制备技术领域，具体涉及一种分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体的制备方法。本发明以葫芦[6]脲作为超分子结构的主体化合物，以三氟甲磺酸、2‑羟基‑5‑磺基苯甲酸为超分子结构的有机小分子客体，以二价铜为超分子结构的金属离子客体，通过分子识别和自组装形成超分子金属聚合物，在HBr和溶剂的参与下，用于催化6,7‑二甲氧基‑3H‑喹唑啉‑4‑酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6‑羟基‑7‑甲氧基‑3H‑喹唑啉‑4‑酮。本发明工艺选择性高、绿色环保、收率较高，具有工业化应用前景。

Description

一种分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体的制备方法
技术领域
本发明属于新药制备技术领域，具体涉及一种分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体的制备方法。
背景技术
肺癌是发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，全世界每年有超过100万人死于肺癌，世界卫生组织报告肺癌和艾滋病将是21世纪危害人类健康最严重的两种疾病。但是两者相比肺癌的死亡率更高，因此被称为“头号癌症杀手”。在我国，每年大约有32万人患上非小细胞肺癌(NSCLC)，约有27万人因此而丧生。
分子靶向药物吉非替尼(Gefitinib)是一种具有选择性的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂，能阻断酪氨酸蛋白激酶信号传导通路，从而促进肿瘤细胞的凋亡，为一种新型的肿瘤靶向性药物，在晚期NSCLC的治疗中疗效满意、安全性较高，随着其基础及临床的深入研究，已成为治疗中晚期NSCLC的有效药物。截至2018年1月份中国食品药品监督管理总局仅批注了原研公司阿斯利康和齐鲁制药销售该药品，所以吉非替尼的生产还存在一定的技术难题。
吉非替尼的化学名是4-(3-氯-4-氟苯氨基)-7-甲氧基-6-[3-(4-吗啉基)丙氧基]喹唑啉，是一种苯胺喹唑啉化合物，结构式如式(1)所示：
目前有多种制备方法均可以合成吉非替尼，由于吉非替尼结构中含有两个酚醚，所以在反应过程中存在一定的选择性。
曾尼卡有限公司在其专利中(WO9633980)公开以6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮为原料，用甲磺酸和L-蛋氨酸选择性脱6位甲基，得到6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮，反应式如Scheme1所示：
该工艺在实施过程中每生产11.5g 6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮需要的175ml甲磺酸、22g L-蛋氨酸，反应条件苛刻，需要在甲磺酸(沸点167℃)高温回流的条件下进行选择性脱6-位甲基；后处理采用氢氧化钠来中和甲磺酸和L-蛋氨酸，导致无法回收使用甲磺酸和L-蛋氨酸，成本高；收率低，仅为40％左右。
W02004024703A1公开了另一种制备方法，以3-羟基-4-甲氧基苯甲醛为起始原料，该路线不需要进行选择性脱甲基，但是由于起始原料3-羟基-4-甲氧基苯甲醛(异香兰素)的价格昂贵，生产同等量的吉非替尼成本是WO9633980路线的20多倍，从而使得原料药的成本昂贵，故不适宜大规模工业化生产。
葫芦脲是一种两端开口被幾基环绕,具有疏水空腔和刚性结构的大环化合物，近几年来成为超分子化学领域的研究热点。超分子化学是研究两种及两种以上的化学物种通过分子间弱相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。使用葫芦脲组成超分子的金属聚合物来对6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮未见文件报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用葫芦脲与金属离子进行组装得到超分子聚合物，在酸性条件下利用超分子聚合物对6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮，本发明工艺绿色环保、收率较高，具有工业化应用前景。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种超分子金属聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1)10.0g葫芦[6]脲十二水合物、15.0g三氟甲磺酸加入到200ml40％V甲醇的水溶液中搅拌20-30min得第一混合物；
2)第一混合物升温至60-80℃，然后滴加20ml含2.54g二水合-2-羟基-5-磺基苯甲酸的水溶液，滴加结束后保温反应10-20min得第二混合液；
3)向第二混合液中加入5-10mmol 2,4-戊二酮铜(II)，采用0.5mol/L的氢氧化钠调节体系pH稳定在5.5-6.0之间，回流反应24h得第三混合液；
4)将第三混合液降温至40℃，然后以2℃/h的降温速率降温至0-5℃析出晶体，静置析晶24h，过滤、水洗至滤液成中性，然后丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥至恒重得超分子金属聚合物。
葫芦[6]脲具有两个基本特征:1、内部疏水空腔；2、由羰基氧原子构成的极性端口。疏水性空腔有利于葫芦[6]脲包结疏水基团或非极性分子,如脂肪链、芳香环等。极性端口则可以使葫卢脲与有机阳离子或金属离子通过离子-偶极作用相结合。本发明以葫芦[6]脲作为超分子结构的主体化合物，以三氟甲磺酸、2-羟基-5-磺基苯甲酸为超分子结构的有机小分子客体，以二价铜为超分子结构的金属离子客体，通过分子识别和自组装形成超分子金属聚合物。
由于该超分子金属聚合物在酸性条件下制备而成，具有优异的耐酸性；超分子金属聚合物前体葫芦[6]脲含有内部疏水空腔，可增强超分子金属聚合物在酸性条件下与有机小分子的作用，为有机小分子在酸性条件下脱甲基提供了可能性，申请人惊奇的发现该催化剂可实现高选择性的脱甲基。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种超分子金属聚合物的用途，在HBr和溶剂的参与下，用于催化6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮，反应式如Scheme 2所示：
该步反应过程中脱6位甲基生成目标产物6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(简称D6)；同时会脱去部分7位甲基生成异构体6-甲氧基基-7-羟基-3H-喹唑啉-4-酮(简称D7)；采用本发明体系，可以在反应过程中将D7的比例控制在5％以下，实现高选择性的脱甲基。
本发明所述的超分子金属聚合物的用途，在HBr和溶剂的参与下，用于催化6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮，具体步骤如下：
1)将原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮加入到盛有溶剂的反应釜中，然后添加超分子金属聚合物，然后滴加47％wt的HBr水溶液，升温至90-180℃反应；
2)HPLC监控反应液中6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮不再减少时，停止反应，降温至室温，采用孔径为0.5微米的聚乙烯微孔滤膜过滤去除超分子金属聚合物得滤液；
3)采用氢氧化钠调节滤液pH至弱酸性滤液，进行后处理得浅黄色固体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。
优选的，步骤1)所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、氯苯，更优选为二甲基亚砜。本发明脱甲基必须在高温下进行，所以选择溶剂时尽量选择一些高沸点溶剂，试验证明极性高沸点溶剂利于反应的进行，而且溶剂对脱6位或7位甲基的选择性具有一定的影响。
优选的，步骤1)中超分子金属聚合物的加入量是6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮量的5％wt-30％wt，优选为8％wt-15％wt；
优选的，步骤1)中HBr的摩尔用量是6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮摩尔量的2.5-5倍，更优选为6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮摩尔量的3-4倍；
优选的，步骤3)所述后处理是指将弱酸性滤液转移至析晶反应釜中升温至40-60℃，向滤液中滴加反溶剂待体系中有晶体析出时，停止滴加反溶剂保温养晶30-60min，然后继续滴加反溶剂至体系中不再有晶体析出时停止滴加反溶剂(可以通过HPLC监测体系溶液中的6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮浓度来判断是否到达结晶终点，每隔半小时取样对溶液进行检测，当前后两次检测其浓度不再下降即可停止滴加反溶剂)，以1℃/min的降温速率降温至室温、过滤、丙酮淋洗滤饼得浅黄色固体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。在弱酸性的条件下对产物进行结晶可以有效去除脱7位甲基的副产物；所述反溶剂是指正庚烷或水，优选为正庚烷；
优选的，所述弱酸性滤液的pH为6.3-6.8，碱性条件下不利于D7异构体的去除，酸性过强则结晶的收率下降，综合收率和产品质量，结晶时pH控制在6.3-6.8；
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明以葫芦[6]脲作为超分子结构的主体化合物，以三氟甲磺酸、2-羟基-5-磺基苯甲酸为超分子结构的有机小分子客体，以二价铜为超分子结构的金属离子客体，通过分子识别和自组装形成超分子金属聚合物，提供了一种新型超分子金属聚合物；
2)本发明制备的超分子金属聚合物可以在HBr的酸性条件下对6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮，高选择性、高转化率；
3)本发明超分子金属聚合物可以循环套用，使用范围广泛能够催化其它芳香性甲基醚进行脱甲基。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮来自于上海贤鼎生物科技有限公司，HPLC纯度为99.85％；葫芦(6)脲十二水合物来自于百灵威科技有限公司，产品编号为07-1320，使用前未经处理。
6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮脱甲基反应HPLC检测方法：C18色谱柱(25cmX4.6mm)，流动相：体积比A相/B相＝40/60，A相为1％wt醋酸铵水溶液，B相为乙腈；流速为1ml/min，检测时间50min，检测波长为254nm。
6,7-二甲氧基香豆素来自于安耐吉化学；东莨菪素标准品(用作LC-MS对照)来自于上海纯优生物科技有限公司；1,2,3-三甲氧基苯、2,6-二甲氧基苯酚标准品和3,5-二甲氧基-4-羟基苯甲酸来自于百灵威科技有限公司；3,4,5-三甲氧基苯甲酸来自于上海源叶生物科技有限公司。
实施例1
制备超分子金属聚合物：
1)500ml的三口烧瓶中依次加入10.0g葫芦[6]脲十二水合物、15.0g三氟甲磺酸、200ml 40％V甲醇的水溶液，室温下机械搅拌20-30min得第一混合物；
2)第一混合物升温至70℃，然后滴加20ml含2.54g二水合-2-羟基-5-磺基苯甲酸的水溶液，滴加结束后保温反应10-20min得第二混合液；
3)向第二混合液中加入8mmol 2,4-戊二酮铜(II)，采用0.5mol/L的氢氧化钠调节体系pH稳定在5.5-6.0之间，回流反应24h得第三混合液；
4)将第三混合液降温至40℃，然后以2℃/h的降温速率降温至0-5℃析出晶体，静置析晶24h，过滤、水洗至滤液成中性，然后丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥至恒重得超分子金属聚合物。
图1为超分子金属聚合物的红外光谱图。
实施例2
对实施例1制备的催化剂进行催化性能测试，试验代号定位SC：
1)三口烧瓶中加入6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(2.06g，10mmol)、20ml DMF，添加超分子金属聚合物(0.4g，19.4％wt)，然后滴加47％wt的HBr水溶液(40mmol，4eq)，升温至回流反应；
2)HPLC监控反应液中6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮不再减少时，停止反应，统计原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮的转化率和记录反应液中6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(D6)和异构体6-甲氧基基-7-羟基-3H-喹唑啉-4-酮(D7)的比例，统计结果如表1所示。
另外作为对比，试验中不添加超分子金属聚合物(0.4g，19.4％wt)，其余与上述试验描述一致，试验代号定位NSC。
表1催化性能结果
以上结果表明，加入超分子金属聚合物不仅能够大大提高底物的转化率，由32.3％提高到99.2％，几乎反应完全；而且产物的选择性由1.52/1(19.2/12.6)提高到了11.05/1(89.5/8.1)。
实施例3
考察不同溶剂对反应的影响：试验过程如下
1)三口烧瓶中加入6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(2.06g，10mmol)、20ml溶剂，添加超分子金属聚合物(0.4g，19.4％wt)，然后滴加47％wt的HBr水溶液(40mmol，4eq)，升温至溶剂沸点20℃以下进行反应；
2)HPLC监控反应液中6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮不再减少时，停止反应，统计原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮的转化率和记录反应液中6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(D6)和异构体6-甲氧基基-7-羟基-3H-喹唑啉-4-酮(D7)的比例，统计结果如表2所示。
表2溶剂对反应的影响
注：“—”代表未进行统计。
试验结果表明，反应过程中非极性溶剂(甲苯、二甲苯)原料转化率低，极性溶剂转化率较高；极性溶剂中极性非质子溶剂(氯苯、NMP、DMF、DMA、甲酰胺、甲基异丁基酮、DMSO)转化率高于极性质子溶剂(正丁醇、醋酸)，其中以DMSO效果最好，转化率达到99.8％，而且产物选择性高(D6/D7＝23.3:1)。
实施例4
以DMSO为溶剂，考察催化剂用量及其HBr用量对反应的影响，试验过程如下：
1)三口烧瓶中加入6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(2.06g，10mmol)、20ml DMSO，添加超分子金属聚合物(底物量的0.5％wt-50％wt)，然后滴加47％wt的HBr水溶液(底物量的1-4eq)，升温至160±5℃进行反应；
2)HPLC监控反应液中6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮不再减少时，停止反应，统计原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮的转化率和记录反应液中6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(D6)和异构体6-甲氧基基-7-羟基-3H-喹唑啉-4-酮(D7)的比例，统计结果如表3所示。
表3催化剂用量和HBr用量对反应的影响
随着催化剂用量的增加，产品的转化率逐渐增加，催化剂用量以底物的8％wt-15％wt为宜，用量过多虽然不会影响D6/D7的比例，但会生成部分其它未知杂质；HBr酸用量必须为底物摩尔量的2倍以上，过多不会产生影响，但考虑成本以2-3eq为宜。
实施例5
虽然采用DMSO为溶剂、10％wt的催化剂、3eq的HBr可实现良好的转化率和高选择性，但是由于反应中存在约4％的脱7位甲基的异构体，带入后续反应中会生成吉非替尼异构体，更难去除，反应如下：
所以必须在此步后处理中对D7进行去除，由于反应溶液属于酸性，所以后处理过程中首先对反应溶液进行酸碱中和，工艺如下：
1)三口烧瓶中加入6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮(20.6g，100mmol)、200mlDMSO，添加超分子金属聚合物(2.1g，底物量的10％wt)，然后滴加47％wt的HBr水溶液(底物量的3eq)，升温至160±5℃进行反应；
2)8h后HPLC监控反应液(转化率99.8％，D6-95.9％，D7-4.0％)，停止反应，降温至室温，采用孔径为0.5微米的聚乙烯微孔滤膜过滤去除超分子金属聚合物得滤液，分成若干等份，采用氢氧化钠调节滤液pH至不同pH，然后加水析晶、过滤，不同pH下得到的产品质量及其收率如表4：
表4不同pH条件下的产品质量
注：6.8(正庚烷)是指后处理过程中采用氢氧化钠调节滤液pH至6.8，然后转移至析晶反应釜中升温至50℃，向滤液中滴加正庚烷待体系中有晶体析出时，停止滴加反溶剂保温养晶30-60min，然后继续滴加正庚烷至体系中不再有晶体析出时停止滴加反溶剂(可以通过HPLC监测体系溶液中的6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮浓度来判断是否到达结晶终点，每隔半小时取样对溶液进行检测，当前后两次检测其浓度不再下降即可停止滴加反溶剂)，以1℃/min的降温速率降温至室温、过滤、丙酮淋洗滤饼得浅黄色固体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。
以上结果表明随酸性条件下对D7的纯化效果较好，但收率较低；弱酸环境下具有较高的收率和纯化效果，尤其是后处理过程中采用正庚烷作为反溶剂结晶。
超分子金属聚合物重复使用5次，底物的转化率和选择性没有发生变化，说明该催化剂可以重复使用，在一定程度上降低了生产成本。
实施例6
为了验证本发明实施例1制备的超分子金属聚合物对其它化合物脱甲基过程中的效果，本发明验证了不同底物的脱甲基效果，验证方法如下：
1)三口烧瓶中加入底物10mmol、50ml DMSO，添加超分子金属聚合物(底物量的15％wt)，然后滴加47％wt的HBr水溶液(底物量的3eq)，升温至160±5℃进行反应；
2)HPLC监控反应液中底物不再减少时，停止反应，降温至室温，采用孔径为0.5微米的聚乙烯微孔滤膜过滤去除超分子金属聚合物得滤液，加入氢氧化钠调节体系pH至7.0，然后加入二氯甲烷和水进行萃取、浓缩、干燥后LC-MS分析产品分布(采用标准品对照)；不同底物反应结果如表5所示：
表5对其它底物的脱甲基效果
东莨菪素具有明显的药理活性,如镇痛、抗炎、降血压及解痉等作用,特别是抗肿瘤及防治高尿酸血症方面活性；本发明制备的超分子金属聚合物在溶剂DMSO和HBr的参与下可对6,7-二甲氧基香豆素高选择性的脱甲基制备东莨菪素；稠环类化合物的脱甲基选择性要高于单个苯环脱甲基的选择性。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种超分子金属聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1）10.0g葫芦[6]脲十二水合物、15.0g三氟甲磺酸加入到200ml 40%V甲醇的水溶液中搅拌20-30min得第一混合物；
2）第一混合物升温至60-80℃，然后滴加20ml 含2.54g二水合-2-羟基-5-磺基苯甲酸的水溶液，滴加结束后保温反应10-20min得第二混合液；
3）向第二混合液中加入5-10mmol 2,4-戊二酮铜(II)，采用0.5mol/L的氢氧化钠调节体系pH稳定在5.5-6.0之间，回流反应24h得第三混合液；
4）将第三混合液降温至40℃，然后以2℃/h的降温速率降温至0-5℃析出晶体，静置析晶24h，过滤、水洗至滤液成中性，然后丙酮洗涤，40-60℃下真空干燥至恒重得超分子金属聚合物。
2.一种权利要求1所述超分子金属聚合物的用途，其特征在于：在HBr和溶剂的参与下，用于催化6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮选择性脱6位甲基得到分子靶向抗癌药物吉非替尼中间体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：具体步骤如下：
1）将原料6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮加入到盛有溶剂的反应釜中，添加超分子金属聚合物，然后滴加47%wt的HBr水溶液，升温至90-180℃反应；
2）HPLC监控反应液中6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮不再减少时，停止反应，降温至室温，采用孔径为0.5微米的聚乙烯微孔滤膜过滤去除超分子金属聚合物得滤液；
3）采用氢氧化钠调节滤液pH至弱酸性滤液，进行后处理得浅黄色固体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：步骤1）所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺或氯苯。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于：步骤1）所述溶剂为二甲基亚砜。
6.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：步骤1）中超分子金属聚合物的加入量是6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮量的5%wt- 30%wt。
7.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：步骤1）中超分子金属聚合物的加入量是6,7-二甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮量的8% wt-15% wt。
8.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述弱酸性滤液的pH为6.3-6.8。
9.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：步骤3）所述后处理是指将弱酸性滤液转移至析晶反应釜中升温至40-60℃，向滤液中滴加反溶剂待体系中有晶体析出时，停止滴加反溶剂保温养晶30-60 min，然后继续滴加反溶剂至体系中不再有晶体析出时停止滴加反溶剂，以1℃/min的降温速率降温至室温、过滤、丙酮淋洗滤饼得浅黄色固体6-羟基-7-甲氧基-3H-喹唑啉-4-酮。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：步骤3）所述反溶剂为正庚烷或水。
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