CN109134313B - 一种利用改性介孔材料催化制备伏立诺他的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅偶联/催化体系下制备伏立诺他的方法，该方法包括以下步骤：制备辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅；用所述的亲水性的改性介孔二氧化硅预处理辛二酸反应物1‑2 h，再与苯胺或其盐反应以形成中间产物辛酰苯胺酸；在改性介孔二氧化硅存在下使所获得的辛酰苯胺酸与羟胺或其盐反应制得伏立诺他。本发明方法选择性和产率高，酰胺化反应时间短，所得伏立诺他纯度高达99%以上。

Description

一种利用改性介孔材料催化制备伏立诺他的方法

技术领域

本发明涉及一种药物化合物的合成方法，具体地涉及一种辛二酰苯胺异羟肟酸的合成方法，属于有机合成和药物化学合成领域。

背景技术

辛二酰苯胺异羟肟酸(suberoylanilide hydroxamic acid)，又称N-羟基-N'-苯基辛二酰胺，商品名伏立诺他(Vorinostat)，是2006年在美国上市的抑制蛋白脱乙酰基酶的新型抗癌药物，它能通过诱导细胞分化、阻断细胞周期、诱导细胞调控而发挥作用，由于组蛋白脱乙酰酶抑制剂(HDI)具有广谱表观遗传活性(epigenetic activity)，适用于治疗一种被称作皮肤细胞淋巴瘤(CTCL)的皮肤癌。具体结构式如下：

对于辛二酰苯胺异羟肟酸(下称伏立诺他)的制备方法，目前公开了多种途径，例如：

专利申请WO 2006/127319公开了伏立诺他以及其多晶形物的制备方法，包括辛二酸和苯胺的酰胺化，单酰胺产物与甲醇的酯化反应，以及与盐酸羟胺及甲醇钠的最终反应。该方法路线长，步骤多，而且需要苛刻的反应温度和条件，且总产率低，不足25％。更糟的是，中间体产物纯化不彻底，导致终产物纯度低，需要多步额外的纯化步骤。

现有技术(J.Med.Chem.，1995，vol.38(8)，1411-1413)还报道过用通过高温熔融反应使辛二酸转化成辛酰苯胺酸，利用Dowex树脂使辛酰苯胺酸进一步转化成相应的甲酯，然后通过用羟胺盐酸盐进行处理使得所形成的辛酰苯胺酸的甲酯转化为伏立诺他。该方法采用了190℃高温，提高了处理成本和杂质含量，而且通过离子交换树脂酯化22 h，与盐酸羟胺胺解反应26小时才能得到产物，反应时间长。

美国专利US5369108报道了制备伏立诺他的可替代方法，涉及在辛二酰氯、苯胺原料存在下，分别引入盐酸羟胺、苄基羟胺和(三甲基硅烷基)-羟胺进行反应。具体地，以苄基羟胺原料为例，方法如下：通过草酰氯使辛二酸单甲酯转化为辛二酸单甲酯-氯化物，用苯胺和氢氧化钾处理使其转化为辛二酸单酰胺；用苄基羟胺和1，3-二环己基碳二亚胺(DCC)来处理辛二酸单酰胺并进行氢解生成伏立诺他，产率最高可达65%。

还有现有技术(OPPI Briefs，2001，vol.33(4)，391-394)公开了先将辛二酸转化成辛二酸酐，用苯胺处理后得到辛酰苯胺酸，辛酰苯胺酸与氯甲酸乙酯的偶联得到混合酸酐，再用羟胺处理得到伏立诺他，总产率为58%。但是，该方法中，在辛二酸酐和线性酸酐的形成之间存在竞争，受阻于过程杂质的形成和竞争性反应，因此从反应混合物中分离纯的辛二酸酐是非常困难的。另外，辛酰苯胺酸被转化为混合酸酐是高度不稳定的可逆反应，导致重复性差，产率低，不适合稳定的工业化生产。

J.Med.Chem.(2005，vol.48(15)，第5047-5051页)还报道了使辛二酸单甲酯转化为单甲基辛酰苯胺酸，接着与羟胺盐酸盐偶联以获得伏立诺他的方法，产率接近80%。但是，此方法使用辛二酸的单甲酯作为起始材料，价格昂贵不利于低成本大规模生产。

另外，中国专利CN102264694B公开了一种用于制备伏立诺他的方法，该方法包括制备伏立诺他的两种途径，一种是在偶联剂的作用下先使辛二酸与苯胺、或其盐反应，以形成辛酰苯胺酸以及使所述辛酰苯胺酸与羟胺或其盐反应得到伏立诺他；另一种途径是在偶联剂作用下先辛二酸与盐酸羟胺得到辛二酸单酰羟胺，然后再与苯胺反应得到伏立诺他。该方法采用特殊偶联剂实现了收率的一定程度提高，但是酰胺化的反应时间仍然较长，另外，产物纯度较低的缺点没有改善。

综上，现有技术中披露的这些方法，主要的缺点如下：

需要较长的反应时间和较多的反应步骤才能获得产物，而且需要分离并纯化反应中间体，导致了低纯度和低产率；反应试剂昂贵，不利于低成本生产；产物需用柱层析或其他纯化步骤纯化，降低了总产率；现有技术没有公开合适的催化剂，反应效率不高。

由于辛二酸的两个羧基没有选择性，现有技术为了达到高选择性的产物目的，采用了一些特殊的技术手段。例如，通过调整反应条件或者使用偶联剂来控制辛二酸单羧基的反应，或通过将辛二酸中的一个羧基进行修饰，从而一定程度上能够解决反应选择性的问题。但是低的反应效率和较多的步骤仍然是无法克服的缺点。

具体地，例如，在存在偶联剂(例如，1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)、1,1′-羰基二咪唑(CDI)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基) 碳二亚胺盐酸盐、1,3-二异丙基碳二亚胺(DIC)等)的情形下，可以任何一种顺序使修饰后的辛二酸先后与苯胺或羟胺反应，其中偶联剂用于选择性控制辛二酸中的羧基官能团，该手段虽然通过提高反应选择性而可以提高产率，但是反应效率没有提高，反应时间较长。

纳米介孔材料以其高度有序的孔道、均一可调的孔径，高比表面积、较大的孔面积窄粒径分布、可控形貌特征及表面可修饰官能团等一系列优点，在纳米负载和催化、吸附性能方面表现出极大的优越性。而介孔二氧化硅颗粒(MSN)具有生物相容性的无机介孔材料的一系列显著优点，如高表面积、大孔容、可调节的孔径(2-50nm)、可控制的形态和可修饰的表面等，可以在介孔孔道内或在介孔表面负载催化剂或偶联剂，具有广阔的应用前景。

综上，寻找合适的催化剂，以及研发适合工业化生产的高产率高纯度的催化制备方法，以获得药用纯度的伏立诺他，是目前比较迫切的需求，另外考虑到经济性，要求原料和试剂容易制备或获得。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明提供了一种合适的催化剂，以及利用所述催化剂提供了一种步骤简单、低成本的方法来制备高产率高纯度的伏立诺他，所述方法以廉价的辛二酸为起始原料，采用改性介孔二氧化硅偶联/催化体系，降低了所需的反应温度，提高了反应效率，获得的高纯度产物也间接简化了产物的纯化步骤。

经过大量实验和无数改进，本发明发现，利用酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅负载材料代替现有技术中的偶联剂，可以达到偶联剂/催化剂双重效果，能够很好地促进辛二酸和苯胺的直接反应，从而在温和的反应条件下高效率并且高选择性地制备辛酰苯胺酸，所得产物具备良好产率和纯度，另外惊异地发现，大大缩短了反应时间。

另外，本发明也发现，在辛酰苯胺酸与羟胺盐酸盐反应步骤中，在极性溶剂例如DMF或THF中，利用上述酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅作为偶联组分，可以一定程度上抑制副产物的产生，从而能够获得高纯度(大于99.5%)的伏立诺他产物。

具体而言，为了克服现有技术缺陷并实现本发明所述目的，本发明提供了一种在辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅偶联/催化体系下制备伏立诺他的方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备亲水性的辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅作为偶联/催化剂；

(2)先用所述的亲水性的改性介孔二氧化硅预处理辛二酸反应物1-2 h，再与苯胺或其盐反应以形成中间产物辛酰苯胺酸；

(3)在改性介孔二氧化硅存在下使所获得的辛酰苯胺酸与羟胺或其盐反应制得伏立诺他。

其中，优选地，对所得伏立诺他产物进一步纯化。

优选地，步骤(2)在反应促进剂存在下进行，所述促进剂选自B-卤代邻苯二氧硼烷。

在本发明的所述合成方法中，除非另有规定，自始至终，卤素或卤代中的卤素例如可为F、Cl、Br或I，优选为Cl、Br。

在本发明中，所采用的介孔二氧化硅来源并没有特别的限定，其可以是商购的介孔二氧化硅，也可以是按照本领域一般方法制备得到的。

本发明的介孔二氧化硅在使用后，可以通过去除吸附物后再次改性的方法进行再生循环利用，进一步降低成本，负载催化剂再生的方法可以参考本领域常规方法进行。

具体地，在本发明的所述方法中，步骤(1)中制备亲水性的辛二酸酐和偶联剂改性介孔二氧化硅的过程如下：

(a) 等摩尔的辛二酸酐与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)在硅烷偶联剂KH-550中，0-5℃温度搅拌反应5-10 min，减压抽滤，干燥固体物；

(b) 将10-50 nm介孔二氧化硅颗粒分散于甲醇或乙醇中，调pH至9-10，制得介孔二氧化硅分散液；取一定量的上述固体分散于乙醇中，缓缓加入上述介孔二氧化硅分散液中，在25-30℃下搅拌反应4-8 h，反应结束后，离心分离，无水乙醇洗涤固形物1-2次，将其分散在甲醇-30-37wt%盐酸混合溶液体系中(甲醇：盐酸溶液体积比=3-5:1)，50-60℃下回流3-5 h；回流结束后离心分离，无水乙醇洗涤固体1-2次，真空干燥，得到辛二酸酐与EDC改性的亲水性介孔二氧化硅颗粒。

在本发明的所述方法中，步骤(2)具体制备过程如下：

将适量辛二酸加入THF或二氯甲烷溶剂中，再加入一定比例的改性介孔二氧化硅颗粒，在35-40℃条件下缓慢搅拌预处理1-2 h，从而对辛二酸进行单羧基修饰，其中辛二酸(mmol)与改性介孔二氧化硅(g)的用量比为1mmol: 0.5-1g，辛二酸(mmol)与溶剂(ml)的用量比为1:3-5；

对辛二酸预处理完毕后，加入0.8-1摩尔当量的苯胺，升温至40-55℃继续搅拌反应3-6 h，待反应完毕后过滤去除副产物杂质以及二氧化硅颗粒，并分别用THF和无水乙醇洗涤，回收备用；将获得的滤液在50-60℃下真空浓缩至原体积五分之一至十分之一，然后将浓缩液加入0.5-1.5 mol/l的氢氧化钾溶液调pH至10-12，30-35℃下搅拌10-15 min，趁热过滤，向滤液中加入盐酸溶液调pH至1-2，搅拌5-10 min后冷却析出固体，过滤，水洗滤饼，真空干燥得辛酰苯胺酸。

其中，优选地，上述步骤(2)可加入反应促进剂B-卤代邻苯二氧硼烷。

加入反应促进剂的制备步骤如下：

将辛二酸加入THF溶剂中，再加入一定比例的改性介孔二氧化硅颗粒，在35-40℃条件下搅拌预处理1-2 h，加入等摩尔比的苯胺和适量B-卤代邻苯二氧硼烷，升温至40-55℃搅拌反应2-5 h，TLC检测反应进程，反应结束后冷却至室温，调 pH值至10-12，抽滤，滤液调节pH值为1-3，搅拌5-10 min后冷却抽滤，滤饼用水洗涤后干燥，得到白色固体辛酰苯胺酸；

其中，辛二酸与改性介孔二氧化硅的用量比为1mmol:0.5-1g，辛二酸与溶剂的用量比为1mmol:3-5ml；所述的辛二酸和B-卤代邻苯二氧硼烷的摩尔比为1:0.05-0.1。

在本发明的所述方法中，步骤(3)具体过程如下：

室温下将获得的辛酰苯胺酸溶解于有机溶剂中并加入适量改性介孔二氧化硅，然后搅拌混合均匀，再加入羟胺盐酸盐在30-40℃下持续搅拌30-60 min。反应完毕后，反应液浓缩，然后倾入3-5倍体积的去离子水中，搅拌混合15-30 min，过滤，用去离子水洗涤沉淀2-3次，50℃下真空干燥得伏立诺他，纯度在99%以上。

其中，所述辛酰苯胺酸与羟胺盐酸盐摩尔比为1:2-5；

其中，所述有机溶剂选自DMF、THF、乙醇或乙腈中的一种或多种；

其中，所述辛酰苯胺酸与改性介孔二氧化硅、DMF的用量比为1g:(1-2g):(5-10ml)。

在本发明的所述方法中，所述纯化步骤如下：

在30℃下将粗伏立诺他加入饱和氨水/乙腈(氨水与乙腈体积比为1:5-10)混合溶液中，其中用量比例为1g:10-15ml。55-60℃下搅拌保温充分溶解，然后冷却至10-15℃析出沉淀，过滤，乙腈洗涤固体，真空干燥得精制产品，纯度在99.5%以上。

本发明提供的制备伏立诺他的方法，操作步骤更加简单，条件温和，选择性好，由于采用酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅作为偶联剂和催化剂，不仅后处理步骤更加方便简洁，而且促进了反应正向进行，显著提高了反应效率，选择性和催化效果更加优异，反应时间也大大缩短，并提高了伏立诺他的收率和纯度，收率可高达90%以上，纯度99%以上。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例1：

辛二酸酐/偶联剂改性的介孔二氧化硅制备：

(1)于100 ml硅烷偶联剂KH-550中加入0.5 mol辛二酸酐和0.5 mol 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，冰浴条件下搅拌反应5 min，冷却至室温，过滤，真空干燥得到固体物A；

(2)称取30 nm介孔二氧化硅颗粒50克分散于300 ml 95%甲醇中，用氨水调pH至9.5，搅拌均匀，得到介孔二氧化硅分散液；

(3)取2.5克上述固体A分散于30 ml乙醇中，缓缓加入上述介孔二氧化硅分散液中，30℃下保温并缓慢搅拌反应6 h，反应结束后离心分离，无水乙醇洗涤固形物之后，将其分散在120ml 甲醇-盐酸混合溶液体系(甲醇：30wt%盐酸体积比=5:1)中，50℃下回流5 h；回流结束后离心分离，无水乙醇洗涤固体2次，真空干燥得到改性的介孔二氧化硅颗粒，测得其粒径范围为120-150 nm。

实施例2

制备辛酰苯胺酸：

将0.1 mol (17.4g）辛二酸加入350 ml THF溶剂中，再加入80g上述制备得到的改性介孔二氧化硅颗粒，在40℃条件下搅拌预处理2 h以充分修饰辛二酸单羧基；辛二酸预处理完毕后，加入0.1mol的苯胺，升温至55℃继续搅拌反应5 h，待反应完毕后过滤去除副产物杂质以及二氧化硅颗粒，并分别用THF和无水乙醇洗涤，回收备用；将获得的滤液在60℃下真空浓缩至原体积五分之一，然后将浓缩液用1.5 mol/l的氢氧化钾溶液调pH为10.5，35℃下搅拌10 min，趁热过滤，向滤液中加入盐酸溶液调pH至2，搅拌5min后冷却析固体，水洗，真空干燥得辛酰苯胺酸固体约23克，HPLC纯度99.7%，产率92.3%。

实施例3

促进剂存在下制备辛酰苯胺酸

将17.4g辛二酸加入300 ml体积的THF溶剂中，再加入50 g上述改性介孔二氧化硅颗粒，在35℃条件下搅拌预处理1 h，加入0.1mol苯胺和0.05mol 的B-氯代邻苯二氧硼烷，升温至45℃搅拌反应3.5 h，冷却至室温，用10%氢氧化钠溶液调 pH值至11，抽滤除副产杂质和二氧化硅颗粒，滤液用1 mol/L盐酸调至pH值为1，搅拌5 min后冷却抽滤，滤饼用水洗涤后干燥，得到白色固体辛酰苯胺酸，测得HPLC纯度99.3%，收率93.3%。

实施例4

制备伏立诺他

室温下将上述获得的辛酰苯胺酸0.1 mol溶解于200 ml 的DMF中，并加入25 g改性介孔二氧化硅，然后搅拌混合均匀，再加入0.3 mol羟胺盐酸盐在40℃下持续搅拌60min。反应完毕后，浓缩反应液，然后倾入600 ml的去离子水中，搅拌混合15 min，过滤，用去离子水洗涤固体2次，在50℃下真空干燥得伏立诺他，HPLC纯度在99.5%，以辛酰苯胺酸计收率88.5%。

实施例5

伏立诺他粗品纯化

在30℃下将10 g粗伏立诺他加入100 ml饱和氨水/乙腈（氨水与乙腈体积比为1:5-10）混合溶液中，55℃下保温搅拌充分溶解，然后冷却至15-20℃析出沉淀，过滤，乙腈洗涤固体，真空干燥得精制产品，HPLC纯度在99.7%。

对比例1

采用偶联剂制备伏立诺他

即WO2010/043904A2(中文同族CN102264694A)中实施例1的制备伏立诺他的方法，大致过程如下(具体参见WO2010/043904A2实施例1)：

第1阶段：辛二酸转化为辛酰苯胺酸

在25-30℃将THF(15vol)中的CDI(0.5eq)和DCC(0.8eq)的混合物搅拌1小时。加入THF(1vol)中的辛二酸(1eq)和苯胺(1eq)并再搅拌混合物16-20小时。经后处理操作过滤除去固体副产物。在60℃加热获得的滤液3-4小时并在加入HCl水溶液(17.5％，3vol)。搅拌混合物30分钟并过滤固体，用水(2×5vol)洗涤并在60-65℃下真空干燥。摩尔产率＝60-65%。

第2阶段：辛酰苯胺酸转化成粗伏立诺他

在25-30℃下将在第1阶段中获得的辛酰苯胺酸(1eq)溶解于DMF(5vol)中并加入CDI(2eq)，然后在搅拌下保温30分钟。加入羟胺盐酸盐(4eq)并持续搅拌30分钟。然后加入水(25vol)并搅拌混合物2小时。过滤沉淀的固体，用水(2×5vol)洗涤，然后在50℃下真空干燥。摩尔产率＝70-75%。

由此可见，在偶联剂体系下虽然一定程度上提高了反应选择性，但是反应效率和各步骤产率仍然不能令人满意，而且加入偶联剂增加了后处理难度和成本。

对比例2

采用如实施例2中的辛酰苯胺酸制备方法，添加反应促进剂但不添加改性的介孔二氧化硅，反应10 h后的辛酰苯胺酸收率为42.6%，纯度94.1%。

对比例3

采用如实施例3中的辛酰苯胺酸制备方法，所不同的是，不添加改性的介孔二氧化硅偶联/催化体系，反应12 h后的辛酰苯胺酸收率为53.6%，纯度95.4%。

综上所述，本发明提供了一种伏立诺他的合成方法，在该方法中，通过特定催化剂和促进剂的合适选择/组合，缩短了反应时间，提高了选择性和产率，简化了后处理流程，获得了良好的技术效果。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅偶联催化体系下制备伏立诺他的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)制备亲水性的辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅作为偶联催化剂；

(2)先用所述亲水性的改性介孔二氧化硅预处理辛二酸反应物1-2 h，再与苯胺或其盐反应以形成中间产物辛酰苯胺酸；

(3)在改性介孔二氧化硅存在下使所获得的辛酰苯胺酸与羟胺或其盐反应制得伏立诺他；

其中，所述步骤(2)在反应促进剂B-卤代邻苯二氧硼烷存在下进行；

其中，所述步骤(1)制备辛二酸酐和偶联剂改性的介孔二氧化硅的具体过程如下：

(a) 取等摩尔的辛二酸酐与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)在KH-550中于0-5℃温度下搅拌反应5-10 min，减压抽滤，干燥固体物；

(b) 将10-50 nm介孔二氧化硅颗粒分散于甲醇或乙醇溶剂中，调pH至9-10，制得介孔二氧化硅分散液；取一定量的上述步骤(a)固体分散于乙醇中，缓缓加入上述介孔二氧化硅分散液中，在25-30℃下搅拌反应4-8 h，反应结束后，离心分离，无水乙醇洗涤固形物1-2次，将其分散在甲醇及30-37wt%盐酸组成的混合溶液体系中，50-60℃下回流3-5 h；回流结束后离心分离，无水乙醇洗涤固体1-2次，真空干燥，得到辛二酸酐与EDC改性的亲水性介孔二氧化硅颗粒；

其中，步骤(2)具体过程如下：

(a) 将适量辛二酸加入THF或二氯甲烷溶剂中，再加入一定比例的改性介孔二氧化硅颗粒，在35-40℃条件下缓慢搅拌预处理1-2 h，对辛二酸进行羧基修饰；

(b) 对辛二酸预处理完毕后，加入以辛二酸为基准的0.8-1摩尔当量的苯胺，升温至40-55℃继续搅拌反应3-6 h，待反应完毕后过滤去除副产物杂质以及二氧化硅颗粒，并分别用THF和无水乙醇洗涤，回收备用；将获得的滤液在50-60℃下真空浓缩，然后将浓缩液加入氢氧化钾溶液调pH至10-12，30-35℃下搅拌10-15 min，趁热过滤，向滤液中加入盐酸溶液调pH至1-2，搅拌5-10 min后冷却析出固体，过滤，水洗滤饼，真空干燥得辛酰苯胺酸；

其中，辛二酸与改性介孔二氧化硅的用量比为1 mmol: 0.5-1g；辛二酸与溶剂的用量比为1mmol :3-5ml。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)具体制备过程如下：

室温下将获得的辛酰苯胺酸溶解于有机溶剂中并加入适量改性介孔二氧化硅，然后搅拌混合均匀，再加入羟胺盐酸盐在30-40℃下持续搅拌30-60 min；反应完毕后，反应液浓缩，然后倾入3-5倍体积的去离子水中，搅拌混合15-30 min，过滤，用去离子水洗涤沉淀2-3次，50℃下真空干燥得纯度在99%以上的伏立诺他；其中，该步骤中，所述有机溶剂选自DMF、THF、乙醇或乙腈中的一种或多种；所述辛酰苯胺酸与羟胺盐酸盐摩尔比为1:2-5。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括如下纯化步骤：在30℃下将粗伏立诺他加入饱和氨水/乙腈混合溶液中，55-60℃下搅拌保温充分溶解，然后冷却至10-15℃析出沉淀，过滤，乙腈洗涤固体，真空干燥得纯度在99.5%以上的精制产品。