CN109721547A

CN109721547A - 一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法

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Publication number: CN109721547A
Application number: CN201910109679.0A
Authority: CN
Inventors: 刘瑶; 陈欣; 陈西成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法。本发明在有机溶剂的存在下，以二价钴盐为催化剂催化环戊胺与5‑溴‑2,4‑二氯嘧啶选择性反应生成治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体5‑溴‑2‑氯‑N‑环戊基‑4‑嘧啶胺；提高了环戊胺与5‑溴‑2,4‑二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性，产物与2位氯产生异构体杂质比例提高到99:0.5以上；提高了产品纯度，后处理简单，无需柱层析分离纯化。

Description

一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法。

背景技术

帕博西尼(Palbociclib)，是由辉瑞制药开发的新型高效口服抗癌药。它是全球首个上市的CDK4/6激酶抑制剂，用于雌激素受体阳性(ER+)和人表皮生长因子受体2阴性(HER2-)晚期乳腺癌的一线治疗。全球乳腺癌药物市场每年可以达到上百亿美元，帕博西尼具有广阔的市场前景。

5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺是合成帕博西尼(Palbociclib)的关键中间体，其由5-溴-2,4-二氯嘧啶与环戊胺在碱性条件下缩合而成，反应方程式如Scheme1所示：

目前该反应的主要难点在于环戊胺对5-溴-2,4-二氯嘧啶的2位和4位氯的取代具有选择性，与2位氯取代会生成大量异构体杂质；US7781583B2中以乙醇为溶剂、5-溴-2,4-二氯嘧啶与环戊胺摩尔用量比为1:4.5的条件下，25℃反应2h，反应结束后主产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺与异构体杂质的比例为9:1，后期通过打浆或重结晶去除异构体杂质。CN107759596A中采用二氯甲烷为溶剂、5-溴-2,4-二氯嘧啶与环戊胺摩尔用量比为1:1的条件下，0-5℃反应2h，反应结束后萃取浓缩；浓缩物经过柱层析得高纯度产品，但收率仅为80％。J.Med.Chem.2014,57,3430-3449中采用N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)作为碱，以二氧六环作为反应溶剂，5-溴-2,4-二氯嘧啶与环戊胺摩尔用量比为1:1.2的条件下，室温反应6h，经萃取浓缩后处理得粗品，收率为100％；文献虽未公开产品纯度，但下一步水解氨化收率仅为66％，异构体含量应该较高。华东师范大学张春在其硕士学位论文(Palbociclib的合成工艺研究，2016年4月)中详细研究了5-溴-2,4-二氯嘧啶、环戊胺及其缚酸剂三乙胺的摩尔用量比，结果表明，5-溴-2,4-二氯嘧啶：环戊胺：三乙胺＝1:1.2:1时在0℃下可以使产物与异构体杂质比例提高到91:7；后处理经过正庚烷打浆纯化后收率为87.8％，纯度为97％。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺制备过程中异构体杂质多，收率偏低的缺陷，提供一种环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶选择性反应制备5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺的方法；本发明发现采用金属钴盐可以提高环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性，加入碱后可使5-溴-2,4-二氯嘧啶完全转化，提高了反应的化学选择性和转化率。

本发明提供了一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法，在溶剂的存在下，以二价钴盐为催化剂催化环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶选择性反应生成5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺；反应方程式如Scheme2所示：

优选的，所述制备方法中还加入了碱；碱的加入可以加快反应速率，与反应生成的副产物盐酸成盐，使嘧啶环；具体制备步骤为：

1)反应器中加入溶剂、碱、5-溴-2,4-二氯嘧啶和二价钴盐搅拌均匀，反应液控温至0-5℃滴加环戊胺，滴加结束后梯度升温至一定温度进行亲核取代反应；

2)反应结束后进行后处理得5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺。

优选的，所述溶剂为与水混溶的有机溶剂，所述与水混溶的有机溶剂为甲醇,乙醇,丙酮,四氢呋喃(THF),氮氮二甲基甲酰胺(DMF),二甲基亚砜(DMSO)或二氧六环中的一种或者两种及其两种以上的任意比例的混合液，优选为四氢呋喃(THF)或二氧六环；

优选的，所述二价钴盐为氢氧化钴、氯化钴、硫酸钴、硝酸钴或草酸钴；本发明对金属盐添加剂的进行了筛选，发现采用少量钴盐作为添加剂可以提高环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的反应选择性；

优选的，所述碱为有机碱，所述有机碱为三乙胺(TEA)、N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)或4-二甲氨基吡啶(DMAP)；

优选的，按照摩尔比计算，5-溴-2,4-二氯嘧啶：环戊胺＝1:1.1-1.5；碱的摩尔用量大于等于5-溴-2,4-二氯嘧啶的摩尔量，以等比例为宜；

优选的，按照摩尔比计算，5-溴-2,4-二氯嘧啶：二价钴盐＝1:0.05-0.3；

优选的，所述梯度升温至一定温度是指以1-3℃/min的升温速率升温至50℃，升温过程中分别在10℃、20℃、30℃、40℃下保温反应20-30min；即以1-3℃/min的升温速率升温至10℃，然后10℃下保温反应20-30min；以此循环，直至50℃；以此升温速率和方式进行梯度升温。

本发明在制备5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺过程中采用二价钴盐作为添加剂，提高了产物的选择性；与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)添加二价钴盐作为添加剂，提高了环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性；

2)本发明反应所得5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺纯度高，后处理简单，无需柱层析分离纯化；

3)本发明采用碱与二价钴盐配合，可在6h内完成反应转化并使产物与异构体杂质比例提高到99:0.5以上；

4)可以对二价钴盐采用硅胶、活性炭、氧化铝等载体对其进行担载，循环使用。

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。

5-溴-2,4-二氯嘧啶来自于南京凯美西化工有限公司订制，HPLC纯度大于99.85％；环戊胺来自于梯希爱(上海)化成工业有限公司订制，GC纯度大于99.85％；5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺的异构体杂质标准品5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺是按照华东师范大学张春在其硕士学位论文(Palbociclib的合成工艺研究，2016年4月)中第3.1.1部分中表3.1的反应条件进行制备，反应结束后经液相制备色谱分离得到的；其余未做说明的原料均为市售常规分析级试剂。

反应液HPLC检测方法：C18色谱柱(150mmX4.6mm，5μm)；流动相：A相(pH＝6.0的磷酸盐缓冲水溶液):B相(乙腈)＝55:45；流速1.0ml/min；检测波长235nm；柱温35℃；洗脱时间25min；其中产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺的保留时间为13.8min，异构体杂质标准品5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺的保留时间为14.2min。

实施例1

平行合成仪中加入5-溴-2,4-二氯嘧啶(10mmol，2.27g)、金属离子添加剂0.5mmol、二氧六环15ml搅拌分散均匀，然后在室温下滴加环戊胺(12mmol，1.02g)，滴加结束后室温搅拌，HPLC检测底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率不再变化时停止搅拌，统计反应体系中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率及其产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺与其异构体杂质(5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺，缩写为ISO)的比例，结果如表1所示：

表1金属离子添加剂对反应的影响

添加剂	转化率/％	产物/ISO
			NA	96.5	84/13
Fe(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>	93.8	82/12
			Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	98.6	86/12
Ni(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	90.4	78/12
			Co(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	96.1	95/1.6
Pd<sub>2</sub>(dba)<sub>3</sub>	98.8	89/9

注：Pd₂(dba)₃是指三(二亚苄基丙酮)二钯；NA是指未加入任何金属离子添加剂。

本发明尝试采用金属离子与嘧啶环相互作用，以期影响嘧啶环的电子云密度从而调节5-溴-2,4-二氯嘧啶中2位和4位氯的活性；试验结果表明，不同添加剂对反应影响不同；其中Cu(NO₃)₂和Pd₂(dba)₃能够提高底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率，但无法提高环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性；Fe(NO₃)₃体系不仅无法提高产物的比例，而且反应转化率有所降低；Pd₂(dba)₃体系可以提高反应转化率，但无法提高主副产物的比例；申请人惊奇的发现Co(NO₃)₂可大大提高主副产物的比例，使产物/ISO比例达到95/1.6，远远大于现有技术报道的比例。

实施例2

本发明进一步研究了钴盐阴离子种类及其钴盐价态对反应的影响，方法如下：

平行合成仪中加入5-溴-2,4-二氯嘧啶(10mmol，2.27g)、钴盐0.5mmol、二氧六环15ml搅拌分散均匀，然后在室温下滴加环戊胺(12mmol，1.02g)，滴加结束后室温搅拌，HPLC检测底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率不再变化时停止搅拌，统计反应体系中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率及其产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺与其异构体杂质(5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺，缩写为ISO)的比例，结果如表2所示：

表2钴盐种类对反应的影响

添加剂	转化率/％	产物/ISO
			Co(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	96.1	95.0/1.6
CoCl<sub>2</sub>	96.8	95.2/1.4
			Co(OH)<sub>2</sub>	93.1	92.4/0.7
CoSO<sub>4</sub>	97.4	96.8/0.5
			CoC<sub>2</sub>O<sub>4</sub>	94.8	93.9/0.8
CoCl<sub>3</sub>	95.8	83.5/12.1

实验结果表明，三价钴盐对主副产物比例无明显提升作用，但采用二价钴盐均能够提高环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性，尤其是采用CoSO₄作为添加剂，产物/ISO比例达到96.8/0.5.

实施例3

选定CoSO₄作为添加剂用来提高环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶中4位氯的化学反应选择性，为提高底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率，结合现有技术J.Med.Chem.2014,57,3430-3449中的报道本发明加入有机碱提高底物转化率，方法如下：

平行合成仪中加入5-溴-2,4-二氯嘧啶(10mmol，2.27g)、CoSO₄·7H₂O 0.5mmol、有机碱10mmol、二氧六环15ml搅拌分散均匀，然后在室温下滴加环戊胺(12mmol，1.02g)，滴加结束后室温搅拌，HPLC检测底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率不再变化时停止搅拌，统计反应体系中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率及其产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺与其异构体杂质(5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺，缩写为ISO)的比例，结果如表3所示：

表3有机碱对反应的影响

有机碱种类	转化率/％	产物/ISO
			NA	97.4	96.8/0.5
TEA	100	98.6/1.2
			DIPEA	100	98.9/1.0
DMAP	100	99.0/0.8

注：NA是指未加入任何碱；三乙胺(TEA)、N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)或4-二甲氨基吡啶(DMAP)。

试验结果表明有机碱的加入能够使反应底物完全转化，对主副产物的比例也有一定的影响，以DMAP效果最好。

实施例4

确定CoSO₄和DMAP作为添加剂用来提高反应转化率和选择性后，本发明对溶剂种类、CoSO₄及其环戊胺的用量进行了优化，方法如下：

平行合成仪中加入5-溴-2,4-二氯嘧啶(10mmol，2.27g)、CoSO₄·7H₂O(0.1-5.0mmol)0.5mmol、DMAP 10mmol、有机溶剂15ml搅拌分散均匀，然后在室温下滴加环戊胺(10-15mmol)，滴加结束后室温搅拌，HPLC检测底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率不再变化时停止搅拌，统计反应体系中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶转化率及其产物5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺与其异构体杂质(5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺，缩写为ISO)的比例，结果如表4所示：

表4反应条件优化

溶剂	CoSO<sub>4</sub>用量/mmol	环戊胺用量/mmol	转化率/％	产物/ISO
					二氧六环	0.5	12	100	99.0/0.8
甲醇	0.5	12	100	98.7/1.1
					乙醇	0.5	12	100	98.9/1.1
丙酮	0.5	12	94.1	92.9/1.2
					THF	0.5	12	100	99.2/0.6
DMF	0.5	12	100	99.1/0.8
					DMSO	0.5	12	100	98.9/1.1
THF	0.1	12	100	98.8/1.0
					THF	1.0	12	100	99.2/0.6
THF	2.0	12	100	99.3/0.5
					THF	3.0	12	100	99.3/0.5
THF	5.0	12	100	99.3/0.5
					THF	2.0	10	99.4	98.9/0.5
THF	2.0	15	100	99.2/0.6

试验结果表明，大部分有机溶剂均能取得较好的反应转化率和选择性，其中以四氢呋喃(THF)和二氧六环反应效果最好，考虑二氧六环毒性较大，本发明选择四氢呋喃(THF)作为反应溶剂；最终工艺条件为四氢呋喃作为溶剂、CoSO₄·7H₂O用量为2.0mmol、环戊胺用量为12mmol。

实施例5

按照以上得出的最优物料配比进行百克级实验室放大，方法如下：

1)5L双层玻璃反应器中加入四氢呋喃1.6L、DMAP(122g,1.0mol)、5-溴-2,4-二氯嘧啶(228g,1.0mol)和CoSO₄·7H₂O(56.2g,0.2mol)开启搅拌，采用高低温循环装置控制反应液温度为0-5℃，然后滴加环戊胺(102g，1.2mol)，滴加结束后梯度升温至50℃反应(梯度升温程序为以1-3℃/min的升温速率升温至50℃，升温过程中分别在10℃、20℃、30℃、40℃下保温反应20-30min)；

2)50℃反应6h后取反应液进行HPLC检测，反应液中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶完全转化，5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺面积百分比为99.0％、异构体杂质5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺面积百分比为0.6％，余量为未知杂质(最大单杂小于0.10％)；将反应液升温至60℃，然后滴加纯化水至体系变浑浊后停止滴加(溶液由浑浊变为澄清再次转变为浑浊，随着纯化水的滴加，未溶解的CoSO₄溶解导致体系由浑浊转变为澄清，过量的纯化水会使产物从体系中析出导致体系再次变浑浊)，保温搅拌20-30min后继续滴加纯化水至反应液中5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺不再析出(共计滴入纯化水2.2L)，以10℃/h的降温速率降温至20-30℃，过滤、水洗、干燥得白色固体5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺253.9g(收率为91.8％)，HPLC检测纯度为99.86％，异构体杂质5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺为0.08％；¹H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δppm 8.23(1H,s),7.37(1H,d),4.31(1H,m),1.92(2H,m),1.71(2H,m),1.53-1.59(4H,m).MS(ESI)m/z:276.0[M+H]⁺。

实施例6

由实施例5可以看出每生产253.99g5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺需要消耗约56.2g CoSO₄·7H₂O，其中硫酸钴盐溶解在水中会导致大量金属盐废水，而且会以重金属离子的形式残留在产品中；所以本发明采用硅胶进行负载，方法如下：正硅酸乙酯采用乙醇溶解后依次滴加0.5mol/L的CoSO₄水溶液(其中正硅酸乙酯与CoSO₄的摩尔比为5:1)和1ml10wt％稀盐酸水溶液得胶状溶液，然后60℃搅拌下搅拌4-6h，降温至室温搅拌24h以上，过滤去除溶剂所得凝胶在120℃下干燥至恒重得硅胶负载的硫酸钴盐，采用原子吸收分光光度计测试硅胶负载的硫酸钴盐中Co离子的摩尔浓度为1.85mmol/g；

采用制备的硅胶负载的硫酸钴盐替代CoSO₄·7H₂O，按照实施例5中的方法进行催化试验，结果表明负载后反应时间延长，环戊胺滴加结束后梯度升温至50℃反应9h才能反应完全，反应液中底物5-溴-2,4-二氯嘧啶完全转化，5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺面积百分比为99.1％、异构体杂质5-溴-4-氯-N-环戊基-2-嘧啶胺面积百分比为0.6％，余量为未知杂质(最大单杂小于0.10％)；负载前后除了反应时间延长外，反应效果几乎一致。

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

1.一种治疗乳腺癌药物帕博西尼的中间体的制备方法，其特征在于：在有机溶剂的存在下，以二价钴盐为催化剂催化环戊胺与5-溴-2,4-二氯嘧啶选择性反应生成5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法中还加入了碱。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1）反应器中加入有机溶剂、碱、5-溴-2,4-二氯嘧啶和二价钴盐搅拌均匀，反应液控温至0-5℃滴加环戊胺，滴加结束后梯度升温至一定温度进行亲核取代反应；

2）反应结束后进行后处理得5-溴-2-氯-N-环戊基-4-嘧啶胺。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为与水混溶的有机溶剂，所述与水混溶的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、氮氮二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二氧六环中的一种或者两种及其两种以上的任意比例的混合液，优选为四氢呋喃或二氧六环。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述二价钴盐为氢氧化钴、氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、草酸钴或其对应的水合物。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述碱为有机碱，所述有机碱为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺或4-二甲氨基吡啶。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：按照摩尔比计算，5-溴-2,4-二氯嘧啶：环戊胺=1:1.1-1.5；碱的摩尔用量大于等于5-溴-2,4-二氯嘧啶的摩尔量。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：按照摩尔比计算，5-溴-2,4-二氯嘧啶：二价钴盐=1:0.05-0.3。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述梯度升温至一定温度是指以1-3℃/min的升温速率升温至50℃，升温过程中分别在10℃、20℃、30℃和40℃下保温反应20-30min。