CN110093382B - 一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医药中间体制备，属于有机合成领域。一种伊卢多啉手性中间体的化学‑生物制备方法，步骤包括：化合物3反应得到含有中间态化合物4的锌试剂溶液，然后与化合物5发生钯催化的Negishi偶联反应，得到化合物6；化合物6依次经过酰胺水解酶、氰基水合酶催化水解，转换为化合物7。本发明路线六步反应中，仅有两步产物需要单独纯化，其余步骤均可直接一锅法或者减压干燥后直接投入下一步反应，大大节省了反应后处理成本，加快生产速度，提高生产效率。并且以化合物3为起始原料，制备目标化合物7的整体收率不低于78.6％，原子经济率高，工艺绿色环保、生产成本低。

Description

一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，尤其涉及一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法。
背景技术
2017年5月27日，美国FDA批准Furiex制药公司的腹泻型肠易激综合征新药伊卢多啉(Eluxadoline)上市，商品名Viberzi。伊卢多啉作为mu-阿片受体激动剂，作用于mu-阿片受体从而发挥治疗腹泻型肠易激综合征(IBS-D)的作用。是一种首创的口服有效、局部作用治疗药物，具有一种独特的作用机制；该药具有混合的阿片受体活性，是μ受体拮抗剂，也是delta阿片受体激动剂和kappa受体激动剂。药物进食时服用，能够显著减轻IBS-D患者的腹痛及腹泻症状。伊卢多啉分子结构如式I所示：
在伊卢多啉的合成工艺中，式II所示的化合物(S)-2-叔丁氧羰基氨基-3-(4-氨甲酰基-2，6-二甲基苯基)丙酸为伊卢多啉API合成的关键中间体。
迄今为止，已经有多篇文献报道了该化合物的合成方案：
路线一：WO2003092688(式III)
该路线以Boc-L-2,6-二甲基络氨酸甲酯为原料经4步合成目标化合物，但起始原料结构复杂不易制备，生产成本较高。
路线二：WO2006099060(式IV)
该路线步骤2小分子与芳香环接枝收率较低，且破坏Boc保护的胺基，副产物较多，分离纯化比较复杂。步骤3手性纯度低，影响最终化合物的ee值。
路线三：WO2010062590(式V)
该路线为伊卢多啉原研公司给出的制备方案，但存在收率较低，手性纯度不高的问题。
该专利还提供另一种合成路线如式VI：
该路线用到贵金属催化剂且耦合反应收率较低，不适于公斤级、吨级工业放大生产。
因此，需要针对现有技术中所存在的缺陷，对现有技术加以改进，提供一种原料易得、工艺简洁、操作方便、收率更高的制备方法，以降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，解决现在(S)-2-叔丁氧羰基氨基-3-(4-氨甲酰基-2，6-二甲基苯基)丙酸生产成本高、操作复杂、产物手性纯度低的问题。
技术方案
一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，步骤包括：
合成路线如式VII所示：
(1)化合物3通过Negishi反应得到含有中间态化合物4的锌试剂溶液，然后与化合物5发生偶联反应，得到化合物6；
(2)化合物6依次经过酰胺水解酶、氰基水合酶分别催化水解，转换为化合物7。
进一步，步骤(1)所述Negishi反应步骤包括：
a.将锌粉置于无水甲醇中加热活化20～100min，然后真空干燥除去溶剂；
b.将活化后的锌粉加入无水无氧DMF，惰性气体保护下加入1,2-二溴乙烷并升温至80～90℃，然后冷却至10～30℃后加入三甲基氯硅烷；
c.分批加入化合物3的DMF溶液，控制温度10～30℃，得到锌试剂溶液；
d.配制化合物5的无水无氧DMF溶液，加入钯催化剂及配体，并升温至70～100℃，将锌试剂溶液逐步滴入，80～100℃下直至反应结束。
进一步，所述步骤(1)中，化合物3、Zn粉、化合物5、钯催化剂摩尔量之比为1：1～8：0.6～1.5：0.01～0.1；所述步骤(1)中锌粉、1,2-二溴乙烷、三甲基氯硅烷的摩尔量之比为1：0.01～0.1：0.01～0.1；所述配体选自PPh3、P(o-tolyl)3、dppe、dppp、dppb、dppf、BINAP、diop、chiraphos。
进一步，步骤(2)包括：
e.将化合物6置于酰胺水解酶缓冲溶液中水解掉分子中的酰胺；
f.高温灭活酰胺水解酶，再加入氰基水合酶，催化反应得到化合物7。
进一步，步骤(2)所述高温灭活酰胺水解酶步骤包括将反应液瞬间加热至沸腾，保持0.5～2min，然后冷却至室温。
进一步，所述化合物3制备方法包括如下反应步骤：
g.化合物1经过氨酯交换反应，得到化合物2；
h.化合物2在三苯基膦、咪唑催化下与碘发生取代反应得到化合物3。
进一步，所述步骤g具体包括：化合物1加入醇氨溶液中，80～120℃闷罐反应直至反应结束。
进一步，所述步骤h具体包括：碘分批加入溶有三苯基膦、咪唑的有机溶液，然后0～5℃下逐步滴入化合物2的溶液，搅拌至反应完成，得到化合物3。
进一步，所述步骤h中化合物2、碘、三苯基膦、咪唑摩尔量之比为1：1～2.5：1～3：1～3。
有益效果
本发明相对于现有技术，对化合物2中的羧基采用酰胺化进行保护，有效克服Negishi反应中Boc酰胺被破坏，导致Negishi反应收率低，副产物多的问题，有效提高了反应的收率。如果以化合物3为起始原料，制备目标化合物7的整体收率不低于78.6％；如果以化合物1为起始原料计算，制备目标化合物7的整体收率不低于50.3％，相比于现有技术最高20％左右的收率来说，是明显提高的。
本发明路线化合物6制备7的过程中，采用在水相两步酶催化反应反应条件温和、绿色环保，且采用一锅法制备，后处理较为方便，整体收率在97％左右。后两步生物酶对产物的手性选择性较好，一但选择到合适的生物酶，后两步反应无需担心副反应、可逆反应等微观分子反应机理改变产物ee值的问题。
本发明路线六步反应中，仅有两步产物需要单独纯化，其余步骤均可直接一锅法或者减压干燥后直接投入下一步反应，大大节省了反应后处理成本，加快生产速度，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明所制备目标化合物HPLC分析图谱；
图2为本发明所制备目标化合物手性HPLC分析图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图1、2，进一步阐述本发明。
本发明是提出一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，具体工艺路线如式IX所示：
每一步合成工艺所对应的实施例如下：
实施例1化合物2的制备
将化合物1(22g,0.1mol)溶于甲醇220g,将氨气通入上述混合液直至饱和，置于聚四氟乙烯内衬的闷罐加热到80℃反应24h，检测反应进行完全后停止加热，冷却至室温，将反应液减压除去溶剂，所得产物直接投下一步，无需进一步纯化。
实施例2化合物3的制备
将三苯基磷(26.2g，0.1mol),咪唑(6.8g,0.1mol)溶于340ml二氯甲烷,将碘(25.4g,0.1mol)分三批加入上述体系，加完后室温搅拌10分钟，冷至0℃,将实施例1所得粗品用150mL二氯甲烷溶解30分钟内滴入上述体系，保持0℃继续搅拌1h,升至室温搅拌1.5h,加入200mL水，缓慢加入1M盐酸，将pH值调4，分液，有机相浓缩至约80mL，硅胶柱层析(乙酸乙酯：石油醚3：1)得产物化合物3(24.5g,0.078mol)，实施例1和2的两步收率78％。
实施例3化合物6的制备
将锌粉(64g，1mol)和196ml N，N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，氮气置换三次。加入1,2-二溴乙烷(13.9g，0.074mol)，将反应液升温到85±2℃，保温十分钟。冰浴冷却到25±2℃，加入三甲基氯硅烷(4.8g，0.044mol)，保温25±2℃10分钟。将反应液冷却到10～15℃，减压抽除易挥发物质。将实施例2制备的化合物3(24.5g，0.078mol)溶于DMF(196ml)配成溶液。控制温度在20+2℃下将该溶液滴加至反应液中。滴加完毕后搅拌2小时，制备锌试剂冷藏备用。
在四口瓶中依次加入2，5-二甲基-4-氰基碘苯(20.6g，0.08mol)，P(o-tol)3(三(邻甲基)苯基磷)(0.23g，0.008mol)和Pd2(dba)3(0.34g，0.004mol)溶入(128ml)DMF，氮气置换三次。将反应液加热到80～85℃。将制备好的锌试剂于2小时内滴加至反应体系中，滴加过程中温度逐渐上升到95+2℃，滴加完毕后保温反应半个小时，检测无原料剩余时停止反应，减压蒸馏除去溶剂,硅胶柱层析(乙酸乙酯：石油醚4：1)得产物(20.2g,0.064mol)两步收率81％。
实施例4化合物7的制备
向反应容器中加入实施例3制备的20.2g化合物6和320mLpH 7.2的磷酸盐缓冲液，搅拌均匀后加入尚科生物医药(上海)有限公司生产销售的酰胺水解酶(AMD)2g，30℃下磁力搅拌反应，同时TLC检测反应进程至反应完毕后，将反应液快速升温至100℃，保持100秒后，立即冰水浴降温至30℃，然后投入尚科生物医药(上海)有限公司生产销售的腈水合酶(NHT)1.5g，30℃搅拌反应，TLC检测反应完毕后硅藻土过滤反应液，液相采用有机相萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压旋干，即得产品18.5g，两步酶催化合计收率97.1％。所制备产物的HPLC分析谱图如附图1、手性HPLC谱图如附图2，检测结果显示实施例4所制备的化合物7纯度接近100％，ee值计算结果为100％。
实施例5化合物2的制备
将化合物1(110g,0.5mol)溶于甲醇1L,将氨气通入上述混合液直至饱和，置于聚四氟乙烯内衬的闷罐加热到110℃反应12h，检测反应进行完全后停止加热，冷却至室温，将反应液减压除去溶剂，所得产物直接投下一步，无需进一步纯化。
实施例6化合物3的制备
将三苯基磷(262g，1mol),咪唑(68g,1mol)溶于3.5L二氯甲烷,将碘(190g,0.75mol)分三批加入上述体系，加完后室温搅拌10分钟，冷至0℃,将实施例5所得粗品用2000mL二氯甲烷溶解50分钟内滴入上述体系，保持0℃继续搅拌1h,升至室温搅拌1.5h,加入200mL水，缓慢加入1M盐酸，将pH值调4，分液，有机相浓缩至约300mL，硅胶柱层析(乙酸乙酯：石油醚3：1)得产物化合物3(120g,0.384mol)，实施例5和6的两步收率76.7％。
实施例7化合物6的制备
将锌粉(640g，10mol)和2000ml N，N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，氮气保护下加入1,2-二溴乙烷(111.2g，0.6mol)，将反应液升温到90℃，保温十分钟。冰浴冷却到25℃，加入三甲基氯硅烷(38.4g，0.352mol)，保温25±2℃10分钟。将反应液冷却到10～15℃，减压抽除易挥发物质。将实施例6制备的化合物3(120g，0.384mol)溶于DMF(1000ml)配成溶液。控制温度在20℃下将该溶液滴加至反应液中。滴加完毕后搅拌2小时，制备锌试剂冷藏备用。
在四口瓶中依次加入2，5-二甲基-4-氰基碘苯(100g，0.4mol)，P(o-tol)3(三(邻甲基)苯基磷)(1g，0.035mol)和Pd2(dba)3(2.1g，0.024mol)溶入(750ml)DMF，氮气置换三次。将反应液加热到95℃。将制备好的锌试剂于2小时内滴加至反应体系中，滴加过程中温度逐渐上升到95℃，滴加完毕后保温反应半个小时，检测无原料剩余时停止反应，减压蒸馏除去溶剂,硅胶柱层析(乙酸乙酯：石油醚4：1)得产物(96.8g,0.31mol)两步收率80％。
实施例8化合物7的制备
向反应容器中加入实施例7制备的96.8g化合物6和1600mLpH 7.0的磷酸盐缓冲液，搅拌均匀后加入尚科生物医药(上海)有限公司生产销售的酰胺水解酶(AMD)8g，30℃下磁力搅拌反应，同时TLC检测反应进程至反应完毕后，将反应液快速升温至100℃，保持180秒后，立即冰水浴降温至20℃，然后投入尚科生物医药(上海)有限公司生产销售的腈水合酶(NHT)6g，30℃搅拌反应，TLC检测反应完毕后硅藻土过滤反应液，液相采用有机相萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压旋干，即得产品90g，两步酶催化合计收率94.5％。所制备化合物7的图谱检测结果同实施例4。

Claims (8)

1.一种伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于，如式VII所示，步骤包括：
(1)化合物3通过Negishi反应，先得到含有中间态化合物4的锌试剂溶液，然后与化合物5发生钯催化偶联反应，得到化合物6；
(2)化合物6依次经过酰胺水解酶、腈水合酶催化水解，转换为化合物7，所述酰胺水解酶、腈水合酶来源于尚科生物医药(上海)有限公司。
2.如权利要求1所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于：步骤(1)步骤包括：
锌粉在DMF中与1,2-二溴乙烷、三甲基氯硅烷发生活化；然后向含有活化锌粉的混合液体中加入化合物3，反应得到锌试剂溶液；
最后将锌试剂溶液与含有化合物5、钯催化剂及配体的混合液于70～100℃反应，得到化合物6，所述配体选自PPh3、P(o-tolyl)3、dppe、dppp、dppb、dppf、BINAP、diop、chiraphos。
3.如权利要求2所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于：化合物3、Zn粉、化合物5、钯催化剂摩尔量之比为1：1～8：0.6～1.5：0.01～0.1；所述锌粉、1,2-二溴乙烷、三甲基氯硅烷的摩尔量之比为1：0.01～0.1：0.01～0.1。
4.如权利要求1所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于：步骤(2)包括：将化合物6置于酰胺水解酶缓冲溶液中水解掉分子中的酰胺；然后高温灭活酰胺水解酶，再加入腈水合酶，催化反应得到化合物7。
5.如权利要求4所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于：所述高温灭活酰胺水解酶的步骤包括：将反应液瞬间加热至沸腾，保持0.5～2min，然后冷却至室温。
6.如权利要求1所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于，如式VIII所示，所述化合物3制备方法包括：
化合物1经过氨酯交换反应，得到化合物2；化合物2在三苯基膦、咪唑催化下与碘发生碘代反应得到化合物3。
7.如权利要求6所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于，所述氨酯交换步骤包括：化合物1加入醇氨溶液中，80～120℃闷罐反应，得到化合物2。
8.如权利要求6所述的伊卢多啉手性中间体的化学-生物制备方法，其特征在于，化合物2、碘、三苯基膦、咪唑摩尔量之比为1：1～2.5：1～3：1～3。
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