CN110551114A - 一种雷替曲塞的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于药物合成领域，具体而言涉及一种雷替曲塞的制备方法。该制备方法中N‑甲基化反应，克服了常规方法的反应时间冗长、副产物多、后处理不便等问题，提供了新的中间体化合物式IIIa、IVa化合物，以高收率、高纯度、快速地制备N‑甲基化物中间体(式IVa化合物)以及雷替曲塞，反应操作、后处理简便，且生产周期短、重现性好、条件温和，适合工业化生产。

Description

一种雷替曲塞的制备方法
技术领域
本申请属于药物合成领域，涉及一种雷替曲塞的制备方法。
背景技术
雷替曲塞(Raltitrexed)是首先在英国研发上市的一种胸腺嘧啶核苷酸合成酶(TS)抑制剂，为新型的特异性胸腺嘧啶合成酶抑制剂，对结直肠癌肿瘤细胞株具有较强的抑制活性。其抗癌作用确切，毒副作用小，联合用药范围广，不良反应轻，在欧美等国已作为治疗晚期结肠直肠癌的一线用药。结肠直肠癌(CRC)是最常见的消化道恶性肿瘤之一，近30年来我国结直肠癌的发病率和死亡率也明显升高，已跃居第4位。
雷替曲塞的化学名称为N-[[5-[[(1,4-二氢-2-甲基-4-氧-6-喹唑啉基)甲基]甲氨基]-2-噻吩基]羰基]-L-谷氨酸，其结构式如式I所示：
文献报道的雷替曲塞合成方法(Marsham P R,et al.Journal of MedicinalChemistry,1991,34(5):1594-1605)，是以2-噻吩甲酸为起始原料，经7步反应制备得到式I化合物，合成路线如下所示，整个合成路线需要七步反应，最后一步产率为41％，总收率约为1％。该路线N原子上甲基的引入需要使用氢化钠作强碱性催化剂，反应必须在严格无水条件下进行，且由于产物为油性物，后处理采用柱层析提纯限制了该产品的放大；噻吩环上羧基的引入需使用正丁基锂，该反应需在-78℃、无水条件下进行，并且脱Boc反应会造成副反应。
该文献还公开了雷替曲塞N-甲基化中间体的另一种合成方法，是以5-硝基噻吩-2-酰氯为起始原料，采用N-(5-氨基-2-噻吩甲酰基)-L-谷氨酸二乙酯与碘甲烷反应直接得到N-(5-甲氨基-2-噻吩甲酰基)-L-谷氨酸二乙酯，合成路线如下所示。该路线中N-甲基化反应步骤的产率低(48％)，副产物多，难以分离纯化，进而导致下一步的耦合反应收率低(22％)，纯度低，不利于放大规模的工业生产。其原因可能是由于碘甲烷活性高，N-甲基化反应中区域选择性差，易生成二甲基化产物甚至季胺盐，而季胺盐在反应条件下会进一步发生霍夫曼降解等副反应。
CN101088997A公开了对N-甲基化反应的条件进行了改进，同样存在易生成副产物N-二甲基化物导致收率降低，且得到产物为油状物，纯化困难。
为了避免减少N-二甲基化产物的生成，CN102898415A公开了用甲醛溶液/硼氢化钠方法制备N-甲基化物的方法。但是该方法反应时间长，需要24小时，生成的亚胺中间体为油状物，给后处理带来不便，且该方法合成得到的产物仍存在一定量的副产物N-二甲基物，收率低。
因此，对雷替曲塞的合成进行工艺研究，优化合成路线和工艺操作，因而对高纯度雷替曲塞的工业化生产具有十分重要的意义。
发明内容
本申请一方面提供雷替曲塞(式I化合物)的制备方法，包括以下步骤：
1)式II化合物与酰基化试剂反应，得到式III化合物；
2)式III化合物在有机溶剂和无机碱的存在下，与碘甲烷在加热下反应，得到式IV化合物；
3)脱除式IV化合物的氨基保护基，得到式V化合物；
4)在有机溶剂和碱的存在下，在加热下，式V化合物和6-溴甲基-3,4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮反应，得到式VI化合物；
5)脱除式VI化合物的保护基R1，得到雷替曲塞(式I化合物)；
其中，R1独立地选自直链或者支链的C1-4烷基；R2选自未取代的直链或者支链的C1-4烷基，或者被卤素取代的直链或者支链的C1-4烷基。
在一些实施方案中，R1独立地选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基；在一个特定的实施方案中，R1为乙基。
在一些实施方案中，R2选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、三氟甲基；在一个特定的实施方案中，R2为甲基。
步骤1)中，式II化合物的氨基发生酰化反应得到式III化合物。在一些实施方案中，其中所述的酰基化试剂包括但不限于酸酐和酰卤，在一些具体的实施方案中，所述的酰基化试剂为乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、乙酰氯、丙酰氯；在一些实施方案中，酸酐为乙酸酐。在一个具体的实施方案中，反应的溶剂为乙酸。在一些实施方案中，式II化合物与酰基化试剂的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1。在一些实施方案中，反应温度为5～30℃，优选为10～25℃。在一些实施方案中，反应时间为15-30小时，优选为24小时。视需要，过滤、减压蒸馏，分离得到式III化合物。
步骤2)中，在一些实施方案中所述有机溶剂包括但不限于非质子溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、甲苯，优选为N,N-二甲基甲酰胺；在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为碳酸钠；在一些实施方案中，式III化合物与碘甲烷的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，式III化合物与无机碱的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，反应温度为70～90℃，优选为80℃；在一些实施方案中，反应时间为1-10小时，优选为2小时。视需要，过滤、减压蒸馏、重结晶，分离得到式IV化合物。
步骤3)中可按照本领域公知的方法脱除氨基的保护基。在一些实施方案中，在有机溶剂和碱的存在下脱除保护基(R2CO-)；在一些实施方案中，有机溶剂为醇溶剂，包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇；在一个具体的实施方案中，有机溶剂为甲醇。在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，碱为甲醇钠。在一些实施方案中，式IV化合物与无机碱的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1。在一些实施方案中，反应温度为10～25℃；在一些实施方案中，反应时间为0.5-5小时，优选为1小时。视需要，对反应混合物萃取、洗涤、干燥、过滤、减压蒸馏，分离得到式V化合物。
步骤4)的一些实施方案中，所述的有机溶剂包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，优选为N,N-二甲基甲酰胺；在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为碳酸氢钠；在一些实施方案中，式V化合物与6-溴甲基-3，4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1。在一些实施方案中，式V化合物与无机碱的摩尔比为1:1.5～2.5，优选为1:2。在一些实施方案中，反应温度为60～80℃，优选为70℃；在一些实施方案中，反应时间为2-10小时，优选为3小时。视需要，减压蒸馏，分离得到式VI化合物。
步骤5)中可按照本领域公知的方法脱除保护基R1。在一些实施方案中，在碱的水溶液中发生酯的水解反应。在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为氢氧化钠。在一些实施方案中，反应温度为-5～25℃，优选为0～15℃；在一些实施方案中，反应时间为1～5小时，优选为2小时。在一些实施方案中，采用有机溶剂洗涤，例如乙酸乙酯；在一些实施方案中，加入酸调节至pH＝3～4；在一个具体实施方案中，加入盐酸调节至pH＝3.6；继续搅拌一段时间，过滤，分离得到式I化合物。
本申请另一方面提供式IIIa化合物，具有如下结构：
本申请另一方面提供式IVa化合物，具有如下结构：
本申请提供式IVa化合物的制备方法，包括：式IIIa化合物在有机溶剂和无机碱的存在下，与碘甲烷加热下反应，得到式IVa化合物固体。
在一些实施方案中所述有机溶剂包括但不限于非质子溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、甲苯，优选为N,N-二甲基甲酰胺；在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为碳酸钠；在一些实施方案中，式IIIa化合物与碘甲烷的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，式IIIa化合物与无机碱的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，反应温度为70～90℃，优选为80℃；在一些实施方案中，反应时间为1-10小时，优选为2小时。视需要，过滤、减压蒸馏、重结晶，分离得到式IVa化合物。
本申请再一方面提供由中间体式IIIa化合物制备雷替曲塞(式I化合物)的方法，包括以下步骤：
a)式IIIa化合物在有机溶剂和无机碱的存在下，与碘甲烷加热下反应，得到式IVa化合物固体；
b)脱除式IVa化合物的氨基保护基，得到式Va化合物；
c)在有机溶剂和碱的存在下，在加热下，式Va化合物和6-溴甲基-3,4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮反应，得到式VIa化合物；
d)脱除式VIa化合物的乙基取代基，得到雷替曲塞(式I化合物)；
步骤a)中，在一些实施方案中所述有机溶剂包括但不限于非质子溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、甲苯，优选为N,N-二甲基甲酰胺；在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为碳酸钠；在一些实施方案中，式IIIa化合物与碘甲烷的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，式IIIa化合物与无机碱的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。在一些实施方案中，反应温度为70～90℃，优选为80℃；在一些实施方案中，反应时间为1-10小时，优选为2小时。视需要，过滤、减压蒸馏、重结晶，分离得到式IVa化合物。
步骤b)中可按照本领域公知的方法脱除氨基的保护基。在一些实施方案中，在有机溶剂和碱的存在下脱除保护基(R2CO-)；在一些实施方案中，有机溶剂为醇溶剂，包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇；在一个具体的实施方案中，有机溶剂为甲醇。在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，碱为甲醇钠。在一些实施方案中，式IVa化合物与无机碱的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1。在一些实施方案中，反应温度为10～25℃；在一些实施方案中，反应时间为0.5-5小时，优选为1小时。视需要，对反应混合物萃取、洗涤、干燥、过滤、减压蒸馏，分离得到式Va化合物。
步骤c)的一些实施方案中，所述的有机溶剂包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，优选为N,N-二甲基甲酰胺；在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠和氢化钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为碳酸氢钠；在一些实施方案中，式Va化合物与6-溴甲基-3，4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1。在一些实施方案中，式Va化合物与无机碱的摩尔比为1:1.5～2.5，优选为1:2。在一些实施方案中，反应温度为60～80℃，优选为70℃；在一些实施方案中，反应时间为2-10小时，优选为3小时。视需要，减压蒸馏，分离得到式VIa化合物。
步骤d)中可按照本领域公知的方法脱除乙基取代基。在一些实施方案中，在碱的水溶液中发生酯的水解反应。在一些实施方案中，碱为无机碱，包括但不限于金属碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂)、碱金属碳酸氢盐(如碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)、金属醇盐(如钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠)、醋酸钠；在一个具体的实施方案中，所述的碱为氢氧化钠。在一些实施方案中，反应温度为-5～25℃，优选为0～15℃；在一些实施方案中，反应时间为1～5小时，优选为2小时。在一些实施方案中，采用有机溶剂洗涤，例如乙酸乙酯；在一些实施方案中，加入酸调节至pH＝3～4；在一个具体实施方案中，加入盐酸调节至pH＝3.6；继续搅拌一段时间，过滤，分离得到式I化合物。
本申请的技术方案克服了常规N-甲基化方法的反应时间冗长、副产物多、后处理不便等问题，提供了新的中间体化合物式IIIa、IVa化合物，以高收率、高纯度、快速地制备N-甲基化物中间体(式IVa化合物)以及雷替曲塞，反应操作、后处理简便，且生产周期短、重现性好、条件温和，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的保护范围。
下列实施例中未注明具体条件的试验方法，可按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，本文所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1式IIIa化合物的制备
将158.7g式II化合物(0.483mol)溶于1200ml冰乙酸中，滴加49.3g(0.483mol)乙酸酐，10～25℃反应24h，析出淡红色固体，过滤得式IIIa化合物168.9g，收率94.4％。
ESI-MS:C16H22N2O6S,m/z calcd.for 370.1；[M+1]十371.4。
实施例2式IVa化合物的制备
将168.9g式IIIa化合物(0.456mol)，800ml DMF，53.1g无水碳酸钠(0.501mol)，71.1g碘甲烷(0.501mol)，80℃反应2h，过滤，减压蒸馏除去溶剂，加入500ml乙酸乙酯回流2h，冷却析出类白色固体，得式IVa化合物146.4g，收率83.5％。
ESI-MS:C17H24N2O6S,m/z calcd.for 384.1；[M+1]十385.5。
实施例3式Va化合物的制备
将146.4g式IVa化合物(0.381mol)用200ml无水甲醇溶解，加入2.1g甲醇钠(0.0381mol)，10～25℃反应1h，500ml乙酸乙酯萃取，水洗两次，干燥。过滤，减压蒸除去溶剂，得黄色油状物式Va化合物84.1g，收率64.5％。
实施例4式VIa化合物的制备
将81.4g式Va化合物(0.294mol)，150ml DMF，81.9g 6-溴甲基-3，4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮(0.323mol)，24.7g碳酸氢钠(0.588mol)，70℃反应3h，减压蒸除去溶剂，得类白色固体式VIa化合物109.5g，收率72.4％。
实施例5式I化合物的制备
将109.5g式VIa化合物(0.213mol)加入氢氧化钠水溶液中，0～15℃反应2h，乙酸乙酯洗涤，盐酸调节至PH＝3.6，析出大量固体，继续搅拌30min，过滤，得黄绿色固体雷替曲塞(式I化合物)75.8g，收率77.6％。
1H-NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:12.23(m,3H),8.12(d,1H,J＝7.8Hz),7.94(d,1H,J＝1.8Hz),7.66(m,1H),7.55(m,2H),5.99(d,1H,J＝4.2Hz),4.66(s,2H),4.28(m,1H),3.04(s,3H),2.32(m,5H),2.04(m,1H),1.82(m,1H)；
ESI-MS:C21H22N4O6S,m/z calcd.for 458.1；[M+1]十459.6。

Claims (10)

1.一种式I化合物的制备方法，包括以下步骤：
1)式II化合物与酰基化试剂反应，得到式III化合物；
2)式III化合物在有机溶剂和无机碱的存在下，与碘甲烷在加热下反应，得到式IV化合物；
3)脱除式IV化合物的氨基保护基，得到式V化合物；
4)在有机溶剂和碱的存在下，在加热下，式V化合物和6-溴甲基-3,4-二氢-2-甲基喹唑啉-4-酮反应，得到式VI化合物；
5)脱除式VI化合物的保护基R1，得到雷替曲塞(式I化合物)；
其中，R1独立地选自直链或者支链的C1-4烷基；R2选自未取代的直链或者支链的C1-4烷基，或者被卤素取代的直链或者支链的C1-4烷基。
2.权利要求1所述的制备方法，其中R1独立地选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基，优选为乙基。
3.权利要求1所述的制备方法，其中R2选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、三氟甲基，优选为甲基。
4.权利要求1所述的制备方法，其中步骤1)所述的酰基化试剂为乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、乙酰氯、丙酰氯，优选为乙酸酐。
5.权利要求1所述的制备方法，其中步骤2)所述的溶剂为非质子溶剂，优选为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、甲苯，进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺。
6.权利要求1所述的制备方法，其中步骤2)所述的无机碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、铯碳酸氢盐、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、钠、锂、钾的醇盐，叔丁醇钠、醋酸钠和氢化钠，优选为碳酸钠。
7.权利要求1所述的制备方法，其中步骤2)所述的反应温度为70～90℃，优选为80℃。
8.权利要求1所述的制备方法，其中步骤2)中式III化合物与碘甲烷的摩尔比为1:0.9～1.2，优选为1:1.1。
9.式IIIa化合物，具有如下结构：
10.式IVa化合物，具有如下结构：
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