CN115976132A - 一种西他列汀及其类似物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种西他列汀及其类似物的制备方法，属于药物化学领域。本发明由化合物(2)与氨基供体在重组天冬氨酸酶催化作用下制备化合物(1)西他列汀：

Description

一种西他列汀及其类似物的制备方法

技术领域

本发明属于药物化学领域，涉及药物的制备方法，具体涉及一种西他列汀及其类似物的制备方法。

背景技术

西他列汀于2006年首次在美国上市，是首个口服有效，选择性DPP-IV抑制剂药物，每天口服一次，用于治疗Ⅱ型糖尿病。自上市以来，西他列汀已进入60个国家，全球超过1500万处方配药。其商品名为化学名为7-[(3R)-3-氨基-1-氧代-4-(2,4,5-三氟苯基)丁基]-5,6,7,8-四氢-3-(三氟甲基)-1,2,4-三唑[4,3-a]哌嗪磷酸盐一水合物，结构式如下所示：

Merck公司首次在专利文献WO2004087650中报道了该化合物采用(S)-连萘二苯基膦-氯化钌的合成方法，该方法是Merck的第一代合成方法，其路线如下：

该路线使用具有对映选择性的还原剂(s)-Binap-RuCl₂，通过氢化反应生成(S)-配位的化合物，之后所得的化合物再次被水解，然后与邻苄基羟胺发生偶联反应而生成中间体。在三苯基膦及偶氮二羧酸二异丙酯存在的条件下发生环缩合反应，再水解得到目标物。然而，上述方法的问题在于其整个工艺过程冗长，由此导致反应产量低且反应需长时间进行。

Merck公司随后在专利文献WO2004085378中报道了该化合物的改进合成方法，文中采用烯胺的不对称氢化法，先以2,4,5-三氟苯乙酸与2,2-二甲基-1,3-二氧六环-4,6二酮缩合生成中间体1-1，不经分离，直接与3-三氟甲基-1,2,4三唑并[4,3-a]吡嗪缩合，再与乙酸铵作用得烯胺，烯胺在手性催化剂的作用下进行不对称氢化反应得化合物西他列汀，其路线如下：

该路线采用了手性铑催化剂对烯胺进行不对称加氢来构筑手性中心，可显著提高原子经济性，降低西他列汀生产成本，但[(COD)Rh-Cl]₂和R,S-t-BuJosiphos的存取、使用均需在氮气保护下进行且价格都较昂贵，这在工业化生产中并不容易满足。

另一种选择是用手性基团衍生化氨基基团，引入手性中心，随后可用较廉价的非手性催化剂催化氢化，再得到空间异构产物结晶，以达到手性拆分的目的，其路线如下式所示：

专利WO04/085661、WO09/085990、WO2010/032264、WO11/025932都采用了类似的方法制备西他列汀，但该路线最终需要脱去较大基团的手性试剂，原子经济性较差，且工艺中离去手性基团需要使用大量的催化剂。例如，在原研厂Merck公司的专利WO04/085661中，最后一步脱除保护基需要使用Pd(OH)₂/C(其中Pd(OH)₂的含量为20％)，其用量为反应物重量的30％，大幅度增加了工业化生产的成本。

CODEXIS公司在专利文献WO20100995010中公开了第四代西他列汀的合成技术，采用转氨酶催化直接将化合物2a催化得到西他列汀，合成路线如下：

该路线避免了拆分剂的使用，工序步骤简单，具备了一定的优势。但在实际生产中使用了大量的DMSO水溶液，难以回收利用，增加了环保安全隐患。并且酶转化底物酮酰胺过程缓慢，需要约24-48h，再加上后处理过程中过滤困难，需要大量硅藻土助滤等等，这些不利因素均给工业化生产实施加大了难度。

综上所述，上述各方法中存在反应步骤长、工艺涉及有毒有害化学试剂以及后处理繁琐、成本较高等问题。因此，在工业化制备西他列汀及其衍生物的技术中，需要一种集便利性、优良性和低廉性为一体的技术来制备具有药物活性的西他列汀及其关键中间体。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种西他列汀及其类似物的制备方法，所述方法操作简单、成本低廉、产物收率高、纯度高，适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种西他列汀类似物的制备方法，所述西他列汀类似物的结构如化合物I所示，由化合物II与氨基供体在酶催化作用下制备化合物I；反应过程如下：

其中，Z为OR₂或N-R₂R₃；

R₁为C_1-18的烷基、芳基、杂芳基、芳基-C_1-2烃基或杂芳基-C_1-2烃基；所述芳基和杂芳基是未取代的，或被氢、羟基、卤素、C_1-4烷氧基或C_1-4烷基中的任意1至3个取代基取代；

R₂和R₃各自独立地选自氢、C_1-2烷基、芳基或芳基-C_1-2烷基；或

R₂和R₃与它们连接的氮原子一起形成4至7元杂环系统，所述杂环系统任选地包含O、S或N杂原子；所述杂环是未取代的，或被氢、羟基、卤素、C_1-4烷氧基或C_1-4烷基中的任意1至3个取代基取代，其中所述烷基和烷氧基是未取代的，或被1至5个氟原子取代；所述杂环系统任选地与5至6元饱和或芳香族碳环系统或包含选自O、S或N的一至两个杂原子的5至6元饱和或芳香族杂环系统稠合，所稠合的环系统是未取代的，或被选自羟基、氨基、氟、C_1-4烷基、C_1-4烷氧基和三氟甲基的1至2个取代基取代。

所述氨基供体选自氨气、异丙胺、手性甲基苄胺(例如R-甲基苄胺和/或S-甲基苄胺)和D-丙氨酸中的一种或多种。

所述酶为重组天冬氨酸酶。

另一方面，本发明提供了一种西他列汀的制备方法，所述西他列汀如化合物(1)所示，将化合物(2)与氨基供体在重组天冬氨酸酶作用下制备得。

在本发明的一些实施方式中，所述重组天冬氨酸酶与化合物(2)的质量比为1：0.5～20，优选1：0.5～10。

本发明所述重组天冬氨酸酶根据专利文献CN108374027A实施例1制备。

在本发明的一些实施方式中，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为水或有机溶剂；进一步地，所述有机溶剂可溶解化合物(2)即可；更进一步地，所述有机溶剂选自亚砜类溶剂和/或醋酸酯类溶剂；更进一步地，所述亚砜类溶剂优选N,N-二甲基亚砜(DMSO)；所述醋酸酯类溶剂优选醋酸异丁酯。

在本发明的一些实施方式中，所述氨基供体选自氨气、异丙胺、手性甲基苄胺(例如R-甲基苄胺和/或S-甲基苄胺)和D-丙氨酸中的一种或多种。。所述氨基供体的用量可不作具体限定，只要不影响转氨反应的进行即可。优选地，所述氨基供体与化合物(2)的质量比为0.1:1-1:1，更优选0.3:1-0.8:1。

在本发明的一些实施方式中，所述反应优选在pH值为8.0-10.0的条件下进行。所述pH值可通过有机合成领域常规的酸或碱进行调节，例如当反应体系的pH值超过10.0，可通过加入酸将反应体系的pH值调至8.0-10.0之间；当反应体系的pH值低于8.0，可通过加入碱将反应体系的pH值调至8.0-10.0之间。所述的酸优选无机酸，例如盐酸。所述的碱与优选有机碱，例如氨水。

在本发明的一些实施方式中，所述反应在辅酶的存在下进行。所述辅酶优选磷酸吡哆醛。所述辅酶的用量可不作具体限定，只要不影响转氨反应的进行即可。所述辅酶与化合物(2)的质量比为0.001:1-0..01:1，更优选0.005:1-0.006:1。

再一方面，本发明提供了一种化合物(2)的制备方法，包括如下步骤：

S1：化合物(8)在无机酸作用下，反应得到化合物(6)；

S2：化合物(6)在配体金属催化剂、有机碱存在下，与化合物(7)反应得到化合物(5)；

S3：化合物(5)在酸或碱的作用下，水解得到化合物(3)；

S4：化合物(3)与化合物(4)在脱水剂作用下缩合得到化合物(2)。

化合物(2)的反应路线如下：

在本发明的一些实施方式中，S1中所述无机酸为硫酸或盐酸；X为卤素，优选氯。

在本发明的一些实施方式中，S2中所述配体金属催化剂为双(二亚苄基丙酮)钯；所述有机碱为二异丙基乙胺、二乙胺或三乙胺等有机胺类，优选三乙胺；R为C1～6的烷基、C7～12的芳基或芳基烃基，优选正丁基、异丁基或叔丁基。

在本发明的一些实施方式中，S3中所述酸选自盐酸、硫酸、三氟乙酸、磺酸、醋酸中的一种或多种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、吡啶、三乙胺，液碱中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，S4中所述脱水剂选自DCC、DIC、EDCI、HATU、HBTU、TBTU中的一种或者多种。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种新颖的酶催化通式(II)化合物来得到西他列汀及其类似物，即通式(I)所示化合物的制备方法，该方法步骤简单易控，相对成本低廉，所得产物收率高、纯度高，适合工业化生产。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，值得说明的是，本发明所涉及的原料如无特殊说明均为普通市售产品。

实施例1：2,4,5-三氟苯甲基氯(化合物6-1)的制备

在1000ml的四口反应瓶中加入浓硫酸100ml，降温到20℃，加入多聚甲醛85.2g(相当于单体甲醛2.84mol)，氯化钠224.0g(3.83mol)，最后加入1,2,4-三氟苯203.2g(1.54mol)，40℃保温反应10小时，将反应液倒入冰水中淬灭，分出有机层，水洗至中性，有机层硫酸镁干燥。过滤除去硫酸镁，母液减压蒸馏再精馏，得产品2,4,5-三氟苯甲基氯236.5g，含量99.8％，收率85.1％。

实施例2：2,4,5-三氟苯甲基溴(化合物6-2)的制备

在1000ml的四口反应瓶中加入浓硫酸100ml，降温到20℃，加入多聚甲醛85.2g(相当于单体甲醛2.84mol)，溴化钠394.0g(3.83mol)，最后加入1,2,4-三氟苯203.2g(1.54mol)，40℃保温反应10小时，将反应液倒入冰水中淬灭，分出有机层，水洗至中性，有机层硫酸镁干燥。过滤除去硫酸镁，母液减压蒸馏再精馏，得产品2,4,5-三氟苯甲基溴306.0g，含量99.7％，收率88.4％

实施例3：(E,Z)-4-(2,4,5-三氟甲基苯)-2-丁烯酸叔丁酯(化合物5)的制备

将化合物6-1 150.0g，化合物7 120.0g，双二亚苄基丙酮钯Pd(dab)₂ 2.38g，三乙胺173ml投入三口反应瓶中，搅拌溶清。控温90～100℃反应15h，取样HPLC中控，直至反应液中化合物6-1的残留量≤2.0％，反应终止。过滤除去催化剂，滤液加入水500ml,甲苯300ml萃取分层。水层用200ml甲苯再萃取一次，合并有机层，硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁，滤液浓缩蒸干得黄色油状物131.0g，收率57.9％，GC纯度为93.5％(cis：trans＝15％：85％)。

实施例4：(E,Z)-4-(2,4,5-三氟甲基苯)-2-丁烯酸叔丁酯(化合物5)的制备

将化合物6-1 150.0g，化合物7 94.8g，双二亚苄基丙酮钯Pd(dab)₂ 1.92g，三乙胺138ml投入三口反应瓶中，搅拌溶清。控温90～100℃反应15h，取样HPLC中控，直至反应液中化合物6-2的残留量≤2.0％，反应终止。过滤除去催化剂，滤液加入水500ml,甲苯300ml萃取分层。水层用200ml甲苯再萃取一次，合并有机层，硫酸镁干燥，过滤除去硫酸镁，滤液浓缩蒸干得黄色油状物117.0g，收率64.5％，GC纯度为95.5％(cis：trans＝13％：87％)。

实施例5：(E,Z)-4-(2,4,5-三氟甲基苯)-2-丁烯酸(化合物4)的制备

将化合物5 110.0g，甲醇100ml，水100ml投入三口反应瓶中，搅拌溶清。控温20～30℃分批加入30％液碱80.0g。滴毕，升温至60～70℃，搅拌反应2～3h，取样HPLC中控，直至反应液中化合物5的残留量≤0.5％，反应结束。

将上述反应液降至室温，减压蒸去甲醇。往溶液中加入甲苯150ml萃取，分去有机相。下层水层用1N盐酸溶液调PH＝3～4，析出大量白色固体，过滤，滤饼少量水洗涤。烘干得白色晶体80.3g。收率91.9％，GC纯度为98.5％。

实施例6：(E,Z)-1-(3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡嗪-7(8氢)-基)-4-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-1-酮(化合物2)的制备

将化合物441.8g，化合物3 44.2g，二氯甲烷580ml，TBTU 68.3g，三乙胺58.7g投入反应瓶中，氮气置换，控温20～30℃，保温反应3～4小时。HPLC监控原料化合物4

≤0.5％，停止反应。过滤，滤饼用40ml二氯甲烷洗涤。滤液加入水320ml，搅拌洗涤分层，有机相用200ml 5％碳酸钠溶液洗涤，分层，有机相再重复洗涤2次。再用水120ml洗涤有机相两次，直至水层PH≈7～8为止。控温30～40℃减压蒸馏二氯甲烷，浓缩至5倍体积，控温35～40℃搅拌滴加正庚烷350ml，体系析出大量白色固体。降温至10～15℃搅拌结晶，过滤，真空烘干得类白色晶体67.5g。收率89.4％，HPLC纯度为98.3％。

实施例7：(2R)-4-氧-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢[1,2,4]三唑[4,3-a]吡嗪-7(8氢)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-胺-1(化合物1)的制备

将水300.0g，三乙醇胺2.8g和异丙胺25.0g加入反应瓶，搅拌溶清。室温滴加盐酸，调节pH＝8.8～9.2。控温≤40℃，加入重组天冬氨酸酶42.0g，磷酸吡哆醛0.19g搅拌均匀。滴加适量异丙胺调节pH值维持在8.8～9.2。

控温35～40℃，加入二甲基亚砜77.0g，再升温至40～50℃，将化合物2 32.3g溶解在DMSO溶液中并滴加至上述反应液中。维持温度在45～50℃，保温反应12h，取样检测HPLC，当反应液中底物化合物2≤2.0％，为反应终点。

降温至10～20℃，滴加盐酸调pH＝1，加入硅藻土，过滤，滤液加入二氯甲烷100ml/次萃取两次，分去二氯甲烷层。水层滴加液碱调pH≈12-13左右，再加入二氯甲烷200ml萃取，分层。上层水层再用200ml二氯甲烷萃取一次，合并有机相，加入水200ml洗涤有机相，分层，有机相加入硫酸钠干燥。过滤除去干燥剂，减压蒸干二氯甲烷，加入异丙醇100ml，搅拌溶解，待用。

实施例8：磷酸西他列汀的制备

将上述实施例7中反应液加入水20g，搅拌均匀。控温20～30℃滴加磷酸7.0g。滴毕，升温至70～75℃，搅拌溶清，保温反应1～2小时。反应毕，降温至0～10℃再加入异丙醇30ml，搅拌结晶，过滤，真空烘干得类白色晶体27.0g，两步收率62.35％，HPLC纯度为99.8％，ee值99.6％。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种西他列汀类似物的制备方法，其特征在于，所述西他列汀类似物的结构如化合物I所示，由化合物II与氨基供体在酶催化作用下制备得到；

其中，Z为OR₂或N-R₂R₃；

R₁为C_1-18的烷基、芳基、杂芳基、芳基-C_1-2烃基或杂芳基-C_1-2烃基；所述芳基和杂芳基是未取代的，或被氢、羟基、卤素、C_1-4烷氧基或C_1-4烷基中的任意1至3个取代基取代；

R₂和R₃各自独立地选自氢、C_1-2烷基、芳基或芳基-C_1-2烷基；或R₂和R₃与它们连接的氮原子一起形成4至7元杂环系统，所述杂环系统任选地包含O、S或N杂原子；所述杂环系统是未取代的，或被氢、羟基、卤素、C_1-4烷氧基或C_1-4烷基中的任意1至3个取代基取代，其中所述烷基和烷氧基是未取代的，或被1至5个氟原子取代；所述杂环系统任选地与5至6元饱和或芳香族碳环系统或包含选自O、S或N的一至两个杂原子的5至6元饱和或芳香族杂环系统稠合，所稠合的环系统是未取代的，或被选自羟基、氨基、氟、C_1-4烷基、C_1-4烷氧基和三氟甲基的1至2个取代基取代。

2.一种西他列汀的制备方法，其特征在于，所述西他列汀如化合物(1)所示，将化合物(2)与氨基供体在酶催化作用下制备得到，

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基供体选自氨气、异丙胺、手性甲基苄胺和D-丙氨酸中的一种或多种；所述酶为重组天冬氨酸酶。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述重组天冬氨酸酶与化合物(2)或化合物(II)的质量比为1：0.5～20，优选1：0.5～10；所述氨基供体与化合物(2)或化合物(II)的质量比为0.1:1-1:1，优选0.3:1-0.8:1。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应在pH值为8.0-10.0的条件下进行。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应在辅酶的存在下进行，所述辅酶优选磷酸吡哆醛；所述辅酶与化合物(2)或化合物(II)的质量比为0.001:1-0.01:1，优选0.005:1-0.006:1。

7.一种化合物(2)的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：化合物(8)在无机酸作用下，反应得到化合物(6)；

S2：化合物(6)在配体金属催化剂、有机碱存在下，与化合物(7)反应得到化合物(5)；

S3：化合物(5)在酸或碱的作用下，水解得到化合物(3)；

S4：化合物(3)与化合物(4)在脱水剂作用下缩合得到化合物(2)；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，S1中所述无机酸为硫酸或盐酸；X为卤素，优选氯。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，S2中所述配体金属催化剂为双(二亚苄基丙酮)钯；所述有机碱为二异丙基乙胺、二乙胺或三乙胺，优选三乙胺；R为C1～6的烷基、C7～12的芳基或芳基烃基，优选正丁基、异丁基或叔丁基。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，S3中所述酸选自盐酸、硫酸、三氟乙酸、磺酸、醋酸中的一种或多种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、吡啶、三乙胺、液碱中的一种或多种；S4中所述脱水剂选自DCC、DIC、EDCI、HATU、HBTU、TBTU中的一种或多种。