CN1821219A - 4－(4－氧代丁基)苯甲酰－l－谷氨酸二乙酯及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新的化合物4－(4－氧代丁基)苯甲酰－L－谷氨酸二乙酯及其制备和应用。其化学式如式(III)所示，所述的化合物(III)制备的方法是化合物4－溴苯甲酰－L－谷氨酸二乙酯与3－丁烯－1－醇在乙酸钯催化剂、弱碱性试剂和锂的卤化物、相转移催化剂的作用下在惰性气体的保护下于50～70℃在N，N－二甲基甲酰胺溶剂中反应，制得式(III)化合物。化合物(III)用于合成培美曲塞二钠的中间体4－[(4－氧代－3－溴)丁基]苯甲酰－L－谷氨酸二乙酯，最终合成培美曲塞二钠。这使培美曲塞二钠的合成路线缩短了，生产成本低，是一种适宜于大规模工业化生产的方法。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种新的化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯，及其制备方法和应用。
(二)背景技术
培美曲塞(pemetrexed，又名LY231514，商品名Alimta)是一种新型抗叶酸抗代谢药物，作用靶点包括嘧啶和嘌呤合成中的多种酶，故又名多靶抗叶酸剂(multi2targeted antifolate，MTA)。在体外和临床试验中显示出广泛的抗瘤活性，是一个极具潜力的抗肿瘤药物。
培美曲塞是由礼来公司华裔科学家石全博士联合美国普林斯顿大学化学系经过十年的研究开发成功的。二十世纪九十年代至今，陆续有多篇专利和文献介绍了培美曲塞及其二钠盐的化学合成方法，如Taylor，E.C.；Kuhnt.D.；Shih，C.；etc.J.Med.Chem.1992，35，4450，Taylor，E.C.；Liu，B.J.Org.Chem.2001，66，3726；Organic ProcessResearch & Development 1999，3184-188。
但是这些路线分别存在着合成路线步骤长，收率低，原料不易得到，反应条件苛刻，不适合大规模工业化生产的缺点。
以下这条路线是由Taylor等人2003年报道的，也是目前为止文献上可见的最新的合成路线。虽然与以往路线相比，收率有所提高，但是起始原料醛不稳定仍需自己合成，因而步骤仍比较长，总收率仍比较低；其次该方法为实验室工艺，并且合成过程中要用到毒性大的硝基甲烷，因此也不适合于大规模工业化生产。
发明人进行了N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二钠盐即培美曲塞二钠盐的化学合成方法的探索，提供了一种收率高，反应条件温和，操作简便易行，产品质量好、成本低，适宜于大规模工业化生产的方法，并在此过程中合成了一种新的化合物中间体4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯，该中间体可用以合成培美曲塞。
(三)发明内容
本发明提供了一种化合物，用该化合物可作为合成培美曲塞的中间体，所述的化合物是4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯，其化学式如式(III)所示：
本发明还提供了一种制备以上化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，所述的方法是如式(II)所示的化合物4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯与3-丁烯-1-醇在乙酸钯催化剂、弱碱性试剂、锂的卤化物、相转移催化剂的作用下在惰性气体的保护下于50～70℃在N，N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF)中反应，制得式(III)化合物，所述的弱碱性试剂为乙酸锂或三乙胺，所述的锂的卤化物为氯化锂、溴化锂或氟化锂。
进一步，所述的方法中投料物质的量比为化合物(II)∶弱碱性试剂∶相转移催化剂∶锂的卤化物∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯为1∶1～3∶1～2∶1～3∶1～1.5∶0.05～0.2，所述的溶剂N，N-二甲基甲酰胺的用量为化合物(II)质量的5-15倍。
进一步，所述的相转移催化剂为四丁基卤化铵，优选四丁基氯化铵和四丁基溴化铵。
再进一步，所述的锂的卤化物优选氯化锂，所述的弱碱性试剂优选乙酸锂。
更进一步，制备所述的化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法为：所述的4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯与3-丁烯-1-醇在乙酸钯催化剂、乙酸锂、氯化锂、四丁基溴化铵的作用下，在氮气的保护下于50～70℃在N，N-二甲基甲酰胺中反应，制得式(III)化合物。
在制备所述的化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法中，式(II)化合物可以通过下述方法制得但不仅限于此方法：对溴苯甲酰氯(I)和L-谷氨酸二乙酯盐酸盐，在有机弱碱存在下，在卤代烃中反应生成4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)。L-谷氨酸二乙酯盐酸盐和化合物(I)以及有机弱碱的物质的量比是1∶0∶9～1.1∶2～3，反应溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷或者二氯乙烷，有机弱碱是吡啶或三乙胺，反应温度是20～35℃。
如上所述的化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)可用以制备4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)，最终用以制得培美曲塞，具体的所述的式(IV)化合物是以式(III)所示的4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯为原料，与溴素在惰性气体保护下于C1～C4的卤代烃溶剂中于-5～0℃反应而得。
所述的式(III)化合物与溴素的物质的量比为1∶1～1.5，所述的卤代烃溶剂的用量为式(III)化合物质量的20-30倍。
进一步，所述的卤代烃溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷，所述的惰性气体优选氮气。
同时，以式(III)所示的4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯为原料，除与溴素外，与其他溴代试剂在惰性气体保护下于C1～C4卤代烃溶剂中于20℃～30℃下反应，也可得到式(IV)所示的化合物。所述的其他溴代试剂为5，5-二溴代-2，2-二甲基-4，6-二羰基-1，3-二噁烷或溴代巴比妥酸，方法具体如下：将式(III)化合物和二氯甲烷或三氯甲烷混合后，再加入5，5-二溴代-2，2-二甲基-4，6-二羰基-1，3-二噁烷或溴代巴比妥酸，在氮气保护下于于20℃～30℃下反应。
所述的化合物(IV)可用以制备式(V)化合物，最终制得培美曲塞二钠盐，具体如下但不仅限于此，所述的4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)和2，4-二氨基-6-羟基嘧啶在缩合剂的作用下，在N，N-二甲基甲酰胺或乙腈和水混合溶剂中于35～50℃反应生成式(V)所示的化合物，所述的缩合剂为乙酸钠或乙酸钾，
所述的式(IV)化合物和2，4-二氨基-6-羟基嘧啶以及缩合剂的投料物质的量比为1∶1～1.2∶1.5～2.5，所述的N，N-二甲基甲酰胺的用量为式(IV)化合物质量的5-15倍，乙腈和水的体积比为1∶1的混合溶剂的用量为式(IV)化合物质量的5-20倍。
所述制得的式(V)N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二乙酯化合物，是制备式(VII)N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二钠盐化合物的重要中间体，
现有技术已有报道，式(VII)N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二钠盐化合物又称培美曲塞二钠，培美曲塞(pemetrexed，又名LY231514，商品名Alimta)是一种新型抗叶酸抗代谢药物，作用靶点包括嘧啶和嘌呤合成中的多种酶，故又名多靶抗叶酸剂(multi2targeted antifolate，MTA)。在体外和临床试验中显示出广泛的抗瘤活性。具体的，培美曲塞二钠可按照下法制得，化合物(V)在氢氧化钠的乙醇和水混合溶剂中反应，然后酸析，将得到的化合物在一定量的水中加入氢氧化钠溶液调节PH值为8.5-9，再缓缓滴加乙醇，直至产品全部析出，过滤即得化合物(VII)。化合物(V)与氢氧化钠的物质的量比是1∶4～6，混合溶剂是水和乙醇的体积比是水∶乙醇＝1∶0～2的混合溶剂，反应温度是25～30℃，反应时间是4～8小时。
本发明可使培美曲塞二钠盐的制备按如下路线进行制备，反应式表示如下：
本发明的贡献在于寻找了一种新的用以生产培美曲塞二钠盐的中间体及其制备方法，使得合成培美曲塞路线更合理，收率高，反应条件温和，操作简便易行，产品质量好、成本低，是适宜于大规模工业化生产的方法。
(四)具体实施方式：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1 4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)∶乙酸锂∶四丁基溴化铵∶氯化锂∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯＝1∶2∶1.5∶2.5∶1.05∶0.08。
在装有机械搅拌，氮气进出口及温度计的500ml三口反应瓶中，加入4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)(38.6g，0.1mol)、乙酸锂(13.2g，0.2mol)，四丁基溴化铵(48.4g，0.15mol)，氯化锂(10.6g，0.25mol)，N，N-二甲基甲酰胺300ml，搅拌10分钟，加入乙酸钯(1.8g)、3-丁烯-1-醇(7.6g，0.105mol)，升温至68-70℃反应，用TLC跟踪反应情况。反应结束适当冷却后通过一层硅藻土过滤，并用N，N-二甲基甲酰胺每次50mL洗涤滤饼三次，滤液保存。在预先装好机械搅拌的2000ml三口反应瓶中加入1000ml冰水，然后缓缓将上述滤液加入，加完后在此温度下搅拌一小时，过滤，得到土黄色固体。粗品用环己烷与乙酸乙酯混合溶剂重结晶得类白色固体4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)，真空(20mmHg)50℃下干燥后得到24g化合物(III)，熔点86～88℃，收率63.7％，其物化数据如下：
1HNMR(d6-DMSO)δ：9.65(1H，t，J＝1.5Hz)，7.79(2H，d，J＝7.5Hz)，7.30(2H，d，J＝8.0Hz)，6.32(1H，s)，4.44(1H，q，J＝5.0Hz)，4.11(2H，q，J＝7.0Hz)，4.05(2H，q，J＝7.0Hz)，2.99(2H，tJ＝7.0Hz)，2.87(2H，t，J＝7.0Hz)，2.63(2H，t，J＝7.7Hz)，2.43(2H，td，J＝7.4，1.5Hz)，1.82(2H，m)，1.19(3H，t，J＝6.5Hz)，1.17(3H，t，J＝6.5Hz).
ESI-MS(M/Z)：377，400(M+Na)
实施例2 4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)∶三乙胺∶四丁基溴化铵∶氯化锂∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯＝1∶2∶1.5∶2.5∶1.05∶0.08。
三乙胺投料量为20.2g，其余原料投料量及操作过程同实施例1。得4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)19.2g，收率51％，熔点86～88.2℃，物化数据同实施例1。
实施例3 4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)∶乙酸锂∶四丁基氯化铵∶氯化锂∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯＝1∶2∶1.5∶2.5∶1.05∶0.08。
四丁基氯化铵投料量为41.9g，其余原料投料量及操作过程同实施例1。得4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)23.8g，收率63.2％，熔点86～87.9℃，物化数据同实施例1。
实施例4 4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)∶乙酸锂∶四丁基氯化铵∶溴化锂∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯＝1∶2∶1.5∶2.5∶1.05∶0.08。
溴化锂投料量为21.5g，四丁基氯化铵投料量为41.9g，其余原料投料量及操作过程同实施例1。得4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)24.5g，收率65.0％，熔点86～87.6℃，物化数据同
实施例1。
实施例5 4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰氯∶L-谷氨酸二乙酯盐酸盐∶三乙胺＝1∶1∶2.38。
在装有机械搅拌、恒压滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的1000mL四口烧瓶中，先加入500ml二氯甲烷，然后加入46g(0.21mol)4-溴苯甲酰氯和50g(0.21mol)L-谷氨酸二乙酯盐酸盐，开启搅拌，冰浴冷却下缓缓滴加60ml(0.5mol)三乙胺，加毕升温至25℃，在20-30℃下搅拌反应20小时。反应结束后，加入300ml水，搅拌萃取10分钟，然后静止分层。有机层先用0.5N盐酸每次100mL洗涤两次，然后用10％碳酸氢钠水溶液洗涤至中性。减压蒸去二氯甲烷后，粗品用环己烷重结晶得到4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)62.9g，收率85％，熔点82.6～83.7℃，HPLC含量98.5％。
实施例6 4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰氯∶L-谷氨酸二乙酯盐酸盐∶三乙胺＝1∶1∶2.38，溶剂改为三氯甲烷，用量500ml。
其余投料量及操作过程同实施例5。得4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)62.0g，收率83.8％，熔点82.5～83.6℃，HPLC含量98.2％。
实施例7 4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰氯∶L-谷氨酸二乙酯盐酸盐∶三乙胺＝1∶1∶2.38，溶剂改为二氯乙烷，用量500ml。
其余投料量及操作过程同实施例5。得4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)60.0g，收率81.0％，熔点82.3～83.4℃，HPLC含量98.0％。
实施例8 4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)的合成
投料物质的量比为4-溴苯甲酰氯∶L-谷氨酸二乙酯盐酸盐∶吡啶＝1∶1∶2.38。
吡啶用量为41ml(0.5mol)，其余原料投料量及操作过程同实施例5。得4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(II)62.3g，收率84.2％，熔点82.5～83.4℃，HPLC含量98.3％。
实施例9 4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)的合成
投料物质的量比为4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)∶溴素＝1∶1.5；
在装有机械搅拌，氮气进出口及温度计的1500ml三口反应瓶中加入4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(III)37.7g(0.1mol)，二氯甲烷1000ml，在氮气保护下，用冰盐浴降温至-5～0℃，然后缓慢滴加18.4g(5.9mL，0.15moL)溴素，控制滴加时间为2小时左右，加完后在此温度下继续反应一小时，TLC跟踪反应情况，直至原料点消失。反应结束后，有机层用1N硫代硫酸钠溶液每次100mL洗涤两次，然后用5％碳酸氢钠溶液200ml洗涤，最后用饱和食盐水每次100mL洗涤两次，加入无水硫酸镁干燥后蒸除溶剂得到粘稠状固体4-(3-溴)丁醛基苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)48.2g。
实施例10 N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二乙酯(V)的合成
投料物质的量比为4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)∶2，4-二氨基-6-羟基嘧啶∶乙酸钠＝1∶1.1∶1.8。
在装有机械搅拌及温度计的500ml三口反应瓶中投入2，4-二氨基-6-羟基嘧啶(14.6g，0.12mol)，乙酸钠(16.1g，0.19mol)，乙腈/水(体积比1∶1)300ml，搅拌下缓缓加入制备的粘稠状固体4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)48g，由于化合物(IV)容易分解，制备后要直接进行本反应，升温至40-42℃反应2-3小时，用TLC跟踪反应情况。反应结束后，冷却至0-5℃过滤，得到的粗品经二氯乙烷与甲醇的混合溶剂重结晶得产物N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二乙酯(V)，烘干得38.2g，制备式(IV)的溴代和此反应的缩合两步总收率79.0％，HPLC纯度(面积归一法)为99.15％。熔点大于250℃(分解)，物化数据与文献Edward C.Taylor*and Bin Liu*J.Org.Chem.2003，68，9938-9947报道相符。
实施例11 N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二乙酯(V)的合成
投料物质的量比为4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯(IV)∶2，4-二氨基-6-羟基嘧啶∶乙酸钾＝1∶1.1∶1.8。
操作过程及反应条件同实施例10。得到N-[4-[2-(2-氨基-4，7-二氢-4-氧-1H-吡咯并[2，3-d]嘧啶-5-基)乙基]苯甲酰]-L-谷氨酸二乙酯(V)，烘干得37.5g，制备式(IV)的溴代和此反应的缩合两步总收率77.6％，HPLC纯度(面积归一法)为99.10％。熔点大于250℃(分解)，物化数据与文献Edward C.Taylor*and Bin Liu*J.Org.Chem.2003，68，9938-9947报道相符。
Claims (10)
1.一种4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯，其特征在于其化学式如式(III)所示：
2.一种制备如权利要求1所述的化合物4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的方法是如式(II)所示的化合物4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯与3-丁烯-1-醇在乙酸钯催化剂、弱碱性试剂和锂的卤化物、相转移催化剂的作用下在惰性气体的保护下于50～70℃在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中反应，制得式(III)化合物，所述的弱碱性试剂为乙酸锂或三乙胺，所述的锂的卤化物为氯化锂、溴化锂或氟化锂
3.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的制备方法中投料物质的量比为化合物
(II)：弱碱性试剂∶相转移催化剂∶锂的卤化物∶3-丁烯-1-醇∶乙酸钯为1∶1～3∶1～2∶1～3∶1～1.5∶0.05～0.2。
4.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的溶剂N，N-二甲基甲酰胺的用量为化合物(II)质量的5～15倍。
5.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的相转移催化剂为：四丁基卤化铵。
6.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的锂的卤化物是氯化锂。
7.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的弱碱性试剂为乙酸锂。
8.如权利要求2所述的制备4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯的方法，其特征在于所述的方法具体为：所述的4-溴苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯与3-丁烯-1-醇在乙酸钯催化剂、乙酸锂、氯化锂、四丁基溴化铵的作用下，在氮气的保护下于50～70℃在N，N-二甲基甲酰胺中反应，制得式(III)化合物。
9.一种如权利要求1所述的4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯在制备如式(IV)所示的化合物4-[(4-氧代-3-溴)丁基]苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯中的应用，其特征在于所述的式(IV)化合物是以式(III)所示的4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯为原料，与溴素在惰性气体保护下于C1～C4的卤代烃溶剂中于-5～0℃反应而得。
10.一种如权利要求1所述的4-(4-氧代丁基)苯甲酰-L-谷氨酸二乙酯在制备如式(IV)所示的化合物中的应用，其特征在于所述的卤代烃为二氯甲烷或三氯甲烷。
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