克唑替尼的合成工艺研究进展.pdf

书书书 年 月云南化工 第 卷第 期 ，：克唑替尼的合成工艺研究进展杨贵严，沈原源，张莹，施怡，何泉莹，林睿，王连霞，滕明瑜（云南师范大学化学化工学院，云南昆明 ；云南师范大学图文信息中心，云南昆明 ；重庆西南铝医院，重庆 ）摘要：主要介绍了国内外克唑替尼（）及其关键手性中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的相关合成工艺路线，对其进行分析后指出了存在的问题及优点，最终总结出了较好的合成工艺路线，为相关研究人员快速了解克唑替尼其关键手性中间体的合成工艺提供参考。关键词：克唑替尼；关键手性中间体；非小细胞肺癌；化学合成中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，；，）：，（）（，），：；据美国癌症协会数据统计，肺癌是全球所有癌症类型中最常见的一种 。虽然近年来在其诊断和治疗方面取得了很大的进展，但是肺癌在癌症相关死亡病例中仍然占有很高的比例 ，。在 年，肺癌居致死癌症榜榜首，因其 万新增确诊病例和 万死亡病例名列全球第二大确诊癌症类型，几乎每 个癌症确诊患者里就有 个肺癌患者，而每 名癌症死亡患者里有 名就死于肺癌，在大多数国家肺癌临床确诊后五年幸存率只有 。研究发现，肺癌主要分为非小细胞肺癌（）和小细胞肺癌（）两种，其中非小细胞肺癌较为常见，约占肺癌的 。治疗肺癌的方法主要有两种，分别是靶向治疗和免疫治疗，而克唑替尼作为靶向治疗的一个药物，属于靶向治疗范围。克唑替尼是由辉瑞公司研制开发用于治疗 的一种酪氨酸激酶受体抑制剂，于 年 月获美国食品药品监督管理局（）批准上市，上市的剂型为胶囊剂；于 年 月在欧洲上市；年获得国家食品药品监督管理总局（）批准后在中国上市，上市规格为：和 。用于经 批准的检测方法确定的间变性淋巴瘤激酶（）阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌（）患者的治疗 。在临床试验中证实克唑替尼在肺癌 突变患者中具有较高的活性，治疗肺癌的有效率可达 以上。克唑替尼为白色至浅黄色粉末，中文化学名称为 （）（，二氯 氟苯基）乙氧基 （哌啶 基）吡唑 基 吡啶 胺，商品名为赛可瑞（），英文化学名称为（）（，）（），克唑替尼的分子式为 ，相对分子质量为 ，登记号为 ，其化学结构如图 所示。FClOClNNNNHH N2图 克唑替尼化学结构式 作用机制克唑替尼是一种选择性多靶点酪氨酸酶抑制剂，能抑制 和 、间叶组织上皮样变（）在生物体内的表达 ，对部分有明确靶点的肺癌具有良好的疗效，它的发现可以称之为非小细胞癌治疗史上的里程碑。克唑替尼同时也是 抑制剂，克唑替尼在人体内作用时，主要通过与三磷酸腺苷（）竞争，破坏 的信号转导通路，从而阻断 和 酪氨酸激酶发挥作用，这就使细胞的生长过程停留在分裂间期，使具有癌变基因的细胞生长、增殖减少，大量肿瘤细胞凋亡后存活率降低，以此发挥克唑替尼的抗癌活性 ，。克唑替尼是作为全球第一个口服的 融合基因抑制剂，克唑替尼的产生标志着分子靶向药物向个体化治疗发展进 年 月云南化工 第 卷第 期 ，一步加快。传统化学治疗肺癌药物针对性较弱，疗效差且毒性大，与之相比分子靶向药物不仅指向性强，能目的性定向定点作用于发生癌变的细胞和组织，靶向杀伤肿瘤细胞，而且对于正常细胞的影响微乎其微，药物的毒性和反作用小，容易被患者接受，因此克唑替尼成为治疗非小细胞肺癌（）的主要药物 。克唑替尼手性中间体的合成工艺路线决定克唑替尼是否能够大规模制备的关键在于其关键手性中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成方法的选择。下面将详细阐述相关合成工艺过程并进行对比分析。拆分法 还原拆分法袁其亮 等报道了一种使用硼氢化钠等还原剂对称还原后再用拆分剂分离来得到单一构型的产物的方法，如图 所示。ClFClCH3OClFClCH3OHFClClOCH3OOOO OOHCH3+NH3FClClOCH3O OClFCH3OHClNaBH4EtOHDMAP/TEACH3NH2EtOHNaBH4EtOHO-图 还原拆分法合成（）醇该方法中，原料 （，二氯 氟苯基）乙酮经硼氢化钠还原后与邻苯二甲酸酐反应，再与（）苯乙胺选择性成盐，最后经酸化、水解、蒸馏等操作制得（）（，二氯 氟苯基）乙醇。动态动力学拆分法（）课题组报道了（）（，二氯 氟苯基）乙醇的动力学和动态学拆分结果，如图所示。该法的反应条件为：定量的（，二氯 氟苯基）乙醇，配以乙酸异丙烯酯或乙酸乙烯酯或乙 酸 乙 酯 为 酰 基 供 体，以 及 商 业 固 定 化 （）在环己烷中于 下放置 天。测定仪器为气相色谱 氢火焰离子化检测器（），指标则选择（）（，二氯 氟苯基）乙醇和相应的酯保留时间，测定其对映体选择性。动态动力学拆分的转化率大于 ，选择性 大于 ，若在连续流条件下则有 的转化率及 （对映体过量）。此外，剩余的起始物质是外消旋体，可以在不进一步净化的情况下，在不同的活动中重复使用。ClFClOHClFClOHClFClOH+F&F.CalB(&图 固定化 介导的 （，（二氯 氯苯）乙醇的动力学解析 催化水解法 酯酶催化水解法 等报道了一种利用酯酶催化水解得到克唑替尼中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的方法，如图 所示。其制备方法为：原料 （，二氯 氟苯基）乙酮依次经过还原反应，乙酰化反应，酯水解酶催化剂水解，得到的（）（，二氯 氟苯基）乙醇通过甲磺酰化，经乙酸钾 作用发生 转化，再经水解即可得到目标产物。FClClOFClClOHFClClOAcFClClOAcFClClOHFClClOHFClClOSO2CH3PLE图 酯酶催化水解法合成（）醇 猪肝脂肪酶催化水解法 等采用猪肝脂肪酶催化水解 （，二氯 氟苯基）乙基醋酸酯进行选择性拆分，在 和甲醇体系中将得到的 型中间体转化得单一 构型的手性醇，如图 所示。该工艺路线的转化率为 ，所得产物 值为 。课题组同样选择了用猪肝酯酶（）作为催化剂，对外消旋体进行对映选择性水解，得到（）（，二氯 氟苯基）乙醇（转化率为 ，）和（）（，二氯 氟苯基）乙酸乙酯（）的 混合物。这些化合物的分离是用简单的硅胶色谱法处理，醋酸盐用甲醇锂在甲醇中水解得到所需的（）（，二氯 氟苯基）乙醇。该工艺路线的产率为 ，值为 ，整个反应过程大约需要耗时 。年 月云南化工 第 卷第 期 ，ClFClONaBH4*FU ClFClOH(CH3)2COU ClFClOOPLE-AS23 ClFClOHClFClOOClFClOHLiOH*FU 05图 猪肝脂肪酶催化水解法合成（）醇 酶法还原 生物催化还原法 课题组合成得到（）（，二氯 氟苯基）乙醇是利用酶或微生物等生物催化剂还原原料（，二氯 氟苯基）乙酮，如图所示。该工艺路线不需要借助拆分剂，而是直接制备得到产物，但是需要进行原料与产物的分离。ClClFCH3OCH3OClClCH3ClFClOOCH3CH3FOHH2OEtOAcCH3ONaClClFCH3ClClFCH3OHOSCH3OONaOHCH3COOC2H5图 生物催化还原法合成（）醇 生物化学合成法王安明 等报道了一种用固定化双酶催化合成关键中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的方法，如图 所示。其制备方法为 ：将 ，二氯 氟苯乙酮和辅酶 （重量比为 ）与磷酸钙 酶晶体加入到反应溶剂中，在 的温度下将其置于摇床中震荡反应 ，反应结束后过滤，滤渣用洗涤溶剂洗涤，然后往得到的滤液中加入水和正庚烷萃取（洗涤溶剂与萃取溶剂相同）；得到的有机层中加入无水硫酸镁干燥，过滤后再加热减压旋干，即得到固体。该工艺路线的收率高达 ，值达 。ClClFCH3OAKRClFCH3OHOOHNADPHNADP+图 固定化双酶催化合成法制备（）醇 不对称催化还原法 不对称氢化法 等报道了一种不对称氢化法，原料 （，二氯 氟苯基）乙酮在碱和氢气作用下，用手性催化剂催化制备得到目标产物（）（，二氯 氟苯基）乙醇，在本方法中，反应底物能够全部转化，且手性催化剂的应用，得到了高纯度的产物，值大于 ，此催化剂的摩尔用量仅为反应底物的 即可达到所述的光学纯度，反应收率几乎定量。等亦报道了这种具有高对映选择性的不对称氢化方法，通过应用高效催化剂 （）螺 （如图 所示）对（，二氯 氟苯基）乙酮进行不对称催化加氢，底物 催化剂即 ，压力为 ，温度为 ，在叔丁醇钾（）存在下进行氢化，反应在 小时内完成，在 和 转化率下得到（）（，二氯 氟苯基）乙醇。当 增加到 时，转化可以在 小时内完成，而 进一步增加到 并没有导致明显的变化。当反应在室温（）下进行时，在 小时内实现完全转化得到醇（）。提高反应温度及增加氢气压力可以使转化率速率增加，在 小时内反应即可完成。ClClFCH3OClClFCH3OHIr(R)-DTB-=PAP-3-MeH2,EtOH,tBuOK图 不对称氢化法合成（）醇 的配位化合物手性催化剂李彦雄 等报道的合成方法以 ，二氯 氟苯乙酮为原料，氢气为还原剂，金属 的配位化合物作为手性催化剂，以两亲性的聚乙二醇（）负载手性催化剂，以上应用提高了催化活性，反应得到（）（，二氯 氟苯基）乙醇，反应过程如图 所示。该法得到产物的纯度大于 ，产率达 。反应所用催化剂与反应产物的分离也很 年 月云南化工 第 卷第 期 ，简单 在反应结束后过滤即可，这很好地解决了金属残留风险。ClClFOH(S)H2,EtOH,t-BuCOK/C2H5OK/C2H5ONaH2NRuYXPPNHNRPEGClClFCH3O图 手性催化法合成（）醇 固载手性催化剂钟铮 等利用 ，二氯 氟苯乙酮为原料，手性催化剂为 分子筛固载（）（）（），通过不对称催化氢化反应后得到目标产物（）（，二氯 氟苯基）乙醇，如图 所示。ClClFCH3OClClFCH3OH(S)-Ru(II)-BINAP(OAc)2图 手性催化法合成（）醇 （）（，）手性催化剂申永存 等报道了一种在手性催化剂、碱及氢气作用下由原料 （，二氯 氟苯基）乙酮得到得产物（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成方法，如图 所示。制备方法为：将摩尔比为 的原料、手性催化剂、异丙醇和叔丁醇钾在氢气压力为 的反应容器内充分混合，维持反应温度 ，氢气压力不变反应 以上，将反应结束后得到的含有目标产物的溶液蒸发浓缩，用水和乙酸乙酯的两相萃取，最后收集有机相，蒸去乙酸乙酯即可得到克唑替尼中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇。该工艺路线中所得产物的 值为 ，产物纯度高，所用的手性催化剂的摩尔用量为原料（，二氯 氟苯基）乙酮的 。ClClFCH3OClClFCH3OHOOR2R2R3PR12R3PR12orR5NHR4R5R4HNbase/H2图 手性催化法合成（）醇 克唑替尼中间体的精制徐亮 等报道了一种利用混合手性催化剂、碱和溶剂，以氢气为还原剂，对 （，二氯 氟苯基）乙酮进行不对称加氢催化的克唑替尼中间体的精制方法。该精制方法步骤如下：混合克唑替尼中间体粗品和精制溶剂（质量体积比为 ），升温至约 ，粗品溶解后降温至约 ，得到析出的晶体，收集晶体即可。其中，精制溶剂为甲醇、乙酸乙酯、甲基异丁基酮或甲基叔丁基醚中的一种或几种。该精制方法能有效提高克唑替尼中间体的纯度，是通过特定的精制溶剂对克唑替尼中间体粗品进行重结晶，故能够显著降低反应物和工艺副产物的残留。利用高效液相色谱检测克唑替尼中间体，其纯度可达到 以上，杂质限量则均小于 。对比分析下面将对克唑替尼关键手性中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成工艺路线进行比较，筛选出最佳合成工艺路线。收率、纯度、值的比较分析各工艺路线收率、纯度、值比较见表 。表 各工艺路线收率、纯度、值合成工艺收率纯度 值还原拆分法 动态动力学拆分法（）猪肝脂肪酶催化水解法（）猪肝脂肪酶催化水解法（）生物催化还原法 生物化学合成法 不对称氢化法（）的配位化合物手性催化剂 固载手性催化剂 （）（，）手性催化剂 由表 可知，生物化学合成法、不对称氢化法（）、的配位化合物手性催化剂和固载手性催化剂的收率均达到 及以上，其中不对称氢化法（）的收率最高，达 ；还原拆分法的收率最低，仅达到 。工业化规模化可行性分析具体分析如下：还原拆分法的工艺路线目前虽然已经实现了百公斤级中试生产，但是整个工艺路线耗时长，需要大约 ；动态动力学拆分法由于 （，二氯 氟苯基）乙醇在两个邻位上均含有取代基，导致反应所需的反应时间较长，而反应在闭环系统中进行，实际接触时间变短，这限制了其规模化工业化生产 ；酯酶催化法反应所需时间较长、操作复杂、反应条件苛刻、实验重现性差、且在中间产物的分离过程中采用了柱分离，这使得规模化工业化生产受到了较大的局限 ；猪肝脂肪酶催化水解法的转化率较低，需要通过柱分离得到纯的目标产物故难以实现工业化。此外，反应过程中若条件苛 年 月云南化工 第 卷第 期 ，刻会使猪肝脂肪酶失活，反应周期长等都极大地限制了其进一步应用 ，；生物催化还原法在转化率为 时反应已停止，原料并未反应完全，并且反应时间较长，需要 天，效率较低，故该合成方法还有待进一步的改进，不宜用于工业化生产 ；生物化学合成法所用的固定化酶与生物催化还原法中所用到的游离酶相比，固定化酶具有固定化酶易于固定在颗粒状、管状和膜状等形状的载体表面，易于去除，便于连续重复使用；固定化酶对环境的耐受能力有一定的优势，这对固定化酶的稳定性有所增强，也延长了固定化酶的工作周期，此合成方法优于生物催化还原法 ；不对称氢化法工艺路线需要用到氢气，这使得工艺存在一定的危险性，等亦报道的不对称氢化方法中的铱催化剂市售较少且价格昂贵，这是行业规模的关键问题 ；的配位化合物手性催化剂方法需要的合成技术和条件相对较高，且催化剂的制备路线长，制备相对较为困难，这对工业化生产是不利的 ；固载手性催化剂方法具有很高的稳定性和可靠性，具有实际的应用价值，可实现工业化规模化生产 ；以 （）（，）作为手性催化剂的合成方法存在一定的安全隐患，且工艺操作相对复杂，不利于工业化规模化生产。经济效益分析具体分析如下：还原拆分法所用到的拆分剂邻苯二甲酸和（）苯乙胺可实现部分回收利用，其中邻苯二甲酸的回收率为 ，（）苯乙胺的回收率为 ，且所需原辅料价廉易购得 ；酯酶催化水解法、猪肝脂肪酶催化水解所用到的酶催化剂价格昂贵，大大提高了生产成本 ；等报道的具有高对映选择性的不对称氢化方法使用的铱催化剂价格昂贵使得该方法生产成本较高 ；以固载手性为催化剂的合成方法避免了成本高昂的硼烷类试剂的使用，改用廉价的氢气，其所采用的固载化手性催化剂操作简便易回收、可重复使用，避免了通常不对称催化氢化反应中催化剂损耗大，无法回收等问题，实现了经济生产 。综上所述，克唑替尼中间体的合成方法中，以固载手性为催化剂的合成方法是比较合理的一条工艺路线。这是一种绿色、经济地利用分子筛固载手性催化剂不对称催化氢化合成克唑替尼关键中间体的方法，不仅具有很高的稳定性和可靠性，而且具有实际的应用价值，避免了手性拆分法对物料的大量浪费，也避免了成本高昂的硼烷类试剂的使用，改用廉价的氢气，其所采用的固载化手性催化剂操作简便易回收、可重复使用，避免了通常不对称催化氢化反应中催化剂损耗大，无法回收等问题，实现了绿色、经济生产，催化剂回收率达到 以上，可节约成本 以上，减少了对环境的污染，产品得率达 以上，真正实现了节能环保，带来了巨大的经济和社会效益 。克唑替尼的合成研究路线克唑替尼的合成方法有多种 ，其合成步骤主要可分解为三部分：关键手性中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成、关键手性中间体与吡啶环的合成（反应、还原、溴代）、吡啶环与吡唑环的 偶联再脱保护 。下面将介绍几种克唑替尼的合成路线。路线一杨铭 等以 羟基 氨基吡啶为原料，经不同的保护基团保护得到化合物，化合物再与关键手性中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇经 反应、溴化脱保护、经 偶联再脱保护得到产物克唑替尼。其具体合成路线如图 所示。路线二在张广艳 等制备路线中，利用得到的经过一系列反应得到化合物（）溴 （，二氯 氟苯基）乙氧基）吡啶 胺；再取一定量 羟基哌啶，经甲磺酰化、碘吡唑 烃化，与异丙基氯化镁进行 交换后与甲氧基硼酸频哪醇酯经缩合反应得到化合物（，四甲基 ，二氧杂硼杂环戊烷 基）吡啶 羧酸叔丁酯。两次反应得到的产品经 偶联反应 ，、脱出 保护，即可得到目标产物克唑替尼。其具体合成路线如图 所示。NHONH2NHONBocBocClFClONNBocClClFONBrNH2ClFClOHNNNOBOBocClClFONH2NNNNBocClClFONH2NNHNNBoc2O,aq.NaOHt-BuOHTHE,PPh3.DIADNBSMeCN1.Pd0,Na2CO3,solvent;2.HClHCl9*9*9*79 79 7*图 克唑替尼的合成路线一 年 月云南化工 第 卷第 期 ，ClFClOHNNO2OHClFClNONO2ClFClNONH2ClFClNONH2BrNNNBocOBOClClONH2NNNNBocHClTHF,PPh3,DIADNH2NH2H2OFeCl3,H2O,EtOHNBSMeCN1.Pd0,Na2CO3,solvent;2.HClFClClONH2NNNNHF9 7*9 7*9 79 7*图 克唑替尼的合成路线二 对比分析 收率分析氨基在保护情况下进行 偶联 时，避免了吡啶溴化物的对位氨基的强给电子效应，增加了溴化物的反应活性，提高了 反应的产率 ；路线一共五步反应，总收率为 以上，与路线二及其他合成方法收率提高了很多。三废分析在吡啶邻位氨基官能团的构建方案上，若用路线二的方法选择先硝化再还原，硝化反应具有危险性大，产生大量的废酸、废水等缺点 。而路线一以 羟基 氨基吡啶为原料，先保护氨基，原工艺中最后一步就是脱保护，路线一在没有增加步骤的情况下，同时脱去两个氮上的保护得到克唑替尼。反应过程避免了先硝化后还原，避免了大量浓酸硝化产生的大量废酸废水。经济效益分析路线一在原料供应方面 羟基 氨基吡啶为抗炎症药物、止痛药、抗艾滋病药物、杀虫剂等的中间体，国内有几十家原料供应商且价格便宜；在 偶联步骤中，选择了钯碳催化剂 ，解决了原有催化剂存在的价格昂贵、不可循环使用、重金属残留等一系列问题；此外合成工艺路线步骤少、周期短、设备要求低等都大大降低了生产成本。所以，综上所述可以确定在克唑替尼的两条合成工艺路线中以路线一更优。克唑替尼的精制合成药物克唑替尼的质量与纯度也受到合成途径中各种试剂与试液的影响，导致所得药物纯度低，因此，我们可以运用王克艳 等报道的一种克唑替尼的纯化方法提高药物的性能。其纯化步骤主要分三部分：将在酸性条件下经脱 生成克唑替尼后的反应液，静置，分液，水相用乙酸乙酯洗涤，弃去有机相，得到含有克唑替尼的酸性水溶液；水溶液中加入与水互溶的有机溶剂后用无机碱水溶液，降温，调 值，搅拌析晶；分离固体后干燥即得到成品克唑替尼。该方法简便易于操作，节约有机溶剂，可满足工业化生产要求。而且用此方法制备的产品经 检验纯度高达 ，产品质量稳定、均一。结论）在克唑替尼关键手性中间体的合成工艺路线中，以固载手性为催化剂的合成方法更适合工业化的生产；）在克唑替尼的两条合成工艺路线中，经过一系列的对比分析可以确定路线一的合成方法比路线二的合成方法更加环保、经济和高效；）本文系统论述了克唑替尼及其中间体的合成方法，并对各个工艺路线进行了对比分析，为克唑替尼的工业化规模化生产提供了一定的参考价值。参考文献：，（），（）：，（）：弓添添，肖美娟，陈樱，等克唑替尼药物关键手性中间体合成进展 浙江化工，（）：鲁锡峰，董平，何雄雄，等克唑替尼药物组合物及其制备方法：，：，（）：，（）（）：，（）：丁永英，朱秀华，程先鸣克唑替尼治疗进展期 阳性非小细胞肺癌的临床疗效研究 实用癌症杂志，（）：年 月云南化工 第 卷第 期 ，牙韩达，韦亚娜，吴燕克唑替尼治疗非小细胞肺癌的研究 医学信息，（）：袁其亮，王超，钱捷，等（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成 中国医药工业杂志，（）：，（）：，（）（，），（）：王安明一种固定化双酶催化合成（）（，二氯 氟 苯基）乙醇的方法：，（）：严普查克里唑替尼中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的制备方法：，（）：李彦雄（）（，二氯 氟苯基）乙醇的合成方法：钟铮一种利用固载手性催化剂制备克唑替尼中间体的方法：申永存克唑替尼中间体（）（，二氯 氟苯基）乙醇的制备方法：徐亮克唑替尼中间体及其精制方法：张俊勇一种克唑替尼的合成方法及其中间体制备方法：，（）：，：孙亚飞，孙占莉，肖旭华克里唑替尼合成路线图解 中国医药工业杂志，（）：，（），（）：杨铭，沈超，王栋，等一种抗肿瘤药物克唑替尼的合成方法：张广艳，李鹏程，刘地发，等克里唑替尼的合成工艺研究 中国药物化学杂志，（）：陈彤，李浩源，吴鹏程，等一种克唑替尼中间体的制备方法：，（）（）：高晓飞，梅浩，李小英，等一种克唑替尼中间体的合成方法：陆超，曾鹏程，刘宁，等一种（）（，二氯 氟 苯基）乙醇的制备方法：，（）：皮红军，马军，刘兴伟化合物克唑替尼的合成工艺：肖发新，张伟哲，张德坤，等钯碳催化剂工业废水处理研究 贵金属，（）：王 克 艳，姚 浩一 种 克 唑 替 尼 的 纯 化 方 法：收稿日期：作者简介：杨贵严（），女，云南宣威人，硕士研究生在读，主要研究方向为制药工艺与有机合成方法学。通讯作者：滕明瑜（），男，湖南凤凰人，侗族，博士，副教授，主要研究方向为制药工艺与有机合成方法学。：；王连霞（），女，贵州余庆人，本 科，副 主 任 医 师，主 要 研 究 方 向 为 临 床 医 学。：