CN114605437A - 连续一锅法制备三个替拉韦药物的合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续一锅法制备3个“替拉韦”药物的合成工艺,包括:(1)、4‑甲氧基乙酰乙酸甲酯、DMF‑DMA、草酸二甲酯以及氨基乙醛缩二甲醇“一锅”反应合成得到化合物4;(2)、化合物4、相应的手性氨基醇的盐以及酸催化剂在反应溶剂中“一锅”反应合成得到化合物VI;(3)、化合物VI、相应的氟代苄胺在耦合剂和有机碱作用下发生偶联,并在LiBr作用下“一锅”反应后,分别得到三个“替拉韦”抗艾滋病药物‑卡博替拉韦、多替拉韦和比克替拉韦。在本发明合成化合物4、VI及VIII的一锅法工艺中,每一锅反应均无需进行任何中间产物的分离纯化,极大简化了生产工艺的流程和成本,易于工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明属于化学原料药的制备合成领域。具体涉及到连续一锅法制备三个“替拉韦”抗艾滋病药物(包括卡博替拉韦、多替拉韦和比克替拉韦)的合成工艺。
背景技术
HIV病毒是一种逆转录病毒,与其增殖有关的酶有逆转录酶,蛋白酶及整合酶。20世纪80到90年代HIV病毒逆转录酶抑制剂及蛋白酶抑制剂的出现,使艾滋病从一种迅速导致死亡的疾病转变为一种慢性疾病,但是这两类药物存在一些缺陷,例如药物毒副作用、耐药性。整合酶抑制剂是最新一代抗艾滋病药物。Dolutegravir(本文英译为多替拉韦)由ViiV Healthcare公司于2013年首次获得美国FDA批准上市,Bictegravir(本文英译为比克替拉韦) 由Gilead公司开发;Cabotegravir(本文英译为卡博替拉韦)也由ViiVHealthcare公司开发。
葛兰素公司在专利申请WO2011119566中报道了一种由4-甲氧基乙酰乙酸甲酯作为起始原料合成多替拉韦的方法,包括以下8步反应,详见下式。
上述反应式所示的多替拉韦的合成方法包括了8步反应,反应步骤多,生产成本高。
为了减少药物合成步骤,减低生成成本,本课题组开发了一种连续一锅法制备多替拉韦的合成工艺。由于卡博替拉韦、多替拉韦和比克替拉韦这3个药物在化学结构上极为相似,而且拥有共同的合成中间体-化合物4,该方法被成功应用该三个“替拉韦”抗艾滋病药物的合成制备中。
发明内容
本发明提供了一种一锅法制备三个“替拉韦”抗艾滋病药物(包括卡博替拉韦、多替拉韦和比克替拉韦)的合成工艺,包括以下在一锅反应容器中的操作工艺:
在第一锅反应容器中制备得到化合物4。
在第二锅反应容器中制备得到中间体VI。
在第三锅反应容器中制备得到目标“替拉韦”药物VIII。
进一步的,本发明提供了一种连续一锅法制备3个“替拉韦”药物的合成工艺,包括:
1)、4-甲氧基乙酰乙酸甲酯、DMF-DMA、草酸二甲酯以及氨基乙醛缩二甲醇“一锅”反应合成得到化合物4;
2)、化合物4、手性氨基醇的盐以及酸催化剂在反应溶剂中“一锅”反应合成得到化合物VI;
3)、化合物VI、氟代苄胺在耦合剂和有机碱作用下发生偶联,并在路易斯酸催化下“一锅”反应合成得到本申请所述的“替拉韦”药物。如下所示。
上述合成化合物4、VI及VIII的“一锅”反应指的是在一锅反应容器进行的反应,“一锅”反应的本质在于无需分离和纯化“一锅”反应得到的中间产物。
本发明的实施方案中,在第一锅反应容器中制备得到化合物4的工艺是:将4-甲氧基乙酰乙酸甲酯置于反应容器中,在该反应容器中与DMF-DMA、草酸二甲酯以及氨基乙醛缩二甲醇“一锅”合成得到化合物4。在合成化合物4的工艺中,无需进行任何中间产物的分离纯化,极大简化了生产工艺的流程和成本。
本发明的实施方案中,在第二锅反应容器中制备得到化合物VI的工艺是:将化合物6 置于反应容器中,与相应的手性氨基醇以及酸催化剂在反应溶剂中“一锅”反应合成得到化合物VI。在合成化合物VI的工艺中,无需进行任何中间产物的分离纯化,极大简化了生产工艺的流程和成本。
在第二锅反应中,当手性氨基醇分别选自(S)-2-氨基丙醇、(R)-3-氨基丁醇和(1R,3S)-3- 氨基环戊醇,分别得到用于合成卡博替拉韦、多替拉韦、比克替拉韦的中间体-化合物VIa,VIb, VIc。
进一步,在第二锅反应中,所述手性氨基醇的盐选自盐酸盐,硫酸盐的一种;优选盐酸盐。
进一步,在第二锅反应中,所述的酸催化剂选自对甲苯磺酸,甲磺酸,三氟甲磺酸,三氟乙酸中的一种与乙酸形成的混酸,优选甲磺酸与乙酸的混酸。
本发明的实施方案中,在第三锅反应容器中制备得到“替拉韦”药物(在本申请中化合物编号为VIII)的工艺是:将化合物VI置于反应容器中,与氟代苄胺在耦合剂及有机碱催化剂作用下发生偶联,并在路易斯酸(例如MgBr2、LiCl或LiBr)作用下“一锅”反应合成得到本申请所述的“替拉韦”药物VIII。在合成化合物VI的工艺中,无需进行任何中间产物的分离纯化,极大简化了生产工艺的流程和成本。
在第二锅反应中,当氟代苄胺选自2,4-二氟苯胺,得到用于合成卡博替拉韦(化合物 VIIIa)及多替拉韦(化合物VIIIb),当氟代苄胺选自2,4,6-三氟苯胺,得到用于合成比克替拉韦(化合物VIIIc),详见以下反应式。
进一步,在第三锅反应中,所述耦合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐 (EDCI)、二环己基碳二亚胺(DCC)、2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)、1-羟基苯并三唑(HOBT)、N,N'-羰基二咪唑(CDI)中的一种,优选EDCI。
进一步,在第三锅反应中,所述有机碱催化剂选自三乙烯二胺(DABCO),1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU),4-二甲氨基吡啶(缩写为DMAP),吡啶;优选DMAP。
进一步,在第三锅反应中,所述路易斯酸选自MgBr2、LiCl、LiBr中的一种,优选MgBr2, LiBr。
在上述合成及制备工艺中,反应溶剂、反应温度、反应时间本领域技术人员可根据有机化学的基本原理进行适当选择。例如,反应溶剂可以依据反应对温度、溶剂极性的需求,从 N,N-二甲基甲酰胺(缩写DMF)、二甲基亚砜(缩写DMSO)、二氯甲烷(缩写DCM)、氯仿、乙腈、四氢呋喃中等选取。反应温度可依据反应类型适当选取。反应中,可以用色谱法、液质连用谱来监控反应进程。色谱法中,可适用薄层色谱,还可用气相色谱法或液相色谱法如HPLC代替等。反应时间可通过薄层层析TLC、高效液相色谱法HPLC或LC-MS液相质谱联用等监控手段追踪反应情况得出。本发明中,(S)-2-氨基丙醇、(R)-3-氨基丁醇和(1R,3S)-3-氨基环戊醇也可以选用其盐酸盐。
本发明的有益之处在于:本发明提供了式I所示的3个“替拉韦”药物新的合成工艺中,在上述的合成化合物4、VI及VIII的一锅法工艺中,每一锅反应均无需进行任何中间产物的分离纯化,极大简化了生产工艺的流程和成本,易于工业化生产等优点。
具体实施方式
以下将通过具体实施例进一步阐述本发明,但并不用于限制本发明的保护范围。在不脱离本发明构思的前提下,本领域技术人员可对权利要求的各参数或条件做出的改进或组合,这些改进或组合也应视为本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
本发明中使用的4-甲氧基乙酰乙酸乙酯,草酸二甲酯、甲磺酸、DMF-DMA(N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛)、(S)-2-氨基丙醇、(R)-3-氨基丁醇和(1R,3S)-3-氨基环戊醇盐酸盐,醋酸、MgBr2,LiBr来自中国国药集团。
以下实施例中,英语缩写h代表小时,TLC代表薄层层析,mL代表毫升,N代表mol/L的浓度。
第一部分:第一锅反应
实施例1、化合物4的制备
将4-甲氧基乙酰乙酸甲酯8mL(61.80mmol)、N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛(DMF-DMA)9.6mL(72.26mmol)于150mL的圆底烧瓶中室温搅拌1.5小时,溶液由黄色变成棕黄色,TLC薄层层析法跟踪,化合物1(结构式见式1,在本锅反应中无需分离) 的Rf=0.137(展开剂:乙酸乙酯:石油醚=5:1,在紫外灯254nm处观察)。在反应液中加入20mL甲醇稀释并加入氨基乙醛缩二甲醇6.68mL(61.31mmol),室温搅拌1h,溶液变为酒红色,TLC薄层层析法跟踪,化合物2(结构式见式1,在本锅反应中无需分离)的Rf=0.557 (在紫外灯254nm处观察,展开剂:乙酸乙酯)。停止反应并蒸发浓缩成红棕色油状液体。该残留物加入甲醇45.2mL溶解,草酸二甲酯18.34g(155.34mmol),待草酸二甲酯完全溶解后,控制温度在25℃以下,分批加入氢化锂LiH 108.67mmol,溶液成棕红色悬浮液,加入完毕之后,将反应液放置在40℃的油浴锅中反应14小时后,溶液由悬浮液变成砖红色溶液;将所得反应液冷却至-5℃并加入无水氢氧化锂5.94g(123.8mmol)同时控制温度在在 3-5℃的环境中,反应液由砖红色变成橙黄色悬浮液,反应2小时后,加入2N盐酸146.8mL 进行淬灭反应,控制反应温度低于5℃下进行。加入180mL乙酸乙酯进行萃取并将温度升至20℃,抽滤,固体弃去;收集液相并将其分液,收集有机相,同时在有机相中加入90mL 的水,减压浓缩,抽滤,收集滤饼并于50℃真空干燥,得到化合物4为白色固体,Rf=0.35 (展开剂:乙酸乙酯,在紫外灯254nm下观察),12.51g,产率:65%,m.p.111.3℃.1H NMR (400MHz,CDCl3)δ=8.40-8.42(m,1H),4.49-4.53(m,1H),4.10-4.14(m,2H),3.98(s,3H),3.97 (s,3H),3.38(s,3H),3.37(s,3H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ=174.86,165.99,161.60, 148.65,145.47,136.59,116.53,102.31,60.97,57.26,55.97,53.77.
第二部分:第二锅反应
实施例2、化合物VIa(合成Cabotegravir的中间体)的制备
称取实施例1中得到的中间体缩醛(化合物4,1g,3.2mmol)溶解在50mL CH3CN中。在室温下加入HOAc(1mL)和CH3SO3H(0.3mL,5.7mmol)的CH3CN(50mL)溶液和(S)-2-氨基丙醇(705mg,9.4mmol),将混合物回流30小时。浓缩混合物,将残余物重新溶解在 CH2Cl2(100mL)中。添加1N的HCl(50mL)后,所得混合物分层,水层用CH2Cl2(150mL× 2)萃取,合并有机层并浓缩。加入MeOH(80mL)并再次浓缩所得混合物。加入MeOH(50mL) 后将所得混合物加热回流2小时,逐渐冷却至20℃并在20℃保持15小时。过滤收集产物并真空干燥,得到标题化合物VIa(746mg,80%),为白色固体,Rf=0.69(展开剂:乙酸乙酯,在紫外灯254nm下观察)。1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ=8.43(s,1H),5.39(dd,J=9.9, 3.4Hz,1H),4.56(dd,J=12.4,3.4Hz,1H),4.47–4.33(m,2H),4.07(s,3H),3.96(dd,J=12.1, 10.2Hz,1H),3.71(t,J=7.5Hz,1H),1.42(d,J=6.0Hz,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ=176.16,165.78,153.85,152.48,143.04,131.51,116.04,82.38,73.15,61.60,55.74,52.20,17.02.
实施例3、化合物VIb(合成Dolutegravir的中间体)的制备
称取实施例1中得到的中间体缩醛(化合物4,20g,63mmol)溶解在100mL CH3CN中。在室温下加入HOAc(100mL)和CH3SO3H(1.2mL,18.5mmol)和(R)-3-氨基-1-丁醇 (16.73g,188mmol)的CH3CN溶液(100mL),并将混合物回流15小时。浓缩混合物,并将残余物重新溶解在CH2Cl2(200mL)中。添加稀HCl(1N,100mL)并分离各层。水层用 CH2Cl2(100mL×2)萃取,合并有机层并浓缩。加入MeOH(50mL)并将所得混合物加热回流 2小时,有黄色固体从反应液中析出。停止反应,冷却至室温,过滤收集产物并真空干燥,得到标题化合物VIb(12.6g,收率65%),为黄色固体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ=15.02(d, J=16.7Hz,1H),8.42(d,J=11.8Hz,1H),5.29(dd,J=5.4,3.9Hz,1H),4.97(q,J=6.4Hz,1H), 4.52(t,J=4.5Hz,1H),4.43(dd,J=13.6,3.5Hz,1H),4.26(dd,J=13.6,5.8Hz,1H),4.13(d,J =4.5Hz,1H),4.05(d,J=13.0Hz,2H),3.98(d,J=2.2Hz,3H),3.96(d,J=2.9Hz,1H),3.39(s, 3H),2.22-2.09(m,1H),1.52(dd,J=13.9,1.6Hz,1H),1.35(d,J=7.0Hz,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ=173.23,164.17,162.24,149.45,144.64,135.03,130.77,130.73,130.67,119.35, 111.34,111.30,111.13,111.09,103.81,102.73,60.78,56.81,55.72,53.47,36.60,36.56.HRMS (ESI-TOF):309.1166[M+1].
实施例4、化合物VIc(合成Bictegravir的中间体)的制备
称取实施例1中得到的中间体缩醛(化合物4,1g,3.2mmol)溶解在50mL CH3CN中。在室温下加入HOAc(1mL)和CH3SO3H(0.3mL,5.7mmol)的CH3CN(50mL)溶液和(1R,3S)-3- 氨基环戊醇(1.29g,9.4mmol),将混合物回流30小时。浓缩混合物,将残余物重新溶解在CH2Cl2(100mL)中。添加1N的HCl(50mL)后,所得混合物分层,水层用CH2Cl2(150mL× 2)萃取,合并有机层并浓缩。加入MeOH(80mL)并再次浓缩所得混合物。加入MeOH(50mL) 后将所得混合物加热回流2小时,逐渐冷却至20℃并在20℃保持15小时。过滤收集产物并真空干燥,得到标题化合物VIa(634mg,62%),为微黄固体,Rf=0.38(展开剂:DCM:CH3OH =97:3,在紫外灯254nm下观察)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ=8.70(s,1H),5.40(dd,J =9.7,3.8Hz,1H),5.07(d,J=4.0Hz,1H),4.70(dd,J=12.9,3.8Hz,1H),4.07(dd,J=12.8,9.7 Hz,1H),3.81(s,3H),1.89(s,2H),1.88(s,1H),1.76(d,J=10.7Hz,2H),1.52(dt,J=12.3,3.3 Hz,1H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ=176.04,165.67,153.30,151.69,144.06,133.00, 115.10,76.61,74.13,60.94,54.09,51.01,38.10,28.90,27.86.
第三部分:第三锅反应
实施例5、化合物VIIIa(Cabotegravir)的制备
称取实施例2中得到的化合物VIa(2g,6.8mmol)溶解在100mL CH3CN中,添加EDCI(3.87g,20.2mmol)、DMAP(334mg,2.7mmol)和2,4-二氟苄胺(1.17g,8.2mmol)以形成悬浮溶液。将混合物在油浴中加热至80℃,2小时后完全溶解。然后加入LiBr(1g,12mmol)。4 小时后,过滤收集产物,真空干燥,得到白色固体标题化合物VIIIa(Cabotegravir)(2.5g,收率90%)。Rf=0.31(DCM:CH3OH=97:3).1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ=10.24(s,1H), 7.86(s,1H),7.31(d,J=8.1Hz,1H),7.16(t,J=9.4Hz,1H),7.02–6.92(m,1H),5.16(dd,J= 9.9,4.0Hz,1H),4.67(dt,J=20.1,10.3Hz,2H),4.29(t,J=7.7Hz,1H),4.17(d,J=14.4Hz,2H),3.60(t,J=7.6Hz,1H),3.54–3.42(m,1H),1.25(d,J=6.0Hz,3H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ=177.55,165.46,164.68,159.27,136.60,131.16,115.15,111.83,111.61,109.99, 109.78,104.42,104.16,103.91,81.52,72.67,54.19,51.59,35.90,17.28.
实施例6、化合物VIIIb(Dolutegravir的中间体)的制备
称取实施例3中得到的化合物VIb(10g,32mmol)溶解在300mL CH3CN中,添加EDCI(20.0g,104mmol)、DMAP(1.72g,14.1mmol)和2,4-二氟苄胺(5.85g,40.9mmol)以形成悬浮溶液。将混合物在油浴中加热至80℃,2小时后完全溶解。然后加入LiBr(5.5g,62mmol)。 4小时后,过滤收集产物,真空干燥,得到白色固体标题化合物VIIIb(Dolutegravir(8.0g,收率59%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ=12.48(s,1H),10.33(t,J=4Hz,1H),8.47(s,1H),7.35(q,J=4Hz,1H),7.20(td,J=8Hz,4Hz,1H),7.02(dd,J=8Hz,4Hz,1H),5.42(t,J=8Hz,1H), 4.76(t,J=8Hz,1H),4.57(d,J=4Hz,1H),4.51(d,J=4Hz,2H),4.33(q,J=8Hz,1H),4.00(t,J =12Hz,1H),3.88-3.85(d,J=4Hz,1H),2.03-1.94(m,1H),1.51(d,J=12Hz,3H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ=174.23,170.89,164.35,164.15,162.22,155.74,153.63,142.92,140.43,130.58, 130.07,121.65,116.88,116.80,115.52,115.42,110.99,110.77,103.51,103.26,102.99,76.43, 76.28,62.36,62.01,60.34,53.07,52.04,48.08,45.05,44.85,36.00,29.12,14.74,14.27.
实施例7、化合物VIIIc(Bictegravir)的制备
称取实施例4中得到的化合物VIc(1.80g,5.6mmol)溶解在100mL CH3CN中,添加EDCI (3.87g,20.2mmol)、DMAP(334mg,2.7mmol)和2,4,6-三氟苄胺(1.32g,,8.2mmol)以形成悬浮溶液。将混合物在油浴中加热至80℃,2小时后完全溶解。然后加入LiBr(1g,12mmol)。4小时后,过滤收集产物,真空干燥,得到标题化合物VIIIc(Bictegravir)(2.14g,收率85%),为白色固体。Rf=0.38(DCM:CH3OH=97:3).1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ=12.32(s,1H), 10.25(s,1H),8.25(s,1H),6.61(t,J=8.0Hz,2H),5.36(dd,J=9.4,4.0Hz,1H),5.25(d,J=9.5 Hz,1H),4.65–4.58(m,2H),4.24(dd,J=13.1,4.1Hz,1H),3.95(dd,J=12.8,9.3Hz,1H),3.43 (d,J=1.1Hz,1H),2.12–1.89(m,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ=171.13,163.70,160.45, 155.68,140.21,116.27,115.78,100.48,100.23,100.20,100.18,99.95,99.93,77.28,74.24,53.36, 51.27,37.89,30.59,28.98,27.85.
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (11)
1.一种一锅法制备三个“替拉韦”药物-卡博替拉韦、多替拉韦和比克替拉韦的合成工艺,包括以下在一锅反应容器中的操作工艺:在第一锅反应容器中制备得到化合物4。
2.根据权利要求1所述的“替拉韦”药物的合成工艺,包括以下在一锅反应容器中的操作工艺:在第二锅反应容器中制备得到中间体VI。
3.根据权利要求1所述的“替拉韦”药物的合成工艺,包括以下在一锅反应容器中的操作工艺:在第三锅反应容器中制备得到目标“替拉韦”药物VIII。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,第一锅反应容器中:将4-甲氧基乙酰乙酸甲酯置于反应容器中,在该反应容器中与DMF-DMA、草酸二甲酯以及氨基乙醛缩二甲醇“一锅”合成得到化合物4。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,在第二锅反应容器中制备得到化合物VI的工艺是:将化合物6置于反应容器中,与相应的手性氨基醇以及酸催化剂在反应溶剂中“一锅”反应合成得到化合物VI。
7.根据权利要求6所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,在第二锅反应,当手性氨基醇分别选自(S)-2-氨基丙醇、(R)-3-氨基丁醇和(1R,3S)-3-氨基环戊醇,分别制备得到用于合成卡博替拉韦、多替拉韦、比克替拉韦的中间体-化合物VIa,VIb,VIc。
8.根据权利要求7所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,所述的酸催化剂选自对甲苯磺酸,甲磺酸,三氟甲磺酸,三氟乙酸中的一种与乙酸形成的混酸,优选甲磺酸与乙酸的混酸。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,在第三锅反应中:将化合物VI置于反应容器中,与氟代苄胺在耦合剂及有机碱催化剂作用下发生偶联,并在路易斯酸作用下“一锅”反应合成得到所述的“替拉韦”药物VIII;当氟代苄胺选自2,4-二氟苯胺,得到用于合成卡博替拉韦及多替拉韦,当氟代苄胺选自2,4,6-三氟苯胺,得到用于合成比克替拉韦。
10.根据权利要求9所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,在第三锅反应中:所述耦合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺、2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N'-羰基二咪唑,优选EDCI。
11.根据权利要求9所述的“替拉韦”药物的合成工艺,其特征在于,在第三锅反应中:所述路易斯酸选自MgBr2、LiCl、LiBr中的一种,优选MgBr2,LiBr。
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