普樂沙福的合成工藝改進*

陳貝貝，強 斌，卓廣瀾

(浙江理工大學化學系，浙江 杭州 310018)

普樂沙福(Plerixafor)，化學名為 1，1'-［1，4-亞苯基二(亞甲基)］-二-1，4，8，11-四氮雜環(huán)十四烷，是美國Genzyme公司研發(fā)的趨化因子受體4(CXCR4)專一性拮抗劑，為一種提升造血干細胞數(shù)量的藥物，商品名為 Mozobil。美國 FDA于2008年12月首次批準該藥物上市，主要用于接受干細胞骨髓移植的多發(fā)性骨髓瘤和非霍奇金淋巴瘤等成年腫瘤患者［1－2］。

有關(guān)Plerixafor的合成方法主要有二種。方法一:以丙烯酸甲酯為起始原料，先與乙二胺Michael加成、胺解，再與丙二酸二甲酯縮合制得1，4，8，11-四氮雜-5，7，12-三氧代-環(huán)十四烷，最后經(jīng)α，α-二溴對二甲苯橋連還原得 Plerixafor［3］。方法二:以1，4，8，11-四氮雜環(huán)十四烷(5)為原料，經(jīng)保護(如磷?；?］、對甲苯磺?；?］和三氟乙?；?］等)、與 α，α-二溴對二甲苯橋連，最后脫保護制得Plerixafor。方法一采用無水乙二胺及無水四氫呋喃，工藝條件較苛刻，同時還用到硼烷二甲硫醚，反應(yīng)選擇性和收率均不高;方法二中5原先不易制備，價格高，但通過本研究方法，可大量制備得到，從而解決了該方法的應(yīng)用瓶頸。

本文綜合文獻［5－9］方法，以二(3-氨基丙基)乙二胺(1)經(jīng)保護、環(huán)合和脫保護反應(yīng)制得關(guān)鍵中間體5;5與三氟乙酸乙酯反應(yīng)制得三保護化合物6;6在碳酸鉀作用下與α，α-二溴對二甲苯橋連制得化合物7;7在碳酸鉀作用下脫保護合成了Plerixafor(Scheme 1)，總收率30%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和ESI-MS確證。并對合成工藝進行改進。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

B-540型電熱熔點儀(溫度未校正);Varian Unity NOYA-400/54型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標);天美GC7900型氣相色譜儀;Agilent 6890N/5973I型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。

碳酸鈉，化學純;其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)2的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入 1 5.00 g(28.68 mmol)，碳酸鈉12.72 g(120.00 mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)17 mg(0.14 mmol)，碘化鈉 0.02 g(0.14 mmol)和水115 mL，攪拌下水浴升溫至60℃，保持溫度不超過65℃緩慢滴加對甲苯磺酰氯23.50 g(123.23 mmol)的THF(40 mL)溶液，滴畢(約1.5 h)，反應(yīng)2 h。冷卻至55℃，靜置分液，下層澄清液用混合溶劑［正庚烷10 mL+THF 10 mL］萃取，合并萃取液，升溫至45℃，滴加0.57 mol·L－1鹽酸6.3 mL，反應(yīng)5 min。加入正庚烷 25 mL，冷卻至室溫，抽濾，濾餅依次用水和乙醇洗滌，真空干燥得白色固體2 18.6 g，收率82%，m.p.160 ℃ ～162 ℃(162 ℃ ～164 ℃［10］);1H NMR δ:1.8(m，4H)，2.42(s，6H)，2.44(s，6H)，2.98(s，4H)，3.16(t，J=6.57 Hz，4H)，3.25(s，4H)，5.28(s，2H)，7.26 ～7.34(m，8H)，7.66 ～7.74(m，8H);ESI-MS m/z:792{［M+H］+}。

(2)4的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入 2 10.0 g(12.64 mmol)，氫氧化鈉 1.80 g(45 mmol)，碳酸鉀 2.10 g(15.21 mmol)和 DMF 180 mL，油浴升溫至 80℃，反應(yīng)3 h。加入四丁基硫酸氫銨0.4 g(1.18 mmol)，升溫至100℃，滴加1，2-二(對甲苯磺酰氧基)乙烷(3)6.60 g(17.82 mmol)的 DMF(120 mL)溶液，滴畢(2 h)，反應(yīng)2 h。冷卻至室溫，攪拌過夜，冰浴冷卻下加水(250 mL)淬滅反應(yīng)，過濾，濾餅用水洗滌，抽干，加入乙腈120 mL，攪拌下回流2 h;冷至室溫，抽濾，濾餅用乙腈洗滌，真空干燥得白色固體4 7.6 g，收率73%，m.p.284 ℃ ～286 ℃(288 ℃ ～289 ℃［10］);1H NMR δ:1.87(m，4H)，2.44(s，12H)，3.14(t，J=6.5 Hz，8H)，3.22(s，8H)，7.34(d，J=7.9 Hz，8H)，7.70(d，J=7.8 Hz，8H);ESI-MS m/z:818{［M+H］+}。

(3)5的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入 4 11.00 g(13.46 mmol)和90%硫酸33 mL，攪拌下于100℃反應(yīng)48 h。冷卻至2℃，依次滴加無水乙醇120 mL和乙醚100 mL(控制溫度不超過10℃)，滴畢，抽濾，濾餅依次用少許乙醇、乙醚洗滌，真空干燥得灰白色固體，用水(60 mL)溶解，滴加2 mol·L－1氫氧化鈉溶液(50 mL)，滴畢，減壓蒸除水，殘余物加入氯仿250 mL，劇烈攪拌，抽濾，濾餅用少許氯仿潤洗，濾液用無水硫酸鈉干燥后濃縮得白色固體 5 2.44 g，收率 90%，m.p.182 ℃ ～183 ℃(185 ℃ ～ 186 ℃［10］);1H NMR δ:1.75(m，4H)，2.15(s，4H)，2.70(s，8H)，2.77(t，J=5.3 Hz，8H);ESI-MS m/z:201{［M+H］+}。

(4)6的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入5 7.5 g(37.5 mmol)，三乙胺5.4 mL和無水甲醇35 mL，攪拌使其溶解;冰水浴冷卻，快速滴加三氟乙酸乙酯21.25 g(134.4 mmol)，滴畢(約5 min)，于室溫反應(yīng) 6 h。減壓濃縮，殘余物經(jīng)快速硅膠柱層析(洗脫劑:乙酸乙酯)純化得泡沫狀白色固體6 16.1 g，收率88%;1H NMR δ:1.20 ～1.40(m，2H)，1.65 ～1.95(m，2H)，2.60 ～ 2.80(m，2H)，2.88 ～3.05(m，2H)，3.40 ～ 3.85(m，12H);ESI-MS m/z:489{［M+H］+}。

(5)7的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入6 3.24 g(6.64 mmol)，無水碳酸鉀 2.75 g(19.92 mmol)，α，α-二溴對二甲苯0.88 g(3.32 mmol)和無水乙腈20 mL，攪拌下回流反應(yīng)5 h。冷卻至室溫，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，用80%乙醇(20 mL)重結(jié)晶，真空干燥得白色 固體72.36 g，收 率 66%;1H NMR δ:1.63～1.85(m，4H)，2.01 ～ 2.56(m，8H)，2.75(s，4H)，3.31 ～ 3.78(m，28H)，7.16(s，4H);ESI-MS m/z:1 079{［M+H］+}。

(6)Plerixafor的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入7 2.20 g(2.04 mmol)，無水碳酸鉀1.13 g(8.16 mmol)和無水甲醇10 mL，攪拌下回流反應(yīng)24 h。冷卻至室溫，加入甲苯20 mL，濃縮至約15 mL，加入甲苯30 mL，升溫至50℃，趁熱抽濾，濾餅用少許甲苯潤洗，合并濾液和洗液，減壓蒸除溶劑得白色固體Plerixafor 0.98 g，收率 96%，m.p.125 ℃ ～128 ℃;1H NMR δ:1.62 ～ 1.81(m，8H)，2.46 ～ 2.75(m，32H)，3.55(s，4H)，7.37(s，4H);ESI-MS m/z:503{［M+H］+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

為了提高收率和適于工業(yè)放大，本文進行了相關(guān)工藝改進。

在以1和對甲苯磺酰氯為原料合成2的過程中，嘗試了三種方法:方法一以氫氧化鈉為堿，乙醚和水為溶劑;方法二以碳酸鉀為堿，水為溶劑;方法三以碳酸鈉為堿，同時加入催化量碘化鈉和DMAP，四氫呋喃和水為溶劑。實驗結(jié)果表明:方法一收率78.0%，方法二收率75.2%，方法三收率81.9%。說明采用適量的催化劑及選用碳酸鈉作堿，在四氫呋喃和水混合溶劑中的反應(yīng)效果最好，且反應(yīng)時間較短，后處理無需柱層析純化，用無水乙醇加熱攪拌即可提純。推測催化量的碘化鈉可以活化對甲苯磺酰氯上的Cl原子，使得其加速其離去，DMAP作為縛酸劑，有助于引發(fā)反應(yīng)。本文選擇方法三合成2。

表1 反應(yīng)條件對2收率的影響*Table 1 Effect of reaction conditions on yield of 2

在4的合成中，2 12.64 mmol，其余反應(yīng)條件同1.2(2)，考察原料配比［r=n(2)∶n(3)］對4收率的影響，結(jié)果見表2。由表2可見，在r由1 ∶1變?yōu)?1 ∶1.4 的過程中，隨 1，2-二(對甲苯磺酰氧基)乙烷比例增加，環(huán)化反應(yīng)會趨于反應(yīng)完全，收率由 59.3% 提高至 73.8%;當 1，2-二(對甲苯磺酰氧基)乙烷用量繼續(xù)增加，收率基本不變。因此最佳 r為1∶1.4。

表2 r對4收率的影響*Table 2 Effect of r on yield of 4

在6的合成中，嘗試多種保護劑。實驗結(jié)果表明，用對甲苯磺?；Ｗo時收率不高;磷?；Ｗo時可克服過度取代，但反應(yīng)要求絕對無水條件，采用一鍋法制備則面臨無法控制投料比及進程不易跟蹤等問題;改用三氟乙?；Ｗo，通過控制投料比，可主要獲得三保護產(chǎn)物，柱層析純化只需用乙酸乙酯洗脫即可，操作簡易，收率88%。

以三氟乙酸乙酯為保護劑，5 37.5 mmol，其余反應(yīng)條件同1.2(4)，進一步考察三氟乙酸乙酯用量對6收率的影響，結(jié)果見表3。由表3可見，當γ［n(5)∶n(三氟乙酸乙酯)］為1 ∶3時，TLC 檢測顯示有二保護化合物生成，收率78.6%，反應(yīng)選擇性不高;當γ=1∶4時，TLC檢測顯示無副產(chǎn)物生成，反應(yīng)選擇性好，收率較高(87.9%);當繼續(xù)增加三氟乙酸乙酯用量至γ=1∶6時，收率略有下降(86.5%)。因此γ=1∶4較佳。

表3 γ對6收率的影響*Table 3 Effect of γ on yield of 6

7經(jīng)脫保護合成Plerixafor的過程中，在碳酸鉀作用下三氟乙?；拿摮^易進行，反應(yīng)條件溫和，且不會產(chǎn)生大量廢酸，減少環(huán)境污染。

綜上所述，以二(3-氨基丙基)乙二胺為起始原料，經(jīng)磺?；?、閉環(huán)、脫保護、堿化和橋連等反應(yīng)合成了抗腫瘤藥普樂沙福，總收率30%。該方法收率較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

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