尼達(dá)尼布的合成新方法

趙菲熠, 邵玲艷, 郭 瑛, 冀亞飛

(華東理工大學(xué) 藥學(xué)院，上海 200237)

·制藥技術(shù)·

尼達(dá)尼布的合成新方法

趙菲熠, 邵玲艷, 郭 瑛*, 冀亞飛*

(華東理工大學(xué) 藥學(xué)院，上海 200237)

以N-甲基-4-硝基苯胺作為起始原料，依次經(jīng)氯乙?；?、取代及氫化還原反應(yīng)制得關(guān)鍵中間體N-(4-氨基苯基)-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(4)；以4-氯-3-硝基苯甲酸為原料，依次經(jīng)酯化、取代、氫化還原及環(huán)合反應(yīng)制得6-甲氧羰基-2-吲哚酮(8)；8與原苯甲酸三乙酯和乙酸酐經(jīng)“一鍋煮”反應(yīng)制得中間體1-乙酰基-3-甲氧基(苯基)亞甲烯基-2-氧代吲哚環(huán)-6-羧酸甲酯(9)；4和9進(jìn)行取代反應(yīng)的同時(shí)脫除保護(hù)，經(jīng)“一鍋煮”反應(yīng)合成尼達(dá)尼布，總收率57.2%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和MS(ESI)確證。

N-甲基-4-硝基苯胺; 4-氯-3-硝基苯甲酸; 尼達(dá)尼布; 特發(fā)性肺纖維化; 酪氨酸激酶抑制劑; 一鍋煮; 藥物合成

尼達(dá)尼布(Nintedanib，10)，化學(xué)名為(3Z)-2, 3-二氫-3-【【【4-{甲基[2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙?；鵠氨基}苯基】氨基】苯亞甲基】-2-氧代-1H-吲哚-6-甲酸甲酯，是勃林格殷格翰公司特別針對特發(fā)性肺纖維化(IPF)而開發(fā)的小分子酪氨酸激酶抑制劑(TKI)[1]，也是首個(gè)獲得臨床證據(jù)一致證實(shí)、可顯著減少肺功能年下降率(減少幅度可達(dá)50%)，從而延緩IPF疾病進(jìn)展的、IPF靶向治療的藥物[2-4]，可同時(shí)阻斷血小板源性生長因子受體(PDGFRα,β)、血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR1～3)和成纖維細(xì)胞生長因子受體(FGFR 1～3)。10的研制給IPF患者帶來了希望，被美國食品藥品管理局(FDA)授予突破性治療藥物的地位[5]。

Scheme1

目前文獻(xiàn)公開報(bào)道的10的最新合成路線[6]是在前人報(bào)道的工藝路線[7-10]上的改進(jìn)：由N-甲基4-硝基苯胺(1)為起始原料，經(jīng)氯乙?；?、取代、氫化還原制得第一個(gè)關(guān)鍵中間體N-(4-氨基苯基)-N-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(4)；再以3-硝基苯甲酸為起始原料，經(jīng)酯化、取代、氫化還原、環(huán)合及縮合等反應(yīng)合成另一中間體1-乙?；?3-甲氧基(苯基)亞甲烯基-2-氧代吲哚環(huán)-6-羧酸甲酯(9)；4與9經(jīng)取代反應(yīng)后水解脫除保護(hù)制得10。該合成路線主要存在的問題包括[11]：(1)3-硝基苯甲酸甲酯與氯乙酸甲酯反應(yīng)時(shí)存在異構(gòu)化，影響反應(yīng)的選擇性；(2)該系列反應(yīng)后處理時(shí)多次采用柱層析方式，操作繁瑣且浪費(fèi)大量溶劑；(3)中間體6-甲氧羰基-2-吲哚酮(8)與原苯甲酸三乙酯縮合時(shí)，對吲哚環(huán)的取代率較低，直接影響最終收率。另外，有研究人員報(bào)道了形成吲哚環(huán)的其他方法[12]，該反應(yīng)以4-甲基-3-硝基苯甲酸為原料，經(jīng)酯化、取代、氧化脫羧、氫化還原環(huán)合制得8。該方法存在以下問題：(1)在第二步取代反應(yīng)中，我們未能有效地重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；(2)氧化脫羧時(shí)，芳環(huán)上的酯基易發(fā)生水解反應(yīng)，增加副反應(yīng)。

本文在文獻(xiàn)報(bào)道的基礎(chǔ)上，對尼達(dá)尼布的合成工藝進(jìn)行改進(jìn)：以1為起始原料，經(jīng)氯乙?；⑷〈皻浠€原反應(yīng)制得第一個(gè)關(guān)鍵中間體4；以5為起始原料，依次經(jīng)酯化、取代、氫化還原及環(huán)合反應(yīng)制得吲哚酮衍生物8；8通過乙酰化和縮合“一鍋煮”反應(yīng)制得中間體9； 隨后4與9進(jìn)行取代反應(yīng)的同時(shí)水解脫除保護(hù)基團(tuán)合成目標(biāo)產(chǎn)物尼達(dá)尼布(10， Scheme 1)，總收率57.2%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和MS(ESI)確證。該合成路線原料易得、反應(yīng)條件溫和、選擇性較好，具有規(guī)?；瘧?yīng)用潛力。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

XT4A型顯微熔點(diǎn)儀(溫度未校正)；Bruker AVANCE 400型核磁共振儀(CDCl3和DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；LC/TOP MS型和QSTAR Pulsar I LC/TOF MS型質(zhì)譜儀，Agilent 1260液相色譜儀。

所用試劑均為化學(xué)純或分析純；無水反應(yīng)所用溶劑經(jīng)4?分子篩脫水處理。

1.2 合成

(1)N-(4-硝基)-N-甲基-2-氯乙酰胺(2)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入13.75 g(25 mmol)、碳酸鉀6.90 g(20 mmol)和乙酸乙酯(EA)30 mL，于室溫?cái)嚢瑁诤銐旱我郝┒分屑尤肼纫阴Ｂ?.24 g(2.81 mL, 37.5 mmol)和EA 10 mL，逐滴滴加至反應(yīng)液，于室溫反應(yīng)1 h。加水(3×30 mL)洗滌，分液，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液濃縮，所得固體用冰乙醇重結(jié)晶，干燥得淡黃色固體25.49 g，收率96.2%, m.p.116～117 ℃;1H NMRδ: 8.33(d,J=11.6 Hz, 2H, ArH), 7.48(d,J=11.6 Hz, 2H, ArH), 3.94(s, 2H, CH2), 3.39(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 166.0, 148.4, 146.9, 127.7(2C), 125.3(2C), 41.3, 38.0; MS(ESI)m/z: 229.0{[M+H]+}。

(2)N-(4-硝基苯基)-N-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(3)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入24.56 g(20 mmol)、甲基哌嗪2.20 g(22 mmol)和乙腈20 mL，攪拌下于35 ℃反應(yīng)3 h。過濾，濾液濃縮，殘余物加入乙酸乙酯30 mL，依次用飽和食鹽水(3×30 mL)洗滌、無水硫酸鎂干燥，濃縮得黃色液體粗品35.64 g，直接用于下步反應(yīng)；1H NMRδ: 8.29(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.43(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 3.35(s, 3H, CH3), 3.08(s, 2H, CH2), 2.60(s, 8H, CH2), 2.38(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 169.2, 149.4, 146.1, 127.2(2C), 124.8(2C), 60.4, 54.8(2C), 53.0(2C), 45.9, 37.4; MS(ESI)m/z: 293.2{[M+H]+}。

(3)4的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入粗品3、 5% Pd/C 0.50 g、甲酸銨12.60 g(200 mmol)和無水甲醇30 mL，氮?dú)獗Ｗo(hù)，于室溫反應(yīng)5 h。過濾，濾液濃縮后加入二氯甲烷30 mL，析出甲酸銨，過濾，濾液依次用飽和食鹽水(3×30 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮，殘余物用混合溶劑[乙酸乙酯/石油醚(V/V=1/1)]重結(jié)晶得淡黃色固體44.58 g，兩步總收率87.4%, m.p.147～148 ℃;1H NMRδ: 6.93(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.66(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 3.19(s, 3H, CH3), 2.90(s, 2H, CH2), 2.53(s, 8H, CH2), 2.30(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 169.8, 146.3, 133.8, 128.2(2C), 115.6(2C), 59.2, 54.8(2C), 53.0(2C), 45.8, 37.5; MS(ESI)m/z: 263.2{[M+H]+}。

(4) 4-氯-3-硝基-苯甲酸甲酯(6)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入54.03 g(20 mmol)和無水甲醇20 mL，攪拌下緩慢滴加濃硫酸2 mL，滴畢，回流反應(yīng)8 h。冷卻至室溫，緩慢滴加飽和碳酸氫鈉溶液至pH 7～8，過濾，濾餅用冰水(3×20 mL)淋洗，紅外干燥得白色固體64.14 g,收率96.2 %, m. p.83～84 ℃;1H NMRδ: 8.52(d,J=1.6 Hz, 1H, ArH), 8.17(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.65(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 3.97(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 164.2, 147.9, 133.6, 132.2, 131.7, 130.1, 126.6, 53.0; MS(ESI)m/z: 238.1{[M+Na]+}。

(5) (4-甲氧羰基-2-硝基苯基)丙二酸二甲酯(7)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入碳酸鉀2.76 g(20 mmol)、丙二酸二甲酯1.45 g(11 mmol)和無水N,N-二甲基亞砜(DMSO)15 mL，攪拌下于室溫反應(yīng)2 min，分批加入62.16 g(10 mmol)，于40 ℃反應(yīng)3 h。加入乙酸乙酯30 mL，依次用1 mol·L-1鹽酸(30 mL)和飽和食鹽水(2×30 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮后殘余物用乙酸乙酯重結(jié)晶，紅外干燥得淡黃色晶體72.79 g，收率89.7%, m.p.73～74 ℃；1H NMRδ: 8.69(s, 1H, ArH), 8.29(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.63(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 5.37(s, 1H, CH), 3.99(s, 3H, CH3), 3.82(s, 6H, CH3);13C NMRδ: 167.1(2C), 164.5, 148.8, 134.0, 132.1, 132.0, 131.6, 126.3, 54.1, 53.4(2C), 52.9; MS(ESI)m/z: 334.0{[M+Na]+}。

(6)8的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入71.56 g(5 mmol)、 5%Pd/C 0.15 g、甲酸銨3.15 g(50 mmol)和冰醋酸10 mL，氮?dú)獗Ｗo(hù)，于100 ℃反應(yīng)3 h。趁熱過濾除去Pd/C(冷卻極有可能導(dǎo)致產(chǎn)物大量析出)，濾液減壓蒸餾，殘余液緩慢滴加飽和碳酸氫鈉溶液至無氣泡溢出，持續(xù)攪拌1 h，過濾，固體用水(10 mL)淋洗，紅外干燥得白色粉末80.945 g，收率99.0%;1H NMRδ: 8.42(s, 1H, NH), 7.76(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.55(s, 1H, ArH), 7.30(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 3.92(s, 3H, CH3), 3.60(s, 2H, CH2);13C NMRδ: 176.0, 166.1, 144.1, 131.7, 128.8, 124.4, 122.5, 108.9, 40.1, 35.9; MS(ESI)m/z: 190.9[M+]。

(7)9的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入80.76 g(4 mmol)、甲苯4 mL和乙酸酐2 mL，攪拌下滴加原苯甲酸三乙酯2.69 g(12 mmol)，滴畢，回流(110 ℃)反應(yīng)2 h。冷卻至室溫，濃縮，加入飽和碳酸氫鈉溶液15 mL，攪拌30 min，用乙酸乙酯(2×20 mL)萃取，合并萃取液，依次用飽和碳酸氫鈉溶液(2×30 mL)和飽和食鹽水(30 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮，殘余物用石油醚重結(jié)晶，紅外干燥得類白色固體91.32 g，收率90.4%， m.p.187～188 ℃;1H NMRδ: 8.91(s, 1H, ArH), 8.05(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.96(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.58～7.56(m, 3H, ArH), 7.41～7.39(m, 2H, ArH), 4.03～3.97(m, 2H, CH2), 3.93(s, 3H, CH3), 2.57(s, 3H, CH3), 1.44(t,J=14.0 Hz, 3H, CH3);13C NMRδ: 171.4, 171.3, 167.3, 167.1, 136.5, 131.3, 130.6, 129.0(2C), 128.5, 128.3(2C), 126.4, 122.4, 116.5, 105.8, 67.1, 52.2, 27.0, 15.4; MS(ESI)m/z: 388.1{[M+Na]+}。

(8)10的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入90.73 g(2 mmol)、甲醇鈉0.22 g(4 mmol)和甲醇8 mL，攪拌下于室溫反應(yīng)2 h。加入40.69 g(2.4 mmol)和二甲基亞砜4 mL，升溫至80 ℃，反應(yīng)1 h。減壓蒸餾除去甲醇，加入乙酸乙酯 20 mL，依次用水(3×20 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮后用無水甲醇重結(jié)晶，紅外干燥得黃色固體100.95 g，收率88.1%；1H NMRδ: 12.17(s, 1H, NH), 8.66(s, 1H, NH), 7.59～7.51(m, 4H, ArH), 7.44～7.42(m, 2H, ArH), 7.38(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 6.97(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.80(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 5.99(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 3.85(s, 3H, CH3), 3.17(s, 3H, CH3), 2.79(s, 8H, CH2), 2.25(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 171.1, 169.4, 167.4, 158.3, 139.8, 138.0, 135.7, 132.3, 130.6, 129.6(2C), 129.1, 128.5(2C), 127.8(2C), 125.1, 123.9(2C), 122.7, 118.2, 110.4, 98.5, 59.5, 54.8(2C), 53.1(2C), 51.9, 45.8, 37.4; MS(ESI)m/z: 540.2{[M+H]+}。

在化合物2的合成中，以廉價(jià)的碳酸鉀代替通常使用的4-二甲氨基吡啶、三乙胺等有機(jī)堿以及反應(yīng)效果最佳但昂貴的碳酸鋰，不僅有利于降低成本，而且與文獻(xiàn)使用的三乙胺相比，反應(yīng)放熱平穩(wěn)，無需冰浴條件，實(shí)驗(yàn)操作和后處理更加簡便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；溶劑篩選表明，使用乙酸乙酯作為反應(yīng)溶劑，液相收率達(dá)到98%，而且在該條件下反應(yīng)， 0～40 ℃收率均較高。

在化合物3的合成過程中，溶劑篩選結(jié)果表明：甲苯、乙腈和四氫呋喃的效果均好于文獻(xiàn)使用的丙酮，考慮到溶劑的毒性及沸點(diǎn)，最終選擇乙腈作為溶劑。該反應(yīng)同樣需要在堿的催化下進(jìn)行，我們對常用的堿甲醇鈉、乙醇鈉、叔丁醇鋰、碳酸鋰和碳酸鈉進(jìn)行了篩選，實(shí)驗(yàn)表明碳酸鋰的催化效果最佳，但綜合考慮成本等因素，我們選擇了液相收率可達(dá)到97%的碳酸鉀，并使反應(yīng)溫度從60 ℃降低至35 ℃。

在化合物4和8的合成中，我們改變原有的氫氣催化，使用了Pd/C-甲酸銨的催化體系，使反應(yīng)脫離了氫氣，極大提高了安全系數(shù)；值得注意的是，由于前者的產(chǎn)物4溶于水，后處理利用甲酸銨及還原產(chǎn)物在二氯甲烷中的難溶性，先用二氯甲烷析出無機(jī)鹽，過濾后溶于乙酸乙酯，用飽和食鹽水洗滌，減少4的損失。

在化合物6的合成中，主要的副反應(yīng)是6的酯鍵水解，脫下來的醇與氯離子反應(yīng)生成4-甲氧基-3-硝基苯甲酸，無水條件可對該反應(yīng)起到極大的抑制作用，因此反應(yīng)過程中要注意無水操作。使用甲醇鈉為傅酸劑時(shí)，甲醇鈉易與6的氯原子發(fā)生副反應(yīng)，綜合考慮效能及成本問題，選用碳酸鉀作為傅酸劑，并通過溶劑篩選使液相收率達(dá)到95%以上，反應(yīng)溫度從80 ℃降低至45 ℃。后處理采用先水洗，再酸洗，后水洗的方式優(yōu)先除去4-甲氧基-3-硝基苯甲酸，再使用乙酸乙酯重結(jié)晶，收率極高。

在化合物9的合成探究中，我們發(fā)現(xiàn)直接使用乙酸酐作為反應(yīng)溶劑，產(chǎn)物停留在1-乙酰基-2-氧代吲哚環(huán)-6-羧酸甲酯，不會(huì)繼續(xù)反應(yīng)。本文采用甲苯-乙酸酐作為混合溶劑，并探究了改變甲苯-乙酸酐的比例對目標(biāo)化合物收率的影響，最終采用了甲苯/乙酸酐體積比為2 ∶1的混合溶劑。

對尼達(dá)尼布的合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，反應(yīng)總收率大大提高。分別由N-甲基-4-硝基苯胺(1)和4-氯-3-硝基苯甲酸(5)為起始原料合成了尼達(dá)尼布的兩個(gè)關(guān)鍵中間體4和9。相比而言，該工藝路線具有合成步驟短，副反應(yīng)少，后處理簡便，原料廉價(jià)易得，重復(fù)性高，安全和環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的工業(yè)化前景。

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A New Synthetic Method of Nintedani

ZHAO Fei-yi, SHAO Ling-yan, GUO Ying*, JI Ya-fei*

(School of Pharmacy, East China of Science and Technology, Shanghai 200237, China)

N-methyl-4-nitro aniline was subjected to a sequential chloroacetylation， nucleophilic substitution and catalytic hydrogenation sequence achieving a key intermediateN-(4-aminophenyl)-N-methyl-2- (4-metrylpiperazin-1-yl) chloroacetamide(4). 6-Methoxycarbonyl-2-oxindole(8) was prepared from 4-chlorine-3-nitro benzoic acidviaa four-step reaction of esterification, nucleophilic substitution, catalytic hydrogenation and cyclization. Then, another key intermediate, methyl-1-(acetyl)-3-[methoxy(phenyl)methylene]-2-oxoindoline-6-carboxylate(9) was prepared by a “one-pot” process of compound8in the presence of triethyl orthobenzoate and acetic anhydride. Nintedanib with an overall yield of 57.2% was synthesizedviaa “one-pot” process of substitution of4with9and then deprotection. The structure was confirmed by1H NMR,13C NMR and MS(ESI).

N-methyl-4-nitro aniline; 4-chlorine-3-nitro benzoic acid; Nintedanib; idiopathic pulmonary fibrosis; tyrosine kinase inhibitor; one-pot; drug synthesis

2017- 02-09;

： 2017-07-17

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21476074, 21676088)

趙菲熠(1991-)，女，漢族，浙江舟山人，碩士研究生，主要從事藥物合成的研究。 E-mail： feiyizhao1230@163.com

郭瑛，博士， E-mail: zhiyaogy@163.com; 冀亞飛，教授， Tel. 021-64253314, E-mail: jyf@ecust.edu.cn

R914.5； O626.21

： ADOI： 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.09.17022