博舒替尼合成工藝研究

陳錦洋，呂歆，王寧，張晗，陳小林，代鳳麗，夏春年*

（1.浙江工業(yè)大學藥學院，浙江 杭州 310014；2.浙江省醫(yī)藥保健品進出口有限責任公司，浙江 杭州 310003；3.浙江聚賢醫(yī)藥科技有限公司，浙江 臺州 317016）

圖1 博舒替尼的化學結構式Fig.1 Chemical structure of bosutinib

靶向藥物博舒替尼在臨床上應用范圍越來越廣、市場需求越來越大，因此開發(fā)合成高效、符合綠色化學理念、本質(zhì)安全的產(chǎn)業(yè)化工藝一直是制藥工作者的研究熱點。

Boshelli 等[4]以3-氟-4-甲氧基苯胺為原料，經(jīng)氨化、環(huán)化和氯代得到中間體6，6 與7 反應生成化合物8，8 在氫化鈉作用下與化合物9 反應得到博舒替尼（1）。合成路線見Scheme 1。其中，化合物4 的環(huán)合過程反應溫度高、時間長，易生成難以分離的黑色難溶性油狀雜質(zhì)，導致純化難、收率低，總收率僅為19.6%。

Scheme 1 博舒替尼合成路線一Scheme 1 Synthesis route 1 of bosutinib

Wang 等[5]以4-羥基-3-甲氧基苯甲酸甲酯為起始原料，經(jīng)醚化、硝化、還原等3 步反應制備得到化合物13，13 與N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛(DMF-DMA)反應后，與乙腈在丁基鋰的作用下生成化合物15，15 經(jīng)三氯氧磷氯代、三氯化鋁脫保護得到化合物16，16 與1-溴-3-氯丙烷反應得到化合物17。17 與7 反應得化合物18，最后與N-甲基哌嗪（19）反應得到博舒替尼（1）。合成路線見Scheme 2。該路線以異丙基保護酚羥基再脫保護，增加了制備步驟。同時，使用丁基鋰的反應必須在-78 ℃的極低溫下進行，能耗高且存在安全隱患，總收率僅為11.2%。

Scheme 2 博舒替尼合成路線二Scheme 2 Synthesis route 2 of bosutinib

Boschelli 等[6]以香草酸甲酯為起始原料，經(jīng)醚化、硝化/還原得到化合物23，23 與氰基乙醛縮二乙醇和三氟乙酸反應生成化合物24，24 在堿性條件下環(huán)合成喹啉環(huán)得化合物25，25 經(jīng)三氯氧磷氯代得到17，之后由17 制備博舒替尼。合成路線見Scheme 3。同路線二相比，該路線以香草酸甲酯直接與1-溴-3-氯丙烷反應，所得醚化物21 既保護了羥基，又可直接在后續(xù)路線中使用，避免了路線二中用異丙基保護酚羥基又在后續(xù)反應中脫保護這一弊端。然而該路線中，24堿環(huán)合制備25 的步驟對設備和人員操作的要求較高，產(chǎn)物的收率低于50%且難以純化。該路線操作繁瑣且總收率低（收率僅有13.5%），所需的試劑氰基乙醛縮二乙醇和三氟乙酸價格昂貴。因此路線三并不具備產(chǎn)業(yè)化的條件。

Scheme 3 博舒替尼合成路線三Scheme 3 Synthesis route 3 of bosutinib

針對以上文獻[7-11]的不足，設計了以下合成新工藝：

（1）主環(huán)構建

以2-甲氧基-5-硝基苯酚（26）為起始原料，經(jīng)醚化、氨基取代得到化合物28，28 的硝基經(jīng)鐵粉還原后與2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺（29）、原甲酸三乙酯反應得到化合物31，31 與三氯氧磷反應關環(huán)得到目標產(chǎn)物1。合成路線見Scheme 4。

Scheme 4 本研究博舒替尼的合成路線Scheme 4 Synthetic route of bosutinib in this study

（2）側鏈構建

傳統(tǒng)路線以3-氨基酚為起始原料[12]，經(jīng)過乙?；?、氯化、甲基化、脫保護得到化合物7，7 與氰基乙酰氯反應得到30，收率約30%。該路線（Scheme 5）采用乙酸酐保護氨基，在最后一步進行脫保護，增加了操作步驟、降低了總收率。

Scheme 5 傳統(tǒng)路線合成2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺Scheme 5 Conventional synthesis routes of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxyphenyl)acetamide

新路線（Scheme 6）以3-氨基酚（32）為起始原料，與現(xiàn)制備的氰基乙酰氯反應得到化合物33，經(jīng)二氯磺酸氯代得到34，再經(jīng)過硫酸二甲酯甲基化得到30。新方法省去了乙酰基保護和脫乙?；Ｗo兩個步驟，提高了反應總收率。

Scheme 6 2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺（30）的合成新路線Scheme 6 The new synthesis route of（30）

1 實驗部分

1.1 材料、試劑與儀器

本文涉及的相關實驗未經(jīng)說明均在理化實驗室的常規(guī)玻璃反應容器中進行，相關實驗試劑均為市售化學純或分析純。

薄層色譜用硅膠，HSGF254，煙臺江友硅膠有限公司。柱層析硅膠，200～300 目，青島海洋化工廠。

氫譜和碳譜在型號為Bruker-400 的核磁共振儀上測定，質(zhì)譜（MS）在Agilent 6210 TOF LC/MS 質(zhì)譜儀上記錄，熔點用X-4B 熔點儀測定。

1.2 合成方法

1.2.1 27 的合成

將2-甲氧基-5-硝基苯酚（26）(22.4 g,132.5 mmol)和干燥的DMF(100 mL)加入500 mL三口瓶中，攪拌后溶解，加入無水K2CO3( 25 g,181.1 mmol)和1-溴-3-氯丙烷(14 mL,141.6 mmol)，在70 ℃下保溫反應2 h，冷卻至室溫；反應液慢慢加入到1 L 冰水中攪拌1 h，減壓抽濾得30.9 g白色固體27，收率為95.2%。

1.2.2 28 的合成

將27(7.55 g,30.9 mol)、KI(1.03 g,37.0 mmol)，N-甲基哌嗪(30 mL)加入100 mL 三口瓶中，于90 ℃下攪拌3 h；反應液慢慢加入到150 mL 水中淬滅，用乙酸乙酯(30 mL×3)萃取，合并有機相，用飽和NaCl 水溶液(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得9.0 g 棕色固體28，收率為94.5%。

1.2.3 29 的合成

將鐵粉(8.12 g,145 mmol)、氯化銨(0.27 g,5.0 mmol)、10 mL 95%乙醇和10 mL 水加入100 mL 三口瓶中，于80 ℃回流攪拌30 min，緩慢加入28(9 g,29.1 mmol)和95%乙醇(20 mL)的混合溶液，加畢后繼續(xù)攪拌回流30 min；降溫至室溫，分批加入無水K2CO3調(diào)節(jié)體系pH 至8～9；旋蒸除去大部分乙醇，用乙酸乙酯（10 mL×3）萃取，有機層用飽和NaCl 水溶液(10 mL)洗滌，然后用無水Na2SO4干燥，減壓抽濾，旋干濾液得6.9 g 棕色油狀物29，收率為84.9%。

1.2.4 33 的合成

將氰基乙酸(22 g,258.8 mmol)、乙酸乙酯(100 mL)、干燥DMF(0.5 mL)加至500 mL 三口瓶中，攪拌溶解。冰浴冷至0 ℃～5 ℃，攪拌下滴加草酰氯(258.8 mmol,22 mL)，加畢后移走冰浴，反應液慢慢恢復至室溫，攪拌2 h 后得到體系A。將32(21.8 g,20 mmol)溶于乙酸乙酯(100 mL)和DMF(0.5 mL)中，攪拌下滴加到體系A 中，加畢后升溫至75 ℃保溫反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(50 mL×3)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得34.8 g 黃色固體33，收率為98.0%。

1.2.5 34 的合成

將33(34.5 g,196.0 mmol)、1000 mL 乙酸乙酯加入2000 mL 的三口瓶中，攪拌下滴加磺酰氯(352.8 mmol,29 mL)，維持室溫反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(150 mL×3)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得46.3 g淡黃色固體34，收率為96.8%。

1.2.6 30 的合成

將無水K2CO3(3.8 g,67.7 mmol)、34（1.22 g,5 mmol)和乙酸乙酯(50 mL)加入50 mL 三口瓶中，室溫攪拌下滴加硫酸二甲酯(1.15 mL)，加畢后升溫至75 ℃反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(20 mL×3)洗滌，用無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得1.05 g 棕色固體30，收率為81.1%。

1.2.7 “一鍋法”制備30

將氰基乙酸(22 g,258.8 mmol)、乙酸乙酯(100 mL)、干燥的DMF(0.5 mL)加入500 mL 三口瓶中，攪拌溶解。冰浴冷至0 ℃～5 ℃，攪拌下滴加草酰氯(258.8 mmol,22 mL)，加畢后移走冰浴，反應液慢慢恢復至室溫，攪拌2 h 后得到體系A。將化合物32(21.8 g,200 mmol)溶于乙酸乙酯(100 mL)和DMF(0.5 mL)中，攪拌下滴加到體系A 中，反應液由澄清溶液轉變?yōu)閼覞嵋?，升溫?5 ℃保溫反應30 min。冷卻至室溫，加入磺酰氯（35.6 mL)反應30 min，旋干后以乙醇溶解，加入硫酸二甲酯(47.4 mL)，升溫至75 ℃反應30 min。旋干反應液后過濾得36.7 g 黃色固體30，總收率為71.1%。

1.2.8 31 的合成

將30(3.52 g,12.6 mmol)、37 mL 異丙醇和原甲酸三乙酯(2.78 g,18.7 mmol)加入100 mL 三口瓶中，攪拌成均勻混合液，加熱升溫至80 ℃；將28 和15 mL 異丙醇的混合溶液緩慢滴加至反應液中，加畢后保溫反應48 h，薄層層析（TLC）檢測至反應完畢，冷卻至室溫，析出晶體，減壓抽濾，濾餅用異丙醇洗滌，烘干后得到5.8 g 綠色固體31，收率為83.9%。

1.2.9 博舒替尼（1）的合成

將31(5.8 g，10.5 mmol)、三氯氧磷(4.8 g,31.5 mmol)和乙腈(50 mL)加入100 mL 三口瓶中，攪拌成均勻混合液，加熱升溫至100 ℃反應8 h；反應液冷卻至室溫，慢慢加入300 mL 水中淬滅，然后用乙酸乙酯(50 mL×3)萃取；合并有機相，用飽和NaCl 水溶液(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，抽濾后濾液旋干得4.7 g 白色固體博舒替尼（1），收率為84.5%。

2 結果與討論

2.1 目標產(chǎn)物及中間體的結構表征

博舒替尼（1）：熔點:116.2 ℃～118.0 ℃(116 ℃～120 ℃[1])；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 1.95(m,J=6.4 HZ,2H),2.1 5(s,3H),2.33～2.39(m,8H),2.43(t,J=6.4 HZ,2H),3.86(s,3H),3.94(s,3H),4.19(t,J=6.4 HZ,2H),7.29(m,2H),7.72(s,1 H),7.82(s,1 H),8.39(s,1H)。13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ 26.5,46.2,53.2,54.8,55.3,56.6,57.2,67.3,86.6,102.5,109.5,113.6,117.5,123.1,130.2,137.8,146.1,148.2,149.7,150.0,151.1,153.2,154.4。MS(ESI)：m/z=530.0 [M - H]-。

4-甲氧基-3-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]苯胺（29）：1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 1.83(m,2H),2.14(s,3H),2.48(t,2H),3.83(s,3H),4.04(t,3H),5.22(s,2H),6.45(m,2H),6.62(d,1H)。

2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺（30）：熔點:180.1 ℃～181.2 ℃(180 ℃～181 ℃[11])；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 3.84(s,3H),4.02(s,2H),7.58(s,1H),7.66(s,1H),10.00(s,1H)。

2-氰-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)-3-{4-甲氧基-3-[3-(4-甲基哌嗪-基)-丙氧基]-苯基氨基}-丙烯酰胺（31）：熔點:163.5 ℃～164.2 ℃；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ2.06(m,2H),2.30(s,4H),2.55(t,4H),3.87(s,4H),3.95(s,3H),4.09(t,2H),6.68(s,2H),6.86(d,1H),7.38(s,1H),7.76(d,1H),8.17(d,2H),11.36(d,1H)。

2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺（33）：熔點:169.5 ℃～172.1 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSOd6)δ 3.35(s,2H),6.80(d,1H),7.18(m,3H);9.60(s,1H),10.02(s,1H)。

2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺（34）：熔點:188.5 ℃～190.1 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 4.02(s,2H),7,53(s,2H)9.85(s,1H)10.67(s,1H)。

2.2 討論

2.2.1 33 的合成優(yōu)化

33 由化合物32 與氰基乙酰氯反應得到，而氰基乙酰氯直接由草酰氯與氰基乙酸制備?？疾旆磻锏漠斄勘取⑷軇┖蜏囟鹊纫蛩貙Ψ磻挠绊?，實驗結果見表1、表2、表3。

表1 溶劑對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.1 Effect of the solvent on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

表2 氰基乙酰氯用量對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.2 Effect of cyanoacetyl chloride equivalent on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

表3 溫度對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.3 Effect of temperature on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

由表1 可知，DMF 和THF 作為溶劑，反應液中沒有檢測到產(chǎn)物，乙酸乙酯則是最適合的溶劑。表2 數(shù)據(jù)表明：隨著氰基乙酰氯用量的增加，收率先升高再降低，其中，氰基乙酰氯用量是32的1.3 倍時反應效果最好。表3 數(shù)據(jù)表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優(yōu)條件下，反應收率可達93.6%。

2.2.2 34 的合成優(yōu)化

34 由化合物33 與磺酰氯發(fā)生雙氯代反應制得，考察磺酰氯的用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表4、表5、表6。

表4 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.4 Effects of the solvent on the synthesis of 2-cyano-N-2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

表5 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.5 Effects of temperature on the synthesis of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

表6 磺酰氯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.6 Effects of sulfonyl chloride equivalent on the synthesis of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

由表4 可知，DMF 和丙酮作為溶劑，反應液中沒有檢測到產(chǎn)物，乙酸乙酯則是最適合的溶劑。表5 數(shù)據(jù)表明：溫度對收率影響不明顯，溫度低收率高。表6 數(shù)據(jù)表明：磺酰氯用量增加，收率先升高后降低，磺酰氯用量為33 的2 倍時反應效果最好。進一步分析發(fā)現(xiàn)：磺酰氯用量較少時，反應生成大量一氯取代雜質(zhì)；磺酰氯用量較多時，反應生成大量三氯取代雜質(zhì)。因此，在以上最優(yōu)條件下，反應收率為80.5%。

2.2.3 30 的合成優(yōu)化

30 可由34 與硫酸二甲酯制備得到，考察硫酸二甲酯用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表7、表8、表9。

表7 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.7 Effects of the solvent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表8 硫酸二甲酯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.8 Effects dimethyl sulfate equivalent of on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表9 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.9 Effects of temperature on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

由表7 可知，DMF 作為溶劑，反應液中沒有檢測到產(chǎn)物，乙酸乙酯是最適合的溶劑。表8 數(shù)據(jù)表明：硫酸二甲酯的用量越多收率越高。表9數(shù)據(jù)表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優(yōu)條件下，反應收率為71.7%。

2.2.4 “一鍋法”制備30 的優(yōu)化

設置單一變量，考察硫酸二甲酯用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表10、表11、表12。

表10 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.10 Effects of the solvent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表11 硫酸二甲酯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.11 Effects of dimethyl sulfate on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表12 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.12 Effects of temperature equivalent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

由表10 可知，DMF 和乙腈作為溶劑，反應液中沒有檢測到產(chǎn)物，95%乙醇是最適合的溶劑。表11 數(shù)據(jù)表明：硫酸二甲酯的用量越多收率越高，用量超過34 的3 倍時，影響不明顯。表12 數(shù)據(jù)表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優(yōu)條件下，反應收率為70.1%。

2.2.5 1-甲氧基-2-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]-4-硝基苯（28）的合成優(yōu)化

28 可由化合物27 與N-甲基哌嗪發(fā)生親核取代反應合成，考察N-甲基哌嗪的用量、溶劑用量和催化劑用量等因素對反應的影響，實驗結果見表13。

表13 1-甲氧基-2-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]-4-硝基苯（28）的合成影響因素研究Tab.13 Study on the synthetic influencing factors of 1-methoxy-2- [3-(4-methylpiperazine-1-yl)-propoxy]-4-nitrobenzene

表13所示，未加催化劑和溶劑時，僅需提高N-甲基哌嗪的當量，反應也能發(fā)生，但是N-甲基哌嗪用量需達到27 的20 倍。當催化劑KI 用量為27 的20%時，適當增加N-甲基哌嗪的當量，獲得最高收率。在以上最優(yōu)條件下，收率為85.5%。

2.2.6 31 的合成優(yōu)化

化合物31 可由化合物30 和化合物29 在原甲酸三乙酯的催化下合成，30 和29 用量相等，設置單一變量，考察反應溫度和原甲酸三乙酯用量對反應的影響，結果見表14。

表14 化合物31 的合成影響因素研究Tab.14 Studies on the factors influencing the synthesis of 31

溫度分別設置了30 ℃、50 ℃和80 ℃三個梯度，溫度為80 ℃時收率最高。當原甲酸三乙酯用量超過29 的1.5 倍時，收率變化不大。在以上最優(yōu)條件下，收率為81.2%。

2.2.7 博舒替尼（1）的合成優(yōu)化

博舒替尼（1）可由化合物31 在三氯氧磷的催化脫水下關環(huán)制備，設置單一變量，考察體系溶劑和三氯氧磷用量對反應的影響，結果見表15。

表15 博舒替尼（1）的合成影響因素研究Tab.15 Studies on the factors influencing the synthesis of bosutinib

由表15 可知，乙腈作為溶劑，在80 ℃下回流6 h，反應液中沒有檢測到產(chǎn)物；而選用三氯氧磷作為反應物和溶劑時，在100 ℃下反應8 h，收率為56.1%；增加三氯氧磷的當量，收率明顯提高，但超過31 的3 倍時，收率無明顯變化。在以上最優(yōu)條件下，收率為87.3%。

3 總結

本研究開發(fā)了一種由以3-氨基酚為起始原料，由氰基乙酰氯反應引入氰基，再通過氯化和甲基化反應，高收率得到博舒替尼側鏈2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺的全新合成思路；主環(huán)則通過選用價格低廉、來源廣泛的2-甲氧基-5-硝基苯酚為起始原料，經(jīng)過醚化、氨基取代、鐵粉還原，再與原甲酸三乙酯反應生成亞胺，亞胺在三氯氧磷催化脫水下關環(huán)制備得到博舒替尼。該工藝原料來源廣泛、操作彈性大、反應條件溫和、收率較高，具有潛在的工業(yè)應用價值。