CN107474107B

CN107474107B - Glyx-13的制备方法及用于制备glyx-13的化合物

Info

Publication number: CN107474107B
Application number: CN201710355328.9A
Authority: CN
Inventors: 刘经建; 张亮仁; 张桂森; 王国海
Original assignee: Peking University; Nhwa Pharmaceutical Corp
Current assignee: Peking University; Nhwa Pharmaceutical Corp
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: WO2018210336A1; CN107474107A

Abstract

本发明属于医药化合物领域，提供了一种GLYX‑13的制备方法及用于制备GLYX‑13的化合物。本发明提供的方法以Fmoc‑O‑叔丁基‑L‑苏氨酸、Fmoc‑L‑脯氨酸、N‑苄氧羰基‑L‑苏氨酰胺和脯氨酸苄酯盐酸盐为起始原料，使用本发明的合成方法，可以通过八步容易进行且经济的合成步骤以较高的产率工业规模地制备GLYX‑13，可以经过简单的工艺操作以良好的收率和较低的成本制备，而没有使用昂贵的肽缩合试剂和受管制易制毒或腐蚀性强的脱保护试剂。

Description

GLYX-13的制备方法及用于制备GLYX-13的化合物

技术领域

本发明属于医药化合物领域，提供了一种GLYX-13的制备方法及用于制备GLYX-13的化合物。

背景技术

Rapastinel(GLYX-13)是由美国小型生物技术公司Naurex开发的新型抗抑郁候选药物，是N-甲基-D-天冬氨酸受体甘氨酸位点部分激动剂，结构如下所示，是一个四肽衍生物，极易溶于水。由于其在研发前期展现出快速起效的抗抑郁效果而获得了美国FDA的快速通道审批，目前已进入临床Ⅲ期研究阶段。

CN104109189A中公开了GLYX-13的合成工艺研究，该路线以Fmoc-O-叔丁基-L-苏氨酸、Fmoc-脯氨酸和脯氨酸甲酯盐酸盐为起始原料，使用氯甲酸异丁酯为缩合试剂，经过一次羧酸的氨解反应、三次肽缩合反应和五次脱保护基共九步反应合成GLYX-13。

但是该路线存在如下缺点：

①中间体Ⅳ也很难得到，收率低，即使得到也是油状物，不方便下步反应投料。

②中间体Ⅴ的合成收率低，反应不完全，有难以除去的副产物，主要原因是不适合的缩合方法氯甲酸异丁酯IBCF，且所使用的原料脯氨酸甲酯盐酸盐吸湿性极强，不方便投料操作。

③中间体Ⅵ的合成过程中未考虑不同保护基之间的兼容性，Fmoc保护基会在反应过程中脱除导致中间体Ⅵ收率极低。

④脱Fmoc保护基的方法虽然经典，但若要应用于工艺放大研究，可行性很差，因为DMF和哌啶沸点高粘度大很难除尽，对后面的肽缩合反应有很明显的影响，而且哌啶是易制毒受管制药品，不易购买。

⑤中间体Ⅷ脱叔丁基的方法也很经典，用的试剂是三氟乙酸，但三氟乙酸的腐蚀性强，易挥发且毒性大，不适合工业化生产，后处理也不易除尽。

⑥本路线得到的终产物是GLYX-13的三氟乙酸盐形式，需要经过解离才能得到GLYX-13。

发明内容

本发明的目的是提供一种GLYX-13的制备方法及用于制备GLYX-13的化合物，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明为解决上述问题提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种GLYX-13的制备方法，其特征在于，所述的式VII化合物在有机溶剂中，脱保护试剂作用下，脱除Fmoc保护基，制备GLYX-13，反应式如下：

所述的脱保护试剂为TBA和正辛硫醇；有机溶剂选自甲醇、乙醇、二氯甲烷、DMSO、DMF中的一种或几种，优选为二氯甲烷。

进一步的，所述的式VII化合物的制备方法包括：

步骤1)在非质子极性有机溶剂中，缩合剂、碱存在下，式III与式V反应制备式VI化合物；；

步骤2)式VI化合物进一步在有机溶剂中，在脱保护试剂作用下，脱除叔丁基保护基，制备式VII化合物反应式如下：

上述式VII的制备方法中，所述的步骤1)中所述的非质子性有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷、DMF中的一种或几种，优选为DMF；所述的缩合剂选自EDCI、对甲苯磺酰氯、三聚氯氰、特戊酰氯中的一种或几种，缩合剂优选为特戊酰氯；所述的碱选自N-甲基吗啉、三乙胺、N-甲基咪唑、N,N-二异丙基乙胺、咪唑中的一种或几种，所述的碱优选为咪唑；所述的步骤2)中的脱保护试剂选自85％磷酸水溶液、碘化钠/三氯化铈和溴化锌中的一种或几种，优选为溴化锌；所述的机溶剂为二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯中的一种或几种，优选为乙酸乙酯。

进一步的，式II化合物在脱保护试剂和有机溶剂的条件下室温脱除Fmoc保护基，制备成式III化合物，反应式如下：

上述式III化合物的制备方法中，所述的脱保护试剂为二乙胺、三氯化铝、二甲基亚砜(DMSO)和叔丁醇(TBA)/正辛硫醇等，优选为TBA/正辛硫醇；所述溶剂为甲醇、乙醇、甲苯和TBA，优选TBA。

进一步的，所述的式V化合物包括如下反应步骤：

步骤1)、Fmoc-O-叔丁基-L-苏氨酸和脯氨酸苄酯盐酸盐在有机溶剂中，在缩合剂、碱碱存在的条件下生成中间体Ⅳ；

步骤2)、中间体Ⅳ在有机溶剂中以钯碳作催化剂、三乙基硅烷为氢供体高选择性脱除苄酯保护基制备式V化合物；

反应式如下：

进一步的，上述式化合物V的制备方法中，所述的步骤1)中的缩合试剂为EDCI、对甲苯磺酰氯、三聚氯氰和特戊酰氯，优选为特戊酰氯；所述碱为N-甲基吗啉、三乙胺、N-甲基咪唑、N,N-二异丙基乙胺和咪唑，优选咪唑；所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷等，优选为四氢呋喃和二氯甲烷的混合溶剂；所述的步骤2)中的氢供体为甲酸、甲酸胺、氢气和三乙基硅烷，优选为三乙基硅烷；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或几种；优选为乙醇。

进一步的，以N-苄氧羰基-L-苏氨酰胺为起始原料，经过催化氢化脱去Cbz保护基，与Fmoc-L-脯氨酸缩合制备式II化合物，包括如下反应步骤：

步骤1)、N-苄氧羰基-L-苏氨酰胺在钯碳催化条件下氢化脱除保护基苄氧羰基；

步骤2)、Fmoc-L-脯氨酸和式Ⅰ化合物在有机溶剂中以氯甲酸异丁酯为缩合剂生成式Ⅱ化合物；所述溶剂选自四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷或DMF中的一种或几种，优选溶剂为DMF；

所述的式II化合物由如下反应制备：

另一方面，本发明提供式III化合物、式VI化合物、VII化合物新化合物用于制备GLYX-13：

本发明所采用的一般技术方案：

在实验过程中我们发现，以Fmoc-O-叔丁基-L-苏氨酸、Fmoc-L-脯氨酸、N-苄氧羰基-L-苏氨酰胺和脯氨酸苄酯盐酸盐为起始原料，使用本发明的合成方法，可以通过八步容易进行且经济的合成步骤以较高的产率工业规模地制备GLYX-13。

本发明的有益技术效果：

本发明提供一种安全和工业规模容易控制的制备GLYX-13及其关键中间体的方法，通过这种方法可以经过简单的工艺操作以良好的收率和较低的成本制备，而没有使用昂贵的肽缩合试剂和受管制易制毒或腐蚀性强的脱保护试剂，本发明中式VII化合物通过脱Fmoc反应可直接得到GLYX-13，避免成盐后再次解离带来的操作繁琐和收率降低等潜在问题。具体体现在以下几个方面：

1)、中间体Ⅱ的制备后处理极其简单，只需向反应液中加入水并缓慢滴加适量乙酸乙酯，就可得到纯度很高的中间体Ⅱ。

2)、中间体Ⅲ和GLYX-13的制备中所用的脱保护试剂叔丁胺和正辛硫醇廉价易得，叔丁胺沸点低仅46℃，副产物易于除去。

3)、中间体Ⅳ和中间体Ⅵ的制备中所使用的缩合试剂特戊酰氯价格便宜，反应中没有副产物生成，收率较高。

4)、中间体Ⅴ的制备中所用的脱苄基保护基方法反应温和，Fmoc对此反应条件耐受，能以较高收率选择性脱除苄基保护基。

5)中间体Ⅶ的制备所使用的溴化锌与传统的脱叔丁基保护试剂三氟乙酸相比是一个低毒试剂。更重要的是，中间体Ⅶ和中间体Ⅴ、中间体Ⅵ的溶解性差异很大，使得分离纯化变得非常简单，中间体Ⅶ很容易从反应混合物中结晶出来，纯度非常好，无相关中间体杂质残留。

实施例

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。本领域技术人员可在权利要求范围内对制备方法和使用仪器作出改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

下述实施例中，除非另有说明，所述的实验方法通常按照常规条件或制造厂商建议的条件实施；所示的原料、试剂均可通过市售购买的方式获得。

实施例1中间体Ⅰ的制备

向5L的高压反应釜中加入N-Cbz-L-苏氨酰胺(2mol,504g)、钯碳(50.4g)和无水甲醇3000mL,机械搅拌使N-Cbz-L-苏氨酰胺溶解，向反应釜通入氢气并维持压力1MPa，室温反应12h。反应完毕后过滤除掉钯碳，滤液用旋转蒸发器除掉溶剂得到浅黄色油状物的粗品。用2L丙酮溶解粗品，在冰水浴条件下滴加氯化氢的异丙醇溶液，析出白色固体，抽滤并真空干燥即可得到白色固体粉末289g，收率：93％。¹H NMR(400MHz,D₂O)δ4.15(p,J＝6.1Hz,1H),3.86(d,J＝5.2Hz,1H),1.25(d,J＝6.5Hz,3H).HRMS(ESI-TOF+)m/z Calcd.for C₄H₁₁N₂O₂ ⁺[M+H]⁺:119.0815,found 119.0817。

实施例2中间体Ⅱ的制备

实施例2.1

向一个3L四口烧瓶加入N-Fmoc-脯氨酸(1.5mol,505g)，在氮气流的条件下加入1500mL无水DMF，机械搅拌使之溶解并加入N-甲基吗啉(152g)，使反应瓶底部处于低温反应器中，缓慢滴加氯甲酸异丁酯(205g)并维持反应液的温度低于-15℃，滴加完毕后以固体形式加入中间体Ⅰ(243g)，随后缓慢滴加N-甲基吗啉(152g)，滴加完毕后使反应液逐渐回到室温。将反应液转移到塑料桶中并加入纯化水(9L)，再在机械搅拌的条件下向其中滴加1500mL乙酸乙酯，有白色固体析出，抽滤并真空干燥得白色固体585g，收率：89.2％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ7.98–7.56(m,5H),7.50–7.29(m,4H),7.14(m,2H),4.86(dd,J＝18.2,5.3Hz,1H),4.58–4.13(m,4H),4.13–3.94(m,2H),3.56–3.36(m,2H),2.31–1.76(m,4H),1.00(dd,J＝14.9,6.3Hz,3H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/z Calcd.for C₂₄H₂₇N₃O₅ ⁺[M+H]⁺:438.4960,found 438.2026。

实施例2.2

向一个3L四口烧瓶加入N-Fmoc-脯氨酸(1.5mol,505g)，在氮气流的条件下加入3L无水四氢呋喃，机械搅拌使之溶解并加入N-甲基吗啉(152g)，使反应瓶底部处于低温反应器中，缓慢滴加氯甲酸异丁酯(205g)并维持反应液的温度低于-15℃，滴加完毕后以固体形式加入中间体Ⅰ(243g)，随后缓慢滴加N-甲基吗啉(152g)，滴加完毕后使反应液逐渐回到室温。将反应液转移到塑料桶中并加入纯化水(9L)，再在机械搅拌的条件下向其中滴加1500mL乙酸乙酯，有白色固体析出，抽滤并真空干燥得白色固体585g，收率：89.2％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ7.98–7.56(m,5H),7.50–7.29(m,4H),7.14(m,2H),4.86(dd,J＝18.2,5.3Hz,1H),4.58–4.13(m,4H),4.13–3.94(m,2H),3.56–3.36(m,2H),2.31–1.76(m,4H),1.00(dd,J＝14.9,6.3Hz,3H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/z Calcd.for C₂₄H₂₇N₃O₅ ⁺[M+H]⁺:438.4960,found 438.2026。

实例3中间体Ⅲ的制备

向10L单口瓶中依次加入中间体Ⅱ(1mol,437g)、正辛硫醇435mL和叔丁胺3L，室温机械搅拌反应30分钟。反应完毕后，在机械搅拌的条件下向反应混合物中加入6乙酸乙酯，抽滤并真空干燥得到白色固体，收率：95.8％，HPLC纯度为98.7％。¹H NMR(400MHz,D₂O)δ4.24–4.06(m,2H),3.80–3.66(m,1H),2.97–2.73(m,2H),2.07(s,1H),1.68(d,J＝3.2Hz,2H),1.10(dd,J＝6.2,2.5Hz,3H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/z Calcd.for C₉H₁₇N₃O₃ ⁺[M+H]⁺:216.1270,found 216.1342。

实例4中间体Ⅴ的制备

向一个5L的四口烧瓶加入N-Fmoc-O-叔丁基-L-苏氨酸(1mol，397g),氮气流条件下加入1L无水四氢呋喃，机械搅拌使之溶解并加入68g咪唑,让反应瓶处于低温反应器中，缓慢滴加特戊酰氯并维持反应液温度低于-15℃，另将L-脯氨酸苄酯盐酸盐和68g咪唑溶于2L二氯甲烷中，得到的溶液缓慢滴加到四口烧瓶中并维持反应液温度低于-15℃，滴加完毕后让反应液逐渐回到室温。对反应混合物进行抽滤除掉部分副产物，滤液用旋转蒸发器除掉溶剂得到浅黄色油状物，用乙酸乙酯溶解油状物并转移到5L的分液漏斗中，依次使用稀盐酸和饱和碳酸氢钠洗涤有机相，乙酸乙酯层用无水硫酸镁干燥、抽滤、减压蒸除溶剂得到粗产品，呈黄色油状物，直接用于下一步反应。

将所得粗产品溶于无水乙醇中，转移到3L的四口烧瓶中，并加入钯碳，氮气流的条件下缓慢滴加三乙基硅烷并使用冰水浴维持反应液的温度低于10℃，滴加完毕后继续反应约2小时。抽滤除掉钯碳，滤液减压蒸除溶剂得到浅黄色油状物，用乙酸乙酯溶解油状物并转移到5L的分液漏斗中，使用饱和碳酸氢钠水溶液进行萃取(4X 1L)，合并水相后加入过量稀盐酸使之酸化，再用乙酸乙酯进行萃取，得到的乙酸乙酯层用无水硫酸镁进行干燥，抽滤并减压蒸除溶剂，所得油状物用无水乙醇加热溶解后再加入正己烷，使之缓慢冷却到室温并不断搅拌，待结晶完全抽滤并真空干燥即可得到白色固体330g，收率：67％，HPLC纯度为98.5％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.79(d,J＝7.5Hz,2H),7.62(d,J＝7.4Hz,2H),7.43(t,J＝7.2Hz,2H),7.33(dd,J＝15.3,7.8Hz,2H),5.70(d,J＝7.8Hz,1H),4.68(d,J＝7.1Hz,1H),4.56–4.47(m,1H),4.40(t,J＝10.0Hz,2H),4.24(t,J＝6.7Hz,1H),3.97(dd,J＝16.3,10.5Hz,2H),3.80–3.66(m,1H),2.48–1.77(m,5H),1.33–1.02(m,12H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/zCalcd.for C₂₈H₃₄N₂O₆ ⁺[M+H]⁺:495.2417,found 495.2497。

实例5中间体Ⅶ的制备

向1L四口烧瓶中加入中间体Ⅴ(0.5mol,247g)，氮气流条件下加入500mL机械搅拌使之溶解并加入N-甲基吗啉，将反应瓶置于低温反应器中使反应液冷却至-15℃，缓慢滴加特戊酰氯并维持反应液温度低于-15℃，滴加完毕后将中间体Ⅲ以固体形式加入到反应瓶中，随后缓慢滴加N-甲基吗啉，滴加完毕后使反应液逐渐回到室温。反应液转移至5L烧杯中，加入纯化水(约5倍体积)，用乙酸乙酯进行萃取，水洗有机相并用无水硫酸镁干燥，抽滤、减压蒸除溶剂得到粗品，呈黄色油状物，直接用于下一步反应。

所得粗品溶于乙酸乙酯中，并加入溴化锌，室温搅拌反应12h。反应完全后加入纯化水并搅拌1小时，静置缓慢析出白色固体，抽滤并真空干燥可得白色固体228g，收率：72％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ7.90(d,J＝7.5Hz,2H),7.75(d,J＝7.5Hz,2H),7.38(m,6H),7.09(d,J＝19.0Hz,2H),4.68(m,3H),4.46–3.94(m,7H),3.90–3.51(m,5H),2.22–1.63(m,8H),1.21–0.92(m,6H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/z Calcd.for C₃₃H₄₁N₅O₈ ⁺[M+H]⁺:636.3955,found636.3024。

实例6 GLYX-13的制备

实施例6.1

将中间体Ⅶ(31.8g,0.05mol)溶解于二氯甲烷中，并依次加入正辛硫醇和叔丁胺，室温机械搅拌反应30分钟。反应完毕后，在机械搅拌的条件下向反应混合物中加入乙酸乙酯，抽滤并真空干燥得到白色固体20g，收率：97％，HPLC纯度为99.8％。¹H NMR(400MHz,D₂O)δ4.60(dd,J＝17.6,7.7Hz,1H),4.41(dd,J＝15.4,9.8Hz,1H),4.25–4.08(m,2H),3.86–3.35(m,6H),2.37–2.14(m,2H),2.07–1.70(m,6H),1.20–0.99(m,6H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/zCalcd.for C₁₈H₃₁N₅O₆[M+H]⁺:414.2274,found 414.2121。

实施例6.2

将中间体Ⅶ(31.8g,0.05mol)溶解于DMF中，并依次加入正辛硫醇和叔丁胺，室温机械搅拌反应20分钟。反应完毕后，在机械搅拌的条件下向反应混合物中加入乙酸乙酯，抽滤并真空干燥得到白色固体20g，收率：97％，HPLC纯度为99.7％。¹H NMR(400MHz,D₂O)δ4.60(dd,J＝17.6,7.7Hz,1H),4.41(dd,J＝15.4,9.8Hz,1H),4.25–4.08(m,2H),3.86–3.35(m,6H),2.37–2.14(m,2H),2.07–1.70(m,6H),1.20–0.99(m,6H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/zCalcd.for C₁₈H₃₁N₅O₆[M+H]⁺:414.2274,found 414.2121。

实施例6.3

将中间体Ⅶ(31.8g,0.05mol)溶解于乙醇中，并依次加入正辛硫醇和叔丁胺，室温机械搅拌反应20分钟。反应完毕后，在机械搅拌的条件下向反应混合物中加入乙酸乙酯，抽滤并真空干燥得到白色固体19.93g，收率：96.5％，HPLC纯度为99.8％。¹H NMR(400MHz,D₂O)δ4.60(dd,J＝17.6,7.7Hz,1H),4.41(dd,J＝15.4,9.8Hz,1H),4.25–4.08(m,2H),3.86–3.35(m,6H),2.37–2.14(m,2H),2.07–1.70(m,6H),1.20–0.99(m,6H).HRMS(ESI-TOF⁺)m/zCalcd.for C₁₈H₃₁N₅O₆[M+H]⁺:414.2274,found 414.2121。

Claims

1.一种GLYX-13的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤2)、Fmoc-L-脯氨酸和式Ⅰ化合物在有机溶剂中以氯甲酸异丁酯为缩合剂生成式Ⅱ化合物；所述溶剂选自四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷或DMF中的一种或几种；

步骤3)、式II化合物在脱保护试剂和有机溶剂的条件下室温脱除Fmoc保护基，制备成式III化合物；

步骤4)、Fmoc-O-叔丁基-L-苏氨酸和脯氨酸苄酯盐酸盐在有机溶剂中，在缩合剂、碱存在的条件下生成中间体Ⅳ；

步骤5)、中间体Ⅳ在有机溶剂中以钯碳作催化剂、三乙基硅烷为氢供体，脱除苄酯保护基制备式V化合物；

步骤6)、在非质子极性有机溶剂中，缩合剂、碱存在下，式III与式V反应制备式VI化合物；

步骤7)、式VI化合物进一步在有机溶剂中，在脱保护试剂作用下，脱除叔丁基保护基制备式VII化合物；

步骤8)、式VII化合物在有机溶剂中，脱保护试剂作用下，脱除Fmoc保护基，制备GLYX-13；

反应式如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤8)中的所述的脱保护试剂为TBA和正辛硫醇；脱除Fmoc保护基的有机溶剂为二氯甲烷。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤7)中的脱保护试剂为溴化锌；所述的溶剂为乙酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤6)中所述的非质子性溶剂为DMF，所述的缩合剂为特戊酰氯，所述的碱为咪唑。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤5)中的有机溶剂为乙醇。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤4)中的缩合试剂为特戊酰氯；所述碱为咪唑；所述有机溶剂为四氢呋喃和二氯甲烷的混合溶剂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)脱保护试剂为TBA/正辛硫醇；所述溶剂为TBA。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中的溶剂为DMF。