寧 衡 謝媛媛 李堅軍
(浙江工業(yè)大學 綠色制藥技術與裝備教育部重點實驗室,浙江 杭州 310014)
賴諾普利(Lisinopril)是由默克公司研制的第三代血管緊張素酶抑制劑(ACEI),其化學名為N-[N-[(S)-1-羧基-3-苯丙基]-L-賴氨酰]-L-脯氨酸二水合物,其商品名為Prinivil,于1987年12月29日在美國獲FDA批準上市。由于具有起效快、療效長、毒副作用少等優(yōu)點,在臨床上得到了廣泛應用[1],成為高血壓治療的首選藥物之一。
目前,國內外有關賴諾普利的合成路線主要是以3-苯甲酰丙烯酸乙酯(1)為起始原料,與三氟乙酰賴氨酸(2)在氫氧化鋰的作用下,發(fā)生不對稱加成反應,再經(jīng)Pd/C氫化還原、環(huán)合、縮合、水解等反應過程制備得到[2]。此工藝具有步驟短、產(chǎn)率中等、加成反應選擇性較低(75:25)等特點,為目前工業(yè)生產(chǎn)上采用的主要方法。
N2-(1-乙氧羰基-3-苯丙基)-N6-三氟乙酰基-L-賴氨酸(LA2)是合成賴諾普利的關鍵中間體,其化合物中手性氨基的構建方法有:(1)3-苯甲酰丙烯酸乙酯法[2-4],即采用保護的L-賴氨酸與3-苯甲酰丙烯酸乙酯發(fā)生1,4-Michael加成,再經(jīng)氫化還原合成;(2)α-鹵代-4-苯基丁酸乙酯法[5],α-鹵代-4-苯基丁酸乙酯與取代氨基酸通過縮合反應合成;(3)2-羰基-4-苯基丁酸酯法[6],由保護的氨基跟2-羰基生成烯胺再加氫還原合成。以上三種方法還存在有毒有害試劑氰基硼氫化鈉等的使用、選擇性差、原料價格昂貴等問題。因此,開發(fā)一條簡便、低成本及環(huán)境友好的新工藝路合成賴諾普利關鍵中間體LA2有較大的應用價值,環(huán)境和社會效益顯著。
由于在Michael加成反應過程中,會產(chǎn)生一個新的手性中心,這將直接影響到產(chǎn)品的收率及后續(xù)的分離過程,因此如何實現(xiàn)選擇性加成反應是研究的重點。本工藝路線以3-苯甲酰丙烯酸乙酯(1)為起始原料,與三氟乙酰賴氨酸(2)在三氟甲磺酸三正丁胺鹽的作用下,發(fā)生不對稱加成反應,后經(jīng)氫化還原得到LA2,實驗方案如Scheme 1。
Scheme1 The synthesis of LA2in the presence of Bu3NHOTf
2.1 儀器及試劑
實驗儀器:DLSB-3006低溫冷卻液循環(huán)泵;DZF-6050真空干燥箱;Agilent 1100液相色譜儀。
實驗試劑:3-苯甲酰丙烯酸乙酯(BZ),三氟乙酰賴氨酸(LA1)等試劑為化學純或分析純試劑,催化劑三氟甲磺酸三正丁胺鹽自制。
2.2 LA2氫化物的合成
加成反應過程:在裝有機械攪拌、溫度計、恒壓滴液漏斗的1000mL四口燒瓶中,加入三氟乙酰賴氨酸41.7g(0.172mol),3-苯甲酰丙烯酸乙酯38.6g(0.189mol),并加入400mL無水乙醇,將反應液冷卻至-7℃,攪拌下加入三氟甲磺酸三正丁胺鹽(5.77g,0.16mol),保溫反應4h,TLC跟蹤反應過程(CH2Cl2:CH3OH=10:1),反應結束后緩慢滴加5.0mL濃鹽酸。減壓濃縮回收乙醇,類白色固體以少量冷乙醇洗滌過濾,40℃真空干燥,得N2-(1-乙氧羰基-3-苯丙甲酰基)-N6-三氟乙?;?L-賴氨酸55.9g,收率為67%,LA2加成物S-構型與R-構型達到84:16,含量為92%。
氫化反應過程:將上述的加成物55.9g與13.5g鈀碳(含量為8%)混合加入到含400mL乙醇的高壓氫化釜,控制溫度在40℃,反應壓力為0.2MPa,攪拌反應12h后結束反應,過濾回收鈀碳。濾液加200mL水并使用適量的30%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH至4.5左右,保持真空條件濃縮回收乙醇。加100mL水洗后抽濾得到白色固體,50℃真空干燥,得N2-(1-乙氧羰基-3-苯丙基)-N6-三氟乙酰基-L-賴氨酸47.9g,收率58%,含量99%。
HPLC條件:流動相為0.25%磷酸二氫鉀溶液與乙腈(體積比6:4),色譜柱:VP-ODS 5μm 150×6.0mm柱溫:30℃流速:1.0mL/min檢測波長:210nm進樣量:20μL。
加氫工藝已經(jīng)較為成熟,進行較多嘗試,沒有明顯的提高。故本文具體考察投料比,反應溫度,催化劑對LA2加成物比例的影響。
3.1 催化劑對反應選擇性的影響
在投料比確定的情況下,兩種原料的摩爾比(LA1/BZ=1.00:1.00)時,考察不同催化劑對Michael加成反應收率及選擇性的影響,反應結果如Table 1所示。
Table 1 The effect of catalyst on the selective of the addition compounds of LA2
理論上,發(fā)生Michael加成只需要少量的催化劑引導即可。使用氫氧化鋰催化反應時,雖然收率更高一些,但氫氧化鋰使用量大,選擇性一般;當以三氟甲磺酸三正丁胺鹽為催化劑時,由于該催化劑能有效與苯酯上羰基配位得到活化,在保持產(chǎn)品LA2中等收率的情況下,選擇性相對較高。而以三氟甲磺酸鈧為催化劑時將會造成加成后氫化過程Pd/C失活,最終確定以三氟甲磺酸三正丁胺鹽來催化反應。
3.2 物料比對反應選擇性的影響
物料比將對反應的有較大的影響,考察不同的物料比對反應結果的影響,如Table 2所示。
Table 2 The effect of ratio of LA1/Bz on the yield of the addition compounds of LA2
實驗發(fā)現(xiàn),3-苯甲酰丙烯酸乙酯隨反應進行有部分水解,因此當投料比LA1/BZ大于1時,反應不完全,收率低;當兩者比例為1.00:1.10時,收率和純度較好,再提高3-苯甲酰丙烯酸乙酯的比例,對反應影響不大。綜合化學平衡和原料的成本,3-苯甲酰丙烯酸乙酯過量10%是較優(yōu)的選擇,如表2所示,兩種原料的摩爾比為1.00:1.10時,產(chǎn)品的純度和收率較佳。
3.3 溫度及反應時間對反應的影響
因為邁克爾加成是一個競爭性反應,溫度對反應影響較為明顯。考察溫度和反應時間對加成物中的影響。
Table 3 The effect of Temperature and Time on the yield of the addition compounds of LA2
從熱力學角度考慮,溫度高對反應有利,反應速度快,但是溫度高會破壞產(chǎn)物的結構,造成乙酯基團的水解;從動力學角度考慮,低溫對選擇性的提高有利,選擇性好收率高,但反應時間要相應延長,故綜合考慮在-7℃時反應4h為較優(yōu)的條件。
本文探索了一條制備賴諾普利中間體的新工藝,以3-苯甲酰丙烯酸乙酯(BZ)和三氟乙酰賴氨酸(LA1)為原料,在催化劑作用下,發(fā)生邁克爾反應,再經(jīng)氫化還原合成N2-(1-乙氧羰基-3-苯丙基)-N6-三氟乙?;?L-賴氨酸(LA2),收率為38.8%,加成過程中立體選擇性可達到84:16。其中加成反應過程較佳的工藝條件為LA1:BZ的摩爾比為1.00:1.10,三氟甲磺酸三正丁胺作催化劑,反應溫度-7℃,反應時間4h。該工藝加成反應的選擇性高,且操作簡便,原料利用率好,成本低,具有潛在應用前景。
[1]楊逸衛(wèi).賴諾普利的臨床應用進展[J].世界臨床藥物,2003,(10):629-633.
[2]Kumar R,Sharma R,Bairwa K,et al.Modern development in ACE inhibitors[J].Der Pharmacia Lettre,2010,2(3):388-419.
[3]Yu L T,Huang J L,Chang C Y,et al.Formal Synthesisofthe ACE InhibitorBenazepril·HClvia an Asymmetric Aza-Michael Reaction[J].Molecules 2006,(11):641-648.
[4]Himeji Y U,Matsumoto A,Manabe H.Process for the preparation of 1-alkoxycarbonyl-3-phenylpropyl derivatives:US,6118010[P].2000-12-12.
[5]Blacklock T J,Shuman R F,Butcher J W,et al.Synthesis of semisynthetic dipeptides using N-carboxyanhydrides and chiral induction on Raney Nickel.A method practical for large scale[J].J.Org.Chem.1988,53:836-844.
[6]馬大為,鄧平.賴諾普利類化合物的前體及其合成方法:CN,1539826[P].2004-10-27.
[7]Keller E,F(xiàn)eringa B L.Ytterbium triflate catalyzed Michael additions of β-ketoesters in water[J].Tetrahedron Lett,1996,37:1879-1882.