帕博西尼關鍵側鏈中間體的合成研究

張 彬，李新志，孔祥雨，崔新強，楊 利，段崇剛，劉文濤

（山東省藥學科學院 山東省化學藥物重點實驗室，山東 濟南 250101）

帕博西尼（palbociclib）的化學名為6-乙?；?8-環(huán)戊基-5-甲基-2-[[5-(1-哌嗪基)-2-吡啶基]氨基]-8H-吡啶并[2, 3-d]嘧啶-7-酮，其結構見圖1。

圖1 帕博西尼結構

乳腺癌是一種發(fā)病率很高的惡性腫瘤疾病，在女性惡性腫瘤的發(fā)病率中排名第一，嚴重威脅女性健康[1]。近年國內(nèi)乳腺癌的發(fā)病率呈不斷增加趨勢，新發(fā)數(shù)量和死亡數(shù)量分別占全世界的12.2 %和9.6 %[2]，國際癌癥研究機構預計，到2030年中國女性乳腺癌患者將達24萬，發(fā)病率將比2008年增長31.15 %[3]。帕博西尼是一種口服的細胞周期蛋白依賴性激酶（DCK4/CDK6）小分子抑制劑，由美國輝瑞公司研發(fā)，于2015年2月獲FDA批準上市。該藥被批準與來曲唑聯(lián)合使用，用于治療女性絕經(jīng)后雌激素受體陽性（ER+）及人體表皮生長因子受體陰性（HER2-）的晚期乳腺癌[4-5]，較來曲唑可使乳腺癌無進展生存期延長一倍。對于帕博西尼的合成工藝研究得到了廣大化學工作者的關注。

目前國內(nèi)外對帕博西尼的合成已有諸多文獻報道，根據(jù)原料的不同，帕博西尼主要有5條合成路線[6-12]，每一條合成帕博西尼的路線中都要用到4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯，其結構見圖2?？梢娫摶衔锸呛铣膳敛┪髂岬年P鍵中間體，因此研究4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯的生產(chǎn)成本低、收率髙且適合工業(yè)化生產(chǎn)的合成工藝，對合成帕博西尼有重大意義和經(jīng)濟價值。

圖2 4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯結構

結合以往文獻，4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯主要有以下合成路線：（1）路線一：文獻[9]采用2-硝基-5-溴吡啶與N-Boc-哌嗪在LiCl、三乙胺、二甲基亞砜（DMSO）反應條件下發(fā)生偶聯(lián)反應生成4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯，之后經(jīng)過鈀炭催化加氫還原硝基得到目標產(chǎn)物4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯。該路線用到DMSO，沸點高不易處理，且成本高，還原用到鈀炭，價格昂貴，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。（2）路線二：文獻[13-14]采用2-硝基-5-溴吡啶與哌嗪反應得到4-（6-硝基吡啶-3-基）哌嗪，之后與Boc2O反應對哌嗪環(huán)上的氨基進行保護，最后經(jīng)鈀炭催化加氫還原硝基得到目標產(chǎn)物4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯。該路線哌嗪兩端的氨基都易于發(fā)生偶聯(lián)反應，生成副產(chǎn)物，導致整個工藝路線收率低下，若哌嗪嚴重過量又會導致原料的浪費，且哌嗪不易除去，還原用到鈀炭，成本太高。（3）路線三：文獻[15]以2-氨基吡啶為原料，經(jīng)溴素溴代得到2-氨基-5-溴吡啶，之后采用濃硫酸-H2O2體系將氨基氧化為硝基，得到2-硝基-5-溴吡啶，然后與N-Boc-哌嗪發(fā)生偶聯(lián)反應得到4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯，之后經(jīng)鈀炭催化加氫還原硝基得到目標產(chǎn)物4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯。該路線以路線一為基礎，通過合成2-硝基-5-溴吡啶降低成本，但其使用的溴素不易運輸，使用時比較危險，對人體傷害極大，偶聯(lián)反應用到N, N’-二甲基甲酰胺（DMF），同樣因沸點高難處理，易產(chǎn)生含氮廢水，鈀炭成本高。

本文在路線三的基礎上對4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成工藝進行了改進，避免了使用苛刻條件，降低了成本，提高了安全性，易于操作，更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。合成路線見圖3。

圖3 4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成路線

1 儀器與試劑

1.1 儀器

Inova-400超導核磁共振波譜儀（美國Varian，內(nèi)標TMS）；Agilent 1260高效液相色譜儀（美國Agilent）；LCQ型質(zhì)譜儀（美國Finnigan）；電子分析天平（瑞士Mettler Toledo）。

1.2 試劑

2-氨基吡啶（濰坊市前進精細化工有限公司，純度：99 %）；N-溴代丁二酰亞胺（NBS，天津光復精細化工研究所，分析純）；N-Boc-哌嗪（濰坊市前進精細化工有限公司，純度：99 %）；三乙胺（國藥集團化學試劑有限公司，分析純）；鈀炭（陜西瑞科新材料股份有限公司，鈀含量：10 %）；甲酸銨（山東西亞，分析純）；其他試劑均為分析純。

2 合成步驟

2.1 2-氨基-5-溴吡啶的合成

向2 L三口反應瓶中加入氯仿（1 L），2-氨基吡啶（100 g，1.06 mol），冰乙酸（6.38 g，0.1 mol），降溫至5 ℃以下，緩慢分批加入NBS（227 g，1.27 mol），之后升溫至室溫，反應3 h，HPLC監(jiān)控至反應完全（2-氨基吡啶＜1 %），加入飽和碳酸氫鈉水溶液500 ml，攪拌0.5 h，萃取分液，保留有機相。分別加水500 ml，飽和食鹽水300 ml，萃取分液，無水硫酸鈉干燥，有機相蒸餾至剩余少量溶劑，降溫至0 ℃以下，攪拌5 h，過濾得到白色固體165 g，收率90 %，純度98.5 %。

2.2 2-硝基-5-溴吡啶的合成

在冰水浴中將H2O2（108 g，1 mol）溶于濃硫酸300 ml，向2 L三口反應瓶中加入濃硫酸（700 ml），2-氨基-5-溴吡啶（163 g，0.95 mol），降溫至0 ℃，緩慢滴加H2O2與濃硫酸的混合溶液，滴加完畢，升溫至45 ℃，反應24 h，HPLC監(jiān)控至反應完全（2-氨基-5-溴吡啶＜1 %），將反應體系緩慢倒入冰水中，析出固體，攪拌1 h，過濾得到粗品，加至異丙醇600 ml中，升溫溶解后，降溫至0 ℃，攪拌析晶3 h，過濾，干燥得2-硝基-5-溴吡啶147 g，收率77 %，純度98.7 %。

2.3 4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成

將異丙醇1 L加入2 L三口反應瓶中，依次加入2-硝基-5-溴吡啶（145 g，0.73 mol），N-Boc-哌嗪（204.7 g，1.1 mol），四丁基溴化銨（23.5 g，0.07 mol），最后加入三乙胺（111.1 g，1.1 mol），升溫至回流，保溫反應5 h，HPLC監(jiān)控至反應完全（2-硝基-5-溴吡啶＜1 %），將反應液降溫至50 ℃，抽真空減壓蒸除溶劑，異丙醇回收套用，向蒸餾剩余物中加入水500 ml，乙酸乙酯700 ml×2萃取兩次，合并有機相，加飽和食鹽水500 ml洗滌，無水硫酸鈉干燥，所得母液蒸餾至少量液體后，降溫至0 ℃析晶，抽濾得黃色固體194.7 g，收率87 %，純度98.5 %。

2.4 4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成

將甲醇1.6 L加入3 L三口反應瓶中，加入4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯（193 g，0.63 mol），通氮氣保護，加入鈀炭10 g，甲酸銨（158 g，2.5 mol），室溫反應12 h，HPLC監(jiān)控至反應完全（4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯＜1 %），過濾，鈀炭回收套用，母液中加入活性炭20 g，攪拌0.5 h，過濾，濾液減壓蒸干，加入乙酸乙酯1 L，水500 ml×2萃取分液，有機相加入300 ml飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，母液蒸餾至黏稠狀，降溫攪拌析晶5 h，過濾，冷乙酸乙酯淋洗，干燥得到黃色固體4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯162 g，收率93 %，純度99.3 %。ESI-MS實測值（計算值）：277.4（278.36）[MH]_。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：7.62（dd，J=2.9，1H）, 7.17（dd，J=8.83, 1H），6.40（dd，J=8.85，1H），5.45（s，2H），3.44（m，4H），2.86（m，4H），1.41（s，9H）。

3 結果與討論

（1）文獻[15]采用溴素作為溴代試劑，溴素會揮發(fā)出有毒的紅色溴蒸氣，運輸儲存及使用都極為不方便，同時生成的溴化氫會與吡啶成鹽，后處理復雜，且副產(chǎn)物較多。本文選擇NBS作為溴代試劑，因其具有選擇性高，副產(chǎn)物少，使用方便等特點，可緩慢、均勻地釋放溴，反應易于控制，更易于工業(yè)化生產(chǎn)。

（2）第二步反應的氧化過程選擇了文獻方法，后處理過程中選擇異丙醇作為析晶溶劑，使收率提高了10 %。

（3）本文第三步采用異丙醇，取代前文獻用到的DMSO、DMF等，因DMSO，DMF沸點高，后處理麻煩，而采用異丙醇后處理簡單，與四丁基溴化銨的組合保證了收率。

（4）第四步反應的硝基還原反應，本文使用鈀炭甲酸銨的組合，避免使用氫氣，從而避免使用高壓設備，提高了生產(chǎn)安全性。

本文對帕博西尼關鍵側鏈中間體進行了合成工藝改進，改進后的工藝提高了收率，降低了成本，易于操作，避免了使用苛刻條件，提高了生產(chǎn)安全性，更易于工業(yè)化生產(chǎn)。