布瓦西坦的合成工藝研究

何健，劉可可，劉源

（上藥康麗（常州）藥業(yè)有限公司，江蘇常州 213105）

布瓦西坦（圖1），化學(xué)名(S)-2-((R)-2-氧代-4-丙基吡咯烷-1-基)丁酰胺，是第三代新型抗癲癇藥物，于2016 年獲得歐洲醫(yī)藥管理局（EMA）和美國食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)，用于治療局灶性癲癇病[1]。布瓦西坦作為輔助性治療藥物，針對16 歲以上患有癲癇的人群，當(dāng)發(fā)生間歇性部分發(fā)作時，使用布瓦西坦會有很好的快速治療效果?？诜軌虮豢焖傥?，10 min 內(nèi)可達(dá)到巔峰濃度，通過對細(xì)胞色素的依賴性和非依賴性途徑代謝，其代謝物被腎臟消除。藥代安全性相較于前兩代抗癲癇藥物大幅提升，甚至比一些新型藥物還要高，如比左乙拉西坦安全性高20倍以上，市場價值有目共睹[2]。

圖1 布瓦西坦分子結(jié)構(gòu)

布瓦西坦作為小分子結(jié)構(gòu)藥物，有兩個手性中心，最難的是4R 手性中心的構(gòu)建，分子結(jié)構(gòu)見圖1。其合成的方法有很多種，但是符合工業(yè)化生產(chǎn)要求的卻不多。

（1）手性柱拆分。DIFFERDING 等[3]最后通過鈀碳?xì)浠€原呋喃酮位置上的雙鍵，還原為單鍵后使用HPLC 手性柱拆分，獲得最終的產(chǎn)品，收率有60%。THIERRY 等[4]以(S)-2-氨基丁酰胺和5-羥基-4-丙基呋喃酮為起始物料，用硼氫化鈉還原胺化，再利用鈀碳?xì)浠€原雙鍵，后經(jīng)過HPLC 進(jìn)行拆分得到最終產(chǎn)品，工藝流程如圖2。這類方法需要依靠昂貴的儀器，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本較高，基于目前的技術(shù)水平而言很難實現(xiàn)工業(yè)化，目前僅用于實驗室制備。

圖2 THIERRY 等采用的布瓦西坦合成路線

（2）化學(xué)拆分。WANG 等[5]通過化學(xué)拆分法合成布瓦西坦，經(jīng)過環(huán)合、格式反應(yīng)、高溫脫羧等一系列高危反應(yīng)，最終收率只有16.5%，完全不符合生產(chǎn)需求。雖然采用不對稱合成法可避免使用手性柱拆分，但是采用化學(xué)拆分的工藝路線較長，高危工藝多，危險系數(shù)較高。

（3）其他方法。針對4R 這一手性中心，可以通過酶催化雙鍵獲得，但是選擇比較困難。還可以通過引入手性催化劑對雙鍵進(jìn)行還原，如高安麗等[6]歸納的不對稱合成加氫綜述，詳細(xì)介紹了不同的手性釕配體催化劑對碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、碳氮雙鍵的不對稱催化還原。這些配體容易獲得，價格經(jīng)濟，可作為備選參考。HUGHES 等[7]利用手性催化劑(S)-p-Binap-Ru 成功對呋喃酮的雙鍵進(jìn)行不對稱氫化還原，得到了右旋產(chǎn)物。

結(jié)合以上工藝方法和難點，針對4R 這一手性中心的構(gòu)建，本文選擇對雙鍵進(jìn)行手性還原，通過引入手性釕配體Binap-Ru 催化反應(yīng)來構(gòu)建手性中心。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

正戊醛、嗎啡啉、乙醛酸，試劑級，上海麥克林生化科技有限公司；S-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，工業(yè)級，江蘇艾康生物醫(yī)藥研發(fā)有限公司；(s,s)-n-(對甲苯磺酸)-1,2-二苯乙烷二胺(對異丙基苯)氯化釕（Binap-Ru），工業(yè)級，陜西瑞科新材料股份有限公司；2.0 mol/L 氨的異丙醇溶液，試劑級，阿拉丁試劑（上海）有限公司；36%鹽酸，工業(yè)級，常州市海通化工有限公司。

AUW220D 電子天平，日本島津公司；ZF20G 暗箱式紫外分析儀，上海寶山顧村電光儀器廠；DZF6050烘箱，上海精密科學(xué)儀器有限公司；DHJF4002 低溫冷凍機，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；DF101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州科泰實驗設(shè)備有限公司；RV10 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國艾卡公司；1260 液相色譜儀，美國安捷倫公司；Bruker AV Ⅱ-600MHz、400MHz，瑞士Bruker 公司。

1.2 布瓦西坦的合成

1.2.1 化合物a 的合成

在三頸燒瓶中加入7.5 mL 正庚烷、1 mL 水和2.6 g 嗎啡啉，降溫至10 ℃以下，滴加3.7 g 乙醛酸，反應(yīng)放熱。轉(zhuǎn)移至室溫下保溫1.5 h。滴加2.15 g 正戊醛，滴加完保溫0.5 h，取樣作為對照。保溫完，升溫到50 ℃保溫反應(yīng)，薄層層析（TLC）點板跟蹤。反應(yīng)完，加入5 g 濃鹽酸，保溫1.5 h，TLC 點板跟蹤。反應(yīng)完后靜置分層，棄去有機相，水層用6 mL 正庚烷洗3 次，用6 mL×3 甲叔醚萃取3 次，合并有機相；有機相加入6 mL 飽和食鹽水洗滌，棄去水相；加入6 mL 飽和食鹽水和1.5 mL 飽和碳酸鈉洗滌，重復(fù)2 次；有機相用無水硫酸鈉干燥，抽濾，少量甲叔醚淋洗，濾液濃縮至干[8-9]，得產(chǎn)品2.7 g。反應(yīng)式見圖3。

圖3 化合物a 的合成反應(yīng)式

1.2.2 化合物b 的合成

在圓底燒瓶中加入3 g的S-2-氨基丁酰胺鹽酸鹽，10 mL 異丙醇溶解降溫至5 ～10 ℃，滴加10.8 mL的2.0 mol/L 氨的異丙醇溶液，保溫攪拌6 ～7 h。保溫畢抽濾，加入0.3 g 無水MgSO4，室溫下滴加2.7 g化合物a，TLC 點板跟蹤，至底物消失。反應(yīng)完，降溫至5 ～10 ℃，將配好的NaBH4水溶液滴加進(jìn)去（稱取0.43 g 的NaBH4放入8 mL 水），內(nèi)溫不超過15 ℃，持續(xù)攪拌0.5 h，加入2.8 mL 丙酮，調(diào)節(jié)pH 至7 ～8，升溫至50 ℃反應(yīng)10 ～12 h。TLC 點板跟蹤，反應(yīng)完之后濃縮，加入6 mL 水，10 mL 乙酸乙酯提取3 次；合并有機相，干燥，過濾，濃縮有機相，得1.6 g 黃色油狀物。

1.2.3 布瓦西坦粗品的合成

在三頸燒瓶中加入2.5 mL 甲醇和0.9 mL 甲酸，控制溫度在0 ～10 ℃，滴加1.2 mL 三乙胺，滴完攪拌30 min，將中間體化合物b 投入還原液中，并加入0.07 g 手性釕催化劑（(S)-BINAP-RU），升溫至50 ℃左右反應(yīng)，HPLC 跟蹤。反應(yīng)完濃縮，加入4 mL 乙酸乙酯帶蒸一次，加入12 mL 乙酸乙酯、3 mL 飽和食鹽水洗兩次，1 mL 飽和碳酸鈉溶液和2 mL 飽和食鹽水洗一次，無水硫酸鈉干燥有機相，濃縮得到0.9 g 紅黑色油狀物。向油狀物瓶中加入6 mL 異丙醚升溫至60 ℃，溶清，降溫析晶，室溫攪拌2.5 h，抽濾，得0.6 g棕色固體。 反應(yīng)式見圖4。

圖4 布瓦西坦的反應(yīng)式

1.2.4 布瓦西坦成品

在三頸燒瓶中投入0.6 g 布瓦西坦粗品和5 mL異丙醚，加熱回流至溶清，加入0.05 g 活性炭進(jìn)行吸附，30 min 后趁熱抽濾，快速轉(zhuǎn)移至另一個三頸燒瓶內(nèi)，升溫溶清，后降至40 ℃保溫攪拌10 ～12 h，再降至20 ℃保溫攪拌10 ～12 h。保溫畢抽濾，減壓烘料得0.4 g 布瓦西坦。

1.3 樣品檢測及分析

1.3.1 液相色譜

布瓦西坦測定條件：表面共價鍵合纖維素-三(3.5-二氯苯基氨基甲酸醋)的硅膠柱，如CHIRALPAKB IC（4.6 mm×250 mm，5 μm）或效能相當(dāng)色譜柱；正己烷-異丙醇為流動相，流速為1.0 mL/min，檢測波長210 nm，柱溫為30 ℃，采集時間30 min。

化合物a 測定條件：表面共價鍵合有直鏈淀粉- 三(3,5- 二甲基氨基甲酸) 的硅膠柱，如CHIRALPAK IA（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相正己烷、乙醇、三氟乙酸體積比為12 ∶19 ∶1，流速為1.0 mL/min，檢測波長210 nm，柱溫為30 ℃，采集時間70 min。

1.3.2 樣品收率

化合物a、化合物b 和布瓦西坦粗品（中間產(chǎn)物）的收率按公式（1）計算，布瓦西坦成品的收率按照公式（2）計算。

式中，m1和m2分別為產(chǎn)物質(zhì)量和投入品質(zhì)量，M1和M2分別為產(chǎn)物分子量和投入品分子量，對于化合物a、化合物b 和布瓦西坦粗品，其投入物分別為正戊醛、化合物a 和化合物b；md和mc分別為布瓦西坦成品質(zhì)量和粗品質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 布瓦西坦及化合物a 純度

布瓦西坦及化合物a 的液相色譜如圖5 和圖6 所示，從圖上可以看出，布瓦西坦出峰時間為12.77 min，純度99.43%；化合物a 出峰時間為31.34 min，純度98.1%。

圖5 布瓦西坦液相圖譜

圖6 化合物a 液相圖譜

2.2 布瓦西坦及化合物a 收率

根據(jù)上述計算公式，化合物a 收率為76.08%，布瓦西坦粗品和成品的收率分別為37.5%和收率66.67%。

2.3 布瓦西坦及化合物a 核磁表征

（1）布瓦西坦。1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ6.43（s，1H），5.78（s，1H），4.46（dd，J=8.8，6.9 Hz，1H），3.50（dd，J=9.7，7.9 Hz，1H），3.05（dd，J=9.8，7.1 Hz，1H），2.58（dd，J=16.8，8.6 Hz，1H），2.39 ～2.27（m，1H），2.07（dd，J=14.8，6.4 Hz，1H），2.00～1.88（m，1H），1.75～1.62（m，1H），1.46～1.37（m，2H），1.37 ～1.29（m，2H），0.91（td，J=7.3，5.2 Hz，6H）。

（2）化合物a。1H NMR（600 MHz，CDCl3）：δ6.04（s，1H），5.84（s，1H），2.50 ～2.43（m，1H），2.38 ～2.31（m，1H），1.73 ～1.54（m，2H），1.00（t，J=7.4 Hz，3H）。

3 結(jié)論

本研究團隊對第三代抗癲癇藥物布瓦西坦的合成進(jìn)行了深入研究，結(jié)合前人的研究經(jīng)驗，引入手性催化劑釕配體，完成催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)，可以直接合成出布瓦西坦成品。其工藝危險系數(shù)低，避免使用手性柱拆分，提高效率，是一次突破性嘗試，但收率較低，還需要進(jìn)一步探索。