STAT3抑制剂(HO-3867)的合成工艺改进

苏进财， 翁智兵， 周国春

(南京工业大学 药学院，江苏 南京　211816)



·研究简报·

STAT3抑制剂(HO-3867)的合成工艺改进

苏进财， 翁智兵， 周国春*

(南京工业大学 药学院，江苏 南京211816)

摘要：以3,5-二溴-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮为起始原料，经Favorskii重排和氧化反应的一锅法制得甲基-1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-3-羧酸甲酯(5a)；低温下用四氢铝锂还原5a制得3-羟甲基-1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯啉(7)； 7溴化后与芳胺发生烷基化反应，半连续合成了STAT3抑制剂(HO-3867),总产率46.3%,其结构经1H NMR和HR-ESI-MS确证。

关键词：HO-3867； 一锅法合成； 半连续合成; 药物合成; 工艺改进

通信联系人： 周国春，教授， E-mail: gczhou@njtech.edu.cn

卵巢癌是最致命的妇科恶性肿瘤之一，目前主要通过联用顺铂与紫杉醇进行治疗[1-2]。然而，顺铂的耐药性已成为其发挥疗效的主要障碍，超过60%的患者出现反复发作[3-6]。

HO-3867(1)，化学名为3,5-双(4-氟苯亚甲基)-1-[(1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯啉-3-基)甲基]-哌啶-4-酮，是一种含硝酰自由基的姜黄素类似物[7-11]，主要用作STAT3抑制剂。1可通过STAT3使卵巢癌细胞的BRCA1基因突变失活，提高卵巢癌耐药细胞对顺铂的敏感性，诱导癌细胞凋亡[12]，从而提高顺铂治疗卵巢癌的疗效。

文献[13-16]报道的合成1方法为：以2，2,6,6-四甲基-4-哌啶酮(2)为原料，经溴代，Facorskii，钨酸钠氧化，四氢铝锂还原等8步反应合成。路线较长，还原反应过程剧烈，产率偏低，后处理过程非常繁琐，不利于工业化生产。

本文在以上方法的基础上，设计了一条合成1的新路线：以3,5-二溴-2,2,6,6-四甲基-4-酮(3)为起始原料，经Favorskii重排和氧化反应，一锅法制得甲基-1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-3-羧酸甲酯(5a)；低温下用四氢铝锂还原5a制得3-羟甲基-1-氧基- 2,2,5,5-四甲基吡咯啉(7)； 7溴化后与芳胺发生烷基化反应，半连续合成了1(Scheme 1),总产率46.3%。由于1为硝酰自由基化合物，用1H NMR表征结构时不易匀场，故先用铁粉还原为3,5-双(4-氟苯亚甲基)-1-[(2,2,5,5-四甲基-2,5-二氢-1H-吡咯-3-基)甲基]哌啶-4-酮(11)，再表征结构。1的结构经1H NMR和HR-ESI-MS确证。该路线具有反应条件温和，反应时间短，总产率较高等优点。

Scheme 1

1实验部分

1.1仪器与试剂

YRT-3型熔点仪(温度未校正)；Bruker-400 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Applied Biosystems Q-STAR Elite ESI-LC-MS/MS型质谱仪。

二氯甲烷使用前经氢化钙蒸馏除水；THF使用前经钠和二苯甲酮在氮气保护下蒸馏除水；其余所用试剂均为分析纯。

1.2合成

(1) 3的合成

冰浴冷却下，在反应瓶中加入无水乙酸40 mL和2 10 g(64.42 mmol)，搅拌使其溶解；滴加液溴20.6 g(128.8 mmol)的无水乙酸(30 mL)溶液，滴毕(约6 h)，于室温反应24 h。析出白色固体，抽滤，滤饼依次用无水乙酸(20 mL),水(20 mL)和乙醚(2×20 mL)洗涤，干燥3 d得白色固体3 20 g，产率99%。

(2) 5a的合成

冰浴冷却下，在反应瓶中加入无水甲醇30 mL(714 mmol)和金属钠2.6 g(128 mmol)，分批加入3 10 g(32 mmol)，加毕，搅拌下于室温反应24 h。用1 mol·L-1盐酸32 mL中和反应体系，加入碳酸氢钠5.4 g和钨酸钠1.9 g，冰浴冷却下滴加30%过氧化氢60 mL，滴毕，于室温反应96 h。加入饱和碳酸氢钠溶液，用二氯甲烷萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥；过滤，滤饼浓缩后用石油醚重结晶得黄色固体5a 5 g，产率78.9 %, m.p.81.5~83.0 ℃； HR-ESI-MSm/z： 200.127 2{[M+H+H]+}， 221.102 8{[M+Na]+}。

(3) 7的合成

氮气保护下，在反应瓶中依次加入无水THF 20 mL和5a 3 g(15 mmol)，搅拌下于-40 ℃分批加入四氢铝锂690 mg，加毕，反应24 h。依次加入乙酸乙酯20 mL，饱和硫酸钠溶液10 mL和10%氢氧化钠溶液10 mL，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥；过滤，滤液浓缩得黄色固体7 2 g，产率85%， m.p.112.1~115.5 ℃； ESI-MSm/z： 172.130 4{[M+H+H]+}， 364.222 0{[2M+H+Na]+}。

(4) 1的半连续合成

氮气保护下，于0 ℃加入7 5 g(30 mmol)和无水二氯甲烷50 mL，搅拌使其溶解；加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS)6.3 g(35 mmol)和三苯基膦7.7 g，反应2 h。加入饱和碳酸氢钠溶液，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥；过滤，滤液浓缩得黄色固体9a。 9a用乙腈30 mL溶解，加入3,5-双(4-氟苯亚甲基)哌啶-4-酮10 9.2 g(30 mmol)，碳酸钾8.3 g，于80 ℃反应2.5 h。加水20 mL，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤；滤液浓缩后用乙酸乙酯重结晶得黄色固体1 9.4 g，产率69%, m.p.134.3~137.7 ℃； HR-ESI-MSm/z： 486.2{[M+Na]+}。

(5) 11的合成

在反应瓶中加入1 100 mg(0.22 mmol)和甲醇4 mL，搅拌使其溶解；加入水1 mL，铁粉120 mg，乙酸0.1 mL，搅拌下于80 ℃(浴温)反应2 h。蒸除溶剂，剩余物用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥;过滤，滤液浓缩，残余物干燥得黄色固体11 78 mg，产率81%， m.p.160.3~163.6 ℃；1H NMRδ： 7.64(s， 2H)， 7.54(dt，J=12.8 Hz， 6.4 Hz， 4H)， 7.30(t,J=8.8 Hz， 4H)， 5.31(d,J=30.8 Hz， 1H)， 3.86~3.65(m， 4H)， 3.12(s， 2H)， 1.60(br s， 1H)， 1.04(d，J=30.6 Hz, 6H)， 0.87(s， 6H)； HR-ESI-MSm/z： 449.240 0{[M+H]+}。

2结果与讨论

合成5a时，由于4a沸点较低[17]，为减少其挥发，选择直接加入氧化剂一锅法合成5a，产率较高(78.9%)。

合成7时，我们曾尝试联用不同的还原剂和路易斯酸对5a进行还原(Scheme 2)，结果见表1。

Scheme 2

No.还原剂(当量比)反应时间/h反应温度/℃产率/%77a1NaBH4/LiCl(2∶2)65702.7782NaBH4/LiCl(2∶4)65703783NaBH4/ZnCl2(2∶1)1040~70NDaND4NaBH4/ZnCl2(2∶2)207040<55NaBH4/AlCl3(2∶4)167038<56NaBH4/AlCl3(2∶2)7270tracetrace7LiAlH4(1.1)24-40>85ND8LiAlH4(2.0)2425<50ND

a未检测到

由表1可见，当NaBH4与LiCl的当量比为2 ∶2时，会生成大量双键被还原的7a和少量7(No.1)。当NaBH4与ZnCl2的当量比为2 ∶2时， 7a收率<5%，但7产率也较低(40%, No.4)。单独以LiAlH4为还原剂，无7a生成，7产率较高(>85%, No.7)。此外，我们也尝试了用乙醇钠作原料，合成了甲基-1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-3-羧酸乙酯(5b)，但在还原反应时，7产率(80%)低于以5a为原料。

合成1时，我们研究了不同卤代试剂和磺化试剂对1产率的影响(Scheme 3)，结果见表2。

Scheme 3

由表2可见，以NBS作溴代试剂，三苯基膦作磺化试剂，先合成9a，再与10发生烷基化反应，1产率最高(69%, No.3)。

表2　1的合成条件优化

3结论

设计了一条合成STAT3抑制剂(HO-3867)的新路线，该路线具有反应条件温和，反应时间短，总产率较高等优点。

参考文献

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Process Improvement on Synthesis of STAT3 Inhibitor(HO-3867)

SU Jin-cai，WENG Zhi-bing，ZHOU Guo-chun*

(School of Pharmaceutical Sciences, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China)

Abstract：Methyl 1-oxyl-2,2,5,5-tetramethylpyrroline-3-carboxylate(5a) was prepared by one-pot method of Favorskii reaction and oxidation, using 3,5-dibromo-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-one as starting material. 3-Hydroxymethyl-1-oxy-2,2,5,5-tetramethyl pyrroline(7) was obtained by low temperature reduction reaction of 5a, using LiAlH4as reducing agent. HO-3867 was synthesized by semi-continuous method of alkylation reaction of brominized 7 with arylamine. The total yield was 46.3%. The structure was confirmed by1H NMR and HR-ESI-MS.

Keywords：HO-3867; one-pot synthesis; semi-continuous synthesis; drug synthesis; process improvement

作者简介：苏进财(1989-)，男，汉族，江苏泰州人，硕士研究生，主要从事药物合成的研究。E-mail: sujincai1989@163.com

基金项目：国家自然科学基金资助项目(30973621)

收稿日期：2015-08-31;

修订日期：2015-12-17;

中图分类号：R914.5; O621.3

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.02.15304