抗肿瘤药乐伐替尼相关杂质的合成

高飞飞，高军龙， 陈阿明，卢 娓

(浙江先锋科技股份有限公司，浙江 临海 317021)

乐伐替尼(Lenvatinib)化学名称为4-[3-氯-4-(环丙基氨基羰基)氨基苯氧基〗-7-甲氧基-6-喹啉甲酰胺，是由日本卫材公司开发的一种口服多受体酪氨酸激酶抑制剂(TKI)，具有多种适应症，用于多种癌症的治疗[1-2]，可靶向作用于血管内皮生长因子受体(VEGFR)、成纤维细胞生长因子受体(FGFR)1-3、干细胞生长因子受体和β 型血小板衍生生长因子受体(PDGFR)[3-4]，于2015 年2 月13 日获美国FDA 批准上市，商品名为Lenvima。乐伐替尼在日本、美国、欧盟均被授予孤儿药认定[5]。

因药物中的大多数杂质具有潜在的毒性和生物活性，会影响药物的安全性和有效性，因此杂质合成及控制是化学药品质量控制的一项重要内容[6-7]。目前，乐伐替尼还未在我国上市，属于药品注册分类中的3类仿制药，该工艺杂质的合成未见文献报道。

为了满足乐伐替尼的研发及生产质量控制需求，同时依据国际人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)的杂质限度指导原则要求，我们在结合乐伐替尼合成工艺和文献的基础上[8-10]，以4-氨基-3-氯苯酚为(2)为原料，经一锅两步法先与氯甲酸苯酯反应得到化合物3，不经分离，化合物3再与环丙胺发生胺化反应得到4，最后在高温条件下，以碳酸铯为碱性催化剂，与4-氯-7-甲氧基喹啉-6-羧酸甲酯(6)发生亲核取代反应，得到乐伐替尼工艺杂质1，具体的合成路线见Scheme 1。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

WRS-1B 型熔点仪；Bruker AV III 400MHz NMR核磁共振仪(以DMSO为溶剂,TMS为内标)；Agilent 6110 Quadruplie液相色谱-质谱联用仪；Thermo Nicolet iS10 FT-IR红外光谱仪；Elementar Vario EL III型元素分析仪。

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，吡啶，氯甲酸苯酯，二甲基亚砜(DMSO)和甲醇均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；环丙胺，4-氨基-3-氯苯酚和4-氯-7-甲氧基喹啉-6-酰胺为工业级，上海凌凯医药科技有限公司；碳酸铯为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 实验过程

1.2.1 1-( 2-氯-4-羟基苯基) -3-环丙基脲(4)的合成

向装有磁力搅拌器的250 mL 三颈烧瓶中加入14.4g(100.0 mmol)4-氨基苯酚，15.8g(200.0mmol)吡啶，然后加入100 mL DMF作为溶剂，冰浴条件下冷却至0℃以下。向反应器中滴加18.8g(120.0 mmol)氯甲酸苯酯，0.5 h滴加完毕。然后移去冰浴，室温继续搅拌反应12 h，TLC检测(V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶5)反应完全，得到化合物3。无需处理，直接进行下一步。

向上述反应体系加入8.55g(150.0 mmol)环丙胺，搅拌下加热至40℃，反应6 h，TLC检测(V乙酸乙酯：V石油醚=1∶5)反应完全，降温至30℃，将反应液倒入100 mL冰水中，用乙酸乙酯60mL×3萃取分液，合并有机相，依次用稀盐酸(5%)30ml×2，饱和食盐水100m洗涤，无水Na2SO4干燥有机相，减压浓缩得到18.1g灰白色固体(4)，收率79.7% (文献收率77.31%[8]),mp 156～158 ℃；1H NMR (DMSO-d6，400 MHz):δ:9.47 (s,1H,-OH),7.70(d,J=9.2 Hz,1H,ArH),7.56(s,1H,Ar-NH-C=O),6.82 (d,J=2.8 Hz,1H,CH-NH-C=O),6.79(d,J=2.4 Hz,1H,ArH),6.66～6.69(dd,J=2.8Hz,1H,ArH),2.50～2.54(m,1H,NH-CH-C),0.60～0.65(m,2H,CH2),0.38～0.41(m,2H,CH2);MS.(m/z):225.02[M -H ]-。

1.2. 2 4,4'-[4,4'-羰基双(脲二基)双(3-氯-4,1-次苯基)]双(氧)双(7-甲氧基喹啉-6-羧酰胺)(1)的合成

将13.6g (60.0 mmol)化合物物 4 ,11.6 g(50.0 mmol)的化合物 5 和 150 mL干燥 DMSO 加入到250 mL三颈瓶中，搅拌溶解，然后加入24.5g(75.0 mmol) 碳酸铯，加热至110 ℃反应6 h,TLC TLC检测(V甲醇∶V二氯甲烷=1∶20,产物Rf=0.16)反应完全。冷却，将反应体系降温至30℃，倒入500 mL冰水中，搅拌30 min，过滤，水洗涤，干燥得粗品。粗品经过柱层析(洗脱剂：V甲醇∶V二氯甲烷=1∶40～1∶20)，收集正组分，得灰色固体(1)9.27g，收率52.1%，纯度98.5%(HPLC)；IR ν:3464 (CONH),3299(CONH),3013(CH),2925(CH2),1692 (C=O),1485(C=C),1293(C-O),997(ArH) cm-1;1H NMR (DMSO-d6,400 MHz) δ:9.21(s,2H,NH-C=O),8.69～8.71(m,4H,2.2'.8.8'-H),8.24(d,J=9.2 Hz，2H,15和15'-H),7.90(brs,2H,NH2),7.80(brs,2H,NH2),7.60(d,J=2.4 Hz,2H,12和12'-H),7.54(s,2H,4和4'-H),7.33(dd,J =2.4,9.2 Hz,2H,16和16'-H),6.59(d,J =4.2 Hz， 2H,1和1'-H)， 4.05(s,6H,18和18'-H); 13CNMR δ:166.24(7,7'C),161.86(10,10'C),158.54(5,5'C),153.84(2,2'C),152.81(17C),152.14(3,3'C),149.16(11,11'C),134.16(14,14'C),125.57(6,6'C),125.21(8,8'C),124.23(13,13'C),124.16(15,15'C),122.55(12,12'C),120.85(16,16'C),114.94(9,9'C),108.41(4,4'C),103.72(1,1'C),56.67(18,18'C);MS. (m / z):713.03 [M +H ]+；Anal.calcd for C35H26Cl2N6O7:C 58.92,H 3.67,N 11.78; found C 58.30,H 3.50,N 12.03。

2 结果与讨论

2.1 表征

通过化合物1的核磁，质谱和元素分析的结果可知：

(1)通过1H-NMR谱，得到了10种质子峰，对应于26个质子，重水交换后有6个质子消失，这与化合物1结构中氢质子的个数种类相符。另外，样品13CNMR谱有18个碳峰，对应35个碳原子，与化合物1分子中所含碳原子种数相符。

(2)在样品的电喷雾阳离子模式一级质谱中，经分析，质荷比为713.03的峰是化合物1(M=396.23)分子结合一个氢离子形成准分子离子峰。

(3)按照的分子式C35H26Cl2N6O7计算，C、H和N元素分析的测试结果显示样品的组成与理论值相符。

因此，可以确认，所得化合物1就是合成乐伐替尼工艺过程中生成的相关杂质。

2.2 讨论

相关杂质1是在开发乐伐替尼工艺过程中，发现的工艺杂质，该杂质的大小与反应温度有关。

根据文献[9-10]报道，我们采用下面工艺合成乐伐替尼：以4-氨基-3-氯苯酚(2)为原料，在强碱作用下和4-氯-7-甲氧基喹啉-6-酰胺发生亲核取代反应得到化合物6，接着与氯甲酸苯酯发生酰胺化反应得到N-[4-(6-氨基甲酰基-7-甲氧基-4-喹啉基)氧-2-氯苯基]氨基甲酸苯酯(化合物7)，最后与环丙基胺发生反应成脲而得到乐伐替尼，详见Scheme 2。

Scheme 2

在合成乐伐替尼过程中，我们发现反应第3步温度的高低对乐伐替尼的质量有很大的影响。因此我们设定不同的反应温度，考察对反应的影响。

表1 反应温度对反应的影响

*HPLC检测7和杂质1的剩余

上述实验结果显示，(1)制备乐伐替尼8时，反应温度越高反应越快；(2)随着反应温度升高，反应用时减少，但是杂质1会增大，当反应温度≥105℃时，产物乐伐替尼8含量很少，几乎完全生成杂质1。

由此可以得出，杂质1是在乐伐替尼生产过程中，在高温条件下，由于乐伐替尼结构中的脲基团不稳定，发生降解生成化合物6，然后化合物6与体系中的乐伐替尼发生胺基取代反应，生成杂质1。杂质1产生成的原因见Scheme 3。

Scheme 3

3 结论

本文首次以4-氨基-3-氯苯酚为原料，先经过2步合成化合物4，然后再与4-氯-7-甲氧基喹啉-6-甲酰胺(5)发生亲核取代反应得到乐伐替杂质相关杂质： 4,4'-[4，4'-羰基双(脲二基)双(3-氯-4，1-次苯基)]双(氧)双(7-甲氧基喹啉-6-羧酰胺)(化合物1)，确证了其结构。同时，结合乐伐替尼合成工艺，对该杂质产生的原因及机理进行了分析研究。

总之，由上述路线可知乐伐替尼杂质(1)的反应物料易得，合成操作简单，并且该杂质的合成，可为满足乐伐替尼质量控制提供对照品，同时对乐伐替尼的生产工艺的改进以及今后的工业化生产，具有一定的指导意义。