特力利汀关键中间体（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯的质量控制

张少平，张爱启，李培申，漆定超，刘东玲

（1.沧州那瑞化学科技有限公司，河北沧州 061108；2.沧州市高级医药中间体技术创新中心，河北沧州 061108；3.河北省糖尿病和精神疾病药物中间体重点实验室，河北沧州 061108）

Ⅱ型糖尿病是一种迅速发展的代谢性疾病，全球范围内有数以百万计的人深受其害，其特点是空腹血糖升高，胰岛素抵抗，肝葡萄糖生成异常升高以及葡萄糖刺激的胰岛素分泌减少。此外，长期缺乏血糖控制会增加微血管和大血管出血，从而导致并发症的发生。

目前的治疗策略包括降低胰岛素抵抗，用外源注射胰岛素进行补给，增加体内的胰岛素含量，帮助身体维持正常的胰岛素值，减少肝葡萄糖输出并限制葡萄糖吸收。其中，广泛使用的胰岛素分泌型胶囊例如格列萘类（如瑞格列奈）需要每餐服用，以都避免发生低血糖症。因此，糖尿病人一般每天口服降糖药，才不引起低血糖症。

特力利汀（Teneligliptin），3-[（2S，4S）-4-[4-（3-甲基-1-苯基-1H-吡唑-5-基）-1-哌嗪基]-2-吡咯烷基]甲酰基]噻唑烷。Teneligliptin 由三菱田边制药株式会社（日本大阪）合成的，商品名为Tenelia。

1 特力利汀概述

1.1 特力利汀结构

特力利汀是一种基于脯氨酰噻唑烷的DPP-4抑制剂，其特征是具有连续的五个特殊刚性环的“J”形结构（图1），基于与DPP-4亚位结合的相互作用。与希特利汀一样，特力利汀是3类DPP-4抑制剂，可与DPP-4上的S1，S2和S2亚位点结合，虽然希特利汀和特力利汀以相同的方式与亚位点结合，但是特力利汀的活性比希特利汀高五倍，可能是由效力差异导致的。其有三点原因：

由五环形成的特力利汀独特刚性的“ J 形”结构与DPP-4结合时，导致少部分熵损失；

图1 特力利汀的化学结构

特力利汀对DPP-4的S2亚位点的亲和力来自特力利汀的羰基和在S2亚位点的Asn710侧链之间的氢键形成特力利汀通过“锚定域”介导的强疏水相互作用与DPP-4的S2亚位结合。

1.2 特力利汀合成路线分析

（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯（1）与 1-（3-甲基-1-苯基-5-吡唑基）哌嗪（7）是合成特力利汀的主要物质，还原胺化后，经脱保护反应得到Teneligliptin。影响其质量的主要因素是中间体（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯（1），对其合成进行控制，可以实现Teneligliptin 的质量控制。

查阅文献可知，合成中间体1-（3-甲基-1-苯基-5-吡唑基）哌嗪7有四种路线，路线有用恶臭气味的五硫化二磷，对环境污染较为严重；还有涉及维尔斯迈尔-哈克反应，但是反应收率较低，原料也没有完全参与反应；反应路线中的双（2-氯乙基）胺试剂，也会对水质造成影响，所以采用较为温和的N-Boc 哌嗪和双乙烯酮为原料的反应路线。

中间体1的合成分为化学法和生物发酵法，化学法对环境的会造成一定的破坏，大规模的化学工业化生产对环境的伤害会更加严重；生物发酵法将会受到环境的制约，导致产品的纯度不高，工业化产量下降，经查阅文献得知一种新型的设计路线。

2 实验部分

2.1 实验合成路线

化合物1合成路线是以2 为原料，经氨基的保护，羟基氧化，得到4；5 为原料制备 6，最后 4 与 6 缩合得到特力利汀关键中间1。

3的合成：1HNMR，δ：11.0（br，1H，COOH），4.46～4.36（m，1H，CH）4.16～4.09，3.71～3.49（m，3H，NCH2，CH2CH），2.32～2.29（m，1H），2.11～2.05（m，1H），1.26，1.48（s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：174.31，156.64，69.66，57.84，54.65，39.07，37.40，28.36。

4 的合成：1HNMR，δ：12.98（s，1H），4.53（dd，J=14，6Hz，1H），3.92～3.74（m，1H），3.67（dd，J=18，6Hz，1H），3.12（dt，J=22，11Hz，1H），2.60～2.39（m，1H），1.41，1.39（2×s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：209.07，173.74，155.07，80.84，57.14，53.39，41.73，28.44。

6 的合成：1HNMR，δ：3.96～3.76（m，2H），2.87（dq，J=8.7，6.1Hz，2H），2.63～2.46（m，2H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：55.21，52.59，33.76。

1 的合成：1HNMR，δ：4.94（dd，J=9.3，2.8Hz，1H），4.15（tt，J=11.8，3.7Hz，1H），4.02（d，J=18.3Hz，2H），3.80（d，J=18.4Hz，2H），3.71（dd，J=7.6，3.8Hz，1H），2.75（dd，J=18.9，9.0Hz，2H），2.65～2.44（m，2H），1.48（s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3），δ：207.95，170.71，155.23，81.73，55.09，53.47，33.87，31.68，29.44，28.31，28.25。

3 结果和讨论

根据参考文献对3、4、6进行处理，通过对其进行改良，可控制关键体1的质量。

对3进行后处理，N-Boc-反式-4-羟基-L-脯氨酸为无色油状液体，将其进行重结晶处理，可以避免长时间放置在瓶中而发生凝固现象，便于下次使用。

对4进行合成氧化时，实验了不同的氧化体系：TEMPO/NaClO/乙酸异丙酯/KBr/NaHCO3氧化体系；TEMPO/TCCA/乙酸异丙酯氧化体系；TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化体系，并对其进行优化改良。在TLC 监控显示中，TEMPO/NaClO/乙酸异丙酯/KBr/NaHCO3氧化体系没有产生底物反应，未能进行氧化；TEMPO/TCCA/乙酸异丙酯氧化体系，底物氧化反应完全。在反应中，TCCA 要分批多次缓慢加入，如果加入过快将会发生冲料的危险反应。减压浓缩蒸发除溶剂过程中4将会出现变黑的情况，是因为在制备 3 时发生严重酸化。调研的文献中是0～5℃下进行反应，pH=2，产物 3 在 TCCA 氧化时很容易变黑，在反复实验后证实，调节pH 为4～5 时，氧化后变黑的情况不再出现，从而提高了产物的质量；另一个原因是在氧化反应结束后，产物中还有剩余的 氧化剂和催化剂，经过多次实验后，可以得知减压干燥温度较高，长时间的反应，在高温下进行干燥氧化产物将会使其变黑，只要控制产物的反应温度在50℃以下，发生变黑的现象减少。另外此种方法产生的有机废物较多，产物4有着强烈并无法除去的“氯气味道”，对其产品的质量造成影响，使反应的收率下降。

TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化体系，TLC 监控显示底物完全氧化。反应中需要将温度控制在10℃以下。实验后证明内部温度大于10℃时，对其滴加NaClO 也未能完全氧化。添加过量的NaClO 也不能完全反应底物，其可能的影响因素是较高的温度会使催化剂TEMPO 分解并失活，反应也不能完全进行。反应完成后，由于酸化过滤得到的产物4，在二氯甲烷中具有一定的溶解度，过滤速度造成反应产率的干扰作用较大，导致产率为75%～90%。

针对以上的现象，选用TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化体系为最佳氧化体系。

4的合成与反应时间有关，延长体系的反应时间，可以观察到生成物由淡黄色变成棕色再变为深棕色，生成量会大大下降，影响收率。

通过查找文献，实验尝试合成噻唑而非合成6，对其进行GC 检测反应进程，杂质产生较多，对噻唑烷的含量造成影响，收率为23.0%。但直接制备产物6，其收率可达92.5%，所以简化操作，进行优化实验。

三乙胺的用量对1的反应结果也有很大的影响，仅改变三乙胺的用量，可以增加产物的收率。

4 结束语

以L-羟基脯氨酸（2）为原料，对氨基采取保护后，氧化羟基得到4。对共振氧化法进行探究，确定合适的氧化方法，两步反应的产率为88.2%；当化合物6以合成盐酸盐的形式反应时，产率为92.5%，利于存储，实现了后续缩合反应产率的提高。最后，在缩合反应结束后，得到关键中间体（S）-4-氧代-2-（噻唑烷-3-羰基）吡咯烷-1-羧酸叔丁基（1），总产率为73.8%。该制备方法操作简单，便于后处理操作，产率高，适合大规模的工业化生产。