奥贝胆酸关键中间体杂质的设计与合成

2021-09-27文小清母慧聪黄晴菲王启卫1

合成化学 2021年9期

魏霞, 文小清, 母慧聪, 黄晴菲, 张燕*, 王启卫1,*

(1.中国科学院成都有机化学研究所，四川成都 610041；2.中国科学院大学，北京 100049；3.西华大学理学院，四川成都 610039)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liverdisease，NAFLD)已成为全球第一大慢性肝脏疾病[1-6]。奥贝胆酸(商标为Ocaliva)是一流的法尼类X受体(FXR)激动剂，用于治疗原发性胆汁肝硬化非酒精性脂肪性肝病的有效药物，其市场价值巨大[7-9]。

化学药物的杂质是指存在于原料药中，但化学结构与原料药不同的任何一种成分。药品质量的高低与人们的生命健康安全有着密切的关系。因此杂质合成研究在药物质量研究控制中占有重要地位，需对原料药进行全面的杂质谱研究和控制[10-15]。

本文以易得的3-α-乙酰基-6-β-乙烯基-7-酮石胆酸甲酯为原料，先氢化制得中间体3-α-乙酰基-6-β-乙基-7-酮石胆酸甲酯(6)[16]；在碱性条件下脱保护，同时6位乙基发生构型翻转得到中间体6-α-乙基-7-酮石胆酸(7)；如6-位不发生翻转，产生中间体7的非对映异构体杂质6-β-乙基-7-酮石胆酸(A)；水解脱除保护基时，通过控制碱的浓度就可获得具有不同构型的6-位取代的化合物A和化合物7；再由化合物A和化合物7，经酯化或者乙酰化，就可得到杂质B、杂质C、杂质D或杂质E(Scheme 1)。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker Avance-300 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Bruker LC-QTOF型高分辨质谱仪；Waters 515 型高效液相色谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)6-β-乙基-7-酮石胆酸(A)的合成

称取中间体625.00 g(0.053 mol)，溶解于290 mL混合溶液(四氢呋喃/甲醇=1/1,V/V)中，完全溶解后，加入1 M NaOH水溶液100 mL，室温下反应2.5 h(TLC检测)。反应完全后蒸干溶剂，残余物加二氯甲烷溶解，再滴加1 mol/L HCl溶液调节pH为3，用水(3×200 mL)洗涤，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯=5/1,V/V)纯化得白色固体A17.8 g，收率81%，HPLC纯度98.7%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 3.47(m, 1H), 2.47(t,J=11.3 Hz, 1H), 2.27(m, 1H), 2.20～1.99(m, 2H), 1.96～1.81(m, 3H), 1.81～1.50(m, 7H), 1.37(m,J=9.0 Hz, 5.4 Hz, 4H), 1.25(m, 2H), 1.18～0.98(m, 7H), 0.86(d,J=6.3 Hz, 3H), 0.81～0.68(m, 3H), 0.60(s, 3H);13C NMR(75 MHz, CDCl3)δ: 215.40, 176.55, 70.15, 61.98, 54.69, 49.46, 48.55, 45.42, 42.70, 42.34, 39.84, 38.65, 35.67～34.74, 30.88, 29.32, 28.02, 26.43, 25.82, 24.77, 21.25, 18.21, 12.93, 11.94; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C26H42O4Na {[M+Na]+}441.2975, found 441.2964。

(2)6-β-乙基-7-酮-石胆酸甲酯(B)的合成

称取A5.00 g(0.012 mmol)溶解于140 mL 甲醇中，完全溶解后，缓慢滴加3 mL浓硫酸至反应液,室温下反应1 h(TLC检测)。反应完全后蒸干溶剂，残余物加二氯甲烷溶解，用水(3×200 mL)洗涤，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯=10/1,V/V)纯化得白色泡沫状固体B2.96 g，收率57%，HPLC纯度99.6%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 3.65(s, 3H), 3.55(s, 1H), 2.55(t,J=11.3 Hz, 1H), 2.35(m, 1H), 2.27～2.06(m, 1H), 2.04～1.85(m, 3H), 1.70(m, 8H), 1.54～1.23(m, 4H), 1.23～1.02(m, 4H), 0.91(d,J=6.2 Hz, 3H), 0.83(m, 3H), 0.66(s, 3H);13C NMR(75 MHz, CDCl3)δ: 215.46, 174.68, 70.62, 62.08, 54.78, 51.47, 49.59, 48.68, 45.56, 42.89, 42.50, 39.82, 38.79, 35.58, 35.34, 35.22, 31.03, 30.97, 29.55, 28.17, 26.59, 25.95, 24.90, 21.42, 18.33, 13.06, 12.08; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C27H44O4Na {[M+Na]+}455.3132, found 455.3118。

(3)3-α-乙酰基-6-β-乙基-7-酮石胆酸(C)的合成

依次称取A5.00 g(0.012 mol)，NaHCO320.00 g(0.238 mol)，乙酸酐20 mL(0.210 mol)溶解于200 mL 四氢呋喃中，65 ℃下回流搅拌12 h(TLC检测)。反应完全后蒸干溶剂，残余物加二氯甲烷溶解，再滴加1 mol/L HCl溶液调节pH为5，用水(3×200 mL)洗涤，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯=10/1,V/V)纯化得白色固体C1.82 g，收率33%，HPLC纯度98.3%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 6.11(s, 2H), 4.65(m, 1H), 2.56(t,J=11.3 Hz, 1H), 2.47～2.07(m, 3H), 2.06～1.87(m, 6H), 1.86～1.56(m, 7H), 1.56～1.02(m, 14H), 0.92(d,J=6.1 Hz, 4H), 0.84(q,J=6.2 Hz, 3H), 0.67(s, 3H);13C NMR(75 MHz, CDCl3)δ: 215.30, 179.87, 170.67, 72.80, 61.85, 54.82, 49.22, 48.65, 45.53, 42.93, 42.49, 38.77, 35.59, 35.24, 34.94, 31.32, 30.88, 29.68, 28.16, 26.50, 25.90, 25.72, 24.88, 21.46, 21.30, 18.34, 13.03, 12.10; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C28H44O5Na {[M+Na]+}483.3081, found 483.3070。

(4)6-α-乙基-7-酮-石胆酸甲酯(D)的合成

称取中间体75.00 g(0.012 mmol)溶解于140 mL甲醇中，完全溶解后，缓慢滴加3 mL浓硫酸至反应液,室温下反应1 h(TLC检测)。反应完全后蒸干溶剂，残余物加二氯甲烷溶解，用水(3×200 mL)洗涤，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯=10/1,V/V)纯化得白色泡沫状固体D2.95 g，收率33%，HPLC纯度96.0%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 3.67～3.63(m, 3H), 3.52(m, 1H), 2.68(m, 1H), 2.41～2.27(m, 2H), 2.26～2.10(m, 2H), 2.01～1.87(m, 2H), 1.86～1.58(m, 10H), 1.51～1.27(m, 6H), 1.20(s, 6H), 1.17～1.04(m, 4H), 0.89(m, 5H), 0.80(m, 4H), 0.64(s, 3H);13C NMR(75 MHz, CDCl3)δ:212.72, 174.66, 71.15, 54.76, 51.98, 51.45, 50.66, 49.91, 48.96, 43.67, 42.63, 38.97, 35.66, 35.18, 34.24, 31.78, 31.02, 30.97, 29.85, 28.26, 24.59, 23.48, 21.84, 18.80, 18.33, 12.03, 11.95; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C27H44O4Na {[M+Na]+}455.3132, found 455.3145。

(5)3-α-乙酰基-6-α-乙基-7-酮-石胆酸(E)的合成

依次称取中间体7100 mg(0.239 mol), NaHCO30.4 g(0.005 mol)，乙酸酐0.4 mL(0.004 mol)，溶解于4 mL 四氢呋喃中，65 ℃下回流搅拌12 h(TLC检测)。反应完全后蒸干溶剂，残余物加二氯甲烷溶解，再滴加1 mol/L HCl溶液调节pH为5，用水(3×200 mL)洗涤，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯=10/1,V/V)纯化得白色固体E34 mg，收率31%，HPLC纯度98.6%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 8.51(s, 1H), 4.60(m, 1H), 2.67(q,J=6.3 Hz, 1H), 2.33(t,J=11.1 Hz, 2H), 2.17(m, 2H), 1.96(s, 5H), 1.89～1.55(m, 8H), 1.55～1.00(m, 16H), 0.98～0.70(m, 9H), 0.62(s, 3H);13C NMR(75 MHz, CDCl3)δ: 212.58, 180.00, 170.60, 73.18, 54.72, 51.90, 50.41, 49.82, 48.84, 43.58, 42.54, 38.84, 35.58, 35.10, 33.77, 31.26, 30.79, 28.17, 27.63, 25.87, 24.48, 23.39, 21.78, 21.23, 18.72, 18.25, 11.98, 11.93; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C28H44O5Na {[M+Na]+}483.3081, found 483.3073。

2 结果与讨论

2.1 构型的确定

为了确定6-乙基立体构型，对杂质A(图1)和中间体7(图2)的1H NMR进行了解析，两个化合物8-H的化学位移由于受到化合物的立体结构的影响，分别为δ2.47的三重峰以及δ2.68的四重峰。通过比较两个化合物的立体结构，中间体7的α型的乙基与羰基氧离得更近，易与羰基形成氢键，使8-H的化学位移向低场偏移。同时成功得到杂质A的单晶结构，进一步确定了化合物结构(图3)，通过晶体结构可以看出，其6-乙基(C12和C13)为β构型。得到的5个杂质用HPLC进行含量测定，并且在该HPLC条件下，5个杂质能有效分离。