拉罗替尼的合成工艺优化

郝林林, 蔡志强*, 李 帅

(1.沈阳工业大学 石油化工学院 辽宁省芳烃下游精细化工专业技术创新中心，辽宁 辽阳 111003;2.山东省药学科学院，化学药物重点实验室，山东 济南 250101)

拉罗替尼(larotrectinib)是一种新型口服小分子、高选择性、广谱的原肌球蛋白受体激酶(TRK)抑制剂，用于儿童和成人患者携带神经营养性酪氨酸激酶受体(NTRK)基因融合的治疗[1]，包括先天性中胚层肾癌[2]、分泌型乳腺癌[3-4]、婴儿纤维肉瘤癌[5-7]、结肠癌等[8]。最初由Array BioPharma开发，2013年授权给Loxo Oncology公司研发[9]。拉罗替尼主要通过与细胞内TRKA、TRKB和TRKC的ATP位点竞争性结合，阻断表皮生长因子受体的下游信号通路，进而抑制癌细胞的分化、增殖和转移，从而起到治疗肿瘤的效果[10]。与传统的治疗药物相比，拉罗替尼具有安全性和耐受性较好等优势[11]，是首个全球范围内获批上市的针对NTRK基因融合晚期实体瘤的小分子药物。

目前，拉罗替尼的合成路线主要有以下3种：第一种[12]报道的合成路线中，以吡咯烷-1-羧酸叔丁酯为原料，经取代、硝化、还原，再与(S)-3-羟基吡咯烷反应得到拉罗替尼，该路线总收率仅为18%，合成中用到了昂贵的(-)-金雀花碱、醋酸钯等试剂，合成成本较高，且工艺需要低温，对设备要求高、能耗大，不适合工业生产。第二种[13]以2,5-二氟苯甲醛和(R)-叔丁基亚磺酰胺为原料，经过9步反应得拉罗替尼。收率为46%，该路线合成步骤较长，副产物多，操作繁琐且原料较难获得，工业化成本高。第三种[14]以5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶为原料，经还原、酰化、亲核取代反应得到拉罗替尼。此路线反应步骤较少，总收率为69%。该路线还原过程采用锌粉-盐酸还原体系，使用强酸不仅加大了对设备的腐蚀，而且对环境也造成了污染，不适合大规模生产。总之，以上3种合成方法均存在一定不足，因此拉罗替尼的合成工艺需要进一步的改进。

本文在查阅文献的基础上[12-16]，以5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶(2)和(R)-2-(2,5-二氟苯基)吡咯烷(3)为起始原料，经胺化、还原、再与氯甲酸苯酯酰化、最后与(S)-3-羟基吡咯烷反应成盐后得到拉罗替尼(Scheme 1)。该合成路线反应步骤少，条件温和，成本低，收率高于现有文献报道(总收率73.34%)，其结构经1H NMR、IR及ESI-MS 进行表征。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SGWX-4型显微熔点仪；Bruker ARX-400 HMz 型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Perkin-Elmer Spcetrum-FTIR型红外光谱仪(KBr压片)；Agient1100型四极杆液质联用仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)4的合成

依次称取2(1.0 g, 5.1 mmol)和3(1.0 g, 5.5 mmol)溶于20 mL乙醇中，加入三乙胺(1.82 g, 18.2 mmol)。氮气保护下，加热至60 ℃，反应2 h(TLC监测)。反应完毕，加入10 mL去离子水。室温搅拌3 h，抽滤，滤饼用去离子水(3×3 mL)洗涤，干燥后得淡黄色固体41.61 g，收率92.49%;1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.41(s, 1H), 8.17～8.15(d, 1H), 7.10～6.98(m, 2H), 6.86～6.74(m, 1H), 5.24～5.22(m, 1H), 4.22～4.10(m, 2H), 2.62～2.58(m, 1H), 2.14～2.11(m, 4H); ESI-MSm/z: 346.3{[M+H]+}。

(2)5的合成

称取4(1.69 g, 4.9 mmol)溶于20 mL乙醇溶剂中，加入氯化铵饱和溶液6 mL，锌粉(2.0 g, 31.3 mmol)。氮气保护下，室温搅拌3 h(TLC监测)。反应完毕，抽滤，滤饼用二氯甲烷(3×3 mL)洗涤后，有机相再用饱和氯化钠溶液(2×15 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，减压除去溶剂得黄色固体51.44 g，收率93.70%，不需纯化直接用于下步反应。

(3)6的合成

氮气保护下，于5 ℃下将5(1.69 g, 4.9 mmol)与碳酸钾水溶液(1.39 g, 10.1 mmol)溶于20 mL乙醇溶剂中，加入氯甲酸苯酯(0.834 g, 5.3 mmol)，室温反应2 h(TLC监测)。反应完毕，萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，减压除去溶剂得褐色泡状固体62.12 g，收率90.80%；1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.16～8.15(m, 2H), 7.10～7.06(m, 4H), 6.96～6.93(m, 2H), 6.75～6.74(m, 2H), 5.98～5.96(m, 1H), 5.36～5.35(m, 1H), 3.99～3.98(m, 1H), 3.82～3.80(m, 1H), 2.52～2.50(m, 1H), 2.12～2.10(m, 3H), 1.72～1.71(m, 1H); ESI-MSm/z: 436.7{[M+H]+}。

(4)拉罗替尼(1)的合成

称取6(2.12 g, 4.9 mmol)溶于20 mL乙醇中，加入吡咯醇(0.132 g, 1.5 mmol)。氮气保护下，加热至60 ℃，反应2.5 h(TLC监测)。反应完毕，自然冷却至室温，加入浓硫酸(0.135 g, 1.4 mmol)，室温搅拌3 h(TLC监测)。在0 ℃下，加入10 mL正庚烷，并在此温度下继续搅拌11 h，有大量(粉红色固体)固体产生。抽滤，滤饼用(3×3 mL)混合溶液(乙醇与正庚烷= 1/1,V/V)洗涤，干燥后得拉罗替尼(1)1.95 g，收率93.20%，m.p.217.5～219.3 ℃；1H NMR(400MHz, CDCl3)δ: 8.24(s, 1H), 8.11(s, 1H), 7.27～6.72(s, 3H), 5.92(s, 1H), 5.30(s, 1H), 4.50(s, 1H), 3.88～3.57(m, 6H), 3.54(s, 1H), 2.48～2.46(s, 3H), 2.10～2.00(m, 4H); IRν: 3293.02, 2972.45, 2874.10, 2348.77, 2289.31, 2114.64, 1645.52, 1605.55, 1487.16, 1443.96, 1387.97, 1180.61, 1103.53, 779.64, 612.88 cm-1; ESI-MSm/z: 429.4{[M+H]+}。

2 结果与讨论

2.1 4的合成

在4的合成过程中，文献[12]采用N,N-二异丙基乙胺作为缚酸剂，反应时间较长，后处理不便，且价格较贵，生产成本较高。本文在此基础上进行了优化和改进，采用三乙胺作为缚酸剂，与文献的N,N-二异丙基乙胺相比，三乙胺价格便宜，后处理简单，收率较高。本文选择不同的缚酸剂对中间体4收率的影响进行了考察，当选择氢氧化钠或氢氧化钾时，虽然收率较高，但杂质较多，产品质量较低；当采用吡啶作为缚酸剂时，毒性较大，且产率低。因此最终本文选用三乙胺作为缚酸剂，收率92.49%。

2.2 5的合成

在5的合成过程中，文献[13]采用锌粉-盐酸还原体系，本文在此基础上进行了优化和改进。采用的锌粉-氯化铵还原体系，与文献的锌粉-盐酸还原体系相比，避免了强酸的使用，降低了对设备的腐蚀，减少了生产成本和对环境的污染。为提高5的收率，对Zn粉的用量进行了考察，Zn粉的最佳用量为原料的4 eq.。

2.3 6的合成

在6的合成过程中，为提高6的收率，通过控制氯甲酸苯酯的加入量，考察原料5与氯甲酸苯酯的摩尔比对中间体6收率的影响。随着氯甲酸苯酯所占比例的增加，6的收率呈先增加后下降趋势。但当原料5与氯甲酸苯酯的摩尔比为1/2时，6的收率不再增加。推测可能的原因是随着氯甲酸苯酯用量的增加，开始呈5反应完全的趋势，但后来反应液中未反应的氯甲酸苯酯的量越多，导致副产物增多，6的收率呈下降趋势。因此，原料5与氯甲酸苯酯的最佳摩尔比为1/1.5时，6的收率最高为90.80%。

2.4 1的合成

(1)反应温度对1收率的影响

随着反应温度的升高，1的收率呈现出先增加后下降的趋势。在反应温度为60 ℃时，1的收率最高(93.20%)。推测可能由于在反应温度低于60 ℃时，原料并未充分溶解，导致反应收率不高。在反应温度高于60 ℃时，温度升高，导致副产物增多，1的收率呈下降趋势。因此反应最佳温度为60 ℃。

(2)反应溶剂对1收率的影响

以DMF和DMSO为溶剂时，收率较高，但工业生产中DMF和DMSO沸点较高，不易回收，且对环境污染大，不宜选用。以THF为溶剂时，反应时间长，收率较低。以DCM为溶剂时，由于反应温度较低，原料在DCM中的溶解性较差，收率也比较低。本文选用EtOH为溶剂，原料溶解性相对较好，反应比较完全，溶剂易回收，收率为92.90%。

以(R)-2-(2,5-二氟苯基)吡咯烷和5-氯-3-硝基吡唑并[1,5-a]嘧啶为起始原料，经胺化、还原、再与氯甲酸苯酯酰化、最后与(S)-3-羟基吡咯烷反应成盐后得到拉罗替尼。对影响其收率的关键步骤，即胺化缚酸剂的选择、硝基还原体系的选择与Zn粉的用量的考察、原料5与氯甲酸苯酯的摩尔比及最终产品反应溶剂与反应温度进行了优化，得到了最佳工艺条件如下：合成中间体4的缚酸剂为三乙胺；合成中间体5的最佳Zn粉用量为原料的4 eq.；合成中间体6的原料5与氯甲酸苯酯的最佳摩尔比为1/1.5；在合成拉罗替尼1的合成过程中，选择EtOH为溶剂，最佳反应温度为60 ℃。