[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯的合成研究

黃　薇

（天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

0　引言

硫酸沃拉帕沙（vorapaxar sulfate）由Merck公司研發(fā)并在2014年5月8日經(jīng)FDA批準(zhǔn)上市。硫酸沃拉帕沙的分子式為C29H33FN2O4·H2SO4。硫酸沃拉帕沙主要適用于心臟病患者或腿部動(dòng)脈堵塞患者，用以進(jìn)一步降低心臟病發(fā)作、中風(fēng)、心血管死亡的風(fēng)險(xiǎn)。硫酸沃拉帕沙是一種首創(chuàng)的蛋白酶激活受體1（PAR-1）拮抗劑，可抑制由凝血酶誘導(dǎo)的血小板聚集，從而抑制血凝塊的形成。[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯作為合成硫酸沃拉帕沙的中間體之一，其合成研究對(duì)硫酸沃拉帕沙的生產(chǎn)具有重要意義。

1　合成路線的確定

1.1　文獻(xiàn)合成路線一

[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯的文獻(xiàn)合成路線一如圖1所示。以5-溴-2-甲基吡啶為原料，與3-氟苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，得到5-（3-氟苯基）-2-甲基砒啶，最后在二異丙基氨基鋰作用下與二乙基磷酰氯反應(yīng)制得[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯，總收率可達(dá)29%[1-2]。該合成路線中的溴代物活性較低，反應(yīng)收率較低，且催化劑使用成本較高，導(dǎo)致原材料成本提高，不適用于放大生產(chǎn)。

1.2　文獻(xiàn)合成路線二

圖1　文獻(xiàn)合成路線一

[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯的文獻(xiàn)合成路線二如圖2所示。以5-溴-2-甲基吡啶為原料，經(jīng)間氯過氧苯甲酸（m-CPBA）制得5-溴-2-甲基吡啶-1-氧化物。

5-溴-2-甲基吡啶-1-氧化物與三氟乙酸酐反應(yīng)后制得5-溴-2-羥甲基吡啶三氟乙酸鹽，再經(jīng)游離、氯代、磷酸酯化得[（5-溴吡啶-2-基）甲基]磷酸二乙酯，再與3-氟苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)制得[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯，總收率可達(dá)25.5%[3-4]。該合成路線的原料價(jià)廉易得，反應(yīng)條件溫和，但由于反應(yīng)步驟較多，生產(chǎn)成本相對(duì)較高。

1.3　文獻(xiàn)合成路線三

[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯的文獻(xiàn)合成路線三如圖3所示。以6-甲基-3-吡啶醇為原料，與三氟甲磺酸酐反應(yīng)制得化合物2-甲基-5-[（三氟甲基）磺酸基]吡啶，再與3-氟苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，最后在二異丙基氨基鋰（LDA）作用下與氯磷酸二乙酯反應(yīng)制得[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯[5]。該合成路線總收率可達(dá)47.36%。該合成路線需要在-70～-60℃條件下反應(yīng)，但是相比其他合成路線，該合成路線的反應(yīng)步驟比較少，且原料易得。故本文參照該合成路線進(jìn)行研究。

圖2　文獻(xiàn)合成路線二

圖3　文獻(xiàn)合成路線三

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1　反應(yīng)路線

本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)采用文獻(xiàn)合成路線三的方法。

2.2　儀器與試劑

Brucker Ascend TM 400核磁共振波普儀；1100型安捷倫液相質(zhì)譜聯(lián)用儀；反應(yīng)中采用的試劑均為化學(xué)純?cè)噭?/p>

2.3　工藝流程

整體合成路線的工藝流程如圖4所示。

2.4　2-甲基-5-[（三氟甲基）磺酸基]吡啶的合成

2.4.1實(shí)驗(yàn)用原料

本步驟實(shí)驗(yàn)用原料如表1所示。

2.4.2合成操作實(shí)例

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向反應(yīng)瓶中加入425 mL二氯甲烷，然后再向體系中加入65 g的6-甲基-3-吡啶醇和75 mL吡啶。將體系溫度降到-5～0℃后，向體系內(nèi)滴加200 g三氟甲磺酸酐。物料投加完畢后，使體系自然回溫至室溫。待反應(yīng)完全后，將體系倒入350 mL水中，用250 mL二氯甲烷萃取，后用2 mol/L的稀鹽酸洗滌，經(jīng)干燥濃縮后得到122.1 g棕色液體。

2.4.3檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

本步驟實(shí)驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

2.4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

2.4.5實(shí)驗(yàn)小結(jié)

本步驟產(chǎn)品定性的檢測(cè)結(jié)果為：（1）1H NMR（400 MHz，CDCl3）：2.52（單重峰，3個(gè)H，甲基），7.17～7.19（雙重峰，1個(gè)H，次甲基），7.42～7.45（多重峰，1個(gè)H，次甲基），8.38～8.39（雙重峰，1個(gè)H，次甲基）。（2）質(zhì)譜（質(zhì)子數(shù)/電荷數(shù)）：226。本步驟反應(yīng)優(yōu)化后的純度和收率能夠達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。

圖4　整體合成路線工藝流程

表1　實(shí)驗(yàn)用原料

表2　檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5　5-（3-氟苯基）-2-甲基吡啶的合成

2.5.1實(shí)驗(yàn)用原料

本步驟實(shí)驗(yàn)用原料如表4所示。

2.5.2合成操作實(shí)例

在反應(yīng)瓶中依次加入500 mL甲苯、86 g的2-甲基-5-（（三氟甲基）磺酸基）吡啶、80 g的3-氟苯硼酸、147.7 g碳酸鉀、250 mL乙醇、5 g四三苯基膦鈀，將體系溫度升至90℃，保溫反應(yīng)5 h。反應(yīng)完全后，將體系溫度降至室溫并將體系倒入500 mL水中，用250 mL乙酸乙酯進(jìn)行萃取，水洗，干燥濃縮得56.7 g棕色液體。

2.5.3檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

本步驟檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

2.5.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

2.5.5實(shí)驗(yàn)小結(jié)

本步驟產(chǎn)品定性的檢測(cè)結(jié)果為：（1）1H NMR（400 MHz，CDCl3）：2.53（單重峰，3個(gè)H，甲基），6.98（三重峰，1個(gè)H，次甲基），7.14（單重峰，1個(gè)H，次甲基），7.15（單重峰，1個(gè)H，次甲基），7.24～7.25（雙重峰，1個(gè)H，次甲基），7.31～7.35（多重峰，1個(gè)H，次甲基），7.67～7.69（多重峰，1個(gè)H，次甲基），8.67（單重峰，1個(gè)H，次甲基）。（2）質(zhì)譜（質(zhì)子數(shù)/電荷數(shù)）：188。本步驟反應(yīng)優(yōu)化后的純度和收率能夠達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，操作相對(duì)較為簡(jiǎn)單。

表4　實(shí)驗(yàn)用原料

表5　檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表6　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6　[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯的合成

2.6.1實(shí)驗(yàn)用原料

本步驟實(shí)驗(yàn)用原料如表7所示。

2.6.2合成操作實(shí)例

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將70.7g二異丙基胺加入到350mL四氫呋喃中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將體系溫度降溫至在-60～-40℃，再將280 mL正丁基鋰滴加到二異丙基胺的四氫呋喃溶液中，滴加結(jié)束后，在-50～-40℃條件下保溫反應(yīng)1 h，備用。將42 g的5-（3-氟苯基）-2-甲基吡啶溶于650 mL四氫呋喃溶液中，待溫度降至-60℃，控溫將新制的二異丙基氨基鋰溶液滴加到體系中。滴加完畢，維持-70～-60℃保溫反應(yīng)1.5 h，將65 g氯磷酸二乙酯控溫在-70～-60℃條件下滴加到體系中，投加完畢后在-40℃條件下保溫2.5 h。反應(yīng)完全后，將體系倒入1.85 L飽和氯化銨溶液中，用1.5 L乙酸乙酯萃取，水洗，干燥，濃縮得粗品，使用石油醚/乙酸乙酯與二氯甲烷/甲醇作為淋洗液，分階段過硅膠墊得到52.74 g紅棕色液體，收率為76.0%。

2.6.3檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

本步驟檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表8所示。

2.6.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

2.6.5實(shí)驗(yàn)小結(jié)

本步驟產(chǎn)品定性的檢測(cè)結(jié)果為：（1）1H NMR（400 MHz，CDCl3）：1.18（單重峰，6個(gè)H，乙烷），3.08～3.16（多重峰，2個(gè)H，亞甲基），3.93～3.98（三重峰，4個(gè)H，乙烯），7.13～7.16（多重峰，2個(gè)H，乙炔），7.28～7.35（雙重峰，1個(gè)H，次甲基），7.45～7.47（雙重峰，1個(gè)H，次甲基），7.63～7.69（多重峰，1個(gè)H，次甲基），7.87～7.89（雙重峰，1個(gè)H，次甲基），8.60～8.62（雙重峰，1個(gè)H，次甲基）。（2）質(zhì)譜（質(zhì)子數(shù)/電荷數(shù)）：324。本步驟反應(yīng)優(yōu)化后的純度和收率能夠達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，使用新制的二異丙基氨基鋰溶液反應(yīng)效果會(huì)更好，可以制備出合格的產(chǎn)品供后續(xù)反應(yīng)使用。

表7　實(shí)驗(yàn)用原料

表8　檢測(cè)項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表9　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3　研究結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該合成路線反應(yīng)總收率為54.9%，上述三個(gè)步驟的反應(yīng)收率和純度相對(duì)比較穩(wěn)定。通過對(duì)比研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，該工藝合成路線是收率較高的一條路線。通過優(yōu)化該路線每一個(gè)步驟的處理過程，簡(jiǎn)化了各步驟操作，提高了操作簡(jiǎn)便性和反應(yīng)總收率。

4　結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)合成路線需要注意以下問題：（1）滴加三氟甲磺酸酐過程中，注意控制溫度，滴加過快，溫度上升明顯，有可能導(dǎo)致副產(chǎn)物產(chǎn)生，滴加過程中需要控溫；（2）正丁基鋰使用過程中要保證無水無氧，滴加時(shí)需控制好溫度，必要時(shí)在投料前準(zhǔn)備好砂土；（3）5-（3-氟苯基）-2-甲基吡啶的合成中，反應(yīng)結(jié)束淬滅時(shí)，乙酸乙酯萃取出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，可嘗試過濾后再萃取；（4）最終產(chǎn)品可嘗試用硅膠過柱，純度可達(dá)到98%以上。

本文所選路線摒除了其他路線中使用過氧化物的弊端，提高了收率。該反應(yīng)路線中的磷酯化需要在-70～-60℃條件下反應(yīng)，盡管反應(yīng)條件相對(duì)苛刻，但反應(yīng)時(shí)間較短，商業(yè)化生產(chǎn)過程中能顯著提高生產(chǎn)效率，有效縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)縮短硫酸沃拉帕沙原料藥的生產(chǎn)周期。