抗真菌藥物泊沙康唑關鍵中間體的工藝開發

陸一菱 馬晴 徐敏

(成都市第三人民醫院，成都 610031)

泊沙康唑(posaconazole)是伊曲康唑的衍生物，屬于廣譜三唑類抗真菌藥物，由默沙東公司研發、生產；其口服混懸劑于2005、2006年分別被歐洲藥品評估局(EMEA)和美國食品藥品監督管理局(FDA)批準用于治療真菌感染，并于2013年獲的中國國家食品藥品監督管理局的進口注冊批準，主要用于預防侵襲性曲霉菌和念珠菌感染包括接受造血干細胞移植(HSCT)后發生移植物抗宿主病(GVHD)的患者或化療導致長時間中性粒細胞較少癥的血液系統惡性腫瘤患者、治療口咽念珠菌病包括伊曲康唑和/或氟康唑難治療口咽念珠菌病[1]。隨后，FDA又陸續批準了泊沙康唑緩釋片、靜脈注射液的上市。

目前，作為侵襲性真菌感染患者的一線預防用藥，泊沙康唑已經陸續在全球70多個國家上市，為深部真菌感染的預防與治療提供了一種新的選擇。

泊沙康唑因其廣譜、高效、低毒的藥效特點而被廣泛應用于臨床，具有廣闊的臨床應用前景，因此，泊沙康唑自上市以來，受到國內外各大藥企、科研院所的青睞，紛紛對泊沙康唑項目進行開發研究，主要包括新工藝、新劑型的開發以及化合物結構修飾等。

圖1 泊沙康唑的結構Fig.1 The structure of posaconazole

本文結合泊沙康唑的化學結構特點(圖1)進行逆合成分析，并對其關鍵中間體進行工藝開發，實現了該中間體的工藝開發。該工藝原料易得、反應條件溫和、操作簡便，有較好的工業化實施基礎。

1 泊沙康唑逆合成分析

泊沙康唑屬于第二代三氮唑類抗真菌藥物，其結構延續了伊曲康唑的三氮唑結構。根據逆合成分析思路并結合其結構特點分析認為，泊沙康唑可以由中間體M1和M2通過SN2取代反應制備；而中間體M2結構中的1,2,4-三唑-3-酮結構可以由中間體M3和M4通過胺解/縮合關環步驟制備。

根據泊沙康唑的逆合成分析(圖2)可以看出，其結構中含有4個手性中心，其完全來源于中間體M1和M2，而中間體M2的光學純度很大程度上取決于中間體M4的光學純度，即中間體M1和M4的光學純度決定著泊沙康唑的光學純度。因此，在泊沙康唑的合成工藝研究時需重點關注中間體M1、M2以及M4的質量，并在泊沙康唑的合成過程中對其手性異構體進行嚴格控制。

2 關鍵中間體M4的合成分析

文獻檢索分析，專利CN106986787A[2]、CN103936564B[3]分別介紹了以手性催化劑、手性還原劑進行還原的方式構建手性中心，手性催化劑/還原劑價格昂貴，工業生產成本較高；而Terashima等[4]報道的路線(圖3)以(S)-乳酸乙酯為原料，經胺解、羥基保護、紅鋁還原、縮合成腙、格氏反應等步驟實現中間體M4的制備；該工藝過程中涉及還原劑紅鋁的使用，其活性較高，需要低溫反應；同時，紅鋁活性較高可能導致過度還原雜質的產生，反應控制比較繁瑣。

專利US5625064[5]、WO9633163[6]報道的路線(圖4)是以(S)-乳酸甲酯為原料，經胺解、羥基保護、格氏反應、羰基還原、取代、拆分等步驟實現中間體M4的合成；該工藝過程中涉及硼氫化鋰/溴化鋅還原，其原位生成硼氫化鋅進行還原，硼氫化鋰活性較高，易制爆而受管制，不適合工業化實施。同時，文獻報道在羰基還原后，與對氯苯磺酰氯反應成磺酸酯，其進一步與水合肼發生SN2取代反應，受磺酸酯活性影響，該步驟收率較低。

圖2 泊沙康唑的逆合成分析圖Fig.2 The retrosynthetic analysis of posaconazole

圖3 報道的中間體M4的合成路線[4]Fig.3 The synthetic route of intermediate M4 reported[4]

基于文獻報道工藝存在的弊端，本研究對中間體M4的合成思路進行了綜合分析，以US5625064報道的合成路線為基礎進行改進，以硼氫化鈉/溴化鋅體系替換不能工業化實施的硼氫化鋰/溴化鋅體系并優化反應條件，取得了很好的反應效果；同時，鑒于對氯苯磺酸酯的活性較低，從而導致后續反應收率較低；本研究以甲磺酰氯代替對氯苯磺酰氯制備甲磺酸酯進行取代反應，其活性增強的同時，其體現出很好的反應活性和立體選擇性，取得了很好的反應效果(圖5)。

新開發的合成工藝避免了危化品硼氫化鋰的應用，反應條件溫和，生產過程中易于控制；同時，甲磺酸酯的引入增強了中間體的反應活性，提高了收率；另外，工藝中多步中間體無需純化，直接用于后續反應，簡化了操作步驟；工藝過程經拆分、結晶等純化步驟，使得中間體M4和M2的光學純度≥99%。

3 實驗部分

3.1 中間體B的制備

圖4 專利US5625064報道的中間體M4的合成路線Fig.4 The synthetic route of intermediate M4 reported by US5625064

將10g硼氫化鈉懸浮于250mL THF中，冷卻至0～10℃，分批加入溴化鋅。加完后，維持-5～5℃攪拌1h。將溶有45g中間體A(0.23mol)的100mL THF溶液(中間體A的制備可參考US5625064以S-乳酸甲酯為原料制備)緩慢滴入上述反應液中，滴完后維持-5～5℃反應。TLC監控反應完全。依次向反應液中滴加70mL丙酮、90mL水終止反應；繼續向反應體系中滴加50mL 2mol/L鹽酸溶液。濃縮蒸出THF，加入EA萃取3次，合并有機層，有機層依次用水洗、飽和食鹽水洗，無水硫酸鈉干燥，過濾濃縮得到中間體B粗品(黃色油狀物)41g，收率：90%。無須純化直接用于下一步。

3.2 中間體C的制備

依次向上述中間體B粗品中加入200mL二氯甲烷、40g DMAP，攪拌溶清后，冷卻至0～5℃，將35g甲磺酰氯(0.30mol)緩慢滴入反應液中，滴完后維持0～5℃反應。TLC監控反應完全。向反應體系中加入200mL水，分出有機層，水層用100mL二氯甲烷萃取兩次，合并有機層，有機層依次用10% NaOH溶液、稀鹽酸、飽和食鹽洗滌，濃縮得到中間體C粗品，黃色油狀物47g，收率：82%，無須純化直接用于下一步反應。

3.3 中間體D的制備

圖5 新設計的中間體M4及中間體M2合成工藝路線Fig.5 The newly designed synthetic route of intermediate M4 and M2

向上述中間體C粗品中加入100mL乙醇溶解，攪拌條件下將50mL水合肼加入反應液中，緩慢升溫至75℃攪拌反應過夜。TLC監控反應完全。濃縮蒸出乙醇，加入60mL水，用20mL×2乙酸乙酯萃取，合并有機層，有機層用飽和食鹽水洗、干燥、過濾。向濾液中加入36g檸檬酸(0.19mol)，攪拌析晶1h，過濾得中間體D消旋體的檸檬酸鹽，然后用碳酸鉀中和酸，EA萃取得到游離堿精制品22g[1H NMR確定(2S,3S):(2S, 3R)非對映異構體比例為88:12]。

將上述中間體D消旋體溶于100mL 叔丁基甲基醚中，將溶有38gL-二苯甲酰基酒石酸(L-DBTA)的叔丁基甲基醚溶液(300mL叔丁基甲基醚)加入上述反應液中，反應液中緩慢析出固體，攪拌析晶2h，過濾，MTBE洗滌，重結晶得到中間體D 45g[1H NMR確定(2S, 3S)：(2S, 3R)非對映異構體比例為99:1]，3步總收率為34%。

3.4 中間體M4的制備(圖6)

將40g中間體D加入400mL甲酸乙酯中，攪拌加熱至回流反應，固體溶解。TLC監控反應完全。降溫后，向反應液中加入200mL甲基叔丁基醚和碳酸鈉飽和溶液，分層，萃取有機相，碳酸氫鈉溶液洗滌，飽和食鹽水洗，干燥濃縮得到中間體M4 14g，收率為84%；純度：96%，光學純度為99.4%(圖6)。異構體方法：按照高效液相色譜法(中國藥典2015年版四部通則0512)測定，用CHIRALCEL OD(4.6mm×250mm, 5μm)手性色譜柱，以正己烷-異丙醇(85:15)為流動相；檢測波長為215nm，柱溫25℃，流速1.0mL/min。1H NMR(d6-DMSO,400MHz)：δ=7.98(s, 1H), 7.42～7.29(m, 5H), 4.69(d,J=8.0Hz，2H), 3.50～3.47(m, 1H), 2.54～2.53(m，1H)1.52～1.36(m, 2H), 1.27(d,J=8.0Hz 3H), 0.95(t,J=8.0Hz, 3H)ppm；MS-ESI(m/z): 237.5[M+H]+。

3.5 中間體M2的制備(圖7)

圖6 中間體M4的光學純度檢測圖譜Fig.6 The detected optical purity of intermediate M4

圖7 中間體M2的純度和光學純度檢測圖譜Fig.7 The detected purity and optical purity of intermediate M2

依次將1 0 g中間體M 4、1 3 g中間體M3(33.4mmol)，100mL二氧六環加至反應釜中，攪拌升溫至80℃，緩慢滴加5g三乙胺，滴完后維持該溫度攪拌反應。TLC監控反應完全。將反應液降溫至室溫，向反應液中加入150mL水，攪拌1h，過濾，固體用水洗，干燥后將固體溶于三氯甲烷中，活性炭脫色，過濾，濾液減壓濃縮得到中間體M2粗品。

向中間體M2粗品中加入200mL甲苯，升溫至100℃攪拌2h，然后冷卻至10℃析晶2h，過濾固體，干燥得中間體M2 13g，收率為74%；純度：99.6%，光學純度為99.7%(圖7)。異構體方法：按照高效液相色譜法(中國藥典2015年版四部通則0512)測定，用CHIRALCEL OJ(4.6mm×250mm, 5μm)手性色譜柱，以正己烷-異丙醇(70:30)為流動相；檢測波長為265nm，柱溫25℃，流速1.0mL/min；有關物質檢測方法：按照高效液相色譜法(中國藥典2015年版四部通則0512)測定，用氰基柱[如Kromasil 60-5-CN(4.6mm×250mm, 5μm)，以10mmol/L磷酸氫二鉀溶液(用磷酸調節pH值至5.0)為流動相A；以乙腈為流動相B，按照A:B為(90:10-25:75-90:10)的比例進行梯度洗脫，檢測波長為260nm，柱溫為40℃，流速為1.0mL/min]。HRMS-ESI(m/z): 514.2797 [M+H]+;1H NMR(d6-DMSO, 400MHz)：δ=8.88(s, 1H),8.33(s, 1H), 7.50～6.69(m, 13H), 4.56～3.73(m, 4H),3.35～3.11(m, 8H), 1.79～1.74(m, 2H), 1.24(d,J=8.0Hz 3H), 0.80(t,J=8.0Hz, 3H)ppm.

4 討論

本文基于文獻報道的工藝特點并結合泊沙康唑關鍵中間體M4和M2的結構特性，對其合成工藝進行科學、系統地分析，評估其潛在的異構體殘留等風險；根據分析結果對泊沙康唑關鍵中間體M4及M2的合成路線進行設計、優化，避免了危化品應用的同時，提高了反應中間體的反應活性，實現了對生產工藝、產品質量的有效控制。同時，該工藝中多步反應中間體無需純化，直接用于后續反應，簡化了操作步驟，具有反應原料易得、反應條件溫和、操作簡便等特點，具有較好的工業化實施基礎。