多替拉韋開環雜質的合成

徐靖坤，王 瑞 ，張祖良 ，田 磊 ，鄒 慧

（1.安徽貝克聯合制藥有限公司，安徽太和236626；2.安徽貝克生物制藥有限公司，安徽合肥230088）

HIV（人類免疫缺陷病毒）整合酶抑制劑多替拉韋鈉 （dolutegravir sodium）由葛蘭素史克公司研發，于2013年8月獲美國FDA（食品藥品管理局）批準上市[1]。其中文化學名稱為（4R,12aS）-9-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲?；鶀-4-甲基-6,8-二氧代-3,4,6,8,12,12a-六氫-2H-吡啶并[1',2':4,5]吡嗪[2,1-b][1,3]噁嗪-7-烯醇鈉，結構式如圖1。多替拉韋是一種人類免疫缺陷病毒類型1（HIV-1）整合酶鏈轉移抑制藥（INSTI），適用與其他抗逆轉錄病毒藥聯用治療成年及12歲以上和體重至少40 kg兒童的HIV-1感染[2]。

圖1 多替拉韋鈉結構式Fig.1 The structural formula of dolutegravir sodium

查詢原研公司化合物制備專利，其合成路線如圖2[3]。起始物料1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基]-5-甲氧羰基-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氫-2-吡啶羧酸甲酯1在氫氧化鋰作用下，位阻小的酯基水解成羧酸。化合物1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基]-5-羧酸-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氫-2-吡啶羧酸甲酯2在醋酸與甲基磺酸中縮醛脫保護成醛基。含醛基化合物3與（R）-3-氨基正丁醇4反應關環生成并環化合物5。5與2,4-二氟芐胺6用CDI（N,N-二羰基咪唑）縮合生成酰胺7。最后經氯化鋰脫甲基生成多替拉韋原料。

圖2 多替拉韋合成路線Fig.2 Synthetic route of dolutegravir

嘗試上述路線反應合成的多替拉韋原料藥，通過LC-MS檢測，發現除了主峰420（[M+H]+）的分子離子峰之外，還有一個與產物分子量一樣的420（[M+H]+）小雜質峰。該雜質推斷是由于多替拉韋在酸性條件并且加熱的步驟中，側環不穩定，部分開環降解導致（圖3）。

圖3 雜質A可能的產生機理Fig.3 Possible Mechanism of Impurity A

查閱相關文獻，期刊Organic Process Research&Development上報道了一篇文章，提及多替拉韋原料藥合成過程中的一個雜質，與我們設想的雜質結構基本相同（圖4）[4]，但是文中并未提及烯烴雜質B的具體合成方法。檢索相關合成數據庫，也未發現有與雜質A相似母核結構的合成介紹。

圖4 文獻報道的雜質結構Fig.4 Impurity structure reported by literature

因為推測雜質A是在酸性條件下加熱生成。我們嘗試用多替拉韋在6 N的鹽酸水溶液中回流降解，反應6 h后，反應液經LC-MS鑒定，仍只有微量雜質A生成，且與其他雜質混合，難以分離提取。

基于上述原因，我們設計了一條全新的，未有類似文章報道的雜質A的合成路線（圖5）。該路線主要特點是在合成過程中，先引入側鏈4，用苯甲?；Ｗo羥基，再關環并脫保護，有效地避免了側環結構的生成。

圖5 雜質A的合成路線Fig.5 Synthetic route of impurity A

合成以化合物2為起始原料，與6縮合，生成1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲?；鶀-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氫-2-吡啶羧酸甲酯11，氫氧化鈉水解化合物11上的酯基成羧酸，再與4縮合生成酰胺化合物1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-氧代-3-甲氧基-2-[（R）-1-甲基-3-羥基]丙氨基-1,4-二氫吡啶12，化合物12上裸露的羥基上苯甲?；Ｗo基，再在酸性條件下關環，氫氧化鈉脫除苯甲酰基保護基生成化合物N-（2,4-二氟苯基）-2-[（R）-1-甲基-3-羥基]丙基-9-甲氧基-1,8-二氧代-1,8-二氫吡啶并 [1,2]吡嗪-7-酰胺13。最后氯化鎂脫除甲基，得到最終的雜質A。

本文描述了一種“保護-關環-脫保護”的方法，合成了一種全新的多替拉韋原料藥開環雜質。上述路線反應步驟簡便，各步產率較高，能以較高的收率和純度得到所需雜質A。方便了多替拉韋原料藥質量標準的建立與雜質譜的分析。

實驗部分如下：

1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲?；鶀-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氫-2-吡啶羧酸甲酯11：

反應瓶中加入化合物2（20.0 g,63.4 mmol），二氯甲烷（150 mL），室溫下攪拌溶解。降溫至15℃～20℃，加入N,N-羰基二咪唑（13.9 g,85.6 mmol），氮氣保護下保溫反應2 h。滴入化合物6（10.0 g,69.8 mmol），滴畢升至室溫反應2 h。反應液依次用1NHCl水溶液（100 mL）、5%的碳酸鈉水溶液 （130 mL）、飽和食鹽水（100 mL）洗。有機相濃縮至干，所得油狀物柱層析分離（流動相：正己烷∶乙酸乙酯=2∶1），得白色固體粉末產物11（18.9 g,68%）。1H NMR（400 MHz,CDCl3）δ:10.39（s,1H）,8.42 （s,1H）,7.38 （td,J=8.4,6.4 Hz,1H）,6.87～6.76（m,2H）,4.63（d,2H）,4.50（t,J=4.8 Hz,1H）,4.04（d,J=4.8 Hz,2H）,3.98（d,J=10.6 Hz,6H）,3.39（s,6H）；LC-MS（m/z）:441[M+H]+.

1-[2,2-雙（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲?；鶀-4-氧代-3-甲氧基-2-[（R）-1-甲基-3-羥基]丙氨基-1,4-二氫吡啶（12）：

反應瓶中加入化合物 11（18.9 g,42.9 mmol），乙醇（190 mL），攪拌溶解。加入2 N NaOH水溶液（95 mL），室溫下攪拌反應1 h，TLC鑒定原料消失。6 N HCl水溶液調節pH至3～4。反應液濃縮至干，剩余物中加入水（50 mL），二氯甲烷（100 mL×3）萃取，合并有機相濃縮至干得白色固體，該固體直接加入二氯甲烷（180 mL），1-羥基苯并三唑（8.7 g,64.4 mmol），1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽（12.3 g,64.4 mmol），化合物4（7.7 g,85.8 mmol）。室溫攪拌2 h，反應液用水（180 mL）洗，飽和食鹽水（100 mL）洗，有機相濃縮至干。剩余物中加入二氯甲烷（40 mL），攪拌溶解，加入正己烷（120 mL）。室溫攪拌24 h，有固體析出，抽濾，濾餅真空干燥，得淡黃色固體顆粒12（16.2 g,76%）。1H NMR（400 MHz,CDCl3）δ:10.33（t,J=5.9 Hz,1H）,8.35（s,1H）,7.39（td,J=8.5,6.4 Hz,1H）,7.12（d,J=8.4 Hz,1H）,6.88～6.77（m,2H）,4.63～4.59（m,3H）,4.41～4.32（m,1H）,4.03（d,J=5.0 Hz,2H）,3.90（s,3H）,3.84～3.72 （m,2H）,3.39 （d,J=4.3 Hz,6H）,1.99～1.89（m,1H）,1.66～1.56（m,1H）,1.33（d,J=6.7 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:498[M+H]+.

N-（2,4-二氟苯基）-2-[（R）-1-甲基-3-羥基]丙基-9-甲氧基-1,8-二氧代-1,8-二氫吡啶并[1,2]吡嗪-7-酰胺（13）：

反應瓶中加入化合物12（16 g,32.2 mmol），二氯甲烷（160 mL），三乙胺（4.9 g,48.3 mmol）。降溫至 0℃～5℃，緩慢滴加苯甲酰氯（5.4 g,38.6 mmol）的二氯甲烷（40 mL）溶液。滴畢，室溫攪拌反應5 h。將反應液緩慢倒入冰水中，分液，有機相水（100 mL）洗，有機相濃縮至干。剩余油狀物中加入乙腈（200 mL）、甲基磺酸（0.9 g,9.7 mmol）、冰醋酸（9.3 g,154.6 mmol）。氮氣保護升溫至回流反應7 h，降溫，水噴射泵減壓旋去溶劑。剩余物中加入二氯甲烷（120 mL），1N HCl（120 mL）洗，有機相減壓旋干，得到黃色油狀物。加入甲醇（150 mL），氫氧化鈉（7.2 g,178.8 mmol），室溫攪拌反應1 h。水噴射泵減壓旋去溶劑，剩余物中加入水（150 mL）、二氯甲烷（150 mL）萃取，水噴射泵減壓旋去溶劑得白色粉末固體化合物 13（9.0 g,65%）。1H NMR（400 MHz,CDCl3）δ:10.55（t,J=5.9 Hz,1H）,8.64（s,1H）,7.37（td,J=8.6,6.4 Hz,1H）,6.87～6.77（m,3H）,6.42（d,J=6.3 Hz,1H）,5.20～ 5.08（m,1H）,4.65（d,J=5.9 Hz,2H）,4.05（s,3H）,3.71 ～3.59（m,1H）,3.57 ～3.47（m,1H）,2.55（s,1H）,2.00 ～1.90（m,1H）,1.84 ～1.73（m,1H）,1.40（d,J=6.9 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:434[M+H]+.

反應瓶中加入化合物13（9.0 g,20.8 mmol），加入乙腈（100 mL），攪拌溶解后，氮氣保護下升溫至70℃～80℃，加入氯化鎂（2.8 g,29.8 mmol），保溫反應5 h。降至室溫，加入6 N HCl水溶液（20 mL），反應液濃縮至干，剩余物中加入水（100 mL），二氯甲烷（100 mL×2）萃取，合并有機相，水噴射泵減壓旋去溶劑。加入乙醇（60 mL），升溫至75℃～80℃回流攪拌1 h，降至室溫，抽濾，濾餅用乙醇洗，45℃常壓烘干得到白色固體粉末產物雜質 A（7.3 g,84%）。1H NMR（400 MHz,DMSO-d6）δ:12.28（s,1H）,10.60（t,J=5.9 Hz,1H）,8.80（s,1H）,7.55（d,J=6.4 Hz,1H）,7.43 （td,J=8.7,6.6 Hz,1H）,7.25（ddd,J=10.6,9.3,2.6 Hz,1H）,7.07 （tdd,J=8.5,2.6,1.0 Hz,1H）,7.01（d,J=6.4 Hz,1H）,4.89（dt,J=8.2,6.5 Hz,1H）,4.57（d,J=5.9 Hz,2H）,4.53（t,J=4.9 Hz,1H）,3.43 ～3.35（m,2H）,1.94～1.71（m,2H）,1.29（d,J=6.8 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:420[M+H]+.