LGK974的合成工藝研究

駱榮雙, 黃朋越, 劉春江, 趙慶平, 周志旭, 黃筑艷*

(1. 貴州大學 a. 藥學院; b. 貴州省合成藥物工程實驗室; c. 化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

Wnt信號在細胞增殖、分化和胚胎形態變化過程中起著主導作用，阻斷Wnt信號傳導是抗癌療法中極具吸引力的方案之一[1-2]。LGK974是一種小分子Porcupine蛋白抑制劑，通過抑制Porcupine的活性控制Wnt蛋白的轉運，阻斷Wnt信號通路，可達到抗癌效果[3-6]。

文獻合成LGK974的方法為[7-8]：以2-氯-3-甲基-5-溴吡啶、2-叔丁氧基-2-羰基乙基鋅氯、2-甲基-4-(三丁基錫)吡啶、2-氨基-5-吡啶硼酸酯、2-碘吡嗪為原料，經5步反應合成目標化合物，總收率14.6%。該合成路線的缺點較多，如使用的原料2-碘吡嗪、2-氨基-5-吡啶硼酸酯價格昂貴；中間產物6-氯-5-甲基-3-吡啶乙酸叔丁酯需使用硅膠柱層析純化；有機錫試劑具有較強的神經毒性，難以去除，對藥效產生不良影響。

為了優化LGK974的合成路線，本文以2-氨基-5-溴吡啶、2-氯-3-甲基吡啶、2-氨基吡嗪、2-甲基-6-氯吡啶為起始原料，經取代、Suzuki、酰胺化等10步反應合成了LGK974(Scheme 1)，總收率11.5%,其結構經1H NMR、13C NMR和MS(ESI-TOF)確證。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

T-4型熔點儀；ZF-7型三用紫外分析儀；Bruker Advance DMX 400 MHz型核磁共振儀(TMS為內標)；Agilent 1100 LC/MS型質譜儀。

所用試劑均為化學純或分析純。

1.2 合成

(1) 2-碘吡嗪(2)的合成

在1000 mL單口燒瓶中加入2-氨基吡嗪(1)100.2 g(1051.4 mmol)和N,N-二甲基甲酰胺400 mL，于0 ℃緩慢加入亞硝酸鈉109.3 g(1577.1 mmol)和N-碘代丁二酰亞胺(NIS)355.1 g(1577.1 mmol)，升溫至室溫，攪拌下反應4 h。緩慢倒入適量冰水中，用乙酸乙酯(3×200 mL)萃取，合并有機相，依次用飽和硫代硫酸鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮得黃色油狀液體2191.1 g，收率88.1%;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 8.40(dd,J=1.8 Hz, 2.4 Hz, 1H), 8.52(d,J=2.4 Hz, 1H), 8.64(d,J=1.5 Hz, 1H)。

(2) 2-氨基-5-吡啶硼酸酯(4)的合成

在500 mL三口瓶中加入2-氨基-5-溴吡啶(3)54.5 g(314.5 mmol)、聯硼酸頻哪醇酯(BPIN)279.0 g(330.0 mmol)、醋酸鉀92.5 g(943.5 mmol)， [1,1′-雙(二苯基膦)二茂鐵]二氯化鈀11.5 g(15.8 mmol)和1,4-二氧六環300 mL，氮氣保護下，升溫至100 ℃，攪拌下反應8 h。抽濾，濾餅用甲醇洗滌，合并濾液和洗液，旋蒸除溶，殘余物用甲醇浸泡后抽濾，濾液加入活性碳，攪拌5 h，抽濾，濾液蒸除溶劑后經正己烷打漿得白色固體464.2 g，收率92.6%, m.p.98.3～101.6 ℃;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.35(s, 12H), 4.47(s, 2H), 6.43(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.77(d,J=10.0 Hz, 1H), 8.44(s, 1H)。

(3) 5-(2-吡嗪基)-2-吡啶胺(5)的合成

在500 mL三口瓶中加入2-碘吡嗪50.0 g(242.5 mmol)、 2-氨基-5-吡啶硼酸酯25.6 g(291.5 mmol)、碳酸鉀100.0 g(727.5 mmol)、四(三苯基膦)鈀[Pd(PPh3)4]8.0 g(7.3 mmol)和混合溶劑[V(1,4-二氧六環)/V(水)=10/1]300 mL，氮氣保護下，升溫至 80 ℃，攪拌下反應8 h。減壓濃縮，殘余物加入丙酮50 mL，抽濾，濾液濃縮，粗品加入乙酸乙酯100 mL，抽濾得黃白色固體532.7 g，收率78.3%, m.p.125.2～127.6 ℃;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 9.12(d,J=1.6 Hz, 1H), 8.72(m, 1H), 8.59(m, 1H), 8.45(d,J=2.8 Hz, 1H), 8.11(dd,J=8.8 Hz, 2.4 Hz, 1H), 6.54(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.44(s, 2H)。

(4) 6-氯-5-甲基-3-吡啶乙酸(9)的合成

在500 mL三口瓶中加入2-氯-3-甲基吡啶(6)60.1 g(469.8 mmol)、聯硼酸頻哪醇酯110.1 g(469.8 mmol)、甲氧基(環辛二烯)合銥二聚體0.3 g(0.5 mmol)、 4,4′-二叔丁基-2,2′-二吡啶0.6 g(2.3 mmol)和正己烷300 mL，氮氣保護下，升溫至60 ℃，攪拌下反應3 h。減壓濃縮，殘余物加入適量水中，抽濾，濾餅加入50 mL正己烷，攪拌0.5h得黃白色固體7117.0 g，收率98.3%, m.p.102.6～105.8 ℃;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 8.56(d,J=1.8 Hz, 1H), 7.92(m, 1H), 2.39(s, 3H), 1.28(s, 12H)。

在500 mL三口瓶中加入2-氯-3-甲基-4-吡啶硼酸酯60.7 g(470.4 mmol)、磷酸鉀150.6 g(710.1 mmol)、三(鄰甲苯基)膦6.3 g(23.7 mmol)、溴乙酸叔丁酯64.1 g(284.1 mmol)、三(二亞芐基丙酮)二鈀6.6 g(7.1 mmol)和混合溶劑[V(四氫呋喃)/V(水)=10/1]300 mL，氮氣保護，攪拌下反應12 h。過濾，濾餅用少量四氫呋喃洗滌，合并濾液和洗液，減壓濃縮，殘余物用混合溶劑[V(正己烷)/V(乙酸乙酯)=10/1]浸泡，抽濾，濾液減壓濃縮,殘余物加入二氯甲烷100 mL和三氟乙酸135.2 g(1183.5 mmol)，反應2 h。加入冰水，用二氯甲烷(3×200 mL)萃取，合并有機相，依次用飽和碳酸氫鈉溶液200 mL洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮得黃色固體920.1 g，收率45.2%, m.p.120.4～123.1 ℃;1H NMR(CDCl3, 400 MHz )δ: 8.19(m, 1H), 7.56(m, 1H), 3.65(s, 2H), 2.40(s, 3H)。

(5) 6-氯-5-甲基-N-[5-(2-吡嗪基)- 2-吡啶基]-3-吡啶乙酰胺(10)的合成

在500 mL三口瓶中加入5-(2-吡嗪基)-2-吡啶胺29.8 g(174.0 mmol)、 6-氯-5-甲基-3-吡啶乙酸32.4 g(174.0 mmol)、 2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N′,N′-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)66.2 g(174.0 mmol)、三乙胺19.2 g(191.4 mmol)和N,N-二甲基甲酰胺200 mL，攪拌下反應10 h。抽濾，濾液倒入適量水中，用乙酸乙酯(3×100 mL)萃取，合并有機相，依次用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，殘余物加入乙醚50 mL，抽濾得白色固體1044.4 g，收率75.5%, m.p.223.2～226.5 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 400 MHz)δ: 10.39(s 1H), 9.31(d,J=1.6 Hz, 1H), 9.11(d,J=1.6 Hz, 1H), 8.72(m, 1H), 8.65(m, 1H), 8.52(dd,J=8.6 Hz, 2.4 Hz, 1H), 8.20(m, 2H), 7.73(d,J=1.6 Hz, 1H), 3.91(s, 2H), 2.34(s, 3H)。

(6) 2-甲基-4-吡啶硼酸酯(13)的合成

在500 mL三口瓶中加入2-甲基-6-氯吡啶(11)60.0 g(470.4 mmol)、聯硼酸頻哪醇酯110.1 g(156.8 mmol)、甲氧基(環辛二烯)合銥二聚體0.3 g(0.5 mmol)、 4,4′-二叔丁基-2,2′-二吡啶0.6 g(2.3 mmol)和正己烷300 mL，氮氣保護下，升溫至60 ℃，攪拌下反應2.5 h。減壓濃縮，殘余物倒入適量水中，抽濾，濾餅用少量水洗滌，過濾，濾餅加入正己烷50 mL，抽濾得白色固體12107.4 g，收率90.0%, m.p.105.2～107.8 ℃;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 8.56(d,J=1.8 Hz, 1H), 7.92(m, 1H), 2.35(s, 3H), 1.34(s, 12H)。

在500 mL三口瓶中加入2-甲基-6-氯-吡啶硼酸酯29.7 g(118.4 mmol)、甲酸銨15.1 g(236.6 mmol)、鈀炭3.0 g(wt=5%)和甲苯200 mL，氮氣保護，攪拌下反應6 h。過濾，濾液減壓濃縮，殘余物加入丙酮100 mL，攪拌0.5 h；抽濾得白色固體1321.8 g，收率84.9%, m.p.59.6～62.5 ℃;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 8.51(dd,J=4.8 Hz, 1.0 Hz, 1H), 7.51(s, 1H), 7.42(d,J=4.8 Hz, 1H), 2.55(s, 3H), 1.34(s, 12H)。

(7) LGK974(14)的合成

在500 mL三口瓶中加入6-氯-5-甲基-N-[5-(2-吡嗪基)-2-吡啶基]-3- 吡啶乙酰胺29.4 g(88.2 mmol)、磷酸鉀56.4 g(264.6 mmol)、 2-甲基-4-吡啶硼酸酯22.8 g(105.6 mmol)、雙(三苯基膦)二氯化鈀[PdCl2(PPh3)2]1.8 g(14.2 mmol)和混合溶劑[V(1,4-二氧六環)/V(水)/V(乙醇)=20/1/0.5]300 mL，氮氣保護，攪拌下回流反應12 h。過濾，濾餅用少量甲醇洗滌，合并濾液和洗液，減壓濃縮，殘余物加入少量水，抽濾，濾餅加入乙醚50 mL，攪拌1 h；抽濾得黃白色固體1424.1 g，收率70.3%, m.p.263.8～266.9 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 400 MHz)δ: 11.08(s 1H), 9.30(d,J=1.6 Hz, 1H), 9.11(d,J=1.6 Hz, 1H), 8.63(m, 1H), 8.59(m, 1H), 8.47(dd,J=8.6 Hz, 2.4 Hz, 1H), 8.13(m, 3H), 7.89(m, 1H), 7.77(m, 1H), 7.70(m, 1H), 3.83(s, 2H), 2.34(s, 3H), 2.32(s, 3H);13C NMR(DMSO, 100 MHz)δ: 168.2, 159.2, 156.8, 156.6, 150.7, 148.4, 148.34, 147.1, 144.3, 143.1, 142.2, 141.4, 133.6, 132.3, 131.3, 130.8, 130.6, 122.1, 119.7, 112.7, 41.8, 23.8, 18.6; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C23H20N6O{[M+H]+}397.1771, found 397.1774。

2 結果與討論

2.1 化合物10的合成[9-10]

考察了不同酰胺化方法對反應的影響,結果見表1。由表1可知，選擇HATU/TEA體系時，收率最高為75%。

表1 酰胺化方法對化合物10收率的影響

2.2 化合物13的合成

合成化合物13時，以2-甲基-6-氯吡啶為起始原料，通過催化劑甲氧基(環辛二烯)合銥二聚體催化在吡啶環的4-位成功引入硼酸酯，在氫氣、堿以及催化劑同時存在的條件下進行還原反應得到化合物13。對催化劑用量和堿對13收率的影響進行了優化。

(1) 催化劑用量

文獻[11]方法表明，反應時需加入催化劑進行催化還原，催化劑用量對反應有較大的影響。對催化劑用量進行優化后發現，鈀碳(wt=5%)催化劑與原料質量比為0.15/1時，收率最高為89.1%。

(2) 堿

文獻[11]方法使用的堿包括碳酸氫鈉、叔丁醇鉀、碳酸鉀、甲酸銨。在實驗過程中發現，沒有堿參與反應時，反應不能成功引發；隨著堿性的增強，收率降低。采用甲酸銨為堿，收率最高為86.4%(表2)。

表2 堿對化合物13收率的影響

2.3 化合物14的合成

Suzuki偶聯反應為構筑芳香環間C—C鍵的有效方法[12-15]。采用Suzuki偶聯反應合成了化合物14，并研究了堿對收率的影響，結果見表3。由表3可知，以磷酸鉀為堿時，收率最高為67.9%。

表3 堿對化合物14收率的影響

以2-氨基-5-溴吡啶和2-氨基吡嗪、2-甲基-6-氯吡啶等為起始原料，采用匯聚式合成法，經取代、Suzuki、酰胺化等10步反應合成了Porcupine抑制劑LGK974，總收率11.5%。該路線具有成本低、安全環保、副產物少及后處理簡單等優點。