特力利汀關鍵中間體（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯的質量控制

張少平，張愛啟，李培申，漆定超，劉東玲

（1.滄州那瑞化學科技有限公司，河北滄州 061108；2.滄州市高級醫藥中間體技術創新中心，河北滄州 061108；3.河北省糖尿病和精神疾病藥物中間體重點實驗室，河北滄州 061108）

Ⅱ型糖尿病是一種迅速發展的代謝性疾病，全球范圍內有數以百萬計的人深受其害，其特點是空腹血糖升高，胰島素抵抗，肝葡萄糖生成異常升高以及葡萄糖刺激的胰島素分泌減少。此外，長期缺乏血糖控制會增加微血管和大血管出血，從而導致并發癥的發生。

目前的治療策略包括降低胰島素抵抗，用外源注射胰島素進行補給，增加體內的胰島素含量，幫助身體維持正常的胰島素值，減少肝葡萄糖輸出并限制葡萄糖吸收。其中，廣泛使用的胰島素分泌型膠囊例如格列萘類（如瑞格列奈）需要每餐服用，以都避免發生低血糖癥。因此，糖尿病人一般每天口服降糖藥，才不引起低血糖癥。

特力利汀（Teneligliptin），3-[（2S，4S）-4-[4-（3-甲基-1-苯基-1H-吡唑-5-基）-1-哌嗪基]-2-吡咯烷基]甲酰基]噻唑烷。Teneligliptin 由三菱田邊制藥株式會社（日本大阪）合成的，商品名為Tenelia。

1 特力利汀概述

1.1 特力利汀結構

特力利汀是一種基于脯氨酰噻唑烷的DPP-4抑制劑，其特征是具有連續的五個特殊剛性環的“J”形結構（圖1），基于與DPP-4亞位結合的相互作用。與希特利汀一樣，特力利汀是3類DPP-4抑制劑，可與DPP-4上的S1，S2和S2亞位點結合，雖然希特利汀和特力利汀以相同的方式與亞位點結合，但是特力利汀的活性比希特利汀高五倍，可能是由效力差異導致的。其有三點原因：

由五環形成的特力利汀獨特剛性的“ J 形”結構與DPP-4結合時，導致少部分熵損失；

圖1 特力利汀的化學結構

特力利汀對DPP-4的S2亞位點的親和力來自特力利汀的羰基和在S2亞位點的Asn710側鏈之間的氫鍵形成特力利汀通過“錨定域”介導的強疏水相互作用與DPP-4的S2亞位結合。

1.2 特力利汀合成路線分析

（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯（1）與 1-（3-甲基-1-苯基-5-吡唑基）哌嗪（7）是合成特力利汀的主要物質，還原胺化后，經脫保護反應得到Teneligliptin。影響其質量的主要因素是中間體（2S）-4-氧代-2-（3-噻唑烷基羰基）-1-吡咯烷羧酸叔丁酯（1），對其合成進行控制，可以實現Teneligliptin 的質量控制。

查閱文獻可知，合成中間體1-（3-甲基-1-苯基-5-吡唑基）哌嗪7有四種路線，路線有用惡臭氣味的五硫化二磷，對環境污染較為嚴重；還有涉及維爾斯邁爾-哈克反應，但是反應收率較低，原料也沒有完全參與反應；反應路線中的雙（2-氯乙基）胺試劑，也會對水質造成影響，所以采用較為溫和的N-Boc 哌嗪和雙乙烯酮為原料的反應路線。

中間體1的合成分為化學法和生物發酵法，化學法對環境的會造成一定的破壞，大規模的化學工業化生產對環境的傷害會更加嚴重；生物發酵法將會受到環境的制約，導致產品的純度不高，工業化產量下降，經查閱文獻得知一種新型的設計路線。

2 實驗部分

2.1 實驗合成路線

化合物1合成路線是以2 為原料，經氨基的保護，羥基氧化，得到4；5 為原料制備 6，最后 4 與 6 縮合得到特力利汀關鍵中間1。

3的合成：1HNMR，δ：11.0（br，1H，COOH），4.46～4.36（m，1H，CH）4.16～4.09，3.71～3.49（m，3H，NCH2，CH2CH），2.32～2.29（m，1H），2.11～2.05（m，1H），1.26，1.48（s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：174.31，156.64，69.66，57.84，54.65，39.07，37.40，28.36。

4 的合成：1HNMR，δ：12.98（s，1H），4.53（dd，J=14，6Hz，1H），3.92～3.74（m，1H），3.67（dd，J=18，6Hz，1H），3.12（dt，J=22，11Hz，1H），2.60～2.39（m，1H），1.41，1.39（2×s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：209.07，173.74，155.07，80.84，57.14，53.39，41.73，28.44。

6 的合成：1HNMR，δ：3.96～3.76（m，2H），2.87（dq，J=8.7，6.1Hz，2H），2.63～2.46（m，2H）；13CNMR（101MHz，CDCl3）。δ：55.21，52.59，33.76。

1 的合成：1HNMR，δ：4.94（dd，J=9.3，2.8Hz，1H），4.15（tt，J=11.8，3.7Hz，1H），4.02（d，J=18.3Hz，2H），3.80（d，J=18.4Hz，2H），3.71（dd，J=7.6，3.8Hz，1H），2.75（dd，J=18.9，9.0Hz，2H），2.65～2.44（m，2H），1.48（s，9H）；13CNMR（101MHz，CDCl3），δ：207.95，170.71，155.23，81.73，55.09，53.47，33.87，31.68，29.44，28.31，28.25。

3 結果和討論

根據參考文獻對3、4、6進行處理，通過對其進行改良，可控制關鍵體1的質量。

對3進行后處理，N-Boc-反式-4-羥基-L-脯氨酸為無色油狀液體，將其進行重結晶處理，可以避免長時間放置在瓶中而發生凝固現象，便于下次使用。

對4進行合成氧化時，實驗了不同的氧化體系：TEMPO/NaClO/乙酸異丙酯/KBr/NaHCO3氧化體系；TEMPO/TCCA/乙酸異丙酯氧化體系；TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化體系，并對其進行優化改良。在TLC 監控顯示中，TEMPO/NaClO/乙酸異丙酯/KBr/NaHCO3氧化體系沒有產生底物反應，未能進行氧化；TEMPO/TCCA/乙酸異丙酯氧化體系，底物氧化反應完全。在反應中，TCCA 要分批多次緩慢加入，如果加入過快將會發生沖料的危險反應。減壓濃縮蒸發除溶劑過程中4將會出現變黑的情況，是因為在制備 3 時發生嚴重酸化。調研的文獻中是0～5℃下進行反應，pH=2，產物 3 在 TCCA 氧化時很容易變黑，在反復實驗后證實，調節pH 為4～5 時，氧化后變黑的情況不再出現，從而提高了產物的質量；另一個原因是在氧化反應結束后，產物中還有剩余的 氧化劑和催化劑，經過多次實驗后，可以得知減壓干燥溫度較高，長時間的反應，在高溫下進行干燥氧化產物將會使其變黑，只要控制產物的反應溫度在50℃以下，發生變黑的現象減少。另外此種方法產生的有機廢物較多，產物4有著強烈并無法除去的“氯氣味道”，對其產品的質量造成影響，使反應的收率下降。

TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化體系，TLC 監控顯示底物完全氧化。反應中需要將溫度控制在10℃以下。實驗后證明內部溫度大于10℃時，對其滴加NaClO 也未能完全氧化。添加過量的NaClO 也不能完全反應底物，其可能的影響因素是較高的溫度會使催化劑TEMPO 分解并失活，反應也不能完全進行。反應完成后，由于酸化過濾得到的產物4，在二氯甲烷中具有一定的溶解度，過濾速度造成反應產率的干擾作用較大，導致產率為75%～90%。

針對以上的現象，選用TEMPO/NaClO/二氯甲烷的氧化體系為最佳氧化體系。

4的合成與反應時間有關，延長體系的反應時間，可以觀察到生成物由淡黃色變成棕色再變為深棕色，生成量會大大下降，影響收率。

通過查找文獻，實驗嘗試合成噻唑而非合成6，對其進行GC 檢測反應進程，雜質產生較多，對噻唑烷的含量造成影響，收率為23.0%。但直接制備產物6，其收率可達92.5%，所以簡化操作，進行優化實驗。

三乙胺的用量對1的反應結果也有很大的影響，僅改變三乙胺的用量，可以增加產物的收率。

4 結束語

以L-羥基脯氨酸（2）為原料，對氨基采取保護后，氧化羥基得到4。對共振氧化法進行探究，確定合適的氧化方法，兩步反應的產率為88.2%；當化合物6以合成鹽酸鹽的形式反應時，產率為92.5%，利于存儲，實現了后續縮合反應產率的提高。最后，在縮合反應結束后，得到關鍵中間體（S）-4-氧代-2-（噻唑烷-3-羰基）吡咯烷-1-羧酸叔丁基（1），總產率為73.8%。該制備方法操作簡單，便于后處理操作，產率高，適合大規模的工業化生產。