不對稱催化胺化法制備CGRP 受體拮抗劑瑞美吉泮含氟手性片段的合成技術初探

林韋康

（宿遷市科萊博生物化學有限公司，江蘇 宿遷 223800）

偏頭痛是一種以嚴重頭痛為特征的偶發性疾病，全球偏頭痛患者超過10 億人[1]，被列為全球第六大致殘原因[2]，也是導致世界上50 歲以下人群因殘疾而失去工作的主要原因之一[3]。偏頭痛雖然是全球第三大常見疾病，但人們對其發病機制的研究卻少之又少[4]。目前該病癥的治療方案通常分為兩種：預防性治療和急性治療。預防性治療通過用藥降低發作頻次或疼痛程度，如瑞瑪奈珠單抗（Fremanezumab）作為一種選擇性靶向降鈣素基因相關肽（CGRP）的人源化單克隆抗體，已被批準用于成人偏頭痛的預防性治療[5]；急性治療通過用藥緩解發作時疼痛癥狀造成的不適，如CGRP 拮抗劑在偏頭痛急性治療中已顯示出巨大的應用前景[6]。偏頭痛是一種反復發作的單側頭痛為特征的嚴重疼痛狀態[7]，發作時病人痛不欲生，目前市場上既能用作預防又能用作急性治療該疾病的藥物僅有瑞美吉泮[8]。

有研究表明，偏頭痛過程中CGRP 含量會顯著提高，故CGRP 是偏頭痛的生物標志物及促進因子[9-12]，要想治療偏頭痛，要么阻止CGRP 的合成和釋放，要么降低CGRP 釋放后的濃度，要么阻止釋放出的CGRP 激活其受體[13]。而瑞美吉泮作為一種選擇性的、競爭性的口服CGRP 拮抗劑，能夠迅速發揮、有效阻止CGRP 的受體被激活，進而起到緩解偏頭痛的效用[14]。

瑞美吉泮（Rimegepant），也稱BMS-927711，其顯著特點是耐受性與安慰劑相當[15]，劑型服用方便，不良反應少[16]，不會引起血管收縮，安全性和耐受性較好[17]，可用于孕婦治療[18]，其分子結構見圖1。

圖1 瑞美吉泮分子結構式

由圖1 可知，瑞美吉泮分子結構中含有一含氟手性片段(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇，分子結構見圖2。

圖2 瑞美吉泮的含氟手性片段分子結構式

圖2 所示的化合物，共含有3 個手性中心，化學合成難度較大，Ma 等[19]報道可以用轉氨酶為生物催化劑將(6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮轉化為該化合物，但是底物可接受性較差，轉氨酶在合成空間位阻較大的手性胺時難以工業化，不適合工業化規模生產，轉氨酶催化示意圖見圖3。

圖3 瑞美吉泮含氟手性片段的轉氨酶制法示意圖[19]

本研究在Ma 等[19]的研究基礎上，參考Malhari 等[20]的研究成果，采用不對稱還原胺化方法替代生物酶催化，該方法以(6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮為起始原料，工業氫氣為還原劑，在AlⅢ/EDTA 絡合催化劑的作用下，與簡單氨源直接反應生成目標化合物。

1 實驗方法

1.1 試劑與原料

(6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮（工業級，99.5%，中锎米克化學過程（江蘇）有限公司）；AlⅢ/EDTA絡合催化劑（工業級，中锎米克化學過程（江蘇）有限公司）；左旋樟腦磺酸銨（工業級，99.5%，浙江云濤生物技術股份有限公司）；氨水（工業級，20%，聊城市華通化工產品有限公司）。

1.2 儀器與設備

氣相色譜儀（9790，浙江福立分析儀器股份有限公司）；液相色譜儀（1200，安捷倫科技(中國)有限公司）；電子分析天平（XS205，梅特勒-托利多科技（中國）有限公司）；微量水分測量儀（WS-3000，山東淄博正工儀器有限公司）；集熱式恒溫磁力攪拌器（DF-101S，常州潤華電器有限公司）；旋轉蒸發儀（YRE，鞏義市予華儀器有限責任公司）；真空干燥箱（KZ-50G，廣州市康恒儀器有限公司）；無油隔膜真空泵（XZ-1，鄭州耀勒儀器科技有限公司）；低溫冷卻液循環泵（DLSB-5L/25，鞏義市予華儀器有限責任公司）等。

1.3 反應原理

（1）不對稱還原胺化制備(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）

（2）(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）的氨解

1.4 實驗過程

先將水（350.00 g，19.42 mol）加入1 L 哈氏合金高壓釜中，隨后投入左旋樟腦磺酸銨（2，80.00 g，0.32 mol）并攪拌至溶清，最后一次性投入(6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮（1，80.00 g，0.28 mol）和AlⅢ/EDTA 絡合催化劑（4.00 g）。投料畢，此時反應體系呈懸濁狀，升溫至95 ℃～98 ℃，緩慢向高壓釜中通入0.8 MPa 工業氫氣并保溫保壓約9.5 h。保溫保壓完畢，反應體系呈淺黃色澄清液體，降溫至10 ℃以下并繼續攪拌養晶1 h。養晶畢，抽濾，濾餅為(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3，濕品重137.55 g），呈白色晶狀固體，濾液中含有AlⅢ/EDTA 絡合催化劑，不經任何處理，直接或濃縮后用于下一批不對稱還原胺化。

將前述所得濾餅濕品（3）一次性投入已加水300.00 g（16.65 mol）的1 L 搪玻璃反應釜中，升溫至溶清，溶清時反應體系約90 ℃，用20%氨水21.55 g（0.25 mol）調節反應體系pH=8，攪拌降溫至25 ℃以下，抽濾，濾液為左旋樟腦磺酸銨（5）的水溶液，濃縮到一定體積后用于下一批不對稱還原胺化；濾餅呈白色片狀固體，為目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4），烘干后重65.25 g，摩爾收率為81.27%（以1 計），光學純度為99.61%。

2 結果與討論

2.1 催化劑的選取

由于催化劑的適用范圍小，用普通氨源（氨氣或銨鹽）對酮進行不對稱催化還原胺化直接制備相應手性伯胺一直是此類反應的研究熱點。本研究使用手性有機酸氨源，胺化物可在反應體系中與手性酸形成復鹽，故并不需要選用諸如二茂鐵雙膦配體、手性銥絡合物、手性釕等昂貴、復雜、回收難度大的催化劑，只要選取一個能有效將酮羰基有效轉化為氨基的催化劑即可。因AlⅢ/EDTA 絡合催化劑具有價廉易得、可在水相中進行反應、可回收使用等優點，故適用于本文所述反應。

2.2 溶劑水量的選取

溶劑水量過多不利于后期析晶而影響收率，水量過少攪拌不均勻且反應后期也得不到均相反應液，故水量選擇為起始原料底物酮重量的4.3 倍較為合適。當將(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）或目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4）的濾液作為溶劑水進行循環利用時，也是通過前述建議水量來控制濾液的濃縮程度。

2.3 氫氣壓力選取

氫氣壓力過低不利于反應進行，氫氣壓力過 高會產生如圖4 所示雜質。

圖4 氫氣壓力過高可能產生的雜質

控制其他工藝參數不變，僅改變氫氣壓力，考察反應情況，結果見表1。

表1 不同氫氣壓力條件下的反應結果

根據表1 的結果可以看出，隨著氫氣壓力的增高，目標產物收率不斷提高，且在氫氣壓力為0.8 MPa 達到峰值；當氫氣壓力達到0.6 MPa 時開始有雜質1 產生；當氫氣壓力達到0.9 MPa 時，除了雜質1 以外還出現了雜質2 和雜質3；雜質1、雜質2 和雜質3 的含量與氫氣壓力正相關。當氫氣壓力高于0.9 MPa 時，氫氣壓力越高，雜質1、雜質2 和雜質3 的含量越高。考慮到雜質1 有水溶性，可以方便地與目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4）分離，故氫氣壓力選取為0.8 MPa 為宜。

2.4 濾液回收利用對目標產物收率的影響

在 (6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮（1）的不對稱還原胺化過程進行HPLC 中控發現，起始原料（1）已基本轉化完全，但最終根據所得目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4）的干品重量計算，并達不到理論摩爾收率。為此，分別對(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）濾液和目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4）的濾液進行濃縮，發現目標產物摩爾收率達不到理論量的原因是(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）在水中有一定的溶解度。因此，當將(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3）濾液作為溶劑水用于下一批不對稱還原胺化時，目標產物收率顯著提高，達到93.00%以上。

3 結論

以左旋樟腦磺酸銨（2）為普通氨源，0.8 MPa氫氣為還原劑，(6S,9R)-6-(2,3-二氟苯基)-9-羥基-6,7,8,9-四氫-5H-環庚烷[b]吡啶-5-酮（1）于95 ℃的水相中在AlⅢ/EDTA 絡合催化劑的作用下，可被不對稱催化還原胺化得到(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇的左旋樟腦磺酸復鹽（3），復鹽（3）經20%氨水氨解即可得到目標產物(5S,6S,9R)-5-氨基-6-(2,3-二氟苯基)-6,7,8,9-四氫-5H-環庚[b]吡啶-9-醇（4）。

最佳反應條件：反應溫度為95 ℃，反應壓力為0.8 MPa，投料比例是n(底物酮):n(普通氨源)=1:1.14，催化劑添加量為底物酮重量的5%，溶劑水的用量為起始原料底物酮重量的4.3 倍。

AlⅢ/EDTA 絡合催化劑和普通氨源左旋樟腦磺酸銨（2）均可循環利用，生產成本較低，反應過程不涉及有機溶劑，安全性和環保性較佳，適用于規模化工業化生產。