博舒替尼合成工藝研究

陳錦洋，呂歆，王寧，張晗，陳小林，代鳳麗，夏春年*

（1.浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 310014；2.浙江省醫藥保健品進出口有限責任公司，浙江 杭州 310003；3.浙江聚賢醫藥科技有限公司，浙江 臺州 317016）

圖1 博舒替尼的化學結構式Fig.1 Chemical structure of bosutinib

靶向藥物博舒替尼在臨床上應用范圍越來越廣、市場需求越來越大，因此開發合成高效、符合綠色化學理念、本質安全的產業化工藝一直是制藥工作者的研究熱點。

Boshelli 等[4]以3-氟-4-甲氧基苯胺為原料，經氨化、環化和氯代得到中間體6，6 與7 反應生成化合物8，8 在氫化鈉作用下與化合物9 反應得到博舒替尼（1）。合成路線見Scheme 1。其中，化合物4 的環合過程反應溫度高、時間長，易生成難以分離的黑色難溶性油狀雜質，導致純化難、收率低，總收率僅為19.6%。

Scheme 1 博舒替尼合成路線一Scheme 1 Synthesis route 1 of bosutinib

Wang 等[5]以4-羥基-3-甲氧基苯甲酸甲酯為起始原料，經醚化、硝化、還原等3 步反應制備得到化合物13，13 與N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛(DMF-DMA)反應后，與乙腈在丁基鋰的作用下生成化合物15，15 經三氯氧磷氯代、三氯化鋁脫保護得到化合物16，16 與1-溴-3-氯丙烷反應得到化合物17。17 與7 反應得化合物18，最后與N-甲基哌嗪（19）反應得到博舒替尼（1）。合成路線見Scheme 2。該路線以異丙基保護酚羥基再脫保護，增加了制備步驟。同時，使用丁基鋰的反應必須在-78 ℃的極低溫下進行，能耗高且存在安全隱患，總收率僅為11.2%。

Scheme 2 博舒替尼合成路線二Scheme 2 Synthesis route 2 of bosutinib

Boschelli 等[6]以香草酸甲酯為起始原料，經醚化、硝化/還原得到化合物23，23 與氰基乙醛縮二乙醇和三氟乙酸反應生成化合物24，24 在堿性條件下環合成喹啉環得化合物25，25 經三氯氧磷氯代得到17，之后由17 制備博舒替尼。合成路線見Scheme 3。同路線二相比，該路線以香草酸甲酯直接與1-溴-3-氯丙烷反應，所得醚化物21 既保護了羥基，又可直接在后續路線中使用，避免了路線二中用異丙基保護酚羥基又在后續反應中脫保護這一弊端。然而該路線中，24堿環合制備25 的步驟對設備和人員操作的要求較高，產物的收率低于50%且難以純化。該路線操作繁瑣且總收率低（收率僅有13.5%），所需的試劑氰基乙醛縮二乙醇和三氟乙酸價格昂貴。因此路線三并不具備產業化的條件。

Scheme 3 博舒替尼合成路線三Scheme 3 Synthesis route 3 of bosutinib

針對以上文獻[7-11]的不足，設計了以下合成新工藝：

（1）主環構建

以2-甲氧基-5-硝基苯酚（26）為起始原料，經醚化、氨基取代得到化合物28，28 的硝基經鐵粉還原后與2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺（29）、原甲酸三乙酯反應得到化合物31，31 與三氯氧磷反應關環得到目標產物1。合成路線見Scheme 4。

Scheme 4 本研究博舒替尼的合成路線Scheme 4 Synthetic route of bosutinib in this study

（2）側鏈構建

傳統路線以3-氨基酚為起始原料[12]，經過乙酰化、氯化、甲基化、脫保護得到化合物7，7 與氰基乙酰氯反應得到30，收率約30%。該路線（Scheme 5）采用乙酸酐保護氨基，在最后一步進行脫保護，增加了操作步驟、降低了總收率。

Scheme 5 傳統路線合成2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺Scheme 5 Conventional synthesis routes of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxyphenyl)acetamide

新路線（Scheme 6）以3-氨基酚（32）為起始原料，與現制備的氰基乙酰氯反應得到化合物33，經二氯磺酸氯代得到34，再經過硫酸二甲酯甲基化得到30。新方法省去了乙酰基保護和脫乙酰基保護兩個步驟，提高了反應總收率。

Scheme 6 2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)乙酰胺（30）的合成新路線Scheme 6 The new synthesis route of（30）

1 實驗部分

1.1 材料、試劑與儀器

本文涉及的相關實驗未經說明均在理化實驗室的常規玻璃反應容器中進行，相關實驗試劑均為市售化學純或分析純。

薄層色譜用硅膠，HSGF254，煙臺江友硅膠有限公司。柱層析硅膠，200～300 目，青島海洋化工廠。

氫譜和碳譜在型號為Bruker-400 的核磁共振儀上測定，質譜（MS）在Agilent 6210 TOF LC/MS 質譜儀上記錄，熔點用X-4B 熔點儀測定。

1.2 合成方法

1.2.1 27 的合成

將2-甲氧基-5-硝基苯酚（26）(22.4 g,132.5 mmol)和干燥的DMF(100 mL)加入500 mL三口瓶中，攪拌后溶解，加入無水K2CO3( 25 g,181.1 mmol)和1-溴-3-氯丙烷(14 mL,141.6 mmol)，在70 ℃下保溫反應2 h，冷卻至室溫；反應液慢慢加入到1 L 冰水中攪拌1 h，減壓抽濾得30.9 g白色固體27，收率為95.2%。

1.2.2 28 的合成

將27(7.55 g,30.9 mol)、KI(1.03 g,37.0 mmol)，N-甲基哌嗪(30 mL)加入100 mL 三口瓶中，于90 ℃下攪拌3 h；反應液慢慢加入到150 mL 水中淬滅，用乙酸乙酯(30 mL×3)萃取，合并有機相，用飽和NaCl 水溶液(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得9.0 g 棕色固體28，收率為94.5%。

1.2.3 29 的合成

將鐵粉(8.12 g,145 mmol)、氯化銨(0.27 g,5.0 mmol)、10 mL 95%乙醇和10 mL 水加入100 mL 三口瓶中，于80 ℃回流攪拌30 min，緩慢加入28(9 g,29.1 mmol)和95%乙醇(20 mL)的混合溶液，加畢后繼續攪拌回流30 min；降溫至室溫，分批加入無水K2CO3調節體系pH 至8～9；旋蒸除去大部分乙醇，用乙酸乙酯（10 mL×3）萃取，有機層用飽和NaCl 水溶液(10 mL)洗滌，然后用無水Na2SO4干燥，減壓抽濾，旋干濾液得6.9 g 棕色油狀物29，收率為84.9%。

1.2.4 33 的合成

將氰基乙酸(22 g,258.8 mmol)、乙酸乙酯(100 mL)、干燥DMF(0.5 mL)加至500 mL 三口瓶中，攪拌溶解。冰浴冷至0 ℃～5 ℃，攪拌下滴加草酰氯(258.8 mmol,22 mL)，加畢后移走冰浴，反應液慢慢恢復至室溫，攪拌2 h 后得到體系A。將32(21.8 g,20 mmol)溶于乙酸乙酯(100 mL)和DMF(0.5 mL)中，攪拌下滴加到體系A 中，加畢后升溫至75 ℃保溫反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(50 mL×3)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得34.8 g 黃色固體33，收率為98.0%。

1.2.5 34 的合成

將33(34.5 g,196.0 mmol)、1000 mL 乙酸乙酯加入2000 mL 的三口瓶中，攪拌下滴加磺酰氯(352.8 mmol,29 mL)，維持室溫反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(150 mL×3)洗滌，無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得46.3 g淡黃色固體34，收率為96.8%。

1.2.6 30 的合成

將無水K2CO3(3.8 g,67.7 mmol)、34（1.22 g,5 mmol)和乙酸乙酯(50 mL)加入50 mL 三口瓶中，室溫攪拌下滴加硫酸二甲酯(1.15 mL)，加畢后升溫至75 ℃反應30 min。分出有機層并用飽和NaCl 水溶液(20 mL×3)洗滌，用無水Na2SO4干燥后減壓抽濾，旋干濾液得1.05 g 棕色固體30，收率為81.1%。

1.2.7 “一鍋法”制備30

將氰基乙酸(22 g,258.8 mmol)、乙酸乙酯(100 mL)、干燥的DMF(0.5 mL)加入500 mL 三口瓶中，攪拌溶解。冰浴冷至0 ℃～5 ℃，攪拌下滴加草酰氯(258.8 mmol,22 mL)，加畢后移走冰浴，反應液慢慢恢復至室溫，攪拌2 h 后得到體系A。將化合物32(21.8 g,200 mmol)溶于乙酸乙酯(100 mL)和DMF(0.5 mL)中，攪拌下滴加到體系A 中，反應液由澄清溶液轉變為懸濁液，升溫至75 ℃保溫反應30 min。冷卻至室溫，加入磺酰氯（35.6 mL)反應30 min，旋干后以乙醇溶解，加入硫酸二甲酯(47.4 mL)，升溫至75 ℃反應30 min。旋干反應液后過濾得36.7 g 黃色固體30，總收率為71.1%。

1.2.8 31 的合成

將30(3.52 g,12.6 mmol)、37 mL 異丙醇和原甲酸三乙酯(2.78 g,18.7 mmol)加入100 mL 三口瓶中，攪拌成均勻混合液，加熱升溫至80 ℃；將28 和15 mL 異丙醇的混合溶液緩慢滴加至反應液中，加畢后保溫反應48 h，薄層層析（TLC）檢測至反應完畢，冷卻至室溫，析出晶體，減壓抽濾，濾餅用異丙醇洗滌，烘干后得到5.8 g 綠色固體31，收率為83.9%。

1.2.9 博舒替尼（1）的合成

將31(5.8 g，10.5 mmol)、三氯氧磷(4.8 g,31.5 mmol)和乙腈(50 mL)加入100 mL 三口瓶中，攪拌成均勻混合液，加熱升溫至100 ℃反應8 h；反應液冷卻至室溫，慢慢加入300 mL 水中淬滅，然后用乙酸乙酯(50 mL×3)萃取；合并有機相，用飽和NaCl 水溶液(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，抽濾后濾液旋干得4.7 g 白色固體博舒替尼（1），收率為84.5%。

2 結果與討論

2.1 目標產物及中間體的結構表征

博舒替尼（1）：熔點:116.2 ℃～118.0 ℃(116 ℃～120 ℃[1])；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 1.95(m,J=6.4 HZ,2H),2.1 5(s,3H),2.33～2.39(m,8H),2.43(t,J=6.4 HZ,2H),3.86(s,3H),3.94(s,3H),4.19(t,J=6.4 HZ,2H),7.29(m,2H),7.72(s,1 H),7.82(s,1 H),8.39(s,1H)。13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ 26.5,46.2,53.2,54.8,55.3,56.6,57.2,67.3,86.6,102.5,109.5,113.6,117.5,123.1,130.2,137.8,146.1,148.2,149.7,150.0,151.1,153.2,154.4。MS(ESI)：m/z=530.0 [M - H]-。

4-甲氧基-3-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]苯胺（29）：1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 1.83(m,2H),2.14(s,3H),2.48(t,2H),3.83(s,3H),4.04(t,3H),5.22(s,2H),6.45(m,2H),6.62(d,1H)。

2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺（30）：熔點:180.1 ℃～181.2 ℃(180 ℃～181 ℃[11])；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 3.84(s,3H),4.02(s,2H),7.58(s,1H),7.66(s,1H),10.00(s,1H)。

2-氰-N-(2,4-二氯-5-甲氧基苯基)-3-{4-甲氧基-3-[3-(4-甲基哌嗪-基)-丙氧基]-苯基氨基}-丙烯酰胺（31）：熔點:163.5 ℃～164.2 ℃；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ2.06(m,2H),2.30(s,4H),2.55(t,4H),3.87(s,4H),3.95(s,3H),4.09(t,2H),6.68(s,2H),6.86(d,1H),7.38(s,1H),7.76(d,1H),8.17(d,2H),11.36(d,1H)。

2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺（33）：熔點:169.5 ℃～172.1 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSOd6)δ 3.35(s,2H),6.80(d,1H),7.18(m,3H);9.60(s,1H),10.02(s,1H)。

2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺（34）：熔點:188.5 ℃～190.1 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 4.02(s,2H),7,53(s,2H)9.85(s,1H)10.67(s,1H)。

2.2 討論

2.2.1 33 的合成優化

33 由化合物32 與氰基乙酰氯反應得到，而氰基乙酰氯直接由草酰氯與氰基乙酸制備。考察反應物的當量比、溶劑和溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表1、表2、表3。

表1 溶劑對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.1 Effect of the solvent on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

表2 氰基乙酰氯用量對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.2 Effect of cyanoacetyl chloride equivalent on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

表3 溫度對2-氰基-N-(3-甲氧基苯基)乙酰胺合成的影響Tab.3 Effect of temperature on the synthesis of 2-cyanogen-N-(3-methoxyphenyl)acetamide

由表1 可知，DMF 和THF 作為溶劑，反應液中沒有檢測到產物，乙酸乙酯則是最適合的溶劑。表2 數據表明：隨著氰基乙酰氯用量的增加，收率先升高再降低，其中，氰基乙酰氯用量是32的1.3 倍時反應效果最好。表3 數據表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優條件下，反應收率可達93.6%。

2.2.2 34 的合成優化

34 由化合物33 與磺酰氯發生雙氯代反應制得，考察磺酰氯的用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表4、表5、表6。

表4 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.4 Effects of the solvent on the synthesis of 2-cyano-N-2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

表5 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.5 Effects of temperature on the synthesis of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

表6 磺酰氯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-羥基-苯基)乙酰胺合成的影響Tab.6 Effects of sulfonyl chloride equivalent on the synthesis of 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-hydroxy-phenyl)acetamide

由表4 可知，DMF 和丙酮作為溶劑，反應液中沒有檢測到產物，乙酸乙酯則是最適合的溶劑。表5 數據表明：溫度對收率影響不明顯，溫度低收率高。表6 數據表明：磺酰氯用量增加，收率先升高后降低，磺酰氯用量為33 的2 倍時反應效果最好。進一步分析發現：磺酰氯用量較少時，反應生成大量一氯取代雜質；磺酰氯用量較多時，反應生成大量三氯取代雜質。因此，在以上最優條件下，反應收率為80.5%。

2.2.3 30 的合成優化

30 可由34 與硫酸二甲酯制備得到，考察硫酸二甲酯用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表7、表8、表9。

表7 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.7 Effects of the solvent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表8 硫酸二甲酯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.8 Effects dimethyl sulfate equivalent of on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表9 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.9 Effects of temperature on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

由表7 可知，DMF 作為溶劑，反應液中沒有檢測到產物，乙酸乙酯是最適合的溶劑。表8 數據表明：硫酸二甲酯的用量越多收率越高。表9數據表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優條件下，反應收率為71.7%。

2.2.4 “一鍋法”制備30 的優化

設置單一變量，考察硫酸二甲酯用量、反應溶劑和反應溫度等因素對反應的影響，實驗結果見表10、表11、表12。

表10 溶劑對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.10 Effects of the solvent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表11 硫酸二甲酯用量對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.11 Effects of dimethyl sulfate on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

表12 溫度對2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺合成影響Tab.12 Effects of temperature equivalent on 2-cyano-N-(2,4-dichloro-5-methoxy-phenyl)acetamide

由表10 可知，DMF 和乙腈作為溶劑，反應液中沒有檢測到產物，95%乙醇是最適合的溶劑。表11 數據表明：硫酸二甲酯的用量越多收率越高，用量超過34 的3 倍時，影響不明顯。表12 數據表明：隨著溫度升高，收率不斷提高，溫度上升至75 ℃（回流溫度）時，收率最高。在以上最優條件下，反應收率為70.1%。

2.2.5 1-甲氧基-2-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]-4-硝基苯（28）的合成優化

28 可由化合物27 與N-甲基哌嗪發生親核取代反應合成，考察N-甲基哌嗪的用量、溶劑用量和催化劑用量等因素對反應的影響，實驗結果見表13。

表13 1-甲氧基-2-[3-(4-甲基哌嗪-1-基)-丙氧基]-4-硝基苯（28）的合成影響因素研究Tab.13 Study on the synthetic influencing factors of 1-methoxy-2- [3-(4-methylpiperazine-1-yl)-propoxy]-4-nitrobenzene

表13所示，未加催化劑和溶劑時，僅需提高N-甲基哌嗪的當量，反應也能發生，但是N-甲基哌嗪用量需達到27 的20 倍。當催化劑KI 用量為27 的20%時，適當增加N-甲基哌嗪的當量，獲得最高收率。在以上最優條件下，收率為85.5%。

2.2.6 31 的合成優化

化合物31 可由化合物30 和化合物29 在原甲酸三乙酯的催化下合成，30 和29 用量相等，設置單一變量，考察反應溫度和原甲酸三乙酯用量對反應的影響，結果見表14。

表14 化合物31 的合成影響因素研究Tab.14 Studies on the factors influencing the synthesis of 31

溫度分別設置了30 ℃、50 ℃和80 ℃三個梯度，溫度為80 ℃時收率最高。當原甲酸三乙酯用量超過29 的1.5 倍時，收率變化不大。在以上最優條件下，收率為81.2%。

2.2.7 博舒替尼（1）的合成優化

博舒替尼（1）可由化合物31 在三氯氧磷的催化脫水下關環制備，設置單一變量，考察體系溶劑和三氯氧磷用量對反應的影響，結果見表15。

表15 博舒替尼（1）的合成影響因素研究Tab.15 Studies on the factors influencing the synthesis of bosutinib

由表15 可知，乙腈作為溶劑，在80 ℃下回流6 h，反應液中沒有檢測到產物；而選用三氯氧磷作為反應物和溶劑時，在100 ℃下反應8 h，收率為56.1%；增加三氯氧磷的當量，收率明顯提高，但超過31 的3 倍時，收率無明顯變化。在以上最優條件下，收率為87.3%。

3 總結

本研究開發了一種由以3-氨基酚為起始原料，由氰基乙酰氯反應引入氰基，再通過氯化和甲基化反應，高收率得到博舒替尼側鏈2-氰基-N-(2,4-二氯-5-甲氧基-苯基)乙酰胺的全新合成思路；主環則通過選用價格低廉、來源廣泛的2-甲氧基-5-硝基苯酚為起始原料，經過醚化、氨基取代、鐵粉還原，再與原甲酸三乙酯反應生成亞胺，亞胺在三氯氧磷催化脫水下關環制備得到博舒替尼。該工藝原料來源廣泛、操作彈性大、反應條件溫和、收率較高，具有潛在的工業應用價值。