塞普替尼合成路線綜述

陳 龍，胡 偉，黃 璐，范昭澤*

1. 武漢九州鈺民醫(yī)藥科技有限公司，湖北 武漢 430071；

2. 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430205；

3. 武漢大學(xué)藥學(xué)院，湖北 武漢 430072

抗癌藥物不斷被發(fā)現(xiàn)，在腫瘤治療中發(fā)揮著越來越重要的作用［1］。腫瘤的靶向治療是一種針對特定靶向位點的細(xì)胞分子水平的治療方式［2］。2022 年7 月19 日，Eli Lilly 公司宣布，全球首個高選擇性的轉(zhuǎn)染重排（rearranged during transfection，RET）酪氨酸激酶抑制劑（RET 抑制劑）靶向藥物塞普替尼（selpercatinib，1）獲準(zhǔn)在中國海南博鰲超級醫(yī)院用于臨床急需，該藥物為RET 融合陽性的非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）和甲狀腺癌（thyroid cancer）患者在“先行先試”的政策條件下提供了新的治療選擇［3］。

塞普替尼研發(fā)代號為LOXO-292、LY352772，英文化學(xué)名為6-（2-hydroxy-2-methylpropoxy）-4｛6-［6-［（6-methoxypyridin-3-yl）methyl］-3，6-diazabicyclo ［3.1.1］ heptane-3-yl］ pyridin-3-yl｝pyrazolo［1，5-α］pyridine-3-carbonitrile，中文化學(xué)名為6-（2-羥基-2-甲基丙氧基-4｛6-［6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基）吡啶-3-基］吡啶-3-基｝吡唑［1，5-α］吡啶-3-甲腈，中文別名為賽哌替尼、塞普替尼、塞帕替尼、色普替尼、色普卡替尼等，其原研為美國Array 生物制藥（Array BioPharma）公司。2013 年7 月，Loxo Oncology Eli Lilly 公司與Array 公司簽訂多項許可和合作協(xié)議，由Loxo 公司進行后續(xù)研究開發(fā)。2020 年5 月8 日，美國FDA 批準(zhǔn)Eli Lilly 公司的口服塞普替尼膠囊（規(guī)格40 mg 和80 mg，商品名Retevmo）上市，用于治療：（1）轉(zhuǎn)移性RET 融合陽性的NSCLC 成人患者；（2）需要系統(tǒng)治療的晚期或轉(zhuǎn)移性RET 突變甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid cancer，MTC）的成人和12 歲及以上兒童患者；（3）需要系統(tǒng)治療并且是放射性碘難治的晚期或轉(zhuǎn)移性RET 融合陽性甲狀腺癌的成人和12歲及以上兒童患者。塞普替尼是全球首個獲得批準(zhǔn)上市的專門針對攜帶RET 基因突變的癌癥患者的療法［4-10］。2022 年9 月30 日，Eli Lilly 公司的塞普替尼膠囊獲得NMPA 批準(zhǔn)在中國上市（規(guī)格為40 mg 和80 mg，商品名：睿妥）。

作者根據(jù)不同的起始物料和合成工藝綜述了塞普替尼的合成路線，匯總的合成路線圖見圖1。

圖1 塞普替尼（1）的合成路線圖Fig.1 Graphical synthetic routes of selpercatinib（1）

1 方法A-C

此3 種方法均以3-溴-5-甲氧基吡啶（2）為起始物料。

1.1 方法A 和方法B

方法A 出自Array 公司提交的PCT 國際專利申請WO2018071454A1［11］中所述的合成路線和方法，MENDIOLA 等［12-17］分別對方法A 的部分或全部路線進行報道；方法B 出自Loxo 公司和Array公司提交的美國專利申請US20190106438A1［18］所述的合成路線和方法，此外David 等［19］對方法B的過程進行報道。

方法A 和方法B 分別以4-溴-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（10）、6-溴-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（11）作為關(guān)鍵中間體，依據(jù)多條合成路線制備目標(biāo)化合物塞普替尼（1）。化合物10 和化合物11 的合成過程相同，都是以3-溴-5-甲氧基吡啶（2）為起始物料，通過兩條路徑合成而來。化合物10 與化合物11 為區(qū)域異構(gòu)體，在合成此區(qū)域異構(gòu)體時，反應(yīng)條件及后續(xù)處理基本保持一致。

合成化合物10 和化合物11 的過程如下。

路徑一：以2 為起始物料，其與2，4，6-三甲基苯磺酰羥胺（3）發(fā)生氨基取代反應(yīng)得到1-氨基-3-溴-5-甲氧基吡啶-1-鎓-2，4，6-三甲基苯磺酸鹽（4），所得產(chǎn)物4 直接與丙炔酸乙酯（5）發(fā)生環(huán)合反應(yīng)分別得到4-溴-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲酸乙酯（6a）或6-溴-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲酸乙酯（6b），6a 或6b 在氫溴酸的作用下水解脫羧而得到4-溴-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶（7a）或6-溴-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶（7b），7a或7b 在三氯氧磷/DMF 條件下發(fā)生Vilsmeier-Haack甲酰化反應(yīng)得到4-溴-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛（8a）或6-溴-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛（8b），8a 或8b 與鹽酸羥胺發(fā)生肟化反應(yīng)得到4-溴-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛肟（9a）或6-溴-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛肟（9b），9a 或9b 經(jīng)與醋酐反應(yīng)后得到化合物10或化合物11。

路徑二：以2 為起始物料，與2，4-二硝基苯氧基胺（12）發(fā)生胺基取代反應(yīng)得到中間態(tài)產(chǎn)物1-氨基-3-溴-5-甲氧基吡啶-1-鎓-2，4-二硝基苯酚鹽（13），13 直接與2-氯丙烯腈（14）發(fā)生環(huán)合反應(yīng)得到化合物10 或化合物11。

1.1.1 方法A 化合物10 與3-（5-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧戊環(huán)-2-基）吡啶-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（15）發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)生成3-（5-（3-氰基-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基）吡啶-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（16），16 在無水AlCl3的作用下脫去甲氧基中甲基而生成3-（5-（3-氰基-6-羥基吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基）吡啶-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（17），17 與1-氯-2-甲基-2-丙醇（18）在氫氧化鉀的作用下進行乙氧基化反應(yīng)得到關(guān)鍵中間體3-（5-（3-氰基-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基）吡啶-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（19），19在鹽酸的作用下脫Boc 得到4-（6-（3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基）吡啶-3-基）-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶- 3-腈（20），20 與5-（氯甲基）-2-甲氧基吡啶（21）發(fā)生N-烷基化反應(yīng)得到1。

化合物10 也可在無水AlCl3作用下脫去甲氧基中甲基成4-溴-6-羥基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（22）。通過22 有3 種路徑可以制備化合物19。

路徑一：22 與18 發(fā)生乙氧基化反應(yīng)生成4-溴-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（23），23 與2-氟-5-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）吡啶（24）發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（25），25 與3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（26）發(fā)生N-烷基化反應(yīng)得到19。

路徑二：22 與18 發(fā)生乙氧基化反應(yīng)生成23后，23 可與15 發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到19。

路徑三：22 與15 發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)得到17，17 與18 在氫氧化鉀的作用下進行乙氧基化反應(yīng)得到19，19 之后的反應(yīng)與上述制備1 的反應(yīng)過程一致。

1.1.2 方法B 化合物11 可通過4 種路徑制備目標(biāo)化合物1。其中有3 種合成路線需要合成至相同的關(guān)鍵中間體25，再按照方法A 中所述內(nèi)容來制備目標(biāo)化合物1。

合成化合物25 的方法如下。

路徑一：化合物11 在鈀催化劑作用下發(fā)生Miyaura 硼化反應(yīng)得到4-甲氧基-6-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（27），27 在N-甲基嗎啉氮氧化物（NMO）作用下被氧化成6-羥基-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（28），28 與18 發(fā)生乙氧基化反應(yīng)得到6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）-4-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（29），29 在無水AlCl3作用下脫去甲氧基中甲基成4-羥基-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（30），30 在三氟甲磺酸酯化試劑的作用下生成3-氰基-6-（2-羥基-2-甲基丙氧基）吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基三氟甲磺酸酯（31），31 與24 發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到25。

路徑二：化合物11 在無水AlCl3的作用下脫去甲氧基中甲基而生成6-溴-4-羥基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（32），32 在三氟甲磺酸酯化試劑的作用下生成6-溴-3-氰基吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基三氟甲磺酸酯（33），33 與24 發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)得到6-溴-4-（6-氟吡啶-3-基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（35），35 在鈀催化劑作用下發(fā)生Miyaura 硼化反應(yīng)而生成4-（6-氟吡啶-3-基）-6-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（36），36 與18 在強堿的作用下發(fā)生乙氧基化反應(yīng)得到25。

路徑三：如同路徑二中方法，化合物11 合成至化合物34，34 在鈀催化及弱堿環(huán)境下與磷雜環(huán)丙烷類化合物及18 一鍋法合成25。

方法B 中第4 種合成化合物1 的過程是化合物11 按照上述路徑二中合成過程制備33 后，33 與6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3-［5-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）吡啶-2-基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷（37）發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)得到6-溴-4-｛6-［6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基］吡啶-3-基｝吡唑并［1 ，5-α］吡啶-3-甲腈（38），38 在鈀催化劑作用下發(fā)生Miyaura 硼化反應(yīng)得到4-｛6-［6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基］吡啶-3-基｝-6-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）吡唑［1，5-α］吡啶-3-甲腈（39），39在氫氧化鈉和過氧化氫的作用下被氧化成6-羥基-4-｛6-［6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基］吡啶-3-基｝吡唑并［1，5-α］吡啶-3-腈（40），40 在強堿條件下與18 發(fā)生乙氧基化反應(yīng)得到1。

方法A 和方法B 都具有兩條合成路徑制備關(guān)鍵中間體10 或11，其中一條合成路徑需要進行6步反應(yīng)才能制備關(guān)鍵中間體，過于繁瑣，反應(yīng)得到6a 和6b［n（6a）∶n（6b）=1.6∶1］，收率為46%~48%，其他反應(yīng)收率在80%~95%，總收率＜20%，不適合工業(yè)化的需求；另一條合成路線只需3 步反應(yīng)，大大優(yōu)化了反應(yīng)過程，提高了反應(yīng)收率。合成關(guān)鍵中間體10 或11 之后，方法A 和方法B 可通過多種路徑合成目標(biāo)化合物1，合成路線具有可選擇性，可以根據(jù)車間生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)成本進行路線選擇，更加適合車間規(guī)模生產(chǎn)需求，能較為快速地完成生產(chǎn)前準(zhǔn)備匹配市場需要。

方法A 的每一種路徑，都使用了昂貴的鈀試劑作為催化劑，可通過重復(fù)利用催化劑和溶劑套用的手段去降低反應(yīng)的物料成本，但是產(chǎn)品需要進行重金屬殘留的處理，增加了質(zhì)量研究難度，并且方法A 中有高溫、高壓的封管反應(yīng)，危險性高，對反應(yīng)設(shè)備和操作人員的技術(shù)要求高。與方法A相比，方法B 具有反應(yīng)步驟少、反應(yīng)收率高等優(yōu)點。盡管方法B 中所有路線都使用鈀試劑，且少數(shù)步驟更是使用到過氧化氫，這使得反應(yīng)的成本以及反應(yīng)過程的危險性都有所增加，但是通過對鈀試劑和溶劑的重復(fù)套用可以大大減少成本并且站在工藝安全化的考慮，方法B 更容易工業(yè)化。

1.2 方法C

方法C 來源于江蘇慧聚藥業(yè)有限公司的中國專利申請CN202110688238.8［20］所公開的合成路線和方法。該方法是以2 為起始物料，經(jīng)多步反應(yīng)得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（48），48 可用于制備塞普替尼（1）關(guān)鍵的中間體25。

該路線具體過程如下：2 與24 在鈀試劑作為催化劑的條件下發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)生成6'-氟-5-甲氧基-3，3'-聯(lián)吡啶（41），41 與3 反應(yīng)制備1-氨基-6'-氟-5-烷氧基-［3，3'-聯(lián)吡啶］-1-鎓-2，4，6-三甲基苯磺酸鹽（42），42 與丙炔酸甲酯（43）發(fā)生環(huán)合反應(yīng)得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-羧酸甲酯（44），44 在氫溴酸的作用下水解脫羧得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶（45），45 在三氯氧磷/DMF 條件下發(fā)生Vilsmeier-Haack 甲酰化反應(yīng)得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛（46），46 與鹽酸羥胺發(fā)生肟化反應(yīng)得到4-（6-氟吡啶-3-基）-6-甲氧基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲醛肟（47），47 與醋酐反應(yīng)得到48。用48 制備25 的過程為，48 在無水AlCl3作用下脫去甲氧基中甲基成36，36 與18 在堿性條件下發(fā)生乙氧基化反應(yīng)得到關(guān)鍵中間體25。

該方法主要提供了一種制備化合物48 的合成方法，48 是制備關(guān)鍵中間體25 的重要化合物。方法C 與方法A 及方法B 相同之處在于所用起始物料都為2；不同之處在于方法C 規(guī)避了原研發(fā)公司的化合物合成專利路線，創(chuàng)造性地設(shè)計一種合成25 的新工藝路線，但其過程中采用鈀試劑作為催化劑，使用了不易處理的鈀催化劑、極性與產(chǎn)物近似的丙炔酸甲酯和高腐蝕性的三氯氧磷和易揮發(fā)性的氫溴酸，且反應(yīng)后需要多次使用柱層析來純化產(chǎn)物，增加該方法的操作難度和生產(chǎn)成本，導(dǎo)致該方法難應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。

2 方法D

方法D 也來源于Loxo 公司和Array 公司提交的美國專利申請US20190106438A1［18］所述的合成路線和方法，David 等對方法F 的合成方法進行了后續(xù)報道［19］。

該方法是以3，5-二溴吡啶（49）為起始物料，經(jīng)7 步反應(yīng)制備化合物1。具體的過程如下：49 與3 反應(yīng)生成1-氨基-3，5-二溴吡啶-1-鎓-2，4，6-三甲基苯磺酸鹽（50），50 與丙烯腈（51）發(fā)生環(huán)合反應(yīng)生成4，6-二溴吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（52），52與15 在鈀催化劑和弱堿的作用下發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)生成3-［5-（6-溴-3- 氰基吡唑并［1，5-α］吡啶-4-基）吡啶-2-基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（53），53 在鈀催化劑作用下發(fā)生Miyaura 硼化反應(yīng)及在氫氧化鈉和過氧化氫的作用下被氧化成17，17 的后續(xù)反應(yīng)按照方法A 中所述過程開展。

該方法是原研公司開發(fā)的另一種合成路線，其使用了不同的起始物料，進一步豐富了原研公司關(guān)于化合物1 的合成方法，與方法A 相比該方法具有路徑短、收率較高等優(yōu)點。與方法A 制備關(guān)鍵中間體17 過程相比較，方法D 同樣使用到昂貴的金屬催化劑和復(fù)雜的純化過程，但可通過重復(fù)套用及技術(shù)改進等優(yōu)化手段，可以降低方法D 的成本問題，并且方法D 的反應(yīng)條件相對溫和，使其更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

3 方法E

方法E 是武漢九州鈺民醫(yī)藥科技有限公司的中國專利CN201911346875.6［21］所述的合成路線和方法（該專利已獲得授權(quán)）。該方法是以4-（6-氟吡啶-3-基）-6-羥基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-甲腈（36）為起始物料，與18 在氫化鈉的作用下發(fā)生乙氧基化反應(yīng)生成25，25 與6-［（6-甲氧基吡啶-3-基）甲基］-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷（54）發(fā)生N-烷基化反應(yīng)生成1。

該方法使用化合物36 作為起始物料，經(jīng)二步反應(yīng)制備化合物1，極大縮短了反應(yīng)的歷程，提高反應(yīng)的收率；該方法使用強堿NaH 替代原研工藝的弱堿作為乙氧基化反應(yīng)的催化劑，避免了高溫、高壓的危險反應(yīng)過程，但需注意大量使用氫化鈉時燃燒爆炸的危險。該方法具有路線短、總收率高和目前生產(chǎn)成本較高的特點，生產(chǎn)企業(yè)需要綜合性地考慮物料成本和時間成本之間的利弊。

4 方法F

方法F 是武漢九州鈺民醫(yī)藥科技有限公司的中國專利CN201911348328.1［22］所述的合成路線和方法（該專利已獲得授權(quán)）。該方法是以4-［6-（3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基）吡啶-3-基］-6-羥基吡唑并［1，5-α］吡啶-3-腈（55）為起始物料，與1-溴-2-甲基-2-丙醇（56）在堿性試劑的作用下，進行醚化反應(yīng)生成20，20 與5-甲酰基-2-甲氧基吡啶（57）在氰基硼氫化鈉的作用下發(fā)生還原氨化反應(yīng)生成1。

該方法使用化合物55 作為起始物料，經(jīng)二步反應(yīng)制備化合物1，極大縮短了反應(yīng)的歷程，提高反應(yīng)的收率；該方法使用化合物56 替代原研路線中使用的化合物18，不僅規(guī)避了專利保護，也避免了高溫、高壓的危險反應(yīng)。該方法具有路線短、總收率高、避免高危險性化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)點，但同方法E 一樣，該方法生產(chǎn)成本較高。

5 方法G

方法G 是察略盛醫(yī)藥科技（上海）有限公司提交的PCT 國際專利申請WO2020177668A1［23］中所述的合成路線。該方法是以3-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（58）為起始物料，與5-溴-2-碘吡啶（64）在鈀試劑和碳酸鉀的作用下發(fā)生N-烷基化反應(yīng)生成3-（5-溴吡啶-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（59），59 在醋酸鉀及鈀試劑的作用下與聯(lián)硼酸頻那醇酯發(fā)生Miyaura 硼化反應(yīng)生成｛6-［6-（叔丁氧基羰基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-3-基］吡啶-3-基｝硼酸（60），60 在鈀試劑和碳酸鈉的作用下，與31 發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)生成19，后續(xù)反應(yīng)按照方法A 中所述過程開展。

該方法的優(yōu)點在于路線短和過程簡單，更加適合工業(yè)化生產(chǎn)的需求，缺點是多步反應(yīng)中使用鈀試劑作為催化劑，且多步反應(yīng)的后處理采用柱層析方式純化產(chǎn)物。綜上所述，該方法具有路線短、過程簡單、物料成本高和收率較低等特點，具有產(chǎn)業(yè)化的可能性。

6 結(jié) 論

本文綜述了采用5 種不同的起始物料、7 條不同的合成路線制備得到塞普替尼（1）的方法和過程。提出分別以3-溴-5-甲氧基吡啶（方法B）、3，5-二溴吡啶（方法D）和3-（4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基）-3，6-二氮雜雙環(huán)［3.1.1］庚烷-6-羧酸叔丁酯（方法G）為起始原料的3 條合成路線更具有工業(yè)化生產(chǎn)前景，與其他合成路線相比，該3 條合成路線的工藝原料易得，操作簡單，收率高，成本低。