多替拉韦开环杂质的合成

多替拉韦开环杂质的合成
XU Jing-kun;WANG Rui;ZHANG Zu-liang;TIAN Lei;ZOU Hui
【摘要】研究多替拉韦原料药的合成过程中,鉴定出一个开环杂质.通过设计巧妙的合成路线,有效地合成出该杂质,并进行表征.该杂质的合成对今后多替拉韦原料药杂质谱的研究与质量标准的建立提供了参考和依据.
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2019(045)003
【总页数】4页(P39-42)
【关键词】多替拉韦;开环杂质;合成;质量标准
【作者】XU Jing-kun;WANG Rui;ZHANG Zu-liang;TIAN Lei;ZOU Hui
【作者单位】;;;;
【正文语种】中文
【中图分类】R512.91
HIV（人类免疫缺陷病毒）整合酶抑制剂多替拉韦钠（dolutegravir sodium）由葛兰素史克公司研发，于2013年8月获美国FDA（食品药品管理局）批准上市[1]。

其中文化学名称为（4R,12aS）-9-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-甲基-6,8-二氧代-3,4,6,8,12,12a-六氢-2H-吡啶并[1',2':4,5]吡嗪[2,1-b][1,3]噁嗪-7-烯醇钠，结构式如图1。

多替拉韦是一种人类免疫缺陷病毒类型1（HIV-1）整合酶链转移抑制药（INSTI），适用与其他抗逆转录病毒药联用治疗成年及12岁以
上和体重至少40 kg儿童的HIV-1感染[2]。

图1 多替拉韦钠结构式Fig.1 The structural formula of dolutegravir sodium
查询原研公司化合物制备专利，其合成路线如图2[3]。

起始物料1-[2,2-双（甲基氧基）乙基]-5-甲氧羰基-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氢-2-吡啶羧酸甲酯1在氢氧化
锂作用下，位阻小的酯基水解成羧酸。

化合物1-[2,2-双（甲基氧基）乙基]-5-羧
酸-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氢-2-吡啶羧酸甲酯2在醋酸与甲基磺酸中缩醛脱保护成醛基。

含醛基化合物3与（R）-3-氨基正丁醇4反应关环生成并环化合物5。

5与2,4-二氟苄胺6用CDI（N,N-二羰基咪唑）缩合生成酰胺7。

最后经氯化锂脱
甲基生成多替拉韦原料。

图2 多替拉韦合成路线Fig.2 Synthetic route of dolutegravir
尝试上述路线反应合成的多替拉韦原料药，通过LC-MS检测，发现除了主峰420（[M+H]+）的分子离子峰之外，还有一个与产物分子量一样的420（[M+H]+）小杂质峰。

该杂质推断是由于多替拉韦在酸性条件并且加热的步骤中，侧环不稳定，部分开环降解导致（图3）。

图3 杂质A可能的产生机理Fig.3 Possible Mechanism of Impurity A
查阅相关文献，期刊Organic Process Research&Development上报道了一篇
文章，提及多替拉韦原料药合成过程中的一个杂质，与我们设想的杂质结构基本相同（图4）[4]，但是文中并未提及烯烃杂质B的具体合成方法。

检索相关合成数
据库，也未发现有与杂质A相似母核结构的合成介绍。

图4 文献报道的杂质结构Fig.4 Impurity structure reported by literature
因为推测杂质A是在酸性条件下加热生成。

我们尝试用多替拉韦在6 N的盐酸水
溶液中回流降解，反应6 h后，反应液经LC-MS鉴定，仍只有微量杂质A生成，且与其他杂质混合，难以分离提取。

基于上述原因，我们设计了一条全新的，未有类似文章报道的杂质A的合成路线
（图5）。

该路线主要特点是在合成过程中，先引入侧链4，用苯甲酰基保护羟基，再关环并脱保护，有效地避免了侧环结构的生成。

图5 杂质A的合成路线Fig.5 Synthetic route of impurity A
合成以化合物2为起始原料，与6缩合，生成1-[2,2-双（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氢-2-吡啶羧酸甲酯11，氢氧化钠水解化合物11上的酯基成羧酸，再与4缩合生成酰胺化合物1-[2,2-双（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-氧代-3-甲氧基-2-[（R）-1-甲基-3-羟基]丙氨基-1,4-二氢吡啶12，化合物12上裸露的羟基上
苯甲酰基保护基，再在酸性条件下关环，氢氧化钠脱除苯甲酰基保护基生成化合物N-（2,4-二氟苯基）-2-[（R）-1-甲基-3-羟基]丙基-9-甲氧基-1,8-二氧代-1,8-二氢吡啶并 [1,2]吡嗪-7-酰胺13。

最后氯化镁脱除甲基，得到最终的杂质A。

本文描述了一种“保护-关环-脱保护”的方法，合成了一种全新的多替拉韦原料药开环杂质。

上述路线反应步骤简便，各步产率较高，能以较高的收率和纯度得到所需杂质A。

方便了多替拉韦原料药质量标准的建立与杂质谱的分析。

实验部分如下：
1-[2,2-双（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-氧代-3-甲氧基-1,4-二氢-2-吡啶羧酸甲酯11：
反应瓶中加入化合物2（20.0 g,63.4 mmol），二氯甲烷（150 mL），室温下搅拌溶解。

降温至15℃～20℃，加入N,N-羰基二咪唑（13.9 g,85.6 mmol），氮
气保护下保温反应2 h。

滴入化合物6（10.0 g,69.8 mmol），滴毕升至室温反应2 h。

反应液依次用1NHCl水溶液（100 mL）、5%的碳酸钠水溶液（130 mL）、饱和食盐水（100 mL）洗。

有机相浓缩至干，所得油状物柱层析分离（流动相：
正己烷∶乙酸乙酯=2∶1），得白色固体粉末产物11（18.9 g,68%）。

1H NMR （400 MHz,CDCl3）δ:10.39（s,1H）,8.42 （s,1H）,7.38 （td,J=8.4,6.4
Hz,1H）,6.87～6.76（m,2H）,4.63（d,2H）,4.50（t,J=4.8 Hz,1H）,4.04
（d,J=4.8 Hz,2H）,3.98（d,J=10.6 Hz,6H）,3.39（s,6H）；LC-MS
（m/z）:441[M+H]+.
1-[2,2-双（甲基氧基）乙基-5-{[（2,4-二氟苯基）甲基]氨甲酰基}-4-氧代-3-甲氧基-2-[（R）-1-甲基-3-羟基]丙氨基-1,4-二氢吡啶（12）：
反应瓶中加入化合物 11（18.9 g,42.9 mmol），乙醇（190 mL），搅拌溶解。

加入2 N NaOH水溶液（95 mL），室温下搅拌反应1 h，TLC鉴定原料消失。

6 N HCl水溶液调节pH至3～4。

反应液浓缩至干，剩余物中加入水（50 mL），
二氯甲烷（100 mL×3）萃取，合并有机相浓缩至干得白色固体，该固体直接加入二氯甲烷（180 mL），1-羟基苯并三唑（8.7 g,64.4 mmol），1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐（12.3 g,64.4 mmol），化合物4（7.7 g,85.8 mmol）。

室温搅拌2 h，反应液用水（180 mL）洗，饱和食盐水（100 mL）洗，有机相浓缩至干。

剩余物中加入二氯甲烷（40 mL），搅拌溶解，加入正己烷（120 mL）。

室温搅拌24 h，有固体析出，抽滤，滤饼真空干燥，得淡黄色固体颗粒12（16.2 g,76%）。

1H NMR（400 MHz,CDCl3）δ:10.33（t,J=5.9
Hz,1H）,8.35（s,1H）,7.39（td,J=8.5,6.4 Hz,1H）,7.12（d,J=8.4
Hz,1H）,6.88～6.77（m,2H）,4.63～4.59（m,3H）,4.41～4.32（m,1H）,4.03（d,J=5.0 Hz,2H）,3.90（s,3H）,3.84～3.72 （m,2H）,3.39 （d,J=4.3
Hz,6H）,1.99～1.89（m,1H）,1.66～1.56（m,1H）,1.33（d,J=6.7 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:498[M+H]+.
N-（2,4-二氟苯基）-2-[（R）-1-甲基-3-羟基]丙基-9-甲氧基-1,8-二氧代-1,8-二氢吡啶并[1,2]吡嗪-7-酰胺（13）：
反应瓶中加入化合物12（16 g,32.2 mmol），二氯甲烷（160 mL），三乙胺（4.9 g,48.3 mmol）。

降温至0℃～5℃，缓慢滴加苯甲酰氯（5.4 g,38.6 mmol）
的二氯甲烷（40 mL）溶液。

滴毕，室温搅拌反应5 h。

将反应液缓慢倒入冰水中，分液，有机相水（100 mL）洗，有机相浓缩至干。

剩余油状物中加入乙腈（200 mL）、甲基磺酸（0.9 g,9.7 mmol）、冰醋酸（9.3 g,154.6 mmol）。

氮气保护升温至回流反应7 h，降温，水喷射泵减压旋去溶剂。

剩余物中加入二氯甲烷（120 mL），1N HCl（120 mL）洗，有机相减压旋干，得到黄色油状物。

加入
甲醇（150 mL），氢氧化钠（7.2 g,178.8 mmol），室温搅拌反应1 h。

水喷射
泵减压旋去溶剂，剩余物中加入水（150 mL）、二氯甲烷（150 mL）萃取，水
喷射泵减压旋去溶剂得白色粉末固体化合物 13（9.0 g,65%）。

1H NMR（400 MHz,CDCl3）δ:10.55（t,J=5.9 Hz,1H）,8.64（s,1H）,7.37（td,J=8.6,6.4
Hz,1H）,6.87～6.77（m,3H）,6.42（d,J=6.3 Hz,1H）,5.20～ 5.08
（m,1H）,4.65（d,J=5.9 Hz,2H）,4.05（s,3H）,3.71 ～3.59（m,1H）,3.57 ～3.47（m,1H）,2.55（s,1H）,2.00 ～1.90（m,1H）,1.84 ～1.73（m,1H）,1.40（d,J=6.9 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:434[M+H]+.
反应瓶中加入化合物13（9.0 g,20.8 mmol），加入乙腈（100 mL），搅拌溶解后，氮气保护下升温至70℃～80℃，加入氯化镁（2.8 g,29.8 mmol），保温反
应5 h。

降至室温，加入6 N HCl水溶液（20 mL），反应液浓缩至干，剩余物中加入水（100 mL），二氯甲烷（100 mL×2）萃取，合并有机相，水喷射泵减压
旋去溶剂。

加入乙醇（60 mL），升温至75℃～80℃回流搅拌1 h，降至室温，
抽滤，滤饼用乙醇洗，45℃常压烘干得到白色固体粉末产物杂质 A（7.3 g,84%）。

1H NMR（400 MHz,DMSO-d6）δ:12.28（s,1H）,10.60（t,J=5.9
Hz,1H）,8.80（s,1H）,7.55（d,J=6.4 Hz,1H）,7.43 （td,J=8.7,6.6
Hz,1H）,7.25（ddd,J=10.6,9.3,2.6 Hz,1H）,7.07 （tdd,J=8.5,2.6,1.0
Hz,1H）,7.01（d,J=6.4 Hz,1H）,4.89（dt,J=8.2,6.5 Hz,1H）,4.57（d,J=5.9 Hz,2H）,4.53（t,J=4.9 Hz,1H）,3.43 ～3.35（m,2H）,1.94～1.71
（m,2H）,1.29（d,J=6.8 Hz,3H）；LC-MS（m/z）:420[M+H]+.
参考文献
【相关文献】
[1]罗丽娟，黄璐，张玉芹.HIV整合酶抑制剂药物研究与应用[J].中国新药与临床杂志，2014,33（7）:481-484.
[2]李艳玲，刘红淼，王彩霞，等.艾滋病新药——杜鲁特韦（dolutegravir）[J].新药介绍，2015,34（8）:1064-1066.
[3]Goodman SN,Wang H,Mans D,et al.Process for preparing（4R,12AS）-7-methoxy-4-methyl-6，8-dioxo-3，4，6，8，12，12A-hexa hydro-2H-pyrido[1’，2’:4，
5]pyrazino[2,1-B][1,3]oxazine-9-carboxylicacid[P].US：9120817B2.2015-9-1.
[4]Sankareswaran S,Mannam M,Chakka V,et al.Dentification and control of critical process impurities:an improved process for the preparation ofdolutegravir sodium [J].Org Process Res Dev,2016,20（8）:1461-1468.□。