第3章 紫杉醇生产工艺
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选择性保护母环巴 卡亭III或10-DAB
酯化反应
紫杉醇 去除保护基
17
（1） （3） （4） （5）
（6）
（7）
来自百度文库
紫
（2）
杉
醇
侧
链
前
体
的
合
成
工
艺
流
程
18
紫 杉 醇 的 半 合 成 工 艺 流 程
19
（二）β-内酰胺型侧链前体的合成与质量控制 （1）乙酰氧基乙酰氯的制备
投料比羟基乙酸∶乙酰氯∶二氯亚砜 = 1∶3∶3； 温度控制：第一步是60℃，第二步是70℃。 总收率达83%。
投料比基础四元环∶硝酸铈铵为1∶3（摩尔比）； 条件：乙腈-水为溶剂，收率达90%。
25
（5）水解四元环的制备
cis-3-羟基-4-苯基-2-吖叮啶酮
条件：饱和碳酸氢钠-甲醇溶液为溶剂，室温下反应。 不能用强碱，以防内酰胺环水解。
26
（6）硅化四元环的制备
cis-3-(三乙基硅氧基)-4-苯基-2-吖叮啶酮
吡啶如何除？
CuSO4与吡啶形成络合物
35
10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)的保护
(1) Et3SiCl
(2) AcCl
36
10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)的保护
➢ 硅化反应： 投料比（摩尔比）10-DAB:三乙基氯硅烷为1:40； 惰性气体保护下室温反应10～12h，收率达95%；
A
* 13
1*
B*
* *
C
H
4 *
*
5
O
* 2' *
O
OH O O
HO
OO
11个手性中心 紫杉醇 Taxol 三环二萜核
4
（一）紫杉醇类药物
➢ 是随机筛选药物成功的范例。 ➢ 作用机制
与β微管蛋白结合，促进 微管蛋白的聚合并抑制微管 解聚，将细胞周期阻断于 G2/M期，抑制细胞有丝分裂， 导致癌细胞死亡。
8
（二）紫杉醇的工艺路线研究
4）化学半合成： 母核：巴卡亭III和10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB) 侧链：苯基异丝氨酸
O
O O OH
10
*
7*
O NH O
A
* 13
1*
B*
* *
C
H
4 *
*
5
O
* 2' *
O
OH O O
HO
OO
9
（二）紫杉醇的工艺路线研究
4）化学半合成：
巴卡亭III
10-去乙酰基巴卡亭III (10-DAB)
5
（二）紫杉醇的工艺路线研究
1）天然提取： 从红豆杉的树皮中分离提取。 2）化学全合成： 3）生物合成： 4）化学半合成：
6
（二）紫杉醇的工艺路线研究
2）化学全合成：
➢ Holton路线—线性合成路线
A
AB
ABC
➢ Nicoloau路线—会聚式
A环和C环
八元B环，得ABC三环化合物。
➢ Danishefsky路线—会聚式
法纯化，直至达到药用标准。
43
谢谢!
44
投料比水解四元环∶三乙基氯硅烷为180g∶250ml； 条件：室温下反应 8～12h，收率达85%。
27
（6）硅化四元环的制备
保护剂：三乙基氯硅烷或乙烯基乙醚
乙烯基乙醚
乙氧乙氧基
28
（6）硅化四元环的制备
保护剂乙烯基乙醚与羟基的亲电加成机理
Ph
Ph
H
OC2H5 + H+
H + OC2H5
CC
HCC
10
3.2 紫杉醇侧链的合成工艺原理
（一）非手性侧链合成工艺 （二）手性侧链合成工艺 （三）侧链前体物合成工艺
11
（一）非手性侧链合成工艺
先把侧链连接到二萜母环上，然后进行立体控制的化学反 应，产生紫杉醇的手性侧链结构。 典型例子是肉桂酸成酯法。 反式肉桂酸首先与母环13位的羟基成酯，然后对侧链双 键进行羟基化、氨基化、苯甲酰化，产生所需立体构型。 缺点：产生紫杉醇的活性侧链结构时选择性较差。
第3章 紫杉醇生产工艺
3.1 概述 3.2 紫杉醇侧链的合成工艺原理 3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
1
3.1 概 述
（一）紫杉醇类药物 （二）紫杉醇的工艺路线研究
2
（一）紫杉醇类药物
N-苯甲酰基 N-叔丁氧羰基
3
（一）紫杉醇类药物
O
O O OH
苯 基 异 丝 氨 酸
10
*
7*
O NH O
反式肉桂酸
12
（二）手性侧链合成工艺
手性侧链:2R,3S-苯基异丝氨酸衍生物
➢ 双键不对称氧化法
➢ 醛醇反应法
顺式肉桂醇 反式肉桂酸甲酯
顺式肉桂酸乙酯
苯乙酮与烯醇硅醚在手性催化剂 的作用下发生醛醇缩合反应。
13
（三）侧链前体物合成工艺
➢ 侧链前体物
噁唑烷羧酸 噁唑啉羧酸 噁嗪酮 β-内酰胺
14
（三）侧链前体物合成工艺
β-内酰胺侧链前体的制备
酰氯与亚胺反应 酯与亚胺反应 二酮还原
15
3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
（一）紫杉醇半合成工艺流程 （二）β-内酰胺型侧链前体的合成与
质量控制 （三）母环的保护反应与质量控制 （四）紫杉醇的合成与质量控制
16
（一）紫杉醇半合成工艺流程
合成紫杉醇的侧 链（或前体物）
22
（3）基础四元环的制备
[2+2]型环加成反应：乙酰氧基乙酰氯在三乙 胺作用下脱HCl生成烯酮，烯酮与亚胺反应得 单一顺式异构体。
23
（3）基础四元环的制备
产物的立体构型取决于亚胺 上取代基的类型。取代基为 芳基、芳杂环、共轭烯烃时， 环加成产物为顺式。
对接四元环
24
（4）氧化四元环的制备
cis-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮
-2-吖叮啶酮
(t-BuOCO)2O
DMAP：二甲基氨基吡啶
与二碳酸二叔丁酯反 应制得多烯紫杉醇， N-叔丁氧羰基。
N-CO-t-BuO
多烯紫杉醇
30
（7）对接四元环的制备
➢ 投料比硅化四元环∶苯甲酰氯∶三乙胺为 2g∶1mL∶2mL；
➢ 室温下反应 8～12h，收率大于90%； ➢ 加入三乙胺以除去反应中生成的HCl，防止其
➢ 乙酰化反应： 投料比（摩尔比）7-三乙基硅-10-DAB:乙酰氯为 1:1.5；0℃反应5h，收率达90%；
➢ 乙酰化反应需严格控制温度，以防13-OH乙酰化。
37
3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
（一）紫杉醇的半合成工艺流程 （二）β-内酰胺型侧链前体的合成与质
量控制 （三）母环的保护反应与质量控制 （四）紫杉醇的合成与质量控制
20
（2）N-苯亚甲基-4-甲氧基苯胺（亚胺） 的制备
苯甲醛和对氨基苯甲醚在甲醇中混合、搅拌， 室温下反应4h，收率大于90%。
21
（3）基础四元环的制备
cis-1-对甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮
投料比亚胺∶乙酰氧基乙酰氯∶三乙胺为1∶2∶3； 条件：低温（＜-20℃），反应8～10h，收率达60%。
与亚氨基成盐；
31
（7）对接四元环的制备
➢ 需保证体系的单一性，不可混入醇、水等能被 DMAP(二甲基氨基吡啶)催化的活性物质；
➢ 加入过量的苯甲酰氯以保证四元环的完全转化。
32
（三）母环的保护反应与质量控制
10
7
13
1
活性：7-OH > 10-OH > 13-OH > 1-OH
33
巴卡亭III的保护
然升温至0℃，继续反应至完全，收率大于90%。 ➢ 正丁基锂的用量很关键：量过大破坏四元环和
巴卡亭III母环。
40
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅基-紫杉醇的 制备
➢ 反应对水和氧极其敏感： 需严格处理反应试剂和控制反应条件。反应在 惰性气体保护下进行，严格无水无氧操作。
➢ 酯化反应中温度的控制很关键： 低于-45℃，不反应；高于-20℃，正丁基锂会 使母环降解。常用液氮-乙腈控温。
41
（2）紫杉醇的制备
➢ 三乙基硅基保护基，可通过氢氟酸水解除去。溶 剂为乙腈和吡啶的混合液；
➢ 投料比，双保护紫杉醇∶氢氟酸为1g∶10mL；
42
（2）紫杉醇的制备
➢ 0℃反应8h，升至室温再反应10h，收率达80%； ➢ 萃取后的有机相应迅速处理，蒸除溶剂时严格
控温，以防紫杉醇降解； ➢ 水解得到的紫杉醇粗品可用柱色谱和重结晶方
(1) Et3SiCl / Py
34
巴卡亭III的保护
➢ 选择性保护7-OH，使侧链与13-OH反应； ➢ 投料比巴卡亭III∶Et3SiCl∶吡啶为
1g∶12mL∶50mL；
➢ 吡啶既是催化剂，又是缚酸剂和溶剂；
➢ 室温下反应10-12h，收率达95%。
➢ 反应完后吡啶需除去，否则影响反应进程的监测。
D环
将A环和C、D环连接
八元B环
7
（二）紫杉醇的工艺路线研究
3）生物合成： ➢ 红豆杉细胞培养工艺
用红豆杉的细胞或韧皮部的细胞进行细胞培养。
➢ 真菌发酵工艺
从紫杉树中分离出来的内生真菌(Taxomyces andreanae)
可以合成紫杉醇和紫杉烷。
➢ 工程大肠杆菌发酵工艺
推测紫杉醇的生物合成约19步，已完成13步基因的编码 酶的表达。目前可合成紫杉二烯及其羟化产物。
38
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅 -紫杉醇的制备
对接反应 酯化反应
醇锂与β-内酰胺反应立体选择性较高，可用外消旋β内酰胺进行反应，节省了合成光学活性β-内酰胺的费用。
39
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅基-紫杉醇的 制备
➢ 投料比母核∶四元环∶丁基锂 = 1∶5∶2.5； ➢ 滴加丁基锂控温-45～-30℃，在1～1.5h内自
H
H
HH
对甲苯磺酸
NH
+
H HO
O
H C C OC2H5
-H H
HC
NH
O
O
C OC2H5
HH
HH
➢ 需保持反应体系的单一性，防止其他具有较强 酸性或亲电性试剂的介入；
➢ 反应所需的各种试剂须经严格处理，除去其中 所含水分和醇类。
29
（7）对接四元环的制备
cis-1-苯甲酰基-3-(三乙基硅氧基)-4-苯基
酯化反应
紫杉醇 去除保护基
17
（1） （3） （4） （5）
（6）
（7）
来自百度文库
紫
（2）
杉
醇
侧
链
前
体
的
合
成
工
艺
流
程
18
紫 杉 醇 的 半 合 成 工 艺 流 程
19
（二）β-内酰胺型侧链前体的合成与质量控制 （1）乙酰氧基乙酰氯的制备
投料比羟基乙酸∶乙酰氯∶二氯亚砜 = 1∶3∶3； 温度控制：第一步是60℃，第二步是70℃。 总收率达83%。
投料比基础四元环∶硝酸铈铵为1∶3（摩尔比）； 条件：乙腈-水为溶剂，收率达90%。
25
（5）水解四元环的制备
cis-3-羟基-4-苯基-2-吖叮啶酮
条件：饱和碳酸氢钠-甲醇溶液为溶剂，室温下反应。 不能用强碱，以防内酰胺环水解。
26
（6）硅化四元环的制备
cis-3-(三乙基硅氧基)-4-苯基-2-吖叮啶酮
吡啶如何除？
CuSO4与吡啶形成络合物
35
10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)的保护
(1) Et3SiCl
(2) AcCl
36
10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)的保护
➢ 硅化反应： 投料比（摩尔比）10-DAB:三乙基氯硅烷为1:40； 惰性气体保护下室温反应10～12h，收率达95%；
A
* 13
1*
B*
* *
C
H
4 *
*
5
O
* 2' *
O
OH O O
HO
OO
11个手性中心 紫杉醇 Taxol 三环二萜核
4
（一）紫杉醇类药物
➢ 是随机筛选药物成功的范例。 ➢ 作用机制
与β微管蛋白结合，促进 微管蛋白的聚合并抑制微管 解聚，将细胞周期阻断于 G2/M期，抑制细胞有丝分裂， 导致癌细胞死亡。
8
（二）紫杉醇的工艺路线研究
4）化学半合成： 母核：巴卡亭III和10-去乙酰基巴卡亭III(10-DAB) 侧链：苯基异丝氨酸
O
O O OH
10
*
7*
O NH O
A
* 13
1*
B*
* *
C
H
4 *
*
5
O
* 2' *
O
OH O O
HO
OO
9
（二）紫杉醇的工艺路线研究
4）化学半合成：
巴卡亭III
10-去乙酰基巴卡亭III (10-DAB)
5
（二）紫杉醇的工艺路线研究
1）天然提取： 从红豆杉的树皮中分离提取。 2）化学全合成： 3）生物合成： 4）化学半合成：
6
（二）紫杉醇的工艺路线研究
2）化学全合成：
➢ Holton路线—线性合成路线
A
AB
ABC
➢ Nicoloau路线—会聚式
A环和C环
八元B环，得ABC三环化合物。
➢ Danishefsky路线—会聚式
法纯化，直至达到药用标准。
43
谢谢!
44
投料比水解四元环∶三乙基氯硅烷为180g∶250ml； 条件：室温下反应 8～12h，收率达85%。
27
（6）硅化四元环的制备
保护剂：三乙基氯硅烷或乙烯基乙醚
乙烯基乙醚
乙氧乙氧基
28
（6）硅化四元环的制备
保护剂乙烯基乙醚与羟基的亲电加成机理
Ph
Ph
H
OC2H5 + H+
H + OC2H5
CC
HCC
10
3.2 紫杉醇侧链的合成工艺原理
（一）非手性侧链合成工艺 （二）手性侧链合成工艺 （三）侧链前体物合成工艺
11
（一）非手性侧链合成工艺
先把侧链连接到二萜母环上，然后进行立体控制的化学反 应，产生紫杉醇的手性侧链结构。 典型例子是肉桂酸成酯法。 反式肉桂酸首先与母环13位的羟基成酯，然后对侧链双 键进行羟基化、氨基化、苯甲酰化，产生所需立体构型。 缺点：产生紫杉醇的活性侧链结构时选择性较差。
第3章 紫杉醇生产工艺
3.1 概述 3.2 紫杉醇侧链的合成工艺原理 3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
1
3.1 概 述
（一）紫杉醇类药物 （二）紫杉醇的工艺路线研究
2
（一）紫杉醇类药物
N-苯甲酰基 N-叔丁氧羰基
3
（一）紫杉醇类药物
O
O O OH
苯 基 异 丝 氨 酸
10
*
7*
O NH O
反式肉桂酸
12
（二）手性侧链合成工艺
手性侧链:2R,3S-苯基异丝氨酸衍生物
➢ 双键不对称氧化法
➢ 醛醇反应法
顺式肉桂醇 反式肉桂酸甲酯
顺式肉桂酸乙酯
苯乙酮与烯醇硅醚在手性催化剂 的作用下发生醛醇缩合反应。
13
（三）侧链前体物合成工艺
➢ 侧链前体物
噁唑烷羧酸 噁唑啉羧酸 噁嗪酮 β-内酰胺
14
（三）侧链前体物合成工艺
β-内酰胺侧链前体的制备
酰氯与亚胺反应 酯与亚胺反应 二酮还原
15
3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
（一）紫杉醇半合成工艺流程 （二）β-内酰胺型侧链前体的合成与
质量控制 （三）母环的保护反应与质量控制 （四）紫杉醇的合成与质量控制
16
（一）紫杉醇半合成工艺流程
合成紫杉醇的侧 链（或前体物）
22
（3）基础四元环的制备
[2+2]型环加成反应：乙酰氧基乙酰氯在三乙 胺作用下脱HCl生成烯酮，烯酮与亚胺反应得 单一顺式异构体。
23
（3）基础四元环的制备
产物的立体构型取决于亚胺 上取代基的类型。取代基为 芳基、芳杂环、共轭烯烃时， 环加成产物为顺式。
对接四元环
24
（4）氧化四元环的制备
cis-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮
-2-吖叮啶酮
(t-BuOCO)2O
DMAP：二甲基氨基吡啶
与二碳酸二叔丁酯反 应制得多烯紫杉醇， N-叔丁氧羰基。
N-CO-t-BuO
多烯紫杉醇
30
（7）对接四元环的制备
➢ 投料比硅化四元环∶苯甲酰氯∶三乙胺为 2g∶1mL∶2mL；
➢ 室温下反应 8～12h，收率大于90%； ➢ 加入三乙胺以除去反应中生成的HCl，防止其
➢ 乙酰化反应： 投料比（摩尔比）7-三乙基硅-10-DAB:乙酰氯为 1:1.5；0℃反应5h，收率达90%；
➢ 乙酰化反应需严格控制温度，以防13-OH乙酰化。
37
3.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制
（一）紫杉醇的半合成工艺流程 （二）β-内酰胺型侧链前体的合成与质
量控制 （三）母环的保护反应与质量控制 （四）紫杉醇的合成与质量控制
20
（2）N-苯亚甲基-4-甲氧基苯胺（亚胺） 的制备
苯甲醛和对氨基苯甲醚在甲醇中混合、搅拌， 室温下反应4h，收率大于90%。
21
（3）基础四元环的制备
cis-1-对甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮
投料比亚胺∶乙酰氧基乙酰氯∶三乙胺为1∶2∶3； 条件：低温（＜-20℃），反应8～10h，收率达60%。
与亚氨基成盐；
31
（7）对接四元环的制备
➢ 需保证体系的单一性，不可混入醇、水等能被 DMAP(二甲基氨基吡啶)催化的活性物质；
➢ 加入过量的苯甲酰氯以保证四元环的完全转化。
32
（三）母环的保护反应与质量控制
10
7
13
1
活性：7-OH > 10-OH > 13-OH > 1-OH
33
巴卡亭III的保护
然升温至0℃，继续反应至完全，收率大于90%。 ➢ 正丁基锂的用量很关键：量过大破坏四元环和
巴卡亭III母环。
40
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅基-紫杉醇的 制备
➢ 反应对水和氧极其敏感： 需严格处理反应试剂和控制反应条件。反应在 惰性气体保护下进行，严格无水无氧操作。
➢ 酯化反应中温度的控制很关键： 低于-45℃，不反应；高于-20℃，正丁基锂会 使母环降解。常用液氮-乙腈控温。
41
（2）紫杉醇的制备
➢ 三乙基硅基保护基，可通过氢氟酸水解除去。溶 剂为乙腈和吡啶的混合液；
➢ 投料比，双保护紫杉醇∶氢氟酸为1g∶10mL；
42
（2）紫杉醇的制备
➢ 0℃反应8h，升至室温再反应10h，收率达80%； ➢ 萃取后的有机相应迅速处理，蒸除溶剂时严格
控温，以防紫杉醇降解； ➢ 水解得到的紫杉醇粗品可用柱色谱和重结晶方
(1) Et3SiCl / Py
34
巴卡亭III的保护
➢ 选择性保护7-OH，使侧链与13-OH反应； ➢ 投料比巴卡亭III∶Et3SiCl∶吡啶为
1g∶12mL∶50mL；
➢ 吡啶既是催化剂，又是缚酸剂和溶剂；
➢ 室温下反应10-12h，收率达95%。
➢ 反应完后吡啶需除去，否则影响反应进程的监测。
D环
将A环和C、D环连接
八元B环
7
（二）紫杉醇的工艺路线研究
3）生物合成： ➢ 红豆杉细胞培养工艺
用红豆杉的细胞或韧皮部的细胞进行细胞培养。
➢ 真菌发酵工艺
从紫杉树中分离出来的内生真菌(Taxomyces andreanae)
可以合成紫杉醇和紫杉烷。
➢ 工程大肠杆菌发酵工艺
推测紫杉醇的生物合成约19步，已完成13步基因的编码 酶的表达。目前可合成紫杉二烯及其羟化产物。
38
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅 -紫杉醇的制备
对接反应 酯化反应
醇锂与β-内酰胺反应立体选择性较高，可用外消旋β内酰胺进行反应，节省了合成光学活性β-内酰胺的费用。
39
(1)2´-三乙基硅基-7-三乙基硅基-紫杉醇的 制备
➢ 投料比母核∶四元环∶丁基锂 = 1∶5∶2.5； ➢ 滴加丁基锂控温-45～-30℃，在1～1.5h内自
H
H
HH
对甲苯磺酸
NH
+
H HO
O
H C C OC2H5
-H H
HC
NH
O
O
C OC2H5
HH
HH
➢ 需保持反应体系的单一性，防止其他具有较强 酸性或亲电性试剂的介入；
➢ 反应所需的各种试剂须经严格处理，除去其中 所含水分和醇类。
29
（7）对接四元环的制备
cis-1-苯甲酰基-3-(三乙基硅氧基)-4-苯基