一种制备第二代紫杉醇类抗癌药Cabazitaxel的方法

摘要

本发明属药物合成领域，涉及合成第二代紫杉醇类抗癌新药Cabazitaxel的方法，该方法中，以高的区域选择性得到10-脱乙酰基巴卡亭III(I)的C-7和C-10位羟基甲硫亚甲基(MTM)化同时C-13位羟基氧化的关键中间体(II)，然后一锅法完成化合物II的C-13位羰基和C-7、C-10位甲硫亚甲基(MTM)脱甲硫基操作得到XRP6258的母核(IV)，然后与各种类型的侧链进行进行对接，最后脱除侧链保护基得到产品Cabazitaxel(V)。本发明方法具有制备过程效率高、工艺简单、收率高、成本较低、易于操作等优点，适于大规模的生产制备抗癌药XRP6258。

说明书

技术领域

本发明属药物合成领域，涉及合成第二代紫杉醇类抗癌新药Cabazitaxel(XRP6258)的方法，具体涉及以10-脱乙酰基巴卡丁III(I)为起始原料合成XRP6258(V)的一种新方法，所述方法具有制备过程效率高、工艺简单、收率高、成本较低、易于操作等优点，适于大规模的生产制备抗癌药XRP6258。

背景技术

紫杉醇(Paclitaxel)当今世界抗肿瘤药物的明星分子，其在临床上主要用于治疗卵巢癌、食管癌、尿路转移上皮癌、头颈部鳞癌、乳腺癌、非小细胞肺癌、恶性黑色实体瘤及其它一些实体瘤，特别对治疗转移性卵巢癌、乳腺癌疗效显著，已被公认为非常有发展前途的抗肿瘤药物。然而紫杉醇与其它化疗药物一样，其对于多药耐药(MDR)肿瘤几乎无活性，这也是紫杉醇用药导致化疗失败的重要因素。因而，开发对于多药耐药肿瘤仍然保持疗效的紫杉烷类抗癌药物一直是国内外药物科学家的研究热点。

Cabazitaxel(XRP6258)是由法国Sanofi-Aventis公司研发的紫杉烷类化合物，其结构特点是将多西他赛的C-7、C-10位羟基双甲醚化修饰。Cabazitaxel是P-gp弱的底物，因而比紫杉醇和多西他赛更容易穿越血脑屏障(BBB)。2010年6月，Cabazitaxel因其疗效卓越顺利通过III期临床研究获FDA优先审核批准上市，作为首选地治疗晚期、抗激素型前列腺癌的药物，也用于对多西他赛无效甚至病情加重的晚期前列腺癌患者。临床研究显示XRP6258用药可以明显延长肿瘤患者的存活时间，使病人平均存活时间达到15.1个月。除前列腺癌以外，XRP6258也可能成为治疗其他恶性肿瘤的新选择。

目前，XRP6258的半合成方法已有报道，主要有两条合成路线：

(1).以去乙酰巴卡亭(10-DAB)为起始物，以碘甲烷或硫酸甲酯为烷基化试剂，以氢化钠、氢化钾、正丁基锂、LiHMDS、NaHMDS等试剂为碱，一步完成C-7位与C-10位羟基双甲醚化(WO9925704)：

该方法的缺点是母核的C-7位与C-10位羟基的双甲醚化转化率很低，这是由于C-7位羟基在强碱作用下很容易发生反羟醛缩合的差向异构化反应，从而导致C-7位羟基烷基化难以进行，多数收率很低(10％～20％)，而且反应体系复杂，有关专利公开的现有技术中都是采用制备液相分离，不适于工业化大规模地制备XRP6258。

(2).以去乙酰巴卡亭(10-DAB)为起始物，先以吡啶作溶剂，与过量的三乙基氯硅烷(TESCl)反应制备7-OH与13-OH同时被三乙基硅保护的中间体6258-A，接着以碘甲烷作溶剂和烷基化试剂，以氢化钠为碱，完成10-OH甲醚化产物6258-B，脱除C-7位与C-13位硅醚保护基，再以碘甲烷作溶剂和烷基化试剂，以氢化钠为碱，完成7-OH甲醚化产物6258-D，最后与侧链对接并脱保护得到XRP6258(WO9630356)：

该方法的缺点是路线过长，且母核的C-7位羟基甲醚化转化率低，总收率低于10％，不适于工业化大规模的制备XRP6258。

上述两种制备XRP6258的方法存在有收率太低，纯化困难(多步柱层析)、合成路线太长等缺陷，其在一定程度上限制了工业上大规模的制备及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的制备第二代紫杉醇类抗癌新药Cabazitaxel的方法，本合成方法制备效率高、工艺简单、收率高、成本较低、易于操作，适于大规模的生产制备制备第二代紫杉醇类抗癌新药XRP6258。

本发明的制备第二代紫杉醇类抗癌药Cabazitaxel的方法，按以下反应式，由二甲亚砜/醋酸酐同步进行Pummerer Rearrangement与Swern Oxidation反应，以高的收率和区域选择性得到10-脱乙酰基巴卡丁III(I)的C-7、C-10位羟基双MTM化和C-13位羟基氧化产物II，然后一锅法完成化合物II的C-13位羰基和C-7、C-10位甲硫亚甲基(MTM)脱甲硫基操作得到XRP6258的母核IV，然后与各种类型的侧链进行进行对接，最后脱除侧链保护基得到产品Cabazitaxel(V)。

具体而言，本发明的一种制备第二代紫杉醇类抗癌药Cabazitaxel的方法，其特征在于，其包括步骤：

a.以10-去乙酰巴卡亭III(I，10-DAB)为起始反应物，同步进行Pummerer重排与Swern氧化反应，以高的收率及区域选择性得到I的C-7、C-10位羟基甲硫亚甲基(MTM)化和C-13羟基氧化产物II；

b.一锅法完成化合物II的C-13位羰基和C-7、C-10位甲硫亚甲基(MTM)脱甲硫基操作得到XRP6258的母核IV；

c.将得到的母核IV与各种类型的侧链对接，最后脱除保护基得到产品XRP6258(V)。

本发明中，步骤a所述的Pummerer重排与Swern氧化反应中所用的试剂为二甲亚砜/酸酐，所用的催化剂为各种有机酸或无机酸，反应温度为25℃至80℃之间。

本发明的实施例中，优选催化剂为乙酸或对-甲苯磺酸。

本发明中，步骤b所述的一锅法完成化合物II的C-13位羰基和C-7、C-10位甲硫亚甲基(MTM)脱甲硫基操作使用的试剂为雷尼镍(Raney-nickel)/氢气等，所用的溶剂选自由四氢呋喃、乙醇、甲醇及其混合物组成的组，反应温度为25℃至60℃之间；

本发明中，步骤c所述的各种侧链包括：带有不同保护基的β-内酰胺类、五元恶唑烷羧酸类、直链羧酸类等；所述的脱除保护基采用的试剂为四丁基氟化铵(TBAF)、氟化氢/吡啶、醋酸/甲醇、醋酸/锌等。

本发明中，所述保护基为叔丁基二甲基硅基(TBS)、三乙基硅基(TES)、三异丙基硅基(TIPS)、三甲基硅基(TMS)等烷基或芳基取代的硅醚保护基，或者甲氧甲基(MOM)、1-乙氧基乙基(EE)。

本发明方法的特点是：

提供了一个关键技术：由二甲亚砜/醋酸酐同步进行Pummerer Rearrangement与Swern Oxidation反应，以高的区域选择性得到10-脱乙酰基巴卡丁III(I)的C-7、C-10位羟基双甲硫基亚甲基化和C-13羟基氧化产物II；

提供了另一关键技术：制备10-脱乙酰基巴卡丁III(I)的C-7和C-10位羟基双烷基化的XRP6258的母核IV；

还提供了关键技术：分别在7-OH、10-OH、13-OH进行保护基转换策略，便于以简短、成本较低、高收率地合成XRP6258。

本文中所涉及的保护基的种类、去保护基的试剂和方法可参见ProtectiveGroups in Organic Chemistry(4th edition.Publisher：Wiley-Interscience)，在此将其全部内容引入本文。应当了解的是，当选择了某种保护基时，本领域技术人员可对去保护基的试剂和方法进行相应的选择，对此不予赘述。

下面详细描述本发明的技术方案。

具体合成方法：

由10-去乙酰巴卡亭III(I，10-DAB)出发，先将其C-7、C-10位羟基双甲硫基亚甲基化和C-13羟基氧化制备产物II，具体操作步骤如下：

以10-去乙酰巴卡亭III(I，10-DAB)为起始反应物，以DMSO/醋酸酐/醋酸作溶剂和反应试剂，以高的收率及区域选择性得到I的C-7、C-10羟基双甲硫基亚甲基化和C-13羟基氧化产物II，为淡黄色泡沫状固体，粗品无需纯化，直接进行下一步脱甲硫基或C-13位羰基还原；其中所指的酸酐包括乙酸酐、苯甲酸酐等，所述的催化剂为各种酸(例如乙酸、对-甲苯磺酸等)，反应温度为20℃至60℃之间，最佳反应温度为25℃。

将中间体II粗品溶于乙醇中，以雷尼镍作催化剂，室温下进行氢解脱硫反应，粗品经过简单的重结晶得到白色粉末状母核IV纯品，两步总收率约为51％；其中，所用的溶剂为四氢呋喃、乙醇、甲醇等单一或混合溶剂，反应温度为25℃至60℃之间。

将母核IV与C-3位羟基被不同保护基保护的内酰胺(1.0eq至2.0eq)于-40℃下进行对接反应，以90％以上的转化率得到对接粗产物IV-1，然后脱除侧链羟基保护基，柱层析纯化得到XRP6258白色泡沫状固体。其中，对接反应所用的碱可为LiHMDS、NaHMDS、NaH等，所用的溶剂为四氢呋喃、二氧六环等；所用的反应温度为-60℃至25℃之间，所用的β-内酰胺中间体当量数为1.0至2.0当量(相对于母环中间体IV)。所述的β-内酰胺C-3位的硅醚保护基团R₁为TBS、TES、TIPS、TMS或芳基取代的硅醚保护基等，此时保护基脱除试剂为TBAF，溶剂为四氢呋喃；β-内酰胺C-3位羟基保护基为MOM、EE等保护基时，此时的保护基脱除试剂为醋酸/甲醇等。

将母核IV与C-2、C-3位官能团被不同保护基保护的五元恶唑烷羧酸(1.1eq至2.0eq)于室温下进行缩合，以90％以上的转化率得到对接粗产物IV-2，然后脱除侧链保护基，柱层析纯化得到XRP6258白色泡沫状固体；其中，R₃、R₄代表不同的烷基、芳基等，对接反应所用的试剂为常用的缩合剂：N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-(3-二甲基胺丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)等，所用的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿等，此时的保护基脱除试剂为锌粉/醋酸等。

将母核IV与C-2、C-3位官能团被不同保护基保护的直链羧酸(1.0-2.0eq)于室温下进行缩合，以90％以上的转化率得到对接粗产物IV-3，然后脱除侧链保护基，柱层析纯化得到XRP6258白色泡沫状固体。所用的反应温度为0℃至25℃之间，所用的侧链中间体为1.0至2.0当量(相对于母环中间体IV)。所述的C-2位的保护基团R₂为TBS、TES、TIPS、TMS、芳基取代的硅醚保护基等，此时保护基脱除试剂为TBAF，溶剂为四氢呋喃；所述的C-2位的保护基团R₂为MOM)、EE等保护基时，此时的保护基脱除试剂为醋酸/甲醇等。

与现有技术相比，本发明的半合成方法具有制备过程简便(部分中间体无需纯化处理，纯化过程简单)、收率高、成本较低、易于操作等优点，适于大规模的生产制备XRP6258。

具体实施方式

本发明所用的醋酸酐、醋酸、甲醇和乙醇等试剂均为市售试剂直接使用，四氢呋喃(THF)用前以钠丝回流重蒸，二甲亚砜(DMSO)以分子筛干燥。10-去乙酰巴卡亭(10-DAB)由西安昊轩生物科技有限公司购得。所用石油醚为60～90℃沸程，未经特殊说明，其它均为普通国产分析纯试剂。以薄层色谱(TLC)检测反应进程，所用薄层板为烟台化学工业研究所产薄层色谱硅胶预制板(硅胶粒度10～40m)。紫外检测波长为254nm；以5％茴香醛-5％浓硫酸-1％冰醋酸-乙醇溶液加热显色。柱层析所用硅胶购自青岛海洋化工厂分厂，规格为100～200目、200～300和300～400目；核磁共振波谱仪(JEOL-ECP-400，内标：TMS、DSS)，傅立叶变换红外光谱仪(Nicolet Nexus-470)，质谱仪(Q-TOF Global)。

实施例1

制备化合物II

将10-DAB(I)(27.3g，50.0mmol)溶于干燥的DMSO(200mL)中，加入醋酸酐(200mL)，氩气保护，室温搅拌过夜，薄层色谱检测反应完毕后，将反应液减压浓缩蒸干，将所得残渣用乙酸乙酯(1.5L)稀释，依次用饱和碳酸氢钠溶液(300mL×6)、蒸馏水(200mL×3)、饱和氯化钠水溶液(200mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得到淡黄色泡沫状固体产物II(30.2g，收率约91.8％)，不经纯化直接进行下一步反应；¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.06(d，2H，J＝7.0Hz，Ph-H)，7.62(t，1H，J＝7.6Hz，Ph-H)，7.49(t，2H，J＝7.6Hz，Ph-H)，5.80(s，1H，H-10)，5.67(d，1H，J＝6.7Hz，H-2)，4.94(d，1H，J＝9.2Hz，H-5)，4.84(d，1H，J＝11.6Hz，CH₃SCHHO)，4.73(d，1H，J＝11.6Hz，CH₃SCHHO)，4.69(d，1H，J＝11.9Hz，CH₃SCHHO)，4.59(d，1H，J＝11.9Hz，CH₃SCHHO)，4.33(d，1H，J＝8.3Hz，H-20a)，4.28(dd，1H，J＝10.4，6.7Hz，H-7)，4.12(d，1H，J＝8.8Hz，H-20b)，3.95(d，1H，J＝6.7Hz，H-3)，2.93(d，1H，J＝19.9Hz，H-14a)，2.82-2.76(m，1H，H-6a)，2.66(d，1H，J＝19.6Hz，H-14b)，2.21(s，6H，CH₃SCH₂O in C-7and C-10)，2.20(s，3H，CH₃CO)，2.17(s，3H，CH₃ in C-18)，1.85-1.79(m，1H，H-6b)，1.71(s，3H，CH₃in C-19)，1.26(s，3H，CH₃)，1.21(s，3H，CH₃)；

ESI-MS(m/z)：663.3[M+H]⁺(Calcd 662.2)、685.2[M+Na]⁺、701.2[M+K]⁺.

制备化合物IV

将II(6.6g，10.0mmol)溶于95％的乙醇(150mL)中，加入雷尼镍(约8g)，3个大气压氢气下，50℃搅拌20h，薄层色谱检测反应完毕后，将反应液抽滤，用大量的乙酸乙酯淋洗滤饼，滤液用乙酸乙酯(500mL)稀释，用饱和氯化钠水溶液(150mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩，粗产物用乙酸乙酯/石油醚重结晶得到白色粉末状固体产物IV(3.4g，收率：58.1％)；¹H-NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ7.99(d，2H，J＝7.4Hz，Ph-H)，7.64(t，1H，J＝7.4Hz，Ph-H)，7.54(t，2H，J＝7.4Hz，Ph-H)，5.35(d，1H，J＝7.1Hz，H-2)，5.30(d，1H，J＝4.7Hz，OH-13)，4.95(d，1H，J＝9.0Hz，H-5)，4.72(s，1H，H-10)，4.69-4.63(m，1H，H-13)，4.38(s，OH-1)，4.03(d，1H，J＝8.2Hz，H-20a)，3.99(d，1H，J＝8.2Hz，H-20b)，3.79(dd，1H，J＝9.8，6.3Hz，H-7)，3.73(d，1H，J＝7.0Hz，H-3)，3.27(s，3H，OCH₃)，3.20(s，3H，OCH₃)，2.71-2.60(m，1H，H-6a)，2.18(s，3H，CH₃CO)，2.16-2.13(m，2H，H-14)，1.95(s，3H，CH₃ in C-18)，1.49(s，3H，CH₃ in C-19)，1.53-1.43(m，1H，H-6b)，1.20(s，3H，CH₃)，0.91(s，3H，CH₃)；

ESI-MS(m/z)：573.3[M+H]⁺(Calcd 572.3).

制备化合物IV-1-1

将IV(1.43g，2.5mmol)和X-6(1.2g，3.3mmol)溶于干燥的THF(300mL)中，氩气保护，冷却至-50℃，滴加1M的LiHMDS的THF溶液(4.0mL，4.0mmol)，-50℃下继续反应2h，TLC检测反应完毕后，加入饱和NH₄Cl水溶液(50mL)终止反应，反应液用EtOAc(200mL)稀释，分离有机相，水相用EtOAc(100mL×3)萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液(100mL×3)、饱和NaCl水溶液(50mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得到白色固体粗产物IV-1-1(2.7g)，未经纯化直接进行下一步反应；¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ8.11(d，J＝7.3Hz，2H，Ph-H)，7.56(t，J＝7.6Hz，1H，Ph-H)，7.48(t，J＝7.6Hz，2H，Ph-H)，7.37(t，J＝7.3Hz，2H，Ph-H)，7.31-7.26(m，3H，Ph-H)，6.29(broad t，J＝8.9Hz，1H，H-13)，5.66(d，J＝7.0Hz，1H，H-2)，5.48(broad d，J＝9.0Hz，1H，CONH)，5.30(broad d，1H，H-3′)，5.00(d，J＝8.9Hz，1H，H-5)，4.81(s，1H，H-10)，4.55(s，1H，H-2′)，4.32(d，J＝8.6Hz，1H，H-20a)，4.19(d，J＝8.3Hz，1H，H-20b)，3.90(dd，J＝10.4，6.4Hz，1H，H-7)，3.87(d，J＝7.3Hz，1H，H-3)，3.46(s，3H，OCH₃)，3.31(s，3H，OCH₃)，2.75-2.69(m，1H)，2.52(s，3H，CH₃CO in C-4)，2.38-2.32(m，1H)，2.21-1.95(m，1H)，2.17(s，3H)，1.95(s，3H)，1.87-1.75(m，1H)，1.72(s，3H)，1.33(s，9H，Me₃Cand CH₃)，1.24(s，3H，CH₃)，1.20(s，3H，CH₃)，0.79(t，J＝7.9Hz，9H)，0.48-0.30(m，6H).

制备化合物IV-1-2

将IV(1.43g，2.5mmol)和Y-6(1.1g，3.3mmol)溶于干燥的THF(300mL)中，氩气保护，冷却至-50℃，滴加1M的LiHMDS的THF溶液(4.0mL，4.0mmol)，-50℃下继续反应2h，TLC检测反应完毕后，加入饱和NH₄Cl水溶液(50mL)终止反应，反应液用EtOAc(200mL)稀释，分离有机相，水相用EtOAc(100mL×3)萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液(100mL×3)、饱和NaCl水溶液(50mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得到白色固体粗产物VII-1-2(2.5g)，未经纯化直接进行下一步反应；

制备化合物V

将粗产物IV-1-1(2.7g)溶于THF(100mL)中，冰浴下加入TBAF，继续反应2h，TLC检测反应完毕后，将反应液浓缩蒸干，将所得物用EtOAc(200mL)溶解，依次用蒸馏水(100mL×3)、饱和NaCl水溶液(100mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩，经柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1∶3)得到白色泡沫状固体Cabazitaxel(XRP6258，V)，(1.9g，两步总收率：90.1％)；¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ8.08(d，J＝7.7Hz，2H，Ph-H)，7.60(t，J＝7.3Hz，1H，Ph-H)，7.48(t，J＝7.7Hz，2H，Ph-H)，7.42-7.30(m，5H，Ph-H)，6.20(broad t，J＝8.4Hz，1H，H-13)，5.62(d，J＝7.0Hz，1H，H-2)，5.43(broad d，J＝9.5Hz，1H，CONH)，5.29(s，1H，H-10)，5.26(broad d，J＝8.4Hz，1H，H-3′)，4.96(d，J＝8.8Hz，1H，H-5)，4.79(s，1H，H-2′)，4.29(d，J＝8.4Hz，1H，H-20a)，4.16(d，J＝8.4Hz，1H，H-20b)，4.79(broad s，1H)，3.85(dd，J＝10.3，6.6Hz，1H，H-7)，3.80(d，J＝7.0Hz，1H，H-3)，3.44(s，3H，OCH₃)，3.29(s，3H，OCH₃)，2.73-2.65(m，1H，H-6b)，2.35(s，3H，CH₃CO in C-4)，2.29-2.24(m，2H，H-14)，1.87(s，3H，CH₃)，1.82-1.74(m，1H，H-6a)，1.71(s，3H，CH₃)，1.66(s，1H，1-OH)，1.61(s，3H，CH₃)，1.35(s，9H，Me₃C and C_H3)，1.21(s，3H，CH₃)，1.20(s，3H，CH₃)；

ESI-MS(m/z)：836.3[M+H]⁺(Calcd 835.4)、858.3[M+Na]⁺、875.2[M+K]⁺.

制备化合物V

将粗产物IV-1-2(2.5g)溶于THF(100mL)中，冰浴下加入HOAc/MeOH(1∶1)(50mL)，50℃下反应2h，TLC检测反应完毕后，将反应液浓缩，将所得物用EtOAc(200mL)溶解，依次用饱和碳酸氢钠溶液(100mL×6)、饱和NaCl水溶液(100mL×3)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩，经柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1∶3)得到白色泡沫状固体Cabazitaxel(XRP6258，V)，(2.1g，两步总收率：94.2％)。