(S)-喜树碱中间体的制备方法及(S)-喜树碱的制备方法

摘要

本发明提供一种(S)-喜树碱中间体的制备方法及(S)-喜树碱的制备方法。所述的方法包括：在惰性溶剂中，在引发剂的作用下，在光照条件下，使式I所示的化合物6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯与固体溴代试剂发生如下溴代反应，从而得到式II所示的化合物：

说明书

技术领域

本发明属于制药领域，具体而言，涉及一种(S)-喜树碱中间体的 制备方法及(S)-喜树碱的制备方法。

背景技术

(S)-喜树碱（Camptothecin，简称(S)-CPT）是由美国国家癌症研 究所的Wall和Wani等人在1966年首次从我国特有植物珙桐科喜树 中分离得到的一种生物碱，其含量为0.01%左右。霍普金斯大学的 Hsiang教授首先发现喜树碱及其衍生物是通过作用于拓扑异构酶I （TopoI）抑制DNA的复制和转录来发挥抗肿瘤活性的，其次又发现 CPT内酯形式是其活性形式，并且只有(S)构型的对映异构体才具有 活性。经临床药理学研究的深入，以(S)-CPT为先导化合物，开发高 活性，低毒性及水溶性好的Me-Too药物的热潮。

(S)-喜树碱的结构式如下式III所示：

式III

美国专利US4778891A1和美国科技文献Antitumour Agents.Part 2.Asymmetric Synthesis of(S)-Camptothecin.J.CHEM.SOC.PERKIN  TRANS.11990中公开了(S)-喜树碱的制备方法。其中，(S)-喜树碱合 成过程中的一个重要中间体为α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧 -1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯，其化学式如下式II所示：

美国专利US4778891A1首先公开了(S)-喜树碱合成过程中的重 要中间体α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸 乙酯的合成方法：将6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚 -7-乙酸乙酯溶于有机溶剂中，加入钠氢，加热至80℃反应10分钟， 然后降至室温，加入溴素，反应2小时，再进行后处理，经重结晶得 到产品，收率为97%。美国科技文献Antitumour Agents.Part2. Asymmetric Synthesis of(S)-Camptothecin.J.CHEM.SOC.PERKIN  TRANS.11990中披露的方法与US4778891A1中的方法基本一致，其 粗品过硅胶柱后的收率为85.1%。

本发明人对上述两篇文献披露的方法进行了研究并做了大量的 重复试验，结果发现：上述方法均采用毒性较大的液溴和较不稳定的 钠氢合成，其反应较剧烈，不易控制，如果控制不好会使反应体系变 为黑色，使产品不能通过简单的后处理投入下一步反应；其次，对反 应体系的要求苛刻，这是因为钠氢除去苄位氢生成了极活泼的苄基负离子，其不仅可以和溴素反应，而且可以和水反应，所以反应溶剂及 反应容器要尽量无水，必要时反应溶剂要预先除水；最后，所得产物 的收率虽然较高但是不稳定，并且产品都需要进一步重结晶或过硅胶 柱处理才能进入下一步反应，步骤繁琐，不利于工业化生产。

因此，目前亟需一种收率较高且适合工业化生产的α-溴-6-氰基 -1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯的合成方法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种(S)-喜树 碱中间体的制备方法及(S)-喜树碱的制备方法。

具体而言，本发明提供：

（1）一种(S)-喜树碱中间体的制备方法，所述的(S)-喜树碱中间 体为式II所示的化合物α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四 氢氮茚-7-乙酸乙酯：

所述的方法包括：

在惰性溶剂中，在引发剂的存在下，在光照条件下，使式I所示 的化合物6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯 与固体溴代试剂发生如下溴代反应，从而得到式II所示的化合物：

（2）根据（1）所述的方法，其中，所述的引发剂选自过氧化二 苯甲酰、间氯过氧苯甲酸或偶氮二异丁腈；优选为间氯过氧苯甲酸。

（3）根据（1）所述的方法，其中，式I所示的化合物与所述的 引发剂的摩尔比为1:(0.01-0.2)；优选为1:(0.05-0.1)。

（4）根据（1）所述的方法，其中，所述的固体溴代试剂选自 1,3-二溴-5,5-二甲基海因或N-溴代琥珀酰亚胺；优选为N-溴代琥珀酰 亚胺。

（5）根据（1）所述的方法，其中，式I所示的化合物与所述的 固体溴代试剂的摩尔比为1:(0.9-1.2)；优选为1:1.1。

（6）根据（1）所述的方法，其中，所述的惰性溶剂选自环己烷、 甲苯、四氯化碳、三氯甲烷以及N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种； 优选为四氯化碳。

（7）根据（1）所述的方法，其中，式I所示的化合物与所述的 惰性溶剂的重量体积比为1:(10-50)，优选为1:(20-30)。

（8）根据（1）所述的方法，其中，所述的溴代反应的反应温度 为0℃-100℃；优选为15℃-80℃。

（9）根据（1）所述的方法，其中，所述的光照的光源选自红外 灯、白炽灯、自然光中的一种或几种；更优选为白炽灯。

（10）根据（1）所述的方法，其中，所述的溴代反应的反应时 间为1-10小时；优选为4-8小时；更优选为6-7小时。

（11）一种(S)-喜树碱的制备方法，其包括：

1）根据（1）-（10）中任意一项所述的方法制备式II所示的化 合物；以及

2）通过步骤1）得到的式II所示的化合物制备(S)-喜树碱。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1.本发明避免了使用较不稳定的钠氢和强腐蚀性和易挥发性的 溴素，而是使用比较易得的固体溴代试剂加引发剂完成溴代反应，具 有安全性高和可操作性高的特点。

2.本发明的反应条件温和，适于工业化生产。

首先，本发明的反应不需要复杂的温度控制，例如，0℃-100℃ 均可。其次，本发明使用的固体溴代试剂加引发剂的溴代反应机理是 自由基机理，反应较单一，反应溶剂中存在水不会对反应产生影响， 因此不涉及到溶剂除水问题，适于工业化生产。

3.本发明的后处理简单，并且得到的粗品不需要重结晶或过硅 胶柱，即可投入到下一步反应中，反应收率较高，可达85%以上。

综上所述，本发明的方法能够在较温和的条件下得到α-溴-6-氰 基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯，具有安全性 好、操作简便、收率高、不需要纯化直接可以用于下一步合成的特点， 更适合工业大生产。

附图说明

图1为式II所示的化合物α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧 -1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯的核磁图谱。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述并参照附图对本发明作进一步说 明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本 思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想， 均在本发明的范围之内。

在本发明中，所述的“引发剂”英文为initiator，指的是一类容 易分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯 类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化 和高分子交联反应。引发剂通常包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发 剂及氧化还原引发剂等，过氧化物引发剂又分为有机过氧化物引发剂 和无机过氧化物引发剂。

在本发明中，所述的“固体溴代试剂”也称为固体溴化试剂，是 相对于液溴而言的，具体指的是在室温（此处的室温指的是10-35℃） 下为固体的溴代试剂。

本发明人对(S)-喜树碱中间体的合成工艺进行了大量地研究，出 人意料地发现：在引发剂作用下，6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧 -1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯能够与固体溴代试剂反应，从而合成α- 溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯。上述 步骤不需要使用液溴与钠氢，从而克服了现有技术中的安全性差以及 反应条件苛刻等缺陷。本发明人在此发现的基础上，进一步得到了本 发明的技术方案。

具体而言，本发明提供了：

（一）(S)-喜树碱中间体的制备方法

本发明首先提供了一种(S)-喜树碱中间体的制备方法，所述的(S)- 喜树碱中间体为式II所示的化合物α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5- 氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯：

所述的方法包括：

在惰性溶剂中，在引发剂的存在下，在光照条件下，使式I所示 的化合物6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯 与固体溴代试剂发生如下溴代反应，从而得到式II所示的化合物：

优选的是，所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰、间氯过氧苯甲酸 或偶氮二异丁腈；优选为间氯过氧苯甲酸。

优选的是，式I所示的化合物与所述的引发剂的摩尔比为1: (0.01-0.2)；优选为1:(0.05-0.1)。

优选的是，所述的固体溴代试剂选自1,3-二溴-5,5-二甲基海因或 N-溴代琥珀酰亚胺；优选为N-溴代琥珀酰亚胺。

优选的是，式I所示的化合物与所述的固体溴代试剂的摩尔比为 1:(0.9-1.2)；优选为1:1.1。

优选的是，所述的惰性溶剂选自环己烷、甲苯、四氯化碳、三氯 甲烷以及N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种；优选为四氯化碳。

优选的是，式I所示的化合物与所述的惰性溶剂的重量体积比为 1:(10-50)，优选为1:(20-30)。

优选的是，所述的溴代反应的反应温度为0℃-100℃；优选为15 ℃-80℃。

优选的是，所述的光照的光源选自红外灯、白炽灯、自然光中的 一种或几种；更优选为白炽灯。

优选的是，所述的溴代反应的反应时间为为1-10小时；优选为 4-8小时；更优选为6-7小时。

（二）(S)-喜树碱的制备方法

一种(S)-喜树碱的制备方法，所述的方法包括：

1）根据（一）所述的方法制备式II所示的化合物；以及

2）通过式II所示的化合物制备(S)-喜树碱。

其中，步骤2）中所述的通过式II所示的化合物制备(S)-喜树碱 的方法是本领域技术人员所熟知的，例如，可参见美国专利 US4778891A1，但是本发明不限于此。

在本发明的一个实施方案中，为了克服现有技术中存在的缺陷， 将液溴换为固体溴代试剂，向6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5- 四氢氮茚-7-乙酸乙酯（I）中加入引发剂，在光照条件下反应。薄层 色谱检测反应终点后，进行后处理。其中，加入二氯甲烷溶解反应产 物固体，此溶液依次经硫代硫酸钠水溶液、水洗后，无水硫酸钠干燥 有机层，浓缩得到α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮 茚-7-乙酸乙酯，可以直接用于下一步反应。

在本发明的另一个实施方案中，将6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5- 氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯（I）溶解在惰性溶剂中，加入引发剂、 固体溴化试剂，光照，搅拌反应，点板确认反应终点，生成α-溴-6- 氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯（II）。其合 成路线如下：

其中，所述的惰性溶剂选自环己烷、甲苯、四氯化碳、三氯甲烷、 N,N-二甲基甲酰胺；优选地，所述的惰性溶剂为四氯化碳。

其中，所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰、间氯过氧苯甲酸、偶 氮二异丁腈；优选地，所述的引发剂为间氯过氧苯甲酸。

其中，所述的溴代试剂选自1,3-二溴-5,5-二甲基海因、N-溴代琥 珀酰亚胺；优选地，所述的溴代试剂为N-溴代琥珀酰亚胺。

其中，所述的光照的光源选自红外灯、白炽灯、自然光；优选地， 所述的光照为白炽灯。

其中，反应温度为0℃-100℃；优选地，反应温度为15℃-80℃。

其中，所述的6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7- 乙酸乙酯与所述的引发剂的摩尔比为1:0.01-1:0.2；优选地，所述的 6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯与所述的 引发剂的摩尔比为1:0.05-1:0.1。

其中，所述的6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7- 乙酸乙酯与所述的溴化试剂的摩尔比为1:0.9-1:1.2；优选地，所述的 6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯与所述的 溴化试剂的摩尔比为1:1.1。

其中，所述的溴代反应的反应时间为为1-10小时；优选为4-8 小时；更优选为6-7小时。

在本发明的一个优选实施方案中，本发明所述的α-溴-6-氰基 -1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯的合成路线如 下：

将6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯 （I）溶解在四氯化碳中，加入间氯过氧苯甲酸、N-溴代琥珀酰亚胺， 白炽灯加自然光光照，室温下搅拌反应，薄层色谱确定反应终点，加 入二氯甲烷溶解固体，溶液依次用10%硫代硫酸钠水溶液洗2-3次， 水洗2次，最后用饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥有机层，旋干 即得到α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙 酯。

以下通过实施例的方式进一步解释或说明本发明内容，但这些实 施例不应被理解为对本发明保护范围的限制。

在以下实施例中，6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚 -7-乙酸乙酯的制备方法可参见（例如）美国专利公开No. US4778891A1。

在以下实施例中，如无特殊说明，各试剂均市售可得，例如，可 得自Sigma公司。

在以下实施例中，薄层色谱检测条件如下：硅胶板为GF254；光 源仪器型号为ZF-1三用紫外灯；流动相采用的是：（石油醚：乙酸 乙酯）=（1:8）。

在以下实施例中，反应终点的判断方法如下：用已经通过结构确 证的产品（按照美国专利US4778891A1中的方法制得）及原料作为 对照品，对照反应液中产品点生成和原料点的消失，且没有明显的杂 质点生成，证明反应结束。其中产品的对照品已经经核磁氢谱和质谱 确定结构正确，并且与美国科技文献Antitumour Agents.Part2. Asymmetric Synthesis of(S)-Camptothecin.J.CHEM.SOC.PERKIN  TRANS.11990中披露核磁和质谱数据吻合。

在以下实施例中，α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四 氢氮茚-7-乙酸乙酯（II）的核磁和质谱检测方法可参见美国科技文献 Antitumour Agents.Part2.Asymmetric Synthesis of(S)-Camptothecin. J.CHEM.SOC.PERKIN TRANS.11990。

在以下实施例中，实施例1-3中的收率的计算公式为： [(m_II×304)/(m_I×382)]×100%；其中，m_II、m_I分别表示的是：式II经过 后处理得到的质量、式I的投料质量。

实施例1

向装有机械搅拌及干燥管的1000mL三口瓶中依次加入6-氰基 -1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯20.7g （0.068mol），四氯化碳450ml，N-溴代琥珀酰亚胺13.33g（0.075mol）， 间氯过氧苯甲酸0.6g（0.0034mol），开搅拌50W的白炽灯光照，室 温反应4-5h，反应液由黄褐色变为类白色悬浮溶液。薄层色谱检测确 认反应终点，加入二氯甲烷400ml溶解固体，依次用10%（w/v，下 同）硫代硫酸钠水溶液洗3次，水洗2次，最后用饱和盐水洗1次， 用无水硫酸钠干燥有机层，旋干得淡黄色固体25.75g，收率为98%， 产品可以直接用于下一步反应。

所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7- 乙酸乙酯（II）的核磁图谱见图1。

实施例2

向装有机械搅拌及干燥管的250mL三口瓶中依次加入6-氰基 -1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯3.04g（0.01mol）， 三氯甲烷80ml，1,3-二溴-5,5-二甲基海因3.43g（0.012mol），过氧化 二苯甲酰0.024g（0.1mmol），开搅拌。100W的红外灯光照，加热至 80℃反应6h，反应液由黄褐色变为类白色悬浮溶液。薄层色谱检测确 认反应终点。加入二氯甲烷50ml溶解固体，依次用10%硫代硫酸钠 水溶液洗2次，水洗2次，最后用饱和盐水洗1次，用无水硫酸钠干 燥有机层，旋干得淡黄色固体3.32g，收率为87%，产品可以直接用 于下一步反应。

所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7- 乙酸乙酯（II）的核磁图谱与图1相同。

实施例3

向装有机械搅拌及干燥管的100mL三口瓶中依次加入6-氰基 -1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙酸乙酯1.52g（5mmol）， 甲苯35ml，N-溴代琥珀酰亚胺8.0g（4.5mmol），偶氮二异丁腈0.16g （1mmol），开搅拌。自然光照，加热至50℃反应8h，反应液由黄褐 色变为类白色悬浮溶液，薄层色谱检测确认反应终点，加入二氯甲烷 20ml溶解固体，依次用10%硫代硫酸钠水溶液洗2次，水洗2次，最后 用饱和盐水洗1次，用无水硫酸钠干燥有机层，旋干得淡黄色固体3.4g， 收率为88%，产品可以直接用于下一步反应。

所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5-四氢氮茚-7-乙 酸乙酯（II）的核磁图谱与图1相同。

实施例4

通过实施例1所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5- 四氢氮茚-7-乙酸乙酯（II）制备(S)-喜树碱的具体步骤可参见（例如） 美国专利US4778891A1。最终制得(S)-喜树碱1.54g，摩尔总收率为 17.6%。

所得的(S)-喜树碱的核磁数据为：¹HNMR(300MHz, DMSO-d6)：δ0.9(3H,t,J=7.5Hz,CCH₂CH₃),1.89(2H,q,J=7.5 Hz,CCH₂CH₃).5.32(2H,s,CH₂),5.45(2H,s,CH₂),6.54(1H,s,OH),7.40 (1H,s,ArH),7.6-8.3(4H,m,ArH),and8.74(1H,s,ArH);m/z348 (M+)。

实施例5

通过实施例2所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5- 四氢氮茚-7-乙酸乙酯（II）制备(S)-喜树碱的具体步骤可参见（例如） 美国专利US4778891A1。最终制得(S)-喜树碱0.19g，摩尔总收率为 16.5%。

所得的(S)-喜树碱的核磁数据与实施例4相同。

实施例6

通过实施例3所得的α-溴-6-氰基-1,1-(亚乙二氧基)-5-氧-1,2,3,5- 四氢氮茚-7-乙酸乙酯（II）制备(S)-喜树碱的具体步骤可参见（例如） 美国专利US4778891A1。最终制得(S)-喜树碱0.17g，摩尔总收率为 15.2%。

所得的(S)-喜树碱的核磁数据与实施例4相同。