一种替戈拉生中间体手性色原烷醇的制备方法

摘要

本发明公开了一种替戈拉生中间体手性色原烷醇的制备方法，制备的手性色原烷醇(Ⅲ)可用作制备替戈拉生(Tegoprazan)的关键中间体，制备过程中采用了酶催化拆分和手性翻转的方法，具有条件温和、不使用危险试剂、环境友好、总收率高，产物具有高光学纯度；与现有技术相比，本发明方法中使用的酶催化剂可以回收和再用，避免使用昂贵且难以回收的贵金属催化剂或手性辅助试剂，更有利于手性色原烷醇(Ⅲ)的大规模生产。

说明书

技术领域

本发明涉及药物合成技术领域，具体涉及一种替戈拉生中间体手性色原烷醇的制备方法。

背景技术

替戈拉生(Tegoprazan)，又名特戈拉赞、cj-12420，是一种新型的消化系统药物，由韩国CJ HealthCare公司研发，并在2018年7月在韩国获批上市，用于胃食管反流疾病和糜烂性食管炎疾病的治疗。山东罗欣药业于2015年10月与韩国CJ HealthCare达成协议，获得替戈拉生中国境内开发、生产及商业化权益，并已于2022年4月获得了替戈拉生片1类新药的上市批准。

虽然质子泵抑制剂(PPI)类药物是目前临床上用于抑酸的主要药物，但PPI需经过酸活化后才能发挥作用，且半衰期短、抑酸不足导致黏膜愈合率低，一些胃食管反流病患者仍有烧心和(或)反酸症状，糜烂也无法愈合。替戈拉生是钾离子竞争性酸阻滞剂类药物(Potassium-Competitive Acid Blockers，P-CAB)，其抑制酸分泌的作用机制为竞争性结合壁细胞内H+/K+-ATP酶(质子泵)的钾离子结合部位。与质子泵抑制剂(PPI)不同，P-CAB类药物可直接抑制H+/K+-ATP酶，而无需在强酸环境下活化。而且，无论H+/K+-ATP酶活化与否，P-CAB均可与之结合。临床研究显示，其疗效不劣于艾司奥美拉唑，且耐受性更好，能为糜烂性食管炎等疾病的治疗提供了新的选择，并且一定程度弥补了(PPI)类药物的缺点，使该类疾病能得到更好的治疗。

替戈拉生的化学名称为4-[((4S)-5,7-二氟-3,4-二氢-2H-色原烯-4-基)氧基]-N,N,2-三甲基-1H-苯并咪唑-6-甲酰胺，其分子结构式如式1所示：

根据中国发明专利，授权公告号CN101341149B，公开的合成方法：4-羟基-N,N,2-三甲基-1-[(4-甲苯基)磺酰基]-1H-苯并咪唑-6-甲酰胺(Ⅱ)与(+)-5,7-二氟-3,4-二氢-2H-色原烯-4-醇(Ⅲ)在1,1′-(偶氮二羰基)二哌啶(ADDP)和三丁基膦的作用下进行Mitsunobu反应，得到4-[((4S)-5,7-二氟-3,4-二氢-2H-色原烯-4-基)氧基]-N,N,2-三甲基-1-[(4-甲苯基)磺酰基]-1H-苯并咪唑-6-甲酰胺(Ⅳ)，再通过碱性水解脱保护基得到替戈拉生(Ⅰ)，具体合成路线参见式2：

由于替戈拉生(Ⅰ)是具有光学活性的化合物，手性中心依靠手性色原烷醇(Ⅲ)引入，因此手性色原烷醇(Ⅲ)是关键中间体，其含量和光学纯度将影响最终替戈拉生(Ⅰ)的质量。

中国发明专利，授权公告号CN101341149B，公开了手性色原烷醇(Ⅲ)的制备方法，手性还原的关键步骤是将5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)在手性试剂(S)-1-甲基-3,3-二苯基-1H,3H-吡咯并[1,2-c][1,3,2]噁唑硼烷、硼烷-二甲硫醚络合物和四氢呋喃的混合溶液中，通过CBS还原得到手性色原烷醇(Ⅲ)，具体合成路线参见式3：

该方法中涉及的硼烷-二甲硫醚络合物气味大、有毒、易燃，存在安全隐患，且使用的手性试剂在制备过程中难以回收。

中国发明专利申请，公告号CN107849003A，公开了上述手性色原烷醇(Ⅲ)的制备方法，即以上述的5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)为原料，采用手性的钌催化剂进行还原，得到手性色原烷醇(Ⅲ)。该制备方法中涉及的钌催化剂商业化难以采购，价格昂贵，属于重金属，对环境污染高。

综上所述，目前上述手性色原烷醇(Ⅲ)的合成技术存在操作繁琐、催化剂价格昂贵、安全风险高等缺陷，从而严重影响手性色原烷醇(Ⅲ)的生产规模和普及应用。因此，开发新的制备方法降低手性色原烷醇(Ⅲ)的生产成本，并提高效率和安全性，是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种替戈拉生中间体手性色原烷醇的制备方法，制备的手性色原烷醇(Ⅲ)可用作制备替戈拉生(Tegoprazan)的关键中间体，制备过程中采用了酶催化拆分和手性翻转的方法，具有条件温和、不使用危险试剂、环境友好、总收率高，产物具有高光学纯度；与现有技术相比，本发明方法中使用的酶催化剂可以回收和再用，避免使用昂贵且难以回收的贵金属催化剂或手性辅助试剂，更有利于手性色原烷醇(Ⅲ)的大规模生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种替戈拉生中间体手性色原烷醇的制备方法，包括如下步骤：

S1：将5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)经还原反应制备得到(±)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-2)；

S2：将步骤S1制备的(±)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-2)在酶催化剂作用下与乙酸乙烯酯选择性反应，手性拆分得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)和(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)；

S3：将步骤S2制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)通过水解反应得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)；

S4：将步骤S2制备的(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)在偶氮二甲酸酯、有机磷试剂作用下，与4-硝基苯甲酸进行酯化反应，并发生手性翻转，得到((R)-5,7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)，再经水解反应得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)。

最后，将步骤S3和S4获得的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)合并后计算总收率。

此外，(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)也可以通过氧化反应得到5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)，进行回收和再利用。

优选的技术方案是，所述的步骤S2中，酶催化剂为诺维信脂肪酶435(Novozym435)、猪胰脂肪酶(Porcine pancreas lipase,PPL)、洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶(Burkhold cepacia lipase,BCL)、皱褶假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase,CRL)、米根霉脂肪酶(Rhizopus oryzaelipase,ROL)、脂蛋白脂肪酶(Lipoprotein lipase,LPL)、洋葱假单胞菌脂肪酶(Lipase PS)中的一种，反应温度为15～35℃，反应时间为0.5～3h。

进一步优选的技术方案有，所述的步骤S2中，酶催化剂为诺维信脂肪酶435(Novozym 435)，反应温度为25℃，反应时间为2h。

进一步优选的技术方案还有，所述的步骤S2中，反应在溶剂中进行，所用的溶剂为甲基叔丁基醚、异丙醚、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、石油醚、正己烷、环己烷、甲苯、乙腈、二甲基亚砜中的一种或几种的混合液。

进一步优选的技术方案还有，所述的步骤S2中，所用的溶剂为甲基叔丁基醚。

优选的技术方案还有，所述的步骤S4中，所用的偶氮二甲酸酯为偶氮二甲酸二甲酯(DMAD)、偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)、偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)、偶氮二甲酸二苄酯(DBAD)、偶氮二甲酸二叔丁酯(DTBAD)中的一种，所用的有机膦试剂为三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丙基膦、三丁基膦中的一种。

进一步优选的技术方案有，所述的步骤S4中，所用的偶氮二甲酸酯为偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)，有机膦试剂为三苯基膦。

优选的技术方案还有，所述的步骤S3和步骤S4中，水解反应均在碱性溶液中进行，所述的碱性溶液中的溶质为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种。

进一步优选的技术方案有，所述的步骤S3和步骤S4中，水解反应均在含有氢氧化钠的碱性溶液中进行。

本发明的优点和有益效果在于：

本发明方法制备的手性色原烷醇(Ⅲ)可用作制备替戈拉生(Tegoprazan)的关键中间体，制备过程中采用了酶催化拆分和手性翻转的方法，具有条件温和、不使用危险试剂、环境友好、总收率高，产物具有高光学纯度；与现有技术相比，本发明方法中使用的酶催化剂可以回收和再用，避免使用昂贵且难以回收的贵金属催化剂或手性辅助试剂，更有利于手性色原烷醇(Ⅲ)的大规模生产。

附图说明

图1是本发明一种替戈拉生中间体手性色原烷醇(Ⅲ)的制备方法反应路线；

图2是实施例1中步骤S2制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)的核磁图谱；

图3是实施例1中步骤S2制备的(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)的核磁图谱；

图4是实施例1中步骤S2制备的(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)在手性条件下的液相图谱；

图5是实施例1中步骤S3制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的核磁氢谱；

图6是实施例1中步骤S3制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的液相图谱，

图7是实施例1中步骤S3制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)在手性条件下的液相图谱；

图8是实施例1中步骤S4制备的((R)-5,7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)的核磁氢谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如附图1所示，采用本发明的方法制备替戈拉生中间体手性色原烷醇，包括如下步骤：

S1：合成(±)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-2)，将5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)(5.0g，27.2mmol)加入50mL甲醇中，冷却至0℃，缓慢加入硼氢化钠(1.3g，34.4mmol)，在此温度下搅拌1h，并利用薄层色谱监测反应进程，直至反应完全；在控制温度为0～5℃下，缓慢滴加1N盐酸溶液淬灭反应，至无气泡产生；浓缩蒸掉大部分甲醇，加水20mL，用乙酸乙酯(每次20mL)萃取两次，依次用饱和碳酸氢钠溶液20mL、饱和食盐水20mL洗涤、无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩得到白灰色固体粗品；用正己烷/乙酸乙酯(体积比4:1)重结晶，50℃真空干燥，得到白灰色固体(A-2)4.2g，收率83.1％；

S2：合成(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)和(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)，将步骤S1制备的(±)-5，7-二氟色原烷-4-醇(A-2)(3.0g，16.1mmol)加入20mL甲基叔丁基醚中，搅拌溶解，依次加入乙酸乙烯酯(4.2g，48.8mmol)、酶催化剂Novozym 435(0.6g)，室温搅拌3h，经HPLC检测原料(±)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-2)的转化率达50％；抽滤，滤饼用甲叔醚(每次10mL)洗涤两次后可对酶催化剂进行回收，将滤液浓缩后，经柱层析纯化(正己烷/乙酸乙酯＝20:1洗脱)，分离得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)油状物(1.81g，收率49.1％)和(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)白色针状晶体(1.44g，收率48.2％，经手性HPLC测定手性纯度为＞99％ee，CHIRALPAK IC手性柱，正己烷/异丙醇＝98/2，流速＝1.0mL/min，检测波长220nm，柱温35℃)，回收的酶催化剂可在此步骤中重复使用，并取得类似的反应结果；

其中，(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)的核磁图谱参见附图2，附图2对应的核磁数据如下：

(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)的液相图谱参见附图3，从附图3可以看出(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)的含量为99.2％；(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)的手性液相图谱参见附图4，根据附图4的数据结果，按照公式

S3：将步骤S2制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇乙酸酯(A-3)(1.8g，7.9mmol)加入20mL甲醇中，加入氢氧化钠(0.7g，17.5mmol)、水10mL，室温搅拌1h，并利用薄层色谱监测反应进程，直至反应完全；浓缩蒸掉大部分甲醇，用1N盐酸调节pH至7，析出固体，抽滤，水洗，50℃干燥得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)近白色固体1.37g，收率93.4％，经手性HPLC测定手性纯度为＞99％ee(CHIRALPAK IC手性柱，正己烷/异丙醇＝98/2，流速＝1.0mL/min，检测波长220nm，柱温35℃)，旋光度：[α]

(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的核磁图谱参见附图5，附图5对应的核磁数据如下：

(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的液相图谱参见附图6，从附图6可以看出(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的含量为99.2％；(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的手性液相图谱参见附图7，根据附图7的数据结果，按照公式

S4：将步骤S2制备的(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)(1.44g，7.7mmol)加入15mL四氢呋喃中，加入4-硝基苯甲酸(1.42g，8.5mmol)、三苯基膦(2.23g，8.5mmol)，氮气保护，冷却至0～5℃后，滴加偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)的溶液(1.86g，9.2mmol，以10mL四氢呋喃稀释)；滴加完毕后，升温至室温，搅拌2h，并利用薄层色谱监测反应进程，直至反应完全；经柱层析纯化(正己烷:乙酸乙酯体积比5:1洗脱)，分离得到浅黄色固体(2.26g，87.1％)，为((R)-5,7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)；

将((R)-5，7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)(2.26g，6.7mmol)加入20mL甲醇中，加入氢氧化钠(0.6g，15mmol)、水10mL，室温搅拌1h，并利用薄层色谱监测反应进程，直至反应完全；浓缩蒸掉大部分甲醇，用1N盐酸调节pH至7，析出固体，抽滤，水洗，50℃干燥得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)近白色固体1.16g，收率92.4％，经手性HPLC测定手性纯度为＞99％ee(CHIRALPAK IC手性柱，正己烷/异丙醇＝98/2，流速＝1.0mL/min，检测波长220nm，柱温35℃)；

((R)-5，7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)的核磁图谱参见附图8，附图8对应的核磁数据如下：

根据起始原料5,7-二氟-2,3-二氢-4H-色原烯-4-酮(A-1)，将步骤S3和S4制备的(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)合并后计算可得，总收率为70.9％，手性纯度为＞99％ee。

实施例2～10

以(±)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-2)(0.5g，2.7mmol)为原料，加入乙酸乙烯酯(0.7g，8.1mmol)，参考实施例1，制备得到化合物A-3和化合物A-4；再将化合物A-3进行水解得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)。

步骤S2中，具体所用酶催化剂、所用溶剂(5mL)、所获得化合物A-4，及步骤S3中(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的收率(以化合物A-2计)、ee％值参见下表1：

表1实施例2～10中的数据结果

从表1的实验数据可以看出：实施例2～10表明，使用酶催化剂Novozym 435、PPL、BCL、CRL、ROL、LPL均可催化反应步骤S2的进行，以Novozym 435的作用效果最优；实施例2～4表明，Novozym 435在乙酸乙酯、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲基叔丁基醚的溶剂中均可催化反应进行，结合实施例1比较，在甲基叔丁基醚作用中效果最优；实施例5表明，Novozym435经回收再用，所取得的反应效果与实施例1接近。

实施例11～15

以实施例1制备的(S)-5,7-二氟色原烷-4-醇(A-4)(0.5g，2.7mmol)为原料，加入4-硝基苯甲酸(0.5g，3.0mmol)、10mL四氢呋喃，参考实施例1中的步骤S4，制备获得((R)-5,7-二氟色原烷-4-基)4-硝基苯甲酸酯(A-5)，再通过水解得到(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)，具体所用偶氮二甲酸酯试剂、有机膦试剂、所获得化合物A-5的收率及(R)-5,7-二氟色原烷-4-醇(Ⅲ)的总收率(以化合物A-2计)、ee％值参见下表2：

表2实施例11～15中的数据结果

从表2的实验数据可以看出：所用的偶氮二甲酸酯包括DEAD、DBAD、DTBAD、DIAD及有机膦试剂包括三苯基膦、三丁基膦均可促进反应的发生；结合实施例1的反应条件进行比较，使用偶氮二甲酸酯为DIAD及有机膦试剂为三苯基膦，且投料摩尔比为A-4：DIAD：三苯基膦＝1:1.2:1.1时，反应效果最优。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。