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SMO受体抑制剂SEN826的合成工艺信息

SEN826是由锡耶纳正在开发的一种SMO受体抑制剂,有望用于癌症的治疗。简单介绍下SMO受体抑制剂,它针对的靶点是Hedgehog通路。Hedgehog是一条重要的癌症信号通路,由Hedgehog配体、Ptch/Smo受体复合物启动,Ptch/Smo分别由抑制癌基因Patched和癌基因Smothened编码,Ptch对Smo起负调控作用。

  目前已上市的该类药物有Genentech的vismodegib用于治疗基底细胞癌,处于临床研究的有Novartis的同类药物sonidegib(erismodegib, LDE225)、BMS的BMS-833923,Pfizer的PF-04449913等。

SEN826的结构如下所示,较好的策略是先合成得到化合物6,随后经Buchwald−Hartwig偶联引入侧链,再经修饰即可实现产物的合成。本文着重介绍化合物6的合成工艺的优化以及随后Buchwald−Hartwig偶联条件的优化,重点关注每步反应的优化过程和思路,其他地方有兴趣者可参阅Org. Process Res. Dev. 2014, 18, 699−708。

首先是化合物6的合成,文献报道有两种合成方法,分别如下图所示,方法A是以N-甲基邻苯二胺2和间溴苯甲醛3直接一步反应得到化合物6。方法B分两步,先合成化合物5,随后再甲基化得到6。

Method A:HPLC实时监测,该反应原料可以转化完全, 但在生成目标产物6(占比73%)的同时,有两个主要杂峰(分别占比19%和6%),因此有必要弄清产生的杂质的结构,结合LC-MS推测这两个杂质的结构如下图所示,杂质a为过度反应产生,杂质b是中间体被还原产生,虽然主产物HPLC占比达到了73%,但提纯难度高,分离损失较大,需活性炭脱色后用环己烷打浆才能得到HPLC纯度为94%的产物,分离收率仅为49%。此外,原料2稳定性较差,从后续放大生产的角度出发,可能不适宜作为起始原料。

Method B:该方法采用邻苯二胺和间溴苯甲醛为原料,随后再进行氮的甲基化得到化合物6。第一步采用HPLC监测反应,原料转化完全,产物占比43%,生成了一个主要的副产物(占比49%),其结构如下所示,为c或d(分子量相同),其产生过程如图所示。我们回顾下4与3反应生成5的机理,间溴苯甲醛先与邻苯二胺形成亚胺,随后再发生分子内的亲核反应关环得到产物5。一般情况下,决速步应该是亚胺的生成,所以导致大量双取代副产物的产生。

如果能提高亚胺生成步骤的反应速率,使决速步为后续的亲核反应,那么应该就能主要得到关环产物,减少双取代副产物的生成。邢老师的基础有机化学课本中,苯甲醛与氰化钠的反应中通过加入亚硫酸氢钠提高收率的例子历历在目。因此,本文采用先将间溴苯甲醛与等当量的亚硫酸氢钠在水中反应得到络合物14,随后再加入共溶剂乙醇和邻苯二胺,升温反应,双取代副产物的比例HPLC占比由49%降低到了11%,放大到500g,分离收率达到了82%,HPLC纯度98%。(优化之前收率37%)

随后,化合物5进行氮上的甲基化,该步甲基化反应极易产生双取代副产物f。避免该类副产物的形成,一般采取滴加碘甲烷即可解决,同时需保证反应在较短的时间内反应完全。本着这个原则,采用强碱氢氧化钾,并在加热的情况下滴加碘甲烷。但值得注意的是,由于该步反应条件碱性较强,在反应后处理用水淬灭时,易产生产物开环的副产物e,通过降低碱的当量,同时在淬灭时降低体系温度,即可减少或避免该杂质的生成。优化之后,分离收率达到了92%,HPLC纯度为98%。(优化之前收率61%)


Buchwald−Hartwig偶联:由化合物6经金属偶联得到化合物7,该类反应一般都需对催化剂,配体,碱,溶剂,温度等进行详细的筛选,这里就不再赘述,只提几个有意思的地方。作者发现使用的碳酸铯的粒径对于反应速率影响很大,通过使用颗粒度小的碳酸铯,反应时间可由最初的18h缩短为3h,注意不可使用叔丁醇钠,会因为酯交换反应生成副产物。结合个人经验,该反应还易产生的副产物有脱溴副产物以及双分子偶联副产物等。反应完全之后,过滤掉不溶物,浓缩甲苯溶剂,产物可直接析出,分离收率为77%,HPLC纯度为98%。


随后,化合物7进行酯基水解,并与氢溴酸成盐即可得到产品SEN826。需要注意的一个问题是基因毒性杂质,氢溴酸成盐步骤如果采用HBr/EtOH的话,会产生基因毒性杂质溴乙烷。

完整的工艺路线如下图所示,该工艺的优化符合我们技术人员所追求的目标:不仅结果好,而且思路清晰步步为营。对于收率低的反应,首先弄清原因,最佳方案是弄清主要杂质结构,再弄清杂质产生的原因,采取相应的对策,减少杂质的生成,提高收率,清晰的思路和必要的分析仪器缺一不可。