抗乳腺癌药来曲唑的合成工艺改进

卢定强，王新仙，严国荣，吉文哲，刘桐岐，凌岫泉

(1. 南京工业大学 药学院，江苏南京211800； 2. 江苏省药物研究所，江苏南京210009)



抗乳腺癌药来曲唑的合成工艺改进

卢定强1,2，王新仙1，严国荣1，吉文哲1，刘桐岐1，凌岫泉2

(1. 南京工业大学 药学院，江苏南京211800； 2. 江苏省药物研究所，江苏南京210009)

来曲唑是治疗晚期乳腺癌的临床一线药物。以对氰基氯苄、1,2,4-三氮唑为起始原料，合成中间体4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈(I)，再将其与对氟苯腈反应合成来曲唑，工艺总产率达76.5%。为了有效地去除中间体中1,3,4-三唑基异构体(II)，采用分步降温结晶的方法，降温至20 ℃，先析出其异构体杂质盐酸盐，过滤后再继续降温析晶，得到高纯度的中间体，从而为下一步高纯度来曲唑的获得提供了可能性。终产品来曲唑经核磁(1H-NMR)、质谱(MS)确证结构。该工艺操作简单且产率高，适合应用于工业化生产。

来曲唑；1,3,4-三唑基异构体；合成；乳腺癌

Bowman等报道了以4-溴甲基苯甲腈为起始原料与1,2,4-三氮唑反应制得4-(4-腈基苄基)-4H-1,2,4-三氮唑，后与对氟苯腈反应制得的目标物。但该方法用柱层析及多次重结晶的办法除去中间体4-(4-腈基苄基)-4H-1,2,4-三氮唑(I)中的副产物4-(4-腈基苄基)-4H-1,3,4-三氮唑(II)，操作复杂繁琐、效率低、生产周期长。

Bowman等报道的第二条合成路线是以N-叔丁基对溴苯甲酰胺为起始原料，制备4,4′-二(N-2叔丁基氨甲酰苯基)甲醇，与氯化亚砜反应制得4,4′-二氰基二苯基氯甲烷，最后与1,2,4-三氮唑反应得到目标产物。但该方法需使用易燃易爆的正丁基锂，且须在-60 ℃超低温下进行无水无氧操作，设备要求极高且操作极不安全，因此不利于工业化大生产。

周金培等报道了以苯胺为起始原料制备4,4′-二氰基二苯基甲烷，用N-溴代丁二酰亚胺(NBS)进行溴代得到4,4′-二氰基二苯基溴甲烷，最后与1,2,4-三氮唑反应得到目标产物。但该方法最后一步依旧会产生1,3,4-三唑基异构体杂质，通过对来曲唑的重结晶也很难除去杂质，增大了产品达到药用标准的难度。

汤小芳以4,4′-二氰基二苯甲酮为原料，经过还原、氯代，最后与1,2,4-三氮唑缩合得到目标产物。该方法依旧会产生1，3，4-三唑基异物体杂质，且该方法用到氯化亚砜，对设备要求高，不利于工业化生产。

综合上述各合成路线可以看出，如何有效地控制中间体中1,3,4-三唑基异构体杂质是决定终产品质量的关键，而目前对该中间体控制方面的研究鲜有报道。刘昆等采用在醇类溶剂中，分步加入盐酸成盐析晶的方式，除去1,3,4-三唑基异构体，从而提高来曲唑的纯度。本文对Bowman等报道的第一条路线进行了较大改进，以对氰基氯苄为起始原料与1,2,4-三氮唑反应制得4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈(I)，与HCl成盐，通过分步降温法析出杂质，再解盐得到高纯度的I，使得1,3,4-三唑基异构体杂质含量低于1%。最后再与对氟苯腈反应，重结晶得到高纯度来曲唑。此路线操作简单，工艺简便，适合于工业化大生产，反应路线如图1所示。

图1 来曲唑的合成路线Fig.1 The synthetic route of letrozole

1 实验

1.1 主要仪器与试剂

高效液相色谱仪LC-2010A，日本岛津公司；AVANCE AV-400MHz型核磁共振仪(1H-NMR)，瑞士Bruker公司；6520 Q-TOF型质谱仪，安捷伦公司；所有试剂均为市售化学纯试剂。

1.2 合成

（4）管理。小湖泊精养小龙虾，由于放养密度大，仅依靠天然生物饵料不能满足鱼类、小龙虾类生长的需要，因此应适当进行投饲施肥。在日常的管理工作中，要重点做好以下几点工作：一是改善水域条件，提高水体肥力，方法是可以通过人工施肥来提高湖泊水体肥力，常用的是无机肥料，每亩面积可施用尿素1.5～2.5kg，碳酸氢铵2.0～3.0kg，效果很好；二是抓好鱼种配套、苗种放养、投饲施肥、防逃防病、合理捕捞等技术措施。

1.2.1 4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈的制备

向装有冷凝管、机械搅拌和温度计的干燥的三口瓶中加入对氰基氯苄15 g、1,2,4-三氮唑8.2 g和丙酮150 mL，搅拌溶解，再加入无水NaOH 7.92 g。加毕升温至55 ℃反应3 h。混合物冷却至室温，过滤，滤饼用丙酮洗涤。加入9.6 mL浓HCl，升温至55 ℃，再降温至20 ℃，过滤出1,3,4-三唑基异构体杂质盐酸盐，滤液再降温至5 ℃，过滤得4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈盐酸盐，解盐得高纯度I，收率85%，纯度99.0%。

1H-NMR：8.192(s，1H，NCH=N),8.009(s，1H，NCH=N),7.681(d，2H，H-Ar),7.349(d，2H，H-Ar),5.443(s，2H，CH2);MS：m/z=185.08([M+H]+)。

1.2.2 来曲唑的合成

在N2保护下，将150 mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)加入干燥的500 mL三口瓶中，0～5 ℃下加入叔丁醇钾9.12 g，然后将10 mL溶有10 g I的DMF溶液缓慢滴加进三口瓶中，0～5 ℃下搅拌40 min。再将15 mL溶有对氟苯腈7.89 g的DMF溶液缓慢滴加进反应釜中，0～5 ℃下搅拌1 h。将反应液直接全部投入1 L冰水中，直接析出黄色固体，过滤、滤饼加入95%乙醇，加热至80 ℃，自然冷却析晶，过滤，得高纯度来曲唑白色晶体，收率90%，纯度99.8%。

1H-NMR：8.639(s，1H，NCH=N),8.071(s，1H，NCH=N),7.742～7.767(d，4H，H-Ar),7.359～7.384(d，4H，H-Ar),7.248(s，2H，CH);MS：m/z=286.11([M+H]+)。

2 结果与讨论

2.1 影响中间体I合成的因素

中间体I合成反应机制如下：在NaOH作用下，对氰基氯苄形成碳正离子，之后与三氮唑反应生成。

考察对氰基氯苄与三氮唑投料摩尔比对化合物I的产率的影响，结果如图2所示。从图2可以看出：中间体I的产率随着三氮唑用量的增加而增加，当三氮唑的投料比超过1.2时，产率几乎不再增加，考虑到实际应用的经济成本，选择对氰基氯苄与三氮唑最佳摩尔比为1∶ 1.2。

图2 对氰基氯苄与三氮唑的摩尔比对中间体I产率的影响Fig.2 Effect of molar ratio of 4-(chloromethyl) benzoni- trile and triazole on intermediate I yield of products

对氰基氯苄与NaOH摩尔比对产物I的产率的影响结果如图3所示。从图3可以看出：中间体I的产率随着NaOH用量的增加而增加，当NaOH的投料比超过2.0时，产率增加的趋势明显减缓，考虑到反应产物的后处理操作，选择对氰基氯苄与NaOH最佳摩尔比为1∶ 2.0。

反应温度对产率的影响，结果如图4所示。由图4可以看出：随着反应温度的增加，化合物I的产率呈非常明显的增加趋势。但实验过程中也发现，当温度超过55 ℃时，随着温度的升高，会出现许多副反应，产品得率下降，杂质变多，过多的杂质给产物的最终分离造成很大困难，因此选择反应最适温度为55 ℃。

图3 NaOH与对氰基氯苄的摩尔比对产率的影响Fig.3 Effect of molar ratio of NaOH and 4-(chloromethyl) benzonitrile on intermediate I yield

图4 反应温度对产率的影响Fig.4 Effect of reaction tempreture on intermediate I yield

在来曲唑的合成工艺中如何有效地控制中间体中1,3,4-三唑基异构体杂质是决定终产品质量的关键。本工艺采用分步降温结晶的方法，一次性加入所需HCl的量，升温至55 ℃，再缓慢降至某一温度，析出其异构体杂质盐酸盐，过滤后再继续降温析晶，可得到高纯度的中间体I。考虑到第一次析晶温度决定了除杂是否彻底，关系到中间体I的质量，笔者对该温度进行了研究，结果如表1。由表1可以看出，随着第一次析晶温度的降低，所得最终中间体I的纯度逐渐提高，当温度降至20 ℃，杂质完全析出，中间体I的纯度可达99%以上。

表1 第一次析晶温度对中间体I纯度的影响

2.2 影响来曲唑合成的因素

考察中间体I与对氟苯腈摩尔比对产物来曲唑产率的影响，结果如图5所示。从图5可以看出：来曲唑的产率随着对氟苯腈用量的增加而增加，当对氟苯腈的投料比超过1.10时，产率增加的趋势明显减缓，几乎没有多大的变化。因此，中间体I与对氟苯腈最佳摩尔比为1∶ 1.10。

图5 对氟苯腈与中间体I的摩尔比对产率的影响Fig.5 Effect of molar ratio of 4-fluorobenzonitrile and intermediate I on products yield

中间体I与叔丁醇钾的摩尔比对来曲唑的产率的影响结果如图6所示。从图6可以看出：来曲唑的产率随着叔丁醇钾用量的增加而增加，当叔丁醇钾的投料比超过2.0时，产率增加的趋势明显减缓，且会产生多余的杂质。因此，中间体I与叔丁醇钾最佳摩尔比为1∶ 2.0。

图6 叔丁醇钾与中间体I的摩尔比对产率的影响Fig.6 Effect of molar ratio of potassium tert-butoxide and intemediate I on products yield

考察反应温度对产率的影响，结果如图7所示。从图7可以发现:当温度为0 ℃，反应产率最高，随着温度的升高，会出现许多副反应，产品得率下降，杂质变多，过多的杂质给产物的最终分离造成很大困难。因此选择反应最适温度为0 ℃。

图7 反应温度对产率的影响Fig.7 Effect of reaction tempreture on yield of products

3 结论

1) 以化工生产中易得的对氰基氯苄和三氮唑为起始原料，通过两步取代反应，合成高纯度的来曲唑，两步反应收率分别为85%和90%，总收率为76.5%，达到欧洲药典标准。化合物的结构经1H-NMR和MS确认。

2) 通过比较反应条件，确定了合成来曲唑的最佳条件。中间体I的最佳反应条件：对氰基氯苄、三氮唑和NaOH的摩尔比1∶ 1.2∶ 2.0，55 ℃反应为最优。合成来曲唑的最佳条件：中间体I、叔丁醇钾和对氟苯腈的投料摩尔比1∶ 2.0∶ 1.10，0 ℃反应为最优。该路线工艺简便且成本低，适合工业化生产。

3)本工艺采用分步降温结晶的方法，降温至20 ℃，先析出其异构体杂质盐酸盐，过滤后再继续降温析晶，得到高纯度的中间体I，纯度可达99%以上，1,3,4-三唑基异构体杂质含量低于1%。

[1] CONTE P,FRAS SOLDATI A.Aromatase inhibitors in the adjuvant treatment of post menopausal women with early breast cancer：putting safety issues into perspective.Breast J,2007,13(1)：28-35.

[2] PROUS J，GRAUL J.Letrozole.Drugs Future,1994,19(4)：335-337.

[3] 徐兵河,孙燕.乳腺癌内分泌治疗新药来曲唑研究进展.实用癌症杂志,2000,15(3):333-335.

[4] 李元,续慧民,郭炳麟.来曲唑在乳腺癌内分泌治疗中的应用.临床医药实践杂志,2004,13(3)：169-170.

[5] BOWMAN R M,STEELE R E,BROWNE L.Alphahet erocyclc substituted tolunitriles:US49786721.1990-10-18.

[6] BOWMAN R M,STEELE R E,BROWNE L.Alphahet erocyclc substituted tolunitriles:US4749713.1988-06-07.

[7] 周金培,朱凤军,黄文龙.抗癌药来曲唑的合成研究.中国药科大学学报,2003,34(4)：375-376.

[8] 汤小芳.来曲唑的制备.化工中间体,2012(10)：36-39.

[9] 刘昆,杨利民.一种高纯度来曲唑的制备方法:1754876.2006-04-05.

(责任编辑 周晓薇)

Improved synthesis of breast cancer drug letrozole

LU Dingqiang1,2,WANG Xinxian1,YAN Guorong1,JI Wenzhe1,LIU Tongqi1,LING Xiuquan2

(1.School of Pharmaceutical Sciences,Nanjing Tech University,Nanjing 211800,China;2.Jiangsu Institute of Material Medical,Nanjing 210009,China)

Letrozole is a clinical first-line drug for the treatment of advanced breast cancer. A novel two-step synthesis process for letrozole was reported. In this process, chlorobenzonitrile and 1,2,4-triazole were the starting material. First, 4-[1-(1,2,4-triazolyl) methyl]-benzontrile was synthesized by 4-(chloromethyl) benzonitrile and 1,2,4-triazo under heating, then reacted with fluorobenzonitrile. The overall yield was 76.5%. In order to effectively remove the intermediate 1,3,4-triazolyl isomers (II), the fractional cooling crystallization method was used. Isomer impurity hydrochloride was precipitated when temperature was cooled to 20 ℃. With further decrease of temperature, high purity of intermediates I was obtained. The structures of the compound were confirmed by 1H-NMR and MS. It is an easy operation process and suitable for industrial production.

letrozole; 1,3,4-triazolyl isomers; synthesis process; breast cancer

10.3969/j.issn.1672-3678.2017.02.007

2016-03-30

国家自然科学基金面上项目(21476113)

卢定强(1968—)，男，江苏泰州人，教授，研究方向：生物化工、生物催化与生物转化，E-mail：ludingqiang@njtech.edu.cn

R914

A

1672-3678(2017)02-0041-04