来那度胺及其晶型制备专利技术综述

申俊杰 刘重阳

摘要：来那度胺（lenalidomide）位列2018年全球畅销药物第二位，销售额达96.85亿美元，也是畅销药物前十位唯一的化学药，该药物是由细胞基因公司（CELGENE CORP）研发的用于治疗致死性血液疾病以及癌症的药物，该品是曾引起数以千计婴儿出生缺陷的用于治疗孕吐的药物沙利度胺（thalidomide）的加强版，与沙利度胺相比，其不良反应更少，研究证明其不会引起婴儿出生缺陷。本文对来那度胺的公开专利进行检索和统计分析，综述了来那度胺的制备及药物晶型研究，并对来那度胺的技术发展趋势进行了分析与讨论，希望藉此能为科研院所及制药企业提供参考。

关键词：来那度胺;骨髓增生异常综合征;制备;晶型

中图分类号：R979.1文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）03-0131-06

1 概述

骨髓增生异常综合症（MDS）是一种恶性血液疾病，全球大约有30万患者。当骨髓中的血细胞始终处于不成熟阶段从而不能履行其必要功能时，这些不成熟细胞，抑制了正常细胞的发展，骨髓增生异常综合症就会发生，超过一半的骨髓增生异常综合症患者诊断出细胞染色体变异，最常见的细胞染色体异常出现在5、7和20号染色体的q缺失或者8号染色体的额外复制[1]。骨髓疾病是一种血液癌症，任何引起成熟血细胞或各系祖细胞生成异常的疾病或状态都可以引起骨髓疾病，它虽然是可以治疗的，但是经过多次化疗，患者会出现严重的精神损伤，血液配型治疗费用高昂，给患者的家庭带来了巨大的负担。骨髓疾病严重威胁着人们的生命安全，成为威胁人类健康的一个劲敌[2]。

由于工作环境、饮食习惯和家庭居室环境的影响，骨髓及其它造血组织功能异常，从而诱发骨髓疾病，最被人熟知的就是白血病[3]。

Revlimid是美国细胞基因公司（CELGENE CORP）开发的新一代抗肿瘤药，其有效成分是来那度胺（lenalidomide），主要用于治疗慢性骨髓瘤和有5q缺失的骨髓增生异常综合症（MDS）[4]该公司于1997年6月申请该化合物专利（US5635517A），于1999年6月获得授权。2005年12月，美国食品药品管理局（FDA）批准了Celgene公司的来那度胺用于治疗骨髓增生异常综合症，2007年6月，欧洲药品管理局接受了Revlimid的上市申请，Celgene公司于2013年01月在中国获批进口注册，商品名为“瑞复美”。来那度胺是沙利度胺的新一代衍生物，但没有发现其具有致畸变的毒性，并且药效比沙利度胺強100倍。

1.1 来那度胺专利国内外专利申请趋势

由于来那度胺在骨髓肿瘤方面的疗效，使其具有广阔的市场前景，是近几年药物合成领域的一个热点，引起了许多科研机构和制药公司的关注，对来那度胺专利文献进行检索分析，自美国细胞基因公司化合物专利（US5635517A）1999年6月获得授权后，截至2018年12月31日，来那度胺的专利申请量已经超过2061件。从申请趋势看（图1），自2005年美国食品药品管理局（FDA）批准了细胞基因公司的来那度胺上市以来的十几年时间里，关于来那度胺的专利申请量呈增长趋势，我国的专利申请趋势和国际趋势基本一致。2005-2007年的三年时间，来那度胺的专利申请增长近5倍，属于快速增长期，在这段时期主要是美国细胞基因公司（CELGENE CORP）等该药原研公司以及印度制药商雷迪公司（REDDY'S LAB LTD）开展的对来那度胺的研究。2008-2017年，来那度胺的专利申请量持续稳步增长，世界范围内对该药物的合成、晶体、衍生物、组合物、药物联用的研究已全面展开。从不同国家专利申请数量看（图2），美国和中国是来那度胺专利申请大国，反映出上述两个国家来那度胺研发以及创新的重视。

1.2 来那度胺专利全球主要申请人分布

对来那度胺专利全球主要申请人进行统计分析（图3）可知，申请人中企业占绝大多数，其次是高校，个人申请极少。全球申请量前10的申请人，主要是美国的公司和高校，没有中国申请人，反映出中国申请人在来那度胺专利申请方面存在大而不强的问题;其中美国的细胞基因公司（Celgene）的专利申请量最多，侧重点在于来那度胺化合物及晶型、制备方法、药物联用、新用途等。

本文着重对来那度胺的制备及药物晶型进行分析。

2 来那度胺的制备

在来那度胺的合成方面，相继有较多专利申请，本文按照原料及中间体的不同将其分为四条合成路线。

2.1 以2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯和3-氨基-2，6-哌啶二酮为两个中间体

印度制药商雷迪公司（REDDY'S LAB LTD）的合成方法如图4所示（IN200600047I4），以2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯和3-氨基-2，6-哌啶二酮为中间体，在碱性催化条件下分子间缩合生成二氢异吲哚环，最后催化氢化将酯基还原为氨基得来那度胺。此方法简单，路线简短，反应条件温和。

上述生产工艺在脱除N-Boc保护基时使用酸性物质如盐酸等，会产生大量难于处理的废酸，造成环境污染。天津法莫西医药科技有限公司（CN105440012A）采用采用氯化钠水溶液代替纯水作为反应溶剂时，可以在沸水的条件下进行，脱保护反应，避免了使用盐酸等高污染高腐蚀的原料，减少了环境污染。

对于中间体2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯的合成，雷迪公司（US20060160854A1）以2-甲基-3-硝基苯甲酸为原料，先与甲醇酯化生成3-硝基-2-甲基苯甲酸甲酯，再以四氯化碳为溶剂经自由基溴代反应得中间体2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯，路线如图5所示。

对于中间体3-氨基-2，6-哌啶二酮的合成，通常以氨基被保护的L-谷氨酰胺为原料，先自身缩合成哌啶二酮环，再脱除保护基得目标产物，路线如图6所示。

2.2 以L-谷氨酰胺甲酯为中间体

细胞基因公司（CELGENE CORP）的合成方法（US2006052609A1）如图7所示，以价格相对便宜的N-苄氧羰基-L-谷氨酰胺为原料，与2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯先分子间缩合生成二氢异吲哚环，然后经低温分子内缩合，最后还原硝基得来那度胺。此方法路线简短，成本低廉，但需要很低的温度反应，反应条件苛刻。

但该反应需要使用氢气作为供氢体，且需在高压釜内反应4小时，在进行工业化大生产时，存在潜在的安全问题。合肥医工医药有限公司（CN103242215A）对氢化反应进行了改进，采用甲酸铵或甲酸为还原剂、钯碳为催化剂还原硝基，反应条件温和。

2.3 以L-谷氨酰胺叔丁酯盐酸盐为原料

细胞基因公司（CELGENE CORP）的合成方法（US20100093799A1）如图8所示，以L-谷氨酰胺叔丁酯盐酸盐为原料，先反应生成二氢异吲哚环，再在-44°C下分子内环合成哌啶环，最后催化氢化得来那度胺。

2.4 以α-溴代戊二酸二甲酯为中间体

南京卡文迪许生物工程技术有限公司的合成方法（CN101580501B）如图9所示，以α-溴代戊二酸二甲酯为原料，经反应生成N-（4-硝基-1，3-二氢-1-氧代-2-氢-异吲哚-2-基）-戊二酸二甲酯，再在低温下环合成哌啶二酮环，最后还原得来那度胺。

3 来那度胺药物晶型研究

固体药物中普遍存在多晶型现象。同一药物的不同晶型往往具有不同的理化性质，也可能具有不同的溶解度、溶解速率、生物利用度、化学物理稳定性、熔点等，相应地，其在临床上也可能表现出不同防治疾病的疗效，直接影响药物的应用和临床效果。因此，研究固体化学药物的多晶型相当重要。此外，药物新晶型的专利日益增多，原有药物新晶型可作为附加专利，延长原有药物的专利寿命。

美国细胞基因公司（Celgene）（WO2005/023192A2）最早披露了来那度胺的多晶型物A-H及其制备方法，并使用XRPD、拉曼光谱、热重动力学DSC和TGA对多晶型物进行了表征。上述多晶型物包括非溶剂化物、水合物和溶剂化物。相关信息见表1。

随后，印度RANBAXY LAB LTD公司（WO2011/033468A1）提供了一种晶型A的另一种制备方法，该方法无需分离出粗来那度胺，直接原位重结晶即可得到晶型A。该公司（WO2011/061611A1）也披露了一种晶型B的制备方法，主要过程包括在N，N-二甲基甲酰胺中还原硝基得到来那度胺的溶剂化物、和水作用、分离。江苏先声药物研究有限公司（CN102070606A、CN102643266A）分别公开了制备来那度胺晶型A和B的新方法，當使用二氯甲烷、异丁醇或异丙醇作为溶剂时可得到晶型A，使用水与甲醇、乙醇或四氢呋喃的混合溶剂时可得到晶型B。

此外，印度制药商雷迪公司（REDDY'S LAB LTD）披露了无定形来那度胺及其制备方法（WO2009/114601A2），具体为将包括溶剂化物和水合物在内的任何结晶形式溶于甲醇、乙腈等溶剂中使澄清，然后使用蒸发、蒸馏、喷雾干燥等方法除去溶剂，即可得到无定形态的来那度胺。

2010年起，对来那度胺晶型的研究主要集中在新晶型的筛选。印度制药商雷迪公司（REDDY‘S LAB LTD）披露了来那度胺新晶型I（序号接H），其XRPD特征峰为8.9、25.9、27.5（WO2010/129636A2），该晶型是通过将来那度胺溶于N，N-二甲基乙酰胺中再加入不良溶剂使固体析出而制得的。英国基因公司（GENERICS UK LTD）披露了来那度胺新的多晶型物（WO2010/061209A1），其XRPD特征峰为4.5、22.7、32.4、46.6或46.7±0.2，是通过将来那度胺溶于包括C1-C5醇、脂族酮、环醚或其混合物中使沉淀、分离制备得到的。并且，上述新的多晶型物还可以通过溶于甲醇/异丙醇：水=80：20的混合溶液中转化为WO2005/023192A2中的晶型B。NATCO PHARMA LTD披露了来那度胺晶型I（WO2011/111053A1），其制备过程主要包括将还原得到的来那度胺或来那度胺晶型B或E溶解于异丙醇、二甲基甲酰胺或乙腈中、65-100℃之间除去溶剂、加入共溶剂如正己烷等、过滤、干燥。印度雷迪公司（REDDYS LAB LTD）披露来那度胺晶型H1的制备方法（WO2012/127493A1、WO2013/00529A1），主要操作为将来那度胺粗品溶于N-甲基吡咯啉中、加热至50-70℃、冷却至15-45 ℃、加入溶剂、分离固体。

重庆医药工业研究院有限公司分别发现了来那度胺的新晶型I和II（CN102453021A、CN102453020A），其中新晶型I是通过将来那度胺溶于N，N-二甲基甲酰胺溶解后加入甲醇析晶制得的，晶型II的制备方法是将来那度胺盐溶于水、N，N-二甲基甲/乙酰胺、二甲亚砜等溶剂中，再加入碱或碱与溶解性较差溶剂的混合溶液使来那度胺晶体析出，过滤，干燥。

中山大学（CN105367549B）制备了来那度胺-没食子酸共晶，将来那度胺与没食子酸按1：1的摩尔比混合，以不低于10Hz的频率进行研磨，在研磨过程添加适量溶剂，将所得固体干燥，得到的白色粉末状固体即为来那度胺-没食子酸共晶。该共晶具有溶解性和溶出速率较好，纯度高，重现性好，研磨法使用溶剂量少，绿色环保等优点。

此外，CONCERT PHARM INC还披露了来那度胺S型光学异构体的氘代物（WO2014/066243A1），并制备得到了该氘代物的三种结晶形式和无定形。

4 技术发展趋势及启示

随着对绿色化学需求的增加，为了节约资源和减少污染，化学合成效率成了绿色化学研究中关注的焦点。合成效率包括两个方面：一是选择性（化学、区域、非对映体和对映体选择性）;另一个就是原子经济性，即原料一分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。一个有效的合成反应不但要有高度的选择性，而且必须具备较好的原子经济性，尽可能充分地利用原料一分子中的原子。另外，在合成过程中，要减少或者取消挥发性有毒有机溶剂的使用，以水或超临界流体（如超临界CO2）代替挥发性有机溶剂，发展更为绿色的合成来那度胺的新方法是未来合成来那度胺的新的发展方向。