帕博西尼关键侧链中间体的合成研究

张 彬，李新志，孔祥雨，崔新强，杨 利，段崇刚，刘文涛

（山东省药学科学院 山东省化学药物重点实验室，山东 济南 250101）

帕博西尼（palbociclib）的化学名为6-乙酰基-8-环戊基-5-甲基-2-[[5-(1-哌嗪基)-2-吡啶基]氨基]-8H-吡啶并[2, 3-d]嘧啶-7-酮，其结构见图1。

图1 帕博西尼结构

乳腺癌是一种发病率很高的恶性肿瘤疾病，在女性恶性肿瘤的发病率中排名第一，严重威胁女性健康[1]。近年国内乳腺癌的发病率呈不断增加趋势，新发数量和死亡数量分别占全世界的12.2 %和9.6 %[2]，国际癌症研究机构预计，到2030年中国女性乳腺癌患者将达24万，发病率将比2008年增长31.15 %[3]。帕博西尼是一种口服的细胞周期蛋白依赖性激酶（DCK4/CDK6）小分子抑制剂，由美国辉瑞公司研发，于2015年2月获FDA批准上市。该药被批准与来曲唑联合使用，用于治疗女性绝经后雌激素受体阳性（ER+）及人体表皮生长因子受体阴性（HER2-）的晚期乳腺癌[4-5]，较来曲唑可使乳腺癌无进展生存期延长一倍。对于帕博西尼的合成工艺研究得到了广大化学工作者的关注。

目前国内外对帕博西尼的合成已有诸多文献报道，根据原料的不同，帕博西尼主要有5条合成路线[6-12]，每一条合成帕博西尼的路线中都要用到4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯，其结构见图2。可见该化合物是合成帕博西尼的关键中间体，因此研究4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯的生产成本低、收率髙且适合工业化生产的合成工艺，对合成帕博西尼有重大意义和经济价值。

图2 4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯结构

结合以往文献，4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯主要有以下合成路线：（1）路线一：文献[9]采用2-硝基-5-溴吡啶与N-Boc-哌嗪在LiCl、三乙胺、二甲基亚砜（DMSO）反应条件下发生偶联反应生成4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯，之后经过钯炭催化加氢还原硝基得到目标产物4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯。该路线用到DMSO，沸点高不易处理，且成本高，还原用到钯炭，价格昂贵，不适用于工业化生产。（2）路线二：文献[13-14]采用2-硝基-5-溴吡啶与哌嗪反应得到4-（6-硝基吡啶-3-基）哌嗪，之后与Boc2O反应对哌嗪环上的氨基进行保护，最后经钯炭催化加氢还原硝基得到目标产物4-（6-氨基吡啶-3-基）哌嗪-1-羧酸叔丁酯。该路线哌嗪两端的氨基都易于发生偶联反应，生成副产物，导致整个工艺路线收率低下，若哌嗪严重过量又会导致原料的浪费，且哌嗪不易除去，还原用到钯炭，成本太高。（3）路线三：文献[15]以2-氨基吡啶为原料，经溴素溴代得到2-氨基-5-溴吡啶，之后采用浓硫酸-H2O2体系将氨基氧化为硝基，得到2-硝基-5-溴吡啶，然后与N-Boc-哌嗪发生偶联反应得到4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯，之后经钯炭催化加氢还原硝基得到目标产物4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯。该路线以路线一为基础，通过合成2-硝基-5-溴吡啶降低成本，但其使用的溴素不易运输，使用时比较危险，对人体伤害极大，偶联反应用到N, N’-二甲基甲酰胺（DMF），同样因沸点高难处理，易产生含氮废水，钯炭成本高。

本文在路线三的基础上对4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成工艺进行了改进，避免了使用苛刻条件，降低了成本，提高了安全性，易于操作，更适用于工业化生产。合成路线见图3。

图3 4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成路线

1 仪器与试剂

1.1 仪器

Inova-400超导核磁共振波谱仪（美国Varian，内标TMS）；Agilent 1260高效液相色谱仪（美国Agilent）；LCQ型质谱仪（美国Finnigan）；电子分析天平（瑞士Mettler Toledo）。

1.2 试剂

2-氨基吡啶（潍坊市前进精细化工有限公司，纯度：99 %）；N-溴代丁二酰亚胺（NBS，天津光复精细化工研究所，分析纯）；N-Boc-哌嗪（潍坊市前进精细化工有限公司，纯度：99 %）；三乙胺（国药集团化学试剂有限公司，分析纯）；钯炭（陕西瑞科新材料股份有限公司，钯含量：10 %）；甲酸铵（山东西亚，分析纯）；其他试剂均为分析纯。

2 合成步骤

2.1 2-氨基-5-溴吡啶的合成

向2 L三口反应瓶中加入氯仿（1 L），2-氨基吡啶（100 g，1.06 mol），冰乙酸（6.38 g，0.1 mol），降温至5 ℃以下，缓慢分批加入NBS（227 g，1.27 mol），之后升温至室温，反应3 h，HPLC监控至反应完全（2-氨基吡啶＜1 %），加入饱和碳酸氢钠水溶液500 ml，搅拌0.5 h，萃取分液，保留有机相。分别加水500 ml，饱和食盐水300 ml，萃取分液，无水硫酸钠干燥，有机相蒸馏至剩余少量溶剂，降温至0 ℃以下，搅拌5 h，过滤得到白色固体165 g，收率90 %，纯度98.5 %。

2.2 2-硝基-5-溴吡啶的合成

在冰水浴中将H2O2（108 g，1 mol）溶于浓硫酸300 ml，向2 L三口反应瓶中加入浓硫酸（700 ml），2-氨基-5-溴吡啶（163 g，0.95 mol），降温至0 ℃，缓慢滴加H2O2与浓硫酸的混合溶液，滴加完毕，升温至45 ℃，反应24 h，HPLC监控至反应完全（2-氨基-5-溴吡啶＜1 %），将反应体系缓慢倒入冰水中，析出固体，搅拌1 h，过滤得到粗品，加至异丙醇600 ml中，升温溶解后，降温至0 ℃，搅拌析晶3 h，过滤，干燥得2-硝基-5-溴吡啶147 g，收率77 %，纯度98.7 %。

2.3 4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成

将异丙醇1 L加入2 L三口反应瓶中，依次加入2-硝基-5-溴吡啶（145 g，0.73 mol），N-Boc-哌嗪（204.7 g，1.1 mol），四丁基溴化铵（23.5 g，0.07 mol），最后加入三乙胺（111.1 g，1.1 mol），升温至回流，保温反应5 h，HPLC监控至反应完全（2-硝基-5-溴吡啶＜1 %），将反应液降温至50 ℃，抽真空减压蒸除溶剂，异丙醇回收套用，向蒸馏剩余物中加入水500 ml，乙酸乙酯700 ml×2萃取两次，合并有机相，加饱和食盐水500 ml洗涤，无水硫酸钠干燥，所得母液蒸馏至少量液体后，降温至0 ℃析晶，抽滤得黄色固体194.7 g，收率87 %，纯度98.5 %。

2.4 4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯的合成

将甲醇1.6 L加入3 L三口反应瓶中，加入4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯（193 g，0.63 mol），通氮气保护，加入钯炭10 g，甲酸铵（158 g，2.5 mol），室温反应12 h，HPLC监控至反应完全（4-（6-硝基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯＜1 %），过滤，钯炭回收套用，母液中加入活性炭20 g，搅拌0.5 h，过滤，滤液减压蒸干，加入乙酸乙酯1 L，水500 ml×2萃取分液，有机相加入300 ml饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，母液蒸馏至黏稠状，降温搅拌析晶5 h，过滤，冷乙酸乙酯淋洗，干燥得到黄色固体4-（6-氨基吡啶-3-基）-哌嗪-1-羧酸叔丁酯162 g，收率93 %，纯度99.3 %。ESI-MS实测值（计算值）：277.4（278.36）[MH]_。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：7.62（dd，J=2.9，1H）, 7.17（dd，J=8.83, 1H），6.40（dd，J=8.85，1H），5.45（s，2H），3.44（m，4H），2.86（m，4H），1.41（s，9H）。

3 结果与讨论

（1）文献[15]采用溴素作为溴代试剂，溴素会挥发出有毒的红色溴蒸气，运输储存及使用都极为不方便，同时生成的溴化氢会与吡啶成盐，后处理复杂，且副产物较多。本文选择NBS作为溴代试剂，因其具有选择性高，副产物少，使用方便等特点，可缓慢、均匀地释放溴，反应易于控制，更易于工业化生产。

（2）第二步反应的氧化过程选择了文献方法，后处理过程中选择异丙醇作为析晶溶剂，使收率提高了10 %。

（3）本文第三步采用异丙醇，取代前文献用到的DMSO、DMF等，因DMSO，DMF沸点高，后处理麻烦，而采用异丙醇后处理简单，与四丁基溴化铵的组合保证了收率。

（4）第四步反应的硝基还原反应，本文使用钯炭甲酸铵的组合，避免使用氢气，从而避免使用高压设备，提高了生产安全性。

本文对帕博西尼关键侧链中间体进行了合成工艺改进，改进后的工艺提高了收率，降低了成本，易于操作，避免了使用苛刻条件，提高了生产安全性，更易于工业化生产。