盧定強，王新仙，嚴(yán)國榮，吉文哲，劉桐岐，凌岫泉

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇南京211800； 2. 江蘇省藥物研究所，江蘇南京210009)

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抗乳腺癌藥來曲唑的合成工藝改進(jìn)

盧定強1,2，王新仙1，嚴(yán)國榮1，吉文哲1，劉桐岐1，凌岫泉2

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇南京211800； 2. 江蘇省藥物研究所，江蘇南京210009)

來曲唑是治療晚期乳腺癌的臨床一線藥物。以對氰基氯芐、1,2,4-三氮唑為起始原料，合成中間體4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈(I)，再將其與對氟苯腈反應(yīng)合成來曲唑，工藝總產(chǎn)率達(dá)76.5%。為了有效地去除中間體中1,3,4-三唑基異構(gòu)體(II)，采用分步降溫結(jié)晶的方法，降溫至20 ℃，先析出其異構(gòu)體雜質(zhì)鹽酸鹽，過濾后再繼續(xù)降溫析晶，得到高純度的中間體，從而為下一步高純度來曲唑的獲得提供了可能性。終產(chǎn)品來曲唑經(jīng)核磁(1H-NMR)、質(zhì)譜(MS)確證結(jié)構(gòu)。該工藝操作簡單且產(chǎn)率高，適合應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

來曲唑；1,3,4-三唑基異構(gòu)體；合成；乳腺癌

Bowman等報道了以4-溴甲基苯甲腈為起始原料與1,2,4-三氮唑反應(yīng)制得4-(4-腈基芐基)-4H-1,2,4-三氮唑，后與對氟苯腈反應(yīng)制得的目標(biāo)物。但該方法用柱層析及多次重結(jié)晶的辦法除去中間體4-(4-腈基芐基)-4H-1,2,4-三氮唑(I)中的副產(chǎn)物4-(4-腈基芐基)-4H-1,3,4-三氮唑(II)，操作復(fù)雜繁瑣、效率低、生產(chǎn)周期長。

Bowman等報道的第二條合成路線是以N-叔丁基對溴苯甲酰胺為起始原料，制備4,4′-二(N-2叔丁基氨甲酰苯基)甲醇，與氯化亞砜反應(yīng)制得4,4′-二氰基二苯基氯甲烷，最后與1,2,4-三氮唑反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。但該方法需使用易燃易爆的正丁基鋰，且須在-60 ℃超低溫下進(jìn)行無水無氧操作，設(shè)備要求極高且操作極不安全，因此不利于工業(yè)化大生產(chǎn)。

周金培等報道了以苯胺為起始原料制備4,4′-二氰基二苯基甲烷，用N-溴代丁二酰亞胺(NBS)進(jìn)行溴代得到4,4′-二氰基二苯基溴甲烷，最后與1,2,4-三氮唑反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。但該方法最后一步依舊會產(chǎn)生1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)，通過對來曲唑的重結(jié)晶也很難除去雜質(zhì)，增大了產(chǎn)品達(dá)到藥用標(biāo)準(zhǔn)的難度。

湯小芳以4,4′-二氰基二苯甲酮為原料，經(jīng)過還原、氯代，最后與1,2,4-三氮唑縮合得到目標(biāo)產(chǎn)物。該方法依舊會產(chǎn)生1，3，4-三唑基異物體雜質(zhì)，且該方法用到氯化亞砜，對設(shè)備要求高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

綜合上述各合成路線可以看出，如何有效地控制中間體中1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)是決定終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，而目前對該中間體控制方面的研究鮮有報道。劉昆等采用在醇類溶劑中，分步加入鹽酸成鹽析晶的方式，除去1,3,4-三唑基異構(gòu)體，從而提高來曲唑的純度。本文對Bowman等報道的第一條路線進(jìn)行了較大改進(jìn)，以對氰基氯芐為起始原料與1,2,4-三氮唑反應(yīng)制得4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈(I)，與HCl成鹽，通過分步降溫法析出雜質(zhì)，再解鹽得到高純度的I，使得1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)含量低于1%。最后再與對氟苯腈反應(yīng)，重結(jié)晶得到高純度來曲唑。此路線操作簡單，工藝簡便，適合于工業(yè)化大生產(chǎn)，反應(yīng)路線如圖1所示。

圖1 來曲唑的合成路線Fig.1 The synthetic route of letrozole

1 實驗

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀LC-2010A，日本島津公司；AVANCE AV-400MHz型核磁共振儀(1H-NMR)，瑞士Bruker公司；6520 Q-TOF型質(zhì)譜儀，安捷倫公司；所有試劑均為市售化學(xué)純試劑。

1.2 合成

（4）管理。小湖泊精養(yǎng)小龍蝦，由于放養(yǎng)密度大，僅依靠天然生物餌料不能滿足魚類、小龍蝦類生長的需要，因此應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行投飼施肥。在日常的管理工作中，要重點做好以下幾點工作：一是改善水域條件，提高水體肥力，方法是可以通過人工施肥來提高湖泊水體肥力，常用的是無機肥料，每畝面積可施用尿素1.5～2.5kg，碳酸氫銨2.0～3.0kg，效果很好；二是抓好魚種配套、苗種放養(yǎng)、投飼施肥、防逃防病、合理捕撈等技術(shù)措施。

1.2.1 4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈的制備

向裝有冷凝管、機械攪拌和溫度計的干燥的三口瓶中加入對氰基氯芐15 g、1,2,4-三氮唑8.2 g和丙酮150 mL，攪拌溶解，再加入無水NaOH 7.92 g。加畢升溫至55 ℃反應(yīng)3 h?；旌衔锢鋮s至室溫，過濾，濾餅用丙酮洗滌。加入9.6 mL濃HCl，升溫至55 ℃，再降溫至20 ℃，過濾出1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)鹽酸鹽，濾液再降溫至5 ℃，過濾得4-((1H-1,2,4-三-1-唑)甲基)苯腈鹽酸鹽，解鹽得高純度I，收率85%，純度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 來曲唑的合成

在N2保護(hù)下，將150 mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)加入干燥的500 mL三口瓶中，0～5 ℃下加入叔丁醇鉀9.12 g，然后將10 mL溶有10 g I的DMF溶液緩慢滴加進(jìn)三口瓶中，0～5 ℃下攪拌40 min。再將15 mL溶有對氟苯腈7.89 g的DMF溶液緩慢滴加進(jìn)反應(yīng)釜中，0～5 ℃下攪拌1 h。將反應(yīng)液直接全部投入1 L冰水中，直接析出黃色固體，過濾、濾餅加入95%乙醇，加熱至80 ℃，自然冷卻析晶，過濾，得高純度來曲唑白色晶體，收率90%，純度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 結(jié)果與討論

2.1 影響中間體I合成的因素

中間體I合成反應(yīng)機制如下：在NaOH作用下，對氰基氯芐形成碳正離子，之后與三氮唑反應(yīng)生成。

考察對氰基氯芐與三氮唑投料摩爾比對化合物I的產(chǎn)率的影響，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出：中間體I的產(chǎn)率隨著三氮唑用量的增加而增加，當(dāng)三氮唑的投料比超過1.2時，產(chǎn)率幾乎不再增加，考慮到實際應(yīng)用的經(jīng)濟成本，選擇對氰基氯芐與三氮唑最佳摩爾比為1∶ 1.2。

圖2 對氰基氯芐與三氮唑的摩爾比對中間體I產(chǎn)率的影響Fig.2 Effect of molar ratio of 4-(chloromethyl) benzoni- trile and triazole on intermediate I yield of products

對氰基氯芐與NaOH摩爾比對產(chǎn)物I的產(chǎn)率的影響結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出：中間體I的產(chǎn)率隨著NaOH用量的增加而增加，當(dāng)NaOH的投料比超過2.0時，產(chǎn)率增加的趨勢明顯減緩，考慮到反應(yīng)產(chǎn)物的后處理操作，選擇對氰基氯芐與NaOH最佳摩爾比為1∶ 2.0。

反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出：隨著反應(yīng)溫度的增加，化合物I的產(chǎn)率呈非常明顯的增加趨勢。但實驗過程中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度超過55 ℃時，隨著溫度的升高，會出現(xiàn)許多副反應(yīng)，產(chǎn)品得率下降，雜質(zhì)變多，過多的雜質(zhì)給產(chǎn)物的最終分離造成很大困難，因此選擇反應(yīng)最適溫度為55 ℃。

圖3 NaOH與對氰基氯芐的摩爾比對產(chǎn)率的影響Fig.3 Effect of molar ratio of NaOH and 4-(chloromethyl) benzonitrile on intermediate I yield

圖4 反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響Fig.4 Effect of reaction tempreture on intermediate I yield

在來曲唑的合成工藝中如何有效地控制中間體中1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)是決定終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。本工藝采用分步降溫結(jié)晶的方法，一次性加入所需HCl的量，升溫至55 ℃，再緩慢降至某一溫度，析出其異構(gòu)體雜質(zhì)鹽酸鹽，過濾后再繼續(xù)降溫析晶，可得到高純度的中間體I?？紤]到第一次析晶溫度決定了除雜是否徹底，關(guān)系到中間體I的質(zhì)量，筆者對該溫度進(jìn)行了研究，結(jié)果如表1。由表1可以看出，隨著第一次析晶溫度的降低，所得最終中間體I的純度逐漸提高，當(dāng)溫度降至20 ℃，雜質(zhì)完全析出，中間體I的純度可達(dá)99%以上。

表1 第一次析晶溫度對中間體I純度的影響

2.2 影響來曲唑合成的因素

考察中間體I與對氟苯腈摩爾比對產(chǎn)物來曲唑產(chǎn)率的影響，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出：來曲唑的產(chǎn)率隨著對氟苯腈用量的增加而增加，當(dāng)對氟苯腈的投料比超過1.10時，產(chǎn)率增加的趨勢明顯減緩，幾乎沒有多大的變化。因此，中間體I與對氟苯腈最佳摩爾比為1∶ 1.10。

圖5 對氟苯腈與中間體I的摩爾比對產(chǎn)率的影響Fig.5 Effect of molar ratio of 4-fluorobenzonitrile and intermediate I on products yield

中間體I與叔丁醇鉀的摩爾比對來曲唑的產(chǎn)率的影響結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出：來曲唑的產(chǎn)率隨著叔丁醇鉀用量的增加而增加，當(dāng)叔丁醇鉀的投料比超過2.0時，產(chǎn)率增加的趨勢明顯減緩，且會產(chǎn)生多余的雜質(zhì)。因此，中間體I與叔丁醇鉀最佳摩爾比為1∶ 2.0。

圖6 叔丁醇鉀與中間體I的摩爾比對產(chǎn)率的影響Fig.6 Effect of molar ratio of potassium tert-butoxide and intemediate I on products yield

考察反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響，結(jié)果如圖7所示。從圖7可以發(fā)現(xiàn):當(dāng)溫度為0 ℃，反應(yīng)產(chǎn)率最高，隨著溫度的升高，會出現(xiàn)許多副反應(yīng)，產(chǎn)品得率下降，雜質(zhì)變多，過多的雜質(zhì)給產(chǎn)物的最終分離造成很大困難。因此選擇反應(yīng)最適溫度為0 ℃。

圖7 反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響Fig.7 Effect of reaction tempreture on yield of products

3 結(jié)論

1) 以化工生產(chǎn)中易得的對氰基氯芐和三氮唑為起始原料，通過兩步取代反應(yīng)，合成高純度的來曲唑，兩步反應(yīng)收率分別為85%和90%，總收率為76.5%，達(dá)到歐洲藥典標(biāo)準(zhǔn)。化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)1H-NMR和MS確認(rèn)。

2) 通過比較反應(yīng)條件，確定了合成來曲唑的最佳條件。中間體I的最佳反應(yīng)條件：對氰基氯芐、三氮唑和NaOH的摩爾比1∶ 1.2∶ 2.0，55 ℃反應(yīng)為最優(yōu)。合成來曲唑的最佳條件：中間體I、叔丁醇鉀和對氟苯腈的投料摩爾比1∶ 2.0∶ 1.10，0 ℃反應(yīng)為最優(yōu)。該路線工藝簡便且成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

3)本工藝采用分步降溫結(jié)晶的方法，降溫至20 ℃，先析出其異構(gòu)體雜質(zhì)鹽酸鹽，過濾后再繼續(xù)降溫析晶，得到高純度的中間體I，純度可達(dá)99%以上，1,3,4-三唑基異構(gòu)體雜質(zhì)含量低于1%。

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(責(zé)任編輯 周曉薇)

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

國家自然科學(xué)基金面上項目(21476113)

盧定強(1968—)，男，江蘇泰州人，教授，研究方向：生物化工、生物催化與生物轉(zhuǎn)化，E-mail：ludingqiang@njtech.edu.cn

R914

A

1672-3678(2017)02-0041-04