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阿普斯特的合成工艺改进

- ORCID：
王栋 ¹
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钟健 ²
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王玲 ²
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周志慧 ²
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蒋海婷 ¹
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罗鹏 ¹
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王西芝 ¹
- ORCID：
王崇益 ²

1. 江苏润安制药有限公司，淮安 223299； 2. 江苏正大清江制药有限公司，淮安 223001

中图分类号： R914

最近更新：2021-11-02

DOI：10.11665/j.issn.1000-5048.20210504

摘要

改进阿普斯特（APST）合成中的氢化还原反应工艺。以3-硝基邻苯二甲酸酐（4）和（S）-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲磺酰基）乙胺］-N-乙酰基-L-亮氨酸盐（7）为起始原料，经过胺化反应得到（S）-2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-甲磺酰基乙基］-4-硝基异吲哚啉-1，3-二酮（8），再以甲酸铵作为氢源，氢氧化钯碳为催化剂，将化合物8还原成（S）-2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-甲磺酰基乙基］-4-氨基异吲哚啉-1，3-二酮（9），最后与醋酐完成乙酰化反应得到APST。目标产物结构经比旋度、¹H NMR、¹³C NMR、MS和元素分析等确证，胺化、还原和乙酰化3步反应总收率提高至67.0%。改进后的还原工艺，避开了氢化加压特种反应，降低了安全风险和生产成本，适合工业化生产，具有较高的商业价值。

关键词

阿普斯特; 磷酸二酯酶-4抑制剂; 甲酸铵; 合成; 工艺改进

阿普斯特（apremilast，APST）化学名为（S）-2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-甲磺酰基乙基］-4-乙酰基氨基异吲哚啉-1，3-二酮，是由美国Celgene公司研发的一种磷酸二酯酶-4抑制剂，其作用机制是通过调控免疫细胞中的磷酸二酯酶-4的表达，使得磷酸腺苷增加，从而达到抑制免疫和炎症反应^［

1-2］。2014年，该药率先在美国获准上市，商品名为Otezla，是FDA首个批准用于治疗斑块型银屑病（牛皮癣）以及银屑病关节炎的口服制剂^{［参考文献 3-4}3-4］。

目前，阿普斯特的合成路线较多，其中，受专利保护的原研合成路线见路线1^［

5］。

Scheme 1 Synthetic route of apremilast (APST) reported in literature^[

该合成路线首先将3-硝基邻苯二甲酸依次进行加氢还原、脱水反应以及N-乙酰化反应，得到3-乙酰氨基邻苯二甲酸酐（1）；再将1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲磺酰基）乙胺经过手性拆分得到手性中间体（S）-1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲基磺酰基）乙胺-乙酰基-L-亮氨酸盐（2）；最后将两个关键中间体进行胺化得到阿普斯特（APST），但总收率仅为16.9%。该路线中加氢工艺为危险工艺，反应物料具有高燃爆危险特性，存在安全风险；且完成该反应需要加氢反应釜，增加了该工艺实现商业化的难度。

随后有不少文献对该工艺进行改进，主要着眼于优化合成具有手性中心的化合物A2，方法有不对称合成法（以Ru为金属中心的手性催化剂、CBS还原反应、磺胺类催化剂等）^［

6-8］和生物酶催化法等^{［参考文献 9-11}9-11］。

Jennifer等^［

12］公开并保护了另外一条合成路线（路线2）。

Scheme 2 Synthetic route of apremilast reported in the literature^[

12]

该路线首先将3-硝基邻苯二甲酸酐（4）和1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲磺酰基）乙胺（3）反应，得到2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苄基）-2-甲基磺酰基乙基］-4-硝基异吲哚啉-1，3-二酮（5），再经过加氢还原、N-乙酰化制备出消旋阿普斯特，3步收率为56%，该路线与原研路线的主要区别在于，先进行胺化反应，完成两个片段的拼接，再依次完成氢化还原和乙酰化反应；Man等^［

13］也对该步氢化还原进行过类似报道，同样采用了加氢还原的方式，但存在高压危险、操作复杂等问题。

本文参考文献［

12］，并对氢化还原步骤进行改进，反应式见路线3。以3-硝基邻苯二甲酸酐（4）和（S）-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲磺酰基）乙胺］-N-乙酰基-L-亮氨酸盐（7）为起始原料，经过胺化反应得到（S）-2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-甲磺酰基乙基］-4-硝基异吲哚啉-1，3-二酮（8），再以甲酸铵作为氢源^{［参考文献 14

百度学术}14］，氢氧化钯碳催化下，将化合物8还原成（S）-2-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-甲磺酰基乙基］-4-氨基异吲哚啉-1，3-二酮（9），最后与醋酐完成乙酰化反应得到阿普斯特（APST）。

Scheme 3 Synthetic route of apremilast

1 实验部分

1.1　材料

1.1.1　试剂　3-硝基邻苯二甲酸酐（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；（S）-［1-（3-乙氧基-4-甲氧基苯基）-2-（甲磺酰基）乙胺］-N-乙酰基-L-亮氨酸盐（工业级，中山奕安泰医药科技有限公司）；甲酸铵（分析纯，成都市科隆化学品有限公司）；氢氧化钯碳（工业级，西安凯立新材料股份有限公司）；乙酸酐（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；其他试剂均为市售分析纯。

1.1.2　仪器　IKA C-MAC-HS7磁力搅拌器［艾卡（广州）仪器设备有限公司］；EYELA DTC-41隔膜泵（东京理化器械株式会社）；UltiMate3000高效液相色谱仪（美国戴安公司）；Avance HD-Ⅲ-500 MHz核磁共振仪（德国布鲁克公司）；AB SCIEX Triple TOF 4600质谱仪（美国应用生物系统公司）；Waters Q-TOF MicroTM质谱仪（美国沃特世公司）；Mpa100全自动熔点仪（美国Optimelt公司）；Autopol Ⅰ全自动旋光仪（美国鲁道夫公司）；Elementar Vario EL Ⅲ型元素分析仪（德国Elementar公司）。

1.2　化学合成

1.2.1　(S)-2-[1-(3-乙氧基-4-甲氧基苯基)-2-甲磺酰基乙基]-4-硝基异吲哚啉-1,3-二酮（8）的制备

依次将乙酸100 mL、化合物4 25.8 g和化合物7 54.2 g依次加至250 mL的三口烧瓶中，加热至120 ℃，回流反应6 h，TLC监控原料反应终点。减压蒸馏出乙酸，用乙酸乙酯300 mL溶解浓缩物，依次再用纯化水150 mL、饱和碳酸氢钠溶液150 mL和饱和氯化钠溶液150 mL洗涤有机相，最后用无水硫酸钠干燥有机层，减压浓缩至干，得到化合物8（44.1 g，81.0%），纯度98.92%［HPLC峰面积归一化法：色谱柱Waters Xbridge C₁₈（4.6 mm × 150 mm，3.5 µm）；流动相A为水（用三氟乙酸调节pH至3.0），B为乙腈，梯度洗脱（0 ~ 8 min：A 90％→65％；8 ~ 25 min：A 65％→60％；25 ~ 30 min：A 60％→20％；30 ~ 31 min：A 20％→90％；31 ~ 40 min：A 90％）；柱温30 ℃；流速1.0 mL/min；检测波长200和230 nm；进样量10 µL］。mp：108.1 ~ 111.0 ℃； ESI-MS m/z：449.10［M+H］⁺；ee为99.98%； ${[α]}_{D}^{20}$ + 47.1°；¹H NMR（500 MHz，DMSO-d₆）δ：1.33（3H，m），3.00（3H，s），3.75（3H，s），4.03（2H，m），4.22 ~ 4.32（2H，d），5.82（1H，m），6.95 ~ 7.11（3H，t），8.09 ~ 8.31（3H，t）；¹³C NMR（125 MHz，DMSO-d₆）δ：15.12，41.64，48.40，53.40，56.00，64.36，112.26，113.18，120.56，122.92，127.64，129.19，129.38，133.46，137.06，144.92，148.36，149.54，163.22，165.96。

1.2.2　(S)-2-[1-(3-乙氧基-4-甲氧基苯基)-2-甲磺酰基乙基]-4-氨基异吲哚啉-1,3-二酮（9）的制备

将化合物8 44.59 g（1.0 eq）加入至250 mL三口瓶中，加入乙腈50 mL搅拌溶清，依次加入甲酸铵13.15 g（1.5 eq）和氢氧化钯碳4.46 g（10%），加热搅拌，待反应平稳后，补加甲酸铵13.15 g，继续搅拌回流4 h，TLC监控原料反应终点。过滤后得到滤液，减压浓缩至干，得到化合物9（40.61 g，97.6%），纯度98.50%（HPLC峰面积归一化法，色谱条件同“1.2.1”项）。mp：80.1 ~ 81.1 ℃；ESI-MS m/z：419.13［M+H］⁺；ee为99.97%； ${[α]}_{D}^{20}$ +20.8°；¹H NMR（500 MHz，DMSO-d₆）δ：1.33（3H，t，J = 6.5 Hz），3.01（3H，s），3.74（3H，s），4.02（2H，m），4.07（1H，m），4.37（1H，t，J = 13.5 Hz），5.74（1H，d，J = 7.0 Hz），6.50（2H，s），6.94 ~ 7.00（4H，m），7.08（1H，s），7.44（1H，t，J = 7.5 Hz）；¹³C NMR（125 MHz，DMSO-d₆）δ：15.15，41.54，47.37，53.76，55.99，64.36，109.01，111.39，112.35，112.91，120.16，122.09，130.69，132.40，135.79，147.17，148.35，149.33，168.08，169.34。

1.2.3　(S)-2-[1-(3-乙氧基-4-甲氧基苯基)-2-甲磺酰基乙基]-4-乙酰基氨基异吲哚啉-1,3-二酮（APST）的制备

将化合物9 10.00 g和乙酸酐35 mL加入至100 mL三口瓶中，加热回流2 h，TLC监控原料反应终点。冷却至70 ℃时转移至茄形瓶中，减压浓缩至干，加入乙醇45 mL和丙酮30 mL，回流溶清后冷却至室温，搅拌析晶4 h，抽滤至干，滤饼在55 ~ 60 ℃条件下真空干燥4 h，得到白色固体即APST（9.32 g，84.7%），纯度99.97%（HPLC 峰面积归一化法，色谱条件同“1.2.1”项）。mp：154.5 ~ 156.3 ℃（文献值：约156.1 ℃^［

15］）；ESI-MS m/z：483.1［M+Na］⁺；ee为99.93%；

{[α]}_{D}^{20}

+29°（文献值：在20 mg/mL乙腈溶液中为+28.1°^{［参考文献 15

百度学术}15］）；¹H NMR（500 MHz，DMSO-d₆）δ：1.34（3H，t，J = 7.0 Hz），2.22（3H，s），3.05（3H，s），3.76（3H，s），4.06（2H，m，J = 7.0 Hz），4.18（1H，dd，J = 14.5 Hz），4.40（1H，dd，J = 14.5 Hz），5.83（1H，dd，J = 10.5 Hz），6.96（1H，d，J = 8.5 Hz），7.02（1H，dd，J = 8.5 Hz），7.11（1H，d，J = 2.0 Hz），7.57（1H，d，J = 7.5 Hz），7.78（1H，t，J = 8.0 Hz），8.48（1H，d，J = 8.5 Hz），9.70（1H，s）；¹³C NMR（125 M Hz，DMSO-d₆）δ：14.59，24.14，41.05，47.21，52.93，55.47，63.90，111.83，112.51，116.52，118.07，119.74，125.91，129.48，131.28，135.83，136.52，147.90，148.97，166.88，167.87，169.18；元素分析：C 57.34%，H 5.12%，N 5.97%（理论值：C 57.38%，H 5.25%，N 6.08%）。

2 讨论

阿普斯特合成路线众多，其中还原步骤均采用加氢加压的方法完成，本文对该步工艺进行了优化，用甲酸铵替代氢气作为供氢体，在氢氧化钯碳催化下，实现了化合物8中硝基的还原。该反应选择对化合物8具有较好溶解性的乙腈作为溶剂，催化剂用量为底物重量的10%，反应初始，先加入1.5 eq的甲酸铵，开始搅拌升温，当温度达到70 ℃时，反应体系会快速放出气体，此时需关闭搅拌，待反应平稳之后，再继续搅拌并升温至回流，TLC监控原料反应完全之后，过滤回收催化剂，滤液浓缩至干即为化合物9，该工艺摒弃了氢化高压设备，降低了工艺对生产设备的要求；反应本身安全快捷，产物纯度高且几乎不含无机盐，适合工业化生产。各步产物结构均经比旋度、¹H NMR、¹³C NMR和MS等确证，HPLC检测纯度均达到98%以上，与文献［

12］相比，3步反应总收率由56%提高至67.0%。

本研究优化的工艺符合绿色化学理念，具有生产成本低、反应进程快、操作便捷、危险性小等优点，为阿普斯特的工业化生产提供了新的思路。

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阿普斯特的合成工艺改进

摘要

关键词

1 实验部分

1.1 材 料

1.2 化学合成

2 讨 论

References

1.1　材料

1.2　化学合成

2 讨论