雷迪帕韋的合成及其主要中間體的研究進展

1、雷迪帕韋的合成及其主要中間體的研究進展摘要：雷迪帕韋(Ledipasvir),前身為GS-5885,是由吉利德科學公司開發(fā)的一種NS5A蛋白酶抑制劑1。雷迪替韋完成III期臨床試驗后，用于治療基因型1丙型肝炎的雷迪帕韋/索非布韋的固定劑量組合 的片劑，于2014年2月10日被美國藥典收錄。2014年10月10日組合產(chǎn)品雷迪替韋/索非布韋獲得美國FDA批準，商品名Harvoni同。雷迪帕韋通過對NS5A蛋白的抑制作用，從而阻斷了病毒RNA的復(fù)制3。雷迪替韋擁有六個手性中心，其中處于橋雜環(huán)化合物1,3,4位與螺雜環(huán)6位上，這將是其合成工作中的重點？本文通過參考大量文獻綜述了雷迪替韋的合成研究進展及

2、其最新的合成路線，并對其關(guān)鍵步驟一一主要的中間體做出了深入的研究？關(guān)鍵詞：雷迪帕韋(Ledipasvir)，NS5A抑制劑，丙肝，手性，中間體，制備。1.簡介：丙型病毒性肝炎，簡稱為丙肝，是一種由丙型肝炎病毒(HCV感染引起的病毒性肝炎，主要經(jīng)輸血、針刺、吸毒等傳播。丙肝的的潛伏期往往是1.5-2個月，經(jīng)過一段的潛伏期之后，便出現(xiàn)肝炎的常見癥狀有疲乏、身體無力、食欲減退、部分出現(xiàn)黃疸等癥狀。丙肝患者 右下腹部感覺不舒服，惡心嘔吐，食欲減退。丙型肝炎發(fā)病機理仍未十分清楚，當HCV在肝細胞內(nèi)復(fù)制引起肝細胞結(jié)構(gòu)和功能改變或干擾肝細胞蛋白合成，可造成肝細胞變性壞死，表明HCV直接損害肝臟，導(dǎo)致發(fā)病起一

3、定作用。但多數(shù)學者認為細胞免疫病理反應(yīng)可能起重要 作用，發(fā)現(xiàn)丙型肝炎與乙型肝炎一樣，其組織浸潤細胞以CD3+為主，細胞毒T細胞(TC)特異攻擊HCV感染的靶細胞，可引起肝細胞損傷。雷迪帕韋(Ledipasvir),化學名稱：GS-5885,英文化學名： MethylN-(2S)-1-(6S)-6-5-9,9-Difluoro-7-2-(1S,2S,4R)-3-(2S)-2-(methoxycarbony lam ino )-3-methylbuta no yl-3-azabicyclo2.2.1hepta n-2-yl-3H-be nzimidazol -5-ylfluoren-2-yl-1H

4、-imidazol-2-yl-5-azaspiro2.4hepta n-5-yl-3-methyl-1-ox obutan-2-ylcarbamate,CAS NO.:1256388-51-8 ,分子式dHUNsQ,分子量為：889.00，其商品名為：Harvoni (與索非布韋組合)。化學結(jié)構(gòu)為圖1.1所示:雷迪帕韋是獲批可用于丙型肝炎全口服治療方案的藥物，可消除對傳統(tǒng)注射藥物干擾素(IFN)的需求。雷迪帕韋具有皮摩爾級活性的NS5A 抑制劑，它對 HCV 基因型 1a和 1b 復(fù)制的 EC50值分別為 50 pmol / L 和 9 pmol /L ，并且具有非常高的 治療指數(shù)(CC50/

5、EC50100000)，此外它對 HCV 具有很好的選擇性，它對其他 RNA 或 DNA 病毒的 EC50值均大于 10 gol/ L。在臨床試驗中，慢性 HCV 患 者單劑量口服 100 mg是安全和耐受的，其血漿消除半衰期為 1014 ho對于 HCV 1a 型，主要的耐藥突變點為 Tyr93His，但即使是發(fā)生耐藥突變，藥物的血漿濃度仍高于最低有效濃度5o2.丙肝的發(fā)病機理和雷迪替韋的藥理作用丙型肝炎發(fā)病機理仍未十分清楚，但多數(shù)學者認為：HCV感染宿主細胞，首先需要包膜蛋白E1,E2與細胞膜表面特定受體相結(jié)合，隨之導(dǎo)致受體介導(dǎo)的胞吞作用的發(fā)生。病毒進 入宿主細胞后，需要將基因組RNA釋放

6、到胞質(zhì)內(nèi)，隨后IRES將介導(dǎo)多聚蛋白在粗面內(nèi)置網(wǎng)上的翻譯。在多聚蛋白的切割過程中或切割之后，膜結(jié)合的復(fù)制復(fù)合體得以形成，該復(fù)合體經(jīng)過負鏈RNA中間體來催化HCV基因組RNA勺擴增。新合成的正鏈RNA既可用于翻譯，也可 作為RNA進一步擴增的模板，還可與核心蛋白相互作用形成病毒核衣殼。包膜蛋白滯留在粗面內(nèi)置網(wǎng)膜上，表明病毒包膜是在HCV病毒顆粒向粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)出芽的過程中形成的。子代病毒顆粒被認為是由分泌通路通過轉(zhuǎn)運囊泡與細胞膜融合釋放到胞外。非結(jié)構(gòu)5A蛋白(NS5A)是一種高度磷酸化的非結(jié)構(gòu)蛋白，由447個氨基酸組成，有3個不同的結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域I(氨基酸序列：1213 )由一個高度保守的兩性a

7、螺旋和一個疏水的側(cè)鏈及帶電的側(cè)鏈組成，是NS5A與RNA結(jié)合的重要區(qū)域。其晶體結(jié)構(gòu)(PDBcode: 1 ZH1)顯示它是一個二聚體，有一個包含四個半胱氨酸殘基(Cys39、Cys57、Cys59、Cys80)的鋅結(jié)合區(qū)域，此區(qū)域?qū)Φ鞍椎姆€(wěn)定性起著重要作用。結(jié)構(gòu)域n(氨基酸序列：250342 )和結(jié)構(gòu)域 川(氨基酸序列：356447 )也對病毒的復(fù)制和組裝有著重要作用。雷迪替韋屬于作用于NS5A結(jié)構(gòu)域I的抑制劑，使得病毒的RNA 復(fù)制受到影響6。NS5A 可以誘導(dǎo)白細胞介素-8（ IL-8）的表達，從而使 HCV 對a干擾素的 抗病毒作用產(chǎn)生抑制。同時，NS5A 蛋白上的干擾素敏感性決定位點（

8、ISDR）可以通過與依賴 RNA 的蛋白激酶（PKR）結(jié)合抑制細胞對a-干擾素的應(yīng)答。雷迪替韋很好地解決了傳統(tǒng)a干擾素療法成功率低的問題。3.雷迪替韋的合成途徑雷迪替韋的合成方法相對比較單一，根據(jù)切分經(jīng)驗分析，切斷碳原子與雜原子的鍵，雷迪替韋的合成路線可以分為兩大部分，一部分為6-5-（9H-芴-2基）-1H-咪唑基卜5-氮雜螺2.4庚烷的衍生物；另一部分為2-2-雙環(huán)2.2.1庚基-3-基-1H-苯并吡啶的衍生物。分析全合成路線8。如圖3.1,3.2所示：圖3.1芴-2基）-1H-咪唑基卜5-氮雜螺2.4庚烷的衍生物的合成1911101NHCO2MeeBr圖3.23.1合成路線3.1.1 6

9、-5-(9H-F FBrBocNCO2HBrCli-PrMgCI,THFOCH3N,K2CO3,acetone;Br圖3.1.13.1.2 2-2-雙環(huán)2.2.1庚基-3-基-1H-苯并吡啶的衍生物MeO2CNPd(OH)2/C,H2,EtOH; Boc2O,i-Pr2NEt,CH2CI2;PhLiOH,THF/MeOH/H2OEtOH,PdCl2P(t-Bu)Ph2potassium propionate,IPAc圖3.1.23.1.3雷迪帕韋的合成1415Pd(OAc)2,PPh3,NaHCO3,DME/H2O這即為雷迪替韋合成的主要思路，其中涉及到橋雜環(huán)化合物1,2,4位與螺雜環(huán)6位手性

10、構(gòu)建,以及其他若干部分的一些細節(jié)問題，將在下文逐一闡述？3.2橋雜環(huán)化合物1，3,4位與螺雜環(huán)6位手性中心及其他相關(guān)分析由上述雷迪替韋的合成路線可得到，主要的藥物中間體為：2-溴-7-碘芴；（S）-5-氮雜螺環(huán)2.4庚烷-6-羧酸；（1R 3S,4S）-2-氮雜雙環(huán)2.2.1庚烷-3-羧酸，通過對專利US 20130324740的研究，下面對兩個手性中間體的合成及手性中心的構(gòu)建做主要介紹。3.2.1（S）-5-氮雜螺環(huán)2.4庚烷-6-羧酸的合成及其手性中心的構(gòu)建合成路線一：首先，以2-環(huán)丙基-1,3-丙二醇原料，發(fā)生取代反應(yīng)，羥基被碘取代得到二取代的碘化 物，將產(chǎn)物溶于5攝氏度條件下的DMA（

11、中，然后加入2-氨基乙酸乙酯，BOC2O,得到氮雜螺 環(huán)化合物。經(jīng)過手性拆分16，通過LiOH水解，得到（S）-5-氮雜螺環(huán)2.4庚烷-6-羧酸阿 的衍生物。BrOBOHCI/dioxa ne/DCM;OH HATU,i-Pr2NEt,DMF圖3.1.3圖3.2.1上述合成路線中涉及到手性拆分，下面對手性拆分做一下消息闡述。方法一：通過手性柱色譜拆分17獲得雷迪替韋，是由具有光學活性的單體，固定在硅膠或其它聚合物上制成手性固定相(Chiral Statio nary Phases)?通過引入手性環(huán)境使對映異構(gòu)體間呈現(xiàn)物理特征的差異，從而達到光學異構(gòu)體拆分的目的？要實現(xiàn)手性識別，手性化合物分子與

12、手性固定相之間至少存在三種相互作用？這種相互作用包括氫鍵?偶級-偶級作用？n-n作用？靜電作用？疏水作用或空間作用？手性分離效果是多種相互作用共同作用的結(jié)果？這些相互作用通過影響包埋復(fù)合物的形成，特殊位點與分析物的鍵合等而改變手性分離結(jié)果？由于這種作用力較微弱，因此需要仔細調(diào)節(jié)？優(yōu)化流動相和溫度以達到最佳分離效果？此方法應(yīng)用相對比較繁多，處理量小，成本相對較高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)，在此不做過多過多闡述。方法二：PPh3,12,imidazoleDCM,10 CBocH-NaH,DMAC,5COH OHChiral separationOOMeOEt物質(zhì)1經(jīng)過水解反應(yīng)的到外消旋化合物2,將2溶于2

13、-甲基四氫呋喃溶液中培成稀溶液，加入R-2-氨基-1-丁醇。在20攝氏度條件下反應(yīng)20小時，酸化濃縮得到漿狀物，過濾分離， 用正庚烷進行沖洗，在40攝氏度條件下真空干燥，得到產(chǎn)物(收率32%18。此方法為計較 經(jīng)典手性拆分的方法，使用到的均為常見試劑，容易獲取，價格較低廉，反應(yīng)條件較溫和，且操 作簡單，很適合用于大量工業(yè)化生產(chǎn)？方法三:LiOH2-MeTHF1OH2NH23在PH=7的條件下，將一定量的諾維信脂肪酶加入到磷酸緩沖溶液中，將外消旋混合物調(diào)節(jié)PH在6.9-7.1之間反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，進行過濾，并用5%NaHGOS行洗滌。將得到的產(chǎn) 物用MTBE中洗，MTBE層再用5%勺NaHCO再

14、次沖洗。拋棄有機層，將水層混合，加入少量MTBE用鹽酸調(diào)節(jié)PH小于2,向產(chǎn)物中加入MgSO過濾蒸餾得到產(chǎn)物（收率75.9%,ee大于99%19。此拆分路線產(chǎn)率，ee值高，應(yīng)用酶進行手性拆分，副產(chǎn)物少，酶可以循環(huán)利用，有利于環(huán) 境保護，是未來研究課題的重點方向。合成路線二:后加入少量異丙基酸甲酯溶解，并加熱至50攝氏度。一段時間后，再加入一定量的正庚烷,溫度降至20攝氏度。反應(yīng)四個小時后，得到漿狀物降溫至5攝氏度冷卻兩小時。將產(chǎn)物經(jīng)行過濾，用正庚烷經(jīng)行沖洗，干燥后的到黃色目標產(chǎn)物4（收率為74%與反應(yīng)物2相比）20。3.2.2（1R, 3S, 4S）-2-氮雜雙環(huán)2.2.1庚烷-3-羧酸的合成分

15、析Novozym435,ACN,PH7-Phosphate buffer,40CBoc溶于一定量的乙腈中配成溶液，將兩種溶液混合后。在40攝氏度條件下，用1mol/l的NaOHEt2Zn,CICH2l-n-heptane/DCM,0CMeOCLiOH,MeOHH2O,22 CN/ BocHOOC -ADCM,0C分析上述合成路線可得,最終得到是4,5兩種物質(zhì)的混合物，應(yīng)用下面方式可以分離得到目標產(chǎn)物4。首先，將反應(yīng)的到的固體用定量的異丙基酸甲酯進行兩次重結(jié)晶提純，然OEtOHOOEt1+NaHCO3,I23+1相較于(S)-5-氮雜螺環(huán)2.4庚烷-6-羧酸衍生物的合成,針對(1R 3S,4S)

16、-2-氮雜雙環(huán)221庚烷-3-羧酸的合成19對單一,在常規(guī)的制備中,主要經(jīng)歷以下步驟如圖3.3.1圖3.2.2在上述合成路線的第二部反應(yīng)中，涉及到了Diels-Alder反應(yīng)，這類反應(yīng)具有很強的區(qū)位和立體選擇性。當雙烯和親雙烯體兩者都有適當?shù)娜〈狗磻?yīng)可能發(fā)生不同區(qū)位而得到兩種產(chǎn)物時，事實上只有一種是主要的產(chǎn)物。在立體化學方面，這類反應(yīng)都是順式加成的， 而且當反應(yīng)物有可能生成內(nèi)型和外型兩種產(chǎn)物時，一般只得內(nèi)型化合物。因此在第二部反應(yīng)中，氮雜雙環(huán)上的1,3,4位上主要形成順式，反式，反式的手性中心，使得產(chǎn)物的純度，收率大大提高，生產(chǎn)成本隨之下降。4.結(jié)論雷迪替韋作為剛剛上市的新藥，藥物結(jié)構(gòu)比

17、較復(fù)雜，合成路線相對比較單一，用于工業(yè)化生產(chǎn)，總收率相對較低，使得合成成本大大提高。 通過近年來一系列關(guān)于雷迪替韋的合成 及相關(guān)研究看來，從催化劑等入手，以使得反應(yīng)條件能夠更加溫和，同時提升原子經(jīng)濟性，需要原料更加廉價，反應(yīng)更加快捷迅速，易操作，同時提高純度，e.e.%,使產(chǎn)率更高，生產(chǎn)成本降 到最低這是未來研究方向的重點？作為新一代的丙肝治療的藥物，雷迪替韋可用于直接口服，減少了原有治療方式上的干擾素的使用，并且具有藥效穩(wěn)定， 副作用小的一系列優(yōu)點。設(shè)計出一個完整的，高效綠色的雷迪替韋合成路線必將帶來巨大的經(jīng)濟效益，具有廣泛的前景 參考文獻：所示：O1丙型肝炎病毒非結(jié)構(gòu)5A蛋白( NS5A)

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