《武汉工程大学学报》  2023年03期 237-242   出版日期:2023-06-30   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ
氯-IB-MECA合成的研究进展


腺苷广泛存在于生物有机体中,是腺嘌呤核苷酸的前体和代谢产物,可以有效地调节细胞生长、分化和死亡。现有四种腺苷A1、 A2A、A2B和A3,其中腺苷A3受体 A3AR具有抗炎、抗病毒、免疫抑制和抑制肿瘤生长等功能[1-2]。A3AR在炎症和肿瘤细胞中表达较高,但在正常细胞中表达较低,这种差异性为一些疾病的治疗提供了相应的靶点[3]。
全球共4个靶向药被批准用于肝细胞癌(hepatic cell carcinom,HCC)的治疗,其中3个为抗血管生成类小分子靶向药,获批的单抗类药物仅有欧狄沃(opdivo);索拉非尼(sorafenib)是第一个获批用于肝细胞癌治疗的抗血管生成药物,其自2005年被FDA批准以来,已作为治疗肝细胞癌的一线标准药物在临床应用多年[4-7]。瑞戈非尼(regorafinib)[8-9]和乐伐替尼(lenvatinib)[10-11]于2017年和2018年相继获批,分别作为HCC的二线(索拉非尼治疗后)和一线疗法。纳武利尤单抗?(nivolumab)是首个获批治疗肝细胞癌的免疫疗法,打破了长久以来肝细胞癌治疗手段的局限,拓宽了人们对于免疫疗法用于肝细胞癌临床治疗的想象[12-14]。
氯-IB-MECA,化学名称为2-氯-N6-(3-碘苄基)腺苷-5’-N-甲基尿嘧啶(又称CF102,2-Cl-IB-MECA),结构如图1所示,是Can-Fite公司开发的一种高选择性、口服小分子A3AR激动剂。作用机制是通过NF-κB和Wnt信号转导途径的去调节介导,导致肿瘤细胞凋亡;通过降低信号蛋白磷酸肌醇-3-磷酸的表达水平赋予三种下游信号转导途径,即Wnt、NF-κB和α-SMA,共同控制肝脏炎症、纤维化和脂肪变性。A3AR在患病细胞中高表达,而在正常细胞中低表达[15-16]。2014年美国和欧洲同时授予氯-IB-MECA孤儿药名称,2015年FDA授予其作为肝细胞癌的二线药物治疗快速通道[17]。氯-IB-MECA正在进行三期临床试验,评估其作为HCC、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的治疗效果。该药物一旦获批上市,将是可同时用于治疗NAFLD、NASH和HCC的药物,具有广阔的市场前景。本文旨在通过对氯-IB-MECA的合成方法进行比较,提出更适合工业化生产的工艺路线。
1 氯-IB-MECA的合成
1.1 以1-O-甲基-β-D-呋喃核糖苷和2,6-二氯嘌呤为原料
Kim等 [18]以1-O-甲基-β-D-呋喃核糖苷为起始原料,经2-羟甲基的硅烷基保护得到2-((叔丁基二苯基硅氧基)甲基)-5-甲氧基-3,4-四氢呋喃二醇(1)。化合物1的3,4-二羟基经苯甲酰基保护得到2-((叔丁基二苯基硅氧基)甲基)-5-甲氧基-3,4-四氢呋喃基二苯甲酸酯(2)。该酯在四丁基氟化铵作用下脱去硅烷保护基后,经羟甲基氧化反应、酯化反应和酯基酰胺化反应得到2-甲氧基-5-(N-甲基氨基甲酰基)-3,4-四氢呋喃基二苯甲酸酯(6)。在酸性条件下将6中2-甲氧基乙酰化得到中间体2-乙酰氧基-5-甲基氨基甲酰基四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯(7)。同时将原料2,6-二氯嘌呤和3-碘苄胺盐酸盐反生亲核取代反应得到2-氯-N-(3-碘苄基)-9H-嘌呤-6-胺(8)。氮气保护下,化合物8经甲硅烷基化后与中间体7在三氟甲磺酸三甲基硅酯作用下发生偶联反应得到2-(2-氯-6-(3-碘苯基)氨基)-9H-嘌呤-9-基)-5-(甲基氨甲酰)四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯(9)。在氨/甲醇溶液中,化合物9脱苯甲酰基保护后得到氯-IB-MECA。具体步骤如图2所示。
该合成方法的思路是先合成两个片段,再将片段进行缩合。这个路线原料易得,价格便宜,但合成步骤多达12步,操作繁琐、生产成本高,总收率仅为1.71%。
1.2 以2-乙酰氧基-5-((苯甲酰氧基)甲基)四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯为原料
Kim等 [19]以2-乙酰氧基-5-((苯甲酰氧基)甲基)四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯为原料,与2,6-二氯嘌呤发生Vorbruggen糖苷化反应生成化合物10,10与3-碘苄胺盐酸盐发生亲核取代反应得到2-((苯甲酰氧基)甲基)-5-(2-氯-6-((3-碘苄基)氨基)-9H-嘌呤-9-基)四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯(11)。11在氨的甲醇溶液中脱去苯甲酰基保护,用2,2-二甲氧基丙烷(2,2-dimethoxypropane)保护羟基得到(6-(2-氯-6-((3-碘苄基)氨基)-9H-嘌呤-9-基)-2,2-二甲基四氢呋喃并[3,4-d][1,3]二氧杂环戊烯-4-基)甲醇(12)。12经羟甲基氧化反应、羧酸酰氯化、甲胺亲核取代3步反应得到化合物13和氯-IB-MECA。13在体积分数90%醋酸中脱保护反应得到终产品氯-IB-MECA。该路线共8步反应,总收率41.4%。具体步骤如图3所示。
1.3 以四乙酰核糖和 2,6-二氯嘌呤为原料
Hou等[20]以四乙酰核糖和 2,6-二氯嘌呤为起始原料,合成2,6-二氯嘌呤衍生物14,经3-碘苯甲胺盐酸盐处理后得到区域选择性的N6-(3-碘苄基)氨基嘌呤衍生物15。15用甲醇钠除去乙酰基保护基,在催化量的p-TsOH存在下和2,2-二甲氧基丙烷反应,得到化合物12。与Kim等 [19]不同的是,本法经两步反应将12转化为13,即先用重铬酸吡啶盐(pyridinium dichromate,PDC)将2,3-二羟基缩丙酮产物中残留的伯醇氧化成羧酸,进而在1-羟基苯并三唑(1-hydroxybenzotriazole,HOBT)和EDAC存在下,将羧酸与甲胺缩合得到酰胺化产物。13在体积分数80%甲酸水溶液水解得到目标产物氯-IB-MECA,没有任何脱糖产物形成。该路线从四乙酰核糖出发,通过7个步骤和26.93%的总收率,有效地实现了氯-IB-MECA的合成。具体步骤如图4所示。
相较于合成方法2,该路线简洁,反应条件易实现,原料便宜易得,笔者课题组对该合成方法进行了工艺优化[21],特别是将12的氧化条件优化为先用TEMPO、NaClO/NaBr氧化,然后用NaClO2/NaH2PO4进一步氧化,收率达到90.1%。优化后的反应条件温和,操作简单且安全性高,产物易于纯化,总收率提高到38.7%。
1.4 以β-D-呋喃呋喃糖醛酸甲酯三乙酸酯和2,6-二氯嘌呤为原料
肖冬子等[22]在方法1的基础上,将原料β-D-呋喃呋喃糖醛酸甲酯三乙酸酯代替化合物7与合成的8反应,得到2-(2-氯-6-(3-碘苯基)氨基)-9H-嘌呤-9-基)-5-(甲氧羰基)四氢呋喃-3,4-二基二乙酸酯(16),16在甲胺醇溶液中发生酯基酰胺化和水解脱乙酰基保护后得到最终产品氯-IB-MECA。该路线共3步,操作简单,总收率64.3%。具体步骤如图5所示。
2 结 论
上述四条氯- IB-MECA的合成方法中,方法1以1-O-甲基-β-D-呋喃核糖苷为原料,反应步骤冗长,收率低,不适合工业化生产。方法2和3相似,采用2,6-二氯嘌呤分别与D-呋喃核糖的衍生物2-乙酰氧基-5-((苯甲酰氧基)甲基)四氢呋喃-3,4-二基二苯甲酸酯和四乙酰核糖反应合成氯- IB-MECA,方法较合成路线1更为简洁,合成路线3比2步骤少一步,优化后的工艺条件温和、易分离纯化,可以工业化生产。合成方法4与其它3条合成路线相比更简洁,只有三步合成,原料便宜易得,所用溶剂可以回收;反应条件温和,设备要求低,操作简单,环境污染少,收率高,合成工艺更适合工业化,可满足医药技术领域规模化制备氯- IB-MECA的要求。