一种瑞美吉泮中间体的合成工艺

技术领域

本发明属于药物化学技术领域，具体涉及瑞美吉泮中间体的合成工艺。

背景技术

瑞美吉泮(英文名Rimegepant)是一种有效的、选择性的、竞争性的、口服活性的降钙素基因相关肽(CGRP)拮抗剂,用于成人偏头痛的急性治疗。其结构如下式所示：

(R)-9-三异丙基硅氧基-6,7,8,9-四氢-5H-环庚[b]吡啶-5-酮(化合物VI)是瑞美吉泮分子的核心骨架，有一个手性中心，其制备过程的产率、纯度、成本等对瑞美吉泮的制备有重要影响，其核心部分是引入手性羟基的式V化合物。

WO2009126530报道了化合物VI的合成，利用酶还原环庚烷[b]吡啶-5,9-二酮得到核心式V化合物，反应式如下：

该现有技术没有披露酶还原得到的产物中(9S)-6,7,8,9-四氢-9-羟基-5H-环庚烷并[b]吡啶-5-酮的比例。

2012年，David K.Lealy等人(Organic Letters,2012,14,4938-4941报道了式VI化合物的合成，其报道的核心步骤：式V所示化合物的手性羟基的引入，分别使用了Rh-(R-Binapine)(COD)BF

酮基还原酶ES-KRED-119得到的产品含有7％的杂质VII，得到式V化合物的单步收率只有81％，ee值99.2％。作者最终选择了使用金属催化剂Rh-(RBinapine)(COD)BF

奥锐特药业(天津)有限公司2021年申请的专利申请号202110116340.0报道了利用Rh-(S-Binap)(COD)BF

现有技术普遍存在反应过程操作复杂，收率低，不适合工业化生产，因此，本领域迫切需要开发一种成本、操作简便、收率高且适合工业化生产的制备高纯度化合物VI的方法，且产品符合药品注册法规要求的杂质研究和控制。

发明内容

本发明提供了一种式VI所示化合物的合成工艺，该合成工艺包括以下步骤：

(1)式III所示化合物在酸性溶液中反应，形成式IV所示化合物；

(2)利用酮还原酶催化式IV所示化合物还原为式V所示化合物，

其中所述酮还原酶的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示；

(3)式V所示化合物进行羟基保护生成式VI所示化合物，

反应式如下：

反应式1，

其中式IV所示化合物和式V所示化合物均为未经纯化(例如，未经柱色谱纯化或未经重结晶纯化)的粗品，直接用于下一步反应。

在本发明的一些优选实施例中，式VI所示化合物以L樟脑磺酸或D樟脑磺酸为成盐纯化试剂，游离后得到高纯度化合物VI。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(2)的酮还原酶催化还原是在辅酶存在下进行的，所述辅酶选自NADP+、NADP盐或NADPH。在本发明的一些更优选实施例中，所述辅酶选自NADP盐，例如NADP钠。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原体系中还包括葡萄糖和葡萄糖脱氢酶。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原的反应温度为4～40℃。在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原的反应温度为20～30℃。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原反应是在pH＝6.0～8.0的缓冲液体系中进行的。

在本发明的一些优选实施例中，所述缓冲液选自PBS缓冲液、Tris-HCl缓冲液或乙酸钠缓冲液。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(3)中，羟基保护反应包括以下步骤：

在碱存在下，将式V所示化合物与TIPSCl或TIPSOTf在溶剂中进行反应得到(R)-9-三异丙基硅氧基-6,7,8,9-四氢-5H-环庚[b]吡啶-5-酮。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(3)中，提供三异丙基硅烷基的硅试剂选自TIPSCl。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(3)中，所述溶剂选自DMF，DMSO，DMAc，THF，1,4-二氧六环，乙腈，甲苯，或其组合。在本发明的一些更优选实施例中，步骤(3)中，所述溶剂选自乙腈。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(3)中，所述碱选自DMAP，吡啶，咪唑，DIPEA，DBU，或其组合。在本发明的一些更优选实施例中，步骤(3)中，所述碱选自DBU。

在本发明的一些优选实施例中，步骤(3)中，羟基保护反应的温度为40～80℃。在本发明的一些更优选实施例中，步骤(3)中，羟基保护反应的温度为60～70℃。

本发明的式VI所示化合物的合成工艺的三步总收率高达90.1％，式VI所示化合物的纯度为99.9％，无大于0.10％的未知杂质，手性杂质小于0.15％。

本发明还提供了一种式V所示化合物的合成工艺，所述合成工艺包括以下步骤：

利用酮还原酶催化式IV所示化合物还原得到式V所示化合物，反应式如下：

其中，所述酮还原酶的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原是在辅酶存在下进行的，所述辅酶选自NADP+、NADP盐或NADPH。在本发明的一些更优选实施例中，所述辅酶选自NADP盐，例如NADP钠。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原反应体系中还包括葡萄糖和葡萄糖脱氢酶。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原反应的反应温度为4～40℃。在本发明的一些更优选实施例中，酮还原酶催化还原反应的反应温度为20～30℃。

在本发明的一些优选实施例中，酮还原酶催化还原反应是在pH＝6.0～8.0的缓冲液体系中进行的，优选地，所述缓冲液选自PBS缓冲液、Tris-HCl缓冲液或乙酸钠缓冲液。

附图说明

图1为本发明的瑞美吉泮中间体式VI化合物的

图2为本发明的瑞美吉泮中间体式VI化合物对映异构体(VI’)的

图3为本发明的瑞美吉泮中间体式VI化合物杂质式VIII化合物的

图4为本发明的瑞美吉泮中间体式VI化合物的反相HPLC图谱；

图5为本发明的瑞美吉泮中间体式VI化合物的正相HPLC图谱。

图6为本发明的瑞美吉泮中间体式V化合物的IPC正相HPLC图谱。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选和测试，提供了瑞美吉泮中间体式VI所示化合物的合成工艺，该合成工艺利用新颖的酮还原酶催化环庚烷并[b]吡啶-5,9-二酮还原为手性羟基化合物，(9R)-6,7,8,9-四氢-9-羟基-5H-环庚烷并[b]吡啶-5-酮，该化合物的未经柱色谱或重结晶的粗品可直接用于(R)-9-三异丙基硅氧基-6,7,8,9-四氢-5H-环庚烷并[b]吡啶-5-酮的制备。且该制备过程收率高，纯度高、操作简便，适合工业化生产，最终产品(R)-9-三异丙基硅氧基-6,7,8,9-四氢-5H-环庚烷并[b]吡啶-5-酮的纯度大于99.9％，未知单杂小于0.10％，从制备环庚烷并[b]吡啶-5,9-二酮的原料(式III化合物)计算，经三步反应总收率高达90.1％。

本文的描述中，“室温”或“常温”是指温度为4-40℃，较佳地，25±5℃。

本发明所用的酮还原酶是一种新颖的酶，由技术人员对来源于Arthrobactersp.TS-15的酮还原酶上引入突变位点，对突变体进行活性和稳定性检测，挑选得到的活性和稳定性较高的突变体。本发明所用的酮还原酶(氨基酸序列如SEQ ID NO.1)催化还原式IV所示化合物10h的转化率大于99％，得到手性醇产物(式V所示化合物)的ee值可达99.5％以上。因此，利用本发明的酮还原酶催化羰基底物(式IV所示化合物)合成手性醇化合物(式V所示化合物)，实现了式V所示手性醇化合物的绿色化学合成，且选择性好，产量高。

在本发明提供该酮还原酶的氨基酸序列的基础上，本领域技术人员很容易通过常规的生物技术得到该酮还原酶。

本发明所用的酮还原酶的氨基酸序列SEQ ID No.1如下：

MINMRNRVAIVTGGAMGMGNGCARKLAEAGAKVYLIDRSNLVAAAAQDMREAGLNANHVQVDITDQESLTSAYDGIAAESGRLDVLVNAAGVGDSRMFLDVDDAHYKKVIDVRVRGTWNSCRAAVPHMLSNKHGRIINFGAISGPIVAFPGYTVYALSKGAIFGFTKALASEFAGQNILVNAILPGSMDTPMMRAAMADTNPADPQAVIDEIAAAVPLKRLGTIDDAGNLALFLASDLASYLTGQAIVLDGAFTLAEYQSGGLEAPAETPALVN

瑞美吉泮中间体，式VI所示化合物的合成工艺

本发明中由式III化合物得到式VI所示化合物的方法，反应式如下：

该方法包括以下步骤：

(1)式III化合物在酸性溶液中进行反应，反应结束后，用碱调节反应液的pH＝8～10，处理反应液，得到式IV化合物。

该步骤中，反应所用的酸性溶液包括但不局限于盐酸水溶液、硫酸水溶液、磷酸水溶液，优选4～8N盐酸水溶液，例如，5N、6N、7N盐酸水溶液。反应温度为60～100℃，更优选85～95℃。所用碱包括但不局限于碳酸钾，碳酸钠，碳酸氢钠，氢氧化钠，更优选碳酸钾。处理反应的过程为对反应液进行萃取，分离得到有机相进行浓缩，萃取所用溶剂包括但不局限于甲苯，乙酸乙酯，1,2-二氯乙烷，氯仿，更优选1,2-二氯乙烷。

(2)利用酮还原酶催化式IV所示化合物还原为式V所示化合物，反应结束后，处理反应液，得到式V所示化合物。

该步骤中，酮还原酶的用量为本领域常用的用量，也可以根据实际实验结果而定。反应体系中还含有选自NADP+、NADP盐和/或NADH的辅酶、葡萄糖和葡萄糖脱氢酶。催化还原反应是在pH值为6.0～9.0的缓冲液中进行的，更优选pH值为6.5～8.5，最优选pH值为7.5。缓冲液包括但不局限于PBS缓冲液，Tris-盐酸缓冲液，乙酸钠缓冲液，更优选Tris-盐酸缓冲液反应温度为4～40℃，更优选20～30℃。处理反应液的过程包括将反应液浓缩，加入第一溶剂，浓缩后再加入第二溶剂，过滤、滤液浓缩得到式V所示化合物；所述第一溶剂选自甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇，更优选乙醇。所述第二溶剂选自甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇，乙酸乙酯，甲苯，二氯甲烷，更优选乙醇。

(3)式V所示化合物在碱存在下利用硅试剂进行羟基保护，反应结束后，处理反应液，得到式VI所示化合物。

该步骤中，反应所用溶剂包括但不局限于DMF，DMSO，DMAc，THF，1,4-二氧六环，乙腈和甲苯，优选乙腈。所用硅试剂选自TIPSCl或TIPSOTf，更优选TIPSCl。所用碱包括但不局限于DMAP，吡啶，咪唑，DIPEA，DBU，优选DBU。反应温度为40～80℃，更优选60～70℃。处理反应液的过程包括：在反应液中加入水和萃取溶剂，分出有机相，浓缩得到式VI所示化合物。萃取溶剂为本领域常用的溶剂，包括但不局限于甲苯，乙酸乙酯，二氯甲烷，正庚烷，甲基叔丁基醚，优选乙酸乙酯。

上述合成工艺中，从式III所示化合物为原料得到式V所示化合物(式III化合物合成参照：Organic Letters,2012,14,4938-4941)的过程中，式IV化合物没有经过纯化，直接用于酮还原酶催化还原反应，然后以未纯化式V所示化合物粗品为原料进行羟基保护得到式VI所示化合物，VI所示化合物以L-樟脑磺酸或D-樟脑磺酸为成盐纯化试剂，游离后得到高纯度化合物VI，三步收率可达90.1％，本发明的式VI所示化合物的合成工艺可以有效地去除杂质，产品HPLC纯度大于99.9％，无大于0.10％的未知杂质。

发明人还对本发明的合成工艺的杂质进行了研究，在式V所示化合物的制备过程中的主要杂质为式VII所示化合物和其对映异构体式V’所示化合物，其衍生的命运杂质为杂质式VIII和式VI’所示化合物，通过本发明的合成工艺它们都能被很好的控制，在最终产品(VI所示化合物)中，式VIII所示化合物的含量小于0.10％，手性杂质(VI’)的含量也控制在0.15％以内，最终产品的ee可达99.8％，本发明的式VI所示化合物的合成工艺对手性杂质有非常好的去除效果，即使体系含有2％的手性杂质，仍然可以去除到0.15％以下，未反应完的原料，例如式V所示化合物和D-樟脑磺酸作为杂质也被放入式VI所示化合物质量标准中，均未检出，该产品质量符合FDA ICH Q3A对已知杂质和未知杂质的要求。

本发明的主要优点包括：

1、本发明的制备式VI化合物的合成工艺，操作简单，三步工艺中有两步telescope(叠缩)反应，手性羟基通过酶催化的方法引入，没有对中间体进行纯化，降低了生产成本，三步收率最高能达到90.1％，非常适合工业化。

2、本发明的手性羟基是通过新颖的酮还原酶催化还原环庚烷并[b]吡啶-5,9-二酮引入的，该手型羟基化合物杂质含量小，手性纯度高，无需纯化，过滤反应液，浓缩滤液得到得的粗产品直接用于式VI所示化合物的制备。

3、本发明对式VI所示化合物的杂质进行研究和控制，得到的产品纯度高，正相HPLC纯度高度99.8％，无大于0.10％的未知杂质，手性杂质控制在0.15％以内，符合注册法规对起始物料的要求。

下面结合具体实施，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

式III化合物合成参照：Organic Letters,2012,14,4938-4941。

通用方法：

1.正相HPLC检测方法：

仪器：Agilent 1260series HPLC.

色谱柱：Chiralpak IG,4.6×250mm,5μm(DAICEL CHIRAL TECHNOLOGIES P/N.:87325)

柱温：30℃

样品室温度：25℃

流动相A：正己烷：乙醇＝98:2

流动相B：色谱纯乙醇

表1

测定时间：90分钟

检测波长：262纳米。

2.反相HPLC检测方法：

仪器：Agilent 1260 series HPLC.

色谱柱：Welch Ghost-Buster Column II 3.0×50mm(P/N.:06000-31016)

柱温：40℃

样品室温度：25℃

流动相A：1.0g/L乙酸铵水溶液，pH＝8(±0.05)

流动相B：色谱纯乙腈

表2

测定时间：60分钟

检测波长：230纳米。

实施例1式III化合物的制备

在20～30℃环境中，向反应釜中加入甲苯(12L)，式II所示化合物1.5kg(7.68mol)和式I所示化合物1.8kg(11.68mol)，搅拌，控温小于30℃，滴加1M的叔丁醇钾四氢呋喃溶液(19.2L,19.2mol)，加热至50～60℃，反应2～3小时。HPLC监控式II所示化合物转化完全，将至20～30℃，减压浓缩至13～14L，将体系冷却至0～10℃，控温0～10℃加入正庚烷(23L)，冰水22L，用乙酸调节体系pH到6～7，固体析出，继续搅拌1～2小时，过滤，用4L水洗滤饼，抽干，50～60℃真空干燥10～15小时，得到式III化合物1.58kg，收率70.1％。

实施例2式V所示化合物的制备

反应釜中加入式III化合物1.5kg(5.14mol)，7N盐酸水溶液(3.7L,25.7mol)，搅拌，加热至85～95℃，反应8～10小时，HPLC监控反应完成，将至20～30℃，使用饱和碳酸钾水溶液调节pH＝9～10，使用1,2-二氯乙烷萃取三次(6L*3)，合并有机相，浓缩干，得到式IV化合物。

20～30℃，向反应釜式IV化合物和Tris-HCl缓冲溶液(7.2L,pH＝8.5)，搅拌10～20分钟，体系溶清，加入异丙醇(1L)，NADP钠(毕得医药，BD116591，1.5g)，酮还原酶(0.75kg)，葡萄糖脱氢酶(2g,100kU，尚科生物医药(上海)有限公司，GDH，40U/mg)，葡萄糖(24g)，升温至45～55℃，反应4～5小时，HPLC检测，反应完成，将体系浓缩干，加入乙醇(5L)，浓缩干，加入乙醇(5L)，搅拌1～2小时，过滤，滤液浓缩干，得到油状的式V所示化合物。

实施例3式VI所示化合物的制备

反应釜中加入实施例2中得到的式V化合物和乙腈(9L)，DBU(1.56kg)，TIPSCl(1.28kg)，加热至60～70℃，反应19～20小时，HPLC监控，反应结束后，降至20～30℃，向体系加入水(2.3L)，乙酸乙酯(5L)，静置，分液，水相用乙酸乙酯(2L)萃取一次，合并有机相，缩干，加入二氯甲烷(6L)，D-樟脑磺酸(1.2kg)，搅拌2～3小时，过滤，40～50℃真空干燥5～6小时，得到式VI化合物的樟脑磺酸盐。

反应釜中加入式VI化合物的樟脑磺酸盐，甲醇(3.75L)，用10％的氢氧化钠水溶液调节pH＝9～10，加入水(7.5L)，冷却至0～10℃，搅拌2～3小时，过滤，40～45℃真空干燥，得到式VI化合物，淡黄色固体，1.55kg，三步收率90.1％，正相HPLC纯度99.9％，手性杂质式VI’0.084％，杂质VIII未检出，原料式V化合物未检出，D-樟脑磺酸未检出，无大于0.10％未知杂质，这些杂质的结构如下反应式2所示，结果见下表3和表4。

上述实施例1～3可能涉及以下杂质：

表3：式VI所示化合物正相杂质分布

表4：式VI所示化合物反相杂质分布

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实施例4式V所示化合物的制备

反应釜中加入式III化合物50g(0.17mol，来源实施例1)，6.8N盐酸水溶液(0.125L,0.8mol)，搅拌，加热至75～85℃，反应12～14小时，HPLC监控反应完成，将至20～30℃，使用饱和碳酸钾水溶液调节pH＝9～10，使用氯仿萃取三次(0.2L*3)，合并有机相，浓缩干，得到式IV化合物。

20～30℃，向反应釜式IV化合物和PBS缓冲溶液(0.24L,pH＝8.0)，体系溶清，加入异丙醇(0.33L)，NADP钠(毕得医药，BD116591，0.04g)，酮还原酶(0.03kg)，葡萄糖脱氢酶(0.07g,100kU，尚科生物医药(上海)有限公司，GDH，40U/mg)，葡萄糖(1g)，升温至50～60℃，反应2～3小时，反应完成，将体系浓缩干，加入甲醇(0.36L)，浓缩干，加入甲醇(0.17L)，搅拌1～2小时，过滤，滤液浓缩干，得到油状的式V所示化合物。

实施例5式VI所示化合物的制备

反应釜中加入实施例4中得到的式V化合物和甲苯(0.5L)，咪唑(0.05kg)，TIPSCl(0.044kg)，加热至65～70℃，反应19～20小时，反应结束，降至20～30℃，向体系加入水(0.08L)，MTBE(0.2L)，静置，分液，水相用MTBE(0.1L)萃取一次，合并有机相，缩干，加入正庚烷(0.2L)，D-樟脑磺酸(0.04kg)，搅拌2～3小时，过滤，40～50℃真空干燥5～6小时，得到式VI化合物的樟脑磺酸盐。

反应釜中加入式VI化合物的樟脑磺酸盐，乙醇(0.2L)，用10％的氢氧化锂水溶液调节pH＝9～10，加入水(0.2L)，冷却至0～10℃，搅拌2～3小时，过滤，40～45℃真空干燥，得到式VI化合物，淡黄色固体，0.05kg，三步收率87.3％，正相HPLC纯度99.8％，手性杂质式VI’0.10％，无大于0.10％未知杂质。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。