一种3-烷基化的甾体中间体及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种3-烷基化的甾体中间体及其制备和应用，属于药物化学技术领域。

背景技术

加奈索酮(Ganaxolone)是FDA批准的用于治疗在2岁以上患者中与细胞周期蛋白依赖性激酶样5(CDKL5)缺乏症(CDD)相关的癫痫发作的首款治疗药物，市场前景可期。

针对其合成工艺，现有文献报道是路线主要有：WO2019209850A1和JournalofMedicinal Chemistry；vol.40；nb.1；(1997)；p.61-72报道的合成方法，在3,20-双酮底物上反应，先在3位形成环氧，再开环成甲基和羟基；合成路线如下：

该合成路线，使用到危险NaH试剂，环氧化反应存在区域选择性问题，使用大极性DMSO溶剂，三废负担重。

WO2011/19821和WO2016/164763报道针对3,20-双酮底物，在3位上直接选择性格氏反应，引入烷基；合成路线如下：

该路线采用不对称格氏试剂加成，优势得到手性产物。但是格氏反应条件下，存在C20位羰基加成的副产物。杂质和产品结构差别不大，精制纯化困难，为了满足API高质量要求，需要多次结晶，导致产品生产成本较高。在工艺最后一步仍产生较多杂质，不符合QbD的工艺设计策略。

US2006/9432和WO2022053937A1报道，先将C20位羰基用缩酮方式保护，再在3位进行格氏反应，可规避C20位格氏加成副产物。但缩酮保护基制备和脱除，均会产生一定物料降解损耗；起始原料价格较贵，产品总体生产成本偏高。合成路线如下：

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一个全新中间体及其制备方法，该中间体利用合适的甾体底物，先在3位进行格氏化反应，引入3-烷基或烯基，通过精制纯化，把3位手性杂质都去除掉，得到高品质3位手性烷基取代中间体。再将C22位官能团进行转化，生成C22醛中间体。

本发明所述3-烷基化的甾体中间体，其结构通式表示如下：

其中：3位取代基R为C1-C10烷基、乙烯基等，该位置为R型、S型或消旋型。X为羟基、带保护基羟基、磺酸酯；Y为羰基与魏剃烯反应生成的侧链(含或者不含双键)。

进一步地，在上述技术方案中，上述中间体类似物包括但不限于如下结构：

本发明还提供了上述中间体的合成方法，包括如下步骤：

方法A：以双降醇A1为原料，先保护C22位羟基得到中间体A2，再氢化还原双键生成酮A3，接着不对称格氏反应或格氏加成反应，引入3-烷基得到A4，最后C22位脱保护和氧化，最终形成中间体A5。合成路线表示如下：

其中：保护基R

进一步地，在上述技术方案中，针对A1-A2步骤，具体操作步骤为：将原料双降醇A1溶解在5-10倍体积无水吡啶中，加入1.0-3.0当量酰氯试剂(磺酰氯、乙酰氯、苯甲酰氯)，生成对应酯类中间体A2；或将双降醇A1溶解在5-10倍体积二氯甲烷中，加入1.0-3.0当量硅试剂和1.0-5.0当量咪唑，或加入1.0-5.0当量二氢吡喃和0.1-0.5当量PPTS，反应生成硅醚保护或者THP保护中间体A2。

进一步地，在上述技术方案中，针对A2-A3步骤，具体操作步骤为：将上述保护中间体A3，溶解在5-10倍体积乙醇或四氢呋喃中，在5-10％重量比钯碳催化剂，0.1-0.3MPa压力下常温氢化反应，得到双键还原的中间体A3。

进一步地，在上述技术方案中，针对A3-A4步骤，具体操作步骤为：将中间体A3溶解在无水四氢呋喃中，氮气保护下，控温在-30℃至-10℃，滴加2.0-5.0当量格氏试剂，或者滴加2.0-5.0当量经过路易斯酸(如无水氯化铈，无水氯化铁等)预处理后格氏试剂，进行加成反应，生成3-烷基化中间体A4。

进一步地，在上述技术方案中，针对A4-A5步骤，具体操作步骤为：中间体A4先脱除C22位羟基保护基(采用碱如NaOH,KOH等，水解醋酸酯、苯甲酸酯；采用TBAF脱除三甲基硅醚、叔丁基二甲基硅醚；或者采用对甲苯磺酸脱除THP保护基等)，得到伯醇中间体。该中间体在氧化剂存在下(例如PCC氧化、Dess-Martin氧化或Swern氧化等常规方式)，转化成中间体醛A5。

当中间体A4为磺酸酯时，则可直接在二甲亚砜中氧化生成醛A5。

方法B：以麦角甾醇或双降醇为原料制备得到中间体B1，再氢化还原B环上双键得到中间体B2，再氧化3-羟基成酮B3，不对称格氏反应或者格氏加成反应，引入3-烷基得到中间体A4；最后C22位脱保护和氧化，最终形成中间体A5。合成路线表示如下：

其中：22-位取代基R

进一步地，在上述技术方案中，针对B1-B2步骤，具体操作步骤为：带保护基的原料B1溶解在5-10倍体积乙醇或四氢呋喃中，在5-10％重量比钯碳催化剂，常温常压氢化反应，得到双键还原中间体B2。

进一步地，在上述技术方案中，针对B2-B3步骤，具体操作步骤为：上述保护的中间体B2溶解在5-10倍体积二氯甲烷中，在氧化剂存在下(加入PCC或IBX氧化剂，或采用Oppenauer氧化、Swern氧化等常规氧化方法)，转化成中间体酮B3。

进一步地，在上述技术方案中，针对B3-A4步骤，具体操作步骤为：将中间体B3溶解在5-10倍体积无水四氢呋喃中，氮气保护下，控温在-30℃至-10℃，滴加2.0-5.0当量格氏试剂，或滴加2.0-5.0当量经过路易斯酸(如无水氯化铈，无水氯化铁等)预处理后格氏试剂，进行加成反应，生成3-烷基化中间体A4。

格氏加成反应时，格氏试剂直接和3-酮加成，手性选择性差，基本接近40-60％/60-40％；如果格氏试剂先和路易斯酸(如无水氯化铈，无水氯化铁，无水氯化锂等)预处理，再进行加成反应，因为无机盐的络合效应，增加了格氏加成面选择性，最终选择性可以达到8:1-11:1。

进一步地，在上述技术方案中，针对A4-A5步骤，具体操作步骤为：中间体A4先脱除C22位羟基保护基(采用碱如NaOH,KOH等，水解醋酸酯、苯甲酸酯；采用TBAF脱除三甲基硅醚、叔丁基二甲基硅醚；或者采用对甲苯磺酸脱除THP保护基等)，得到伯醇中间体。该中间体在氧化剂存在下(例如PCC氧化、Dess-Martin氧化或Swern氧化等常规方式)，转化成中间体醛A5。

中间体A4为磺酸酯时，则可以直接在二甲亚砜中氧化成醛A5。

本发明还进一步提供了上述中间体A5在药物合成中的应用，例如：氧化脱羧生成加奈索酮及其类似物；C20位进行其它转化，生成3-烷基化系列产物。

具体而言，本发明提供了一种3-烷基化的加奈索酮的合成方法，反应路线如下：

进一步地，在上述技术方案中，化合物A5溶解在5-10倍体积二氯甲烷中，室温下，加入1.5-3.0当量的间氯过氧苯甲酸，生成甲酸酯中间体C1。

中间体C1溶解在甲醇中，加入1.0-2.0当量氢氧化钠，室温反应2-5小时，酯基水解完成，生成中间体C2。

中间体C2溶解在5-10倍体积二氯甲烷中，加入PCC或IBX氧化剂，或采用Oppenauer氧化、Swern氧化等行业常规的氧化方法，转化成产品加奈索酮。

在优化条件下，最为最佳替代方式，中间体A5直接氧化脱羧，一步反应得到加奈缩酮。

发明有益效果

A、和现有文献报道的合成路线比较，新路线最后产生C20-酮，故不需要格氏反应时进行C20为羰基保护，也不担心该位点副反应。

B、该中间体具有多用途特性，可转化成诸多类型，工艺具有经济性，低成本优势。

具体实施例

实施例1

1磺酸酯中间体制备

将原料(10g，30.2mmol)溶解在50mL无水吡啶中，冰水浴下分批加入对甲苯磺酰氯(7.5g，39.3mmol),室温搅拌直至原料转化完全。后处理，得到类白色固体产物13.9g，收率95％。

2硅保护中间体的制备

将原料(6.6g，20.0mmol)溶解在33mL无水二氯甲烷中，冰水浴下依次加入咪唑(2.7g，40.0mmol)和叔丁基二甲基氯硅烷(4.5g，30.0mmol)，室温搅拌直至原料转化完全。反应液用氯化铵溶液洗涤一次，有机相干燥浓缩蒸干，得到半固体产物8.6g，收率97％。

3氢化反应

将原料(5.0g,10.3mmol)溶解在50mL THF/EtOH混合溶剂(1:1)中，加入0.5g 10％Pd/C催化剂，30℃常压氢化48小时，原料反应完全。过滤掉催化剂，料液浓缩蒸干，加入10mL乙酸乙酯，打浆10min，过滤，得到类白色还原产物4.6g，收率92％。

4氢化反应

将原料(8.0g,16.4mmol)溶解在80mL的四氢呋喃中，加入0.8g10％Pd/C催化剂，置于30℃浴温中，采用0.2MPa压力氢化反应10小时。过滤掉催化剂，浓缩蒸干，加入15mL乙酸乙酯，打浆10min,过滤，得到类白色还原产物7.2g，收率90％。

5氧化反应

将原料(2.0g，4.0mmol)溶解在30mL无水二氯甲烷中，冰水浴下，分批加入PCC试剂(1.7g，8mmol)，TLC跟踪，原料转化成极性变小的产物斑点。向反应液中加入60mL甲基叔丁基醚，过滤，水洗，NaHCO

6格氏反应

将中间体(1.0g，2.1mmol)加入到100mL的三颈烧瓶中，配低温温度计和氮气保护装置。加入20mL无水THF，搅拌溶解，冷阱降温到-30℃至-20℃，滴加甲基氯化镁四氢呋喃溶液(3.0M，1.4mL，4.2mmol)，保温反应2小时。TLC检测原料反应完全，产生两个新斑点，两者比例约为6:4(小极性点：大极性点)。反应液用10mL氯化铵溶液淬灭，加入30mL乙酸乙酯稀释，水洗分液，有机相干燥浓缩，柱层析纯化，得到小极性产物点3-R构型产物0.53g，收率51％。得到大极性3-S构型产物点0.32g，收率31％。3R构型谱图：

7格氏反应

在反应瓶A中，加入无水氯化锂(0.27g，6.3mmol)和无水四氢呋喃45mL，搅拌10min，冰浴降温，分批加入无水氯化铁(0.81g，5.0mmol)，搅拌10min。冷阱降温到-30℃至-20℃，滴加甲基氯化镁四氢呋喃溶液(3.0M，8.3mL，24.9mmol)，保温反应15min。

加入原料(3.0g,6.2mmol)，保温反应TLC检测原料反应完全，产生两个新斑点，两者比例约为11:1(小极性点：大极性点)。反应液用30mL氯化铵溶液淬灭，加入90mL乙酸乙酯稀释，水洗分相，有机相干燥浓缩，柱层析纯化，得到小极性产物点3-R构型产物2.3g，收率74％。同时得到大极性3-S构型产物点0.21g，收率6.8％。

8偶联反应

操作同上。

原料溶解在乙醇溶液中，使用10％钯碳催化剂，催化氢化得到中间体A3B，收率96％。

在反应瓶A中，加入无水氯化锂(0.12g，2.9mmol)和无水四氢呋喃20mL，搅拌10min，冰浴降温，分批加入无水氯化铈(0.59g，2.4mmol)，搅拌10min。冷阱降温到-30℃至-20℃，滴加甲基氯化镁四氢呋喃溶液(3.0M，3.7mL，11.0mmol)，保温反应0.5小时。加入原料(1.0g，2.2mmol)，保温反应TLC检测原料反应完全，产生两个新斑点，两者比例约为9.3:1(小极性点：大极性点)。反应液用40mL氯化铵淬灭，加入60mL乙酸乙酯稀释，水洗分液，有机相干燥浓缩，柱层析纯化，得到小极性产物点3-R构型产物0.59g，收率71.5％。得到大极性3-S构型产物点0.06g，收率7.7％。3R构型谱图：

9氧化成醛

将磺酸酯中间体(1.5g，3.0mmol)和无水碳酸氢钠粉末(0.38g，4.5mmol)放于反应烧瓶中，加入干燥重蒸的DMSO 30mL，氮气保护下于120℃搅拌反应1-3小时，TLC检测原料转化完全。冷室温，加入500mL水，低极性有机溶剂萃取。干燥浓缩，乙酸乙酯正庚烷混合溶剂打浆，过滤，得到类白色固体产物0.86g，收率82％。

10C22位氧化成醛

将硅保护中间体(1.4g，3.0mmol)溶解在10mL无水四氢呋喃中，加入四丁基氟化铵试剂(1.4g),升温到45℃搅拌反应。TLC跟踪原料转化完全，常规后处理，基本定量得到脱硅中间体。

将脱硅中间体溶解在无水二氯甲烷中，冰水浴下，分批加入PCC，氧化反应，转化完全后，加入甲基叔丁基醚，过滤，水洗，NaHCO

11加奈缩酮的合成

方法一：

选500mL三口瓶，配进气管和尾气管。在反应瓶中加入叔丁醇140mL和异丙醇70mL，加入叔丁醇钾(10g)，悬浊体系用冰浴冷却，鼓氧气半小时。再加入中间体A5(10.0g,0.288mol，1eq.)，鼓O

方法二：

利用Baeyer–Villiger氧化重排，得到C20-羟基酯，水解，氧化，得到C20-羰基，即目标分子。这些是常规的化学反应和实验操作。

将10g原料A5(10.0g，28.9mmol)溶解在100mL DCM中，分批加入间氯过氧苯甲酸(7.5g,43.5mmol)，搅拌直至原料转换完全。过滤，滤液用NaHCO

上述反应粗品溶解在58mL甲醇，加入1.2g NaOH固体，室温搅拌跟踪，直至原料转化完全。用醋酸调体系pH＝7-8，40℃水浴减压浓缩蒸干。向残余物中加入30mL乙酸乙酯打浆，冰水浴搅拌半小时，过滤，得到C2白色固体产物8.4g，收率95％。

中间体C2(8.0g,23.9mmol)溶解在64mL无水二氯甲烷中，冰浴下，分批加入PCC(7.2g，33.5mmol)氧化，TLC跟踪待原料转化完全后，加入128mL甲基叔丁基醚，过滤，滤液浓缩，或者TEMPO-NaClO

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。