尼达尼布的合成新方法

赵菲熠;邵玲艳;郭瑛;冀亚飞

【摘 要】N-methyl-4-nitro aniline was subjected to a sequential

chloroacetylation , nucleophilic sub-stitution and catalytic hydrogenation sequence achieving a key intermediate N-( 4-aminophenyl )-N-methyl-2-( 4-metrylpiperazin-1-yl ) chloroacetamide ( 4 ) .6-Methoxycarbonyl-2-oxindole ( 8 ) was pre-pared from 4-chlorine-3-nitro benzoic acid via a four-step reaction of esterification , nucleophilic substi-tution, catalytic hydrogenation and cyclization .Then, another key intermediate , methyl-1-( acetyl)-3-[ methoxy ( phenyl ) methylene ]-2-oxoindoline-6-carboxylate ( 9 ) was prepared by a \"one-pot\" process of compound 8 in the presence of triethyl orthobenzoate and acetic anhydride .Nintedanib with an over-all yield of 57 .2％was synthesized via a\"one-pot\" process of substitution of 4 with 9 and then depro-tection.The structure was confirmed by 1H NMR, 13C NMR and MS(ESI).%以N-甲基-4-硝基苯胺作为起始原料,依次经氯乙酰化、取代及氢化还原反应制得关键中间体N-(4-氨基苯基)-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(4);以4-氯-3-硝基苯甲酸为原料,依次经酯化、取代、氢化还原及环合反应制得6-甲氧羰基-2-吲哚酮(8);8与原苯甲酸三乙酯和乙酸酐经\"一锅煮\"反应制得中间体1-乙酰基-3-甲氧基(苯基)亚甲烯基-2-氧代吲哚环-6-羧酸甲酯(9);4和9进行取代反应的同时脱除保护,经\"一锅煮\"反应合成尼达尼布,总收率57.2％,其结构经1H NMR,13C NMR和MS(ESI)确证. 【期刊名称】《合成化学》

【年(卷),期】2017(025)009 【总页数】5页(P784-788)

【关键词】N-甲基-4-硝基苯胺;4-氯-3-硝基苯甲酸;尼达尼布;特发性肺纤维化;酪氨酸激酶抑制剂;一锅煮;药物合成 【作 者】赵菲熠;邵玲艳;郭瑛;冀亚飞

【作者单位】华东理工大学药学院,上海 200237;华东理工大学药学院,上海 200237;华东理工大学药学院,上海 200237;华东理工大学药学院,上海 200237 【正文语种】中 文

【中图分类】R914.5;O626.21

尼达尼布(Nintedanib， 10)，化学名为(3Z)-2, 3-二氢-3-【【【4-{甲基[2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰基]氨基}苯基】氨基】苯亚甲基】-2-氧代-1H-吲哚-6-甲酸甲酯，是勃林格殷格翰公司特别针对特发性肺纤维化(IPF)而开发的小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)[1]，也是首个获得临床证据一致证实、可显著减少肺功能年下降率(减少幅度可达50%)，从而延缓IPF疾病进展的、IPF靶向治疗的药物[2-4]，可同时阻断血小板源性生长因子受体(PDGFR α, β)、血管内皮生长因子受体(VEGFR1～3)和成纤维细胞生长因子受体(FGFR 1～3)。10的研制给IPF患者带来了希望，被美国食品药品管理局(FDA)授予突破性治疗药物的地位[5]。

目前文献公开报道的10的最新合成路线[6]是在前人报道的工艺路线[7-10]上的改进：由N-甲基4-硝基苯胺(1)为起始原料，经氯乙酰化、取代、氢化还原制得第一个关键中间体N-(4-氨基苯基)-N-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(4)；再以3-硝基苯甲酸为起始原料，经酯化、取代、氢化还原、环合及缩合等反应合成另一中

间体1-乙酰基-3-甲氧基(苯基)亚甲烯基-2-氧代吲哚环-6-羧酸甲酯(9)； 4与9经取代反应后水解脱除保护制得10。该合成路线主要存在的问题包括[11]：(1)3-硝基苯甲酸甲酯与氯乙酸甲酯反应时存在异构化，影响反应的选择性；(2)该系列反应后处理时多次采用柱层析方式，操作繁琐且浪费大量溶剂；(3)中间体6-甲氧羰基-2-吲哚酮(8)与原苯甲酸三乙酯缩合时，对吲哚环的取代率较低，直接影响最终收率。另外，有研究人员报道了形成吲哚环的其他方法[12]，该反应以4-甲基-3-硝基苯甲酸为原料，经酯化、取代、氧化脱羧、氢化还原环合制得8。该方法存在以下问题：(1)在第二步取代反应中，我们未能有效地重现实验结果；(2)氧化脱羧时，芳环上的酯基易发生水解反应，增加副反应。

本文在文献报道的基础上，对尼达尼布的合成工艺进行改进：以1为起始原料，经氯乙酰化、取代及氢化还原反应制得第一个关键中间体4；以5为起始原料，依次经酯化、取代、氢化还原及环合反应制得吲哚酮衍生物8； 8通过乙酰化和缩合“一锅煮”反应制得中间体9； 随后4与9进行取代反应的同时水解脱除保护基团合成目标产物尼达尼布(10， Scheme 1)，总收率57.2%，其结构经1H NMR， 13C NMR和MS(ESI)确证。该合成路线原料易得、反应条件温和、选择性较好，具有规模化应用潜力。 1.1 仪器与试剂

XT4A型显微熔点仪(温度未校正)；Bruker AVANCE 400型核磁共振仪(CDCl3和DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；LC/TOP MS型和QSTAR Pulsar I LC/TOF MS型质谱仪，Agilent 1260液相色谱仪。

所用试剂均为化学纯或分析纯；无水反应所用溶剂经4Å分子筛脱水处理。 1.2 合成

(1) N-(4-硝基)-N-甲基-2-氯乙酰胺(2)的合成

在反应瓶中依次加入1 3.75 g(25 mmol)、碳酸钾6.90 g(20 mmol)和乙酸乙酯

(EA)30 mL，于室温搅拌，在恒压滴液漏斗中加入氯乙酰氯4.24 g(2.81 mL, 37.5 mmol)和EA 10 mL，逐滴滴加至反应液，于室温反应1 h。加水(3×30 mL)洗涤，分液，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液浓缩，所得固体用冰乙醇重结晶，干燥得淡黄色固体2 5.49 g，收率96.2%, m.p.116～117 ℃; 1H NMR δ: 8.33(d, J=11.6 Hz, 2H, ArH), 7.48(d, J=11.6 Hz, 2H, ArH), 3.94(s, 2H, CH2), 3.39(s, 3H, CH3); 13C NMR δ: 166.0, 148.4, 146.9, 127.7(2C), 125.3(2C), 41.3, 38.0; MS(ESI) m/z: 229.0{[M+H]+}。

(2) N-(4-硝基苯基)-N-甲基-2-(4-甲基-1-哌嗪基)乙酰胺(3)的合成

在反应瓶中依次加入2 4.56 g(20 mmol)、甲基哌嗪2.20 g(22 mmol)和乙腈20 mL，搅拌下于35 ℃反应3 h。过滤，滤液浓缩，残余物加入乙酸乙酯30 mL，依次用饱和食盐水(3×30 mL)洗涤、无水硫酸镁干燥，浓缩得黄色液体粗品3 5.64 g，直接用于下步反应；1H NMR δ: 8.29(d, J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.43(d, J=8.8 Hz, 2H, ArH), 3.35(s, 3H, CH3), 3.08(s, 2H, CH2), 2.60(s, 8H, CH2), 2.38(s, 3H, CH3); 13C NMR δ: 169.2, 149.4, 146.1, 127.2(2C), 124.8(2C), 60.4, 54.8(2C), 53.0(2C), 45.9, 37.4; MS(ESI) m/z: 293.2{[M+H]+}。 (3) 4的合成

在反应瓶中依次加入粗品3、 5% Pd/C 0.50 g、甲酸铵12.60 g(200 mmol)和无水甲醇30 mL，氮气保护，于室温反应5 h。过滤，滤液浓缩后加入二氯甲烷30 mL，析出甲酸铵，过滤，滤液依次用饱和食盐水(3×30 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩，残余物用混合溶剂[乙酸乙酯/石油醚(V/V=1/1)]重结晶得淡黄色固体4 4.58 g，两步总收率87.4%, m.p.147～148 ℃; 1H NMR δ: 6.93(d, J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.66(d, J=8.4 Hz, 2H, ArH), 3.19(s, 3H, CH3), 2.90(s, 2H, CH2), 2.53(s, 8H, CH2), 2.30(s, 3H, CH3); 13C NMR δ: 169.8, 146.3, 133.8, 128.2(2C), 115.6(2C), 59.2, 54.8(2C), 53.0(2C), 45.8, 37.5; MS(ESI) m/z:

263.2{[M+H]+}。

(4) 4-氯-3-硝基-苯甲酸甲酯(6)的合成

在反应瓶中依次加入5 4.03 g(20 mmol)和无水甲醇20 mL，搅拌下缓慢滴加浓硫酸2 mL，滴毕，回流反应8 h。冷却至室温，缓慢滴加饱和碳酸氢钠溶液至pH 7～8，过滤，滤饼用冰水(3×20 mL)淋洗，红外干燥得白色固体6 4.14 g,收率96.2 %, m. p.83～84 ℃; 1H NMR δ: 8.52(d, J=1.6 Hz, 1H, ArH), 8.17(d, J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.65(d, J=8.4 Hz, 1H, ArH), 3.97(s, 3H, CH3); 13C NMR δ: 164.2, 147.9, 133.6, 132.2, 131.7, 130.1, 126.6, 53.0; MS(ESI) m/z: 238.1{[M+Na]+}。 (5) (4-甲氧羰基-2-硝基苯基)丙二酸二甲酯(7)的合成

在反应瓶中依次加入碳酸钾2.76 g(20 mmol)、丙二酸二甲酯1.45 g(11 mmol)和无水N,N-二甲基亚砜(DMSO)15 mL，搅拌下于室温反应2 min，分批加入6 2.16 g(10 mmol)，于40 ℃反应3 h。加入乙酸乙酯30 mL，依次用1 mol·L-1盐酸(30 mL)和饱和食盐水(2×30 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩后残余物用乙酸乙酯重结晶，红外干燥得淡黄色晶体7 2.79 g，收率89.7%, m.p.73～74 ℃； 1H NMR δ: 8.69(s, 1H, ArH), 8.29(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.63(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 5.37(s, 1H, CH), 3.99(s, 3H, CH3), 3.82(s, 6H, CH3); 13C NMR δ: 167.1(2C), 164.5, 148.8, 134.0, 132.1, 132.0, 131.6, 126.3, 54.1, 53.4(2C), 52.9; MS(ESI) m/z: 334.0{[M+Na]+}。 (6) 8的合成

在反应瓶中依次加入7 1.56 g(5 mmol)、 5%Pd/C 0.15 g、甲酸铵3.15 g(50 mmol)和冰醋酸10 mL，氮气保护，于100 ℃反应3 h。趁热过滤除去Pd/C(冷却极有可能导致产物大量析出)，滤液减压蒸馏，残余液缓慢滴加饱和碳酸氢钠溶液至无气泡溢出，持续搅拌1 h，过滤，固体用水(10 mL)淋洗，红外干燥得白色粉末8 0.945 g，收率99.0%; 1H NMR δ: 8.42(s, 1H, NH), 7.76(d, J=8.0 Hz,

1H, ArH), 7.55(s, 1H, ArH), 7.30(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 3.92(s, 3H, CH3), 3.60(s, 2H, CH2); 13C NMR δ: 176.0, 166.1, 144.1, 131.7, 128.8, 124.4, 122.5, 108.9, 40.1, 35.9; MS(ESI) m/z: 190.9[M+]。 (7) 9的合成

在反应瓶中依次加入8 0.76 g(4 mmol)、甲苯4 mL和乙酸酐2 mL，搅拌下滴加原苯甲酸三乙酯2.69 g(12 mmol)，滴毕，回流(110 ℃)反应2 h。冷却至室温，浓缩，加入饱和碳酸氢钠溶液15 mL，搅拌30 min，用乙酸乙酯(2×20 mL)萃取，合并萃取液，依次用饱和碳酸氢钠溶液(2×30 mL)和饱和食盐水(30 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩，残余物用石油醚重结晶，红外干燥得类白色固体9 1.32 g，收率90.4%， m.p.187～188 ℃; 1H NMR δ: 8.91(s, 1H, ArH), 8.05(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.96(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.58～7.56(m, 3H, ArH), 7.41～7.39(m, 2H, ArH), 4.03～3.97(m, 2H, CH2), 3.93(s, 3H, CH3), 2.57(s, 3H, CH3), 1.44(t, J=14.0 Hz, 3H, CH3); 13C NMR δ: 171.4, 171.3, 167.3, 167.1, 136.5, 131.3, 130.6, 129.0(2C), 128.5, 128.3(2C), 126.4, 122.4, 116.5, 105.8, 67.1, 52.2, 27.0, 15.4; MS(ESI) m/z: 388.1{[M+Na]+}。 (8) 10的合成

在反应瓶中依次加入9 0.73 g(2 mmol)、甲醇钠0.22 g(4 mmol)和甲醇8 mL，搅拌下于室温反应2 h。加入4 0.69 g(2.4 mmol)和二甲基亚砜4 mL，升温至80 ℃，反应1 h。减压蒸馏除去甲醇，加入乙酸乙酯 20 mL，依次用水(3×20 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩后用无水甲醇重结晶，红外干燥得黄色固体10 0.95 g，收率88.1%； 1H NMR δ: 12.17(s, 1H, NH), 8.66(s, 1H, NH), 7.59～7.51(m, 4H, ArH), 7.44～7.42(m, 2H, ArH), 7.38(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 6.97(d, J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.80(d, J=8.8 Hz, 2H, ArH), 5.99(d, J=8.0 Hz, 1H, ArH), 3.85(s, 3H, CH3), 3.17(s, 3H, CH3), 2.79(s, 8H, CH2), 2.25(s, 3H, CH3); 13C

NMR δ: 171.1, 169.4, 167.4, 158.3, 139.8, 138.0, 135.7, 132.3, 130.6, 129.6(2C), 129.1, 128.5(2C), 127.8(2C), 125.1, 123.9(2C), 122.7, 118.2, 110.4, 98.5, 59.5, 54.8(2C), 53.1(2C), 51.9, 45.8, 37.4; MS(ESI) m/z: 540.2{[M+H]+}。 在化合物2的合成中，以廉价的碳酸钾代替通常使用的4-二甲氨基吡啶、三乙胺等有机碱以及反应效果最佳但昂贵的碳酸锂，不仅有利于降低成本，而且与文献使用的三乙胺相比，反应放热平稳，无需冰浴条件，实验操作和后处理更加简便，有利于工业化生产；溶剂筛选表明，使用乙酸乙酯作为反应溶剂，液相收率达到98%，而且在该条件下反应， 0～40 ℃收率均较高。

在化合物3的合成过程中，溶剂筛选结果表明：甲苯、乙腈和四氢呋喃的效果均好于文献使用的丙酮，考虑到溶剂的毒性及沸点，最终选择乙腈作为溶剂。该反应同样需要在碱的催化下进行，我们对常用的碱甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇锂、碳酸锂和碳酸钠进行了筛选，实验表明碳酸锂的催化效果最佳，但综合考虑成本等因素，我们选择了液相收率可达到97%的碳酸钾，并使反应温度从60 ℃降低至35 ℃。 在化合物4和8的合成中，我们改变原有的氢气催化，使用了Pd/C-甲酸铵的催化体系，使反应脱离了氢气，极大提高了安全系数；值得注意的是，由于前者的产物4溶于水，后处理利用甲酸铵及还原产物在二氯甲烷中的难溶性，先用二氯甲烷析出无机盐，过滤后溶于乙酸乙酯，用饱和食盐水洗涤，减少4的损失。 在化合物6的合成中，主要的副反应是6的酯键水解，脱下来的醇与氯离子反应生成4-甲氧基-3-硝基苯甲酸，无水条件可对该反应起到极大的抑制作用，因此反应过程中要注意无水操作。使用甲醇钠为傅酸剂时，甲醇钠易与6的氯原子发生副反应，综合考虑效能及成本问题，选用碳酸钾作为傅酸剂，并通过溶剂筛选使液相收率达到95%以上，反应温度从80 ℃降低至45 ℃。后处理采用先水洗，再酸洗，后水洗的方式优先除去4-甲氧基-3-硝基苯甲酸，再使用乙酸乙酯重结晶，收率极高。

在化合物9的合成探究中，我们发现直接使用乙酸酐作为反应溶剂，产物停留在1-乙酰基-2-氧代吲哚环-6-羧酸甲酯，不会继续反应。本文采用甲苯-乙酸酐作为混合溶剂，并探究了改变甲苯-乙酸酐的比例对目标化合物收率的影响，最终采用了甲苯/乙酸酐体积比为2 ∶1的混合溶剂。

对尼达尼布的合成工艺进行了改进，反应总收率大大提高。分别由N-甲基-4-硝基苯胺(1)和4-氯-3-硝基苯甲酸(5)为起始原料合成了尼达尼布的两个关键中间体4和9。相比而言，该工艺路线具有合成步骤短，副反应少，后处理简便，原料廉价易得，重复性高，安全和环境友好性等优点，具有较好的工业化前景。

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