一种10－羟基喜树碱的半合成方法

专利名称：一种10－羟基喜树碱的半合成方法
技术领域：
本发明属于医药技术领域，具体涉及一种抗癌药物10-羟基喜树碱的合成方法。
背景技术：
喜树碱(camptothecin，CPT，C1)以及10-羟基喜树碱(10-hydroxycamptothecin，HCPT，C2)是从我国内地特有的珙桐科旱莲植物喜树(camptotheca acuminata Decne)中提取得到的一类色氨酸-萜烯生物碱类抗癌药物。C1与C2的化学结构及编号方式如下 1966年M.E.Wall等人分离出喜树碱并确定了结构，由于喜树碱被发现具有抑制肿瘤和抗白血病的生理活性，从而受到药物化学家、生理学家以及有机合成工作者的强烈兴趣。但在临床应用中，也发现C1与C2由于在水中的溶解度较差，产生许多较为严重的副作用，如呕吐、腹泻、骨髓抑制等，因此人们对喜树碱类生物碱的兴趣一度急剧下降。但到了1985年，科学家们又发现这类特殊的植物生物碱可通过作用于DNA拓扑异构酶I(DNAtopoisomerase I)来抑制DNA复制、转录和有丝分裂，从而重新引起人们的关注，研究兴趣日益升温。进入90年代后，日本、美国、英国和加拿大等国家投入大量的人力、物力进行喜树碱类物质研究和开发，设计合成出一系列活性高、水溶性好而毒副作用低的喜树碱衍生物。目前，从喜树中提取以及合成、半合成的喜树碱类药物达到200多种，喜树碱及其系列衍生物已迅速成为世界抗肿瘤药物市场上的亮点。喜树碱类药物抗癌作用有许多优点，如高效低毒、抗肿瘤谱广、副作用小，安全可靠，与其它抗肿瘤药物无交叉耐药性等等，作为纯天然的抗癌药物易被患者接受。20世纪90年代初，经美国FDA指定的权威医学研究机构组织的临床实验表明，喜树碱类药物抗癌新药“拓朴替康”(Topotecan，C3)和“伊利替康”(Irinotecan，C4)的抗癌作用总体上与紫杉醇相当，某些方面还优于紫杉醇。1996年美国FDA批准“拓朴替康”和“伊利替康”(Irinotecan)上市，临床应用于治疗晚期结肠癌、直肠癌、卵巢癌、肺癌等，经过几年的发展已迅速成为抗肿瘤药物市场上的新星。
10-羟基喜树碱(HCPT)系20多种天然喜树碱衍生物单体中抗癌活性最强的一种，抗癌谱广，对消化系统肿瘤(包括原发性肝癌、胃癌、结直肠癌、胰腺癌及食道癌)、肺癌、头颈部癌及急慢性白血病等均疗效明显，此外还用于膀胱癌(可以膀胱灌注、瘤体注射及静脉用药)，并可腔内注射用于治疗恶性胸、腹腔积液；同时作为合成拓朴替康和伊利替康等喜树碱衍生物的重要中间体，应用日益广泛。因此HCPT的合成，在抗癌药物研究等方面意义尤为重要。
目前，10-羟基喜树碱的合成主要有以下三种方法全合成法、生物转化法以及半合成法。其中全合成法虽然可以制得10-羟基喜树碱，但其步骤太多导致总收率很低，并且所得产品需要拆分异构体D型与L型，导致成本进一步升高，从而其实际生产意义不大。而生物转化法存在以下缺点(1)菌株的培养需要耗费较长的时间和较多的财力；(2)发酵液的提取过程比较麻烦，耗费了大量的溶剂，并且造成了环境污染。近年来采用天然提取的喜树碱为原料，采用半合成方法来制备10-羟基喜树碱，成为研究的热点。半合成法的优点在于A)原料易得喜树是我国特有植物，分布面广，资源丰富，喜树中喜树碱的含量较高，随着提取工艺的改进，喜树碱的获得变的简单易行；B)反应步骤短，生产周期快，成本低廉，利于大规模生产和应用；C)原料和产品具有天然手性，不需拆分，最终产品的纯化简单易行。
目前10-羟基喜树碱的半合成研究文献报道主要有两种方法1)光化学方法专利(US 4473692及CN 200410024909)介绍了先将喜树碱(CPT)经双氧水氧化成N-氧化物，再经光照重排得到10-羟基喜树碱的方法，
本方法是目前应用较为普遍的方法。特别是第一步，产率非常高，容易实现。但第二步由于涉及到光促分子重排，需要使用特殊的反应器，反应条件较难掌握，收率波动大，工艺不稳定。而且为了防止光照不均匀，设计的反应器容积也不能够过大，因此该方法的局限性也是非常明显的。
2)先还原再氧化的方法如专利(CN91110656和CN200510024487)所介绍，其基本策略是首先将CPT选择性地还原得到四氢喜树碱C5，然后再氧化为10-羟基喜树碱。
该方法所需解决的关键问题是如何避免在CPT完全转化为C5之后进一步深度还原(过氢化)，以及防止产物HCPT在反应过程中的深度氧化，并且需要优化产品的分离提纯条件，使其更适宜于较大量制备。

发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺稳定性好、生产周期短、成本低、产率高的高纯度的10-羟基喜树碱的半合成方法。
本发明提出的高纯度的10-羟基喜树碱的合成方法，以20(s)-喜树碱为原料，采用先氢化再氧化的合成路线，具体步骤如下(1)在贵金属催化剂(如铂碳催化剂)催化下，将20(S)-喜树碱选择性催化氢化生成四氢喜树碱。该方法在专利(CN91110656和CN200510024487)中已有报道。但是，发明人在具体实验中发现，催化剂的活性在此步反应中起着至关重要的作用，若直接采用新鲜制备的铂碳催化剂，则20(S)-喜树碱选择性催化氢化生成四氢喜树碱后会进一步氢化，严重影响后面的反应。为此反应中必须加入缓和剂使催化剂催化活性有所降低，前面所述专利中提到加入DMSO使催化剂催化活性降低，然而，发明人发现上述专利所述方法并不十分理想。为此，发明人进行了大量的筛选，找到了合适的缓和剂的品种及用量，并适当调整催化氢化反应的条件，使喜树碱能够比较完全地催化氢化生成四氢喜树碱，并最大限度地防止过氢化反应。具体如下本发明中，催化氢化反应所采用的催化剂为5％铂碳催化剂或5％铑碳催化剂，催化剂用量为原料20-(s)喜树碱重量的10-80％，优选20-50％。
本发明中，对所用催化剂还加有缓和剂，采用的缓和剂为含硫有机化合物如巯基乙醇、2-巯基乙酸、3-巯基丙酸、噻酚、二甲基亚砜、环丁砜或吩噻嗪等中的一种或几种的混合物，缓和剂的用量为催化剂重量的0.2-20％，优选1-10％。
本发明催化氢化反应所用溶剂为冰醋酸或冰醋酸与低级脂肪醇的混合物，低级脂肪醇为甲醇、乙醇、距丙醇、异丙醇或正丁醇等。
本发明催化氢化反应使用的氢气压力为5-60psi。
本发明催化氢化反应温度为5-60℃，优选20-50℃。
本发明催化氢化反应时间为10-100小时，优选24-72小时。
本发明催化氢化反应结束后按照常规方法将催化剂过滤除去，所得滤液为四氢喜树碱的溶液，该溶液不必做进一步处理，可直接进行下一步氧化反应。
(2)采用常规方法将四氢喜树碱氧化为10-羟基喜树碱。
(3)采用重结晶的方法将步骤(2)所得10-羟基喜树碱粗品进行纯化，得到高纯度的10-羟基喜树碱。重结晶所用的溶剂为冰醋酸或冰醋酸与N，N-二甲基甲酰胺的混合物。最终产物10-羟基喜树碱的纯度大于98.5％(HPLC)，C1、C2、C3步总收率为70-75％。
本发明所提供的10-羟基喜树碱的半合成方法操作简便、总收率高、产品纯度好，适合较大规模生产。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但不限于这些实施例。
实施例11，2，6，7-四氢喜树碱的合成在500mL Parr加氢摇摆釜中，加入冰醋酸300mL，20(S)-喜树碱20克，5％铂碳催化剂5克，环丁砜0.3克，封闭反应釜，用氢气充分洗涤反应体系，在反应釜中充入60psi的氢气，并将反应体系加热至50℃，反应48小时，停止反应。冷却至室温，过滤并用30mL冰醋酸洗涤催化剂，滤液为1，2，6，7-四氢喜树碱的溶液，直接用于下一步氧化反应。
实施例210-羟基喜树碱的合成1升装有机械搅拌的三颈瓶中加入实施例1中所得1，2，6，7-四氢喜树碱的溶液和500mL蒸馏水，搅拌下加入40克二醋酸基碘苯，室温下剧烈搅拌2小时，然后再加入25克二醋酸基碘苯，继续室温下搅拌15小时，得到黄色的悬浊液，抽滤并用100mL冰醋酸洗涤固体，尽量抽干，得到产物不必烘干，直接进行下一步重结晶。
实施例310-羟基喜树碱的纯化
将实施例2得到的10-羟基喜树碱粗品加入2升反应瓶中，加入1600mL冰醋酸和5克活性炭，加热回流30分钟，趁热过滤，滤液冷却析出固体，抽滤并用50mL冰醋酸洗涤，得淡黄色固体。此固体再用1000mL冰醋酸重结晶一次，70℃真空干燥，得产品10-羟基喜树碱12.5克，产率59.8％(三步总产率)，纯度99.1％(HPLC)。将两次重结晶的母液浓缩至干，用冰醋酸-DMF(体积比80∶20)重结晶2次，70℃真空干燥，得产品10-羟基喜树碱2.3克，纯度98.6％(HPLC)。两批产品共14.8克，总收率70.8％。
实施例41，2，6，7-四氢喜树碱的合成在500mL Parr加氢摇摆釜中，加入冰醋酸260mL，甲醇40mL，20(S)-喜树碱20克，5％铂碳催化剂10克，二甲基亚砜0.5克，3-巯基丙酸0.5克，封闭反应釜，用氢气充分洗涤反应体系，在反应釜中充入60psi的氢气，并将反应体系加热至50℃，反应36小时，停止反应。冷却至室温，过滤并用50mL冰醋酸洗涤催化剂，滤液为1，2，6，7-四氢喜树碱的溶液，直接用于下一步氧化反应。
实施例510-羟基喜树碱的合成1升装有机械搅拌的三颈瓶中加入实施例4中所得1，2，6，7-四氢喜树碱的溶液和500mL蒸馏水，搅拌下加入50克二醋酸基碘苯，室温下剧烈搅拌2小时，然后再加入25克二醋酸基碘苯，继续室温下搅拌15小时，得到黄色的悬浊液，抽滤并用100mL冰醋酸洗涤固体，尽量抽干，得到产物不必烘干，直接进行下一步重结晶。
实施例610-羟基喜树碱的纯化将实施例5得到的10-羟基喜树碱粗品加入2升反应瓶中，加入1600mL冰醋酸和5克活性炭，加热回流30分钟，趁热过滤，滤液冷却析出固体，抽滤并用50mL冰醋酸洗涤，得淡黄色固体。此固体再用1000mL冰醋酸重结晶一次，70℃真空干燥，得产品10-羟基喜树碱13.1克，产率62.6％(三步总产率)，纯度99.0％(HPLC)。将两次重结晶的母液浓缩至干，用冰醋酸-DMF(体积比80∶20)重结晶2次，70℃真空干燥，得产品10-羟基喜树碱2.3克，纯度98.7％(HPLC)。两批产品共15.4克，总收率73.6％。
权利要求
1.一种10-羟基喜树碱的半合成方法，其特征在于具体步骤如下第一步是在加入缓和剂的贵金属催化剂催化下，将喜树碱催化氢化生成四氢喜树碱；第二步是采用常规方法将第一步骤生成的四氢喜树碱氧化为10-羟基喜树碱；第三步是将第二步得到的10-羟基喜树碱粗品重结晶进行纯化；其中，所述贵金属催化剂为5％铂碳催化剂或5％铑碳催化剂，催化剂用量为原料20(s)-喜树碱重量的10-80％，所用的缓和剂为巯基乙醇、2-巯基乙酸、3-巯基丙酸、噻酚、二甲基亚砜、环丁砜或吩噻嗪中的一种或几种的混合物，缓和剂的用量为催化剂重量的0.2-20％；
2.根据权利要求1所述的10-羟基喜树碱的半合成方法，其特征在于催化氢化反应所用溶剂为冰醋酸或冰醋酸与低级脂肪醇的混合物，其中，低级脂肪醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇。
3.根据权利要求1所述的10-羟基喜树碱的半合成方法，其特征在于催化氢化反应使用的氢气压力为5-60psi，反应温度为5-60℃，反应时间为10-100小时。
全文摘要
本发明属于医药技术领域，具体为一种10－羟基喜树碱的半合成方法。其合成方法的步骤为第一步是在加入缓和剂的贵金属催化剂催化下，将20(S)－喜树碱催化氢化生成四氢喜树碱；第二步是采用常规方法将四氢喜树碱氧化为10－羟基喜树碱；第三步是将第二步得到的10－羟基喜树碱粗品重结晶进行纯化。其中，催化剂采用铂碳催化剂或铑碳催化剂，缓和剂采用含有机化合物。该方法操作简便、总收率可达70－75％、产品纯度大于98.5％，适合较大规模生产。
文档编号C07D491/22GK101054381SQ20071004137
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者贾瑜, 李峰, 杨永泰, 邓名莉, 刘小锋, 周亚明 申请人:复旦大学