PBRM，通用名為3-{[(16β,17β)-3-(2-bromoethyl)-17-hydroxyestra-1,3,5(10)-trien-16-yl]methyl}benzamide，是首個(gè)17β-羥基甾體脫氫酶1（17β-HSD1）不可逆抑制劑。研究發(fā)現，PBRM對乳腺癌和子宮內膜異位具有巨大的治療潛力。因此，為了滿(mǎn)足臨床前及臨床研發(fā)的需求，研究人員一直在致力于優(yōu)化其合成工藝。最近，研究人員報道了該藥物分子的第五代新型工藝，讓筆者帶大家一起來(lái)對比分析一下。
圖一 PBRM結構式
PBRM的初始工藝及二代合成工藝如圖二所示。其初始工藝（Route A）以市售的原料E1為初始原料，通過(guò)10步反應可以以7%的總收率得到毫克級產(chǎn)物。為了獲得克級產(chǎn)物，研究人員隨后開(kāi)發(fā)了PBRM的二代工藝（Route B），并將反應步驟縮短至8步、總產(chǎn)率提升至17%。但該工藝仍然存在諸多不足，例如，中間體8溴代得到PBRM的反應中，由于酰胺鍵的干擾，產(chǎn)率不穩定、且難以溴代完全；此外，最終產(chǎn)品的分離純化也存在問(wèn)題。
圖二 PBRM一代（Route A）、二代（Route B）合成工藝
考慮到以上問(wèn)題，研究人員在PBRM三代工藝中使用氰基替代酰胺基團，從而避免Br代步驟酰胺鍵的干擾。該路線(xiàn)以97.6%的純度單次實(shí)現了11.3g目標產(chǎn)物PBRM的合成。但該工藝仍然存在部分問(wèn)題，比如，該工藝使用環(huán)氧開(kāi)環(huán)獲得醇10，該步驟產(chǎn)率不夠穩定。
圖三 PBRM三代合成工藝
為了解決PBRM三代合成工藝中存在的問(wèn)題，研究人員在PBRM四代合成工藝中使用偶聯(lián)的方法引入醇側鏈，通過(guò)篩選最終找到了最佳偶聯(lián)條件，即：potassium (2-benzyloxyethyl) trifluoroborate，PPh3，PdCl2，Cs2CO3，THF/H2O (9:1)，90 °C。通過(guò)該路線(xiàn)，研究人員僅用6步反應就拿到了目標產(chǎn)物PBRM。但該路線(xiàn)仍然存在一些難以克服的問(wèn)題，例如，將中間體醇8溴代得到目標產(chǎn)物PBRM的一步反應會(huì )產(chǎn)生大量的三苯基氧磷副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物很難清除，研究人員經(jīng)過(guò)多方嘗試也未得到很好的解決。研究人員指出，該路線(xiàn)至少存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題需要解決：1.大部分反應需要使用硅膠過(guò)濾（5步）；2.催化氫化的步驟長(cháng)達9天；3.溴代反應對中間8的兩個(gè)羥基及酰胺的選擇性不夠高。
圖四 PBRM四代合成工藝
介于此，研究人員在最近開(kāi)發(fā)了PBRM的五代合成工藝。如圖五所示，在第五代合成工藝中，對多步反應進(jìn)行了純化工藝探索，成功以高的純度、無(wú)需硅膠柱層析或者硅膠過(guò)濾拿到了中間體7。在將中間體7催化氫化得到中間體8的一步中，研究人員使用Pd(OH)2/C替代Pd/C，成功使反應時(shí)間從9天縮短到了4天；此外，第五代工藝找到了一個(gè)高選擇性的溴代條件，即：PPh3, tetrabutylammonium iodide (TBAI), 1,2-dibromoethane, 60 °C。
圖五 PBRM五代合成工藝
最后，研究人員通過(guò)新開(kāi)發(fā)的重結晶工藝，以99.7%的高純度拿到了目標產(chǎn)物PBRM，并拿到了該藥物分子的單晶結構。
圖六 PBRM五代工藝比較
綜上，五代工藝的比較如圖六所示。通過(guò)改進(jìn)，PBRM的合成工藝成功從10步縮短到了6步，并以17%的產(chǎn)率拿到了純度95.1的產(chǎn)率，進(jìn)一步重結晶后純度可達99.7%；第五代工藝雖然較第四代工藝產(chǎn)率有所下降，但解決了第四代工藝中多步需要硅膠過(guò)濾或者柱層析的問(wèn)題，而且在關(guān)鍵的溴代步驟中使用了選擇性高的反應條件。最后，研究人員通過(guò)該工藝實(shí)現了PBRM單次6.9g合成，純度高達99.7%。以上PBRM的五代工藝開(kāi)發(fā)，可謂步步為營(yíng)，每一代都有新的改進(jìn)，是新藥工藝開(kāi)發(fā)中的一個(gè)典范，也為PBRM的后續開(kāi)發(fā)提供了一定的保障。
參考文獻：
1. Development of a Gram-Scale Synthesis of PBRM, an Irreversible Inhibitor of 17β-Hydroxysteroid Dehydrogenase Type 1，2019；
2. Insight into the mode of action and selectivity of PBRM, a covalent steroidal inhibitor of 17b-hydroxysteroid dehydrogenase type 1，2017.
作者簡(jiǎn)介：云天，藥物化學(xué)博士，主要從事小分子藥物研究，尤其擅長(cháng)小分子藥物的合成工藝及后期藥物開(kāi)發(fā)研究，已完成多個(gè)抗癌藥物分子的合成和活性評估。
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