人類(lèi)酪氨酸激酶蛋白由四個(gè)成員組成：JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。這些蛋白是治療自身免疫性疾病和血液惡性腫瘤重要的靶標。目前，美國食品和藥物管理局（FDA）批準的JAK抑制劑包括tofacitinib（輝瑞）、baricitinib（禮來(lái)/Incyte）、ruxolitinib（Incyte）和upadacitinib（AbbVie），而且，大量其他JAK抑制劑目前正在進(jìn)行各種臨床試驗。輝瑞的JAK1抑制劑Abroctinib（圖一，1），于2018年2月被FDA授予中重度特應性皮炎的突破性療法。為滿(mǎn)足臨床研究和上市需求，輝瑞的研發(fā)人員一直在開(kāi)發(fā)安全高效的Abroctinib生產(chǎn)工藝。
圖一 Abroctinib兩條初始合成工藝
目前，合成Abroctinib主要有兩種策略，如圖一所示：Route A，向4-氯吡咯嘧啶2中添加二氨基環(huán)丁烷；Route B，向2中添加單氨基環(huán)丁烷并隨后進(jìn)行胺化。獲得順式-1,3-二氨基環(huán)丁烷將是這兩種戰略的關(guān)鍵挑戰。當下，合成1,3-二氨基取代環(huán)丁烷的方法較為局限，主要有：[2+2]環(huán)加成、還原胺化、鹵化物/磺酸鹽胺化和官能團重排。合成這類(lèi)低分子量二胺主要的挑戰包括：PH依賴(lài)的溶解度、揮發(fā)性和難以進(jìn)行反應分析。
雖然Route A具備收斂性，但需要合成氨基經(jīng)保護基保護的二環(huán)丁烷。在Route B中較早地引入吡咯嘧啶核可以獲得物理性質(zhì)較好的中間體，如溶解性、結晶度較好，但合成片段后需要結合胺化反應。這兩種策略都需要利用高能硝烯型重排，該步驟也是Abroctinib制備工藝的關(guān)鍵所在。
圖二 利用Curtius重排來(lái)構建二氨基環(huán)丁烷10
圖二是利用Curtius重排來(lái)構建二氨基環(huán)丁烷10的方案。在三乙胺存在下，環(huán)丁酮-3-羧酸3與二苯基磷酰疊氮（DPPA）反應生成?；B氮中間體4；加熱?；B氮化物發(fā)生硝基重排生成異氰酸酯5，而異氰酸酯5被苯甲醇捕獲生成芐基氨基甲酸酯6。由于6會(huì )分解，該反應中會(huì )存在7、8、9等副產(chǎn)物，研究人員通過(guò)多種優(yōu)化，但未能成功有效避免這些副產(chǎn)物的生成。對于化合物6轉化為中間體10，研究人員發(fā)現使用低溫還原胺化有利于得到所需的順式異構體10，可以得到4:1的非對映體。通過(guò)分離和連續重結晶可以使非對映體比率提高到>99:1。該方案未早期臨床研究提供了公斤級的中間體6，但由于以上挑戰，以及中間體4存在安全風(fēng)險（爆炸），開(kāi)發(fā)一種替代方法勢在必行。
圖三 替代硝烯型重排反應方案
Hofmann（霍夫曼）重排已在多公斤規模上使用，因此作為Curtius重排的替代方案進(jìn)行了研究（圖三A）。由于氧化劑與富含電子的吡咯嘧啶不相容，需要謹慎選擇試劑、保護基團策略和反應條件。研究證明，以PhI(OAc)2做為氧化劑的條件是可行的，在醋酸中用HBr處理后，可以58%的產(chǎn)率得到二氫溴酸鹽13。但由于該方法需要使用保護基，輝瑞公司并未采納該方案。而與Curtius和Hofmann重排相比，Lossen重排反應需要的催化劑相對較少，因為氮是以羥肟酸形式引入（圖三B）。通常使用的試劑是脫水劑，并且與無(wú)保護的吡咯嘧啶更相容。
圖四 Abroctinib改進(jìn)合成工藝
以L(fǎng)ossen重排做為關(guān)鍵反應的Abroctinib改進(jìn)合成工藝如圖四所示，該反應在合成異丙酯中間體18后，經(jīng)過(guò)還原胺化得到中間體19；而后與原料2發(fā)生取代反應得到中間體20；中間體20與羥胺鹽酸鹽反應得到中間體16；中間體16在CDI作用下發(fā)生Lossen重排得到關(guān)鍵二胺中間體17；研究人員通過(guò)單晶結構確認了中間體17的絕對構型；最后，中間體17與化合物21縮合即可得到目標產(chǎn)物Abroctinib。
通過(guò)改進(jìn)后的合成工藝，輝瑞公司成功實(shí)現了Abroctinib的合成，并將在此基礎上進(jìn)行商業(yè)化路線(xiàn)開(kāi)發(fā)。該工藝涉及步驟主要包括催化還原胺化以得到順式環(huán)丁烷環(huán)、SNAr反應縮合未保護的吡咯嘧啶核、Lossen重排、以及使用新的磺酰轉移試劑進(jìn)行磺?；?，成功實(shí)現了產(chǎn)率、中間體性質(zhì)、安全性的全面提升，為Abroctinib的未來(lái)需求提供了強有力的保障。
參考文獻：
1. A Selective JAK1 Clinical Candidate for the Treatment of Autoimmune Diseases. J. Med. Chem. 2018, 61 (3), 1130?1152；
2. Development of a Nitrene-Type Rearrangement for the Commercial Route of the JAK1 Inhibitor Abrocitinib, Org. Process Res. Dev. 2020.
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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