本发明属于有机合成和药物化学技术领域，具体涉及一种瑞舒伐他汀钙中间体及其制备方法和应用。
背景技术：
瑞舒伐他汀钙，化学名：双[(e)-7-[4-(4-氟苯基)-6-异丙基-2-[(n-甲基-n-甲磺酰基)胺基]嘧啶-5-基](3r,5s)-3,5-二羟基-6-庚烯酸]钙盐，是由日本盐野义公司研究开发，并由英国阿斯利康制药公司成功实现商业化的一款羟甲基戊二酰辅酶a(hmg-coa)还原酶抑制剂。2003年2月，瑞舒伐他汀钙首次在加拿大获批上市，用于成人高胆固醇血症和高血脂的治疗；2007年12月，瑞舒伐他汀钙获得cfda的批准，进入中国药政市场。目前，瑞舒伐他汀钙已在全球30多个国家和地区获批上市，全球销售总额最高时达70多亿美金。
由于瑞舒伐他汀钙仿制药巨大的市场前景，全球科研机构和制药公司对其工艺的开发也非常之多，目前可查询到的瑞舒伐他汀钙药物合成工艺方面的专利多达90余项。尽管现有技术对瑞舒伐他汀钙的合成已经大量报道，但经典的wittig反应仍然是目前构建母核与侧链连接的碳碳双键主流的合成方法，也是适合于工业化生产的主流生产工艺。
盐野义制药在1992年提交的基本化合物专利ep0521471中首次描述了瑞舒伐他汀酸和其药学上可接受的盐的形式，并公开了其合成方法。该合成方法为化合物发现时的工艺，其路线冗长、步骤繁琐，多次氧化反应导致整体工艺的收率偏低，不适合于产业化。
后期开发商阿斯利康对瑞舒伐他汀钙的合成工艺进行了大量优化和调整，在其1999年提交的专利wo00049014中，报道了以二苯基氧化膦作为母核，在强碱二(三甲基硅基)胺基钾(khmds)的作用下形成稳定的磷叶立德试剂，与侧链d-7发生wittig反应制得瑞舒伐他汀钙的主体结构，如下方案一所示。因为稳定的磷叶立德试剂有助于形成e型产物，所以该反应过程中构建的碳碳双键e/z选择性高达95％以上。该工艺成为首个实现产业化的工艺，但由于侧链醛d-7在强碱条件下稳定性较差，所以，整个路线的收率偏低。此外，使用的强碱二(三甲基硅基)胺基钾的价格较高，也进一步导致该合成工艺成本上升。但由于该合成工艺构建母核与侧链间的碳碳双键e/z选择性高，目前仍然有大量公司采用该路线制备瑞舒伐他汀钙原料药。
方案一
glenmark公司在专利wo2005054207中报道了取代有机膦试剂(如三苯基膦，等)用于制备嘧啶母核的膦盐，并与侧链醛d-7经wittig反应、脱保护、水解和成盐等过程制得瑞舒伐他汀钙，如下方案二所示。该专利报道的合成路线中，底物在wittig反应中构建母核与侧链间的碳碳双键e/z选择性偏低，但工艺整体收率较高、总成本更低，使得该合成路线成为目前被最广泛采用的主流工业化生产工艺。
方案二
在现有主流的工业化生产工艺中，侧链d-7是瑞舒伐他汀钙原料药合成过程中必须使用的关键中间体。由于其使用量大，市场需求多，对d-7的合成方法的研究已有大量文献报道。如专利us5278313、wo0185975、wo2012130919、wo0206266、wo03053950中均报道了d-7的新合成方法，但现有技术中能够实现产业化的工艺则较少。
阿斯利康在专利wo-00206266中公开侧链d-7的产业化合成路线，如下方案三所示。该工艺路线冗长，而且使用了环境不友好的化学试剂，如溴素、四丁基乙酸铵盐。溴素安全隐患大，环境不友好；含有四丁基氟化铵的废水处理成本高；其次，由于氯原子离去活性较差，在氯原子转化为乙酰氧基的步骤需要高温(100℃以上)、长时间反应，这进一步给工艺增加了不友好性，而且工艺整体收率偏低、产品外观偏黄。
方案三
专利wo2014203045、cn101613341中报道的blaise反应用于构建侧链的工艺也是目前被最广泛采用的d-7工业化合成路线，如下方案四所示。但该工艺仍存在大量不足，如工艺路线冗长，氯原子转化为乙酰氧基的反应需要高温(100℃以上)、长时间反应，给工艺增加了不友好性。而且由于长时间高温反应导致产品外观颜色较深，后期处理繁琐，工艺整体收率也偏低。该工艺还是用了本技术领域的剧毒试剂氰化钠，不仅对人体健康构成极大危害，而且会严重污染环境，是工业化生产过程中ehs极大风险源。该工艺中也使用了有机胺盐，增加了含氮废水的处理难度和成本。
方案四
基于d-7现有技术的众多不足，开发更为环保的绿色合成工艺对于三废减排，降低生产过程中的ehs风险，显得尤为重要。本发明提供了一种d-7合成的新方法，该新合成方法原料易得，所用化学试剂毒性小，价格低廉，工艺环境友好，操作简便，ehs风险低，是适合于工业化生产的绿色合成工艺。而且，本发明提供的工艺有效缩短了d-7的合成步骤，提高了瑞舒伐他汀钙合成的总收率，有效地降低了生产成本。
技术实现要素：
本发明提供一种新的瑞舒伐他汀钙中间体及其制备方法，本发明还提供了一种制备瑞舒伐他汀钙关键中间体d-7的新工艺路线，该工艺反应温和、ehs风险低、操作简便、环境友好、收率高，是适合于工业化生产的绿色工艺。
一种瑞舒伐他汀钙的中间体，其特征在于，结构如式ⅰ所示：
本发明还提供了一种制备式ⅰ化合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a.式ⅱ化合物与金属m反应，形成有机金属试剂；
步骤b.a步骤所得有机金属试剂与ch3cooch2cocl反应得式ⅰ化合物。
其中，x独立地为卤素原子，选自cl、br、i，优选br；m为金属，优选镁和锌；
具体而言，本发明中所述的方法，其特征在于，步骤a中的反应优选在回流的醚类溶剂中进行，包括但不限于乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃。
具体而言，本发明中所述的方法，其特征在于，式ⅱ化合物与金属m的投料摩尔比为1：1～1：1.5，优选1：1.2～1：1.3。
更具体而言，本发明中所述的方法，其特征在于，式ⅱ化合物与试剂ch3cooch2cocl的投料摩尔比为1：1～1：5，优选1：2～1：3。
进一步地，本发明还提供了一种式ⅰ化合物的应用，其特征在于，所述的式ⅰ化合物用于式ⅲ化合物的合成。
更进一步地，本发明中所述的式ⅰ化合物在合成瑞舒伐他汀钙中的应用。
具体而言，本发明中所述的应用，其特征在于，式ⅰ化合物至式ⅲ化合物的转化可采用化学还原法实现，也可采用酶法还原方法实现。
更具体而言，本发明中所述的应用，其特征在于，还原法过程中使用的还原剂选自硼氢化物、手性硼烷衍生物、异丙醇铝、二羰基还原酶，优选二羰基还原酶。
需要强调和说明的是，式ⅱ化合物制备式ⅰ化合物的过程中，有机金属试剂优选通过滴加的方式加入至试剂ch3cooch2cocl中。保持ch3cooch2cocl试剂的过量，可有效减少副反应的发生，提高式ⅰ化合物的收率。但同时需要强调的是，式ⅱ化合物制备式ⅰ化合物的过程中，对于某些底物，可以实现步骤a和步骤b同步“一锅法”完成。本发明经研究表明，加料顺序对产物的收率产生显著影响，本发明已通过较佳的实施例进行了验证。任何对式ⅱ化合物制备式ⅰ化合物的过程中加料顺序的调整均视为包括在本发明之内。
进一步需要强调和说明的是，本发明提供式ⅰ化合物的应用主要是用于瑞舒伐他汀钙原料药及其关键中间体d-7的合成。式ⅰ化合物经过化学还原或酶催化还原、丙酮叉保护得化合物d-5，d-5再经脱乙酰基、氧化实现d-7的合成。本发明中所述的化学还原法，其还原剂硼氢化物，包括但不限于硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化钙；手性硼烷衍生物，包括但不限于手性噁唑硼烷、手性烃基硼烷。本发明中所述的二羰基还原酶是一种具有立体专一性的生物酶，能实现式ⅰ化合物中两个羰基的同步立体选择性还原，具有高效、绿色环保的特性。不同的还原剂会导致不同的立体选择性，从而影响反应的收率。本发明通过较佳的实施例进行了展示，研究结果表明，采用不同还原剂仅会产生不同的立体选择性和收率差异，所以，该步骤还原剂不限于本发明已展示的还原剂，所有对羰基具有还原性的试剂对本领域技术人员而言都是显而易见的，本发明优选绿色环保的二羰基还原酶在该步反应中的应用。
需要说明的是，本发明与现有技术相比较，具有以下明显优势：
(1)本发明所述的工艺中避免了使用剧毒化学试剂氰化钠的使用；
(2)本发明所述的工艺中反应条件温和，避免了长时间的高温反应，降低了ehs风险，产品外观、质量和收率各方面均优于现有技术；
(3)本发明所述的工艺中原料易得，路线短：本发明所述合成d-7的优选方案共6步化学反应；现有工业化技术合成d-7共8步化学反应，缩短2步；
(4)本发明所述的工艺三废少，工艺操作条件友好，总收率高，符合绿色化学的特征：本发明所述合成d-7的优选方案总收率为82.0％；现有工业化技术合成d-7总收率70.9％。
术语：
本发明中所述的“ehs”是指是环境environment、健康health、安全safety的缩写。ehs方针是企业对其全部环境、职业健康安全行为的原则与意图的声明，体现了企业在环境、职业健康安全保护方面的总方向和基本承诺。ehs管理体系的目标指标是针对重要的环境因素、重大的危险因素或者需要控制的因素而制定的量化控制指标。
本发明中所述的“有机金属试剂”是指由金属原子与碳原子直接相连成键而形成的有机化合物，包括但不限于格氏试剂(卤代有机物与金属镁形成)、有机锌试剂(卤代有机物与金属锌形成)、有机铜试剂(卤代有机物与金属铜形成)，等。而有机物与金属离子形成的盐类或碱并不包括在本范围之内，如醋酸钠(ch3coona)、乙醇钠(ch3ch2ona)，等。
本发明中所述的“一锅法”是指在有机化学反应中，所有参与反应的原料同步加入至反应器中，形成的中间体不经分离的方式合成目标产物的一种合成方法。
具体实施方式
下面具体实施例可以使本专业技术人员全面理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
在下列实施例中，除非另有指明，所有温度为摄氏温度；除非另有指明，所述的室温均为20～30℃；除非另有指明，各种起始原料和试剂均来自市售，均不经进一步纯化直接使用；除非另有指明，各种溶剂均为工业级溶剂，不经进一步处理直接使用；除非另有指明，市售厂家包括但不限于杭州化学试剂、国药试剂等。
实施例1：[2-氯甲基-[1，3]-二氧五环-2-基]乙酸叔丁酯的制备
50.0克氯代乙酰乙酸叔丁酯(1.0eq)、35.5g乙二醇(2.2eq)加入至500ml三颈烧瓶中。混合物搅拌10分钟后，加入5.0g甲基磺酸(0.2eq)，室温搅拌3小时后，再升温至50～60℃搅拌3小时。tlc监测反应完毕，反应液降温至室温，加入150ml饱和碳酸氢钠溶液条件水相ph为7～8。2×150ml乙酸乙酯萃取，所得乙酸乙酯层合并，40-50℃减压浓缩得浅黄色液体59.8g，收率97.3％。esi-ms：m/z238.52[m+h]+；1h-nmr(cd3cl,400mhz)：δ3.96-4.12(m,4h),3.56(s,2h),2.48(s,2h),1.36(s,9h)；13c-nmr(cd3cl,125mhz)：δ172.3,122.1,80.6,65.1,65.1,46.8,38.0,27.8,27.7,27.6。
实施例2：[2-溴甲基-[1，3]-二氧五环-2-基]乙酸叔丁酯的制备
50.0克溴代乙酰乙酸叔丁酯(1.0eq)、28.9g乙二醇(2.2eq)加入至500ml三颈烧瓶中。混合物搅拌10分钟后，加入4.1g甲基磺酸(0.2eq)，室温搅拌3小时后，再升温至50～60℃搅拌3小时。tlc监测反应完毕，反应液降温至室温，加入100ml饱和碳酸氢钠溶液条件水相ph为7～8。2×150ml乙酸乙酯萃取，所得乙酸乙酯层合并，40～50℃减压浓缩得黄色液体58.1g，收率98.0％。esi-ms：m/z282.05[m+h]+；1h-nmr(cd3cl,400mhz)：δ3.94-4.08(m,4h),3.52(s,2h),2.45(s,2h),1.37(s,9h)；13c-nmr(cd3cl,125mhz)：δ172.6,122.3,81.2,63.1,63.1,38.6,31.8,27.8,27.7,27.6。
实施例3：乙酰氧基乙酰氯的制备
500ml三颈瓶中，依次加入30.0g羟基乙酸和150ml二氯甲烷，搅拌10分钟后所得溶液冷却至0～10℃，依次加入44.3g乙酸酐(1.1eq)和2.4gn，n-二甲氨基吡啶(dmap，0.05eq)。反应混合液升温至室温后搅拌4小时。加入2×100ml0.05n稀盐酸溶液洗涤反应液，洗涤后的二氯甲烷有机层于40～50℃减压浓缩至干。
所得浆状物用150ml二氯甲烷溶解，溶解液转移至500ml三颈瓶中，再加入150μln,n-二甲基甲酰胺(dmf)。室温条件下，向所得反应混合液中逐渐滴入60.2g草酰氯(1.2eq)。滴加完毕后，室温搅拌3小时。反应液于35～40℃减压浓缩至干得固体状产物，备用。
实施例4：6-乙酰氧基-3，5-二氧代-己酸叔丁酯(ⅰ)的制备
步骤a：500ml三颈烧瓶中，依次加入1.02g镁屑(1.2eq)、0.03克碘、100ml四氢呋喃和10.0g[2-溴甲基-[1，3]-二氧五环-2-基]乙酸叔丁酯(1.0eq)，混合物搅拌至碘溶解。混合物升温至50～60℃，缓慢滴加0.2克溴乙烷。反应启动后，控制反应温度50～60℃，保持四氢呋喃溶液微沸1～2小时，至镁屑基本消失，得深灰色悬浊液冷却至室温，备用。
步骤b：500ml的三颈烧瓶中，依次加入9.7克乙酰氧基乙酰氯(2.0eq)、80ml四氢呋喃。搅拌10分钟后，混合物降温至-10～0℃，缓慢滴加步骤a中所得深灰色悬浊液。2小时后滴加完毕，反应混合物升温至室温搅拌3～4小时。反应液降温至0～10℃，向冷却后反应液中滴加饱和氯化铵溶液淬灭反应，并搅拌1小时使缩酮完全水解。淬灭后的反应液加入2×200ml二氯甲烷萃取。合并萃取后的二氯甲烷层，35～45℃减压浓缩得淡黄色液体8.32g，收率90.6％。esi-ms：m/z259.33[m+h]+；1h-nmr(cd3cl,400mhz)：δ5.23(s,2h)，3.94-4.08(m,4h),2.21(s,3h),1.37(s,9h)；13c-nmr(cd3cl,125mhz)：δ207.0,203.1,172.6,168.4,80.5,73.0,70.6,48.8,27.8,27.7,27.6,21.3。
实施例5：6-乙酰氧基-3，5-二氧代-己酸叔丁酯(ⅰ)的制备
步骤a：500ml三颈烧瓶中，依次加入1.32g镁屑(1.3eq)、0.03克碘、100ml四氢呋喃和10.0g[2-氯甲基-[1，3]-二氧五环-2-基]乙酸叔丁酯(1.0eq)，混合物搅拌至碘溶解。混合物升温至50～60℃，缓慢滴加0.2克溴乙烷。反应启动后，控制反应温度50～60℃，保持四氢呋喃溶液微沸1～2小时，至镁屑基本消失，得深灰色悬浊液冷却至室温，备用。
步骤b：500ml的三颈烧瓶中，依次加入17.3g乙酰氧基乙酰氯(3.0eq)、80ml四氢呋喃。搅拌10分钟后，混合物降温至-10～0℃，缓慢滴加步骤a中所得深灰色悬浊液。2小时后滴加完毕，反应混合物升温至30～40℃搅拌3～4小时。反应液降温至0～10℃，向冷却后反应液中滴加饱和氯化铵溶液。淬灭后的反应液搅拌1小时，tlc监测缩铜完全水解后，加入2×200ml二氯甲烷萃取。合并萃取后的二氯甲烷层，35～45℃减压浓缩得淡黄色液体10.2g，收率93.2％。
实施例6：6-乙酰氧基-3，5-二氧代-己酸叔丁酯(ⅰ)的制备
步骤a：500ml三颈瓶中，依次加入150ml四氢呋喃、3.5克锌粉(1.5eq)，6.4克三甲基氯硅烷(1.65eq)，搅拌混合物并升温至60～65℃回流3～4小时。然后向反应混合物中缓慢向体系中滴加10.0g[2-溴甲基-[1，3]-二氧五环-2-基]乙酸叔丁酯(1.0eq)。2小时后滴加完毕，保持反应体系微沸状态反应2～3小时,得灰色悬浊液，备用。
步骤b：500ml三颈瓶中，加入14.6g乙酰氧基乙酰氯(3.0eq)，100ml四氢呋喃，搅拌溶清后降温至0～10℃，向冷却后反应液中滴加步骤a所得灰色悬浊液。滴加完毕后升温至30～40℃搅拌3～4小时。反应液降温至0～10℃，向冷却后反应液中滴加饱和氯化铵溶液。淬灭后的反应液搅拌1小时，tlc监测缩铜完全水解后，加入2×200ml二氯甲烷萃取。合并萃取后的二氯甲烷层，35～45℃减压浓缩得淡黄色液体8.7g，收率94.6％。
实施例7：(3r,5s)-6-乙酰氧基-3，5-二羟基己酸叔丁酯(ⅲ)制备
500ml三颈烧瓶中加入式ⅰ化合物(10.0g，38.8mmol)和100mldmf，搅拌溶解。在1l摇瓶中控制反应体系为500ml，用200ml灭菌后的mops缓冲溶液悬浮具有醛酮还原酶活性的基因工程菌全细胞，投入葡萄糖脱氢酶，加入2.5mol/l的葡萄糖45ml，0.25g的nadp+，将溶有式ⅰ化合物的dmf溶液缓慢倒入摇瓶中，投入酮还原酶基因工程菌全细胞的量为60g/l，投入葡萄糖脱氢酶的量为25mg/l，控制转化体系的温度为25℃，ph为6.5；转化反应在摇床中进行，摇床的转速控制为200r/min，转化时间为12h。tlc监测反应完毕后，反应液加热至40～50℃淬灭反应。硅藻土过滤酶残渣，滤液中加入3×200ml乙酸乙酯萃取，合并三次萃取有机相，35～45℃减压浓缩得黄色浆状物9.76g，收率96.1％。esi-ms：m/z263.15[m+h]+；1h-nmr(cd3cl,400mhz)：δ5.01(brs,2h),4.18-4.31(m,2h),3.80-3.86(m,2h),2.51-2.47(m,1h),2.40-2.47(m,2h),1.75(m,1h),2.21(s,3h)，1.39(s,9h)。
实施例8：(3r,5s)-6-乙酰氧基-3，5-二羟基己酸叔丁酯(ⅲ)制备
500ml三颈烧瓶中，加入100ml四氢呋喃，将混合液降温至-20～-10℃后，加入13.3g手性噁唑硼烷(1.3eq)和10.0g化合物ⅰ。搅拌混匀后，向反应液中缓慢滴加30ml硼烷四氢呋喃溶液。滴加完毕后，反应混合液搅拌过夜后tlc监测反应完毕。将反应液缓慢滴加至50ml饱和氯化铵溶液中淬灭反应，滴加完毕后，淬灭反应液升温至30～40℃搅拌1小时。向淬灭后的反应混合液中加入3×200ml乙酸乙酯萃取产物。合并三次萃取有机相，35～45℃减压浓缩得黄色浆状物8.49g，收率83.6％。
实施例9：(3r,5s)-6-乙酰氧基-3，5-二羟基己酸叔丁酯(ⅲ)制备
500ml三颈烧瓶中，加入100ml四氢呋喃与20ml甲醇，将混合液降温至-15～-5℃后，加入二乙基甲氧基硼烷50ml，10.0g化合物ⅰ，3.68g硼氢化钠(2.5eq)，反应混合液搅拌过夜后tlc监测反应完毕。向反应液中滴加50ml水淬灭反应，滴加完毕后，淬灭反应液升温至30～40℃搅拌0.5小时。向淬灭后的反应混合液中加入3×200ml乙酸乙酯萃取产物。合并三次萃取有机相，35～45℃减压浓缩得深黄色液体。该深黄色液体经硅胶柱层析分离，二氯甲烷-甲醇洗脱，得黄色液体5.1g，收率50.3％。
实施例10：
500ml三颈瓶中，依次加入10.0g式ⅲ化合物、50ml甲苯，搅拌溶解，再加入3.8g2，2-二甲氧基丙烷和1.1g甲磺酸，室温搅拌8小时。向反应液中滴入饱和碳酸氢钠溶液，调节水相ph至7～8。分出有机层，40～50℃减压浓缩得浆状物。向浆状物中加入80ml己烷，40～50℃搅拌溶清，再降温至0～10℃，析出大量白色固体。过滤，冷己烷溶液洗涤，35～45℃减压干燥得11.1gast-8，收率95.8％。esi-ms：m/z303.18[m+h]+；1h-nmr(cd3cl,400mhz)：δ4.20-4.26(m,1h),3.92-3.97(m,1h),3.50-3.56(m,1h),3.41-3.47(m,1h),2.41-2.44(dd,j＝12.8,6.0hz,1h),2.35(d,j＝7.2hz,1h),2.23-2.28(dd,j＝12.8,6.0hz,1h),1.13-1.46(m,17h)。
实施例11：
500ml三颈瓶中，依次加入10gd-5、100ml甲醇和4.0g碳酸钾，搅拌反应3小时后，过滤，滤液于35～45℃减压浓缩至干。所得浆状物加入150ml二氯甲烷溶清，依次加入3.0g碳酸氢钠，0.5g溴化钾和0.4gtempo。混合物搅拌降温至-5～5℃后，开始滴加50.0g8％次氯酸钠溶液。滴加完毕后-5～5℃搅拌1小时。tlc监测反应完毕，加入0.7g硫代硫酸钠和10.0g水淬灭反应。静止分层，水层用100ml二氯甲烷反提。合并有机层，有机层用2×200ml水洗涤。洗涤后的有机层35～45℃减压干燥得淡红色固体8.2gd-7，收率96.1％。esi-ms：m/z281.14[m+na]+；1h-nmr(dmso-d6,400mhz)：δ9.49(m,1h),4.50-4.52(m，1h)，4.26-4.33(m,1h)，2.41-2.51(m,1h)，2.22-2.28(m,1h),1.74-1.78(m,2h),1.31-1.39(m,15h)。
本发明的方法通过较佳实施例进行了描述，相关领域人员明显能在本发明内容和范围内对本发明中所述的方法和应用在有必要的地方稍加适当常识性的调整、改动和组合，来实现和应用本发明技术。本领域人员也可以借鉴本发明内容，通过适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的改进和调整对本领域技术人员来说是显而易见的，都应被视为包括在本发明之内。