一种手性氮杂螺[4,5]-癸胺的不对称合成方法

1.本发明涉及药物shp2抑制剂tno155, rmc4630, rmc4550等的重要中间体int（(3s, 4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）的合成，特别是采用不对称催化合成方法。


背景技术：

[0002]
shp2是一种重要的蛋白酪氨酸磷酸酶，是由ptpn11基因编码。shp2表达广泛，且参与到多条细胞信号过程中，比如ras-erk、pi3k-akt、jak-stat、met、fgfr、egfr，以及胰岛素受体和nf-kb通路，也在细胞增殖、分化、细胞周期和迁移中起重要作用。同时，shp2在癌细胞对靶向治疗产生耐药性的方式中发挥关键作用，其作用是通过ras通路促进癌细胞存活和生长。之前，shp2一直被认为是“不可成药”靶点。但随着近年来的研究进展，shp2靶向药研发逐渐取得突破，使得它成为当下新药研发的前沿靶点之一。
[0003]
目前，对于shp2抑制剂的开发已经如火如荼，包括诺华、revolution medicine、jacobio pharmaceuticals、navire pharma erasca inc、relay等多家公司的产品已经进入临床研究，其中诺华的tno155以及revolution medicine的rmc4550已经进入二期临床研究阶段，并展示了一定的效果。涉及的领域为：单药或者与其它抑制剂联用用于治疗非小细胞肺癌、头颈癌、食道癌、乳腺癌、胰腺癌、结直肠癌等多种肿瘤。
[0004]
目前，shp2抑制剂tno155, rmc4630, rmc4550的结构已经公布，其结构展示如下（式1）。
[0005]
其中可以发现(3s, 4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺（本专利以下简称“int”）是构成tno155, rmc4630, rmc4550的重要中间体，两个手性碳都在这个中间体上（式2）。同时，这个中间体还出现在多个其他公司的专利中，包括wo2021073439，wo2020132459， wo2020073949等。研究这个中间体的合成具有重要意义。
[0006]
最初的int合成路线发表在journalofmedicinalchemistry2020,63,22,13578-13594(式3)。首先起始原料（化合物1-1）与醛1a在二异丙基氨基锂（lda）为碱的情况下，得到中间体化合物1-2。中间体1-2通过酯基还原以及tbs脱保护得到三醇化合物1-3。三醇1-3在碱性条件下关环以及戴斯马丁氧化后得到关键中间体1-5。使用ellman不对称还原的方法，将1-5与r-(+)-叔丁基亚磺酰胺在钛酸四乙酯情况下得到中间体化合物1-6，之后用libh4还原得到化合物1-7，收率为65%。化合物1-7脱保护之后得到化合物int。
[0007]
其中最关键的是实现1-5到1-7的转化。该合成方法存在以下主要缺陷：1）大量的钛酸四乙酯的使用导致了大量的悬浮物出现，导致后处理非常复杂以及麻烦；2）在上述条件下，1-7的分离非常困难。文献中首先使用常规柱层析，得到95：5的非对映异构体，之后又使用chiralsfc进行分离得到纯品。
[0008]
专利wo2020065453用了与journalofmedicinalchemistry2020,63,22,13578-13594(式3)类似方法，稍微一点区别在于，最后加了一步手性结晶提高化合物int纯度。
[0009]
后来又出现了几个新的合成方法（主要为以下专利文献wo2020065452,wo2022227502,wo2022007502,wo2022009098）：对于该中间体之后的研究大致总结为以下几条合成路线
在反应式4中，原料1与l-丙交酯2a反应开环生成2-2，之后与盐酸羟胺反应生成中间体2-3，高压氢化得到2-4，diabl-h还原得到2-5，之后脱羟基以及酸交换得到中间体int。之后脱羟基以及酸交换得到中间体int。
[0010]
在反应式5-1及5-2中，采用类似的方法得到2-3，之后铁粉还原得到3-4。不对称高压氢化得到3-5，之后经过libh4还原以及上tos, 关环、脱保护得到int.
在反应式6-1及6-2中，采用反应式4中的方法得到2-4，之后经过libh4还原以及上tos, 关环、脱保护得到int.后来出现的方法不足之处：1、在反应式4，5，6 中，都使用高压氢化。其中2，4中，氢气压力超过了10个大气压，催化剂用量也达到了20%，对设备要求高，不经济。
[0011]
2、反应式4中，不仅使用高压氢化，使用的rh催化剂以及配体价格高。
[0012]
3、大部分反应不对称选择性（ee值或者de值）都不高。


技术实现要素：

[0013]
本发明目的在于解决关键中间体int合成中存在的技术缺陷，提供一种高选择性合成int（n-cbz-int）的方法（式7）。
[0014]
式7
本发明方法：由中间体肟化合物7-1（n-cbz-(3s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-肟）为原料，进行不对称催化合成，高选择性得到目标化合物6-2（n-cbz-(3s,4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）.不对称催化合成反应条件为：以甲醇、乙醇、异丙醇、thf中的一种或者其混合物为溶剂，以nabh4（kbh4或者libh4）为还原剂，以moo3（或者钼酸钠）与钨酸钠（nawo4·
2h2o）为催化剂，并加入少量冠醚为相转移催化剂。
[0015]
反应具有如下优势：1、与传统方法相比，不使用易燃易爆极度危险的氢气为反应原料，不使用高压加氢；2、不使用不易得且昂贵配体作为催化剂；3、反应条件温和，反应温度在10-20℃，反应为常压反应体系；4、反应所用催化剂易得，且价格便宜；5、反应所用相转移催化剂使用量少，价格便宜；6、不对称催化反应选择性好，d.e.值最高可以达到97%。
附图说明
[0016]
图1为本发明合成的目标化合物6-2（n-cbz-(3s,4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）的核磁共振氢谱，目标化合物6-2由实施例4a合成，柱色谱分离得到。
[0017]
图2为本发明合成的目标化合物6-2的非对应异构体6-3（n-cbz-(3s,4r)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）的核磁共振氢谱，非对应异构体6-3由实施例4a合成，柱色谱分离得到。
具体实施方式
[0018]
实施例1：中间体7-1（n-cbz-(3s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-肟）的合成a)5-2的合成:将5-1（29.1 g, 100 mmol）溶于150 ml四氢呋喃中，降温至-78℃，之后加入
lda的四氢呋喃溶液(60ml,2m/l，120mmol),搅拌30分钟后，将中间体1a（22.56g,120mmol）加入.缓慢将温度回到室温。搅拌过夜后，反应用氯化铵水溶液淬灭。分离出有机层，干燥。旋干后柱层析得到中间体5-2。(36g,收率75.1%)。ms:480.7（m+h
+
）b)5-3的合成:将5-2（38.3g,80mmol）溶于200ml四氢呋喃中，分批次缓慢加入libh4（3.5g,160mmol）。室温搅拌。tlc检测5-2完全消失后，加入氯化铵水溶液淬灭反应。分离出有机相。之后在有机相中加入四丁基氟化铵（26.1g,100mmol）。将反应搅拌过夜。之后加入水，分出有机相。干燥。选干后柱层析得到中间体5-3.(18.7g,两步收率72.2%)。ms:324.2（m+h
+
）c)5-4的合成:将氢化钠（1.44g,60mmol）悬浮于80ml四氢呋喃中，加入5-3（16.2g,50mmol）的四氢呋喃溶液(20ml)，搅拌20分钟后，加入对甲苯磺酰氯(11.4g,60mmol)，搅拌过夜。反应用氯化铵水溶液淬灭。分出有机层，干燥。选干后柱层析得到中间体5-4.(12.1g,两步收率79.5%)。ms:306.2（m+h
+
）d)5-5的合成:将5-4(40mmol,12.2g)溶于60ml二氯甲烷中，缓慢将2-碘酰苯甲酸（14g,50mmol）加入，搅拌10分钟过滤。选干后柱层析得到中间体5-5.(11.1g,收率91%)。ms:304.3（m+h
+
）e)合成7-1：将5-5（3.05g,10mmol）与盐酸羟胺（840mg,12mmol）,醋酸钠（1.0g,12mmol）在10ml四氢呋喃中加热至40度，反应过夜。过滤，盐水洗涤，旋干有机相，得到2.85g油状物，单步反应收率89%。ms（m+h
+
）:319.6。
[0019]
实施例2：化合物6-2（n-cbz-(3s,4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）的合成(式9)a）将中间体5-5（608mg,2mmol）溶于5ml四氢呋喃中，依次加入钛酸四乙酯（684mg,3mmol），(r)-(+)-叔丁基亚磺酰胺（3mmol,363mg）。反应液加热回流过夜，加入氯化铵水溶液。过滤，分液得到有机相。加入无水硫酸钠干燥有机相。ms:407.3（m+h
+
）b）将上述有机相冷却至-20℃，缓慢加入libh4（42mg,4mmol）,将反应缓慢回至室温。tlc监测反应结束后，加入饱和氯化铵水溶液。分离有机相，旋干柱后柱层析得到中间体6-2’.(587mg,两步收率72%)。ms:409.6（m+h
+
）hnmr(cdcl3):7.15(m,5h),5.10
(m, 2h), 4.19 (m, 1h), 3.98 (m, 1h), 3.93 (m, 1h), 3.62 (m, 1h), 3.47 (m, 1h), 3.43 (m, 1h), 3.02 (m, 1h), 1.85 (m, 2h), 1.70 (m, 2h), 1.30 (m, 1h), 1.25 (s, 9h), 1.20 (d, 2h, j = 6.0 hz)。
[0020]
c）将6-2
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（410 mg, 1 mmol）溶于3 ml 二氯甲烷中，加入0.5 ml 3m 盐酸水溶液，室温搅拌过夜。分离出有机相，清水洗涤，干燥旋干后得到6-2. (280 mg, 两步收率92%)。ms: 305.4（m+h
+
）. hnmr: (cdcl3): 7.36 (m, 5h), 5.13 (s, 2h), 4.16 (m, 1h), 3.73 (m, 3h,), 3.63 (m, 1h), 3.18-3.27 (m, 2h), 2.94 (d, 1h，j=4.8 hz), 1.38-1.73 (m, 6h), 1.22 (d, 3h, j = 6.4 hz)。
[0021]
实施例3：化合物6-3（n-cbz-(3s, 4r)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）的合成(式9)采用实施例2类似的方法，将实施例2中第a）部中使用的亚磺酰胺换成(s)-(-)-叔丁基亚磺酰胺化合物合成得到化合物6-3。hnmr: (cdcl3): 7.36 (m, 5h), 5.12 (s, 2h), 4.14 (m, 2h), 3.73-3.80 (m, 2h) , 3.50 (m, 1h), 2.92 (m, 2h), 2.48 (d, 1h，j =8.4 hz), , 1.66 (m, 6h), 1.25 (d, 3h, j = 4.8 hz)。
[0022]
实施例4： 不对称还原条件以及结果（式10；表1）通用实验方法（实施例4a-4m）：将1 mmol 该步反应原料化合物7-1溶于相应的溶剂中，加入相应的催化剂、反应试剂，反应条件（实施例4a-实施例4m）下反应24小时。结果分析：采用液相色谱外标法进行转化率计算；并采用实施例2-3合成的化合物6-2，6-3作为外标物，分析每个反应粗产品中6-2，6-3的比例，并进一步计算粗产品中标物6-2的d.e.值（反应非对应选择性的值） (表1)。
[0023]
实施例4a: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和钼酸钠（1.03g 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，取样液相色谱分析，其中液相色谱分析条件为（下同）：仪器岛津lc20ab，色谱柱为aq-c18（5um，4.6*250mm），流动相为与乙腈混合物（0.1%三氟乙酸水溶液：乙腈=1:9），柱温25℃。再重复实验三次，将四次实验粗产品合并，进行柱色谱分离（洗脱剂：乙酸乙酯：环己烷=1:2）,分离得到化合物6-2（n-cbz
‑ꢀ
(3s, 4s)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）及6-3（n-cbz
‑ꢀ
(3s, 4r)-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4,5]-癸-4-胺）纯品，分别进行核磁分析，所得结果分别与实施例2、实施例3结果一致。
[0024]
实施例4b: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol） 和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，反应冷却至0-10c，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在10度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0025]
实施例4c: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml thf中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0026]
实施例4d: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 和fecl3（810 mg, 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。取样分析。
[0027]
实施例4e: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和nicl
2 6h2o（1.18 g 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0028]
实施例4f: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 和锌粉（650 mg, 10 mmol）, 甲酸铵（630 mg, 10 mmol）混合于5 ml甲醇中，加完后，让反应在60度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0029]
反应g: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 和镁粉（240 mg, 10 mmol）, 甲酸铵（630 mg, 10 mmol）混合于5 ml甲醇中，加完后，让反应在60度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0030]
实施例4h: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol） 和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml甲醇/dma (1:1)中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0031]
实施例4i: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0032]
实施例4j: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml乙醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0033]
实施例4k: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、冠醚18-冠-6（5 mg）、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml异丙醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0034]
实施例4l: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，反应冷却至0-10c，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在10度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0035]
实施例4m: 将7-1 (318 mg, 1 mmol) 、nawo
4 ·
2h2o（33 mg, 0.1 mmol）和三氧化钼（moo3）（720 mg 5 mmol）混合于5 ml甲醇中，nabh
4 (190 mg, 5 mmol)缓慢加入。加完后，让反应在20度搅拌24小时。常规后处理，粗品取样液相色谱分析。
[0036]
表1. 不对称还原条件以及结果