EZH2抑制剂PF-06821497的关键中间体

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EZH2(Enhancer of Zeste Homolog 2 )是PCR2(Polycomb repressive complex 2 )复合体的酶亚基,该复合体是一种组蛋白甲基转移酶,可以将组蛋白H3的27位赖氨酸三甲基化,进而促进转录沉默,抑制靶基因的表达。这些靶基因大部分具有抑制细胞增殖和促进细胞分化的作用,EZH2的过表达或功能的过度增强将过度抑制靶基因的表达,最终导致干细胞多向分化潜能障碍和肿瘤的发生。越来越多的研究表明EZH2是一种新型的、潜在的癌症治疗靶点。PF-06821497(1)是辉瑞研发的EZH2抑制剂,具有较好的代谢稳定性和溶解度。其工艺放大合成路线逆合成分析如下图所示,7关键中间体,由酶不对称还原酮8得到。最近,辉瑞的研究人员在OPRD期刊上报道了7的公斤级放大合成路线,共7步反应,总收率达28%(doi: 10.1021/acs.oprd.3c00477)。

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1.PF-06821497药化合成策略

PF-06821497(1)的药化合成策略是通过其前体6脱除苄基保护基得到,6的合成有两种途径:①溴代物3先与格式试剂异丙基氯化镁反应,然后与醛4加成生成消旋的醇,醇甲基化,手性柱拆分得到单一的对映体6;②将34加成生成的消旋醇氧化成酮,然后利用酶不对称还原酮,再甲基化得到单一的对映体6,避免了手性拆分药化合成路线的缺点在于原料4一是4合成前体醇价格比较贵,二是4的水溶性较好,不易后处理因此作者决定在放大合成路线中避免使用醛4

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2.关键中间体7的工艺合成路线

关键中间体7的工艺合成路线如下图所示:氰基乙酸叔丁酯和氟苯9发生亲核取代反应生成10,加热条件下脱羧得到11,与3-碘氧杂环丁烷发生取代反应引入氧杂环丁烷取代基,氧化脱氰基得到酮8,酶不对称还原酮得到手性醇14(99% ee),醇甲基化,然后格式试剂与溴发生交换,通入二氧化碳引入羧基得到关键中间体7,该路线总收率28%。

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①第一步亲核取代反应:最开始的条件是以DMSO为溶剂,碳酸铯为碱,同时加入相转移催化剂TEBAC(entry 1)。由于碳酸铯价格比较贵,作者改用碳酸钾,此时以环丁砜为溶剂效果最好(entry 2),但是放大到15公斤时,反应时间延长,收率降低(entry 3),可能是因为反应是非均相的,所以作者考虑用有机碱,同时不需要相转移催化剂,筛选有机碱后发现DBU效果最好(entry 4 ,5)。

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②第二步脱羧反应:作者主要对反应的溶剂和温度进行了筛选。小试的最好条件是以DMSO/H2O为溶剂,90°C条件下反应(entry 7),但放大时反应速率减慢(entry 8),作者尝试了很多条件去加快反应速率,但效果不理想,最后作者发现在轻微的真空条件下将异丁烯和二氧化碳抽走可以提高反应速率。

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③第三步引入氧杂环丁烷取代基:作者主要是对碱进行了筛选,发现碳酸钾最好。这一步反应的主要副产物13是产物1211发生亲核取代生成的,延长反应时间或者有水存在都能促进副产物的生成。

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④第四步氧化脱氰基生成酮:该反应有两种途径生成产物,首先碱攫取氰基α位的氢原子生成碳负离子,然后与氧气反应过氧根离子中间体。途径A:过氧根离子与氰基环化再开环生成酮和氰酸盐(cyanate),途径B过氧根离子被还原成羟腈中间体,然后离去氰基生成酮。根据反应液中氰化物(cyanide)的量,途径A与B大约2:1。控制反应液呈碱性,同时加入氧化剂可以避免氢氰酸的释放。为了避免因氧气含量高导致燃烧的潜在风险,作者向反应体系中冲入氮气,最后发现含10%氧气的氮气效果最好。

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⑤第五步酶不对称还原酮:作者主要是对酶进行了筛选

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⑥第六步甲基化:这一步主要考虑的是甲基化试剂的安全性。硫酸二甲酯和碘甲烷效果都很好,但放大安全是一个重要问题。三氟甲磺酸甲酯因反应活性太高导致底物分解,对甲苯磺酸甲酯的效果比较好,也相对安全。

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⑦第七步引入羧基:这一步需要注意的点是后处理时对反应液pH的控制,pH低于2,温度较高,会导致氧杂环丁烷开环。因此,作者最终选用柠檬酸,零度淬灭反应。

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3.参考文献

1. Christopher P. Ashcroft, Alexander M. Berne, Florian Blasberg, Kelly Catlin, Michael R. Collins, Doug J. Critcher, Jean-Nicolas Desrosiers, Adam Goetz, Cheryl Hayward, Ricky A. Jones, Michael J. Karmilowicz, Nandell Keene, Carlos A. Martinez, Sebastien Monfette, Sebastian David Pattavina, Hahdi H. Perfect, John A. Ragan, Blake Rauschenberger, Neal W. Sach, Gemma Scotney, Scott C. Sutton, Courtney Talicska, Steven J.R. Twiddle, Jared Van Haitsma, and Richard Wisdom. Development of a Cost-Efficient Process Toward a Key Synthetic Intermediate of the EZH2 Inhibitor PF-06821497. Organic Process Research & Development Article ASAP. DOI: 10.1021/acs.oprd.3c00477.

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