康芳圆， 庞学海， 王颖伟， 陈元伟

(1. 中国科学院 成都有机化学研究所，四川 成都　610041； 2. 中国科学院大学，北京　100049；

3. 四川大学 生物治疗国家重点实验室，四川 成都　610041)



氘代AZD9291的合成

康芳圆1,2， 庞学海1,2， 王颖伟1,2， 陈元伟1,3*

(1. 中国科学院 成都有机化学研究所，四川 成都610041； 2. 中国科学院大学，北京100049；

3. 四川大学 生物治疗国家重点实验室，四川 成都610041)

摘要：吲哚和2，4-二氯嘧啶经偶联反应制得3-(2-氯嘧啶-4-基)-1H-吲哚(1)； 1与CD3I 经取代反应制得3-(2-氯嘧啶-4-基)-1-(甲基-d3)-吲哚(2)； 2经两步亲核取代反应制得N′-(2-二甲基氨基乙基)-2-甲氧基-N′-甲基-N-{4-[1-(甲基-d3)吲哚-3-基]嘧啶-2-基}-5-硝基苯-1,4-二胺(4)； 4经还原后，与氯丙酰氯发生缩合反应合成了氘代AZD9291，总收率8.5%，其结构经1H NMR, (13)C NMR和ESI-MS表征。

关键词：AZD9291； 表皮生长因子受体； 氘代药物； 药物合成

氘为氢在自然界中的一种稳定形态的非放射性同位素[1]。由于氘具有比氢更大的原子质量使得C-D键比C-H键更加稳定[2]。将药物分子中的氢用氘取代后，可能封闭代谢位点，减少有毒代谢物的生成，并延长药物半衰期，降低单次给药剂量，同时不影响药理活性[3]。目前,氘代策略被广泛应用于药物研究中，如CTP-354， CTP-449， SD-254及SD-809等多个氘代实体化合物已进入临床试验阶段[4-5]。

AZD9291(Chart 1)是一种口服强效第三代不可逆EGFR选择性抑制剂，可作用于激活的EGFR和抵抗性突变的EGFR(T790M)[6]，在非小细胞肺癌的治疗中已进入临床二期实验。临床验显示：AZD9291对L858R/T790M突变抑制比野生型EGFR强200倍[7]。AZD9291进入体内后，经代谢失去吲哚1-位的甲基，从而改变了原有的生物活性[8]。

Scheme 1

本研究基于临床药物AZD9291在体内的代谢特征，将吲哚位的甲基替换为氘代甲基，设计出新型的氘代AZD9291(6)，以提高药物的代谢稳定性和药物活性。

本文在文献[8]方法的基础上，改进其合成路线。以吲哚和2，4-二氯嘧啶为起始原料，经偶联反应制得3-(2-氯嘧啶-4-基)-1H-吲哚(1)； 1与氘代碘甲烷经取代反应制得3-(2-氯嘧啶-4-基)-1-(甲基-d3)-吲哚(2)； 2与2-甲氧基-4-氟-5-硝基苯胺经取代反应制得N-(4-氟-2-甲氧基-5-硝基苯基)-4[(1-甲基-d3)吲哚-3基]嘧啶-2-胺(3)； 3与N,N,N-三甲基乙基-1,2-二胺经取代反应制得N′-(2-二甲基氨基乙基)-2-甲氧基-N′-甲基-N-{[4-(1-(甲基-d3)吲哚-3-基]嘧啶-2-基}-5-硝基苯-1,4-二胺(4)；以铁和醋酸为还原体系，4经还原反应制得N′-(2二甲基氨基乙基)-5-甲氧基-N′-甲基-N-{[4-(1-(甲基-d3)吲哚-3-基)]嘧啶-2-基}苯-1, 2, 4-三胺(5)； 5与丙烯酸经缩合反应合成了6(Scheme 1)，总收率8.5%，其结构经1H NMR,13C NMR和ESI-MS表征。

1实验部分

1.1仪器与试剂

Bruker AV 400型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Agilent 12200-6120型LC-MS仪[C18柱(50 mm×4.6 mm×3.5 μm)]； AB SciEX QTRAP 4500型质谱仪；艾杰尔分离纯化制备色谱仪。

2-甲氧基-4-氟-5-硝基苯胺按文献[8]方法合成；其余所用试剂均为分析纯。

1.2合成

(1) 1的合成

在反应瓶中加入吲哚 7.97 g(68.3 mmol)和1, 2-二氯乙烷(DCE)250 mL，搅拌使其溶解；冰水浴冷却，氮气保护下缓慢滴加3 mol·L-1甲基溴化镁的乙醚溶液22.68 mL，滴毕,反应15 min。加入2，4-二氯嘧啶15 g(100.69 mmol)，于室温反应16 h。加入甲醇25 mL猝灭反应;抽滤，滤液浓缩后用混合溶剂[A=V(二氯甲烷) ∶V(甲醇)=3 ∶1]打浆，抽滤，滤饼用A洗涤，干燥得黄色固体1 6.2 g，产率39.7%；1H NMRδ: 12.10(s, 1H), 8.53(dd,J=4.2 Hz, 2.8 Hz, 2H), 8.45～8.38(m, 1H), 7.92(d,J=5.5 Hz, 1H), 7.55～7.45(m, 1H), 7.30～7.16(m, 2H)； ESI-MSm/z： 230{[M+H]+}。

(2) 2的合成

在反应瓶中加入1 2 g(8.73 mmol)和DMF 10 mL，搅拌使其溶解；冰水浴冷却下分批次加入NaH 313 mg，加毕，反应15 min。加入CD3I 1.8 g(13.1 mmol)，反应3 h。缓慢滴加水10 mL，滴毕，反应30 min。析出固体，抽滤，滤饼用水洗涤，干燥得淡黄色固体2 1.9 g，产率89.5%；1H NMRδ： 8.53(d,J=5.5 Hz, 1H), 8.50(s, 1H), 8.45～8.37(m, 1H), 7.82(d,J= 5.5 Hz, 1H), 7.58(d,J= 7.3 Hz, 1H), 7.33～7.27(m, 2H)； ESI-MSm/z： 247{[M+H]+}。

(3) 3的合成

在反应瓶中加入2 800 mg(3.26 mmol)， 2-甲氧基-4-氟-5-硝基苯胺609 mg(3.26 mmol)， TsOH 672 mg和2-戊醇17 mL，搅拌下于105 ℃反应2 h。冷却，抽滤，滤饼用2-戊醇洗涤；合并滤液和洗液，蒸除溶剂后用乙腈打浆；抽滤，滤饼干燥得黄色固体3 1.2 g，产率89%；1H NMRδ： 8.88(d,J=7.9 Hz, 1H), 8.59(s, 1H), 8.34(d,J=6.1 Hz, 1H), 8.29(s, 1H), 7.58(d,J=8.2 Hz, 1H), 7.49(d,J=4.8 Hz, 1H), 7.46(s, 1H), 7.41(d,J=6.1 Hz, 1H), 7.30(t,J=7.4 Hz, 1H), 7.16～7.10(m, 2H), 4.01(s, 3H)； ESI-MSm/z： 397.2{[M+H]+}。

(4) 4的合成

在反应瓶中加入3 650 mg(7.57 mmol)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)6.5 mL，搅拌使其溶解；加入N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)1.13 g(9.84 mmol)和N,N,N-三甲基乙基-1,2-二胺918 mg(9.08 mmol)，于85 ℃反应5～6 h。冷却至室温，加水6.5 mL，析出固体；抽滤，滤饼干燥得橘红色固体7 3 g，产率96%；1H NMRδ： 8.61(s, 1H), 8.32(d,J=7.8 Hz, 3H), 8.11(s, 1H), 7.52(d,J=8.1 Hz, 1H), 7.30～7.17(m, 2H), 7.11(t,J=7.5 Hz, 1H), 6.85(s, 1H), 3.96(s, 3H), 3.29～3.23(m, 2H), 2.86(s, 3H), 2.50～2.46(m, 2H), 2.16(s, 6H)； ESI-MSm/z： 479.2{[M+H]+}。

(5) 5的合成

将4 200 mg(0.478 mmol)溶于混合溶剂[V(DCM) ∶V(MeOH)=3 ∶1]10 mL中，加入铁粉1 g和冰醋酸4 mL，搅拌下于55 ℃反应2～4 h。过滤，滤液浓缩至干，残余物用饱和NaHCO3溶液调pH至碱性。用乙酸乙酯(3×20 mL)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至干后用混合溶剂[V(EA) ∶V(PE)=1∶1]14 mL溶解打浆；抽滤，滤饼干燥得淡褐色固体5 160 mg，产率85.4%； ESI-MSm/z： 449.3{[M+H]+}。

(6) 6的合成

在反应瓶中加入丙烯酸48 mg(0.668 mmol)和DCM 15 mL，搅拌使其溶解；冰水浴冷却下缓慢滴加氯化亚砜83.53 mg，滴毕，于室温反应1 h。加入5 150 mg(0.33 mmol)和DIPEA 127 mg，于35 ℃反应至终点(TLC跟踪)。加水10 mL，用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，浓缩后经C18柱层析[梯度洗脱剂：V(乙腈) ∶V(水)=1 ∶20～4 ∶5， 5‰NH4HCO3] 纯化得6 55 mg，产率32.7%；1H NMRδ： 10.22(s, 1H), 9.13(s, 1H), 8.68(s, 1H), 8.33(d,J=5.3 Hz, 1H), 8.25(d,J=7.9 Hz, 1H), 7.91(s, 1H), 7.53(d,J=8.2 Hz, 1H), 7.24(s, 1H), 7.23(s, 1H), 7.15(t,J=7.5 Hz, 1H), 7.04(s, 1H), 6.44(m, 1H), 6.27(dd,J=16.9 Hz, 1.8 Hz, 1H), 5.78(dd,J=10.2 Hz, 1.9 Hz, 1H), 3.92(s, 3H), 2.84～2.94(m, 2H), 2.72(s, 3H), 2.27～2.34(m, 2H), 2.22(s, 6H)；13C NMRδ： 162.38, 161.60, 159.86, 157.68, 146.01, 137.67, 137.46, 133.80, 132.38, 127.63, 126.08, 125.41, 125.30, 121.93, 121.31, 120.83, 112.40, 110.50, 107.09, 105.28, 56.84, 55.98, 55.71, 45.12, 42.67; ESI-MSm/z： 503.3{[M+H]+}。

2结果与讨论

在合成6的6步反应中，由于分子本身的特征，中间体溶解度较差，对反应和纯化都造成了困扰。文献[8]方法多次使用正相和反相柱层析纯化处理，操作繁琐。本方法对其进行了优化：(1)在1的合成中，使用了二氯甲烷和甲醇的混合溶剂打浆，无需柱层析即可得1； (2)在2的后处理中，直接用水洗涤即可，避免了文献[8]方法的柱层析；(3)在5的合成中，采用铁粉和醋酸作为还原体系，减少了反应副产物的生成；粗产品直接用乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂打浆纯化，操作简便；(4)在6的合成中，文献[8]方法需两步反应。本研究通过自制的丙烯酰氯，一锅法合成即可得到，减少了合成步骤；(5)总收率8.5%,与文献[8]方法(5.43%)相比，总收率提高了3.06%。

本文的改进合成方法具有步骤少，操作简便可行等优点。

参考文献

[1]Ling C H, Chen G, Chen G D. A deuterated analog of dasatinib disrupts cell cycle progression and displays anti-non-small cell lung cancer activityinvitroandinvivo[J].Int J Cancer,2012,131:2411-2419.

[2]Robert F, Gautier D, Dubrulle B. The solar system D/H ratio:Observations and theories[J].Space Sci Rev，2000,92:201-224.

[3]Sharma R, Strelevitz T J, Gao H Y,etal. Deuterium isotope effects on drug pharmacokinetics.I.System dependent effects of specific deuteration with aldehyde oxidase cleared drugs[J].Drug Metabolism and Disposition,2012,40:625-634.

[4]Thomas G G. Using deuterium in drug discovery:Leaving the label in the drug[J].J Med Chem,2014,57(9):3595-3611.

[5]Alla K. Heavy drugs draw heavy interest from pharma backers[J].Nature Medicine,2013,19(6):656-656.

[6]Darren A E C, Susan A, Serban G,etal. AZD9291,an irreversible EGFR TKI,overcomes T790M-mediated resistance to EGFR inhibitors in lung cancer[J].Cancer Discov,2014,4(9):1046-61.

[7]Steuer C E, Khuri F R, Ramalingam S S. The next generation of epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors in the treatment of lung cancer[J].Cancer,2015,121(8):E1-6.

[8]Finlay M R V, Anderton M, Ashton S. Discovery of a potent and selective EGFR inhibitor(AZD9291) of both sensitizing and T790M resistance mutations that spares the wild type form of the receptor[J].J Med Chem,2014,57:8249-8267.

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《合成化学》编辑部

Synthesis of Deuterated AZD9291

KANG Fang-yuan1,2,PANG Xue-hai1,2,WANG Ying-wei1,2,CHEN Yuan-wei1,3*

(1. Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China;2. University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China;3. State Key Labboratory of Biotheraphy, Sichuan Univeristy, Chengdu 610041, China )

Abstract：The synthesis of deuterated AZD9291 was reported. 3-(2-Chloropyrimidin-4-yl)-1H- indole(1) was prepared by coupling reaction of indole with 2,4-dichloropyrimidine. 3-(2-Chloropyrimidin-4-yl)-1-(methyl-d3)-lindole(2) was obtained by substitution reaction of 1 with iodomethane-d3. N′-(2-dimethylaminoethyl)-2-methoxy-N′-methyl-N-{[4-(1- methyl-d3)indol-3-yl]pyrimidin-2-yl}benzene-1,2,4-triamine(4) was obtained by two substitution reactions from 2. Then deuterated AZD9291 in total yield of 8.5% was synthesized by condensation reaction following the reduction 4. The structure was confirmed by1H NMR, (13)C NMR and ESI-MS.

Keywords：AZD9291; EGFR; deuterated drug; drug synthesis

中图分类号：O626.41； R914.5

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.03.15155

作者简介：康芳圆(1989-)，男，汉族，重庆人，硕士研究生，主要从事药物合成及化合物的生物活性研究。 E-mail: kanggege158@163.com

收稿日期：2015-04-15;

修订日期：2016-01-26

通信联系人： 陈元伟，教授， E-mial: yuanwei.chen@yahoo.com

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