生物催化手性哌啶类药物中间体的合成研究

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手性哌啶类化合物是一类重要的含氮杂环化合物,被大量应用于临床和医药研发领域,因其广泛的生物活性受到了人们极大的关注。这些化合物的生物活性很大程度上取决于哌啶环上取代基的位置和立体化学构型,但是构建和制备这些手性结构或中间体十分具有挑战性,因此合成手性哌啶类化合物也是当前的研究重点之一。N-[(3R,6R)-6-甲基哌啶-3-基]氨基甲酸叔丁酯和(2S,5R)-2-甲基-5-氨基-1-苄基哌啶盐酸盐是重要的手性哌啶胺类药物中间体。其中前者可用于合成食欲素受体拮抗剂、IRAK4抑制剂等,而后者是合成JAK3选择性抑制剂Ritlecitinib(PF-06651600)的关键手性哌啶中间体。现有的化学合成方法存在反应条件苛刻,需要柱层析分离纯化,成本高,难以实现工业化生产等问题,因此急需开发更加高效、经济、绿色的合成新方法。本论文将对这两种手性哌啶关键中间体进行研究,主要研究结果如下:1、以廉价易得的Boc-D-焦谷氨酸乙酯为起始原料,经甲基溴化镁开环,转氨酶生物催化自发分子内环化合成哌啶环,最后采用硼氢化钠还原体系合成了手性哌啶药物中间体N-[(3R,6R)-6-甲基哌啶-3-基]氨基甲酸叔丁酯,总收率为65.8%,ee值大于99.5%。通过对现有转氨酶酶库筛选并对反应条件进行优化,开发了一条高效绿色的化学-酶法合成手性哌啶药物中间体N-[(3R,6R)-6-甲基哌啶-3-基]氨基甲酸叔丁酯的路线。2、在对PF-06651600的关键手性哌啶中间体的原研路线和相关专利的合成路线进行分析后,设计了操作简便易于工业化生产的生物催化合成路线。同样以廉价易得的Boc-D-焦谷氨酸乙酯为起始原料,经甲基溴化镁开环,酮还原酶不对称催化还原,硼氢化钠还原,甲磺酰氯活化羟基,苄胺反应关环,盐酸乙酸乙酯溶液脱Boc保护基成盐得到(2S,5R)-2-甲基-5-氨基-1-苄基哌啶盐酸盐,总收率为55.8%,ee值大于99.9%。通过优化反应条件,降低了生产成本,利用生物催化法经济高效且选择性好可持续,具有潜在的工业化应用价值,为制备PF-06651600的关键手性哌啶中间体提供了新的研究思路。本论文对两种手性哌啶药物中间体的生物催化合成方法进行了研究和优化,可在温和的反应条件下以优异的立体选择性、区域选择性、高转化率得到手性哌啶药物中间体,为药物的开发提供了一条绿色化的工艺路线。
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