專利名稱：一種10－羥基喜樹堿的半合成方法
技術領域：
本發明屬于醫藥技術領域，具體涉及一種抗癌藥物10-羥基喜樹堿的合成方法。
背景技術：
喜樹堿(camptothecin，CPT，C1)以及10-羥基喜樹堿(10-hydroxycamptothecin，HCPT，C2)是從我國內地特有的珙桐科旱蓮植物喜樹(camptotheca acuminata Decne)中提取得到的一類色氨酸-萜烯生物堿類抗癌藥物。C1與C2的化學結構及編號方式如下 1966年M.E.Wall等人分離出喜樹堿并確定了結構，由于喜樹堿被發現具有抑制腫瘤和抗白血病的生理活性，從而受到藥物化學家、生理學家以及有機合成工作者的強烈興趣。但在臨床應用中，也發現C1與C2由于在水中的溶解度較差，產生許多較為嚴重的副作用，如嘔吐、腹瀉、骨髓抑制等，因此人們對喜樹堿類生物堿的興趣一度急劇下降。但到了1985年，科學家們又發現這類特殊的植物生物堿可通過作用于DNA拓撲異構酶I(DNAtopoisomerase I)來抑制DNA復制、轉錄和有絲分裂，從而重新引起人們的關注，研究興趣日益升溫。進入90年代后，日本、美國、英國和加拿大等國家投入大量的人力、物力進行喜樹堿類物質研究和開發，設計合成出一系列活性高、水溶性好而毒副作用低的喜樹堿衍生物。目前，從喜樹中提取以及合成、半合成的喜樹堿類藥物達到200多種，喜樹堿及其系列衍生物已迅速成為世界抗腫瘤藥物市場上的亮點。喜樹堿類藥物抗癌作用有許多優點，如高效低毒、抗腫瘤譜廣、副作用小，安全可靠，與其它抗腫瘤藥物無交叉耐藥性等等，作為純天然的抗癌藥物易被患者接受。20世紀90年代初，經美國FDA指定的權威醫學研究機構組織的臨床實驗表明，喜樹堿類藥物抗癌新藥“拓樸替康”(Topotecan，C3)和“伊利替康”(Irinotecan，C4)的抗癌作用總體上與紫杉醇相當，某些方面還優于紫杉醇。1996年美國FDA批準“拓樸替康”和“伊利替康”(Irinotecan)上市，臨床應用于治療晚期結腸癌、直腸癌、卵巢癌、肺癌等，經過幾年的發展已迅速成為抗腫瘤藥物市場上的新星。
10-羥基喜樹堿(HCPT)系20多種天然喜樹堿衍生物單體中抗癌活性最強的一種，抗癌譜廣，對消化系統腫瘤(包括原發性肝癌、胃癌、結直腸癌、胰腺癌及食道癌)、肺癌、頭頸部癌及急慢性白血病等均療效明顯，此外還用于膀胱癌(可以膀胱灌注、瘤體注射及靜脈用藥)，并可腔內注射用于治療惡性胸、腹腔積液；同時作為合成拓樸替康和伊利替康等喜樹堿衍生物的重要中間體，應用日益廣泛。因此HCPT的合成，在抗癌藥物研究等方面意義尤為重要。
目前，10-羥基喜樹堿的合成主要有以下三種方法全合成法、生物轉化法以及半合成法。其中全合成法雖然可以制得10-羥基喜樹堿，但其步驟太多導致總收率很低，并且所得產品需要拆分異構體D型與L型，導致成本進一步升高，從而其實際生產意義不大。而生物轉化法存在以下缺點(1)菌株的培養需要耗費較長的時間和較多的財力；(2)發酵液的提取過程比較麻煩，耗費了大量的溶劑，并且造成了環境污染。近年來采用天然提取的喜樹堿為原料，采用半合成方法來制備10-羥基喜樹堿，成為研究的熱點。半合成法的優點在于A)原料易得喜樹是我國特有植物，分布面廣，資源豐富，喜樹中喜樹堿的含量較高，隨著提取工藝的改進，喜樹堿的獲得變的簡單易行；B)反應步驟短，生產周期快，成本低廉，利于大規模生產和應用；C)原料和產品具有天然手性，不需拆分，最終產品的純化簡單易行。
目前10-羥基喜樹堿的半合成研究文獻報道主要有兩種方法1)光化學方法專利(US 4473692及CN 200410024909)介紹了先將喜樹堿(CPT)經雙氧水氧化成N-氧化物，再經光照重排得到10-羥基喜樹堿的方法，
本方法是目前應用較為普遍的方法。特別是第一步，產率非常高，容易實現。但第二步由于涉及到光促分子重排，需要使用特殊的反應器，反應條件較難掌握，收率波動大，工藝不穩定。而且為了防止光照不均勻，設計的反應器容積也不能夠過大，因此該方法的局限性也是非常明顯的。
2)先還原再氧化的方法如專利(CN91110656和CN200510024487)所介紹，其基本策略是首先將CPT選擇性地還原得到四氫喜樹堿C5，然后再氧化為10-羥基喜樹堿。
該方法所需解決的關鍵問題是如何避免在CPT完全轉化為C5之后進一步深度還原(過氫化)，以及防止產物HCPT在反應過程中的深度氧化，并且需要優化產品的分離提純條件，使其更適宜于較大量制備。
發明內容
本發明的目的在于提供一種工藝穩定性好、生產周期短、成本低、產率高的高純度的10-羥基喜樹堿的半合成方法。
本發明提出的高純度的10-羥基喜樹堿的合成方法，以20(s)-喜樹堿為原料，采用先氫化再氧化的合成路線，具體步驟如下(1)在貴金屬催化劑(如鉑碳催化劑)催化下，將20(S)-喜樹堿選擇性催化氫化生成四氫喜樹堿。該方法在專利(CN91110656和CN200510024487)中已有報道。但是，發明人在具體實驗中發現，催化劑的活性在此步反應中起著至關重要的作用，若直接采用新鮮制備的鉑碳催化劑，則20(S)-喜樹堿選擇性催化氫化生成四氫喜樹堿后會進一步氫化，嚴重影響后面的反應。為此反應中必須加入緩和劑使催化劑催化活性有所降低，前面所述專利中提到加入DMSO使催化劑催化活性降低，然而，發明人發現上述專利所述方法并不十分理想。為此，發明人進行了大量的篩選，找到了合適的緩和劑的品種及用量，并適當調整催化氫化反應的條件，使喜樹堿能夠比較完全地催化氫化生成四氫喜樹堿，并最大限度地防止過氫化反應。具體如下本發明中，催化氫化反應所采用的催化劑為5％鉑碳催化劑或5％銠碳催化劑，催化劑用量為原料20-(s)喜樹堿重量的10-80％，優選20-50％。
本發明中，對所用催化劑還加有緩和劑，采用的緩和劑為含硫有機化合物如巰基乙醇、2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、噻酚、二甲基亞砜、環丁砜或吩噻嗪等中的一種或幾種的混合物，緩和劑的用量為催化劑重量的0.2-20％，優選1-10％。
本發明催化氫化反應所用溶劑為冰醋酸或冰醋酸與低級脂肪醇的混合物，低級脂肪醇為甲醇、乙醇、距丙醇、異丙醇或正丁醇等。
本發明催化氫化反應使用的氫氣壓力為5-60psi。
本發明催化氫化反應溫度為5-60℃，優選20-50℃。
本發明催化氫化反應時間為10-100小時，優選24-72小時。
本發明催化氫化反應結束后按照常規方法將催化劑過濾除去，所得濾液為四氫喜樹堿的溶液，該溶液不必做進一步處理，可直接進行下一步氧化反應。
(2)采用常規方法將四氫喜樹堿氧化為10-羥基喜樹堿。
(3)采用重結晶的方法將步驟(2)所得10-羥基喜樹堿粗品進行純化，得到高純度的10-羥基喜樹堿。重結晶所用的溶劑為冰醋酸或冰醋酸與N，N-二甲基甲酰胺的混合物。最終產物10-羥基喜樹堿的純度大于98.5％(HPLC)，C1、C2、C3步總收率為70-75％。
本發明所提供的10-羥基喜樹堿的半合成方法操作簡便、總收率高、產品純度好，適合較大規模生產。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發明，但不限于這些實施例。
實施例11，2，6，7-四氫喜樹堿的合成在500mL Parr加氫搖擺釜中，加入冰醋酸300mL，20(S)-喜樹堿20克，5％鉑碳催化劑5克，環丁砜0.3克，封閉反應釜，用氫氣充分洗滌反應體系，在反應釜中充入60psi的氫氣，并將反應體系加熱至50℃，反應48小時，停止反應。冷卻至室溫，過濾并用30mL冰醋酸洗滌催化劑，濾液為1，2，6，7-四氫喜樹堿的溶液，直接用于下一步氧化反應。
實施例210-羥基喜樹堿的合成1升裝有機械攪拌的三頸瓶中加入實施例1中所得1，2，6，7-四氫喜樹堿的溶液和500mL蒸餾水，攪拌下加入40克二醋酸基碘苯，室溫下劇烈攪拌2小時，然后再加入25克二醋酸基碘苯，繼續室溫下攪拌15小時，得到黃色的懸濁液，抽濾并用100mL冰醋酸洗滌固體，盡量抽干，得到產物不必烘干，直接進行下一步重結晶。
實施例310-羥基喜樹堿的純化
將實施例2得到的10-羥基喜樹堿粗品加入2升反應瓶中，加入1600mL冰醋酸和5克活性炭，加熱回流30分鐘，趁熱過濾，濾液冷卻析出固體，抽濾并用50mL冰醋酸洗滌，得淡黃色固體。此固體再用1000mL冰醋酸重結晶一次，70℃真空干燥，得產品10-羥基喜樹堿12.5克，產率59.8％(三步總產率)，純度99.1％(HPLC)。將兩次重結晶的母液濃縮至干，用冰醋酸-DMF(體積比80∶20)重結晶2次，70℃真空干燥，得產品10-羥基喜樹堿2.3克，純度98.6％(HPLC)。兩批產品共14.8克，總收率70.8％。
實施例41，2，6，7-四氫喜樹堿的合成在500mL Parr加氫搖擺釜中，加入冰醋酸260mL，甲醇40mL，20(S)-喜樹堿20克，5％鉑碳催化劑10克，二甲基亞砜0.5克，3-巰基丙酸0.5克，封閉反應釜，用氫氣充分洗滌反應體系，在反應釜中充入60psi的氫氣，并將反應體系加熱至50℃，反應36小時，停止反應。冷卻至室溫，過濾并用50mL冰醋酸洗滌催化劑，濾液為1，2，6，7-四氫喜樹堿的溶液，直接用于下一步氧化反應。
實施例510-羥基喜樹堿的合成1升裝有機械攪拌的三頸瓶中加入實施例4中所得1，2，6，7-四氫喜樹堿的溶液和500mL蒸餾水，攪拌下加入50克二醋酸基碘苯，室溫下劇烈攪拌2小時，然后再加入25克二醋酸基碘苯，繼續室溫下攪拌15小時，得到黃色的懸濁液，抽濾并用100mL冰醋酸洗滌固體，盡量抽干，得到產物不必烘干，直接進行下一步重結晶。
實施例610-羥基喜樹堿的純化將實施例5得到的10-羥基喜樹堿粗品加入2升反應瓶中，加入1600mL冰醋酸和5克活性炭，加熱回流30分鐘，趁熱過濾，濾液冷卻析出固體，抽濾并用50mL冰醋酸洗滌，得淡黃色固體。此固體再用1000mL冰醋酸重結晶一次，70℃真空干燥，得產品10-羥基喜樹堿13.1克，產率62.6％(三步總產率)，純度99.0％(HPLC)。將兩次重結晶的母液濃縮至干，用冰醋酸-DMF(體積比80∶20)重結晶2次，70℃真空干燥，得產品10-羥基喜樹堿2.3克，純度98.7％(HPLC)。兩批產品共15.4克，總收率73.6％。
權利要求
1.一種10-羥基喜樹堿的半合成方法，其特征在于具體步驟如下第一步是在加入緩和劑的貴金屬催化劑催化下，將喜樹堿催化氫化生成四氫喜樹堿；第二步是采用常規方法將第一步驟生成的四氫喜樹堿氧化為10-羥基喜樹堿；第三步是將第二步得到的10-羥基喜樹堿粗品重結晶進行純化；其中，所述貴金屬催化劑為5％鉑碳催化劑或5％銠碳催化劑，催化劑用量為原料20(s)-喜樹堿重量的10-80％，所用的緩和劑為巰基乙醇、2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、噻酚、二甲基亞砜、環丁砜或吩噻嗪中的一種或幾種的混合物，緩和劑的用量為催化劑重量的0.2-20％；
2.根據權利要求1所述的10-羥基喜樹堿的半合成方法，其特征在于催化氫化反應所用溶劑為冰醋酸或冰醋酸與低級脂肪醇的混合物，其中，低級脂肪醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇。
3.根據權利要求1所述的10-羥基喜樹堿的半合成方法，其特征在于催化氫化反應使用的氫氣壓力為5-60psi，反應溫度為5-60℃，反應時間為10-100小時。
全文摘要
本發明屬于醫藥技術領域，具體為一種10－羥基喜樹堿的半合成方法。其合成方法的步驟為第一步是在加入緩和劑的貴金屬催化劑催化下，將20(S)－喜樹堿催化氫化生成四氫喜樹堿；第二步是采用常規方法將四氫喜樹堿氧化為10－羥基喜樹堿；第三步是將第二步得到的10－羥基喜樹堿粗品重結晶進行純化。其中，催化劑采用鉑碳催化劑或銠碳催化劑，緩和劑采用含有機化合物。該方法操作簡便、總收率可達70－75％、產品純度大于98.5％，適合較大規模生產。
文檔編號C07D491/22GK101054381SQ20071004137
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者賈瑜, 李峰, 楊永泰, 鄧名莉, 劉小鋒, 周亞明 申請人:復旦大學