紫杉醇生产工艺

1、紫杉醇生产工艺6.1 6.1 紫杉醇概述紫杉醇概述6.2 6.2 紫杉醇半合成制备原理紫杉醇半合成制备原理6.3 6.3 紫杉醇半合成工艺过程与质量控制紫杉醇半合成工艺过程与质量控制第六章第六章 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺抗癌药物需求: 全球每年全球每年: : 因癌症死亡的有因癌症死亡的有600600余万余万 另有新诊断的癌症患者约另有新诊断的癌症患者约10001000余万余万 估计现有癌症患者约估计现有癌症患者约40004000万万中国每年：中国每年： 年死亡年死亡130130万人万人 新诊癌症患者约新诊癌症患者约160160万人万人 现存癌症患者总数现存癌症患者总数6006

2、00万人以上万人以上紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述紫杉醇生产工艺具有独特的抗癌机制，作用位点为有丝分裂和具有独特的抗癌机制，作用位点为有丝分裂和细胞周期中至关重要的微管蛋白。紫杉醇能促细胞周期中至关重要的微管蛋白。紫杉醇能促进微管蛋白聚合而形成稳定的微管，并抑制微进微管蛋白聚合而形成稳定的微管，并抑制微管的解聚，从而抑制了细胞的有丝分裂，最终管的解聚，从而抑制了细胞的有丝分裂，最终导致癌细胞的死亡。导致癌细胞的死亡。 紫杉醇作用机理明确紫杉醇作用机理明确:紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述紫杉醇生产工艺 6.1.1 紫杉醇类药物紫杉醇类药物紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述临床应用临床应用 晚期

3、乳腺癌有效率为晚期乳腺癌有效率为60%60%，优于其它单种药的治，优于其它单种药的治 疗效果疗效果25%-30%25%-30%，199419942) 2) 晚期非小细胞肺癌有效率达晚期非小细胞肺癌有效率达31%,199831%,19983) 3) 对晚期卵巢癌有效率达对晚期卵巢癌有效率达30%,1992.12,30%,1992.12,美美FDAFDA4) 4) 胰腺癌好转率为胰腺癌好转率为29%29%、头颈癌、头颈癌44%44%、胃癌、胃癌24%24%紫杉醇生产工艺6.1.1 紫杉醇类药物紫杉醇类药物三环二萜类化合物：三个主环的三环二萜类化合物：三个主环的二萜核和一个苯基异丝氨酸侧链二萜核和一

4、个苯基异丝氨酸侧链紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述紫杉醇与多烯紫杉醇理化性质紫杉醇与多烯紫杉醇理化性质18OCH3COOOHOHOOC6H5COOC6H5OOHC6H5CONHCH3COO20191511986543141217161101372321分子式C47H51NO14分子量853.9211个手性中心OH(CH3)3O难溶于水，溶于难溶于水，溶于甲醇、二氯甲烷甲醇、二氯甲烷和乙腈。和乙腈。紫杉醇生产工艺6.1.2 6.1.2 紫杉醇的生产工艺路线研究紫杉醇的生产工艺路线研究？紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述u天然提取工艺路线天然提取工艺路线u生物合成工艺生物合成工艺u化学全合成工艺路线

5、化学全合成工艺路线u半合成工艺路线半合成工艺路线紫杉醇生产工艺红豆杉与紫杉醇-原料来源问题1)天然提取工艺路线紫杉醇生产工艺 Phyton Phyton克服细胞培养过程的各克服细胞培养过程的各种技术障碍，突破细胞培养生产紫种技术障碍，突破细胞培养生产紫杉醇技术，生产过程得到杉醇技术，生产过程得到FDAFDA认证；认证； 20022002年年7 7月月1010日日-Phyton, Inc.-Phyton, Inc.与与 Bristol-Myers Squibb Bristol-Myers Squibb 签署签署长期合作协议用细胞培养生产紫杉长期合作协议用细胞培养生产紫杉醇；醇； 20042004

6、年年6 6月月2828日日Bristol-Myers Bristol-Myers Squibb Squibb 获总统绿色化学挑战奖。获总统绿色化学挑战奖。2)生物工程方法生产紫杉醇紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述紫杉醇生产工艺3)化学全合成化学全合成（1）Holton路线-线性合成途径 该路线的策略是AABABC。（2）Nicoloau路线-会聚式 A环和C环 八元B环，得到ABC三环化合物。（3）Danishefsky路线-会聚式 D环， 与A和C、D环片段连接，合成八元B环。 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述18HOCH3COOOHOHOOC6H5C OORO201915119865431

7、41217161101372ABCD反应步骤多达2025步大量使用手性试剂反应条件极难控制制备成本昂贵具有重要的理论意义，但不适合大规模工业生产。紫杉醇生产工艺4) 半合成紫杉醇 母核：红豆杉针叶中提取的巴卡亭3（R=Ac）和10-去乙酰基巴卡亭3（10-DAB，R=H） 侧链：化学合成；侧链： (2R,3S)-3- N- -苯甲酰苯异丝氨酸18HOCH3COOOHOHOOC6H5COORO20191511986543141217161101372321OHC6H5OOHC6H5CONH避免了合成紫杉醇复杂的母环部分紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺概述紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产

8、工艺生产工艺1、非手性侧链2、手性侧链3、侧链前体物 6.2 紫杉醇侧链原料制备工艺紫杉醇侧链原料制备工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺1、非手性侧链 原料: 反式肉桂酸 缺点: 活性侧链选择性较差 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺 2、 手性侧链 原料: 2R,3S-2R,3S-苯基异丝氨酸衍生物苯基异丝氨酸衍生物 方法方法: : 有双键不对称氧化法和醛醇反应法有双键不对称氧化法和醛醇反应法 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺OPhCO2CH3HHOCH3PhN3OOHCH2OHPh1) t-BuOOH, Ti(O

9、iPr)42) RuCl3, NaIO4, CH2N2NaN3 or TMSN3ZnCl2OCH3PhOOHPhCONHOMePhN3OOHOMePhOOHPhCONHOMePhOOHOHCOOMePh双键不对称氧化法合成手性紫杉醇侧链的路线紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺SEtPhOOBnOHO+SEtOTMSBnOSEtPhOOBnNH2Sn(OTf)2n-Bu2Sn(OAc)21)NH3, Ph3P, DEAD2)Ph3P, H2O, THFOHPhOOHPhCONH醛醇反应法合成手性紫杉醇侧链的路线醛醇反应法合成手性紫杉醇侧链的路线 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工

10、艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺 3、 侧链前体物原料: 环状侧链前体有内酰胺型 噁唑烷 羧酸型、噁唑啉羧酸型和噁嗪酮型 紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺生产工艺生产工艺(1)(2)(3)CANOOPGOEtCANHNOPhOAcPMPEt3N+OAcCOClPhNPMPa) LDA2) PG (Protect group)1)1) NaBH42) Protect group HNOPhOPGNHNOPhOAcNOPhOPGPMPNOPhOPMPb) PhNTMS -内酰胺型紫杉醇侧链前体物的合成路线内酰胺型紫杉醇侧链前体物的合成路线PMP-对甲氧基苄基；对甲氧基苄基；CAN-硝酸铈

11、铵；硝酸铈铵；LDA-二异丙基亚胺锂二异丙基亚胺锂 紫杉醇生产工艺6.3.1 6.3.1 -内酰胺侧链前体的制备内酰胺侧链前体的制备6.3.2 6.3.2 母环的保护母环的保护6.3.3 6.3.3 紫杉醇的制备紫杉醇的制备6.3 6.3 紫杉醇半合成工艺过程紫杉醇半合成工艺过程紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺半合成工艺紫杉醇生产工艺1 1、乙酰基酰氯的制备：、乙酰基酰氯的制备：羧基乙酸：乙酰氯：二甲亚砜羧基乙酸：乙酰氯：二甲亚砜1 1：3 3：3 3第一步：第一步：6060；第二步：；第二步：7070紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控-内酰胺侧链前体制备的质量控制内酰胺侧链前体制备的质量控制C

12、H3COOCH2COClCH3COOCH2COOHPyridineCH3COClHOCH2COOHSOCl2紫杉醇生产工艺在甲醇中混合、搅拌，室温下反应在甲醇中混合、搅拌，室温下反应4h4h。紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控2 2、N-N-苯亚甲基苯亚甲基-4-4-甲氧基苯胺（亚胺）的制备甲氧基苯胺（亚胺）的制备CHOOMeH2N+CHNOMeMeOH紫杉醇生产工艺3、基础四元环的合成NCH3COPhC6H4OCH3OOCHC6H5NC6H4OCH3+Et3NCH3COCH2OCOClCH2Cl2紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺cis-1-对甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮 投

13、料比：亚胺投料比：亚胺: :乙酰氧基乙酰氯乙酰氧基乙酰氯: :三乙胺为三乙胺为1:2:31:2:3，条件：低温（条件：低温（-20-20），反应），反应8 810 h10 h。环加成产物为单一顺式或反式异构体，产物的立体构型取决环加成产物为单一顺式或反式异构体，产物的立体构型取决于亚胺上取代基的类型。于亚胺上取代基的类型。取代基为芳基、芳杂环、共轭烯烃时，环加成产物为顺式。取代基为芳基、芳杂环、共轭烯烃时，环加成产物为顺式。紫杉醇生产工艺CH3CN/H2O(NH4)2CeNO3NCH3COPhC6H4OCH3OONHCH3COPhOO氧化四元环(cis-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮 )

14、的合成4、氧化四元环与水解四元环的制备、氧化四元环与水解四元环的制备氧化反应：投料比为基础四元环氧化反应：投料比为基础四元环: :硝酸铈铵为硝酸铈铵为1:51:5（质量比）。（质量比）。紫杉醇生产工艺水解反应：投料比为氧化四元环水解反应：投料比为氧化四元环:硝酸铈铵为硝酸铈铵为1:3（摩尔比），溶（摩尔比），溶 剂为饱和碳酸氢钠剂为饱和碳酸氢钠-甲醇溶液。室温下反应。甲醇溶液。室温下反应。紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控水解四元环(cis-3-羟基-4-苯基-2-吖叮啶酮 )的合成NaHCO3(sat.)MeOHNHPhOHONHCH3COPhOO紫杉醇生产工艺分离纯化方法对收率的影响。分

15、离纯化方法对收率的影响。碳酸钠、饱和碳酸氢钠、氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，碳酸钠、饱和碳酸氢钠、氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，乙酸乙酯重结晶。乙酸乙酯重结晶。水、饱和亚硫酸氢钠溶液和饱和碳酸氢钠洗涤，旋转蒸发，水、饱和亚硫酸氢钠溶液和饱和碳酸氢钠洗涤，旋转蒸发，得到白色固体，用乙酸乙酯得到白色固体，用乙酸乙酯-正己烷重结晶。正己烷重结晶。第一种方法碱用量较大，产品损失重，时间长，萃取液变第一种方法碱用量较大，产品损失重，时间长，萃取液变黑，影响收率。黑，影响收率。第二种方法，洗涤较少，简化操作，提高收率，产品晶型第二种方法，洗涤较少，简化操作，提高收率，产品晶型和纯度较理想。和纯度较理想。紫杉醇

16、生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控紫杉醇生产工艺硅化四元环(cis-3-(三乙硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮 )的合成NHPhOHO+TESClNHPhOTESOPyridineTES = Et3Si5、硅化四元环的制备、硅化四元环的制备投料比：水解四元环投料比：水解四元环: :三乙基氯硅烷为三乙基氯硅烷为180:250180:250，室温下反，室温下反 应应8 812 h12 h。 保持反应体系的单一性，防止其它具有较强酸性或亲电性保持反应体系的单一性，防止其它具有较强酸性或亲电性试剂的介入。试剂的介入。反应所需的各种试剂都要经过严格的处理，除去其中所含反应所需的各种试剂都要经过严格的处理，除去

17、其中所含水分和醇类，只有这样才能保证较高的收率。水分和醇类，只有这样才能保证较高的收率。紫杉醇生产工艺投料比：四元环投料比：四元环:苯甲酰氯苯甲酰氯:三乙胺为三乙胺为 2:1 :2。室温下反。室温下反应应812 h。必须不断除去反应中生成的必须不断除去反应中生成的HCl，以防止其与亚氨基生，以防止其与亚氨基生成盐，加入了三乙胺来中和生成的成盐，加入了三乙胺来中和生成的HCl。必须要保证整个反应体系的单一性，不可混入其它的能必须要保证整个反应体系的单一性，不可混入其它的能被被DMAP催化的活性物质。催化的活性物质。反应时可加入过量的反应时可加入过量的PhCOCl以保证以保证3-(1-乙氧乙氧基乙

18、氧乙氧基)-4-苯基苯基-2-吖叮啶酮的完全转化。吖叮啶酮的完全转化。6、对接四元环的制备、对接四元环的制备紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控对接四元环(cis-1-苯甲酰基-3-(三乙硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮)的合成+Et3N, DMAPCH2Cl2NPhOTESOPhONHPhOTESOPhCOCl巴卡亭巴卡亭III（Baccatin III）的保护）的保护 以Et3Si作为巴卡亭III的7-羟基保护基； 以吡啶为溶剂； 巴卡亭III与三乙基氯硅烷的摩尔比为1:40Baccatin IIIOHOAcOHOOOOHOOCH3OPhEt3SiCl/PyOHOAcOHOOOOTESOOC

19、H3OPh7-TES-Baccatin III6.3.2 母环的保护母环的保护紫杉醇生产工艺巴卡亭巴卡亭III的保护：选择性保护母环的保护：选择性保护母环7-OH、10-OH，使侧链与使侧链与13-OH反应，合成过程关键步骤。反应，合成过程关键步骤。三乙基氯硅烷为保护剂，得到单一的反应产物。三乙基氯硅烷为保护剂，得到单一的反应产物。投料配比及反应时间有很大的影响：巴卡亭投料配比及反应时间有很大的影响：巴卡亭III与与三乙基氯硅烷为三乙基氯硅烷为1:20，24 h以内无产物。投料比以内无产物。投料比为为1:30，24 h，得到产物，但仍有大部分巴卡亭，得到产物，但仍有大部分巴卡亭III未反应。投

20、料配比为未反应。投料配比为1:40，反应时间，反应时间60 h，巴，巴卡亭卡亭III完全转化为产物完全转化为产物7-三乙基硅巴卡亭三乙基硅巴卡亭III。 母环原料保护的质量控制母环原料保护的质量控制紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控紫杉醇生产工艺10-10-去乙酰基巴卡亭去乙酰基巴卡亭III(10-DAB)的保护的保护OHO18HOC6H5COO HOOOCOCH3HO71310116171214245689111531920(1) Et3SiCl(2)AcCl硅化反应：ClSi(C2H5)3:10DAB = 40 :1惰性气体保护下反应10小时。乙酰化反应反应温度0。收率：72%紫杉醇生产

21、工艺紫杉醇合成对接反应 选择碱； 碱的用量：核:侧链:碱=1: 5 : 2.5； 严格无水无氧； 反应温度：40。NPhOTESOPhOAOHOcOHOOOOTESOOCH3OPh紫杉醇生产工艺2-2-乙氧乙基乙氧乙基-7-7-三乙基硅三乙基硅- -紫杉醇的制备：紫杉醇的制备：该反应对水和氧极其敏感，在惰性气体保护下进该反应对水和氧极其敏感，在惰性气体保护下进行，严格无水无氧操作。行，严格无水无氧操作。反应原料和溶剂要经严格的无水处理。四氢呋喃反应原料和溶剂要经严格的无水处理。四氢呋喃容易吸水，四元环溶于四氢呋喃时也必须在惰性容易吸水，四元环溶于四氢呋喃时也必须在惰性气体保护下进行操作。气体保

22、护下进行操作。正丁基锂用量很关键。近正丁基锂用量很关键。近3 3倍量时破坏四元环。倍量时破坏四元环。温度控制很关键，低于温度控制很关键，低于-45-45不能反应。但亦不能不能反应。但亦不能过高，温度高于过高，温度高于-20-20时母环降解。时母环降解。6.3.4 紫杉醇的制备的质量控制紫杉醇的制备的质量控制紫杉醇生产工艺紫杉醇生产工艺工艺质控紫杉醇生产工艺 乙腈和吡啶混合液； 加入氢氟酸； 0反应8小时，然后室温反应10小时。OHOAcOOOOTESNHPhOOOOTESOOCH3OPh紫杉醇合成水解反应紫杉醇生产工艺在后处理时，有机相应迅速处理，严格控制蒸除在后处理时，有机相应迅速处理，严格控制蒸除