摘 要

至今为止，肺癌已经成为世界上最常见的恶性肿瘤之一,是我国城市人口因恶性肿瘤死亡的第1位。非小细胞型肺癌包括鳞状细胞癌（鳞癌）、腺癌、大细胞癌，与小细胞癌相比其癌细胞生长分裂较慢,扩散转移相对较晚。非小细胞肺癌约占所有肺癌的80%，约75%的患者发现时已处于中晚期，5年生存率很低。克唑替尼是由辉瑞公司开发的双靶点小分子酪氨酸激酶受体抑制剂，以其显著的效率成为第一个获得FDA批准进行III 期临床试验的ALK 酪氨酸激酶受体抑制剂。2013年美国国立综合癌症网络NCCN与欧洲肿瘤内科学会ESMO都已推荐ALK阳性非小细胞肺癌一线治疗首选克唑替尼。

在制备克唑替尼的工艺流程路线，中间体的制备合成尤为重要，因此在工业生产上更需要一种反应周期短，收率高，操作精简，原料廉价易得的方法。拟采用的技术方案及措施：以哌啶醇为原料，通过甲磺酰化、吡唑化、偶联硼酯化制备目标化合物。将N-Boc-4-羟基哌啶、三乙胺加入至二氯甲烷中，低温条件下滴加甲磺酰氯，进行甲磺酰化合成N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶。氮气保护下，将4-碘代吡唑碳酸铯加入至N-甲基吡咯烷酮中，向反应液中滴加由N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶与N-甲基吡咯烷酮配成的溶液，进行吡唑化合成4-( 4-碘-1H-吡唑基) 哌啶-1-羧酸-叔丁酯。滴加四氢呋喃溶液和异丙基氯化镁，全程需无氧无水条件进行。将反应物加进硼酯得到1-( N-Boc-4-哌啶基) 吡唑-4-硼酸频哪醇酯。采用对比分析及对比实验的方法，细化每一步反应所需的反应条件，极大提高硼酸酯合成产率。

论文研究了反应的工艺条件，得出如下结论：

1. 在甲磺酰化反应过程中，反应物为N - Boc- 4-羟基哌啶与甲磺酰氯，二氯甲烷为溶剂，三者的最佳摩尔比为1：1.49:12.78，最佳反应温度为-5℃，最佳反应时间为3小时以上；
2. 在吡唑化反应过程中，反应物为N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶，4-碘代吡唑，催化剂为碳酸铯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，四者的最佳摩尔比为1：0.77：1：15.45；最佳反应温度为80℃，最佳反应时间为12小时以上；
3. 在偶联酯化反应过程中，反应物为4-( 4-碘-1H-吡唑基)哌啶-1-羧酸-叔丁酯，甲氧基硼酸频哪醇酯，格氏试剂异丙基氯化镁，溶剂为四氢呋喃，四者的最佳摩尔比为1:1.10：1.50：17.42；最佳反应温度为25℃，最佳反应时间为8小时以上。

关键词：非小细胞肺癌；克唑替尼；硼酸酯；甲磺酰化；吡唑化；偶联硼酯化

Abstract

Lung cancer is one of the most common malignancies in the world and it has become the number one cause of death from malignant tumors in urban population in China. Non-small cell lung cancers include squamous cell carcinoma (squamous cell carcinoma), adenocarcinoma, and large cell carcinoma. Compared with small cell carcinoma, the growth and division of cancer cells is slower, and diffusion and metastasis are relatively late.Non-small cell lung cancer accounts for about 80% of all lung cancers, and about 75% of patients are already in advanced stages when they are found. The 5-year survival rate is very low.

Crizotinib is a dual-targeted small molecule tyrosine kinase receptor inhibitor developed by Pfizer and has become the first FDA-approved ALK tyrosine kinase receptor with significant efficiency. Inhibitors. In 2013, NCCN and the European Society of Oncology Symposium ESMO have recommended crizotinib for first-line treatment of ALK-positive non-small cell lung cancer.

In the process route for preparation of crizotinib, the preparation and synthesis of intermediates is particularly important. Therefore, in the industrial production, there is a need for a method with a short reaction cycle, a high yield, a streamlined operation, and inexpensive raw materials. The proposed technical scheme and measures: using piperidinol as a raw material, the target compound is prepared by mesylation, pyrazolation, and boron esterification. N-Boc-4-hydroxypiperidine and triethylamine were added to methylene chloride, and methanesulfonyl chloride was added dropwise at a low temperature to carry out mesylation to synthesize N-Boc-4-methanesulfonyloxypiperidine. Under nitrogen protection, 4-iodopyrazole cesium carbonate was added to N-methylpyrrolidone, and N-Boc-4-methanesulfonyloxypiperidine and N-methylpyrrolidone were added dropwise to the reaction solution. The solution was subjected to pyrazoleation to synthesize 4-(4-iodo-1H-pyrazolyl)piperidine-1-carboxylic acid-tert-butyl ester. Tetrahydrofuran solution and isopropylmagnesium chloride are added dropwise, and oxygen-free anhydrous conditions are required throughout the process. The reaction was added to the boron ester to give 1-(N-Boc-4-piperidinyl)pyrazole-4-boronic acid pinacol ester. The method of comparative analysis and comparative experiments were used to refine the reaction conditions required for each step of the reaction and greatly increase the synthesis yield of borate esters.

The paper studied the process conditions of the reaction and reached the following conclusions:

1. In the mesylation process, the reactants were N-Boc-4-hydroxypiperidine and methanesulfonyl chloride, and dichloromethane was the solvent. The optimal molar ratio of the three was 1:1.49:12.78. For -5°C, the best reaction time is 3 hours or more;
2. In the pyrazole reaction, the reactants are N-Boc-4-methanesulfonyloxypiperidine, 4-iodopyrazole, the catalyst is cesium carbonate, and the solvent is N-methylpyrrolidone, which is the best of the four. The molar ratio is 1:0.77:1:15.45; the best reaction temperature is 80°C, and the optimal reaction time is more than 12 hours;
3. In the conjugated esterification reaction, the reactants were 4-(4-iodo-1H-pyrazolyl)piperidine-1-carboxylic acid tert-butyl ester, methoxy boronic acid pinacol ester, Grignard reagent Propyl magnesium chloride, the solvent is tetrahydrofuran, the optimal molar ratio of the four is 1: 1.10: 1.50: 17.42; the optimum reaction temperature is 25 °C, and the optimal reaction time is more than 8 hours.

Key words：Non-small cell lung cancer;Crizotinib; borate; Mesylation; pyrazolation; boron esterification

目 录

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 硼酸酯是合成克唑替尼的重要中间体 2

第2章 实验部分 5

2.1 实验原料 5

2.2 实验仪器 5

2.3 N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶的合成 6

2.4 4-( 4-碘-1H-吡唑基)哌啶-1-羧酸-叔丁酯的合成 6

2.5 1-(N-Boc-4-哌啶基)吡唑-4-硼酸频哪醇酯的合成 7

第3章 结果与讨论 8

3.1 N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶的合成条件研究 8

3.2 4-( 4-碘-1H-吡唑基)哌啶-1-羧酸-叔丁酯的合成条件研究 11

3.3 1-(N-Boc-4-哌啶基)吡唑-4-硼酸频哪醇酯的合成条件研究 14

第4章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

1. 绪论
   1. 前言

肺癌是源于支气管粘膜或腺体的恶性肿瘤，发病率和死亡率增长最快，对人群健康和生命威胁最大的肿瘤之一。由于早期诊断不足，预后较差。肺癌种类可分为：非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC)和小细胞肺癌（small cell lung cancer,SCLC)两类，其中NSCLC占肺癌的四分之三，五年生存率仅有10%-15%左右^【1】。非小细胞肺癌是除小细胞肺癌（SCLC）以外的所有肺上皮癌。最常见的非小细胞肺癌类型是鳞状细胞癌、大细胞癌和腺癌，和一些不太常见的类型。在异常的组织学变异作用下，任意一种非小细胞肺癌都有可能发生。尽管非小细胞肺癌的发病与吸烟有关，但是从未吸烟的人也可能发生腺癌。与小细胞肺癌相比，非小细胞肺癌对放疗和化疗的敏感度相对较低。对于可手术切除的癌症患者，患者在手术治疗或手术后辅以化疗后可治愈。对于不能手术切除的癌症患者，虽然大多数患者接受放疗后病情可以得到局部控制，但只有少数患者能够治愈。局部晚期且不可手术切除的癌症患者，用放化疗结合疗法，患者可获得长期生存。晚期转移性疾病患者在化疗、靶向药物治疗和其他支持性治疗下可以延长生存期，并缓解症状。

肺癌基因突变的发现促进了分子靶向治疗的发展，提高了转移性疾病患者亚群的生存率。特别是腺癌的亚型可以按以下特定基因突变来定义：表皮生长因子受体(EGFR)和下游丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）信号通路编码基因的特定突变。这些突变可以用来确定药物敏感机制和原发或获得性的激酶抑制剂的耐药机制。

其他可能影响治疗方案的基因异常包括易位，其中包括对间变性淋巴瘤激酶抑制剂（ALK）敏感的间变性淋巴瘤激酶(ALK)-络氨酸激酶受体的易位，和负责编码肝细胞生长因子受体的上皮间质转化因子（MET）的扩增。MET扩增与对EGFR酪氨酸激酶抑制剂的继发性耐药相关。

2007, Soda amp; Mano首次发现EML4-ALK基因。2009, Alice T. Shaw首次出现EML4-ALK阳性非小细胞肺癌的称谓，并将其定义为NSCLC的独特亚型。2010, Kwak EL:证实克唑替尼治疗有效，但仍沿用EML4-ALK阳性非小细胞肺癌的称谓。Alice T. Shaw: 由于已发现多种ALK融合基因，正式将该类疾病其称为ALK阳性非小细胞肺癌。

随着分子医学的不断进展和靶向药物的渐渐涌现，晚期非小细胞肺癌(NSCLC)的治疗已经进入到了个体化治疗的时代。目前临床应用的个体化靶向治疗主要针对表皮生长因子受体(EGFR)基因突变性和间变性淋巴瘤激酶(ALK)融合基因阳性肺癌，这两种基因变异型肺癌均具有明确的分子靶点、靶点检测技术及上市的靶向药物，临床疗效得到明显提高^【2】。

克唑替尼（Crizotinib）是肿瘤药物研发史上最快速的药物之一，在2011年于美国上市，引起了全世界的轰动，随后在韩国、日本、欧盟上市。其发明者是华裔科学家崔景荣博士，获得了第38届美国国家发明者年度奖。2013年在中国获批上市，同年11月份获得美国FDA常规批准。

克唑替尼（Crizotinib）是由辉瑞公司研制的抑制Met/ALK/ROS的ATP竞争性的多靶点蛋白激酶抑制剂。分别在ALK、ROS和MET激酶活性异常的肿瘤患者中证实克唑替尼对人体有显著临床疗效。克唑替尼的分子靶向治疗具有重要里程碑，2011年ASCO报道克唑替尼对ALK阳性晚期NSCLC患者生存影响研究结果发现，给予口服克唑替尼治疗ALK阳性患者1年2年生存率分别为77%和64%；未经克唑替尼治疗ALK阳性患者1年2年生存率分别为73%和33%。克唑替尼在治疗ALK融合基因阳性非小细胞肺癌患者中，客观缓解率达到65.3%，疾病进展风险下降51.0%，最后研究结果表明克唑替尼疗效显著优于标准化疗方案，可使ALK阳性非小细胞肺癌患者显著获益^【3】。
　　在多项临床试验中克唑替尼都显示出具有抗肿瘤活性，其良好的疗效和耐受性都受到了医学界的关注，2013年初，国家食品药品监督管理总局(CFDA)已批准克唑替尼用于治疗局部晚期或转移性ALK阳性的NSCLC患者。

克唑替尼在肿瘤细胞株中对ALK、ROS1和c-Met 在细胞水平检测的磷酸化具有浓度依赖性抑制作用，对表达EML4-ALK 或NPM-ALK 融合蛋白或c-Met 的异种移植荷瘤小鼠具有抗肿瘤活性。是目前较为理想的ALK阳性非小细胞肺癌一线治疗药物。可以预见,克唑替尼的市场前景将非常广阔,具有很好的经济价值和研究价值，并在人类研究肿瘤史上留下浓墨重彩的一笔。

1.2 硼酸酯是合成克唑替尼的重要中间体

在克唑替尼前景良好的情况下，如何尽可能地高效，低耗，简便合成克唑替尼药物成了重点聚焦的讨论问题。文献报道的克唑替尼的合成路线有多条，举例笔者查得：王晶报道了克唑替尼的初始合成路线一是3-羟基-2-硝基吡啶与（S）-取代苯乙醇发生Mitsunobu反应，反应完全后进行硝基还原，在铁粉及酸性条件下还原成胺基，之后加入NBS进行溴代，氨基Boc保护，在二价钯催化下与联硼烷频哪醇酯反应并脱Boc保护，最后与4-碘代吡唑衍生物在钯催化下发生Suzuki偶联反应得到克唑替尼。改进的合成路线二是先将2，6-二氯-3-氟-苯乙酮还原、乙酰化，再经手性拆分、去乙酰化得到(1S)-1-(2，6-二氯-3-氟-苯基)乙醇，再进行一系列反应制得crizotinib；或者是2，6-二氯-3-氟-苯乙酮先经还原反应生成醇、再进行一系列反应制得crizotinib^【4】。还有诸多文献举出的不同合成方法，但这些合成路线基本都有瑕疵，例如原料或是催化剂昂贵，反应时间长，反应后处理复杂，收率较低等问题。因此本文不对上述合成路线进行研究。经过整理筛选，笔者发现这些合成路线其中以硼酸酯为中间体合成克唑替尼路线因原料易得、条件温和、操作简便受到越来越多的关注研究。

硼酸酯是合成克唑替尼的重要中间体，它的好坏直接影响产品的质量。本文在此基础上，对中间体硼酸酯的合成路线进行研究。结合实验室的实际情况和条件选择以N-Boc-4-羟基哌啶为原料合成硼酸酯，N-Boc-4-羟基哌啶与甲磺酰氯在二氯甲烷溶剂中经甲磺酰化反应得N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶；N-Boc-4-甲磺酰氧基哌啶与4-碘代吡唑在碳酸铯的催化下进行吡唑化得到4-( 4-碘-1H-吡唑基)哌啶-1-羧酸-叔丁酯；4-( 4-碘-1H-吡唑基)哌啶-1-羧酸-叔丁酯然后在四氢呋喃溶剂中与异丙基氯化镁进行 I / Mg 交换，最后与甲氧基硼酸频哪醇酯偶联硼酯化得到中间体硼酸酯。