化学酶法制备他汀药物关键手性中间体的研究.pdf

浙江大学材料与化学工程学院 博士学位论文 化学酶法制备他汀药物关键手性中间体的研究 姓名：孙丰来 申请学位级别：博士 专业：生物化工 指导教师：杨立荣 20071001 摘要 摘要 他汀药物是一类新型，最畅销的降血脂药物它通过对人体胆固醇合成过 程中的限速酶，3 一羟基一3 ．甲基辅酶A ( H M G ．C o A ) 还原酶的抑制作用，减少细胞 内游离胆固醇生成，最终降低血清中总胆固醇和低密度胆固醇水平本文重点 研究了几个关键手性中间体合成方法和工艺主要内容包括： ( 1 ) 优化了( S ) ．6 ．氯巧．羟基．3 一羰基己酸叔丁酯和( R ) 一6 一氰基．5 一羟基．3 一羰基 己酸叔丁酯的合成工艺通过对反应机理分析和各种条件实验，确定了较优的 反应条件改进了( R ) ．禾氰基．3 ．羟基丁酸乙酯的合成工艺，确定了以反应溶剂 E t O H ／H 2 0 ，反应温度3 5o C ，四丁基溴化铵为催化剂的反应体系该反应工艺 生产成本低，反应条件温和，产物纯度和收率高，适合工业化生产 ( 2 ) 提出了化学酶法合成( S ) ．6 ．苄氧基．5 ．羟基．3 ．羰基已酸叔丁酯的新路线。

并探讨了在有机相中，脂肪酶催化转酯化拆分4 ．芳甲氧基．3 ．羟基．丁腈以4 ． 苯甲氧基一3 ．羟基一丁腈做为模板化合物，通过酶和溶剂筛选，选择了脂肪酶 A n 鲥b a c t e rs p ．，确定了混合溶剂( 乙腈／正庚烷= 1 ：1 ) 作为反应体系并用该方 法对不同取代基的4 ．芳甲氧基．3 ．羟基．丁腈进行了研究，发现脂肪酶A n g r i b a c t e r s p ．对底物的反应选择性，随着芳环上取代基数量的增加而增大 ( 3 ) 提出了化学法合成( 3 R ，5 S ) ．6 ．羟基．3 ，5 ．氧．异亚丙基．3 ，5 ．二羟基己酸叔 丁酯的新路线采用( R ) ．环氧氯丙烷为原料，经过几步条件温和的反应合成了 目标化合物( 3 R ，5 S ) ．6 一羟基．3 ，5 一氧．异亚丙基3 ，5 ．二羟基己酸叔丁酯在第一步 反应中，使用三氟化硼作为催化剂，高光学选择性的引入手性羟基；在制备化 合物( S ) ．3 ．羟基．4 ．苄氧基丁腈过程中，比较两条不同的路径，确定了最佳反应途 径；( S ) ．3 一羟基一4 ．苄氧基丁腈经过羟基保护，与溴乙酸叔丁酯缩合，三乙基硼手 ．性诱导还原，经过二羟基保护，最后催化加氢脱去对甲苄基得到目标产物。

与 以前报道工艺相比，本工艺具有反应条件比较温和，反应试剂便宜、易得等优 点 ( 4 ) 提出了酶法和化学法拆分制备( 3 R ，5 S ) ．6 ．羟基一3 ，5 ．氧．异亚丙基一3 ，5 一二 浙江大学博士学位论文 羟基己酸叔丁酯的新方法其手性中心C ．5 通过脂肪酶转酯拆分得到，手性中 心C ．3 通过化学法拆分得到 在酶法制备手性中心C ．5 的过 x 第一章绪论 1 ．1 前言 第一章绪论 随着我国经济的发展、人民生活水平的提高和生活方式的变化，高血脂症 的发病率逐渐增高统计资料显示，我国高血脂症的年发病率约为O ．6 ％，患病 率约0 ．8 ％，其中需要尽快应用药物治疗和干预的约占总数的8 0 ％据此估计， 我国目前有高血脂症患者不少于7 5 0 0 万，而且这个数字J 下随着人口老龄化趋势 在快速增长I l J 可见心血管疾病已是当今对人类最具威胁的疾病之一，其发病 率和死亡率均已超过肿瘤性疾病而跃居第一积极治疗高血脂症是预防心脑血 管疾病、降低死亡率的重要手段，降脂药物已经成为现代药物研究的重点 他汀类药物是目前主要降血脂药，调脂作用主要表现为，对胆固醇生物合成 过程中的限速酶，3 ．羟基．3 ．甲基辅酶A ( H M G ．C o A ) 还原酶的抑制作用，减少细 胞内的游离胆固醇，加速循环中极低密度脂蛋白( V L D L ) 残粒( I D L ) 和低密度脂蛋 白( L D L ) 的清除，最终降低血清中总胆固醇和L D L 的水平1 2 J 。

在2 0 0 1 年5 月1 6 日的《美国医学学会杂志》p j 上发表的国家胆固醇教育 计划建议采用他汀类药物进行更积极的降脂治疗1 4 J 据统计，迄今为止，全球 开发和在研的他汀类药物已有十几个品种2 0 0 4 年在我国销售的他汀类调血脂 药物主要是阿托伐他汀、辛伐他汀、洛伐他汀、普伐他汀、氟伐他汀五大品种 国外资料显示，2 0 0 4 年他汀类降脂药占世界降脂药市场的8 6 ．8 ％，其他降脂药 共占1 3 ．2 ％的市场份额；虽然他汀类药物在国内降脂药市场所占份额已从前几 年的4 0 ％扩大到如今的6 9 ％，但与国际市场相比较，仍有很大的发展空洲n 1 ．2 他汀药物种类和构效关系 1 ．2 ．1 他汀药物种类 ( 1 ) 洛伐他汀( L 0 v a S t a t i n ) 1 9 8 7 年，默克公司的降血脂药物洛伐他汀( 图1 ．1 ) ( L o v a s t a t i I l ，M e v a c o r ) 【5 ·7 1 获 F D A 批准上市后，立即引起了医学界关注，该药成功开创了降血脂药物的崭新阶 浙江大学博士学位论文 段商品名为美降之，近年来，销售额下降逐渐被其他他汀药物取代。

在国内主 要作为辛伐他汀( 图1 ．1 ) 的中间体出口 O№U L O v a S t a 缸n 洛伐他汀 №W o o S i m v a s t a t i n 辛伐他汀 C H 3 图1 ．1 洛伐他汀和辛伐他汀的结构式 F i g1 ．1T h es t m c t u r e so fL O V 删i n 锄dS i m V a s t a t i n ( 2 ) 辛伐他汀( S i m v a s t a t i n ) 辛伐他汀( S i m v a s t a t i n ) 也是默克公司研制开发，是以洛伐他汀做为原料半合 成方法开发的降血脂药，于1 9 8 8 年首次上市，1 9 9 1 年获美国F D A 批准上市辛伐 他汀专利2 0 0 5 年1 2 月到期，由杭州默沙东制药于1 9 9 7 引入中国，商品名为“舒降 之”国内，辛伐他汀由四川抗生素工业研究所开发并成功上市另外已有3 0 多 家公司获得各种批件销售辛伐他汀2 0 0 4 年舒降之全球销售额达到5 1 ．9 亿美元， 同时也是国内销售量排名第一的他汀药物 ( 3 ) 普伐他汀钠( P r a v a S t a t i ns o d i u m ) 普伐他汀( 图1 ．2 ) ( P r a v a S t a t i n ) 1 8 ·9 1 由微生物制备得到，由日本三共公司于1 9 8 9 年首次在日本上市。

白时美·施贵宝获得许可证在全球开发，施贵宝公司1 9 9 1 年 获美国F D A 批准并在欧美上市，商品名为P m V a c h o l 该产品1 9 9 4 年在我国上市， 专利于2 0 0 5 年l O 月到期国内市场由中美上海施贵宝公司和上海三共公司共同开 发，商品名为普拉固和美白乐镇2 0 0 4 年，普伐他汀钠在降血酯药物中以1 1 ．5 ％ 的市场分额排名第三 ( 4 ) 氟伐他汀钠( F l u V a s t a l t i ns o d i 啪) 氟伐他汀( 图1 ．2 ) ( F l u v a s t a t i n ) ㈣是由瑞士诺华公司开发的第二代全合成降 血酯产品于1 9 9 3 年1 2 月通过美国F D A 批准上市诺华公司于1 9 9 7 年把氟 伐他汀引入国内，商品名为来适可，在国内受专利保护2 0 0 4 年来适可全球销 售7 ．5 8 亿美元 2 第一章绪论 O o N a P 陷v a s t a I i nS O d i u m F l u V a S t a t ms o d i u m 普伐他汀 氟伐他汀 图1 ．2 酱伐他汀和氟伐他汀的结构式 F i g1 ．2T h es t m c t u r e sO fP r a V a s t a t i na n dF l u V 舾t a t i n ( 5 ) 阿托伐他汀钙( A t o r v a s t a t i nc a l c i 啪) 阿托伐他汀( 图1 ．3 ) ( A t o r v a S t a t i n ) l l l 】是由美国华纳一兰伯特公司( W 锄e r - L a m b e n ) 开发的一种新型高效他汀类药物，该药于1 9 9 6 年1 2 月经美国F D A 批准， 1 9 9 7 年上市，专利于2 0 0 9 年4 月到期。

在国内由大连辉瑞生产销售，商品名为立 普妥此药的化学结构不同于以往的他汀类药，它是五取代吡咯的钙盐阿托他 汀以其安全性和高效性正在逐渐成为降血脂类药品中的佼佼者2 0 0 4 年立普妥在 全球销售中表现出色，2 0 0 4 年销售额为1 0 8 ．6 2 亿美元，成为全球第一个销售超过 百亿美元的药品 H 3 C 0 2 S 、N I F ] o lc a 2 + |J 2 ，u O r V a S t a t i n ∞l c j U mR O S U V a S t a 缸nC a I a U m 阿托法伐他汀瑞舒伐他汀 图1 ．3 阿托法伐他汀和瑞舒伐他汀的结构式 F i g13T 1 l eS t r u c t u r e so fA t o r v a S t a t i na I l dR o s u V a s t a t i n ( 6 ) 瑞舒伐他汀钙( R o s u v a S t a t i nc a l c i u m ) 瑞舒伐他汀钙( 图1 ．3 ) ( R o s u v a s t a t i nC a l c i u m ) 【1 2 】是A s t mZ e n e c a 公司开发的，该 药在荷兰获批，于2 0 0 3 年2 月首次在加拿大上市，商品名C r e s t o r ，2 0 0 3 年8 月通过 C 2 ]I—1IIf_] 浙江火学博上学位论文 美国F D A 审批。

本品具有强有力的H M G —C o A 还原酶抑制活性，其降低L D L ．C ， 升高H D L ．C 的作用，优于已上市的其它他汀类药物，耐受性与安全性好，符合 理想的他汀药物条件，被誉为“超级他汀” ( 7 ) 匹伐他汀钙( P i t a v a s t a t i nc a l c i u m ) 匹伐他汀钙( 图1 ．4 ) ( p i t a V a s t a t i nc a l c i u m ) 【1 3 ，1 4 1 ，由R 本N i s s a I lC h e m 株式会社 研制的，I I I 期临床已经结束，目前处于注册前是个非常有前途的药物低试剂量 的降L D L ．C 效果与1 0 倍当量的阿托伐他汀相似，又是个潜在的“超级他汀” F ] o lc a 2 + l J2 ＼ F O N a P i t a v a s t a t i nC a l c I u m C 冶兀V a S t a “nS 0 d I U m 匹伐他汀钙 西立伐他汀 图1 ．4 匹伐他汀钙和两立伐他汀的结构式 F i g1 ．4T h e s t l l J c t u r e so fP i t a V a s t a t i nc a I c i u ma n dC e r i v a s t a t i n ( 8 ) 西立伐他汀( C e r i v a S t a t i n ) 由德国拜耳制药公司生产的西立伐他汀( 图1 ．4 ) ( C 舐v a s ．眦i n ) f 净17 1 ，商品名 为拜斯亭B a y c o l 。

西立伐他汀通过抑制人体胆固醇合成中的羟甲基戊二酰辅酶 A。