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輝瑞抗愛滋病藥物馬拉韋羅(Maraviroc)的合成

馬拉韋羅(Maraviroc)於2007年8月6日獲FDA上市批准, 於2007年9月18日通過EMA批准, 2008年12月25號通過PMDA批准。 該藥由輝瑞和葛蘭素史克原研, 由ViiV health以商品名Selzentry®在美國上市銷售。

馬拉韋羅能負向別構調節許多人類細胞表面存在的CCR5受體分子。 趨化因數受體CCR5是HIV感染必須的協同受體, HIV病毒侵入宿主細胞的過程需要有CCR5受體分子的輔助。 馬拉韋羅能與CCR5分子結合, 阻斷HIV蛋白gp120與CCR5受體聯合, 導致HIV不能進入人體內的巨噬細胞和T細胞。

適用於與抗逆轉錄病毒聯合治療成人的CCR5-向性的HIV-1病毒感染。

人類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus;HIV), 即愛滋病(AIDS), 獲得性免疫缺陷綜合征病毒, 是造成人類免疫系統缺陷的一種病毒。 1981年, 人類免疫缺陷病毒在美國首次發現。 它是一種感染人類免疫系統細胞的慢病毒(Lentivirus), 屬逆轉錄病毒的一種。

目前有30餘種HIV-1藥物得到FDA批准, 其中17種是逆轉錄酶抑制劑(包括13種核苷類逆轉錄酶抑制劑及4種非核苷類逆轉錄酶抑制劑), 11種蛋白酶抑制劑, 1種CCR5受體抑制劑(馬拉韋羅), 1種整合酶抑制劑(raltegravir)以及1種融合抑制劑(T20)。 但是沒有一種可以完全抑制病毒感染, 並且由於HIV-1突變, 時常出現耐藥性。

HIV的生物學週期可簡單分為:入侵宿主細胞, 在其內部複製, 殺死宿主細胞並釋放出後代病毒。 HIV需要首先識別並結合宿主細胞表面的受體(分子)才能入侵宿主細胞, 研究發現CD4是HIV主要識別的細胞表面受體(分子), 後續研究又發現僅有CD4分子並不能介導HIV-1的侵入, 同時還需要一種或幾種輔助受體。 之後證實, 趨化因數受體CXCR4和CCR5是HIV-1感染的輔助受體(coreceptor),

以CCR5為靶點的HIV-1受體拮抗劑越來越受關注, 馬拉韋羅就是針對這一靶點的藥物。

針對CCR5拮抗劑的藥物研究有許多, Ancriviroc是首例進入臨床研究的CCR5拮抗劑, 臨床研究顯示在高劑量下會出現明顯的心臟副作用(400 mg 每天兩次), 有趣的是隨著對CCR5拮抗劑研究的深入,

人們發現hERG是經常出現的副作用, 這也導致大量關於CCR5拮抗劑的臨床研究被迫停止。 之後的研究皆在實現高選擇針對CCR5但不引起hERG, Aplaviroc臨床實驗時發現嚴重的肝毒性, 於2005年被叫停。 Vicriviroc由先靈葆雅(2009年被默沙東收購)研發, 曾進入臨床三期, 2010年因某些原因停止對該化合物的研發。

馬拉韋羅(分子1),通過逆合成分析將化合物從碳-氮鍵處斷裂,分解為2 (4,4-二氟環己甲酸砌塊),3(苯丙胺砌塊),4(莨菪烷三氮唑砌塊)三個合成砌塊。

砌塊4的合成路線:起始原料為商品化N-苄基托品酮(5),與羥胺縮合得到肟(6),在鈉/戊醇單電子還原條件下得到伯胺7。醯基氯與7在Schotten-Baumann條件下得到醯胺8,之後在三氯氧磷(後期研究發現五氯化二磷效果更好)存在的條件下得到亞胺醯氯,繼續與乙酸肼在甲苯為溶劑,對甲苯磺酸(p-TsOH)催化條件下反應生成分子9,最後加氫脫苄基保護基得到分子4。

在藥物分子中引入氟原子會改善藥物分子的藥理學性質,馬拉韋羅最初使用DAST作為氟源,二乙胺基三氟化硫(DAST)是一種商品化試劑,該試劑熱不穩定,所以存在安全性隱患。10與DAST反應會以1:1的比例得到兩種無法分開的分子11和烯基氟化物12,主要是因為DAST與10發生反應很難控制產物選擇性。之後改變反應溫度,試劑當量,溶劑等反應條件,試圖改善產物與副產物比例,但沒有成功。

研發人員最終沒有更換氟源,所以需要面對的難點在於氟化反應之後副產物12與主產物11極性相似,無法通過常規方法分離。解決方法是讓混合物繼續反應,在Upjohn條件下反應,目標產物11在該條件不會反應,而12會轉化為極性更大的13,通過柱層析就可以分離。11在氫氧化鈉(NaOH)條件下經皂化反應,重結晶得到羧酸2。

分子15為商品化試劑(也可以通過外消旋的14用L-酒石酸拆分再Boc保護得到),由15出發使用DIBAL-H(二異丁基氫化鋁)作為還原劑,將酯15還原為醛16,但是要嚴格控制反應溫度,避免過度還原。之後經過還原胺化將分子16與4偶聯得到分子17,三氟乙酸條件脫Boc保護得到分子18,最後一步是在Carbodiimide polymer(碳二亞胺聚合物)參與的條件下與分子2偶聯得到分子1。

在大規模生產之前,首先需要解決的是DAST在生產過程的安全性和再生性問題,並且反應後產物11與副產物12無法分離。最終該氟化過程由一家獨立公司完成,並且該公司可以用氟化氫(HF)做為氟源實現大規模生產19。分子19與商品化原料20偶聯得到酯21,之後雖然嘗試許多還原方法,但均出現過度還原生成醇22的情況,由於這一過度還原問題始終解決不了,所以只能使用還原再氧化的策略,以硼氫化鈉(NaBH4)為還原劑得到分子22,2,2,6,6-四甲基呱啶氧化物(TEMPO)作為氧化劑對其氧化得到醛23,最後與4發生還原偶聯得到1。同樣,整個合成路線的順序也進行了調整,含氟模組在合成早期就偶聯到母核上。

馬拉威若已經上市很長一段時間,並且在臨床上已經發現耐藥病毒。現在的抗愛滋病藥物雖然已經能夠有效緩解病毒的傳播,但是無法做到徹底根治。由於愛滋病病毒本身具有高突變性,能夠不斷調整,改變與宿主蛋白或信號通路之間的作用,以促進自身的生長和傳播,所以臨床上經常會出現耐藥性問題,而這也是所有抗病毒藥物都需面臨的挑戰。

1. 抗病毒藥物——馬拉威若(maraviroc)

2. Price,D. A.;Gayton,S; Selby,M. D.;Ahman,J.;Haycock-Lewandowski,S. Synlett2005,7,1133-1134.

3. Price,D. A.;Gayton,S.;Selby,M. D.;Ahman,J.;Haycock-Lewandowski,S.;Stammen,B. L.;Warren,A. Tetrahedron Lett. 2005,46,5005-5007.

4. Perros,M.;Price,D. A.;Stammen,B. L. C; Wood,A. PCT Int. Appl. WO 01/90106,2001.

5. Haycock-Lewandowski,S. J.;Wilder,A.;Ahman,J. Org.Process Res. Dev. 2008,72,1094-1103.

6. Ahman,J.;Birch,M.;Haycock-Lewandowski,S. J.;Long,J.;Wilder,A. Org Process Res. Dev. 2008,12,1104-1113.

7. Dorr,P.;Westby,M.;Dobbs,S.;Griffin,P.;Irvine,BMacartney,M.;Mori,J.;Rickett,G.;Smoth-Burchnell,C;Napier,C;Webster,R.;Armour,;D.;Price,D.;Stammen,B.;Wood,A;Perros,M. Antimicrob. Agents Chemoth. 2005,49,4721-4732.

8.藥渡資料庫

馬拉韋羅(分子1),通過逆合成分析將化合物從碳-氮鍵處斷裂,分解為2 (4,4-二氟環己甲酸砌塊),3(苯丙胺砌塊),4(莨菪烷三氮唑砌塊)三個合成砌塊。

砌塊4的合成路線:起始原料為商品化N-苄基托品酮(5),與羥胺縮合得到肟(6),在鈉/戊醇單電子還原條件下得到伯胺7。醯基氯與7在Schotten-Baumann條件下得到醯胺8,之後在三氯氧磷(後期研究發現五氯化二磷效果更好)存在的條件下得到亞胺醯氯,繼續與乙酸肼在甲苯為溶劑,對甲苯磺酸(p-TsOH)催化條件下反應生成分子9,最後加氫脫苄基保護基得到分子4。

在藥物分子中引入氟原子會改善藥物分子的藥理學性質,馬拉韋羅最初使用DAST作為氟源,二乙胺基三氟化硫(DAST)是一種商品化試劑,該試劑熱不穩定,所以存在安全性隱患。10與DAST反應會以1:1的比例得到兩種無法分開的分子11和烯基氟化物12,主要是因為DAST與10發生反應很難控制產物選擇性。之後改變反應溫度,試劑當量,溶劑等反應條件,試圖改善產物與副產物比例,但沒有成功。

研發人員最終沒有更換氟源,所以需要面對的難點在於氟化反應之後副產物12與主產物11極性相似,無法通過常規方法分離。解決方法是讓混合物繼續反應,在Upjohn條件下反應,目標產物11在該條件不會反應,而12會轉化為極性更大的13,通過柱層析就可以分離。11在氫氧化鈉(NaOH)條件下經皂化反應,重結晶得到羧酸2。

分子15為商品化試劑(也可以通過外消旋的14用L-酒石酸拆分再Boc保護得到),由15出發使用DIBAL-H(二異丁基氫化鋁)作為還原劑,將酯15還原為醛16,但是要嚴格控制反應溫度,避免過度還原。之後經過還原胺化將分子16與4偶聯得到分子17,三氟乙酸條件脫Boc保護得到分子18,最後一步是在Carbodiimide polymer(碳二亞胺聚合物)參與的條件下與分子2偶聯得到分子1。

在大規模生產之前,首先需要解決的是DAST在生產過程的安全性和再生性問題,並且反應後產物11與副產物12無法分離。最終該氟化過程由一家獨立公司完成,並且該公司可以用氟化氫(HF)做為氟源實現大規模生產19。分子19與商品化原料20偶聯得到酯21,之後雖然嘗試許多還原方法,但均出現過度還原生成醇22的情況,由於這一過度還原問題始終解決不了,所以只能使用還原再氧化的策略,以硼氫化鈉(NaBH4)為還原劑得到分子22,2,2,6,6-四甲基呱啶氧化物(TEMPO)作為氧化劑對其氧化得到醛23,最後與4發生還原偶聯得到1。同樣,整個合成路線的順序也進行了調整,含氟模組在合成早期就偶聯到母核上。

馬拉威若已經上市很長一段時間,並且在臨床上已經發現耐藥病毒。現在的抗愛滋病藥物雖然已經能夠有效緩解病毒的傳播,但是無法做到徹底根治。由於愛滋病病毒本身具有高突變性,能夠不斷調整,改變與宿主蛋白或信號通路之間的作用,以促進自身的生長和傳播,所以臨床上經常會出現耐藥性問題,而這也是所有抗病毒藥物都需面臨的挑戰。

1. 抗病毒藥物——馬拉威若(maraviroc)

2. Price,D. A.;Gayton,S; Selby,M. D.;Ahman,J.;Haycock-Lewandowski,S. Synlett2005,7,1133-1134.

3. Price,D. A.;Gayton,S.;Selby,M. D.;Ahman,J.;Haycock-Lewandowski,S.;Stammen,B. L.;Warren,A. Tetrahedron Lett. 2005,46,5005-5007.

4. Perros,M.;Price,D. A.;Stammen,B. L. C; Wood,A. PCT Int. Appl. WO 01/90106,2001.

5. Haycock-Lewandowski,S. J.;Wilder,A.;Ahman,J. Org.Process Res. Dev. 2008,72,1094-1103.

6. Ahman,J.;Birch,M.;Haycock-Lewandowski,S. J.;Long,J.;Wilder,A. Org Process Res. Dev. 2008,12,1104-1113.

7. Dorr,P.;Westby,M.;Dobbs,S.;Griffin,P.;Irvine,BMacartney,M.;Mori,J.;Rickett,G.;Smoth-Burchnell,C;Napier,C;Webster,R.;Armour,;D.;Price,D.;Stammen,B.;Wood,A;Perros,M. Antimicrob. Agents Chemoth. 2005,49,4721-4732.

8.藥渡資料庫

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