一种索马鲁肽脂肪酸侧链衍生物的合成方法
阅读说明：本技术 一种索马鲁肽脂肪酸侧链衍生物的合成方法 (Synthesis method of side chain derivative of somasu peptide fatty acid ) 是由 侯云艳 范岩森 刘福伟 张颖 徐佩佩 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种索马鲁肽脂肪酸侧链I的制备方法,该方法包括：以十八烷基二酸为起始原料,经过与苄醇成酯水解得到中间体I,中间体I与TSTU反应得到中间体I的活性酯即中间体II,中间体II与1-苄基-L-谷氨酸反应得到中间体III,中间体III与TSTU反应得到中间体III的活性酯即中间体IV,中间体IV与AEEA-AEEA反应得到中间体V,中间体V经与TSTU反应得到中间体VI,中间体VI经Pd/C与氢气作用脱掉苄基得到索马鲁肽脂肪酸侧链I。通过本发明方法制备索马鲁肽脂肪酸侧链I,反应类型少,各个步骤反应条件温和,各步骤中间体的质量可控,整体收率高,经济有效,适合放大生产。(The invention relates to a preparation method of a side chain I of a fatty acid of soxhlet peptide, which comprises the following steps: taking octadecyl diacid as a starting material, carrying out ester formation and hydrolysis with benzyl alcohol to obtain an intermediate I, reacting the intermediate I with TSTU to obtain an active ester of the intermediate I, namely an intermediate II, reacting the intermediate II with 1-benzyl-L-glutamic acid to obtain an intermediate III, reacting the intermediate III with TSTU to obtain an active ester of the intermediate III, namely an intermediate IV, reacting the intermediate IV with AEEA-AEEA to obtain an intermediate V, reacting the intermediate V with TSTU to obtain an intermediate VI, and removing benzyl from the intermediate VI under the action of Pd/C and hydrogen to obtain a side chain I of the fatty acid of the SomaluL peptide. The preparation method of the side chain I of the fatty acid of the Somali peptide has the advantages of few reaction types, mild reaction conditions of each step, controllable quality of an intermediate of each step, high overall yield, economy and effectiveness, and is suitable for large-scale production.)
技术领域
本领域属于化合物制备领域，具体涉及一种索马鲁肽脂肪酸侧链衍生物的合成方法。
技术背景
索马鲁肽(或司美鲁肽，Semaglutide)由丹麦诺和诺德公司(Novo Nordisk) 研制开发，其注射剂“索马鲁肽注射液”由诺和诺德公司于2017.05.12在美国获批准上市，商品名“OZEMPIC”，用于辅助饮食和锻炼，改善成人2型糖尿病患者的血糖控制，能够显著降低II型糖尿病患者重大心血管事件风险。索马鲁肽口服固体制剂“Rybelsus”目前已在美国上市，在欧洲、日本申请上市。
索玛鲁肽的肽序结构如下：
索马鲁肽由31个氨基酸与一个脂肪酸侧链组成，主要合成方法是用固相法由氨基酸偶联获得主链，然后再在Lys20上接入脂肪酸侧链，或用生物方法得到主链，再在Lys20上接入脂肪酸侧链。索马鲁肽脂肪酸侧链I((S)-22-羧基-1-((2,5- 二氧代吡咯烷-1-基)氧)-1,10,19,24-四氧代-3,6,12,15-4氧杂-9,18,23-三氮杂四十一烷-41-羧酸)是合成索马鲁肽中的关键中间体，由于其带有较稳定的活性酯基团，可以在有水的反应条件中直接与Lys相结合，在索马鲁肽的合成中有较广泛的应用。
在现有的报导中索马鲁肽脂肪酸侧链I的合成方法主要以固相合成方法为主，如US20150210747、US2010216715报道了固相方法合成索马鲁肽脂肪酸侧链I。经在树脂上连续的缩合与脱保护，然后脱掉树脂得到(S)-22-(叔丁氧羰基)-43,43-二甲基-10,19,24,41-四氧代-3,6,12,15,42-五氧杂-9,18,23-三氮杂四十四烷-1-酸，再经TSTU活化、三氟乙酸脱去叔丁基得到目标产物索马鲁肽脂肪酸侧链I，如下式所示，此路线，原子经济性低，反应过程容易出现缺少片段的杂质，且固相合成产生大量废液，脱掉树脂后的中间体需要制备液相分离提纯，成本高。
专利WO2017109706报道了苄基保护的索马鲁肽脂肪酸侧链I的化学合成路线，如下式所示。首先，将十八烷基二酸进行一个苄基保护，再与N-羟基丁二酰亚胺(NHS)缩合得活性酯；用Fmoc-L-谷氨酸-α-苄酯与NHS缩合形成活性酯后，再与2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙酸反应，之后脱去Fmoc保护后与十八烷基二酸单苄酯活性酯反应得到中间体；中间体再与NHS生成活性酯后与2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙酸反应，中间体再经过与NHS缩合得到活性酯、Pd/C加氢脱去苄基后得到索马鲁肽脂肪酸侧链I。此路线较长，第一步合成十八烷基二酸单苄酯的收率只有28％，整体收率不高，不适合放大生产。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种合成索马鲁肽脂肪酸侧链 I的方法，以十八烷基二酸为起始原料，经过与苄醇先成酯后水解得到中间体I，中间体I与TSTU反应得到中间体I的活性酯即中间体II，中间体II与1-苄基-L- 谷氨酸反应得到中间体III，中间体III与TSTU反应得到中间体III的活性酯即中间体IV，中间体IV与AEEA-AEEA反应得到中间体V，中间体V经与TSTU 反应得到中间体VI，中间体VI经Pd/C与氢气作用脱掉苄基得到索马鲁肽脂肪酸侧链I。合成路线如下：
中间体I：18-(苄氧基)-18-氧代十八烷酸
中间体II：18-(2,5-二氧代吡咯烷-1-基)十八烷二酸1-苄酯
中间体III：(S)-5-苄氧基-4-(18-(苄氧基)-18-氧代十八烷酰胺基)-5- 氧代戊酸
中间体IV：1-苄基酯5-(2,5-二氧代吡咯烷-1-基)(18-(苄氧基)-18-氧十八烷基)-L-谷氨酸
中间体V：(S)-22-((苄氧基)羰基)-3,20,25,34-四氧代-1-苯基-2,29,32,38,41-五氧杂-21,26,35-三氮杂四十三烷-43-羧酸
中间体VI：(S)-9,18,23-三氧代-2,5,11,14-四氧杂-8,17,22-三氮杂三十九烷 -1,21,39-三甲酸21,39-二苄基1-(2,5-二氧代吡咯烷-1-基)酯
该合成路线具体包括以下步骤：
(1)十八烷基二酸与苄醇在一定量催化剂的作用下，在甲苯中回流4～5小时，降温后，加入少量碳酸氢钠溶液中和，浓缩，得到十八烷基二酸双苄酯粗品，将该粗品溶解于溶剂1中，加入一定量碱1的水溶液，一定温度下搅拌至十八烷基二酸双苄酯粗品反应完全，过滤得到18-(苄氧基)-18-氧代十八烷酸的盐，将该产物分散到乙酸乙酯与四氢呋喃的混合溶液中，加入2mol/L的盐酸溶液调节pH至2～3，搅拌至固体溶解后分层，有机相用饱和氯化钠溶液洗涤后浓缩，得到18-(苄氧基)-18-氧代十八烷酸粗品，将该粗品用溶剂2进行重结晶得到中间体I；
(2)将中间体I溶于溶剂3中，加入碱2及TSTU，在一定温度下搅拌，反应完全后，浓缩，加入乙酸乙酯和水，分层，有机相用饱和氯化钠溶液洗涤后浓缩得到中间体II粗品，再用溶剂4重结晶，干燥，得到中间体II；
(3)将中间体II溶解于溶剂5中，加入碱2、1-苄基-L谷氨酸，室温搅拌至反应完成，浓缩反应液，加入乙酸乙酯、水，搅拌分层，水相再用乙酸乙酯萃取一次，合并有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤，浓缩有机相得到粗品中间体III，加入溶剂6，重结晶，干燥得中间体III；
(4)将中间体III溶解于溶剂3中，重复步骤(2)的反应，加入碱2及TSTU，在一定温度下搅拌，反应完全后，浓缩，加入二氯甲烷，溶液用水、饱和氯化钠水溶液洗涤后，浓缩有机相得到粗品，粗品用溶剂7打浆，干燥后得中间体IV；
(5)将中间体IV溶解于溶剂5中，加入碱2、AEEA-AEEA，在一定温度下搅拌至反应完成，浓缩，加入二氯甲烷、水，搅拌分层，水相再用二氯甲烷萃取一次，合并有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤，浓缩有机相得到粗品中间体V，加入溶剂8，重结晶，干燥后得中间体V；
(6)将中间体V溶解于溶剂3中，重复步骤(2)的反应，加入碱2及TSTU，在一定温度下搅拌，反应完全后，浓缩，加入乙酸乙酯、水，搅拌后分层，有机相用饱和氯化钠水溶液洗涤后，浓缩有机相得到粗品，粗品用溶剂9重结晶，干燥后得中间体VI；
(7)将中间体VI溶于溶剂10中，加入钯碳，体系用氮气置换3次，用氢气置换3次，在一定温度、一定压力下搅拌至反应完全，过滤除去钯碳，反应液浓缩，室温下用溶剂11打浆，真空干燥后得到索马鲁肽脂肪酸侧链I。
优选的，步骤(1)中，所述催化剂为硫酸或对甲苯磺酸；催化剂与十八烷基二酸的摩尔比为(0.01～0.02)：1；
优选的，步骤(1)中，所述甲苯与十八烷基二酸的质量比为(5.0～15.0)： 1；所述苄醇与十八烷基二酸的摩尔比为(2.3～3.0)：1；
优选的，步骤(1)中，所述反应溶剂1为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、丙酮、乙腈中的一种或任意比例组合，溶剂1与十八烷基二酸的质量比为(8.0～15.0)： 1；
优选的，步骤(1)中，所述碱1为一水合氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或任意比例组合，碱1与十八烷基二酸的摩尔比为(1.5～2.5)：1；配置碱溶液所需的水与十八烷基二酸的质量比为(3.0～5.0)：1；
优选的，步骤(1)中，所述反应温度为25～35℃；
优选的，步骤(1)中，溶剂2为正庚烷、异丙醇、正己烷中的一种，溶剂 2与十八烷基二酸的质量比为(5.0～12.0)：1；所述该重结晶步骤可进行多次；
优选的，步骤(2)中，所述反应溶剂3为二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、丙酮中的一种或任意比例组合，所用溶剂3与中间体I的质量比为(5.0～10.0)：1；
优选的，步骤(2)中，所述碱2为N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)、三乙胺中的一种，所用碱与中间体I的摩尔比为(1.0～1.5)：1；
优选的，步骤(2)中，所述TSTU与中间体I的摩尔比为(1.0～1.5)：1；反应温度为20～40℃；
优选的，步骤(2)中，所述溶剂4为乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚中的一种或任意比例组合，溶剂4与中间体I的质量比为(4～10)：1；
优选的，步骤(3)中，1-苄基-L-谷氨酸与中间体II的摩尔比为(1.0～1.5)： 1；所述1-苄基-L-谷氨酸可以为游离态也可以为其盐酸盐；
优选的，步骤(3)中，所述反应溶剂5为二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、丙酮中的一种，反应溶剂5与中间体II的质量比为(5.0～12.0)：1；
优选的，步骤(3)中，所述碱2与中间体II的摩尔比为(1.1～3.0)：1；
优选的，步骤(3)中，所述溶剂6为丙酮/水、乙腈/水的混合液中的一种，丙酮或乙腈与水的体积比为(1.0～2.0)：1，溶剂6与中间体II的质量比为 (6.0～12.0)：1；
优选的，步骤(4)中，所述溶剂3与中间体Ⅲ的质量比为(5.0～10.0)：1；所述碱2与中间体Ⅲ的摩尔比为(1.0～1.5)：1；所述TSTU与中间体Ⅲ的摩尔比为(1.0～1.5)：1；所述打浆溶剂7为乙醇、异丙醇、丙酮中的一种，打浆的溶剂7与中间体III的质量比为(4～10)：1，打浆温度为0～30℃；
优选的，步骤(5)中，反应溶剂5与中间体IV的质量比为(5.0～12.0)：1；反应温度为20～40℃；
优选的，步骤(5)中，所述碱2与中间体IV的摩尔比为(1.1～1.5)：1； AEEA-AEEA与中间体IV的摩尔比为(1.0～1.3)：1；
优选的，步骤(5)中，所述溶剂8为异丙醚、甲基叔丁基醚、丙酮中的一种，溶剂8与中间体IV的质量比为(6.0～12.0)：1；
优选的，步骤(6)中，所述溶剂3与中间体Ⅴ的质量比为(5.0～10.0)：1；所述碱2与中间体Ⅴ的摩尔比为(1.0～1.5)：1；所述TSTU与中间体Ⅴ的摩尔比为(1.0～1.5)：1；所述溶剂9为异丙醚、甲基叔丁基醚、丙酮中的一种或任意比例组合，溶剂9与中间体V的质量比为(4～10)：1；
优选的，步骤(7)中，所述反应溶剂10为四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种，反应溶剂10与中间体VI的质量比为(4～10)：1；
优选的，步骤(7)中，所述Pd/C与中间体VI的质量比为(0.05～0.20)：1；
优选的，步骤(7)中，所述氢气压力为0.1～0.3Mpa；反应温度为20～40℃；
优选的，步骤(7)中，打浆溶剂11为异丙醇、丙酮、乙腈中的一种，溶剂 11与中间体VI的质量比为(4.0～10.0)：1。
有益效果
1.本发明合成中间体Ⅰ时，先合成十八烷基二酸双苄酯后，再选择性水解掉1个苄基，由于水解掉1个苄基后的18-(苄氧基)-18-氧代十八烷酸的盐在反应溶剂中溶解性差，能够保证反应只水解掉1个苄基，高产率的得到中间体Ⅰ，收率>85％，纯度>99％；
2.本发明在合成过程中，未使用缩合试剂，而是用TSTU先与羧基形成活性酯，再用含氨基的化合物与活性酯反应，保证了与活性酯反应的化合物的羧基不需要被保护，相较于其他路线提高了原子经济性。
3.本发明采用新的合成路线制备索马鲁肽脂肪酸侧链I，反应类型少，各个步骤反应条件温和，各步骤中间体的质量可控，整体收率高，经济有效，适合放大生产。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述，下述说明仅是为了解释本发明，本发明的保护范围并不限于这些实施例，本领域的技术人员应理解，对本发明内容所作的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。
下面有具体实例对本发明进行详细说明，但不限定本专利。
实施例1：中间体I的合成
室温下，称取十八烷基二酸50.00g至反应瓶，加入甲苯400mL，加入苄醇 43.02g(2.5eq)，搅拌均匀，向反应瓶中加入对甲苯磺酸0.54g(0.02eq)，回流带水至原料反应完全，反应液降至室温后，加入0.27gNaHCO3，1mL水，搅拌10分钟，反应液浓缩，得到白色类固态十八烷基二酸双苄酯粗品；
用入600mL丙酮溶解粗品，加入氢氧化钠水溶液(12.72g氢氧化钠(2.0eq) 用170mL水溶解)，搅拌，25℃反应6.5小时，TLC监测，反应完全，过滤，滤饼转移至反应瓶，加入400mLEA，200mLTHF，加入160mL 2N HCl搅拌，待体系澄清，分层，水层用200mLEA+100mLTHF萃取1次，有机相用200mL饱和氯化钠溶液洗涤后浓缩，得到中间体I粗品，中间体I依次用400mL异丙醇、 400mL正庚烷重结晶，经干燥得55.39g，收率86.0％，纯度99.65％。
实施例2：中间体I的合成
室温下，称取十八烷基二酸49.99g至反应瓶，加入甲苯400mL，加入苄醇 51.62g(3.0eq)，搅拌均匀，向反应瓶中加入浓硫酸0.16g(0.01eq)，回流带水至原料反应完全，反应液降至室温后，加入0.21gNaHCO3，1mL水，搅拌10 分钟，反应液浓缩，得到白色类固态十八烷基二酸双苄酯粗品；
用入650mLDME溶解粗品，加入氢氧化锂水溶液(13.33g一水合氢氧化锂用150mL水溶解)，搅拌，30℃反应3.5小时，TLC监测，反应完全，过滤，滤饼转移至反应瓶，加入400mLEA，200mLTHF，加入162mL 2N HCl搅拌，待体系澄清，分层，水层用200mLEA+100mLTHF萃取1次，有机相用200mL饱和氯化钠溶液洗涤后浓缩，得到中间体I粗品，中间体I用400mL正庚烷重结晶，经干燥得56.80g，收率88.2％，纯度99.81％。
实施例3：中间体II的合成
室温下，向反应瓶中加入中间体I 45.00g、丙酮300mL、DIPEA 18.00g (1.25eq)、TSTU 41.30g(1.2eq)，搅拌均匀后，28℃下搅拌至反应完成，反应液浓缩，向剩余物中加入300mL乙酸乙酯、200mL水，搅拌分层，有机相用饱和NaCl溶液225mL洗涤，有机相浓缩，得到白色固体，向粗品中加入乙腈 250mL，升温至65℃，全部溶解后降温，0～3℃冰水浴搅拌析晶2小时，过滤，滤饼干燥得白色固体50.30g，收率：90.13％，纯度：99.68％。
实施例4：中间体II的合成
室温下，向反应瓶中加入中间体I 45.03g、THF 360mL、DIPEA 18.71g(1.3eq)、TSTU 41.34g(1.2eq)，搅拌均匀后，28℃下搅拌至反应完成，反应液浓缩，向剩余物中加入360mL乙酸乙酯、225mL水，搅拌分层，有机相用饱和NaCl溶液 225mL洗涤，有机相浓缩，得到白色固体，向粗品中加入乙腈225mL，升温至 65℃，全部溶解后降温，0～3℃冰水浴搅拌析晶2小时，过滤，滤饼干燥得白色固体51.89g，收率：92.97％，纯度：99.79％。
实施例5：中间体III的合成
依次向反应瓶中加入30.00g中间体II、四氢呋喃256mL、三乙胺8.47g (1.4eq)、1-苄基-L-谷氨酸17.00g(1.20eq)，25℃搅拌6小时，TLC监控反应完成，浓缩反应液，向浓缩物加入250mL EA，150mL水，搅拌分层，水相用 60mL EA萃取，合并有机相，有机相用120mlNaCl饱和溶液洗涤，浓缩有机相得到油状物，油状物用150mL乙腈溶解，加入100mL水，搅拌均匀，将溶液转移至冰水浴中搅拌1小时，过滤，滤饼用100mL水淋洗，干燥，得到产物34.32g，收率92.21％，纯度97.64％。
实施例6：中间体III的合成
依次向反应瓶中加入32g中间体II、乙腈256mL、DIPEA 20.66g(2.5eq)、 1-苄基-L-谷氨酸盐酸盐20.12g(1.15eq)，25℃搅拌4小时，TLC监控反应完成，浓缩反应液，向浓缩物加入256mL EA，150mL水，搅拌分层，水相用60mL EA 萃取，合并有机相，有机相用120mlNaCl饱和溶液洗涤，浓缩有机相得到油状物，油状物用160mL丙酮溶解，加入96mL水，搅拌均匀，将溶液转移至冰水浴中搅拌1小时，过滤，滤饼用100mL水淋洗，干燥，得到产物38.79g，收率 97.36％，纯度98.72％。
实施例7：中间体IV的合成
向反应瓶中投入中间体III 30.00g、四氢呋喃240ml、三乙胺5.86g(1.2eq)、 TSTU15.95g(1.1eq)，23～25℃反应5h，TLC监控原料反应完全，反应液浓缩，将所得浓缩物转入反应瓶中，加入二氯甲烷240ml，搅拌溶解，有机相依次用纯化水240ml、饱和氯化钠水溶液240ml洗涤，所得有机相减压浓缩，所得固体转入反应瓶，加入异丙醇200ml，20～25℃打浆0.5h，过滤，滤饼干燥，得白色固体31.95g，收率92.16％，纯度98.22％。
实施例8：中间体IV的合成
向反应瓶中投入中间体III 30.04g、丙酮240ml、DIPEA7.49g(1.2eq)、TSTU15.95g(1.1eq)，23～25℃反应3h，TLC监控原料反应完全，反应液浓缩，将所得浓缩物转入反应瓶中，加入二氯甲烷240ml，搅拌溶解，有机相依次用纯化水 240ml、饱和氯化钠水溶液240ml洗涤，所得有机相减压浓缩，所得固体转入反应瓶，加入无水乙醇210ml，20～25℃打浆0.5～1h，过滤，滤饼干燥，得白色固体32.88g，收率94.84％，纯度98.88％。
实施例9：中间体V的合成
向反应瓶中投入中间体IV 30.00g、四氢呋喃240ml、三乙胺5.05g(1.20eq)、AEEA-AEEA 14.76g(1.15eq)，25℃反应8h，TLC监控反应完全，浓缩反应液，加入二氯甲烷150mL溶解剩余物，有机相依次用124mL纯化水、氯化钠饱和溶液124mL洗涤，浓缩得到浅黄色油状物，加入异丙醚400mL，搅拌加热至55℃，粗品基本溶解，溶液搅拌降温至9～12℃析晶1h，抽滤，滤饼干燥，得白色固体 32.81g，收率96.25％，纯度98.73％。
实施例10：中间体V的合成
向反应瓶中投入中间体IV 31.04g、二氯甲烷248ml、DIPEA6.98g(1.25eq)、 AEEA-AEEA 15.26g(1.15eq)，26～27℃反应4h，TLC监控反应完全，有机相依次用124mL纯化水、氯化钠饱和溶液124mL洗涤，有机相浓缩得到浅黄色油状物，加入甲基叔丁基醚419mL，搅拌加热至55℃，粗品基本溶解，溶液搅拌降温至9～12℃析晶1h，抽滤，滤饼干燥，得白色固体35.39g，收率90.03％，纯度99.22％。
实施例11：中间体VI的合成
向反应瓶投入中间体V 25.00g、四氢呋喃200ml、DIPEA5.30g(1.3eq)、 TSTU9.88g(1.2eq)搅拌，25℃反应8h，TLC监控反应基本完成，反应液浓缩，将所得浓缩物转入反应瓶中，加入乙酸乙酯200ml，搅拌溶解，向反应瓶加入纯化水100ml搅拌，静置分液，有机相用饱和氯化钠水溶液100ml洗涤后浓缩，所得浓缩物转入反应瓶，加入甲基叔丁基醚200ml，搅拌加热至50～60℃溶解，然后搅拌降温至0～10℃析晶1h，抽滤，滤饼干燥，得类白色固体25.46g，收率 92.1％，纯度94.88％。
实施例12：中间体VI的合成
向反应瓶投入中间体V 25.00g、丙酮200ml、DIPEA5.30g(1.5eq)、TSTU9.88g(1.2eq)搅拌，25℃反应4h，TLC监控反应基本完成，反应液浓缩，将所得浓缩物转入反应瓶中，加入乙酸乙酯200ml，搅拌溶解，向反应瓶加入纯化水100ml 搅拌，静置分液，有机相用饱和氯化钠水溶液100ml洗涤后浓缩，所得浓缩物转入反应瓶，加入异丙醚200ml，搅拌加热至50～60℃溶解，然后搅拌降温至0～10℃析晶1h，抽滤，滤饼干燥，得类白色固体26.30g，收率95.12％，纯度97.33％。
实施例13：索马鲁肽脂肪酸侧链I
反应瓶中将50mL THF与1.45g Pd/C混合，加入13.89g中间体VI，氮气置换3次，氢气置换3次，20℃下搅拌反应3小时，TLC监控，原料反应完全，过滤，滤液浓缩得白色块状物，加入丙酮80mL，常温打浆30min，0～5℃打浆1 小时，过滤，滤饼真空干燥，得9.49g产物，收率83.2％，纯度93.60％(高效液相色谱)。Ms＝831.46(M+H)。