Suzuki-Miyaura_偶联反应在医药工业上的应用

Suzuki-Miyaura偶联反应在医药工业上的应用韩硕2014/10/21Suzuki-MiyauraCoupling一、反应通式：二、反应机理三、Suzuki-MiyauraCoupling在医药工业中的应用实例1.BoronicAcidandArylChlorideCoupling2.BoronicAcidandArylBromideCoupling3.BoronicAcidandArylIodideCoupling4.BoronicAcidandAlkenylTriflateCoupling5.BoraneandArylHalideCoupling6.BoraneandAlkylHalideCoupling7.BoronicEsterandArylHalideCoupling8.BoronicEsterandAlkylHalideCoupling9.BorateComplexes1.BoronicAcidandArylChlorideCoupling1、最初的三步合成路线：化合物1氨基先用乙酰基保护，然后与苯硼酸偶联，最后脱保护得到化合物5。2、改进后工艺：化合物1的氨基做成亚胺保护，然后直接与苯硼酸偶联，最后在后处理时用盐酸（3N）脱保护得到化合物5。co-workersatPfizer1、Pd2(dba)3[三(二亚苄基丙酮)二钯],P(t-Bu)3,KF，THF，无水条件，无产物2、更换溶剂如二氧六环，碱如Cs2CO3,CsF,orK3PO4，也无产物3、发现水能促进反应，Pd2(dba)3,P(t-Bu)3,andNa2CO3inTHF/H2O4、对反应条件充分的研究发现Dimrothrearrangement在溶剂DMAc,MeCN和EtOH中很快,但在1,4-dioxane,THF和2-MeTHF中很慢；5、溶剂水的用量也是关键,水比例太大会促进重排副产物的生成，水太少会降低反应速率。ResearchersatMerckChungandco-workersatMerck类风湿性关节炎和牛皮癣候选药物(16)2、改进工艺：采用两相反应体系，硼酸(14)1.25equiv,Na2CO3a.q.—toluene/Pd(OAc)2(1mol%),PPh3(3mol%),KCl(0.1equiv),n-Bu4NCl(0.1equiv)，90℃,2.0-2.5，Y=91%(EtOAc重结晶)。3、研究员们发现制备苯硼酸时残留的副产物i-PrOH会促进偶联反应的进行，从而进一步改进工艺：1.1equivofboronicacid，Pd(OAc)2(1mol%),PPh3(2mol%),andNa2CO3ini-PrOH1、最早偶联条件:PdCl2(dppf)/toluene/reflux,硼酸(14)2.0-2.5equiv。该条件下苯硼酸14使用的当量大。2.BoronicAcidandArylBromideCoupling1、Pd(PPh3)4催化，价格高，Pd残留量大(40-80ppmofPd)。2、Pd/C易得，价格便宜，易清除。3、Pd/C(1.2mol%)，Na2CO3，1:1MeOH/H2O，refluxSmithKlineBeechamPharmaceuticals治疗抑郁症候选药物1、最初偶联催化剂为PdCl2(dppf)，反应效果好，但偶联产物32重金属残留严重超标Pd(3500ppm)、Fe(1160ppm)。2、优化后工艺催化剂为2.6mol%Pd/C，K2CO3做碱，溶剂10:1(v/v)DMF/H2O，80C,中间体32收率85-92%，重金属残留18-80ppmofPd。MerckYatesandco-workersatEliLilly抗肿瘤活性化合物（41）关键中间体40的制备：1、最初反应条件：Pd(OAc)2/PPh3。该条件缺点：反应重现性差，溴化物38的质量差异对反应影响大，重金属残留难以控制（Pdlevelsvaryingfrom20to1000ppm）。2、5%Pd/C，t-BuOH；重金属残留低（低于20ppm），产物易分离。ResearchersatMerck（默克）骨质疏松类药物（44）1、最先路线采用化合物42与Boc保护的43偶联。反应条件：5mol%PdCl2(dppf).CH2Cl2,Na2CO3,DMF/H2O,90℃。但后续脱除Boc时产生大量腈基水解为酰胺的杂质45。2、筛选了钯催化剂(Pd2(dba)3,Pd(OAc)2,PdCl2(dppf).CH2Cl2)、膦配体、碱和溶剂,发现不用Boc保护的43也能与42偶联。反应条件：3mol%PdCl2(dppf).CH2Cl2,K2CO3,DMF/H2O,80℃.该条件下得到44粗品中Pd和Fe残留8000ppm，柱层析或是用P(n-Bu)3简单处理无法除去。3、重金属的除去。将44粗品溶于乙酸乙酯（其中含20mol%PBu3）,然后用乳酸水溶液处理，水相Na2CO3碱化，乙酸乙酯萃取，粗品再用甲苯重结晶，Pd和Fe残留50ppm。联苯（48）由2-氟苯硼酸(46)和溴苯（47）在[(allyl)PdCl]2(1.0mol%)、P(t-Bu)3(2.4mol%)(10%inhexane)、THF/H2O(3：1)、45-50℃条件下反应2h制备而得，联苯（48）用H2O/i-PrOH结晶纯化，Y=85%,纯度：96.3%。Gauthierandco-workersatMerck（默克）1、化合物(60)和PhB(OH)2(2)的偶联PdCl2(dppf).CH2Cl2(1mol%)toluene/H2O/DMF。用heptane/toluene体系重结晶得到中间体(61)，收率88%。ScientistsatBanyuPharmaceuticalandMerckreportedthepreparationof62（万有&默克）二溴吡嗪(63)在Et3SiH,Pd(OAc)2,PPh3,Na2CO3,DME/EtOH/H2O，80℃条件下还原得到单溴吡嗪(60)。体系冷却后,加入苯硼酸(2)、Na2CO3，体系重新加热至80℃反应2h。用heptane/toluene体系重结晶得到中间体(61)，两步收率87%。Liandco-workersatPfizer（辉瑞）类风湿性关节炎治疗药物（66）1、PdCl2(dppf).CH2Cl2,CsF,K2CO3,2-MeTHF/H2O,70℃。2、CsF的加入主要为抑制苯硼酸（65）的去硼化副反应，这种多氟苯硼酸一般容易发生去硼化反应。3、产物66重金属残留严重超标[Pd(2100ppm)、Fe(3200ppm)]。研究员认为是重金属与化合物中显弱碱性的三氮唑部分螯合导致的重金属残留。于是研究员们采用了碱性更强的碱（如TEA）在异丙醇中与产物一起回流处理，重金属残留低于10ppm。ResearchersatAbbottincorporated（雅培）通过Suzuki偶联制备一种手性苯甲酸（74）反应条件：PdCl2(dbpf),K2HPO4,K3PO4,DME/H2O/EtOHatrtfor4h.2-arylpyrrole73wasisolatedaftercrystallizationfromMeOHin73%yield.Merifieldandco-workersatAstraZeneca(阿斯利康.英国)治疗发炎性或过敏性哮喘和鼻炎候选药物（78）1、最初的反应条件由药化组提供，Pd(PPh3)4,Na2CO3,EtOH/H2O.2、反应条件的筛选Pd(OAc)2/P(p-tolyl)3为最佳催化体系，Ethanol,methanol,orIMS为最佳溶剂，脱气以抑制苯硼酸的自身偶联3、最终方案首先处理催化剂，将1mol%Pd(OAc)2和5mol%P(p-tolyl)3在IMS中室温搅拌3-5h。然后把上述催化剂加入苯硼酸(76)、溴代噻吩(75)以及Na2CO3、H2O/IMS的混合物中加热至回流反应。Frayandco-workersatPfizer（辉瑞）治疗疼痛药物（82）1、最初反应条件：Pd(PPh3)4,H2O,高温。收率低。2、优化工艺Fray和同事选用富电子、空间位阻大的膦配体发展了一系列反应条件，最优方案为：Pd2(dba)3,P(t-Bu)3.HBF4,KF,THF/H2O,20℃,1h.采用KF可以减少酯的水解和2,3,5-三氯苯硼酸的分解。3.BoronicAcidandArylIodideCouplingThomsonandco-workersatPfizer（辉瑞）中间体93通过5-溴-2-碘甲苯(92)和苯硼酸(2)的Suzuki偶联制备，然后通过高真空减压蒸馏分离，收率80%。Thesamebiaryl93hadbeenpreviouslypreparedbyadifferentgroupthroughtheSuzukicouplingofPhB(OH)2and4-bromo-2-methylphenyldiazoniumtetrafluoroborate,butonlyin48%yield.Magnusandco-workersatEliLilly（礼来）治疗帕金森氏症候选药物（97）联苯化合物（96）由化合物95与化合物23通过Suzuki反应制备。1、Pd(OAc)2/PPh3,Na2CO3,i-PrOH/H2O,refluxfor3h.生成的联苯化合物（96）很难过滤，收率70%，纯度95%。2、Pdblack,K2CO3,MeOH/H2O(5:1v/v),refluxfor1h.收率88%(99%purity,10ppmPd)用i-PrOH/H2O/AcOH重结晶后的化合物96很好过滤。1、以10%Pd/C(5mol%)为催化剂，THF/H2O作溶剂,加入PPh3提高反应速率。2、研究员没有提及底物116发生双偶联的情况;但是,通过硅藻土过滤后处理、重结晶可以得到很高收率的选择性单偶联产物117(收率94%)，纯度99%，重金属残留10ppmPd.ResearchersatJohnson&JohnsonPRDinBelgiumandSolviasA.G.inSwitzerlandcollaboratedtopreparedrugcandidate118.4.BoronicAcidandAlkenylTriflateCouplingJacksandco-workersatPfizer(辉瑞)治疗原发性肺动脉高压和充血性心力衰竭药物(123)1、苯硼酸（120）由溴化物（119）(n-BuLi,B(Oi-Pr)3,thenaqueousAcOH)制备而得，不经分离直接投下一步偶联反应。2、偶联反应条件：PdCl2(PPh3)2,PPh3,Na2CO3,THF/H2O/hexane,该条件所需催化剂量小(0.25mol%)。3、反应完毕,加入2,4,6-trimercaptotriazine[三聚硫氰酸]清除残留的重金属Pd。4、该条件下完成了大批量的制备（79.5kg中间体122，Y=95%，Pd残留10ppm）。WinkleandSchaabatPfizerapotentialtreatmentofpulmonaryhypertension(129)1、Pd(PPh3)4(0.6mol%)，K2CO3，THF/H2O，50℃，4h。Y=91%。2、原来偶联原料采用硼酸126。由于126采购成本高，研究员采用化合物125a或125b与B(Oi-Pr)3制备126。制备过程中发现有大量的二芳基硼酸（127）生成，通过控制反应温度（-70~-5℃）或是加大B(Oi-Pr)3的用量（2e.q.）也无法避免。3、而另一方面，把B(Oi-Pr)3的用量降低至0.6e.q.，可以生成几乎唯一的产物二芳基硼酸（127）。127难结晶纯化，不分离直接用于下一步偶联。4、这类型的反应也进一步拓展了对Suz