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    明星藥物之依魯替尼的合成路線和晶型解析

    時間:2017-11-20    作者:聯創生物醫藥信息部

    簡介

    依魯替尼(Ibrutinib)作為一種Michael受體,可選擇性地與布魯頓酪氨酸激酶(Bruton’s tyrosine kinase,BTK)的半胱氨酸殘基(Cys-481)形成共價鍵。該激酶是至少三種關鍵B-細胞生存機制的重要介質。布魯頓酪氨酸激酶的這種多重作用可以使其指揮B-細胞惡性腫瘤進行入淋巴組織,使腫瘤細胞能夠接觸必要的微環境而得以生存。

    最初,Celera Genomics開展BTK抑制劑項目,篩選出了一系列小分子抑制劑。2006年4月,Pharmacyclics公司從Celera Genomics公司購得BTK抑制劑項目,隨后選擇PCI-32765(即現在的依魯替尼)進行后續的臨床前研究。2011年12月,Pharmacyclics公司與楊森制藥(Janssen)合作共同開發依魯替尼和市場推廣。2013年2月,依魯替尼被FDA授予突破性治療藥物資格,并分別于2013年11月和2014年2月批準為套細胞淋巴瘤(mantle cell lymphoma,MCL)和慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)的治療藥物。


    作為Pharmacyclics的旗艦產品,依魯替尼已經在超過40個國家被批準用于治療血癌疾病,其中包括一種類型的白血病和一種罕見的淋巴瘤。2014年,依魯替尼為Pharmacyclics公司貢獻了5.4億美元的全球銷售收入,分析師預計,依魯替尼的年銷售收入將能在未來三年內達到30億美元以上。2015年5月,制藥公司艾伯維(Abbvie)斥資210億美元收購依魯替尼的生產商Pharmacyclics公司。據藥渡數據檢索,2015年依魯替尼的年銷售額已達14.43億美元。 

    合成路線

    目前據文獻和專利披露的依魯替尼的合成路線主要有兩條。第一條是在芳醚的結構基礎上構建1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶雜環,隨后通過Mitsunobu反應,立體選擇性的引入哌啶環,最后?;?,得到依魯替尼,具體如下圖所示。

    在活性篩選的早期,這條路線可以便捷的構筑不同的雜環體系,使化合物的結構多樣化,有助于候選化合物的選擇。之后,藥物化學家對這條路線進行了簡單的優化,通過對化合物9的碘化和Suzuki偶聯,可以快速制得中間體5。

    楊森制藥(Janssen)申請的專利中披露了另一條生產依魯替尼的工藝路線?;衔?和手性的肼12-R反應得到單一區域選擇性的產物13?;衔?3與大大過量的甲脒反應,催化氫化后得到化合物8粗品。粗品在甲醇與水的混合溶劑中重結晶,能以80%的收率和92.5%的純度得到化合物8。

    消旋的肼12-Rac是由化合物15與Boc保護的肼反應得到的腙16,經NaCNBH3還原后得到。專利中提到對12-Rac進行拆分,可以得到12-R,不過沒有詳細的實施例。


    相較于早期的合成路線,這條制備路線具有以下優勢:

    ①通過化合物12-R,整條合成路線更具有會聚性;

    ②避免使用Mitsunobu反應,減少廢棄物的產生,工藝路線更加綠色環保;

    ③避免使用在高溫下會分解放熱的致癌物質水合肼;

    ④在構筑嘧啶環的步驟中,將反應溫度從180℃降低到120℃,同時底物由甲酰胺替換成甲脒。

    同時也有個很大的缺陷,就是要經過手性拆分才能得到手性的肼12-R。

     

    鑒于其市場前景,依魯替尼引起很多藥企仿制的興趣,不過其化合物專利最早要到2026年12月28日才會失效。目前,有眾多藥企開發了合成路線來制備依魯替尼,用以規避原研的專利,主要可以分成4類。

     

    2.1. 在工藝的最后階段構筑吡唑并嘧啶雜環

    在制備的最后階段才構筑吡唑并嘧啶雜環,化合物3與18在三乙胺的作用下形成吡唑雜環,隨后與DMF-DMA反應,以73%的收率得到依魯替尼,具體如下所示。該路線的優勢就是避免了哌啶環的保護和脫保護。不過,專利中沒有提化合物18的制備方法及其穩定性,此外化合物18和化合物19都是Michael受體,可能具有基因毒性。



    2.2. 在工藝的開始階段先引入哌啶環,再引入芳環

    在工藝的開始階段先通過Mitsunobu反應或SN2引入哌啶環,再通過Suzuki或Kumada偶聯引入芳環。在Arromax、Mylan、Sun Pharmaceutical和幾家中國公司披露的專利中都采用類似的合成路線?;衔?可以大批量的商業購買,不過手性化合物6的生產成本較高,同時在Mitsunobu反應中,化合物6需要過量使用,會造成整個工藝的生產成本較高。在幾篇專利中沒有具體說明由此得到的依魯替尼的純度。


    2.3. 以嘧啶環為底物構筑吡唑并嘧啶雜環

    在以上提到的制備工藝中,都是在合成路線中構筑吡唑并嘧啶雜環,Sandoz和浙江臺州的九洲藥業通過另一種策略制得依魯替尼。Sandoz開發的合成路如下所示,嘧啶化合物22與二苯醚通過Friedel-Crafts?;磻玫交衔?3,氨水取代,與肼反應構筑吡唑并嘧啶雜環,脫去保護得到依魯替尼。



    2.4. 通過“屏蔽”丙烯酰胺得到依魯替尼

    在Sandoz披露的一篇專利中,采用了一種新穎的方式來引入依魯替尼中的Michael受體部分?;衔?0與化合物5發生SN2取代后,在高溫下使降冰片烯部分通過逆Diels-Alder反應分解,得到依魯替尼。這一策略的優點就是避免使用具有基因毒性的中間體,不過缺陷也很明顯,反應條件過于苛刻,在最終生產放大中難以實現。



    2.5. 其他的切斷方式

    在Janssen申請的一篇專利中,給出了如下可能的合成方法,不過并沒有具體實例。



    依魯替尼的晶型

    原研公司的晶型專利顯示依魯替尼具有3種無水多晶型物(A、B、C)和3種溶劑合物。晶型A具有最高的熔點,約154℃,晶型B在約120℃熔化,而晶型C的熔點約為140℃,表明晶型A是熱力學上最穩定的形式。在室溫下,晶型B和C是在動力學受控的條件下形成的亞穩態多晶型物。晶型A是Pharmacyclics公司選擇商業化的晶型。晶型A在水中具有較低的溶解度(13mg/L,pH8)和較高的體外滲透性,屬于BCS 2類化合物。由于API的粒徑對依魯替尼的生物利用度影響較大,需要對API進行微粉化。

    在禁食條件下,晶型A的絕對口服生物利用度僅為2.9%。在一項臨床研究中,當食用高脂肪食物后,其生物利用度約增加2倍,表明依魯替尼有著顯著的食物效應。鑒于其生物利用度低和食物效應大,游離堿并不是理想的API形式??紤]到FDA加速審批程序,Pharmacyclics和Janssen決定繼續開發這種不完美但可接受的晶體形態以最快的速度獲準上市。

    根據FDA橙皮書,晶體A的專利將于2033年10月30日到期。這項重要的專利有可能將依魯替尼的獨家銷售延長7年。一般情況下,依魯替尼的仿制藥不能在化合物專利到期時就開始銷售,除非他們擁有自己的API晶型專利或得到原研藥企的授權。因此,仿制藥企已經投入大量資源來研究和開發其晶型,以期能替代原研晶型。

    此外,美國FDA已經發布了依魯替尼的生物等效性要求,包括對健康男性和女性受試者的140mg劑量的進食和禁食研究。鑒于晶型A的生物利用度為2.9%,并且具有顯著的食物效應,可以嘗試使用新晶型來代替原研晶型。目前對仿制藥公司有兩個好消息(1)由于依魯替尼沒有細胞毒性,生物等效性研究可以在健康志愿者中進行;(2)還有近十年的時間來對此進行研究和優化,相信會有一個好的結果。如果決定采用新晶型和/或制劑,那么將通過505B(2)進行申請。這樣,就必須進行獨立的臨床試驗以證明其有效性和安全性。不過原研公司(楊森和AbbVie)也可以選擇開發具有改進的生物利用度和較低劑量的替代晶型/制劑,以延長其獨家銷售。

    目前專利申請已經提交了許多新晶型,大多數新發現的晶型是游離堿的結晶溶劑合物,藥用價值不高。相比晶型A,蘇州晶云和蘇州鵬旭醫藥申請保護的晶型I具有略高的水溶性,因此很難顯著的提高其生物利用度。Perrigo公司描述了通過DME溶劑合物制備的無水結晶形式VI,但沒有提供表征,不清楚其性質。


    依魯替尼的pKa為3.74,因此可以與強酸形成鹽,由Ratiopharm公司報道了其HCl鹽,可能會改善其生物利用度。Ratiopharm公司發現,在-20℃的二氯甲烷中,在異丙醇中使用1.25M HCl,可以使依魯替尼形成鹽酸鹽,然后在冷卻下加入甲基叔丁基醚,最后漿料升溫至室溫,得到其鹽酸鹽和低于0.1%的酸加成副產物。該方法在專利申請中以30g規模進行的。測量依魯替尼的游離堿晶型A及其鹽酸鹽的動力學和熱力學溶解度發現,鹽酸鹽在所有pH下都能顯著的改善溶解度,盡管在pH4.5和6.8時溶解緩慢。如果其鹽酸鹽的粒徑較大,可以通過研磨提高溶解速率。專利中沒有為鹽酸鹽提供生物利用度數據,也沒有提供關于長期穩定性的任何數據,而這些是衡量其鹽酸鹽能否代替晶型A的關鍵信息。Zentiva公司的專利申請則描述了依魯替尼硫酸鹽的多晶型物和無定型,同樣沒有披露關于溶解度,穩定性或生物利用度的信息。 

    參考文獻

    PCT Int. Patent Application WO 2008/039218 A3

    ChemMedChem 2007, 2, 58?61.

    U.S. Patent Application 2014/0275126

    U.S. Patent Application 2015/0376193 A1

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    PCT Int. Patent Application WO 2016/127915

    Patent Application WO 2016/079693

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    Patent Application WO 2016/000476

    U.S. Patent 9,296,753 B2

    U.S. Patent Application 2015/0158871 A1

    PCT Int. Patent Application WO 2015/081180






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