抗炎药WQE-134的放大合成
引言
5-butyl-4-(4-methoxyphenyl)-6-phenylpyrimidin-2-amine(WQE-134) 是一种具有强大抗炎性能的双功能抑制剂，可以抑制一氧化氮和前列腺素E2点产生。
原研路线，基于两个Suzuki-Miyaura偶联反应和两次柱色谱纯化操作，经历总共5步反应，以总收率40%获得最终产品WQE-134。
Havránek等人开发了一条新的合成路线，仅需经过两步合成WQE-134，总收率为34%，无需过柱子，最终产品只需要经过简单的萃取和重结晶，即可简便地放大至公斤级规模。
图片来自 OPRD
该研究成果以Full Paper形式发表在Org. Process Res. Dev.
DIO：10.1021/acs.oprd.0c00324
近期研究发现，多取代的嘧啶具有潜在的消炎功能。已有研究表明，许多5-烷基4,6-二芳基嘧啶-2-胺能够抑制一氧化氮和/或前列腺素E2的产生。除此之外，WQE-134还具有治疗溃疡性结肠炎的潜力，因此被选为进一步临床开发的抗炎药物。
原研路线，以2-氨基-5-丁基-4,6-二氯嘧啶（3）作为关键前体，随后依次与4-甲氧基苯硼酸、苯硼酸进行Suzuki-Miyaura偶联反应，制备目标化合物WQE-134。第一次Suzuki-Miyaura反应收率仅52%，这一步也成了整个合成路线的产率限制步骤，最终导致5步反应总收率为40%。
图片来自 OPRD
关键中间体3的制备很方便：由简单的羧酸二乙酯1与胍盐酸盐在乙醇钠存在下，于乙醇中回流，经过重结晶可以96%收率获得取代氨基嘧啶二酚2；随后再经Vilsmeier-Haack-Arnold试剂进行氯化、盐酸脱去二甲胺乙基两个步骤，以两步收率87%经过萃取和重结晶获得前体3。
该原研路线，主要存在的问题有：
1）第一个Suzuki-Miyaura偶联反应收率低，限制了整个合成路线总收率的提高
2）两次偶联反应，中间体4和产物WQE-134均需要经过柱色谱纯化，这样的纯化操作不利于进行放大制备
因此，为了高效、简便地获得临床研究所需的WQE-134化合物，就必须开发一条更加有效的、可以进行放大量产的合成路线
为此，作者尝试并开发了第一条简便的合成WQE-134的路线：
图片来自 OPRD
以市售的苯甲酰乙酸乙酯（6）为起始物料，首先与1-溴丁烷进行烷基化，收率可达92%；接着和胍进行环化，制备嘧啶衍生物8，收率65%；随后同样采用Vilsmeier-Haack-Arnold试剂进行氯化，得到氯代氨基嘧啶9；最后再和4-甲氧基苯硼酸进行Suzuki-Miyaura偶联反应，完成目标化合物WQE-134的合成。
相比于原研路线，该路线的优势在于：
1）总收率从40%提高至46%
2）仅最终步骤需要通过一次柱色谱纯化
但是，该路线由于最终步骤需要使用柱色谱进行纯化，仍然限制了反应的量产。
随后，作者对目标化合物5进行了再次逆合成解析：
图片来自 OPRD
路线二，作者尝试合成关键的二酮11：
图片来自 OPRD
苯己酮10经LiHMDS在低温甲苯中处理后，再和对甲氧基苯甲酰氯反应，即可接近定量地获得期望的1,3-二酮11。令人欣喜的是，1,3-二酮11与肼在乙酸中顺利转化为相应的吡嗪，这也证明了所制备得到的二酮的结构。并且，烷基化反应中没有检测到O-酰化的产物，这表明该反应具有非常好的化学选择性。
图片来自 OPRD
随后，作者采用尝试方法制备相应的1,3-二酮11后，不经分离，进一步与脲进行关环，但是，该步骤进行4天，从酮10制备得到嘧啶酚13，收率仅为34%；接下来，使用草酰氯经DMF催化，将酚转化为氯14，也需要经过两天回流，收率66%，并且需要通过硅胶过滤；最后，在钯催化下与甲酸铵进行胺化，经重结晶获得目标化合物。
该合成路线，虽然可以获得目标化合物WQE-134，但是也存在较多问题：
1）总收率方面，该路线仅22%
2）环化步骤为收率限制步骤，并且反应时间需要4天
3）同样的，氯化步骤时间也较长，需要两天时间
因此，整体路线虽然后处理简便了，但是收率下降严重，反应时间过长，这都是属于硬伤，注定了该路线不宜。
虽然合成路线二不理想，还是给作者带来了启发，随后作者开发了两步法合成WQE-134的第三条路线：
图片来自 OPRD
仍然以1,3-二酮11为关键中间体，该化合物可以由市售苯己酮10高效制备（98%），并且纯化操作简便；
碳酸胍与甲磺酸接近定量地转化为相应的甲磺酸胍15，该化合物与1,3-二酮11在五氧化二磷和甲磺酸中，于50 oC反应8天，最终经过萃取和重结晶操作，以35%收率制备WQE-134。虽然，作者希望改变反应条件以提高嘧啶环化收率和缩短反应时间，但是随着反应温度的提高，反应收率和产物纯度下降，同时伴随更多的副产物生成。
虽然反应时间较长，但是使用粗品二酮11（93% HPLC纯度）制备得到的产物5经重结晶后，纯度可达98.6%；如果是经过纯化的二酮11（99.4% HPLC纯度），产物5经纯化后可达99.2%的HPLC纯度。
评述
作者通过对目标化合物WQE-134进行分析，完成了三条合成路线的开发，最终开发出适宜进行公斤级生产的两步合成路线，虽然总收率不高（34%），并且嘧啶环化制备反应时间较长（8天），但是最终产品的纯度可达99.2%。随后，作者还将该方法应用于1175 g目标化合物WQE-134的制备，经过纯化后，HPLC纯度>99.9%。
当然，如果能够开发出更加高效的方法从1,3-二酮制备相应的氨基嘧啶化合物，将更加有效地推动相应的化合物的临床研究。