191732-72-6 / 來那度胺 — 雙鷺?biāo)帢I(yè)專利路線與新基原研路線對比分析

國家食品藥品監(jiān)督管理總局藥品審評中心于2016年4月20日公布了雙鷺?biāo)帢I(yè)的Lenalidomide(來那度胺)為“臨床急需或與我國現(xiàn)有治療藥品比較具有明顯的臨床優(yōu)勢，擬納入優(yōu)先審評程序”。這一消息在業(yè)界引發(fā)熱議，本期編者將通過雙鷺?biāo)帢I(yè)與Clegene公司所申請的專利，對比分析這兩家公司的合成工藝路線。

背景介紹：

Lenalidomide(CDC-501和CC-5013)，美國Clegene公司研發(fā)的三大明星藥物之一(Thalidomide，Lenalidomide和Pomalidomide，圖1)，屬于TNF-α抑制劑，具有免疫調(diào)節(jié)，抗血管生成和抗腫瘤特性。首先于2005年12月27日經(jīng)FDA批準(zhǔn)在美國上市，之后分別在歐洲(2007年6月14日)、日本(2010年6月25日)和中國(2013年1月23日)上市，用于治療骨髓增生/發(fā)育異常綜合征，套細(xì)胞淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤。美國FDA和歐盟EMA又分別在2015年2月17日和2月20日相繼擴(kuò)展了Lenalidomide的治療適應(yīng)癥——和地塞米松聯(lián)合使用作為一線用藥治療多發(fā)性骨髓瘤。根據(jù)Celgene公司年報顯示，Lenalidomide 2014年全球銷售額達(dá)到49.8億美元，2015年銷售總額58億美元，增長率為16.5%，其全球年銷售額預(yù)計5年內(nèi)將再翻一番，至2020年銷售總額或高達(dá)100億美元。

雙鷺?biāo)帢I(yè)的Lenalidomide制劑已經(jīng)完成了驗證性臨床研究，于2014年11月18日進(jìn)入CDE進(jìn)行審評，是國內(nèi)第一家申請生產(chǎn)的。2016年4月20日又獲得優(yōu)先審評權(quán)，將很快在國內(nèi)上市。目前，國內(nèi)除美國Celgene公司的進(jìn)口產(chǎn)品在銷售及雙鷺?biāo)帢I(yè)獲得優(yōu)先審評外，還有其他制藥企業(yè)申請報批如表1所示。

藥物發(fā)現(xiàn)：

Lenalidomide是Thalidomide(沙利度胺)類似物，其藥物發(fā)現(xiàn)需要從Thalidomide說起。Thalidomide是一個消旋體，“反應(yīng)停”事件發(fā)現(xiàn)(S)-Thalidomide是引起致畸性的元兇，但是研究表明(R)-Thalidomide在體內(nèi)很容易發(fā)生消旋，對于孕婦服用帶來的致畸性不可避免，1961年11月被強(qiáng)行撤市。但是，科學(xué)家并未全盤否定這個藥物，而是進(jìn)行深入研究，特別是在免疫、抗炎、抗血管生成及一些疑難雜癥上的臨床治療研究。1964年， Thalidomide被發(fā)現(xiàn)能夠治療結(jié)節(jié)性紅斑(ENL)；1991年，其抗炎機(jī)制被證實，Thalidomide能夠治療ENL主要原因是選擇性抑制人單核巨噬細(xì)胞受到免疫刺激所釋放的腫瘤壞死因子 α (TNF-α )。1998年7月美國生物制藥企業(yè)Clegene獲得FDA批準(zhǔn)將Thalidomide用于治療ENL的功用在美國重新上市。

基于Thalidomide的臨床活性研究，化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理效果，Clegene也在研究開發(fā)新穎的類似物或者衍生物，期望去除無法避免的胚胎致畸性。于是對Thalidomide進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，合成了氨基鄰苯二甲?；愃莆锊⑦M(jìn)行了活性測試。與此同時還測試了異吲哚酮類似物EM-12，發(fā)現(xiàn)該化合物具有相同的TNF-α的抑制活性。在后續(xù)開發(fā)中，考慮到異吲哚酮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要優(yōu)于鄰苯二甲酰胺環(huán)，并有可能提高生物利用度，所以基于EM-12的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)了對兔子胚胎沒有致畸性的Lenalidomide。

合成路線：

鑒于Clegene公司沒有申請化合物專利，通過對已公開專利的分析，雙鷺?biāo)帢I(yè)子公司南京卡文迪許生物工程技術(shù)有限公司從設(shè)計新穎路線和發(fā)明新的晶型出發(fā)，發(fā)明了一條全新路線進(jìn)行Lenalidomide的合成并申請專利。除獲得國內(nèi)專利授權(quán)外，雙鷺?biāo)帢I(yè)的Lenalidomide已在美國、歐洲、韓國、日本、澳大利亞、印度等國家申請了專利，部分專利已在美國、歐洲、韓國、日本、澳大利亞獲得專利授權(quán)。下面編者重點比較一下兩家的合成路線。

Lenalidomide的分子結(jié)構(gòu)共包含兩個部分，分別是異吲哚酮和2,6-哌啶二酮結(jié)構(gòu)。而專利報道合成路線的區(qū)別是異吲哚酮環(huán)和哌啶環(huán)的關(guān)環(huán)步驟。

首先是Clegene的初始路線，如圖2所示。該路線的設(shè)計是先構(gòu)建哌啶環(huán)，再與2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯2反應(yīng)構(gòu)建哌啶環(huán)得到化合物4，然后催化氫化得到Lenalidomide。其中，反應(yīng)的關(guān)鍵中間體2的合成是以2-甲基-3-硝基苯甲酸甲酯1為原料，CCl4為溶劑，紫外光照條件催化溴化得到。另外一個關(guān)鍵中間體α-氨基戊二酰亞胺鹽酸鹽3的合成是以N-芐氧羰基-L-谷氨酰胺為起始原料，CDI和THF條件下關(guān)環(huán)，再催化氫化得到。該方法的缺點：(1)合成化合物2，紫外光照射下催化反應(yīng)回流反應(yīng)時間長收率低且工業(yè)化困難，對生產(chǎn)人員工作中對催化光源汞燈產(chǎn)生的紫外光的防護(hù)比較困難。此外，CCl4毒性大，對臭氧層破壞作用嚴(yán)重，現(xiàn)為聯(lián)合國環(huán)境總署禁止使用的化學(xué)品，工業(yè)生產(chǎn)時處理困難，對環(huán)境極為不利。(2)合成關(guān)鍵中間體3，CDI和THF回流反應(yīng)時間長，高溫回流使得產(chǎn)物純度偏低，分離純化困難；催化氫化反應(yīng)的加壓使工業(yè)化操作時的危險程度大大增加。

然后是Lenalidomide的工藝路線，如圖3所示。2-溴甲基-3-硝基苯甲酸甲酯2與谷胺酰胺甲酯7在堿性條件關(guān)環(huán)得到關(guān)鍵中間體異吲哚酮8，隨后經(jīng)過兩種策略不同順序關(guān)環(huán)構(gòu)建哌啶環(huán)合成Lenalidomide。該專利保護(hù)合成路線的優(yōu)點是該路線以天然氨基酸為起始原料，價格低廉。缺點是(1)對反應(yīng)產(chǎn)物的分離提純至少二次或者二次以上用到柱層析，工業(yè)化操作復(fù)雜困難，不利于工業(yè)化放大生產(chǎn)。(2)在合成中，兩次用到加壓催化氫化，導(dǎo)致工業(yè)化操作時的危險程度大大增加。(3)整條合成路線的總收率不足20%。

如圖4所示，雙鷺?biāo)帢I(yè)設(shè)計一條不同于原研公司的新路線，一定程度上克服了現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足。首先是以化合物2為起始原料構(gòu)建異吲哚酮12，再與α-溴代戊二酸二甲酯13發(fā)生親核取代得到化合物14，最后在氨基鈉條件下環(huán)合構(gòu)建哌啶環(huán)得到Lenalidomide。

該工藝路線與原研公司路線相比，有以下幾個優(yōu)點：(1)合成路線簡短，方法簡便；且所需的關(guān)鍵底物的制備方法簡單，價格低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)的要求。(2)反應(yīng)條件較為溫和，無需苛刻的長時間回流反應(yīng)；且各步所用溶劑易于環(huán)保處理，對環(huán)境友好。(3)反應(yīng)所得的產(chǎn)物純度高，分離提純簡單，無需柱層析等復(fù)雜的分離提純條件。(4)各步反應(yīng)收率較高，總收率為28%。但是，缺點是路線中涉及不易制備和儲存的氨基鈉為反應(yīng)試劑，且起始原料也需要前期合成，也將在一定程度上制約該路線大量制備的有效性。

小結(jié)：

通過兩條工藝路線的技術(shù)性比較(表2)，我們很容易發(fā)現(xiàn)這兩條路線的優(yōu)缺點。比如，雙鷺?biāo)帢I(yè)的工藝路線雖然避免了加壓催化氫化，但是在最后合成Lenalidomide這一步采用自制氨基鈉及不易控制的低溫條件，也存在著一定的不足。著名藥物化學(xué)家Jie Jack Li有本書叫《The Art of Drug Synthesis》，闡明路線設(shè)計和反應(yīng)條件選取是一門藝術(shù)。如何更好地設(shè)計一條合成路線，是我們一直探索和追求的。