迟现抗原-4（VLA-4）表达于干细胞、祖细胞、T和B细胞、单核细胞、自然杀伤细胞、嗜酸粒细胞以及中性粒细胞。其可以通过机体免疫系统促进炎症反应，并协助将白细胞运输到炎症组织。相关研究证明，VLA-4在哮喘、多发性硬化症和类风湿性关节炎等细胞粘附介导的炎症中起到了重要作用。因此，小分子VLA-4拮抗剂有望成为该类炎性疾病的有效治疗方式。基于此，比利时UCB Pharma SA制药开发了新型VLA-4拮抗剂UCB-108770，该药物显示了巨大的临床前景，因此，为了满足未来临床需求，研究人员对UCB-108770进行了多公斤工艺开发。
图一 新型VLA-4拮抗剂UCB-108770
UCB-108770的初始药化合成工艺如图二所示，初始工艺以（S）- 对硝基苯丙氨酸为原料，首先在酸性条件下酯化得到化合物2，然后Boc保护氨基得到化合物3；还原化合物3的硝基可以得到中间体4， 中间体4与2,6-二氯苯甲醛和二乙烯硫醚环化得到化合物5；随后在氧化条件下（NaIO 4）的芳构化得到化合物6；TFA下脱去Boc保护基得到中间体7；然后经缩合反应得到化合物8；最后经过水解反应即可得到目标产物。该路线经过8步反应，总产率为5%。做为药化路线，该路线方便通过酰化反应制备各种酰胺衍生物，为药物发现提供了大量的化合物。
图二 UCB-108770初始合成工艺
以上工艺路线虽然可以拿到目标产物，但存在几个问题，包括：步骤多，需要多次保护/脱保护，需要多次色谱纯化；而且在最后一步中有观察到1的差向异构体（HPLC测定对映体的比例为3%）。
因此，为了支持进一步的研究，研究人员又开发了UCB-108770的公斤级工艺（图三）。同样地，该工艺也是使用（S）- 对硝基苯丙氨酸为原料，首先在酸性条件下形成甲酯2；但是在第二步是让2与酰氯缩合得到酰胺化合物9；化合物9经过硝基还原得到化合物10；化合物10与醛缩合得到中间体22后与烯烃环化得到中间体12；中间体12在酸性条件下芳构化得到化合物13；最后在酸性条件下脱去甲基得到目标产物。最后的酸性水解有效避免了初始工艺中差向异构体的出现，可以以99%纯的得到目标产物。该工艺路线经过7步反应，总产率提升到了26%，仅需要一次色谱柱分离，单次生产量可达1公斤。
图三 公斤级制备工艺
为了进一步提高UCB-108770的生产性，研究人员对以上工艺进行了进一步开发（图四）。通过图四可以看出，在GMP工艺中，研究人员使用了N-乙烯基吡咯烷酮做为富电子烯烃，以及使用了O2/N2这一芳构化条件，从而最大限度地避免了副反应的生成。通过该路线，研究人员从50公斤（S）-4-硝基苯丙氨酸甲酯开始，通过6步反应得到了32公斤UCB-108770产品，总收率40％。
图四 GMP工艺路线
总的来说，研究人员步步为营，通过多步开发，得到了较为理想的UCB-108770的GMP生产工艺，改进后的工艺通过6步反应，总产率高达40%，单次生产可达30公斤，为新型VLA-4拮抗剂UCB-108770的供应提供了强有力的保障。
参考文献：
1. Efficient Multikilogram Synthesis of a VLA?4 Antagonist via a Povarov Reaction, 2019;
2. 2,6-Quinolinyl and 2,6-naphthyl derivatives and their use in the treatment of VLA-4 dependent diseases. EP 1501801 B1, 2008.
作者简介：云天，药物化学博士，主要从事小分子药物研究，尤其擅长小分子药物的合成工艺及后期药物开发研究，已完成多个抗癌药物分子的合成和活性评估。
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