本發(fā)明涉及一種氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯、其制備方法及應(yīng)用，具體用于制備沙格列汀的中間體，繼而合成抗糖尿病藥物沙格列汀。

背景技術(shù)：

沙格列汀化學(xué)名為(1S,3S,5S)-2-[(2S)-2-氨基-2-(3-羥基金剛烷-1-基)乙?；鵠-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-腈（Ⅸ），結(jié)構(gòu)式如下所示。

（Ⅸ）

沙格列汀是一種新型抗糖尿病藥物，是由百時美施貴寶公司研制開發(fā)的一種二肽基肽酶-Ⅳ抑制劑，用于治療2型糖尿病。具有強效、高選擇性、不良反應(yīng)低等特點。沙格列汀于2009年7月首先在美國上市，同年10月批準在歐盟上市，2011年5月經(jīng)批準其制劑在中國上市。

專利WO2004052850；WO2013175395和文獻Preparation of Saxagliptin, a Novel DPP-IV Inhibitor. Organic Process Research & Development 2009, 13, 1169–1176報道了沙格列汀的如下合成方法：

方法一：

該方法以（S）-N-叔丁氧羰基-（3-羥基金剛烷-1-基）甘氨酸和(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲酰胺的甲磺酸鹽或鹽酸鹽為原料，經(jīng)在EDC/HOBt條件下發(fā)生的縮合反應(yīng)，得到(S)-2-{(1S,3S,5S)-3-氨甲?；?2-氮雜雙環(huán)[3,1,0]己烷-2-基}-1-[(3-羥基金剛烷-1-基）-2-氧代乙基]叔丁氧甲酰胺，采用三氟乙酸酐或三氯乙酰氯對其進行脫水并在堿性條件下脫保護得(S)-2-{(1S,3S,5S)-3-氰基-2-氮雜雙環(huán)[3,1,0]己烷-2-基}-1-[(3-羥基金剛烷-1-基）-2-氧代乙基]叔丁氧甲酰胺，最后在鹽酸或三氟乙酸作用下脫去保護基團，經(jīng)堿化后得到沙格列汀。

專利WO2005094323公開了另外一種沙格列汀的合成方法：

方法二：

該方法以（S）-（3-羥基金剛烷-1-基）甘氨酸為原料，首先在三氟乙酸乙酯和三氟乙酸酐的作用下，氨基和羥基分別被保護生成化合物（S）-2-三氟乙酰氨基-2-[3-（三氟乙酰氧基）金剛烷-1-基]乙酸，然后與Vilsmeier試劑反應(yīng)得酰氯，再與(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲腈鹽酸鹽反應(yīng)得到縮合化產(chǎn)物，最后在堿性條件下水解脫去氧上的保護基，硼氫化鈉還原脫除氨基保護基最終得到沙格列汀。

專利US8664443和WO2013179297報道的沙格列汀的合成方法：

方法三：

該方法以Cbz或Bn保護的S-3-羥基金剛烷甘氨酸為原料，與(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲酰胺縮合后，然后經(jīng)三氟乙酸酐脫水、堿性條件水解，最后經(jīng)催化氫解脫除氨基保護基得到沙格列汀。

分析沙格列汀的結(jié)構(gòu)可看出其是由S-（3-羥基金剛烷-1-基）甘氨酸與(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲腈通過酰胺鍵連接構(gòu)建的擬肽結(jié)構(gòu)，不同合成方法的區(qū)別在于酰胺鍵形成方法的不同，保護基團的不同。方法一和方法三采用EDC/HOBt作為脫水縮合試劑，不同保護基團保護氨基的S-3-羥基金剛烷甘氨酸與(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲酰胺縮合得到氨基保護的沙格列汀酰胺，然后通過酰胺的脫水反應(yīng)得到氨基保護的沙格列汀，最后脫保護得到沙格列汀。方法二使用Vilsmeier試劑作為發(fā)生縮合反應(yīng)的條件，可以和(1S,3S,5S)-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-3-甲腈鹽酸鹽直接得到N,O-雙三氟乙酰基保護的沙格列汀，再分別脫掉保護基團得到沙格列汀。

EDC/HOBt作為脫水縮合試劑存在成本高、不能回收利用的缺點；Vilsmeier試劑作為縮合反應(yīng)條件存在反應(yīng)條件苛刻，且反應(yīng)過程中的強酸性條件對于一些酸敏感的氨基保護基團（如叔丁氧甲羰基）是不適用的。因此，尋找一種新的針對沙格列汀結(jié)構(gòu)中酰胺鍵形成的縮合方法十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種全新結(jié)構(gòu)的化合物氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯，該硫醇活性酯有利于使沙格列汀的制備反應(yīng)溫和可控、降低合成成本、提高產(chǎn)物純度。

本發(fā)明的采用的技術(shù)方案為：

提供一種氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯，化學(xué)結(jié)構(gòu)為化合物Ⅰ：

（Ⅰ）；

其中PG為氨基的保護基團。

進一步的，所述氨基的保護基團為烷氧甲?；Ｗo基團、?；Ｗo基團或烷基保護基團。

更進一步的，所述烷氧甲?；Ｗo基團為叔丁氧甲酰基（Boc）、芐氧甲酰基（Cbz）或芴甲氧甲?；‵moc），所述?；Ｗo基團為鄰苯二甲?；≒ht）、對甲苯磺酰基（p-Ts）或三氟乙?；═fa），所述烷基保護基團為芐基（Bn）或三苯甲基（Trt）。

本發(fā)明同時提供化合物Ⅰ的制備方法，通過氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸（化合物Ⅱ）與二硫化二苯并噻唑（化合物Ⅲ）反應(yīng)得到，化合物Ⅱ和化合物Ⅲ結(jié)構(gòu)為：

（Ⅱ），

（Ⅲ）。

進一步的，化合物Ⅱ與化合物Ⅲ在非質(zhì)子溶劑中，在有機膦試劑的還原作用和有機堿的催化下，經(jīng)過氧化還原反應(yīng)得到化合物Ⅰ，所述非質(zhì)子溶劑為烴類、腈類或酮類的一種或兩種以上的混合溶劑，所述有機膦試劑為亞磷酸三乙酯或三苯基膦，所述有機堿為三乙胺、二異丙基乙基胺或吡啶。

更進一步的，具體步驟為：向三口瓶中加入化合物Ⅱ與化合物Ⅲ，非質(zhì)子溶劑攪拌，控制溫度10 ℃下，加入有機堿，降溫至0 ℃，滴加有機膦試劑，滴加完畢，撤去冰浴繼續(xù)攪拌，溶液顏色由白色渾濁變?yōu)榈S色澄清，繼續(xù)室溫下攪拌，溶液中有固體析出。室溫下靜置過夜，抽濾，得到白色固體。將產(chǎn)物用碳酸鈉水溶液洗滌，抽濾，得到化合物Ⅰ。

優(yōu)選的，化合物Ⅱ與Ⅲ的摩爾比為1:1~2。

優(yōu)選的，非質(zhì)子溶劑為二氯甲烷、乙腈或丙酮中的一種以上。

優(yōu)選的，有機堿為三乙胺，化合物Ⅱ與三乙胺的摩爾比為1:1~2。

優(yōu)選的，有機膦試劑為亞磷酸三乙酯，化合物Ⅱ與亞磷酸三乙酯的摩爾比為1:1~2。

本發(fā)明還提供了該化合物的應(yīng)用，其用于制備沙格列汀中間體，并進一步制備沙格列汀。

進一步的，化合物Ⅰ與（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲酰胺或其鹽（化合物Ⅳ）或（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲腈或其鹽（化合物Ⅴ）反應(yīng)，得到沙格列汀的中間體（Ⅵ或Ⅶ），具體反應(yīng)為：

。

更進一步的，所述反應(yīng)為在非質(zhì)子溶劑存在下，在有機堿的作用下發(fā)生縮合反應(yīng)，所述非質(zhì)子溶劑為酯類、烴類、腈類或酮類的一種以上，優(yōu)選乙酸乙酯和/或二氯甲烷，所述有機堿為三乙胺、二異丙基乙基胺或吡啶。

更進一步的，具體步驟為：向三口瓶中加入化合物Ⅰ與化合物Ⅳ或化合物Ⅴ，非質(zhì)子溶劑攪拌，控制溫度在0~10 ℃左右，滴加有機堿，滴加完畢室溫下反應(yīng)，溶液顏色由白色渾濁變?yōu)槌吻澹瑱z測反應(yīng)完全。將反應(yīng)液用稀酸溶液洗滌，水洗；再用堿溶液洗滌，水洗，飽和食鹽水洗，干燥，抽濾，減壓蒸餾，最終得到沙格列汀的中間體（Ⅵ或Ⅶ）。

優(yōu)選的，化合物Ⅰ與化合物Ⅳ或化合物Ⅴ的摩爾比為1:1~2。

優(yōu)選的，所述有機堿為三乙胺，化合物Ⅰ與三乙胺的摩爾比為1:1~3。

化合物Ⅰ和化合物Ⅳ反應(yīng)得到的中間體化合物Ⅵ在三氟乙酸酐和有機堿的作用下，經(jīng)酰胺基團脫水成氰基得到化合物Ⅷ，化合物Ⅷ經(jīng)O-三氟乙酰基水解得到化合物Ⅶ，化合物Ⅶ脫氨基保護基得到沙格列?。ɑ衔铫?；采用化合物Ⅰ和化合物Ⅴ反應(yīng)得到的中間體Ⅶ，可以直接進行氨基的脫保護反應(yīng)得到沙格列汀（化合物Ⅸ）。具體的操作步驟可參考Preparation of Saxagliptin, a Novel DPP-IV Inhibitor. Organic Process Research & Development 2009, 13, 1169–1176進行。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）化合物Ⅰ為一種全新結(jié)構(gòu)的化合物，增加了該類型化合物的結(jié)構(gòu)多樣性，為合成化學(xué)提供更多選擇；且該化合物的制備方法選用化合物Ⅲ為原料，成本低廉且易得，更適于生產(chǎn)推廣。

（2）化合物Ⅰ為硫醇活性酯，可穩(wěn)定存在，便于廣泛應(yīng)用于沙格列汀的制備，提高藥物純度，保證藥物質(zhì)量。

（3）采用化合物Ⅰ為原料制備沙格列汀中間體，由于硫醇活性酯的適應(yīng)性強，所以反應(yīng)溫和，且合成的沙格列汀的中間體化合物Ⅵ或Ⅶ可通過重結(jié)晶析出，處理方法簡單，產(chǎn)物純度高。

（4）制備化合物Ⅰ、化合物Ⅵ及化合物Ⅶ的過程中，均會產(chǎn)生副產(chǎn)物2-巰基苯并噻唑，專利CN105418536報道了含有該副產(chǎn)物母液的后處理方法，2-巰基苯并噻唑可以在雙氧水和四丁基溴化銨的作用下重新生成二硫化二苯并噻唑，使制備過程的生成的副產(chǎn)物被重新利用，符合綠色化學(xué)理念，最大限度降低對環(huán)境影響。

（5）尤其值得指出的是，若采用現(xiàn)有技術(shù)（方法一或方法三）的縮合方法，即使用EDC/HOBt作為縮合試劑，環(huán)丙基吡咯烷結(jié)構(gòu)片段的2位取代基團限制為酰胺基團，若2位為氰基則不能發(fā)生縮合反應(yīng)；而使用化合物Ⅰ可以和化合物Ⅴ反應(yīng)直接得到環(huán)丙基吡咯烷2位為氰基的化合物Ⅶ，避免了酰胺基團轉(zhuǎn)變成氰基過程中，金剛烷結(jié)構(gòu)3位OH受影響生成O-三氟乙酰化化合物Ⅷ，需要額外的堿水解步驟才能得到中間體Ⅶ，使制備過程更簡化易行。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，為沙格列汀的合成提供了一種新的合成路線和思路，具有顯著的技術(shù)效果和廣闊的推廣前景。

附圖說明

圖1為實施例1中化合物Ⅰ的核磁共振¹H NMR譜圖。

圖2為實施例1中化合物Ⅰ的核磁共振¹³C NMR譜圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和具體實施例，對技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

化合物Ⅰ（PG=Boc），化學(xué)結(jié)構(gòu)式：

。

實施例1化合物Ⅰ熔點：139.8~142.3 ℃；

核磁譜圖特征為：¹H NMR (500 MHz，CDCl₃) δ: 1.41~1.72 (m, 21H),2.27 (s, 2H), 4.26~4.28 (d, J=8.5 Hz, 1H), 5.16~5.18 (d, J=8.5 Hz, 1H), 7.41~7.44 (m, 1H), 7.48~7.51 (m, 1H), 7.90 (d, J=8 Hz, 1H), 8.03 (d, J=8Hz, 1H)，如圖1所示。

¹³C NMR (125 MHz，CDCl₃) δ: 28.35, 30.16, 30.25, 35.02, 37.47, 37.73, 40.26, 44.29, 46.47, 68.35, 68.55, 81.15, 121.25, 123.08, 125.61, 126.38, 136.06, 151.70, 155.23, 158.09, 195.58，如圖2所示。

實施例2 沙格列汀中間體的制備

步驟一：通過氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸（Ⅱ）與二硫化二苯并噻唑（Ⅲ）合成氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯中間體（Ⅰ）的方法：向三口瓶中加入化合物Ⅱ與化合物Ⅲ，非質(zhì)子溶劑攪拌，控制溫度10 ℃，加入有機堿，降溫至0 ℃，滴加有機膦試劑，滴加完畢，撤去冰浴繼續(xù)攪拌，溶液顏色由白色渾濁變?yōu)榈S色澄清，繼續(xù)室溫下攪拌，溶液中有固體析出。室溫下靜置過夜，抽濾，得到白色固體。將產(chǎn)物用碳酸鈉水溶液洗滌，抽濾，得到氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯化合物。

步驟二：由制備的氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯中間體（Ⅰ）分別與（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲酰胺或其鹽（Ⅳ）或（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲腈或其鹽（Ⅴ）反應(yīng)，得到沙格列汀的中間體（Ⅵ或Ⅶ）。

其具體反應(yīng)如下：

。

實施例3

將氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸（化合物Ⅱ，PG=Boc）（10 g，30.7 mmol），二硫化二苯并噻唑（化合物Ⅲ）（11.3 g，33.7 mmol），乙腈（50 mL），依次加入至100 mL反應(yīng)瓶中，室溫攪拌，溶液為白色渾濁。控制溫度10 ℃，滴加三乙胺（5.2 mL），繼續(xù)降溫至0 ℃時，滴加亞磷酸三乙酯（6.2 g，36.9 mmol），滴加完畢溶液仍為白色渾濁，撤冰繼續(xù)攪拌，溶液顏色由白色渾濁變?yōu)榈S色澄清，室溫下攪拌，溶液中逐漸有固體析出。室溫下靜置過夜，抽濾，得到白色固體。將所得白色固體用質(zhì)量分數(shù)為10%的碳酸鈉水溶液洗滌，抽濾，烘干，得到化合物（化合物Ⅰ，PG=Boc）12.5 g，收率85.6%。

實施例4

將氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯中間體（化合物Ⅰ，PG=Boc）（5 g，10.5 mmol），（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲酰胺或其鹽（化合物Ⅳ，其甲基磺酸鹽）（2.6 g，11.6 mmol），乙酸乙酯（50 mL），依次加入至100 mL反應(yīng)瓶中，攪拌，控制溫度在0~10 ℃，滴加三乙胺（3.2 mL），滴加完畢室溫下反應(yīng)，溶液顏色由白色渾濁逐漸變?yōu)槌吻?，TLC檢測反應(yīng)完全。將反應(yīng)液用1 mol/L稀鹽酸溶液洗滌，水洗；再用5%的氫氧化鈉水溶液洗滌，水洗，飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，抽濾，減壓蒸餾除去溶劑，得到沙格列汀的中間體（化合物Ⅵ） 4.0 g，收率87.5%。

實施例5

將氨基保護的3-羥基金剛烷甘氨酸苯并噻唑-2-硫醇活性酯中間體（化合物Ⅰ，PG=Boc）（5 g，10.5 mmol），（1S,3S,5S）-2-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-甲腈或其鹽（化合物Ⅴ，其對甲苯磺酸鹽）（3.2 g，11.6 mmol），乙酸乙酯（50 mL），依次加入至100 mL反應(yīng)瓶中，攪拌，控制溫度在0~10 ℃，滴加三乙胺（3.2 mL），滴加完畢室溫下反應(yīng)，溶液顏色由白色渾濁逐漸變?yōu)槌吻澹琓LC檢測反應(yīng)完全。將反應(yīng)液用1 mol/L鹽酸溶液洗滌，水洗；再用5%的氫氧化鈉水溶液洗滌，水洗，飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，抽濾，減壓蒸餾除去溶劑，對其進行重結(jié)晶得到沙格列汀的中間體（化合物Ⅶ）3.2 g，收率75%。

實施例6

將沙格列汀中間體（化合物Ⅵ）（5 g, 11.5mmol）、乙酸乙酯（25 mL）加入至100 mL反應(yīng)瓶中，攪拌降溫至 0 ℃，滴加三乙胺（7.1 mL），-10℃時開始滴加三氟乙酸酐（5.3 g， 25.4 mmol），滴加完畢，維持-5±5℃反應(yīng)30 min。TLC監(jiān)測反應(yīng)完全，降溫，滴加純化水（10 mL）淬滅反應(yīng)，靜置分液，分去水相。有機相用1 mol/L鹽酸（5 mL×1）洗滌，靜置分液，分去水相。有機相加入甲醇（10 mL）和40%的碳酸鉀水溶液（4.8 g，34.7 mmol），40℃下攪拌反應(yīng)2 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完全。將反應(yīng)液冷卻至室溫，靜置分液，分去水相。有機相用1 mol/L鹽酸調(diào)pH=3，靜置分液，分去水相。有機相用飽和食鹽水洗滌，靜置分液，分去水相。將有機相減壓濃縮除去溶劑，得黃色粘稠狀半固體殘留物。加入丙酮（5 mL）將上述殘留物溶解完全，攪拌3 h，過濾，將濾餅抽干，烘干得白色固體（化合物Ⅶ）3.1 g，收率64.2%。

實施例7

向反應(yīng)瓶中依次加入沙格列汀中間體（化合物Ⅶ）（2.5 g, 6.0 mmol）、異丙醇（2.5 mL）和水（2.5 mL），升溫至65 ℃，滴加37%濃鹽酸（0.9 g，8.5 mmol），滴畢，維持該溫度反應(yīng)3 h，TLC[展開劑：二氯甲烷：甲醇（30：1）]顯示反應(yīng)完全。加水（5 mL），待溫度降至室溫加入二氯甲烷（20 mL），攪拌。冰浴降溫至10 ℃，滴加5%NaOH水溶液，調(diào)節(jié)pH至中性，加入K₂CO₃固體調(diào)節(jié)溶液pH到10，攪拌15 min，分液，水相用二氯甲烷（5 mL）萃取，合并有機相，飽和食鹽水（10 mL）洗，有機相減壓蒸除溶劑。剩余物溶于乙酸乙酯（5 mL）中，10~15 ℃攪拌下滴加純水（0.3 mL），析出白色固體，再加入水（0.3 mL），析晶5 h，過濾，烘干得沙格列?。á?.5 g，72.5%）。