作者：石油醚
引言
Vepdegestrant（1）是由Arvinas公司与辉瑞（Pfizer）联合开发的一款口服蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）药物，主要用于治疗携带ESR1突变的雌激素受体阳性（ER+）、人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）的晚期或转移性乳腺癌患者。
目前，Vepdegestrant（1）的商业化生成工艺主要通过片段10（lasofoxifene衍生物）与片段7（cereblon receptor）的还原胺化高效组装。其中，7合成目前由L-谷氨酸衍生物2经脱Cbz、与芳基哌啶醛5还原胺化得中间体6，再经酸催化脱水/环化制备。该环化需在乙腈中共沸除水，条件剧烈，易产生工艺相关杂质；且延长反应时间或过量使用(S)-樟脑磺酸（CSA）会导致7发生消旋。基于此，辉瑞的科学家希望以醛5与环状酰亚胺12直接经还原胺化一步构建片段7（Figure 1），实现汇聚式合成，兼顾效率提升与杂质可控性。
正文
首先，对关键的中间体12的合成进行研究(Figure 2)。前人研究表明：Cbz-（13）或Boc-保护的L-谷氨酰胺（18）在脱水/活化剂作用下可高效环化。其中，无氨基甲酸酯保护的底物（15）亦可行，但N-苄基谷氨酰胺（16）因立体中心极易消旋，进而不适用。相比之下，氨基甲酸酯保护显著抑制消旋，经高通量筛选确认，EDCI/HOPO组合效果最优。初始采用Cbz保护，后改用Boc保护，收率相当，且省去氢解步骤，工艺更简洁（Scheme 2）。即Boc保护的L-谷氨酰胺（18）为原料，在甲乙酮（15 vol）中，EDCI/HOPO（各1.2 equiv）于80 °C反应1 h，高效环化以75–83% 收率和99:1 er获得19（Scheme 2）。随后在异丙醇（8 vol）中用对甲苯磺酸（2.0 equiv）于50–60 °C脱Boc，冷却至室温析出，以91–95%的收率获得20。该路线成功放大至公斤级，表现与小试一致。
另外一方面，对19的结晶工艺进行了优化，使用丙酮替代之前结晶工艺。18缩合后的反应液在丙酮中回流3–7 h，降温至40–50 °C加水结晶，再冷至0–5 °C，得19（83% yield，er 98.2:1.8–99:1）。手性纯度在19结晶中基本不变；但其下游产物12的对甲苯磺酸盐结晶可稳定提升er（≥98.2:1.8 → ≥99:1）。 强制降解实验表明：19可耐受各类酸，但K₂CO₃/K₃PO₄中明显消旋。丙酮/水结晶工艺完全规避萃取及碱性条件，进而保障手性完整性。然而，延长反应时间（过夜）导致19 er略降至96.8:3.2；而Boc脱除步骤（iPrOH, 60 °C, 24 h）对19或12均无消旋影响。此外，盐型筛选显示：12的TFA盐溶解性好，但HCl盐市售品er波动大；相比之下，自制对甲苯磺酸盐（或甲磺酸盐）结晶性好、er稳定、溶解性优于HCl盐，更利于下游工艺。最终选定对甲苯磺酸盐用于后续开发。
其次，对关键的中间体5的合成进行研究(Figure 2)。原路线存在很多缺陷：1中雷尼镍催化腈半还原制醛（15），但存在明显缺陷：2）氰化铜使用不理想，雷尼镍半还原收率（31%），且易生成二聚体杂质24（Scheme 3）。然而，改用 钯催化芳基溴4的甲酰化反应（Scheme 4）直接构建醛基，但其需一氧化碳专用设施，且钯成本高昂，故仅用于开发后期供应。进一步通过（含定向锂化等策略）系统筛选，Scheme 5被确定为最优路径：Step 1：Boc-哌嗪（23）与溴氟苯甲腈（25）在DMSO中高效SNAr反应，加水即结晶得26（96–99%收率）；Step 2: 腈26水解为酸27。碱性水解（KOH, 90 °C, 数小时）虽可行，但导致20–40% Boc脱除；需调pH至8–12后重新Boc化，再经柠檬酸酸化、丙醇/水结晶得27（75–90%收率）。为避免Boc反复引入，开发SNAr/水解/Boc保护三步串联工艺：以游离哌嗪（3 equiv）进行SNAr，直接水解中间体26A并Boc化获得27；Step 3：27与iPrMgCl（3–4 equiv）于10–20 °C完成卤素-金属交换，DMF淬灭得醛，自发环化为高结晶性28（70–75%yield，99%纯度）。该结晶步骤为关键纯化节点，彻底清除杂质；Step 4： 28在乙腈中与甲基对甲苯磺酸酯/Hünig碱反应，咪唑淬灭过量试剂，再加水/乙醇直接结晶得目标物5（82–96%收率，99%纯度）。
随后，对于5和12的还原胺化进行研究。优先选用结晶性更优的乳醇28为底物（Scheme 6），因其可一步转化为内酰胺30，缩短整体路线。筛选还原剂发现，三乙酰氧基硼氢化钠（STAB）效果最佳：副产物少，且能同步促进环化。反应需弱酸性条件（低pH利于乳醇还原）；20 °C时胺化顺利、手性保持好，但环化缓慢；升温至40 °C加速环化，却导致er轻微下降（96:4–97:3）。添加三甲基硼酸酯等干燥剂虽可行，但会抑制后续环化。最优条件下，30的分离收率仅65%（er 97:3）；幸运的是，其结晶可有效除杂并提升er，但er受搅拌时间调控。
同时，考察以5为原料（Scheme 7）：原工艺使用氰硼氢化钠与非环底物3反应，存在缺陷；而换用亲核性更强的环状酰亚胺12后，STAB在DMF或DMAc中即可实现高转化（>95%），醛还原极少（<5%）；THF中转化仅72%。DMF中–15 °C至0 °C效果稳定，室温反而降低转化。因收率更高且室温数小时内即可自发环化，甲酯5整体优于乳醇28。进一步筛选发现，极性非质子溶剂（DMF、DMAc、NMP）表现相近（STAB足量时），但结晶后er差异显著：原位er相当，加水析晶后er因成粒时间延长而下降——提示长时间静置易析出外消旋晶型。PXRD证实：99:1 er样品仅单晶型；随时间推移出现第二晶型，疑为外消旋体。结晶机制需深入研究，以实现外消旋体选择性溶解与er最大化。 DMAc用量≥5 vol可确保均相；稀释反应更利于维持高er并抑制双加成杂质33。乙酸（2.0 eq）提升收率，但过量略损er；STAB过量会加剧醛还原及er下降（Table 3）；当STAB当量与酰亚胺12盐中酸当量严格匹配时，消旋化最小。实验证实：过量乙酸盐（如KOAc）可引发30消旋，环化阶段为消旋风险最高点。胺（12）过量可抑制双加成杂质33，对醛还原杂质32影响甚微。最终比较12的两种盐形式：12·OTs优于12·HCl，收率更高、er更优，且更有效抑制杂质32与33。
最后，作者利用上述工艺在实验室制备1.5 kg 30。反应条件：采用 5、12·TsOH（1.2 eq）、STAB（1.1 eq）和 AcOH（2 eq）在 DMAc（12 vol）。后续结晶过程通过分两批加入水（共 8 vol）实现，随后用水和异丙醇洗涤。为考察结晶动力学，批次分两次过滤：2 h 后滤得部分产物 97:3 er；24 h 后滤得部分产物96:4 er。PLM 与 PXRD 显示二者晶型与形貌不同。少量 STAB 过量（1.1 eq）即兼顾高 er 与合理收率（75%）。 进一步优化发现：还原胺化可在 DMAc（4 vol）/MEK（8 vol）混合溶剂中进行（总稀释度同前），环合后经恒体积蒸馏置换 MEK 为水，直接结晶得 30，收率 88%，93:7 er。虽 er 较低，但后续 Boc 脱保护可大幅提升 er，故该高收率路径具实用价值。
除此之外，开发了替代方案，氢化还原胺化（scheme 8）：10% Pt/C 为最优催化剂。在 THF/DMAc（2:1, 12 vol）中，2–6 wt% Pt、10–50 psig H₂ 下，转化率达 98–99%，LCAP 78–87%，主杂质为醛过度还原（9–20%），无 er 损失；DMAc 对维持浆液流动性至关重要。氢化后加入 KOAc/AcOH 缓冲液，既利于 Pt 过滤，又调控环化与消旋平衡：0.75 eq KOAc 可控 er 在 95:5–96:4（同 STAB 工艺）。5 g 规模验证得 81% 收率、96:4 er。该路线潜力明确，但需解决醛还原、纯度控制及环化速率慢等问题。 DoE 研究（Figure 3）表明：Pt 用量与 H₂ 压力显著影响结果；2 wt% Pt 需 50–90 psig H₂ 才达最优；温度与预搅拌对转化率无影响，但影响醛还原量（9–20%）。
分离 30 提供关键杂质控制节点：杂质在该步被有效清除，但其结晶 er 受搅拌时间影响。在后续 Boc 脱保护步骤可提升er。对比多种酸，仅 HCl 成盐（乙腈/水，4–5:1 v/v）可稳定提升 er：无论起始 30 的 er 为 97:3 或 93:7，所得 7·HCl 均达 >99:1 er（Scheme 9）（收率 92–93% 或 86–87%）。该工艺已放大至多克级，所得 7·HCl 在后续合成（1）中性能与第一代 7·CSA 完全一致（STAB/NMM/DMAc 条件）。
综上：辉瑞的科学家以环状酰亚胺 12 和醛 5开发了一条合成Vepdegestrant的关键中间体7的新路线。新路线中，环状酰亚胺 12 与醛 5 经高效还原胺化，直接以高收率、高 er（>97:3）得到 Boc 保护中间体 30；随后 HCl 脱保护生成 7·HCl，再经乙腈/水结晶即可将 er 稳定提升至 >99:1，为最终制备Vepdegestrant（1）提供高质量前体。该路线摒弃了原工艺中苛刻的环合条件，实现了 7 的稳健、高纯（化学纯度与 er 均优）制备。
相关链接：
A Second-Generation Route to the Cereblon Fragment of ARV-471, Vepdegestrant
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