引言

         2024年，瑞士生物制药公司 Idorsia Pharmaceuticals Ltd.（Idorsia） 的工艺研发团队Reber等在 Organic Process Research & Development 报道了补体C5a受体1（complement C5a receptor 1，C5aR1）拮抗剂ACT-1014-6470的公斤级合成工艺。[1] ACT-1014-6470是该候选小分子的研发代码，用于指代这一确定的化学结构。该工艺共包含11步合成，最长线性序列为6步、总收率42%，累计制备量超过2.5 kg。[1]

         ACT-1014-6470含有吡唑并[3,4-d]嘧啶-6-酮稠合骨架，其中两个环氮分别连接 2-(三氟甲基)苄基 和 2,2-二氟丙基。合成中的核心结构问题是：怎样把两个不同侧链准确连接到两个不同的氮原子，同时形成最终的稠合环脲骨架。

         Reber等采用的顺序是先处理侧链、再形成第二个环。3-氨基-1H-吡唑-4-羧酸乙酯中的外环氨基先通过还原胺化引入2-(三氟甲基)苄基，保留下来的吡唑环氮随后通过N-烷基化引入2,2-二氟丙基；两个N侧链确定后，4位羧酸酯依次经水解、酰胺化和酰胺还原转化为二胺前体，最后由1,1′-羰基二(1,2,4-三唑)（CDT）完成分子内脲化，形成最终吡唑并嘧啶酮稠合骨架。[1–3]

整条结构变化形成一条连续路线：

3-氨基-1H-吡唑-4-羧酸乙酯

         → 安装2-(三氟甲基)苄基

         → 安装2,2-二氟丙基

         → 羧酸酯转化为二胺

         → CDT分子内脲化

         → ACT-1014-6470

         两个含氟N侧链在稠合环形成以前已经进入相应氮原子；后期环化负责把已经具备正确取代关系的前体转化为最终吡唑并嘧啶酮骨架。

1. ACT-1014-6470的两个N侧链与环脲骨架

         ACT-1014-6470的主体是由一个吡唑五元环和一个含脲羰基的六元环稠合形成的吡唑并[3,4-d]嘧啶-6-酮。[2]

与合成顺序相关的三个结构部分为：

         最终产物中，2,2-二氟丙基位于2位，2-(三氟甲基)苄基位于7位；这一结构与合成中间体的连续变化相互对应。[2]

         两个N侧链的安装发生在第二个六元环形成以前。此时分子仍以单环3-氨基吡唑为主体，其中一个目标氮是3位外环氨基，另一个目标氮是吡唑环N–H。两者具有不同的结构和反应方式，使两个侧链可以分两步建立。

2. 3-氨基吡唑中的两个含氮位点

2.1 外环氨基与吡唑环N承担不同反应

起始原料3-氨基-1H-吡唑-4-羧酸乙酯具有两个与后续侧链安装直接相关的含氮位置：

         ①3位的外环氨基 –NH₂ 

         ②吡唑环中的 N–H 

         第一步侧链安装发生在外环氨基；第二步侧链安装发生在吡唑环N。两步采用不同类型的C–N成键反应：

         这种顺序使两个侧链的定位在稠环形成前完成，减少了后期在多氮稠合杂环上进行位点选择性官能化的需要。

3. 2-(三氟甲基)苄基的还原胺化安装

3.1 目标N–苄基键由醛的还原胺化建立

         第一条含氟侧链是2-(三氟甲基)苄基。其前体为2-(三氟甲基)苯甲醛。

目标结构需要把3-氨基吡唑中的：

         –NH₂

转化为：

         –NH–CH₂–C₆H₄–CF₃

         醛的还原胺化能够直接完成这一变化。3-氨基吡唑首先与2-(三氟甲基)苯甲醛形成C–N连接，随后还原得到苄基取代的二级胺。

总体结构变化可表示为：

         吡唑–NH₂ + 邻-CF₃–C₆H₄–CHO

         → 吡唑–NH–CH₂–C₆H₄–CF₃

         得到的产物仍然是单环吡唑，其外环氨基已经携带2-(三氟甲基)苄基，而吡唑环N–H保持可继续官能化的状态。[1,2]

3.2 电子贫化杂环胺的还原胺化条件

         3-氨基吡唑-4-羧酸酯属于Reber、Schäfer团队研究的电子贫化杂环胺体系。这类杂环胺的还原胺化反应性与常见脂肪胺并不相同。

         同一研究团队在2023年报道了适用于电子贫化杂环胺的还原胺化方法，以三乙基硅烷（triethylsilane，Et₃SiH）为还原剂、三氟乙酸（trifluoroacetic acid，TFA）为酸性组分，在回流二氯甲烷中完成芳香醛和脂肪醛与该类胺的还原胺化。该方法在一个底物组合上完成750 g规模验证，相应产物的分离收率为93%。[3]

         2024年ACT-1014-6470工艺采用这一类型的Et₃SiH/TFA还原胺化，将3-氨基吡唑起始物与2-(三氟甲基)苯甲醛连接。[1]

         该步工艺的关键在于直接使用未保护的3-氨基-1H-吡唑-4-羧酸乙酯进行N7选择性还原胺化，在形成目标苄基取代的同时保留吡唑N2位，供后续2,2-二氟丙基化使用。[1]

3.3 第一条侧链形成后的结构状态

还原胺化结束后，分子形成两个明确的含氮结构：

外环氨基：

         –NH–CH₂–邻-CF₃苯基

吡唑环：

         N–H

         第一条含氟侧链已经安装，而第二个可反应氮仍然保留。下一步可以直接利用吡唑N–H安装另一条含氟侧链。

4. 2,2-二氟丙基的吡唑N-烷基化安装

4.1 2,2-二氟丙醇转化为对甲苯磺酸酯

第二条含氟侧链为2,2-二氟丙基：

         CH₃–CF₂–CH₂–

其醇前体2,2-二氟丙-1-醇中的羟基不适合作为直接N-烷基化的离去基。路线先将其转化为2,2-二氟丙基对甲苯磺酸酯：

         CH₃–CF₂–CH₂–OH

         → CH₃–CF₂–CH₂–O–SO₂–C₆H₄–CH₃

         对甲苯磺酸酯基具有较好的离去能力，使末端一级碳转化为适于亲核取代的反应位点。 [2]

4.2 吡唑环N建立第二条N–C键

         完成第一步还原胺化后，吡唑环仍保留N–H。

吡唑氮与2,2-二氟丙基对甲苯磺酸酯发生N-烷基化：

         吡唑–N–H

         → 吡唑–N–CH₂–CF₂–CH₃

产物同时保留此前形成的2-(三氟甲基)苄基氨基，因此一个单环吡唑上已经具备两条不同的含氟N侧链：[2]

         ①外环氨基：2-(三氟甲基)苄基

         ②吡唑环N：2,2-二氟丙基

         最终ACT-1014-6470中的N7和N2取代关系由这两步反应分别建立。[1,2]

4.3 两条N侧链定位完成

         至此，N7上的2-(三氟甲基)苄基和N2上的2,2-二氟丙基均已完成定位；后续路线转向4位羧酸酯的官能团转换以及第二个六元环的构建。

5. 从羧酸酯到二胺：为环脲闭合准备第二个氮

         完成两条N侧链安装后，分子仍然只有吡唑五元环。形成最终吡唑并嘧啶酮还需要在吡唑4位构建第二个可参与成环的胺，使其能够与原有的3位取代氨基共同形成六元环脲。

         该第二个胺由吡唑4位羧酸乙酯依次经羧酸酯 → 羧酸 → 酰胺 → 胺的官能团转换构建。

5.1 酯水解提供酰胺化位点

完成两条N侧链安装后的吡唑中间体4位仍带有羧酸乙酯：

         吡唑–CO₂Et

水解后形成相应羧酸：

         吡唑–CO₂H

         两个已经形成的N侧链在该过程中保持不变。[1,2]

         羧酸的作用是为下一步接入哌啶胺模块提供酰胺化位点。

5.2 酰胺形成接入哌啶模块

羧酸与1-(2-氟-6-甲基苯基)哌啶-4-胺形成酰胺：

         吡唑–CO₂H

         → 吡唑–C(O)–NH–哌啶基

         哌啶模块由此进入分子，此时吡唑4位与哌啶4位之间通过酰胺键连接。[1,2]

5.3 酰胺还原形成闭环所需的胺

下一步把酰胺还原为胺：

         –C(O)–NH– → –CH₂–NH–

         这一变化保留原酰胺羰基中的碳原子，但将C=O转化为CH₂。

还原后的分子在吡唑相邻两个位置上形成：

         C3–NH–CH₂–邻-CF₃苯基 和 C4–CH₂–NH–哌啶基

这一步完成以后，分子中已经具有形成六元环脲所需的两个胺氮。

         吡唑4位羧酸酯在该路线中同时承担了模块连接和闭环胺前体构建两个功能。

6. CDT分子内脲化形成最终稠合骨架

6.1 二胺前体中的两个闭环氮

酰胺还原后得到的二胺前体已经具备形成第二个六元环所需的两个含氮位点：

         ①吡唑3位连接2-(三氟甲基)苄基取代氨基；

         ②吡唑4位通过亚甲基连接哌啶取代氨基。

其局部结构可简化表示为：

         吡唑C3–NH–CH₂–邻-CF₃苯基

         吡唑C4–CH₂–NH–哌啶基

         两个胺分别连接在吡唑相邻的C3和C4位置。此前安装的2,2-二氟丙基和2-(三氟甲基)苄基均已处于最终结构所需的位置，最后一步需要在这两个胺氮之间建立脲羰基连接。[1,2]

6.2 CDT介导的分子内脲形成

         1,1′-羰基二(1,2,4-三唑)（CDT）作为羰基转移试剂，使二胺前体发生分子内脲形成，在两个胺氮之间建立 N–C(=O)–N 连接。[1]

反应的结构关系可以简化表示为：

         同一分子内的两个胺氮：

         吡唑C3–NH–苄基 

         吡唑C4–CH₂–NH–哌啶基

         ↓ CDT，分子内脲形成

         两个胺氮通过 –C(=O)– 连接

         ↓

         形成与吡唑环稠合的六元环脲

         两个胺分别锚定在吡唑相邻的C3和C4位置。CDT在两个氮之间建立羰基连接后，新形成的六元环由吡唑C3、吡唑C4、两个胺氮、C4侧链中的亚甲基以及新引入的羰基碳组成，并与原吡唑环共用C3–C4键，形成ACT-1014-6470的吡唑并[3,4-d]嘧啶-6-酮稠合骨架。[1,2]

         闭环过程中，前面已经建立的两条含氟N–C键保持不变：带2-(三氟甲基)苄基的外环氮进入新形成的六元环并成为最终N7；2,2-二氟丙基仍连接在原吡唑环氮上，对应最终N2。[1,2]

6.3 CDT环化条件与公斤级工艺结果

         Reber等报道，CDT介导的分子内脲化可在室温进行，且无需额外加入碱。反应完成后经水相后处理并从乙醇结晶，所得ACT-1014-6470的HPLC面积归一化纯度为99.4% a/a，质量含量为99% w/w。[1]

         整条工艺包含11步合成，最长线性序列为6步、总收率42%；研究团队累计制备ACT-1014-6470超过2.5 kg。[1]

         CDT环化完成的是二胺前体向最终稠合环脲的转换，前面已经建立的两个含氟N取代关系在这一过程中得到保留。

7. ACT-1014-6470公斤级合成相关化学品：核心砌块、关键转化试剂、路线开发试剂与工艺介质

表1. 核心结构与侧链砌块

表2. 关键成键与官能团转化试剂

表3. 早期保护基路线与还原胺化方法对照相关试剂

表4. 工艺溶剂、结晶介质与酸处理试剂

         注：以上为阿拉丁代表性科研相关产品，具体用途应结合产品规格、批次COA及目标反应或评价体系确定。更多产品规格、级别和COA信息可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。

参考文献

[1] Reber S, Blumer N, Leuenberger D, Fleischer T, Renneberg D, Abele S, Schäfer G. Scalable Synthesis of C5aR1 Antagonist ACT-1014-6470 via N7-Selective Reductive Amination of an Unprotected Pyrazole Starting Material and Intramolecular Urea Formation with 1,1′-Carbonyl-di(1,2,4-triazol) (CDT). Organic Process Research & Development, 2024, 28(6): 2269–2283. DOI: 10.1021/acs.oprd.3c00492.

[2] Reber S, Blumer N, Leuenberger D, et al. Supporting Information for Scalable Synthesis of C5aR1 Antagonist ACT-1014-6470 via N7-Selective Reductive Amination of an Unprotected Pyrazole Starting Material and Intramolecular Urea Formation with 1,1′-Carbonyl-di(1,2,4-triazol) (CDT). Organic Process Research & Development, 2024, 28(6): 2269–2283. DOI: 10.1021/acs.oprd.3c00492.

[3] Schäfer G, Reber S, Ahmetovic M, Fleischer T, Leuenberger D, Blumer N, Udry M, Abele S. Robust and Scalable Reductive Amination Protocol for Electron-Poor Heterocyclic Amines Using Et₃SiH/TFA as Reducing Agent. Synthesis, 2023, 55(9): 1328–1336. DOI: 10.1055/a-1981-2727.

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