一、基础化学信息
标准化学名
Ethyl (1S,3R)-3-hydroxycyclopentane-1-carboxylate
中文:(1S,3R)-3 - 羟基环戊烷 - 1 - 羧酸乙酯
分子式:
C
8
H
14
O
3
,分子量:158.19
立体构型关系
和上一个 119711-23-2(1R,3S)互为非对映异构体,是另一套关键手性环戊酯骨架;由消旋 3 - 氧代环戊甲酸乙酯(5400-79-3)经定向不对称还原制备,固定 1 位 S、3 位 R 手性中心。
理化性状
无色至浅黄透明油状液体;沸点 104–109℃/4mmHg;溶于二氯甲烷、THF、乙醇、甲苯,不溶于水;高端医药申报规格纯度≥99.5%,手性 ee≥99.0%;常温稳定,羟基可酰化、硅基保护;强酸高温易脱水生成环戊烯副产物;密封低温避光储存。
定位:高端手性 API 定制中间体,适配另一套受体口袋立体匹配体系,无法与 1R,3S 构型互换替代。
二、官能团与手性核心价值
1 位乙酯基
−COOEt
碱水解得到 (1S,3R)-3 - 羟基环戊烷甲酸;
与伯胺 / 杂环芳胺酯交换一步构建酰胺键(API 核心连接结构);
可控还原为羟甲基。
3 位 R 构型仲羟基
−OH
可 TBS、TIPS、乙酰、对甲苯磺酰化保护 / 活化;
OTf/OTs 活化后发生 SN2 取代,引入胺、杂环、烷基侧链;
立体构型是靶点蛋白氢键结合关键,构型错配会大幅降低抑制活性、提升脱靶毒性。
构型区分
119711-23-2 (1R,3S):主流 JAK1/TYK2、SGLT2 常用构型;
193001-44-4 (1S,3R):多用于 BTK、FGFR、选择性 ERK/MEK、部分中枢神经受体药物。
三、药物合成核心应用(仅高端药用 CRO/CDMO 定制,无农药大宗消耗)
1. BTK 复发淋巴瘤 / 白血病抑制剂(第一大下游)
用于新一代高选择性 BTK 抑制剂临床前、IND/ANDA 申报:
合成路线:
① 乙酯与吡咯并嘧啶母核酯交换形成酰胺;
② 3 位 R 羟基甲磺酰活化,接入环丙胺、氮杂环丁烷药效侧链;
③ 全程锁定 1S,3R 立体结构适配 BTK 激酶结合口袋;
优势:对比消旋体,体内激酶选择性更高、血小板抑制副作用更小,适合长期口服治疗 B 细胞恶性肿瘤。
2. FGFR 实体瘤靶向药(胆管癌、肺癌、胃癌)
环戊手性骨架搭配氟代苯、三氟甲基药效团,强效抑制 FGFR1/2/3;
相比芳香骨架,肝代谢清除平缓,降低眼部、高钙血症典型 FGFR 毒性。
3. MEK/ERK 通路抗肿瘤(司美替尼同赛道差异化候选)
1S,3R 手性五元环替换苯环,显著减轻 MEK 抑制剂皮疹、甲沟炎、腹泻副作用;用于 BRAF/KRAS 突变黑色素瘤、低级别胶质瘤联合用药分子。
4. PROTAC 蛋白降解剂热门连接子
作为手性脂环柔性骨架:一端乙酯酰胺化连接 BTK/FGFR 靶头,一端羟基延伸烷基链对接来那度胺型 CRBN 配体;手性构型提升细胞渗透性与靶蛋白降解效率,活性普遍优于消旋连接子。
5. 中枢神经系统手性药物(抗抑郁、慢性神经痛)
羟基胺化构建 (1S,3R)-3 - 氨基环戊烷骨架,脂环结构易穿透血脑屏障;用于 5-HT、多巴胺、GABA 受体调节剂临床候选化合物。
6. 小众改良型 SGLT2 降糖药
部分差异化 SGLT2 管线选用此构型,调节组织分布,侧重心衰适应症优化。
四、一级工业化衍生中间体
(1S,3R)-3 - 羟基环戊烷 - 1 - 羧酸:本品碱水解得到手性游离羧酸;
(1S,3R)-3-(TBS - 氧基) 环戊甲酸乙酯:硅基保护羟基,多步无水合成标准保护形态;
(1S,3R)-3 - 甲磺酰氧基环戊甲酸乙酯:羟基活化离去中间体,SN2 烷基化 / 胺化通用原料;
(1S,3R)-3 - 氨基环戊甲酸乙酯:甲磺酰化→叠氮取代→还原,手性氨基脂环砌块。
五、工业化制备工艺
主流工艺:酮还原酶(KR 酶)不对称生物还原
原料:消旋 3 - 氧代环戊甲酸乙酯(5400-79-3)
温和水相酶催化体系,专一还原酮羰基生成 1S,3R 手性羟基;
萃取、浓缩、减压精馏提纯;ee≥99.0%,无差向异构杂质;
单步收率 70%–77%;酶法纯度显著优于金属手性催化氢化。
小试化学催化路线
贵金属手性膦配体不对称加氢,ee 最高 98.5%,仅用于克级筛选,不适合规模化申报级生产。
六、2026 市场供需与价格行情
年需求体量:全球 7–19 吨,全部头部 CDMO 定制(凯莱英、九洲、奥翔等具备稳定酶法产能);无大批量仿制药吨级采购;
价格梯度
酶法高纯 ee99.0%、HPLC≥99.5%:4600–6200 元 /kg;
超高纯申报级(单杂<0.03%、重金属达标 ICH):7200–9300 元 /kg;
增长驱动:全球 BTK、FGFR、PROTAC 创新药临床管线持续扩张,手性脂环片段需求年增速 24%–34%;
产能约束:生物酶催化设备与菌种门槛高,中小化工厂无法稳定量产高纯手性品。
七、质控、储存与操作安全要点
储存条件:0–25℃密封避光,严禁浓强酸长时间加热,防止脱水生成环戊烯羧酸乙酯杂质;
核心质控指标:手性 ee 值、1R,3S 差向异构体含量、水分、金属残留、酶蛋白残留;
羟基保护优选 TBS,多步合成中稳定性强于乙酰、PMB 保护基;
安全属性:低毒有机油状液体,常规有机溶剂通风橱防护即可,无剧毒、强腐蚀风险。
关键字: 医药中间体;
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