CN101948492A - 化学合成法生产阿糖胞苷的工艺 - Google Patents

Abstract

化学合成法生产阿糖胞苷的工艺。本发明涉及一种有机化合物的合成工艺。本发明的目的是提供一种所用原料价廉易得，反应条件简单、成本低和环保，收率高的一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺。本发明的技术解决方案是，一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺，合成路线为：所述合成路线的合成步骤：(1)以阿糖尿苷(1)为起始原料与六甲基二硅胺烷(HMDS)在5-20kg压力和70-160℃温度条件下反应10-80小时后，将反应体系降温、搅拌，减压浓缩，去除回收多余的六甲基二硅胺烷，得到中间产物(II)，所述六甲基二硅胺烷的用量为阿糖尿苷重量的2-10倍；(2)将中间产物(II)溶解在适量(溶剂)(何种溶剂)中，降温或搅拌，制成阿糖胞苷粗品。本发明用于制备抗癌药物。

Description

化学合成法生产阿糖胞苷的工艺

技术领域：

本发明涉及一种有机化合物的合成工艺，特别是一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺。

背景技术：

阿糖胞苷分子结构式：

阿糖胞苷(Cytarabine)又叫1-β-D-阿拉伯糖胞嘧啶核苷(1-β-D-Arabinofuranosylcytosine，简写为Ara-C)，主要作用于细胞S增殖期的嘧啶类抗代谢药物，通过抑制细胞DNA的合成，干扰细胞的增殖。阿糖胞苷进入人体后经激酶磷酸化后转为阿糖胞苷三磷酸及阿糖胞苷二磷酸，前者能强有力地抑制DNA聚合酶的合成，后者能抑制二磷酸胞苷转变为二磷酸脱氧胞苷，从而抑制细胞DNA聚合及合成。阿糖胞苷还可抑制膜糖脂及膜糖蛋白的合成，影响膜功能。此外，有少量Ara-C可搀入RNA，干扰其生理功能。

阿糖胞苷除有强大的抗肿瘤作用外，小剂量还有促分化作用。于0.1μmol/L浓度时阿糖胞苷可诱导HL-60细胞(早幼粒白血病细胞)向单核细胞系统分化，表现为分化的HL-60细胞出现吞噬功能及趋化性，呈硝基蓝四氮唑(NBT)反应阳性，丧失了在软琼脂培养基中形成集落及在裸鼠体内移植成活的能力；进一步研究证明，在1×10-7mol/L低浓度下与白血病细胞株HL-60及U-937细胞作用3天，阿糖胞苷在U-937细胞可完全消除C-myc的表达，对HL-60细胞可明显抑制C-myc的表达，而C-fos的表达则明显增强。癌基因的表达与细胞增殖及分化有密切关系，C-myc的高表达可妨碍造血细胞进入终末分化。包括阿糖胞苷在内的各种分化诱导剂(如TPA、DMSO、维甲酸等)，在体外诱导白血病细胞分化时，C-myc的表达迅速降低。C-fos的表达与血细胞沿单核/巨噬细胞系统分化有密切关系，小剂量阿糖胞苷在停止或降低HL-60细胞C-myc表达的同时，C-fos表达则明显增加，这可解释小剂量阿糖胞苷促分化的作用机制。

阿糖胞苷有明显免疫抑制作用，对体液及细胞免疫均有抑制作用，在无毒剂量下，它可抑制溶血素及溶血空斑形成。Ara-C不能延长小鼠的移植皮肤存活时间，亦不能抑制狗肾移植的排异反应，但是它却能抑制小鼠的移植物抗宿主反应(GVH反应)，因此认为阿糖胞苷属作用较弱的免疫抑制剂。

阿糖胞苷还有明显抗病毒作用，它主要抑制DNA病毒对RNA病毒则无作用，但ROUS病毒对Ara-C仍敏感；Ara-C之抗病毒作用较碘苷(IDU)为强。在兔肾细胞培养系统中，10mg/L Ara-C明显抑制单纯疱疹、牛痘和假狂犬病毒，较大剂量(10mg/L)尚有抑制水痘病毒、鸡瘟病毒和B-病毒作用。单纯疱疹病毒对Ara-C产生抗药性可能较碘苷为小，且二者之间无交叉抗药性，对1000mg/L碘苷具抗药性的单纯疱疹病毒株，对10mg/L Ara-C仍敏感。

对于阿糖胞苷，一方面作为CAP的合成原料其重要意义是不言而喻的，另一方面对其进行不同的修饰有望得到更好的抗病毒抗肿瘤药物。目前国际上对阿糖胞苷的需求量急剧增长。近几年每年的用量几乎以每年40％的速度递增。而它的合成方法尽管已有很多报道，但能适应于大规模工业化生产的合成工艺却很少，所以开展阿糖胞苷的合成新方法及生产新工艺研究将对医药工业的发展起到一定的推动作用。

查阅近四十年的国内外文献可知，阿糖胞苷的合成方法主要有两种：第一种是以胞苷为原料，经过环胞苷的中间体，开环得到阿糖胞苷；第二种是仿生合成，合成路线几乎完全仿制生物体内的合成过程，这里没有酶的参与，完全按照化学方法和反应以阿拉伯糖为原料，通过构建胞嘧啶碱基得到阿糖胞苷。

(一)第一种合成方法的相关报道

第一种合成法以胞苷为原料，在脱水剂的作用下得到环胞苷，进一步开环得到产品。这种合成方法的研究主要集中在发明新的脱水剂，也有小部分报道是在开环试剂方面的研究。这些研究集中在七八十年代，我们国家也有工作报道。

1、1967年Roberts等人^[1]以胞苷为原料，在多聚磷酸作用下合成环胞苷，然后开环得到阿糖胞苷。这个方法的优点是原料胞苷廉价易得，缺点是收率低，成本高。

2、Beranek等人^[2，3]用胞苷为原料，在碳酸二苯酯的作用下得到环胞苷，开环即可得到阿糖胞苷。随后他们^[4]发现碱性离子树脂也可用作环胞苷的开环试剂，制备阿糖胞苷。该方法的缺点是收率低，成本高。

3、1973年Y.Ishido^[5]用乙二醇碳酸酯为脱水剂，以胞苷为原料合成了环胞苷，然后在NaOH的作用下开环，得到阿糖胞苷。

4、也是在1973年，J.G.Moffat等人^[6]发现Me₂C(OAc)COCl试剂也可以很好的促进胞苷向环胞苷的转化，环胞苷在氨水的作用下即可转化为阿糖胞苷。

5、1974年，北京医学院的科研机构^[7]用从生物体内得到的胞苷为原料，在三氯氧磷的作用下得到环胞苷，用氨水开环得到阿糖胞苷。两年后，日本Masami Ryokaku等人^[8]以这个方法为基础，同样是用三氯氧磷为脱水剂，用NaOH溶液开环得到了阿糖胞苷，并申请了专利。

(二)第二种合成方法的相关报道

1、1974年，北京医学院集体科研组^[9]用阿拉伯糖、氰胺、丙炔氰为原料，经过2-氨基-β-D-阿糖呋喃型[1′，2′，4，5]-2-噁唑啉中间体，以47％的收率得到了阿糖胞苷.后来Edward J.H.^[10]对这个方法进行了改进。

2、王序等^[11]采用α-氯代丙烯腈代替易爆的丙炔腈与2-氨基-β-D-阿糖呋喃型[1′，2′，4，5]-2-噁唑啉反应，制备阿糖胞苷，获得成功。质子酸可以催化该反应的完成。

(三)其它的一些合成方法

1、Marumoto等人[12]用N4-乙酰胞苷和乙酰溴/乙腈反应，得到了3′-溴-3′-脱氧-2′，5′-二乙酰氧基木糖N4-乙酰胞苷，然后用KOH/EtOH处理，得到了阿糖胞苷。

2、1969年，Tsung-Ying Shen等人[13]以中间体2′，3′，5′-三乙酰基-2，6-二硫阿糖尿苷为原料，和浓氨水在100℃下反应三小时，氨解的同时，保护基脱除，后处理以75％的收率得到阿糖胞苷的盐酸盐。但是该反应原料不容易合成。

3、1972年，上海第十二制药厂[14]用尿嘧啶核苷酸为原料，经过切磷、环化、转位、硫代、氨解、成盐等步骤得到阿糖胞苷。该方法步骤多，收率低。

总之，国内外在阿糖胞苷的化学合成方法学研究以及化学条件下的仿生合成方法研究已经由不少报道，有关阿糖胞苷的工业化生产也有很多国家的企业在生产，但都存在很多不足，主要是反应步骤多、涉及试剂多或价格昂贵、收率低，使阿糖胞苷的成本居高不下，所以急需研发一种反应步骤少、涉及化学试剂少且价格低廉、收率高、可操作性强的绿色生产阿糖胞苷的新工艺。

发明内容：

本发明的目的是提供一种所用原料价廉易得，反应条件简单、成本低和环保，收率高的一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺。本发明的技术解决方案是，一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺，其特征在于：合成路线为：所述合成路线的合成步骤：(1)以阿糖尿苷(1)为起始原料与六甲基二硅胺烷(HMDS)在5-20kg压力和70-160℃温度条件下反应10-80小时后，将反应体系降温、搅拌，减压浓缩，去除回收多余的六甲基二硅胺烷，得到中间产物(II)，所述六甲基二硅胺烷的用量为阿糖尿苷重量的2-10倍；(2)将中间产物(II)溶解在适量(溶剂)(何种溶剂)中，降温或搅拌，制成阿糖胞苷粗品。将权利要求1制成的阿糖胞苷粗品在甲醇、乙醇或丙酮重结晶溶剂结晶，经过滤、干燥得到纯品阿糖胞苷。本发明与现有技术比较具有所用原料易得且低廉，反应条件简单不用有机溶剂和催化剂，纯化方便收率高，适合工业化生产的显著优点。

本发明的化学合成反应式是：

本发明工艺路线的主要步骤是：

1、以阿糖尿苷(I)为起始原料，使用六甲基二硅胺烷(HMDS)，于无溶剂、无催化剂、加压、加热条件下反应，实现氮原子对嘧啶环4位氧原子取代，将反应体系降温、搅拌，减压浓缩，将多余的六甲基二硅胺烷HMDS全部回收，得到中间产物(II)。其HMDS的用量可以是啊糖尿苷重量的2到10倍，反应压力可以是5-20Kg，反应温度可以是60-160℃，反应时间可以是10-80h。

2、将中间产物(II)溶解在适量熔剂中，降低温度，搅拌，即可脱保护基得到阿糖胞苷粗品。该粗品用适当的溶剂重结晶，过滤，干燥，得到纯品阿糖胞苷，其重结晶溶剂可以是甲醇、乙醇、丙酮等。

本发明的工艺与现有化学合成法相比，具有以下显著优点：

(1)、无催化剂，无溶剂反应；

(2)、所用原料易得价廉；

(3)、工艺步骤少；

(4)、整个工艺中涉及的熔剂种类少、毒性小且易回收利用；

(5)、本反应没有副产物、原子经济性高，绿色环保；

(6)、中试研究结果优于小试研究，利于工业化生产；

(7)、中间产品与最终产物质量稳定可控、收率高，生产成本低。

具体实施方式：

本发明有以下实施例：

实施例1：

1L反应器中加入80g(0.299mol)阿糖尿苷，300mL六甲基二硅胺烷HMDS，密封加压(8Kg)，缓慢加热到130℃，保持该温度40h，然后缓慢降温至60℃左右，倒入1000mL三口瓶中，搅拌，减压浓缩，回收过量的六甲基二硅胺烷HMDS，加入少量乙醇，浓缩至干，然后再加入甲醇500mL，降温至10℃左右，快速搅拌1小时，浓缩至干，得粗品。该粗品用丙酮重结晶，过滤，干燥，得产品51g，收率70.6％。

实施例2：

1L反应器中加入80g(0.299mol)阿糖尿苷，400mL六甲基二硅胺烷HMDS，密封加压(10Kg)，缓慢加热到150℃，保持该温度60h，然后缓慢降温至80℃左右，倒入1000mL三口瓶中，搅拌，减压浓缩，回收过量的六甲基二硅胺烷HMDS，加入少量丙酮，浓缩至干，然后再加入甲醇500mL，降温至20℃左右，快速搅拌1小时，浓缩至干，得粗品。该粗品用乙醇重结晶，过滤，干燥，得产品58g，收率80.5％，。

实施例3：

1L反应器中加入80g(0.299mol)阿糖尿苷，500mL六甲基二硅胺烷HMDS，密封加压(10Kg)，缓慢加热到150℃，保持该温度72h，然后缓慢降温至80℃左右，倒入1000mL三口瓶中，搅拌，减压浓缩，回收过量的六甲基二硅胺烷HMDS，加入少量甲醇，浓缩至干，反复三次，然后再加入甲醇500mL，降温至20℃左右，快速搅拌1小时，浓缩至干，得粗品。该粗品用乙醇重结晶，过滤，干燥，得产品65g，收率90％。

实施例4：

1L反应器中加入80g(0.299mol)阿糖尿苷，600mL六甲基二硅胺烷HMDS，密封加压(12Kg)，缓慢加热到150℃，保持该温度80h，然后缓慢降温至80℃左右，倒入1000mL三口瓶中，搅拌，减压浓缩，回收过量的六甲基二硅胺烷HMDS，加入少量甲醇，浓缩至干，反复三次，然后再加入甲醇500mL，降温至5℃左右，快速搅拌1小时，浓缩至干，得粗品。该粗品用乙醇重结晶，过滤，干燥，得产品63g，收率87％。

实施例5：

1L反应器中加入80g(0.299mol)阿糖尿苷，800mL六甲基二硅胺烷HMDS，密封加压(15Kg)，缓慢加热到150℃，保持该温度70h，然后缓慢降温至80℃左右，倒入1000mL三口瓶中，搅拌，减压浓缩，回收过量的六甲基二硅胺烷HMDS，加入少量甲醇，浓缩至干，反复三次，然后再加入甲醇500mL，降温至20℃左右，快速搅拌1小时，浓缩至干，得粗品。该粗品用乙醇重结晶，过滤，干燥，得产品62g，收率85.8％。

Claims (2)

1.一种化学合成法生产阿糖胞苷的工艺，其特征在于：合成路线为：所述合成路线的合成步骤：(1)以阿糖尿苷(1)为起始原料与六甲基二硅胺烷(HMDS)在5-20kg压力和70-160℃温度条件下反应10-80小时后，将反应体系降温、搅拌，减压浓缩，去除回收多余的六甲基二硅胺烷，得到中间产物(II)，所述六甲基二硅胺烷的用量为阿糖尿苷重量的2-10倍；(2)将中间产物(II)溶解在适量(溶剂)(何种溶剂)中，降温或搅拌，制成阿糖胞苷粗品。

2.根据权利要求1所述的一种化学合法生产阿糖胞苷的工艺，其特征在于：将权利要求1制成的阿糖胞苷粗品在甲醇、乙醇或丙酮重结晶溶剂结晶，经过滤、干燥得到纯品阿糖胞苷。