CN103374039B - 替诺福韦的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种替诺福韦的合成方法，该方法以腺嘌呤，环氧丙烷5和对甲苯磺酰氧基磷酸酯6为起始原料，制得R-9-[2-(磷酰甲氧基)丙基]腺嘌呤；然后在80～100℃和酸性条件下水解获得替诺福韦。目前最短的合成替诺福韦的路线。本发明方法步骤短，成本低，操作简单，适合工业化生产。

Description

替诺福韦的合成方法

技术领域

本发明涉及一种高产率、高选择性、低成本，简便操作的替诺福韦合成方法。

背景技术

富马酸替诺福韦二吡呋酯（TenofovirDisoproxilFumarate,TDF,商品名Viread），是一种核苷酸类逆转录酶抑制剂，以与核苷类逆转录酶抑制剂类似的方法抑制逆转录酶，应用于艾滋病和乙肝的治疗中，其结构式如结构式1中的化合物1。与之前的治疗药物相比，TDF具有半衰期长，耐药性低，副反应少等优点。TDF是替诺福韦((R)-9-(2-磷酸甲氧基丙基)-腺嘌呤，PMPA)的前药，为了改进PMPA的吸收和细胞透过性而设计，其结构式如结构式1中化合物2。

目前合成替诺福韦主要有两种方法，一种是以R-乳酸甲酯或者异丙酯为手性原料，来合成目标化合物，例如，Holy,A.etalCollCzechChemCommun.1995,60,1196-1212(反应式2)；中国专利CN200910157993.2(反应式3)。

这条工艺路线，步骤较长，存在较多步保护及脱保护反应，操作繁琐，产率比较低。其中要用到氢化钠，工业上操作比较危险。而三甲基溴硅烷(TMSBr)价格比较贵。因此这条工艺路线的成本很高。

上述合成路线虽然步骤较短，但是反应中大量钠氢和硼氢化钠等操作比较危险，这在工业上较少应用，而且大量钠氢的应用会导致产品的消旋化。

第二种方法则是从S-甘露醇出发，最早是Gilead公司报道，并在中国申请了专利CN200810083233.7。这条合成路线较短，但是大量实验证实在碱性条件下腺嘌呤与R-碳酸丙烯酯反应产物会不可避免地发生消旋现象，导致最终产品光学纯度只有90%-94%，达不到临床应用的要求。需要通过重结晶来提高对映选择性，来满足要求，但文献报道重结晶产率不稳定，这样一定程度上增加了成本。同时腺嘌呤与R-碳酸丙烯酯反应还需要无水无氧处理，对仪器设备有更高的要求。目前中国已经有商品化的R-碳酸丙烯酯，虽然可以缩减反应路线，但是价格昂贵，成本较高(反应式4)。

发明内容

本发明将提供一种替诺福韦的简捷合成方法，是一种路线短、成本低、工艺安全、产品质量好、适应于工业生产的工艺路线。

本发明的合成路线：

以腺嘌呤为起始原料，在极性有机溶剂中，碱A条件下与R-环氧丙烷反应，反应结束后，过滤，处理除去碱A，向滤液中加入碱B，在此条件下与对甲苯磺酰氧基磷酸酯6反应，得到化合物3。分离得到的化合物3在步骤二中，酸性条件下水解脱去乙基就得到目标产物化合物2，替诺福韦。

对上述技术方案具体解释如下：

步骤一采用的是一锅法反应，腺嘌呤在碱性A条件下与环氧丙烷反应，3～4小时反应就结束，通过过滤除去碱A。将碱B和对甲苯磺酰氧基磷酸酯加入到滤液中，充分反应后，分离得到化合物3。整个反应过程均不需惰性气体保护，操作简单，收率高(80%～85%)。

进一步，所述步骤一中，腺嘌呤、环氧丙烷和碱A的摩尔比例优选1:1.2～1.5:0.1～0.3，碱A为催化剂。

进一步，所述步骤一中，磷酸酯为对甲苯磺酰氧基磷酸二乙酯或者对甲苯磺酰氧基磷酸二异丙酯。

进一步，所述步骤一中，腺嘌呤、碱B和磷酸酯的摩尔比为1:1～3:1～3。

进一步，所述步骤一中，碱A优选一价金属氢氧化物或碳酸盐，如碳酸钾、氢氧化钾或氢氧化钠等，操作安全。碱B为C1～6的醇镁试剂，优选乙醇镁、异丙醇镁或者叔丁醇镁。

进一步，所述步骤一中，优选腺嘌呤与环氧丙烷的反应温度为80～120℃。

进一步，所述步骤一中，极性有机溶剂优选N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-二甲基乙酰胺(DMA)或者二甲亚砜(DMSO)。

本发明所述步骤一中，手性环氧丙烷试剂的手性纯度按照商品来源存在一定的范围(89%～99%)，即使在低手性纯度下，仍可以通过重结晶使产品达到临床应用的标准。重结晶所用有机溶剂为C1～5的醇、乙酸乙酯、石油醚、二氯甲烷、氯仿，优选C1～5的醇和乙酸乙酯。

进一步，在步骤一所述的实验条件下，并未出现因为碱的应用而出现消旋化的情况，这明显优于背景技术中提到的第二种路线。

进一步，所述步骤一中，反应过程不需在无水无氧条件下进行。

步骤二，在酸性条件下脱除乙基。以氢溴酸为酸性试剂，反应操作简单，产率高(85%～90%)。

步骤二的具体操作过程为：将化合物3加入到溴化氢水溶液中，升温反应。反应结束后冷却到室温，用碱溶液中和，调pH值，然后将反应液浓缩，加入有机溶剂，置于冰浴中过夜，有白色固体产物析出，过滤，得到化合物1。

所述步骤二中，酸性试剂可选择的很多，常用的有三甲基溴硅烷(TMSBr)，三甲基氯硅烷/溴化钠(TMSCl/NaBr)，氢溴酸(HBr)，这里优先选择氢溴酸，原料廉价易得，反应操作简单。

进一步，所述步骤二中，氢溴酸溶液的浓度为30～50%，与化合物3的摩尔比为1～6:1；推荐为3～6:1。

进一步，所述步骤二中，反应温度控制在80～100℃。

进一步，所述步骤二中，反应结束后，需通过碱液来调节pH值，pH值范围为2.5～4。所述的碱为一价金属氢氧化物或碳酸盐，优先选择的碱为NaOH，KOH，Na₂CO₃。

进一步，所述步骤二中，加入有机溶剂，使产品析出。优先选择的有机溶剂有石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、氯仿，更优选择丙酮或乙酸乙酯。

采用本发明的工艺，所述的步骤二可以与步骤一合并，中间体3不分离提纯，过滤，旋蒸除去溶剂后直接加入氢溴酸溶液中，脱除乙基。此步改进基本不影响产率和纯度。

如果步骤一中R-环氧丙烷光学纯度只有89%～95%，也可以在步骤二中通过重结晶提高产物光学纯度，重结晶方法参照中国专利CN100420443C。

本发明所述的工艺路线操作简便，所有原料均廉价易得。此工艺的优点主要体现在如下几个方面：

1、目前最短的合成替诺福韦的路线。

2、每步反应均不需在无水无氧下进行，操作简单。

3、试剂选择中，未选取钠氢、硼氢化钠等操作比较危险的试剂，反应中也未采用大量放热的氧化反应，提高了生产安全性。

4、本发明的工艺可以提供高光学纯度的产品，反应中也未出现产品消旋的情况。

5、所用手性环氧丙烷首选高光学纯度的99%ee，但也可用廉价的一般商品化的环氧丙烷，例如ee值只有89%，仍可通过重结晶提高产品光学纯度，达到临床应用要求。

6、本发明的工艺中有机溶剂应用种类很少，且基本上可以回收再利用，环境污染少。

7、本发明的工艺反应条件很温和，未有高温高压或者低温操作的步骤，适合工业化生产。

总之，此工艺路线步骤短，成本低，操作简单，有很高的经济效益和社会效益，是一种适合工业化生产的方法。

附图说明

图1环氧丙烷衍生化后的¹HNMR谱图，

图2环氧丙烷衍生化后的消旋样品的HPLC谱图，

图3环氧丙烷商品1衍生化后的HPLC谱图，

图4环氧丙烷商品2衍生化后的HPLC谱图，

图5化合物3的¹HNMR谱图，

图6化合物3的消旋样品的HPLC谱图，

图7化合物3的光活样品的HPLC谱图

图8化合物2的¹HNMR谱图

具体实施例

实施例1

环氧丙烷不能直接确定其光学纯度，需要经过衍生后进行测定，实验中发现购买的光学纯度的环氧丙烷ee值范围为89～99%，具体步骤如下：

将环氧丙烷(0.2ml,2.9mol)，对甲苯硫酚(360mg,2.9mol)溶于二氯甲烷(3ml)后再加入三乙胺(0.4ml)，室温下反应3小时，获得。反应结束后浓缩柱层析得到无色油状目标产物193mg，产率37%。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ:1.24(d,J=7.2Hz,3H),2.32(s,3H),2.55(s,1H),2.79(dd,J=8.6,13.7Hz,1H),3.07(dd,J=3.7,13.7Hz,1H),3.75-3.85(m,1H),7.11(d,J=8.0Hz,2H),7.31(d,J=8.0Hz,2H)。

由于环氧丙烷很难直接测试其光学纯度，因此我们将其进行衍生化，图1为环氧丙烷衍生化产物的¹HNMR谱图，然后衍生化产物通过液相色谱法确定其光学纯度，推理得到购买的环氧丙烷的光学纯度，图2衍生化产物消旋样品的HPLC谱图，图3购买环氧丙烷商品1衍生化后的HPLC谱图，ee值为89.6%，图4购买环氧丙烷商品2衍生化后的HPLC谱图，ee值为99.5%，可以看出不同厂家，生产的环氧丙烷存在光学纯度的差别。

实施例2

将腺嘌呤(210g,1.56mol)，碳酸钾(70g,0.5mol)及DMF(2.0L)加入到反应瓶中，之后加入170mLR-环氧丙烷(ee值99%)，将反应温度升到80～120℃并反应3-5小时。反应结束后将碳酸钾过滤掉，然后往滤液中加入叔丁醇镁(530g,3.1mol)和对甲苯磺酰氧基磷酸二乙酯(1000g,3.1mol)，再在室温下反应2天，反应结束后用醋酸淬灭并过滤，浓缩后用乙酸乙酯/二氯甲烷/甲醇重结晶得到化合物3(～450g)，产率82%，白色固体。[α]26D=-32.7°(C=0.75,MeOH);MS(ESI)m/z344(M+H+);1HNMR(400MHz,CD3OD)δ:1.15-1.28(m,9H),3.70(dd,J=9.7,14.0Hz,1H),3.85-4.05(m,6H),4.20(dd,J=7.9,14.6Hz,1H),4.36(dd,J=3.1,14.5Hz,1H),8.17(s,1H),8.24(s,1H)。

从ee值为99%的环氧丙烷出发合成化合物3，图5为化合物3的¹HNMR谱图，通过液相色谱对化合物3的光学纯度进行测定，图6为化合物3的消旋样品的HPLC谱图，图7为化合物3的光活样品的HPLC谱图，ee值为99.1%，证实在合成化合物3的过程中，未出现消旋现象，光学纯度保持不变。

实施例3

将化合物3(100g)，40%溴化氢水溶液(500ml)加入反应瓶中，然后在90℃下反应5小时。反应结束后冷却到室温，用10%氢氧化钠水溶液中和至pH=3，有白色固体产物析出，，过滤并丙酮洗涤得到化合物2(～750g,85%)，白色固体。[α]²⁵ _D=-25.2°(C=0.20,1NHCl);MS(ESI)m/z286.1(M-H⁺);¹HNMR(400MHz,D₂O-NaOH)δ:0.91(d,J=6.1Hz,3H),3.22-3.42(m,2H),3.71-3.83(m,1H),3.96-4.18(m,2H),7.86(s,1H),8.03(s,1H)。

化合物3在酸性条件下脱除乙基得到化合物2，替诺福韦，图8为化合物2的¹HNMR谱图

实施例4

将腺嘌呤(210g,1.56mol)，碳酸钾(70g,0.5mol)及DMF(2L)加入到反应瓶中，之后加入170mLR-环氧丙烷(ee值99%)，将反应温度升到80～120℃并反应3-5小时。反应结束后将碳酸钾过滤掉，然后往滤液中加入叔丁醇镁(530g,3.1mol)和对甲苯磺酰氧基磷酸二乙酯(1000g,3.1mol)，再在室温下反应2天，用醋酸淬灭并过滤，将滤液浓缩，得到黄色油状物，化合物3粗品。将化合物3(100g)，30%～50%溴化氢水溶液(500ml)加入反应瓶中，然后在90℃下反应5小时。反应结束后冷却到室温，用10%氢氧化钠水溶液中和至pH=2.5～4，然后将反应液浓缩到约400ml并加入丙酮，再冰浴过夜后有白色固体产物析出，，过滤并丙酮洗涤得到化合物2(～600g,72%)，白色固体。[α]²⁵ _D=-25.2°(C=0.20,1NHCl);¹HNMR(400MHz,D₂O-NaOH)δ:0.97(d,J=6.1Hz,3H),3.22-3.42(m,2H),3.71-3.83(m,1H),3.96-4.18(m,2H),7.94(s,1H),8.11(s,1H)。

Claims (8)

1.一种结构式如化合物2所示的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

1)以腺嘌呤4，ee值为99％的环氧丙烷5和对甲苯磺酰氧基磷酸酯6为起始原料，制得R-9-[2-(磷酰甲氧基)丙基]腺嘌呤3；

在极性有机溶剂中和80～120℃下，所述的腺嘌呤与R-环氧丙烷和碱A反应1～5小时，过滤，滤液中加入碱B和磷酸酯，在室温下反应1～2天获得R-9-[2-(磷酰甲氧基)丙基]腺嘌呤，腺嘌呤、R-环氧丙烷和碱A的摩尔比例为1:1.2～1.5：0.1～0.3；所述的碱A为一价金属氢氧化物或碳酸盐；所述的腺嘌呤、碱B和磷酸酯的摩尔比为1:1～3:1～3；所述的碱B为C1～6的醇镁试剂，所述的磷酸酯为对甲苯磺酰氧基磷酸二乙酯或对甲苯磺酰氧基磷酸二异丙酯；

2)R-9-[2-(磷酰甲氧基)丙基]腺嘌呤3在80～100℃和酸性条件下水解1～5小时得到替诺福韦2，所述的R-9-[2-(磷酰甲氧基)丙基]腺嘌呤和酸的摩尔比为1:1～6；

其中，化合物2、3、4、5和6的结构式如下

2.如权利要求1所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤1)中的碱A为碳酸钾、氢氧化钾或氢氧化钠。

3.如权利要求1所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤1)中的碱B为乙醇镁、异丙醇镁或者叔丁醇镁。

4.如权利要求1所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤1)中所述的极性有机溶剂优选N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺或者二甲亚砜。

5.如权利要求1所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于步骤2)中采用的酸水解试剂为三甲基溴硅烷，三甲基氯硅烷和溴化钠，氢溴酸。

6.如权利要求1或5所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤2)反应结束后，通过碱液来调节pH值至2.5～4，加入有机溶剂，析出替诺福韦。

7.如权利要求6所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤2)中所选择的碱为一价金属氢氧化物或碳酸盐；所述的有机溶剂为丙酮或乙酸乙酯。

8.如权利要求1所述的替诺福韦的合成方法，其特征在于所述步骤1)的产物中间体3不分离提纯，过滤，旋蒸除去溶剂后直接加入步骤2)酸性溶液中，脱除乙基，得到替诺福韦。