CN111499675A - 一种磷酸氟达拉滨的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磷酸氟达拉滨的合成方法，合成路线如下：

Description

一种磷酸氟达拉滨的合成方法

技术领域

本发明属于医药化工技术领域，具体涉及一种磷酸氟达拉滨的合成方法。

背景技术

磷酸氟达拉滨(fludarabine phosphate)，化学名:9-β-D-阿拉伯呋喃糖基-2-氟腺嘌呤-5'-磷酸酯，即9-β-Arabinofuranosyl-2-fluoroadenine-5'-monophosphate，CAS:75607-67-9，分子式：C10H13FN5O7P，分子量：365.2，结构式如下：

磷酸氟达拉滨由德国Berlex Labs开发,1991年首先在美国上市,用于治疗其它疗法无效的慢性淋巴细胞性白血病，商品名为“福达华”。磷酸氟达拉滨是正常细胞内代谢产物单磷酸脱氧腺苷的细胞毒性类似物，通过促进肿瘤细胞凋亡来提高疾病的缓解率，是一种有效的抗癌药物。

磷酸氟达拉滨由主体结构氟达拉滨与三氯氧磷发生酯化、水解得到。氟达拉滨的合成方法报道较多,主要有两种：一种是以嘌呤环和糖环母核为起始原料进行偶联,嘌呤环可以是：2，6-二氨基嘌呤，2-氟-6-叠氮嘌呤，2-氟-6-氨基嘌呤等，再经过保护基保护；糖环是D-阿拉伯呋喃糖，经过保护基保护制得2，3，5-三-O-苄基-1-0-对硝基苯甲酰基-D-阿拉伯呋喃糖；两者进行偶联，再经过多步操作、脱去保护得到目标产物。该方法无论是嘌呤环还是糖环，都需进行保护，多步反应制备得到。嘌呤环上的2-位需要氟取代，氟化过程收率低下。总体反应步骤多，成本高昂，已逐步被淘汰，代表性路线如下：

另一种是以鸟苷为起始原料，鸟苷与氟达拉滨结构相近，原料易得，总体成本优于第一种，但最大的困难在于嘌呤环的2-位氟代和糖环2-位羟基的构型翻转，导致反应步骤多，操作繁琐，且有很大的污染性。德国先灵药业的氟达拉滨生产即为该方法，具体可见US5602246，国内也有多篇专利针对该方法进行改进，如CN201810611883.8，CN201110316384.4。但其反应步骤长，收率低下，制备成本居高不下的特性难以改变，工艺路线如下：

另有报道以2-氟-6-氨基嘌呤与9-β-D-阿拉伯呋喃糖尿嘧啶在菌种作用下发生反应直接得到氟达拉滨，该生化方法是氟达拉滨新兴的方法，但是该菌种目前市场价格昂贵，不利于实现工业化。

上述制备氟达拉滨的工艺和方法都存在路线长，污染大，成本高的缺点，使得市场上磷酸氟达拉滨价格居高不下。因此，开发出一条简单实用，价格低廉的磷酸氟达拉滨生产工艺具有极强的市场意义

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种磷酸氟达拉滨的合成方法，是一种工艺简单，反应时间短，成本低廉，收率高的磷酸氟达拉滨合成方法。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种磷酸氟达拉滨的合成方法，包括以下步骤：

1)上保护反应：阿糖腺苷在有机溶剂中和酰化试剂加热反应，反应完毕，除去溶剂，加入二氯甲烷用水洗走副产物，干燥，浓缩，结晶得到中间体1；

2)硝化反应：将中间体1加入到硝化试剂中反应，反应完毕后结晶得到中间体2；

3)氟代脱硝反应：中间体2在有机溶剂环境中与氟代试剂进行氟代脱硝反应，反应完加入析晶反溶剂析出氟化物，得到中间体3；

4)脱保护反应：中间体3在碱的醇溶液中脱保护，得到氟达拉滨粗品，再重结晶，得到氟达拉滨；

5)磷酸化反应：氟达拉滨在磷酸三乙酯中与三氯氧磷反应、水解得到磷酸氟达拉滨；

6)重结晶：磷酸氟达拉滨粗品加热溶解在易溶溶剂中，然后向其中加入反溶剂，结晶析出磷酸氟达拉滨。

本发明采取全新的合成路线制备得到氟达拉滨，以阿糖腺苷为起始原料，通过上保护、硝化、氟代脱硝、脱保护得到氟达拉滨。阿糖腺苷是一种抗病毒药，用于单纯疱疹性脑炎和带状疱疹，其制备工艺成熟，价格低廉。阿糖腺苷的化学结构与氟达拉滨极为相近，仅在嘌呤环的2位少一个氟，其2位氢被氟取代即为氟达拉滨。但单纯的氟化极其困难，但氟化脱硝在氟达拉滨的制备上具有良好效果，通过硝化取代2位氢，再使用氟化试剂脱硝，得到氟代物。

进一步地，步骤1)中所述有机溶剂为吡啶；酰化试剂为乙酰氯、BOC酸酐、苯甲酰氯、对甲苯甲酰氯、对氯苯甲氯，优选乙酰氯、苯甲酰氯；酰化试剂在5当量以上，优选6～8当量；反应温度为60℃以上进行反应，优选60～80℃；反应时间为4小时以上，优选4～6小时。

进一步地，中间体1、中间体2、中间体3中，R为相同或不同的酰基基团；R为单独的乙酰基、BOC酸酐、苯甲酰基、对甲苯甲酰基、对氯苯甲酰基等酰化基团，也可以是任意两种组合。

硝化过程需避免活泼氢的干扰，因此，需对阿糖腺苷三个羟基活泼氢、氨基两个活泼氢全部进行保护，R为保护基，采用酰基基团，优选苯甲酰基。

进一步地，步骤2)中所述的硝化试剂由三氟乙酸酐、无水四甲基硝酸铵或者无水四丁基硝酸铵制备，其中无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵：三氟乙酸酐摩尔比为1:1～1:1.5；中间体1：无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵摩尔比为1:1.2～1:2；反应温度控制在室温以下，优选5～15℃；反应时间为8小时以上，优选12～15小时；所述的无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵需重结晶制备，其制备方法为，将所购四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵在40～50℃的甲苯中搅拌溶清，0～5℃析晶搅拌，过滤干燥既得。

硝化反应较为常见，但常规方法废酸多，反应条件剧烈，导致副产物多，难以达到预期效果。我们采用温和的硝化试剂进行硝化反应，反应要求无水，需先对硝化试剂使用到的四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵进行纯化干燥处理。纯化干燥的四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵再与过量的三氟乙酸酐，在冰浴下反应形成硝酸混酐，硝酸混酐是良好的硝化试剂，反应条件温和，副产物少。

进一步地，步骤3)中所述有机溶剂为非质子溶剂如DMF,DMSO,DMAC等，优选DMF，且中间体2的质量与添加的非质子溶剂体积比为1g:5～15ml；中间体2：氟代试剂摩尔比为1:2～1:4，优选1:3；反应温度40℃以下进行，优选10～30℃；反应时间为4小时以上，优选4～6小时；析晶反溶剂为水，且中间体2的质量与添加的反溶剂体积比为1g:5～20ml。

进一步地，所述的氟化试剂为四甲基氟化铵四叔丁醇复合物或者四丁基氟化铵四叔丁醇复合物，且需结晶制备，其制备方法为，将所购四甲基氟化铵水合物或者四丁基氟化铵水合物在90℃的叔丁醇:正己烷(4:1)中搅拌溶清，室温析晶搅拌，过滤干燥既得。

氟代脱硝是整个工艺的关键，通过对氟化试剂的选择，我们发现无水四丁基氟化铵或无水四甲基氟化铵效果最佳，尤其是无水四丁基氟化铵。但是反应过程严格要求无水，微量的水分都会对反应造成极大的影响，而无水四丁基氟化铵价格昂贵，且需要进口，不利于工艺实现。通过摸索，我们发现四甲基氟化铵、四丁基氟化铵与叔丁醇可以形成稳定的醇复合物，同时该复合物可有效去除水份，且不会对反应造成影响。

进一步地，步骤4)中碱为氨水、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、甲醇钠等中任意一种或者任意几种组合，其中优选氨水，两者按一定比例混合，优选1:1；醇为甲醇或乙醇，优选甲醇；中间体3的质量与碱的醇溶液体积比为1:10～1:50，优选1:20～1:30；反应温度40℃以下进行，优选10～30℃；反应时间为20小时以上，优选20～24小时。

进一步地，步骤5)中所述的磷酸化也可为方法a：将磷酸三乙酯降温到-15～-10℃，加入三氯氧磷，然后一次性加入氟达拉滨，在-5～0℃反应3～5小时；其中氟达拉滨的质量与磷酸三乙酯体积比为1g:8～15ml；氟达拉滨与三氯氧磷摩尔比为1:3.5～4.5。

进一步地，步骤5)中所述的磷酸化可为方法b：将氟达拉滨加热溶解在磷酸三乙酯中，再降温到-5～0℃，滴加三氯氧磷，其中氟达拉滨的质量与磷酸三乙酯体积比为1g:20～30ml；氟达拉滨与三氯氧磷摩尔比为1:2.5～3.5。

磷酸化反应一般是将氟达拉滨悬浮于磷酸三乙酯中，低温滴加三氯氧磷，反应时间一般在7-36h，长时间的反应过程和大大过量的三氯氧磷，导致氟达拉滨发生多磷酸化、氯取代等众多副反应的发生。本发明通过调整工艺，可采用方法a、方法b两种方式来进行磷酸化反应，缩短了反应时间，大大减少了杂质的产生，极大的提高了产品的纯度和收率。

进一步地，步骤6)中所述易溶溶剂为DMF、水中的一种或二者的混合物；反溶剂为异丙醇、四氢呋喃、甲苯中的一种或任意几种的混合物；结晶温度在0℃～10℃；磷酸氟达拉滨粗品与易溶溶剂的质量体积比是1g:3～10ml；磷酸氟达拉滨粗品与反溶剂的质量体积比为1g:10～30ml。

精制过程是磷酸氟达拉滨制备工艺的重要步骤，早期工艺采取过柱、成盐等方式进行，不利于工业化。用水精制的方法虽能除杂，但难以一次精制合格，且产品在高温的水中不稳定，容易分解，对精制效果也是极大的制约。本发明采取将磷酸氟达拉滨粗品加热溶解在易溶溶剂中，然后向其中加入反溶剂，冷却结晶析出磷酸氟达拉滨的方法，得到的产品纯度提升效果好，且收率高。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明起始原料阿糖腺苷的构型为β构型，避免了合成中异构体分离，提高了收率，纯度优，适合于工业化生产。

2、本发明起始原料阿糖腺苷价格低廉、易得，路线简单，总成本低。

3、本发明最终产品无需成盐、过柱纯化分离，工艺操作简便，适于工业化。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

合成路线如下：

(1)上保护反应，中间体1化合物的制备

将阿糖腺苷10.0g(0.0374mol)加入到100ml吡啶中，搅拌下，缓慢加入苯甲酰氯42.0g(0.299mol)，升温至70～75℃，反应5h，减压蒸馏，浓缩至干。残留物加入500ml二氯甲烷，用水200ml×2次洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩得油状物。加入50ml丙酮溶解，再加入80ml乙醇搅拌析晶，过滤，30ml乙醇洗涤滤饼，50℃鼓风干燥至干，得上保护物27.0g，纯度99.5％，收率91.6％。

(2)硝化反应，中间体2化合物的制备

四丁基硝酸铵干燥：将10.0g四丁基硝酸铵加入到70ml甲苯中，加热至40～50℃搅拌溶清，冷却析晶，0～5℃析晶搅拌1.5～2h，过滤。装入玻璃盘中，60℃减压真空干燥，得到8.0g干品，80.0％收率。

将二氯甲烷140ml，干燥的四丁基硝酸铵6.9g(0.0227mol)，三氟乙酸酐5.9g(0.0281mol)，加入到反应瓶中，0～5℃搅拌1h。将上保护产物10.0g(0.0127mol)加入到反应液中，5～15℃反应过夜。加入100ml冰水，再缓慢加入100ml冰的饱和碳酸氢钠溶液，搅拌分层，有机相再次用饱和盐水100ml洗涤一次。无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩得油状物。加入30ml二氯甲烷溶解，再加入60ml乙醇搅拌析晶，过滤，20ml乙醇洗涤滤饼，50℃鼓风干燥至干，得硝化物9.2g，纯度98.6％，收率87.0％。

硝化试剂投料比例对本步反应收率和纯度的影响见下表：

(3)氟代脱硝反应，中间体3化合物的制备

四丁基氟化铵四叔丁醇复合物制备：将10.0g水合四丁基氟化铵加入到880ml叔丁醇、220ml正己烷中加热至90℃溶解，然后冷至室温结晶，过滤，减压真空干燥得到15.5g四丁基氟化铵四叔丁醇复合物，87.5％收率。

将硝化物10.0g(0.012mol)加入到100ml DMF溶液中，室温搅拌下加入20.1g(0.036mol)四丁基氟化铵四叔丁醇复合物然后继续反应4～6h。反应毕，将反应液倒入到100ml水中，搅拌0.5h，过滤，20ml水洗。60℃鼓风干燥至干，得氟化物9.0g，纯度86.5％，收率93.1％。

氟化试剂投料比、溶剂量对本步反应收率和纯度的影响见下表：

(4)脱保护反应，氟达拉滨的制备

将氟化物10.0g(0.0124mol)加入到甲醇100ml中，加入浓氨水100ml，常温反应20～24h。反应毕，减压蒸除氨气和甲醇，浓缩至约1/3体积时，结束浓缩，加入5ml醋酸，冷却析晶，过滤，20ml冰水洗涤滤饼，50℃鼓风干燥至干，得粗品2.2g，纯度94.7％，收率62.1％。

氨水及溶剂量对本步反应收率和纯度的影响见下表：

精制：按氟达拉滨粗品：无水乙醇：纯水＝1g：11ml：11ml的比例精制，将粗品、水、无水乙醇加入到反应瓶中。加热到90～95℃，搅拌溶解，趁热过滤。将滤液缓慢降温到0～5℃，搅拌结晶，过滤，用冰的无水乙醇5ml洗涤，烘干得氟达拉滨1.9g，纯度99.2％，收率86.4％。

(5)磷酸化反应，磷酸氟达拉滨的制备

磷酸化(a)

在三口圆底烧瓶中加入200ml磷酸三乙酯，降温至-10℃，加入43.0g(0.28mol)三氯氧磷，搅拌15min，加入20.0g(0.0701mol)氟达拉滨，在-5℃～-10℃搅拌15min。然后控温-5±2℃,反应3.5～4.5h，反应约3.5h即溶清。HPLC分析氟达拉滨＜3％时停止反应，将反应液倒入200.0g冰水中，搅拌下缓慢升至室温，加入100ml二氯甲烷继续搅拌30min，分层，水层用冰的40％NaOH调pH＝2.0，冷却过滤，50ml二氯甲烷洗涤，45℃减压干燥得到粗品21.0g，纯度98.3％，收率82.0％。

磷酸化(b)

在三口圆底烧瓶中加入30.0g(0.105mol)氟达拉滨和600ml磷酸三乙酯，加热溶清，然后迅速降温冷却至-3℃，控温-3℃～0℃滴加48.0g(0.313mol)三氯氧磷，约0.5h滴完，继续反应5h后取样分析，HPLC监控原料＜3％即停止反应。加入180.0g冰水，在-5℃～5℃搅拌1h，加入300ml二氯甲烷和120ml水，室温下快速搅拌30min，分层，水层用冰的40％NaOH调pH＝2.0，冷却过滤，50ml二氯甲烷洗涤，45℃减压干燥得到粗品29.0g，纯度98.7％，收率74.9％。

(6)重结晶，磷酸氟达拉滨的纯化

精制(a)：在三口圆底烧瓶中加入10.0g磷酸氟达拉滨粗品，纯度97.7％，加入50ml的DMF，升温至50℃搅拌溶清，缓慢滴加异丙醇150ml，析出产品，冷至0～5℃搅拌1h，过滤，少量冰的异丙醇洗涤，45℃减压干燥得到产品8.8g，纯度99.3％，收率88.0％。

精制(b)：在三口圆底烧瓶中加入10.0g磷酸氟达拉滨粗品，纯度97.7％，加入5ml纯化水和30ml的DMF，升温至50℃搅拌溶清，缓慢滴加100ml的THF，析出产品，冷至0～5℃搅拌1h，过滤，少量冰的THF洗涤，45℃减压干燥得到产品8.9g，纯度99.1％，收率89.0％。

精制(c)：在三口圆底烧瓶中加入10.0g磷酸氟达拉滨粗品，纯度97.7％，加入50ml的DMF，升温至50℃搅拌溶清，缓慢滴加75ml的THF和75ml甲苯混合溶剂，析出产品，冷至0～5℃搅拌1h，过滤，少量冰的THF洗涤，45℃减压干燥得到产品9.0g，纯度99.3％，收率90.0％。

本方法以阿糖腺苷为起始原料，通过上保护、硝化、氟代脱硝、脱保护得到氟达拉滨，采取全新的合成路线制备得到氟达拉滨；同时通过对氟达拉滨磷酸化和精制的工艺改进，缩短反应时间，减少副产物生成，提高产品质量。

本发明具有以下几个优点：1、起始原料为β构型，避免了异构体分离，提高了收率。2、原料易得、路线简单、价格低廉。3、无需成盐、过柱纯化分离，适合工业化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)上保护反应：阿糖腺苷在有机溶剂中和酰化试剂加热反应，反应完毕，除去溶剂，加入二氯甲烷用水洗走副产物，干燥，浓缩，结晶得到中间体1；

2)硝化反应：将中间体1加入到硝化试剂中反应，反应完毕后结晶得到中间体2；

3)氟代脱硝反应：中间体2在有机溶剂环境中与氟代试剂进行氟代脱硝反应，反应完加入析晶反溶剂析出氟化物，得到中间体3；

4)脱保护反应：中间体3在碱的醇溶液中脱保护，得到氟达拉滨粗品，再重结晶，得到氟达拉滨；

5)磷酸化反应：氟达拉滨在磷酸三乙酯中与三氯氧磷反应、水解得到磷酸氟达拉滨；

6)重结晶：磷酸氟达拉滨粗品加热溶解在易溶溶剂中，然后向其中加入反溶剂，结晶析出磷酸氟达拉滨。

2.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤1)中所述有机溶剂为吡啶；酰化试剂为乙酰氯、BOC酸酐、苯甲酰氯、对甲苯甲酰氯、对氯苯甲氯，优选乙酰氯、苯甲酰氯；酰化试剂在5当量以上，优选6～8当量；反应温度为60℃以上进行反应，优选60～80℃；反应时间为4小时以上，优选4～6小时。

3.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：中间体1、中间体2、中间体3中，R为相同或不同的酰基基团；R为单独的乙酰基、BOC酸酐、苯甲酰基、对甲苯甲酰基、对氯苯甲酰基等酰化基团，也可以是任意两种组合。

4.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤2)中所述的硝化试剂由三氟乙酸酐、无水四甲基硝酸铵或者无水四丁基硝酸铵制备，其中无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵：三氟乙酸酐摩尔比为1:1～1:1.5；中间体1：无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵摩尔比为1:1.2～1:2；反应温度控制在室温以下，优选5～15℃；反应时间为8小时以上，优选12～15小时；所述的无水四甲基硝酸铵或无水四丁基硝酸铵需重结晶制备，其制备方法为，将所购四甲基硝酸铵或四丁基硝酸铵在40～50℃的甲苯中搅拌溶清，0～5℃析晶搅拌，过滤干燥既得。

5.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤3)中所述有机溶剂为非质子溶剂如DMF,DMSO,DMAC等，优选DMF，且中间体2的质量与添加的非质子溶剂体积比为1g:5～15ml；中间体2：氟代试剂摩尔比为1:2～1:4，优选1:3；反应温度40℃以下进行，优选10～30℃；反应时间为4小时以上，优选4～6小时；析晶反溶剂为水，且中间体2的质量与添加的反溶剂体积比为1g:5～20ml。

6.如权利要求5所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：所述的氟化试剂为四甲基氟化铵四叔丁醇复合物或者四丁基氟化铵四叔丁醇复合物，且需结晶制备，其制备方法为，将所购四甲基氟化铵水合物或者四丁基氟化铵水合物在90℃的叔丁醇:正己烷(4:1)中搅拌溶清，室温析晶搅拌，过滤干燥既得。

7.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤4)中碱为氨水、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、甲醇钠等中任意一种或者任意几种组合，其中优选氨水，两者按一定比例混合，优选1:1；醇为甲醇或乙醇，优选甲醇；中间体3的质量与碱的醇溶液体积比为1:10～1:50，优选1:20～1:30；反应温度40℃以下进行，优选10～30℃；反应时间为20小时以上，优选20～24小时。

8.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤5)中所述的磷酸化也可为方法a：将磷酸三乙酯降温到-15～-10℃，加入三氯氧磷，然后一次性加入氟达拉滨，在-5～0℃反应3～5小时；其中氟达拉滨的质量与磷酸三乙酯体积比为1g:8～15ml；氟达拉滨与三氯氧磷摩尔比为1:3.5～4.5。

9.如权利要求1所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤5)中所述的磷酸化可为方法b：将氟达拉滨加热溶解在磷酸三乙酯中，再降温到-5～0℃，滴加三氯氧磷，其中氟达拉滨的质量与磷酸三乙酯体积比为1g:20～30ml；氟达拉滨与三氯氧磷摩尔比为1:2.5～3.5。

10.如权利要求8或9所述的磷酸氟达拉滨的合成方法，其特征在于：步骤6)中所述易溶溶剂为DMF、水中的一种或二者的混合物；反溶剂为异丙醇、四氢呋喃、甲苯中的一种或任意几种的混合物；结晶温度在0℃～10℃；磷酸氟达拉滨粗品与易溶溶剂的质量体积比是1g:3～10ml；磷酸氟达拉滨粗品与反溶剂的质量体积比为1g:10～30ml。