CN113512077A - 一种α-构型7-氮杂化嘌呤核苷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α‑构型7‑氮杂化嘌呤核苷的制备方法。所述α‑构型7‑氮杂化嘌呤核苷通过结构如式Ⅱ所示的化合物去硅烷化保护基而得，所述式Ⅱ化合物的制备方法包括步骤：(1)将结构如式Ⅳ所示的化合物、四氯化碳和三苯基膦或三(二甲胺)膦混合反应，得到结构如式Ⅲ所示的中间体；和(2)将结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应，得到结构如式Ⅱ化合物。
Description
技术领域
本发明涉及生物化工领域。更具体地涉及一种氮杂化嘌呤核苷(α-构型)的放大制备工艺。
背景技术
7-氮杂化嘌呤核苷是一类具有广谱的抗病毒活性的化合物，近几年的研究成果表明7-氮杂化核苷可以取代天然核苷，其在体内可以假乱真，从而阻断蛋白质核酸的生物合成，起到抗病毒的作用。
核苷合成法包括化学法和生物合成法，其中7-氮杂化嘌呤核苷的合成方法主要是化学法合成法。化学法工艺复杂，反应条件苛刻，其中糖苷化反应中常用的氢化钠，TMSOTf等试剂的操作风险性较高。除此之外，糖苷化反应中，目标糖苷键的空间选择中的α-构型一直是产率极低的一种构型，因此，本领域迫切需要一种立体选择性强的合成工艺以有利于进一步研究α-构型类核苷在抗病毒活性方面的作用。
发明内容
本发明旨在提供一种7-氮杂化嘌呤核苷(α-构型)的放大制备工艺。
本发明提供一种结构如式Ⅱ所示的化合物的制备方法，所述方法包括步骤：
(1)将结构如式Ⅳ所示的化合物、四氯化碳和三苯基膦或三(二甲胺)膦混合反应，得到结构如式Ⅲ所示的中间体；和
(2)将结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应，得到结构如式Ⅱ所示的化合物；
其中，
X选自卤素、甲氧基或iBu-氨基；
R为硅烷化保护基；
RX选自氢或修饰性氨基；
R5选自苯基或二甲胺基。
在另一实施方式中，所述四氯化碳与三苯基膦或三(二甲胺)膦的摩尔比为1.1-1.5:1。
在另一实施方式中，结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应温度不超过5℃；较佳地为小于0℃。
在另一实施方式中，所述步骤(1)的反应温度不超过零下35℃。
在另一实施方式中，所述步骤(1)的反应溶剂为四氢呋喃或甲苯。
在另一实施方式中，步骤(2)的反应溶剂为四氢呋喃或乙腈；反应温度为0±5℃。
在另一实施方式中，将结构如式Ⅴ所示的化合物与硅烷化试剂混合，反应得到步骤(1)中使用的结构如式Ⅳ所示的化合物；
在另一实施方式中，将结构如式Ⅵ所示的化合物与2,2-二甲氧基丙烷混合，反应得到结构如式Ⅴ所示的化合物；
本发明还提供一种结构如式Ⅰ所示的氮杂化α构型嘌呤核苷的制备方法，所述方法包括步骤：使如上述本发明提供的方法制备得到的结构如式Ⅱ所示的化合物去硅烷化保护基，得到结构如式Ⅰ所示的α构型氮杂化嘌呤核苷；
在另一实施方式中，所述结构如式Ⅱ所示的化合物在三氟乙酸存在下去硅烷化保护基。
据此，本发明提供一种立体选择性强的合成工艺以有利于进一步研究α-构型类核苷在抗病毒活性方面的作用。
附图说明
图1是本发明实施例获得的2,3-O-异亚丙基-D-核糖的H-NMR谱图。
图2是本发明实施例获得的2,3-O-异亚丙基-5-TBDMS-D-核糖的H-NMR谱图。
图3是本发明实施例获得的2’,3’-O-异亚丙基-5’-O-TBDMS-6-氯-7-氮杂嘌呤核苷(α-构型)的H-NMR谱图。
图4是本发明实施例获得的6-氯-7-氮杂嘌呤核苷(α-构型)的NOESY spectra图谱。
具体实施方式
发明人经过广泛深入的研究，发现通过特定的方法可以高选择性地得到如式Ⅲ结构的磷取代糖，并发现此结构中磷取代基团的立体构型对后继合成的核苷的立体构型具有决定性作用。即当磷取代基中间体处于β-位，进行后继反应时便可以得到α-构型立体选择性专一的核苷。在此基础上，完成了本发明。
本发明涉及的主要化合物列表如下：
其中，
X选自卤素、甲氧基或iBu-氨基；
R为硅烷化保护基；例如但不限于，TBDMS-,TPDBS-等硅烷化保护基团；
RX选自氢或修饰性氨基；
R5选自苯基或二甲胺基。
术语“卤素”或“卤化物”指氟，氯，溴或碘。
术语“修饰性氨基”指乙酰基胺基，异丁酰基胺基，苯甲酰基胺基等本领域常见的胺基保护基团。
术语“结构如式Ⅰ所示的化合物”和“式Ⅰ化合物”可互换使用，都是指上述列表中编号为Ⅰ的化合物。其他编号的化合物以此类推。
术语“室温”是指20-40℃，优选25-35℃。
本发明提供了一种结构如式Ⅰ所示的α-构型7-氮杂化嘌呤核苷的制备方法，该方法是使结构如式Ⅱ所示的化合物去保护基。
在本发明的一种实施方式中，上述去保护基的过程是将式Ⅱ化合物和三氟乙酸混合，在15±5℃(优选15±2℃)反应得到式Ⅰ化合物粗品。
在本发明的一种优选实施方式中，还可以进一步将得到的式Ⅰ化合物粗品和乙醇在60±5℃混合后，加入水使固体溶解得到溶液，然后将溶液在15±5℃(优选15±2℃)搅拌结晶，得到式Ⅰ化合物纯品。
本发明也提供了一种结构如式Ⅱ所示的化合物的制备方法，包括步骤：
第一步，将结构如式Ⅳ所示的化合物、四氯化碳和三苯基膦或三(二甲胺)膦混合反应，得到结构如式Ⅲ所示的中间体；
第二步，将结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应，得到结构如式Ⅱ所示的化合物。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步中使四氯化碳与三苯基膦或三(二甲胺)膦的摩尔比为1-2:1；优选为1.1-1.5:1。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步的反应温度不得超过零下20℃；优选为零下40℃至零下30℃。研究发现，反应温度若超过零下20℃，获得的核苷产物为非式Ⅱ所示的α型化合物，而是另一种构型，即β型。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步中将三苯基膦和四氢呋喃或甲苯混合后再与结构如式Ⅳ所示的化合物及四氯化碳混合，进行反应。
在本发明的一个实施例中，上述第一步将式Ⅳ化合物溶于四氢呋喃或甲苯中，将体系降温至零下70℃±5℃(优选零下70℃±3℃)，投入四氯化碳，然后滴加三苯基膦的四氢呋喃或甲苯溶液，滴加速度取决于反应温升，以不超过零下50℃±3℃为宜，滴加后升温不得超过零下20℃(优选升温到零下40℃至零下30℃)进行搅拌1.5-3小时后，得到含有式Ⅲ中间体的反应液，该反应液可直接进行第二步。
在本发明的另一种实施方式中，上述第一步中将三(二甲胺)膦直接与结构如式Ⅳ所示的化合物及四氯化碳混合，进行反应。
在本发明的另一个实施例中，上述第一步将式Ⅳ化合物溶于四氢呋喃或甲苯中，将体系降温至零下70℃±5℃(优选零下70℃±3℃)，投入四氯化碳，然后滴加三(二甲胺)膦，滴加速度取决于反应温升，以不超过零下50℃±3℃为宜，滴加后升温不得超过零下20℃(优选升温到零下40℃至零下30℃)进行搅拌1.5-3小时后，得到含有式Ⅲ中间体的反应液，该反应液可直接进行第二步。
在本发明的一种实施方式中，上述第二步所述糖苷化反应温度为0℃±5℃(优选0℃±3℃)，可以是在使用碳酸铯，反应溶剂为乙腈或四氢呋喃的条件下进行反应；或是在使用六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)，反应溶剂为乙腈或甲苯的条件下进行反应。
在本发明的一个实施例中，上述第二步是将式Ⅶ化合物悬浮于乙腈中，降温至0℃±5℃(优选0℃±3℃)，加入碳酸铯，保温20-40分钟后，将第一步得到的含有式Ⅲ中间体的反应液倒入式Ⅶ化合物的悬浮液中，在0℃±5℃(优选0℃±3℃)混合反应，得到式Ⅱ化合物。
在本发明的一个实施例中，上述第二步是将式Ⅶ化合物悬浮于乙腈中，降温至0℃±5℃(优选0℃±3℃)，加入LiHMDS，保温20-40分钟后，将第一步得到的含有式Ⅲ中间体的反应液倒入式Ⅶ化合物的悬浮液中，在0℃±5℃(优选0℃±3℃)混合反应，得到式Ⅱ化合物。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步中使用的式Ⅳ化合物是由式Ⅴ化合物在5-OH进行保护而得。在本发明的一个实施例中，将含有式Ⅴ化合物的有机溶剂溶液和咪唑混合后，体系降温至10±5℃(优选10±3℃)后加入硅烷化保护试剂(例如但不限于，TBDMS-Cl，TPDBS-Cl等)，再升温至室温开始反应，得到式Ⅳ化合物；所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺、二氯甲烷，乙腈，吡啶等本领域常见的惰性溶剂。
在本发明的一种实施方式中，式Ⅴ化合物是将式Ⅵ化合物与2,2-二甲氧基丙烷混合、反应而得到。在本发明的一个实施例中，在0℃±5℃(优选0℃±3℃)的含有式Ⅵ化合物的有机溶剂溶液中加入甲基苯磺酸和2,2-二甲氧基丙烷，室温搅拌反应，得到式Ⅴ化合物；所述有机溶剂选自丙酮、乙腈等本领域常见的惰性溶剂。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、本发明提供的化学合成方法成本低，所需设备均是生物品生产中常用设备。
2、本发明提供的合成方法使7-氮杂-α-构型核苷的转化率达到90％以上。
3、本发明提供的合成方法可以进行公斤级放大，且参数稳定。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅做示范之用。
本发明中所涉及的摩尔比例、各原料的单位等是本领域技术人员所熟知的。
实施例1
步骤一：
将D－核糖(25g)溶于丙酮(250ml)中，降温至0℃，向其中依次加入对甲基苯磺酸(0.8g)和2,2-二甲氧基丙烷(19.08g)，室温搅拌两小时，TLC监控反应底物消失，向反应体系中加入1.2g碳酸氢钠固体后搅拌30min，过滤，滤液减压浓缩呈油状，粗品无需纯化，直接用于下一步修饰反应。
产物核磁图谱参见图1。
步骤二：
将30g 2,3-O-isopropylidine-D-ribose溶于60ml DMF中，向体系中一次性加入25.8g咪唑，将反应体系降温至10℃，向反应液中分批加入25.3g TBDMS-Cl。反应液回温至室温搅拌开始反应，反应结束后向其中加入100ml乙酸乙酯，并将反应液倒入5％碳酸氢钠冰水溶液中淬灭反应，搅拌10分钟。萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液于40±3℃减压浓缩至无冷凝液滴下后柱层析得产物30g。
产物核磁图谱参见图2。
步骤三：
氩气保护下，将50g 2,3-O-isopropylidine-5-TBDMS-D-ribose溶于600ml THF中，将体系降温至-70℃，向其中一次性加入37.9g四氯化碳，而后滴加三苯基膦的THF溶液56.1g，滴加时间40min，将反应液回温至－35℃下搅拌开始反应，保温搅拌2小时后，TLC监控原料消失视为反应结束，此反应液视为反应液1。
氩气保护下，将20g 4-氯吡咯并嘧啶悬浮于800mL乙腈中。将反应液降温至0℃，向其中分批加入碳酸铯86g，保温30min后，反应液1一次性倒入该碱基的悬浮液中，并于0±3℃搅拌反应两小时，反应结束，将反应液倒入5％氯化铵冰水溶液中淬灭搅拌10分钟，乙酸乙酯萃取，干燥，过滤，滤液减压浓缩后粗品经柱层析纯化后得产物53.29g，摩尔收率93％(以4-氯吡咯并嘧啶计)。
产物核磁图谱参见图3。
步骤四：
氩气保护下，将30g化合物5溶于94mL三氟醋酸水溶液中。反应液于15℃下搅拌2小时后HPLC监测，直至原料和中间体消失视为反应结束。将反应液于40℃下减压浓缩至小体积，而后加乙醇100ml/次将体系中残留的三氟醋酸带干，反复三次直至浓缩物呈类白色固体。向残余物中加入100mL乙醇加热至60±3℃，缓慢向其中滴加水直至固体全部溶解。将溶液置于15℃下搅拌结晶8小时以上，过滤，滤液用乙醇淋洗，干燥后得产物18g，摩尔收率92.40％。
产物光谱参见图4。
图4显示本发明获得的核苷化合物的构型是α型。
实施例2
步骤三：
氩气保护下，将10g 2,3-O-isopropylidine-5-O-TBDMS-D-ribose溶于100ml THF中，将体系降温至-70℃，向其中一次性加入7.6g四氯化碳，而后滴加三(二甲胺基)膦6.9g，滴加时间20min，将反应液回温至-30℃下搅拌开始反应，保温搅拌2小时后，TLC监控原料消失视为反应结束，此反应液视为反应液1。
氩气保护下，将4g 4-氯吡咯并嘧啶悬浮于200mL乙腈中。将反应液降温至0℃，向其中分批加入LiHMDS(1.6mol/L的THF溶液)32ml，保温30min后，反应液1一次性倒入该碱基的悬浮液中，并于0±3℃搅拌反应两小时，反应结束，将反应液倒入5％氯化铵冰水溶液中淬灭搅拌10分钟，乙酸乙酯萃取，干燥，过滤，滤液减压浓缩后粗品经柱层析纯化后得产物10.2g，摩尔收率89％。
实施例3
步骤三：
氩气保护下，将10g 2,3-O-isopropylidine-5-O-TBDMS-D-ribose溶于100ml THF中，将体系降温至-70℃，向其中一次性加入7.6g四氯化碳，而后滴加三苯基膦6.9g，滴加时间20min，将反应液回温至-30℃下搅拌开始反应，保温搅拌2小时后，TLC监控原料消失视为反应结束，此反应液视为反应液1。
氩气保护下，将5g 4-溴吡咯并嘧啶悬浮于200mL乙腈中。将反应液降温至0℃，向其中分批加入碳酸铯17g，保温30min后，反应液1一次性倒入该碱基的悬浮液中，并于0±3℃搅拌反应两小时，反应结束，将反应液倒入5％氯化铵冰水溶液中淬灭搅拌10分钟，乙酸乙酯萃取，干燥，过滤，滤液减压浓缩后粗品经柱层析纯化得产物10.11g，摩尔收率91％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (10)
1.一种结构如式Ⅱ所示的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(1)将结构如式Ⅳ所示的化合物、四氯化碳和三苯基膦或三(二甲胺)膦混合反应，得到结构如式Ⅲ所示的中间体；
(2)将结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应，得到结构如式Ⅱ所示的化合物；
其中，
X选自卤素、甲氧基或iBu-氨基；
R为硅烷化保护基；
RX选自氢或修饰性氨基；
R5选自苯基或二甲胺基。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四氯化碳与三苯基膦或三(二甲胺)膦的摩尔比为1.1-1.5:1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，结构如式Ⅲ所示的中间体与结构如式Ⅶ所示的碱基进行糖苷化反应温度不超过5℃；较佳地为小于0℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应温度不超过零下35℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应溶剂为四氢呋喃或甲苯。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的反应溶剂为四氢呋喃或乙腈；反应温度为0±5℃。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将结构如式Ⅴ所示的化合物与硅烷化试剂混合，反应得到步骤(1)中使用的结构如式Ⅳ所示的化合物；
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将结构如式Ⅵ所示的化合物与2,2-二甲氧基丙烷混合，反应得到结构如式Ⅴ所示的化合物；
9.一种结构如式Ⅰ所示的氮杂化α构型嘌呤核苷的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：使如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的结构如式Ⅱ所示的化合物去硅烷化保护基，得到结构如式Ⅰ所示的α构型氮杂化嘌呤核苷；
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述结构如式Ⅱ所示的化合物在三氟乙酸存在下去硅烷化保护基。
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