CN114605311B - 用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法 - Google Patents
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- CN114605311B CN114605311B CN202210529825.7A CN202210529825A CN114605311B CN 114605311 B CN114605311 B CN 114605311B CN 202210529825 A CN202210529825 A CN 202210529825A CN 114605311 B CN114605311 B CN 114605311B
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Abstract
本发明公开了一种用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法,以3,3‑二甲基‑4‑戊烯酸为原料,通过卤内酯化反应、胺化、分子内胺酯交换、卤代或磺酰基取代、分子内亲核取代关三元环、还原内酰胺及脱保护制得6,6‑二甲基‑3‑氮杂双环[3.1.0]己烷,本发明的制备方法起始物料廉价易得,制备方法操作简便,相对于卡龙酸酐的工艺,只需还原内酰胺,大大降低了还原剂的用量,降低了成本,脱苄基后通过简便的过滤浓缩后处理即可得到高纯度、高收率的目标产物,避免了传统制备方法纯化目标产物困难的问题,更加适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及药物合成技术领域,具体涉及一种用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法。
背景技术
6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷(式VIII所示化合物)是新冠口服新药Nirmatrelvir(PF-07321332)和HCV蛋白酶抑制剂Boceprevir的重要中间体,同时也广泛应用于其他有机合成领域。Nirmatrelvir(PF-07321332)是新冠口服新药Paxlovid的主要抗病毒成分,Nirmatrelvir通过阻断新冠病毒3CL蛋白酶的活性,让病毒的后续RNA复制过程无法进行。Boceprevir是第一款批准上市的直接作用于NS3丝氨酸蛋白酶的抗HCV药物,它具有直接抑制病毒复制作用和修复干扰素活性的双重作用。6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷、Nirmatrelvir(PF-07321332)和Boceprevir的结构式如下所示:
目前已报道的6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷的主流合成路线如下(WO2007075790,WO2009073380,IN2010MU02833):
该路线以卡龙酸酐为起始物料,该原料生产厂家较少,价格偏高,羰基还原时需要大量的还原试剂,成本较高,另外得到的终产物跟水互溶,水分控制难度较大。
CN113999160报道了以二氯菊酸为起始物料的路线,如下所示:
该路线的起始物料二氯菊酸成本高,路线冗长,条件苛刻,不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的是:提供一种以3,3-二甲基-4-戊烯酸为起始物料的制备用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的方法,该方法起始物料廉价易得,制备方法操作简便,相对于卡龙酸酐的工艺,只需还原内酰胺,大大降低了还原剂的用量,降低了成本,脱苄基后通过简便的过滤浓缩后处理即可得到高纯度、高收率的目标产物,避免了传统制备方法纯化目标产物困难的问题,更加适合工业化生产。
为实现上述目的,本发明中采用的技术方案如下:
一种用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法,所述制备方法以3,3-二甲基-4-戊烯酸为起始物料,所述6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷如式IV所示化合物,包括以下步骤:
其中X1为I、Br或Cl、其中X2为I、Br、Cl、OMs、OTs或OTf,R为苄基、对甲氧基苄基或苄氧基羰基。
步骤1:在溶剂的存在下,将3,3-二甲基-4-戊烯酸与卤化试剂通过卤内酯化反应得到化合物II;
步骤2:在溶剂的存在下,将化合物II通过胺化反应得到化合物III;
步骤3:在碱和溶剂的存在下,将化合物III通过分子内胺酯交换反应得到化合物IV;
步骤4:在碱和溶剂的存在下,将化合物IV通过卤代或者磺酰化试剂取代反应得到化合物V;
步骤5:在碱和溶剂的存在下,将化合物V通过分子内亲核取代反应得到三元并五元环化合物VI;
步骤6:在溶剂和还原体系的存在下,将化合物VI还原得到化合物VII;
步骤7:在溶剂的存在下,将化合物VII脱去保护基R得到6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷;
进一步的,步骤1中,所述卤化试剂为N-碘代丁二酰亚胺或碘化钾、碘化钠、碘化锂、碘化钙、碘、溴化钾、溴化钠、溴化锂、溴化钙、溴素、N-溴代丁二酰亚胺、氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化钙或N-氯代丁二酰亚胺中的一种与氧化剂的组合。
所述化合物I与所述卤化试剂的摩尔比为1:1~1:3。
所述氧化剂为过氧单磺酸钾、双氧水、间氯过氧苯甲酸、碘苯二乙酸、过硫酸钾;
所述化合物I与所述氧化剂的摩尔比为1:1~1:3。
进一步的,步骤1中的溶剂为乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环、硝基甲烷中的一种或多种。
所述化合物I与溶剂的体积比为0.2mmol:0.2~1mL。
进一步的,步骤2具体为,在0℃~30℃,将化合物II溶于溶剂中,向化合物II溶液中加入RNH2加热至30℃-100℃,搅拌反应8h~50h,使得反应完全,经后处理得到化合物III。
进一步的,步骤2中,所述化合物II与所述RNH2的摩尔比为1:1~1:5。
步骤2中的溶剂为乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
步骤2中化合物II与溶剂的体积比为0.2mmol:0.2~1mL;
进一步的,步骤3具体为,在氮气保护下,将化合物III溶于溶剂中,向化合物III的溶液中缓慢滴加碱,反应完全后进行后处理得到化合物IV。
步骤3中的碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化钠、丁基锂、氨基钠。
步骤3中的碱与化合物III的摩尔比为1.0~3.0:1.0。
步骤3中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、甲苯、乙腈中的一种或多种。
步骤3中化合物III与溶剂的体积比为0.2mmol:0.5~1mL。
进一步的,步骤4中,所述X2选自I、Br、Cl、OMs、OTs或OTf。
步骤4中的卤代试剂选自二氯亚砜、五氯化磷、溴化亚砜、三溴化磷、四氯化碳、四溴化碳、单质碘、N-氯代丁二酰亚胺,N-溴代丁二酰亚胺,N-碘代丁二酰亚胺或三取代有机磷化合物PX3。
步骤4中的碱为三乙胺、二异丙基乙基胺、2,6-二甲基吡啶、吡啶、二甲氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠中的一种或几种的任意比例组合。
步骤4中的碱与化合物IV的摩尔比为1.0~3.0:1.0。
步骤4中的磺酰化试剂为甲基磺酰氯、三氟甲基磺酰氯、对甲苯磺酰氯、甲磺酸酐、三氟甲磺酸酐或对甲苯磺酸酐。
步骤4中的磺酰化试剂与化合物IV的摩尔比为1.0~3.0:1.0。
步骤4中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、甲苯、乙腈中的一种或多种。
步骤4中化合物IV与溶剂的体积比为0.2mmol:0.5~1mL。
进一步的,步骤5具体为,在氮气保护下,在-78℃,将化合物V溶于溶剂中,向化合物V的溶液中缓慢滴加碱,反应完全后进行后处理得到化合物VI。
步骤5中的碱为双三甲基硅基胺基锂、双三甲基硅基胺基钠、双三甲基硅基胺基钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、二异丙基氨基锂。
步骤5中的碱与化合物V的摩尔比为1.0~3.0:1.0。
步骤5中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、甲苯、乙腈中的一种或多种。
步骤5中化合物V与溶剂的体积比为0.2mmol:0.5~1mL。
进一步的,步骤6中还原体系包括氢化铝锂或其他还原剂和Lewis酸。
步骤6中其他还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、乙硼烷、硼烷、双(环戊二烯)二氢化锆/频哪醇硼烷中的一种。
步骤6中Lewis酸选自氯化锌、氯化锂、氯化铁、氯化钴、氯化镁、氯化铝、三氟化硼乙醚、醋酸、三氟醋酸、硫酸中的一种。
步骤6中化合物VI与氢化铝锂的摩尔比为1.0:1.0~1.0:4.0;
步骤6中化合物VI与还原剂和Lewis酸的摩尔比为1.0:1.0:1.0~1.0:8.0:8.0;
步骤6中还原体系中的还原剂与化合物II的摩尔比为1.0~8.0:1.0。
步骤6中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、甲苯、乙腈中的一种或多种。
步骤6中化合物VI与溶剂的体积比为0.2 mmol:0.5~1mL。
进一步的,步骤7具体为,将化合物VII经钯碳催化加氢脱去保护基得到6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷。
步骤7中所述钯碳与所述化合物VII的重量比为0.1~0.01:1.0。
步骤7中的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。
步骤7中化合物VII与溶剂的体积比为0.2mmol:0.2~1mL。
上述制备方法在制备用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体及其类似物领域的应用。
有益效果
本发明中的制备方法起始物料廉价易得,制备方法操作简便,相对于卡龙酸酐的工艺,只需还原内酰胺,大大降低了还原剂的用量,降低了成本,脱苄基后通过简便的过滤浓缩后处理即可得到高纯度、高收率的目标产物,避免了传统制备方法纯化目标产物困难的问题,更加适合工业化生产。
附图说明
图1为6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷的1HNMR谱图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。如没有特别强调温度,通常指在室温下进行反应,本发明中的室温是指10~30℃。
图1为6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷的1HNMR谱图。
实施例1:5-(溴甲基)-4,4-二甲基二氢呋喃-2(3H)-酮的合成
在-10℃,向3,3-二甲基-4-戊烯酸(50.00g,0.39mol)和溴化钾(69.62g,0.59mol,1.5eq,)的乙腈(500mL)溶液中加入过氧单磺酸钾(162.06g,0.47mol,1.2eq),搅拌反应30h,TLC检测反应完全,用饱和亚硫酸钠水溶液(500mL)淬灭反应,分层,水相用乙酸乙酯(250mL×2)萃取,合并有机相,减压浓缩,柱层析(PE:EA=10:1)得到5-(溴甲基)-3,3-二甲基-二氢呋喃-2(3H)-酮(76.39g,95%)。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ4.66-4.57(m,1H),3.54(dd,J=10.8,5.1Ηz,1Η),3.47(dd,J=10.8,6.0Hz,lH),2.25(dd,J=12.9,6.3Hz,1H),1.91(dd,J=12.9,9.3Hz,lH),1.28(s,3H),1.26(s,3H).13CNMR(75MHz,CDC13)δ180.97,74.74,41.87,40.61,33.74,24.96,24.91。
实施例2:5-(碘甲基)-4,4-二甲基二氢呋喃-2(3H)-酮的合成
在-10℃,向3,3-二甲基-4-戊烯酸(50.00g,0.39mol)的二氯甲烷(500mL)溶液中加入N-碘代丁二酰亚胺(105.74g,0.47mol,1.2eq),搅拌反应30分钟,TLC检测反应完全,用亚硫酸钠水溶液(500mL)淬灭反应,分层,水相用乙酸乙酯(250mL×2)萃取,合并有机相,减压浓缩,柱层析(PE:EA=10:1)得到5-(溴甲基)-3,3-二甲基-二氢呋喃-2(3H)-酮(90.23g,91%)。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ4.35-4.59(m,1H),3.25(dd,J=11.0,4.0Ηz,1Η),3.17(dd,J=11.0,8.5Hz,lH),2.40(s,2H),1.18(s,3H),1.02(s,3H)。
实施例3:5-((苄基氨基)甲基)-4,4-二甲基二氢呋喃-2(3H)-酮的合成
在室温,向5-(溴甲基)-3,3-二甲基-二氢呋喃-2(3H)-酮(70.00g,0.34mol)的乙腈(500mL)溶液中加入苄胺(182.16g,1.70mol),加热至70℃反应48h,浓缩除去乙腈,柱层析(PE:EA=30:1-1:1)得到5-((苄基氨基)甲基)-4,4-二甲基二氢呋喃-2(3H)-酮(64.17g,81%)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.35–7.22(m,5H),4.69(m,1H),4.13(tt,J=6.0,5.1Hz,1H),3.94(dt,J=5.1,1.1Hz,2H),3.11(m,1H),3.04(m,1H),2.50(d,J=1.5Hz,1H),2.33(d,J=1.5Hz,1H),1.08(s,3H),1.03(s,3H)。
实施例4:1-苄基-5-羟基-4,4-二甲基哌啶-2-酮的合成
在氮气保护下,在-78℃,向5-((苄基氨基)甲基)-4,4-二甲基二氢呋喃-2(3H)-酮(60.00g,0.26mol)的THF(300mL)溶液中缓慢滴加叔丁醇钾(13.13g,0.12mol)的THF(300mL),升温至-50℃继续搅拌反应30分钟,TLC检测反应完全,用饱和氯化铵(500mL)淬灭,分层,水相用乙酸乙酯(500mL*2)萃取,合并有机相,浓缩,柱层析(PE:EA=5:1-1:1)得到1-苄基-5-羟基-4,4-二甲基哌啶-2-酮(48.60g,81%)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.35–7.22(m,5H),4.57–4.39(m,2H),3.83–3.71(m,3H),3.46(d,J=4.4Hz,1H),2.75(d,J=10.8,1H),2.60(d,J=10.8,1H),1.07(s,3H),1.02(s,3H)。
实施例5:1-苄基-5-溴-4,4-二甲基哌啶-2-酮的合成
在室温,向1-苄基-5-羟基-4,4-二甲基哌啶-2-酮(50.00g,0.21mol)的甲苯(500mL)溶液中缓慢滴加三溴化磷(63.86g,0.24mol)。升温至50℃,搅拌5小时,加入水(250mL),分层,水相用乙酸乙酯(250mL*2)萃取,合并有机相,浓缩,柱层析(PE:EA=5:1-1:1)得到1-苄基-5-溴-4,4-二甲基哌啶-2-酮(44.93g,71%)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.38–7.18(m,5H),4.61–4.43(m,2H),4.22(m,1H),3.83(d,J=5.3Hz,1H),3.61(d,J=5.3Hz,1H),2.73(d,J=10.8,1H),2.63(d,J=10.8,1H),1.12(s,3H),1.07(s,3H)。
实施例6:1-苄基-4,4-二甲基-6-氧哌啶-3-甲磺酸酯的合成
在氮气保护下,在0℃,向1-苄基-5-羟基-4,4-二甲基哌啶-2-酮(80.00g,0.34mol)的二氯甲烷(800mL)溶液中依次缓慢滴加三乙胺(69.44g,0.69mol,2.0eq)和甲磺酰氯(70.75g,0.62mol,1.8eq),滴毕,升温至室温反应12h,冷却至0℃,用饱和氯化铵(500mL)淬灭,水相用二氯甲烷(500mL*2)萃取,合并有机相,浓缩,柱层析(PE:EA=5:1-1:1)得到1-苄基-4,4-二甲基-6-氧哌啶-3-甲磺酸酯(91.81g,86%)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.39–7.21(m,5H),4.55–4.42(m,3H),3.84(d,J=5.3Hz,1H),3.55(d,J=5.1Hz,1H),3.00(s,3H),2.71(d,J=10.8,1H),2.55(d,J=10.8,1H),1.08(s,3H),1.03(s,3H)。
实施例7:(1S,5R)-3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-2-酮的合成
在氮气保护下,在-78℃,向1-苄基-4,4-二甲基-6-氧哌啶-3-甲磺酸酯(90.00g,0.29mol)的THF(900mL)溶液中缓慢滴加KHMDS(76mLg,0.38mol,0.5Mintoluene),滴毕,缓慢升温至-5℃,升温总计4.5h,TLC检测反应完全,继续冷却至-78℃,用饱和氯化铵(800mL)淬灭,分层,水相用乙酸乙酯(500mL*2)萃取,合并有机相,浓缩,柱层析(PE:EA=5:1-1:1)得到(1S,5R)-3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-2-酮(54.76g,88%)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.40–7.19(m,5H),4.52(d,J=14.5Hz,1H),4.17(d,J=14.5Hz,1H),3.39(dd,J=10.9,6.6Hz,1H),3.01(d,J=10.9Hz,1H),1.85(dd,J=6.7,1.8Hz,1H),1.58(t,J=6.6Hz,1H),1.11(s,3H),0.96(s,3H)。
实施例8:3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷的合成
将(1S,5R)-3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-2-酮(50.00g,0.23mol)溶于THF(500mL)中,降温至0摄氏度,加入氯化锌(63.37g,0.46mol),然后分批少量的加入硼氢化钾(37.22g,0.69mol),升温至室温继续搅拌反应3小时,降温至0摄氏度,用饱和碳酸氢钠水溶液(500mL)淬灭反应,分层,水相用乙酸乙酯萃取(250mL×2),合并有机相,用饱和食盐水(250mL)洗,无水Na2SO4干燥,滤液减压浓缩得淡黄色液体3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷(35.06g,75%)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.34–7.22(m,5H),3.67–3.50(m,2H),2.85(dd,J=9.4,2.7Hz,2H),2.56(dd,J=9.5,2.7Hz,2H),1.70(m,2H),0.99(s,6H)。
实施例9:6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷的合成
在室温,向3-苄基-6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷(25.00g)的甲醇(250mL)溶液中加入钯碳(5%,2.5g),室温搅拌反应6h,过滤除去钯碳,浓缩除去甲醇,得到6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷(13.39g,97%)。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ3.06(m,2H),2.87(d,J=11.2Hz,2H),1.64(brs,1H),1.22(m,2H),0.98(s,3H),0.96(s,3H).MS(m/z):112(M++1)。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法,其特征在于:该中间体为6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷,所述制备方法以3,3-二甲基-4-戊烯酸为起始物料,所述6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷为如式VIII所示化合物,所述制备方法包括以下步骤:
其中X1为I、Br或Cl、其中X2为I、Br、Cl、OMs、OTs或OTf,R为苄基、对甲氧基苄基或苄氧基羰基;
步骤1:在溶剂的存在下,将化合物Ⅰ3,3-二甲基-4-戊烯酸与卤化试剂通过卤内酯化反应得到化合物II;
步骤2:在溶剂的存在下,将化合物II通过胺化反应得到化合物III;
步骤3:在碱和溶剂的存在下,将化合物III通过分子内胺酯交换反应得到化合物IV;
步骤4:在碱和溶剂的存在下,将化合物IV通过卤代或者磺酰化试剂取代反应得到化合物V;
步骤5:在碱和溶剂的存在下,将化合物V通过分子内亲核取代反应得到三元并五元环化合物VI;
步骤6:在溶剂和还原体系的存在下,将化合物VI还原得到化合物VII;
步骤7:在溶剂的存在下,将化合物VII脱去保护基R得到6,6-二甲基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷;
步骤1中,卤化试剂为N-碘代丁二酰亚胺或碘化钾、碘化钠、碘化锂、碘化钙、碘、溴化钾、溴化钠、溴化锂、溴化钙、溴素、N-溴代丁二酰亚胺、氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化钙或N-氯代丁二酰亚胺中的一种与氧化剂的组合;
所述化合物I与卤化试剂的摩尔比为1:1~1:3;所述氧化剂为过氧单磺酸钾、双氧水、间氯过氧苯甲酸、碘苯二乙酸、过硫酸钾中的一种或几种;所述化合物I与所述氧化剂的摩尔比为1:1~1:3;
步骤2中,所述化合物II与RNH2的摩尔比为1:1~1:5;
步骤3中,所述碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化钠、丁基锂或氨基钠;所述碱与化合物III的摩尔比为1.0~3.0:1.0;
步骤4中,所述碱为三乙胺、二异丙基乙基胺、2,6-二甲基吡啶、吡啶、二甲氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠中的一种或几种的任意组合,所述碱与化合物IV的摩尔比为1.0~3.0:1.0;所述磺酰化试剂为甲基磺酰氯、三氟甲基磺酰氯或对甲苯磺酰氯;所述磺酰化试剂与化合物IV的摩尔比为1.0~3.0:1.0;
步骤5中,所述碱为双三甲基硅基胺基锂、双三甲基硅基胺基钠、双三甲基硅基胺基钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾或二异丙基氨基锂,所述碱与化合物V的摩尔比为1.0~3.0:1.0;
所述步骤6中还原体系选自氢化铝锂或其他还原剂和Lewis酸;所述其他还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、乙硼烷、硼烷、双(环戊二烯)二氢化锆/频哪醇硼烷中的一种;所述Lewis酸选自氯化锌、氯化锂、氯化铁、氯化钴、氯化镁、氯化铝、三氟化硼乙醚、醋酸、三氟醋酸、硫酸中的一种;化合物VI与氢化铝锂的摩尔比为1.0:1.0~1.0:4.0;化合物VI与还原剂和Lewis酸的摩尔比为1.0:1.0:1.0~1.0:8.0:8.0;步骤6中的溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、甲苯、乙腈中的一种或多种,化合物VI与溶剂的体积比为0.2mmol:0.5~1mL。
2.根据权利要求1所述的用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体的制备方法,其特征在于:步骤7中,具体为将化合物VII经钯碳催化加氢脱去保护剂得到化合物VIII,所述钯碳与所述化合物VII的重量比为0.1~0.01:1.0。
3.如权利要求1所述的制备方法在制备用于治疗新型冠状病毒的药物Nirmatrelvir的中间体领域的应用。
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