CN115611954A - 一种5′-o-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种5′‑O‑(4,4′‑二甲氧基三苯甲基)‑核苷的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：以核苷和4,4′‑二甲氧基三苯基氯甲烷为原料，在微通道反应器中，40‑65℃的条件下进行反应，生成5′‑O‑(4,4′‑二甲氧基三苯甲基)‑核苷。本发明提供的方法不仅能够以较高的选择性和收率制备得到5′‑O‑(4,4′‑二甲氧基三苯甲基)‑核苷，而且能够缩短反应时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及，尤其涉及一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷的制备方法。
背景技术
寡核苷酸类药物是现今社会研究的热点，其在抗病毒、治疗高血压、治疗癌症、白血病及基因芯片等诸多方面有着非常广泛且重要的作用。根据核酸杂交的碱基互补配对原理，利用人工合成或天然存在的寡核苷酸片段，可以与目的基因（单链、双链DNA）或RNA的特定序列相结合，从基因复制、转录、剪接、转运、翻译等水平上调节靶基因的表达，干扰遗传信息从核酸向蛋白质的传递，从而达到抑制、封闭或破坏靶基因的目的。
然而寡核苷酸本身存在一些缺陷，如稳定性差易被核酸酶降解，胞膜通透性差难以被吸收，与靶序列结合的特异性和稳定性有待提高等。针对这些问题，对寡核苷酸进行修饰已成为其成功应用的基础。修饰的寡核苷酸被认为是选择性抑制基因表达的新的研究工具和抗肿瘤、抗病毒化学疗法最有前途的新药物。
5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（5′-O-DMTr-核苷）是一种常用的制备寡核苷酸的前体，其合成方法是将核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷（DMTr-Cl）溶于溶剂后，在釜式反应器中进行反应。然而釜式反应存在反应传质、传热效果差，副反应多，产品收率低的缺点；而且为了得到较高的收率，现有合成5′-O-DMTr-核苷的方法的反应温度也相对较低（20~25℃），升高温度会进一步活化核苷糖环上的其他羟基，导致选择性下降，因此反应时间较长，通常是几个小时甚至十几个小时。这些问题限制了寡核苷酸药物的发展。
因此，在本领域有待开发一种收率高且反应时间短的合成5′-O-DMTr-核苷的方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷的制备方法。该方法不仅能够以较高的选择性和收率制备得到5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷，而且能够缩短反应时间，提高生产效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷为原料，在微通道反应器中，40-65℃（例如可以是40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃或65℃等）的条件下进行反应，生成5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷。
本发明中，上述反应的反应式如下：
其中，化合物2为核苷，化合物1为5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷。
微通道反应器不仅能够使反应物间的扩散距离大大缩短，而且传质速度快，反应物配比、温度、反应时间和流量等反应条件容易控制，副反应较少。本发明通过采用微通道反应器，并提高反应温度，不仅能够以较高的选择性和收率制备得到5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷，而且能够缩短反应时间，提高生产效率。
本发明所述微通道反应器优选为模块式微通道反应器。
在一些实施方式中，所述微通道反应器包括热传导模块、混合模块和淬灭模块，所述混合模块包括至少一个反应层。优选地，所述反应层的持液体积为8~10mL。
在一些实施方式中，所述微通道反应器包括至少2个热传导模块，所述混合模块设置在所述2个热传导模块之间，形成三层夹心结构。这种夹心结构实现了混合和传热的集成，有利于提高反应效率。混合模块与淬灭模块通过管路连接。使用时，将混合好的反应料液泵入混合模块中，控制反应料液在混合模块中的流速、反应温度和反应时间，然后打开混合模块与淬灭模块之间的连接阀，使反应后的反应液流入淬灭模块，结束反应。
需要说明的是，本发明中所述混合模块是用于使核苷溶液和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液混合反应的模块，所述淬灭模块是用于使反应液与淬灭剂混合淬灭反应的模块，二者本身是微通道反应器中已有的模块，只是基于用途的不同而进行了不同命名。
本发明中，所述微通道反应器的型号包括但不限于Advanced-Flow®G1碳硅陶瓷反应器、Advanced-Flow®G1玻璃反应器、Advanced-Flow®G3玻璃反应器、Advanced-Flow®G4陶瓷反应器等。
在本发明一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
将核苷溶于第一有机溶剂中，得到核苷溶液；
将4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶于第二有机溶剂中，得到4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液；
将所述核苷溶液和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液通入微通道反应器的混合模块中，在40-65℃条件下进行反应；然后反应液和淬灭剂流入微通道反应器的淬灭模块终止反应，提纯后得到所述5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷。
在本发明一些实施方式中，所述核苷的结构式为
；
其中，B为
；
R1为氢原子或C1~C3烷基。
在本发明一些实施方式中，所述核苷与4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷的摩尔比为1:(1-2)；例如可以是1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.5、1:1.6、1:1.8或1:2等。
在本发明一些实施方式中，所述微通道反应器中的反应温度为40-50℃。
在本发明一些实施方式中，所述核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷在所述微通道反应器的混合模块中的停留时间为30-120s；例如可以是30 s、40 s、50 s、60 s、70 s、80s、90 s、100 s、110 s或120 s等；优选为40-100s。通过对核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷的停留时间进行优化，既能保证反应充分进行，又能避免因反应时间过长导致副反应产生。
在本发明一些实施方式中，所述第一有机溶剂为吡啶。本发明中，核苷的溶解温度可以为15~60℃。
在本发明一些实施方式中，所述核苷溶液的浓度为0.1-0.2 g/mL；例如可以是0.1g/mL、0.12 g/mL、0.13 g/mL、0.15 g/mL、0.16 g/mL、0.18 g/mL或0.2 g/mL等。
在本发明一些实施方式中，所述核苷溶液的流量为20-55mL/min；例如可以是20mL/min、25 mL/min、30 mL/min、35 mL/min、40 mL/min、45 mL/min、50 mL/min或55 mL/min等。
在本发明一些实施方式中，所述第二有机溶剂为吡啶或二氯甲烷，优选为吡啶。本发明中，4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷的溶解温度可以为20~50℃。
在本发明一些实施方式中，所述4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液的浓度为0.25-0.75 g/mL；例如可以是0.25 g/mL、0.3 g/mL、0.35 g/mL、0.4 g/mL、0.45 g/mL、0.5 g/mL、0.55 g/mL、0.6 g/mL、0.65 g/mL、0.7 g/mL或0.75 g/mL等。
在本发明一些实施方式中，所述淬灭剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和正十二硫醇中的一种或多种，优选为甲醇。
在本发明一些实施方式中，所述核苷与所述淬灭剂的质量体积比为1 g:(0.5-2)mL；例如可以是1 g:0.5 mL、1 g:0.6 mL、1 g:0.8 mL、1 g:1 mL、1 g:1.2 mL、1 g:1.3 mL、1 g:1.5 mL、1 g:1.6 mL、1 g:1.8 mL或1 g:2 mL等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用微通道反应器进行反应，并提高反应温度，不仅能够以较高的选择性和收率制备得到5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷，而且能够缩短反应时间，提高生产效率。而且，由于本发明的方法的选择性较高，因此反应液无需复杂的除杂操作即可用于下游产品的合成，这有利于连续化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下各实施例所用微通道反应器为康宁Advanced-Flow®G1玻璃反应器。
实施例1
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物3和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物3，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物4的合成：将微通道反应器温度控制在45℃，溶液S1和溶液S2分别以30 mL/min和20 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为50s，然后反应液与25mL甲醇分别以50mL/min和43mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间35s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物4的纯度并计算收率。
实施例2
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物6）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物5和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物5，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将100g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物6的合成：将微通道反应器温度控制在45℃，溶液S1和溶液S2分别以30 mL/min和20 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为50s，然后反应液与25mL甲醇分别以50mL/min和43mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间35s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物6的纯度并计算收率。
实施例3
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物8）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物7和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物5，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将60g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物8的合成：将微通道反应器温度控制在45℃，溶液S1和溶液S2分别以30 mL/min和20 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为50s，然后反应液与25mL甲醇分别以50mL/min和43mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间35s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物8的纯度并计算收率。
实施例4
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物10）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物9和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物5，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物10的合成：将微通道反应器温度控制在45℃，溶液S1和溶液S2分别以30mL/min和20 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为50s，然后反应液与25mL甲醇分别以50mL/min和43mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间35s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物10的纯度并计算收率。
实施例5
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物3和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物3，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物4的合成：将微通道反应器温度控制在40℃，溶液S1和溶液S2分别以12.3mL/min和8.2 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为120 s，然后反应液与25mL甲醇分别以20.5 mL/min和19mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间80s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物4的纯度并计算收率。
实施例6
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物3和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物3，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物4的合成：将微通道反应器温度控制在55℃，溶液S1和溶液S2分别以37 mL/min和25 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为40 s，然后反应液与25 mL甲醇分别以62 mL/min和58mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间26s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物4的纯度并计算收率。
实施例7
本实施例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物3和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物3，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物4的合成：将微通道反应器温度控制在65℃，溶液S1和溶液S2分别以37 mL/min和25 mL/min的流量加入微通道反应器的混合模块中进行反应，停留时间为30 s，然后反应液与25 mL甲醇分别以62 mL/min和58 mL/min的流量进入微通道反应器的淬灭模块终止反应，停留时间26s，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。淬灭后的反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物4的纯度并计算收率。
对比例1
本对比例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，步骤如下：
溶液S1配制：将50 g化合物3和500mL吡啶投入到1000mL单口瓶中，45℃减压蒸馏至无馏分采出，再加入300mL吡啶溶散化合物3，在45℃水浴中溶清。
溶液S2配制：将70g DMTr-Cl和200mL吡啶混合后，在45℃条件下搅拌溶解。
化合物4的合成：将溶液S1和S2同时倒入反应釜中，在45℃下搅拌6h，TLC（二氯甲烷:甲醇=10:1）检测反应完成。反应液在45℃水浴下旋蒸蒸干至黄色发泡固体。HPLC（高效液相色谱）检测化合物4的纯度并计算收率。
对比例2
本对比例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，与实施例1的区别仅在于，微通道反应器的温度为35℃。
对比例3
本对比例提供一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷（化合物4）的制备方法，与实施例1的区别仅在于，微通道反应器的温度为75℃。
上述实施例和对比例制备的产物的纯度和收率如下表1所示：
从表1的实验结果可以看出，本发明提供的方法的产物纯度达到82%以上，收率达到83%以上，通过对反应温度进行优化，产物纯度达到91%以上，收率达到93%以上。
其中，与实施例1相比，对比例1由于采用普通的反应釜进行反应，反应速率慢，副反应较多，因此不仅所需的反应时间远多于实施例1，而且产物的纯度和收率均显著下降；对比例2由于反应温度偏低，反应速率较慢，因此产物的纯度和收率下降；对比例3由于反应温度偏高，导致副反应增多，产物的纯度和收率同样下降。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (11)
1.一种5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
以核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷为原料，在微通道反应器中，40-65℃的条件下进行反应，生成5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将核苷溶于第一有机溶剂中，得到核苷溶液；
将4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶于第二有机溶剂中，得到4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液；
将所述核苷溶液和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液通入微通道反应器的混合模块中，在40-65℃条件下进行反应；然后反应液和淬灭剂流入所述微通道反应器的淬灭模块终止反应，提纯后得到所述5′-O-(4,4′-二甲氧基三苯甲基)-核苷。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述核苷的结构式为
；
其中，B为
；
R1为氢原子或C1~C3烷基。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述核苷与4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷的摩尔比为1:(1-2)。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述微通道反应器中的反应温度为40-50℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述核苷和4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷在所述微通道反应器的混合模块中的停留时间为30-120s。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为吡啶。
8.根据权利要求2或7所述的制备方法，其特征在于，所述核苷溶液的浓度为0.1-0.2g/mL；所述核苷溶液的流量为20-55mL/min。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二有机溶剂为吡啶或二氯甲烷。
10.根据权利要求2或9所述的制备方法，其特征在于，所述4,4′-二甲氧基三苯基氯甲烷溶液的浓度为0.25-0.75 g/mL。
11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述淬灭剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和正十二硫醇中的一种或多种。
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2022
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