CN115611960A

CN115611960A - 一种人体辅酶i前体的制备方法

Info

Publication number: CN115611960A
Application number: CN202211461282.6A
Authority: CN
Inventors: 何鹏; 李想; 卢霞; 王维斌; 汪磊; 王攀; 徐同勋; 生喜印; 王海苗; 金仲夏
Original assignee: Xiangpeng Beijing Biotechnology Co ltd
Current assignee: Xiangpeng Beijing Biotechnology Co ltd
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-01-17

Abstract

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种人体辅酶I前体的制备方法。人体辅酶I前体，即β‑烟酰胺单核苷酸的制备方法为：以烟酰胺核糖为起始物料，依次通过与硅烷试剂反应保护伯羟基，再与茴香醛二甲基缩醛反应保护仲羟基，脱保护反应，磷酸化，还原反应得到β‑烟酰胺单核苷酸。该方法反应收率高，磷酸化选择性好，中间体稳定且易于纯化，后处理简单，适合工业放大生产。

Description

一种人体辅酶I前体的制备方法

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种人体辅酶I前体的制备方法。

背景技术

辅酶I（NAD⁺），化学名为烟酰胺腺嘌呤二核甘酸或二磷酸烟苷，是人体氧化还原反应中重要的辅酶，参与上千种生理反应，如细胞三羧酸循环（TCA）、脂肪β氧化等。β-烟酰胺单核苷酸（NMN）是人体内辅酶I的前体物质，参与辅酶I的合成，其功能也是通过辅酶I来体现。研究表明，人体内的辅酶I含量会随着年龄的增长而下降，补充NMN可以有效提高体内辅酶I的水平，能够预防心血管疾病、延缓衰老和防止老年痴呆症等。因此，NMN在医疗领域具有广阔的应用开发前景。

目前，β-烟酰胺单核苷酸（NMN）的合成方法主要分为酶法和化学合成法。酶法需要使用多种酶参与反应，反应条件苛刻，成本较高且操作复杂。现有化学合成法主要有以下三种方法合成NMN。

方法一（Journal of the Chemical Society C,1969,6(2):199-203.）以苯甲酰呋喃核糖或乙酰呋喃核糖为原料，经溴代或氯化后，与烟酰胺进行缩合反应生成核苷，再脱去保护基、磷酸化制得目标产物，其中卤代反应收率较低，溴代或氯代核糖不稳定，且最后一步磷酸化选择性差，容易生成多磷酸化副产物，影响终产物NMN的纯度。

方法二（Bioorg and Med Chem Lett,2002,12,8,1135-1137.）以四乙酰核糖和烟酰胺为起始原料，在催化剂TMSOTf作用下发生缩合反应生成核苷，再脱去保护基、磷酸化合成NMN，其中缩合反应的收率为58％，存在着反应迅速，不易控制，产物杂质较多，总收率偏低的缺陷，同时磷酸化选择性差的问题。

方法三（中国专利：ZL201810835636.6）以乙酰呋喃核糖与烟酰胺乙酯为原料，经缩合、脱保护、磷酸化、氨解、纯化制得成品，该反应路线环境友好，但存在操作难度大、磷酸化选择性差的问题。

上述化学合成法虽然克服了酶法的缺陷，但存在中间体稳定性差、磷酸化选择性差及反应收率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种人体辅酶I前体（β-烟酰胺核苷酸）的制备方法，该方法反应收率高，磷酸化选择性好，中间体稳定且易于纯化，后处理简单，适合工业放大生产。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种人体辅酶I前体的制备方法，包括以下步骤：

；

式中，R为叔丁基二苯基硅基或叔丁基二甲基硅基；

S1、化合物1与茴香醛二甲基缩醛在芳香酸的作用下反应得到化合物2；

S2、化合物2在脱保护试剂的作用下，脱去R基保护得到化合物3；

S3、化合物3与三氯氧磷进行磷酸化反应得到化合物4；

S4、在Pd/C和氢气的作用下，化合物4被还原得到辅酶I前体，即β-烟酰胺单核苷酸，简称NMN。

按上述方案，步骤S1中所述芳香酸为对甲氧基苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯甲酸，优选芳香酸为对甲氧基苯甲酸；所述化合物1、茴香醛二甲基缩醛与芳香酸的摩尔比为1：1.3-1.5：0.05-0.1，优选化合物1、茴香醛二甲基缩醛与芳香酸的摩尔比为1：1.5：0.1；该步反应所使用的溶剂为甲苯，反应温度为120℃，反应时间为3-5h。

按上述方案，步骤S2中所述脱保护试剂为四丁基氟化铵、四乙基氟化铵或四甲基氟化铵，优选脱保护试剂为四丁基氟化铵；所述化合物2与脱保护试剂的摩尔比为1：1-3；优选化合物2与脱保护试剂的摩尔比为1：2；该步反应所使用的溶剂为四氢呋喃、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、1,4-二氧六环中的任意一种或几种混合；优选溶剂为四氢呋喃；该步反应的反应温度为20-40℃，反应时间为3-6h。

按上述方案，步骤S3中所述化合物3与三氯氧磷的摩尔比为1：1.5-2.0，优选化合物3与三氯氧磷的摩尔比为1：1.5；该步反应所使用的溶剂为乙腈、四氢呋喃、甲醇、乙醇、二氯甲烷、1,4-二氧六环中的任意一种或几种混合；优选溶剂为乙腈；该步反应的反应温度为-5-5℃，反应时间为3-8h；优选反应温度为0℃，反应时间为5h。

按上述方案，步骤S4中所述Pd/C的用量为化合物4重量的8-10%，优选Pd/C的用量为化合物4重量的10%；氢气的通入量为0.1MPa；该步反应所使用的溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇、四氢呋喃、二氯甲烷中的任意一种或几种混合；优选溶剂为异丙醇；该步反应的反应温度为20-30℃，反应时间为2-4h；优选反应温度为25℃，反应时间为2h。

本发明提供了一种化合物1的制备方法，合成路线为：

；式中，R为叔丁基二苯基硅基或叔丁基二甲基硅基；当R为叔丁基二苯基硅基时，化合物1为1-1，其结构式为：

；当R为叔丁基二甲基硅基时，化合物1为1-2，其结构式为：

；化合物1的制备方法为：在碱的存在下，烟酰胺核糖的伯羟基与硅烷试剂反应得到化合物1；其中所述烟酰胺核糖、硅烷试剂和碱的摩尔比为1：1.1-1.5：1.5-2，优选烟酰胺核糖、硅烷试剂和碱的摩尔比为1：1.2：2；所述碱为吡啶、4-二甲氨基吡啶、咪唑或三乙胺，优选碱为吡啶；所述硅烷试剂为叔丁基二苯基硅烷或叔丁基二甲基硅烷；该步反应所使用的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种；优选溶剂为二氯甲烷；该步反应的反应温度为-10-30℃，优选反应温度为25℃；反应时间为4-12h。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的一种人体辅酶I前体（β-烟酰胺单核苷酸）的制备方法，采用叔丁基二苯基硅基或叔丁基二甲基硅基保护伯羟基，再通过缩醛保护两个仲羟基，实现了选择性磷酸化，可以有效避免磷酸化反应选择性差、副产物多的问题，磷酸化选择性好；

2、本发明的制备方法，原料廉价易得，中间体稳定，易于纯化，后处理简单，反应收率高，适合工业放大生产。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

烟酰胺核糖CAS号1341-23-7；叔丁基二苯基硅烷CAS号33729-92-9；吡啶CAS号110-86-1；叔丁基二甲基硅烷CAS号29681-57-0；茴香醛二甲基缩醛CAS号2186-92-7；对甲氧基苯甲酸CAS号100-09-4；四丁基氟化铵CAS号429-41-4；三氯氧磷CAS号10025-87-3；磷酸三甲酯CAS号512-56-1；无水硫酸钠CAS号7757-82-6；氯化铵CAS号12125-02-9；二氯甲烷CAS号75-09-2；甲苯CAS号108-88-3；甲基叔丁基醚CAS号1634-04-4；四氢呋喃CAS号109-99-9；乙腈CAS号75-05-8；乙酸乙酯CAS号141-78-6；异丙醇CAS号67-63-0；乙醇CAS号64-17-5；所有化学试剂均为市售。

实施例1 化合物1-1的制备

将30.0g烟酰胺核糖、18.6g吡啶加入到350mL二氯甲烷溶液中，降温至0℃，缓慢滴加33.9g叔丁基二苯基硅烷，滴加完成后，搅拌0.5h，升温至25℃反应8h。反应完成后，向反应液中加入350mL水进行萃取，有机相反萃一次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，减压去除二氯甲烷，制得白色固体化合物1-1的粗品，然后加入50mL甲基叔丁基醚，冰浴条件下打浆2h,过滤，干燥，得到化合物1-1，52.6g，收率90.7％，纯度97.50%，ESI-MS(m/z)：494[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.84（s，1H），9.75-9.70（d，1H），9.65-9.60（d，1H），8.69-8.62（m，1H），7.65（d，4H），7.54-7.41（m，4H），6.74（t，2H），5.82（s，2H），4.30-4.21（m，2H），3.94-3.89（m，2H），3.51-3.44（m，2H），2.24（s，2H），0.94（s，9H）。

实施例2 化合物1-2的制备

将30.0g烟酰胺核糖、18.6g吡啶加入到350mL二氯甲烷溶液中，降温至0℃，缓慢滴加16.4g叔丁基二甲基硅烷，滴加完成后，搅拌0.5h，升温至25℃反应10h。反应完成后，向反应液中加入350mL水进行萃取，有机相反萃一次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，减压去除二氯甲烷，制得化合物1-1的粗品，然后加入50mL甲基叔丁基醚，冰浴条件下打浆2h,过滤，干燥后得到白色固体化合物1-2，39.2g，收率90.3％，纯度95.82%，ESI-MS(m/z)：370[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.72（s，1H），9.70-9.68（d，1H），9.69-9.67（d，1H），8.70-8.68（m，1H），5.74（s，2H），4.10-4.02（m，2H），3.89-3.80（m，2H），3.48-3.40（m，2H），2.17（s，2H），1.86（s，6H），0.91（s，9H）。

实施例3 化合物2-1的制备

将50.0g化合物1-1、27.7g茴香醛二甲基缩醛和1.5g对甲氧基苯甲酸依次加入到300mL甲苯溶液中，升温至120℃，使用分水器收集反应生成的甲醇，冷凝回流反应4h。反应完成后，自然冷却至室温，再加入150mL甲基叔丁基醚，并将混合物在冰浴中搅拌30min，过滤，干燥后得到类白色固体化合物2-1，55.0g，收率88.7％，纯度96.80%，ESI-MS(m/z)：612[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.83（s，1H），9.74-9.70（d，1H），9.66-9.61（d，1H），8.68-8.61（m，1H），7.65-7.50（m，6H），7.55-7.40（m，6H），6.75（t，2H），5.83（s，2H），3.95-3.90（m，2H），3.84（s，3H），3.52-3.46（m，2H），2.31（s，1H），2.24（s，2H），0.92（s，9H）。

实施例4 化合物2-2的制备

将35.0g化合物1-2、25.9g茴香醛二甲基缩醛和1.4g对甲氧基苯甲酸依次加入到200mL甲苯溶液中，升温至120℃，使用分水器收集反应生成的甲醇，冷凝回流反应5h。反应完成后，自然冷却至室温，再加入100mL甲基叔丁基醚，并将混合物在冰浴中搅拌30min，过滤，干燥后得到类白色化合物2-2，39.6g，收率85.7％，纯度97.25%，ESI-MS(m/z)：488[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.74（s，1H），9.70-9.68（d，1H），9.69-9.67（d，1H），8.70-8.68（m，1H），7.65（d，2H），7.54（d，2H），5.74（s，2H），3.89-3.80（m，2H），3.86（s，3H），3.48-3.40（m，2H），2.34（s，1H），2.17（s，2H），1.85（s，6H），0.92（s，9H）。

实施例5 化合物3的制备

将40.0g化合物2-1和34.2g四丁基氟化铵加入到200mL四氢呋喃溶液中，氮气保护下，25℃反应6h。反应完成后，加入400mL甲基叔丁基醚和200mL饱和氯化铵水溶液进行萃取，水相反萃一次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得到类白色固体化合物3，22.0g，收率90.2％，纯度95.40%，ESI-MS(m/z)：374[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.80（s，1H），9.74-9.70（d，1H），9.66-9.61（d，1H），8.68-8.61（m，1H），7.65（d，2H），7.54（d，2H），5.82（s，2H），4.31（s，1H），3.95-3.90（m，2H），3.82（s，3H），3.52-3.46（m，2H），2.40（s，1H），2.17（s，2H）。

实施例6化合物3的制备

将30.0g化合物2-2和32.2g四丁基氟化铵加入到200mL四氢呋喃溶液中，氮气保护下，30℃反应5h。反应完成后，加入400mL甲基叔丁基醚和200mL饱和氯化铵水溶液进行萃取，水相反萃一次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得到类白色固体化合物3，20.5g，收率89.2％，纯度94.80%，ESI-MS(m/z)：374[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.74（s，1H），9.70-9.68（d，1H），9.69-9.67（d，1H），8.70-8.68（m，1H），7.65（d，2H），7.54（d，2H），5.74（s，2H），4.31（s，1H），3.89-3.80（m，2H），3.86（s，3H），3.48-3.40（m，2H），2.34（s，1H），2.17（s，2H）。

实施例7 化合物4的制备

将23.6g化合物3加入到200mL乙腈溶液中，搅拌溶解，同时将14.5g三氯氧磷溶于60ml磷酸三甲酯中备用，降温至0℃，缓慢滴加三氯氧磷的磷酸三甲酯溶液，滴加时间1.5小时，滴加完毕，继续反应5h。反应完成后，加入200mL水淬灭反应，再加入200mL乙酸乙酯进行萃取，水相反萃一次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得到浅黄色固体化合物4，25.7g，收率89.9％，纯度97.25%，ESI-MS(m/z)：453[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.78（s，1H），9.70-9.68（d，1H），9.69-9.67（d，1H），8.70-8.68（m，1H），7.66（d，2H），7.56（d，2H），5.75（s，2H），4.40（s，1H），3.89-3.80（m，2H），3.82（s，3H），3.48-3.40（m，2H），2.35（s，1H），2.19（s，2H）。

实施例8 β-烟酰胺单核苷酸（NMN）的制备

将20.0g化合物4和2g Pd/C加入200mL异丙醇溶液中，搅拌混合均匀，通入0.1MPa氢气，在25℃下，反应2h。反应完成后，使用硅藻土过滤回收Pd/C，滤液减压浓缩得到类白色β-烟酰胺单核苷酸粗品16.5g，粗品经30mL甲基叔丁基醚和30mL乙醇的混合溶剂结晶，得到白色固体β-烟酰胺单核苷酸，13.0g，收率88.0％，纯度99.20%，ESI-MS(m/z)：335[M+H]⁺，¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.78（s，1H），9.70-9.68（d，1H），9.69-9.67（d，1H），8.70-8.68（m，1H），5.75（s，2H），4.30-4.21（m，3H），3.89-3.80（m，2H），3.48-3.40（m，2H），2.19（s，2H）。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

式中，R为叔丁基二苯基硅基或叔丁基二甲基硅基；

S3、化合物3与三氯氧磷进行磷酸化反应得到化合物4；

2.根据权利要求1所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，所述化合物1的制备方法为：在碱的存在下，烟酰胺核糖的伯羟基与硅烷试剂反应得到化合物1。

3.根据权利要求2所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，所述烟酰胺核糖、硅烷试剂和碱的摩尔比为1：1.1-1.5：1.5-2；所述碱为吡啶、4-二甲氨基吡啶、咪唑或三乙胺；所述硅烷试剂为叔丁基二苯基硅烷或叔丁基二甲基硅烷。

4.根据权利要求1所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述芳香酸为对甲氧基苯甲酸、对甲基苯甲酸或苯甲酸；所述化合物1、茴香醛二甲基缩醛与芳香酸的摩尔比为1：1.3-1.5：0.05-0.1。

5.根据权利要求1所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述脱保护试剂为四丁基氟化铵、四乙基氟化铵或四甲基氟化铵；化合物2与脱保护试剂的摩尔比为1：1-3。

6.根据权利要求1所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，步骤S3中化合物3与三氯氧磷的摩尔比为1：1.5-2.0。

7.根据权利要求1所述的一种人体辅酶I前体的制备方法，其特征在于，步骤S4所述Pd/C的用量为化合物4重量的8%-10%；氢气的通入量为0.1MPa。