CN116444593A - 一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物医药技术领域,尤其涉及一种7‑脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,包括:(1)原料6‑氯‑7‑脱氮鸟嘌呤在碱存在下与1‑α‑氯‑2‑脱氧‑3,5‑二‑O‑对氯苯甲酰基‑D‑呋喃核糖反应制备得到核苷III;(2)核苷III在碱性条件下与巯基脂肪醇反应制备得到7‑脱氮‑2’‑脱氧鸟苷IV;(3)化合物IV再与N,N‑二甲基甲酰胺二甲缩醛反应制备得到化合物式V;(4)化合物式V与4,4'‑二甲氧基三苯基氯甲烷反应制备得到化合物式VI;(5)化合物式VI与亚磷酰胺试剂反应制备得到化合物式VII。本发明具有原料廉价易得,合成路线简短,后处理简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域,尤其涉及一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法。
背景技术
7-脱氮鸟嘌呤核苷在自然界中作为微生物的代谢物或核酸的组成成分广泛存在,并普遍应用于化学和生物技术领域。目前,主要通过亚磷酰胺三酯合成法将不同的亚磷酰胺单体按照一定的顺序偶联在固相载体上,经过后处理及纯化制备目标核酸序列。7-脱氮鸟嘌呤核苷对应的核酸合成单体为5’-O-(4,4-二甲氧基三苯甲基)-2-N-(保护基)-7-脱氮-2’-脱氧鸟苷-3’-(2-氰基乙基-N,N-二异丙基)亚磷酰胺。
目前,多篇文献报道了7-脱氮鸟苷中间体及对应亚磷酰胺单体的合成路线。不难看出,关键中间体IV的构建以及鸟苷2-位氨基的保护是此类亚磷酰胺单体合成路线的核心步骤。多数报道以1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对甲基苯甲酰基-D-呋喃核糖为原料(Nucleosides,Nucleotides&Nucleic Acids,2005,2,859-863;WO2015148746A1),该原料性质不稳定,需要在-20℃条件下保存,增加了运输和储存的成本。价格昂贵且纯度不高,市售的原料VIII纯度一般在90%左右,不符合绿色化学的理念。其次,需要连续两步水解反应制备得到化合物IV,化合物IV溶解度一般,柱层析纯化困难,不利于生产。最后,主要采用异丁酰基(iBu)、苯氧乙酰基(Pac)、乙酰基(Ac)等保护基(PG)保护2位氨基。此类反应使用对应的酰氯作为原料,需要提前使用三甲基硅烷保护3’,5’-位羟基,反应完之后再脱除三甲基硅烷,反应操作繁琐,成本大。其次,当核苷嵌入核酸序列之后此类保护基难以脱除干净。US6211158专利报道了更容易脱除的二甲基氨基亚甲基(dmf)保护基,但此合成路线使用高沸点的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂以及高当量比(11倍当量)的N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛(DMF-DMA),收率适中(70%),不符合绿色化学的理念,不利于纯化,不利于生产。
因此,开发具有高收率、简单高效、低成本和易于生产的亚磷酰胺单体的制备方法充满挑战。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,该方法具有后处理简单、合成路线短、成本低、易于生产的特点。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,包括以下合成步骤:
S1、将原料6-氯-7-脱氮鸟嘌呤在非质子极性溶剂中,碱存在下条件下,与1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖反应制备得到核苷III;
S2、将核苷III在碱性条件下与巯基脂肪醇反应制备得到7-脱氮-2’-脱氧鸟苷IV;
S3、将7-脱氮-2’-脱氧鸟苷IV再与N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛反应制备得到化合物式V;
S4、将化合物式V与4,4'-二甲氧基三苯基氯甲烷反应制备得到化合物式VI;
S5、将化合物式VI与亚磷酰胺试剂反应制备得到化合物式VII;
合成路线如下:
其中,在步骤S1中,碱包括氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铯中的一种或多种;反应溶剂包括无水乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃组成的组中的一种或多种;
在步骤S2中,碱包括甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种;巯基脂肪醇为2-巯基乙醇、3-巯基-1-丙醇、4-巯基-1-丁醇中的一种或多种;反应溶剂包括无水甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃组成的组中的一种或多种;
在步骤S3中,反应溶剂为无水甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种;
在步骤S5中,碱为N,N-二异丙基乙胺、三乙胺中的一种;反应溶剂包括无水二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈中的一种或多种。
优选地,在步骤S1中,碱为氢化钠;反应溶剂为无水乙腈;6-氯-7-脱氮鸟嘌呤与碱的摩尔比为1:1.0~1.5;6-氯-7-脱氮鸟嘌呤与1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖的摩尔比为1:1.0~1.5;反应温度为室温;反应时间为3~24小时。
优选地,在步骤S2中,碱为甲醇钠;反应溶剂为无水甲醇;化合物式III与碱和巯基脂肪醇的摩尔比为1:2.0~6.0:2.0~6.0;反应温度为60℃~80℃;反应时间为5~24小时。
优选地,在步骤S3中,反应试剂N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛用量为化合物式IV摩尔量的2.0~8.0倍;反应溶剂为无水甲醇;反应温度为50℃~80℃。
优选地,在步骤S4中,反应试剂4,4'-二甲氧基三苯基氯甲烷用量为化合物式V摩尔量的1.0~4.0倍;溶剂为无水吡啶,反应温度为室温。
优选地,在步骤S5中,亚磷酰胺试剂为2-氰基乙基-N,N-二异丙基氯亚磷酰胺,其用量为化合物式VI摩尔量的1.0~4.0倍;碱为N,N-二异丙基乙胺;反应温度为-20℃~0℃。
通过采用上述技术方案:使用性质更加稳定、成本更低、纯度更高的1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖为原料;以化合物III为原料,经一步反应制得化合物IV,经过简单的过滤洗涤纯化用于下一步反应;以无水甲醇为溶剂,与低当量的N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛反应制备得到化合物V,操作简单,反应溶液易回收再利用,无需三甲基硅烷保护羟基。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明使用性质更加稳定、成本更低、纯度更高的1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖为原料;以化合物III为原料,经一步反应制得化合物IV,经过简单的过滤洗涤纯化用于下一步反应;以无水甲醇为溶剂,与低当量的N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛反应制备得到化合物V,操作简单,反应溶液易回收再利用,无需三甲基硅烷保护羟基。
2、本发明原料廉价易得、性质稳定、合成路线短、成本低、操作方便、安全性好,适合生产要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征,从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明所使用的术语“当量”或“eq”数,是按照化学反应的当量关系,以每步中所用基本原料为基准(1当量),所需要的其他原材料的当量用量。
术语“室温”是指10℃~40℃,在一些实施方案中,“室温”是指10℃~30℃;还在一些实施方案中,“室温”是指20℃~30℃。
本发明所述的各反应步骤所使用的溶剂没有特别限制,任何在一定程度上能溶解起始原料并且不抑制反应的溶剂均包含在本发明中。另外,本领域的许多类似改动,等同替换,或等同于本发明所描述的溶剂,溶剂组合,及溶剂组合的不同比例,均视为本发明的包含范围。本发明给出了各反应步骤所使用的较佳的溶剂。
本发明所述的溶剂均为无水溶剂,即,溶剂中水分的含量影响本发明所述反应的发生。在一些实施方案中,含水量是指低于100ppm;还在一些实施方案中,含水量是指低于50ppm;还在一些实施方案中,含水量是指低于30ppm。在一些实施方案中,所述溶剂的水分含量超出一定范围,可能会影响反应的进行(例如,影响反应的收率),但并不影响反应的发生。
实施例1:中间体III的合成
氮气保护下,将化合物II(1.57g,9.31mmol)和无水乙腈溶剂(93mL)加入到两口反应瓶中,常温下加入氢化钠(60%,0.45g,11.17mmol),继续搅拌半个小时,然后向反应中加入1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖(4.0g,9.31mmol),继续搅拌12小时。反应完成后抽滤得滤液,滤液浓缩,柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯:二氯甲烷=1:1:1)得化合物III(4.18g,7.45mmol),收率:80%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.06-7.98(m,4H),7.50-7.44(m,4H),7.02(d,J=4.0Hz,1H),6.60-6.56(m,1H),6.45(d,J=4.0Hz,1H),5.78-5.76(m,1H),4.82-4.78(m,1H),4.66-4.59(m,2H).
实施例2:中间体IV的合成
氮气条件下,将化合物III(0.47g,0.84mmol)和无水甲醇溶剂(16.8mL)加入到两口反应瓶中,随后加入2-巯基乙醇(0.26mL,3.78mmol)和甲醇钠(0.20g,3.78mmol)。反应体系在回流条件下过夜。待反应结束,将反应液冷却至室温,加入氯化铵固体(0.20g,3.78mmol),室温搅拌半小时,抽滤得滤液,滤液浓缩得粗产物。将粗产物悬浮于乙腈溶液中,冰浴下搅拌半小时后抽滤得固体,并使用冷的乙酸乙酯洗涤三次,固体真空干燥得产物IV(0.2g,0.76mmol)。收率:90%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ10.41(s,1H),6.93(d,J=4.0Hz,1H),6.32-6.26(m,4H),5.25(d,J=4.0Hz,1H),4.94(t,J=6.0Hz,1H),4.28(m,1H),3.75(m,1H),3.50-3.44(m,2H),2.36-2.30(m,1H),2.09-2.04(m,1H).
实施例3:中间体V的合成
氮气条件下,将化合物IV(0.28g,1.05mmol)和无水甲醇溶剂(20mL)加入两口反应瓶中,随后加入N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛(1g,8.40mmol)。反应体系在回流条件下反应4小时。待反应结束,将反应液浓缩得粗产物。柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇=10:1)得化合物V(0.29g,0.90mmol),收率:86%。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ11.05(s,1H),8.55(s,1H),7.07(d,J=4.0Hz,1H),6.45-6.42(m,1H),6.33(d,J=4.0Hz,1H),5.27(d,J=4.0Hz,1H),4.91(t,J=5.5Hz,1H),4.33-4.31(m,1H),3.79-3.76(m,1H),3.54-3.46(m,2H),3.15(s,3H),3.02(s,3H),2.44-2.38(m,1H),2.15-2.10(m,1H).
实施例4:中间体VI的合成
氮气条件下,将化合物V(100mg,0.31mmol)和无水吡啶溶剂(3.1mL)加入两口反应瓶中,随后加入4,4'-二甲氧基三苯基氯甲烷(150mg,0.47mmol)。反应体系在常温下反应2小时。待反应结束,加入饱和碳酸氢钠溶液(3.1mL)中和反应,使用二氯甲烷(10mLx3)萃取,有机相合并用饱和食盐水洗涤(15mLx3),有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩除去溶剂,纯化(二氯甲烷:甲醇=30:1)得到化合物VI(162mg,0.26mmol),收率:85%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.62(s,1H),8.56(s,1H),7.38-7.33(m,2H),7.28-7.17(m,7H),6.77-6.71(m,5H),6.59(t,J=6.9Hz,1H),6.50(d,J=3.6Hz,1H),4.52-4.50(m,1H),4.00-3.97(m,1H),3.71(s,6H),3.33-3.29(m,1H),3.23-3.19(m,1H),3.07(s,3H),2.99(s,3H),2.46-2.40(m,1H),2.34-2.31(m,1H).
实施例5:亚磷酰胺单体VII的合成
氮气条件下,将化合物VI(150mg,0.24mmol)和无水二氯甲烷溶剂(2.4mL)加入到两口瓶中,随后在冰浴条件下加入N,N-二异丙基乙胺(186mg,1.44mmol)和2-氰基乙基-N,N-二异丙基氯亚磷酰胺(170mg,0.72mmol),继续在冰浴条件下反应1小时。待反应结束,加入饱和碳酸氢钠溶液(2.4mL)中和反应,使用二氯甲烷(5.0mLx3)萃取,有机相合并用饱和食盐水洗涤(5mLx3),有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩除去溶剂,纯化(二氯甲烷:甲醇=30:1)得到化合物VII,并在-78℃条件下经无水正己烷冷冻处理制得白色固体(150mg,0.18mmol),收率:75%。31P NMR(162MHz,CDCl3)δ151.30,150.96.
综上所述,本发明原料廉价易得、性质稳定、合成路线短、成本低、操作方便、安全性好,适合生产要求。
本发明中披露的说明和实践,对于本技术领域的普通技术人员来说,都是易于思考和理解的,且在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进,也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,包括以下合成步骤:
S1、将原料6-氯-7-脱氮鸟嘌呤在非质子极性溶剂中,碱存在下条件下,与1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖反应制备得到核苷III;
S2、将核苷III在碱性条件下与巯基脂肪醇反应制备得到7-脱氮-2’-脱氧鸟苷IV;
S3、将7-脱氮-2’-脱氧鸟苷IV再与N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛反应制备得到化合物式V;
S4、将化合物式V与4,4'-二甲氧基三苯基氯甲烷反应制备得到化合物式VI;
S5、将化合物式VI与亚磷酰胺试剂反应制备得到化合物式VII;
合成路线如下:
其中,在步骤S1中,碱包括氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铯中的一种或多种;反应溶剂包括无水乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃组成的组中的一种或多种;
在步骤S2中,碱包括甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种;巯基脂肪醇为2-巯基乙醇、3-巯基-1-丙醇、4-巯基-1-丁醇中的一种或多种;反应溶剂包括无水甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃组成的组中的一种或多种;
在步骤S3中,反应溶剂为无水甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种;
在步骤S5中,碱为N,N-二异丙基乙胺、三乙胺中的一种;反应溶剂包括无水二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,在步骤S1中,碱为氢化钠;反应溶剂为无水乙腈;6-氯-7-脱氮鸟嘌呤与碱的摩尔比为1:1.0~1.5;6-氯-7-脱氮鸟嘌呤与1-α-氯-2-脱氧-3,5-二-O-对氯苯甲酰基-D-呋喃核糖的摩尔比为1:1.0~1.5;反应温度为室温;反应时间为3~24小时。
3.根据权利要求1所述的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,在步骤S2中,碱为甲醇钠;反应溶剂为无水甲醇;化合物式III与碱和巯基脂肪醇的摩尔比为1:2.0~6.0:2.0~6.0;反应温度为60℃~80℃;反应时间为5~24小时。
4.根据权利要求1所述的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,在步骤S3中,反应试剂N,N-二甲基甲酰胺二甲缩醛用量为化合物式IV摩尔量的2.0~8.0倍;反应溶剂为无水甲醇;反应温度为50℃~80℃。
5.根据权利要求1所述的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,在步骤S4中,反应试剂4,4'-二甲氧基三苯基氯甲烷用量为化合物式V摩尔量的1.0~4.0倍;溶剂为无水吡啶,反应温度为室温。
6.根据权利要求1所述的一种7-脱氮鸟苷亚磷酰胺单体的合成方法,其特征在于,在步骤S5中,亚磷酰胺试剂为2-氰基乙基-N,N-二异丙基氯亚磷酰胺,其用量为化合物式VI摩尔量的1.0~4.0倍;碱为N,N-二异丙基乙胺;反应温度为-20℃~0℃。
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