CN117886871A - 一种n-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N‑氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)假尿苷与酰基化试剂在有机碱催化下，制备得到化合物II；(2)化合物II与氘代甲烷进行甲基化反应，制备得到化合物III；(3)化合物III经水解反应后得到化合物IV；(4)化合物IV经磷酸化后得到N‑氘代甲基假尿苷三磷酸；该制备方法合成路线简单，反应条件温和，纯化操作简便，合成效率高，对环境友好，较适于工业化放大生产。
Description
技术领域
本发明属于药物中间体合成技术领域，具体涉及一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法。
背景技术
2015年，OliwiaAndries等人发现用N1-甲基假尿苷完全替代尿苷比用假尿苷完全替代尿苷更能降低mRNA的免疫原性，且更能增强mRNA的蛋白表达能力。这些研宄提示，将假尿苷或N1-甲基假尿苷引入mRNA或许能有效降低mRNA疫苗的免疫原性，增强mRNA的稳定性，且增强其蛋白表达能力。在RNA核酸药物中使RNA免受免疫系统不良攻击，还在临床疾病诊断检测中有着重要意义。
而已上市的两款新冠mRNA疫苗：mRNA-1273和BNT162b2均采用N1-甲基假尿苷三磷酸取代尿苷三磷酸。氘(D)是氢(H)的同位素，原子质量是氢的两倍，无毒，无放射性，化学稳定性好，氘代化学品是一类非常重要的高附加值化合物。与C-H键相比，C-D键稳定性提高约6～9倍。对药物活性位点进行氘代可以封闭代谢位点，达到延长药物半衰期、降低剂量等目的。
中国专利CN115894458A公开了一种新型修饰核苷及其在核酸药物中的应用，具体公开了N-氘代甲基假尿苷及其三磷酸的制备方法，使用假尿苷为原料，经乙酰基及TBS保护，然后上氘代甲基，脱TBS，三磷酸化、脱乙酰基等步骤进行制备。该方法中，氘代甲基化反应转化率低，收率仅40％，且后续磷酸化需要进行两次纯化分离，工艺路线较长，制备方法复杂，不利于放大生产。故有必要对N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法进行改进，以简化制备过程并提高收率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法。该制备方法合成路线简单，反应条件温和，纯化操作简便，合成效率高，对环境友好，较适于工业化放大生产。
本发明采取的技术方案如下：
本发明提供了一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)假尿苷与酰基化试剂在有机碱催化下，制备得到化合物II；
(2)化合物II与氘代甲烷进行甲基化反应，制备得到化合物III；
(3)化合物III经水解反应后得到化合物IV；
(4)化合物IV经磷酸化后得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸；
所述制备方法的合成路线如下：
步骤(3)中，所述水解试剂选自浓氨水、氨水和甲醇的混合溶液、碳酸钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠中的一种，优选氨水和甲醇的混合溶液。
所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4-1)将化合物IV、1，8-双二甲氨基萘、磷酸酯类溶剂混合，30～50℃加热溶解，然后降温至-10～0℃，滴加磷酸化试剂，搅拌反应至少0.5h，再次滴加磷酸化试剂，继续搅拌反应1.5～2.5h，得到反应液；
(4-2)将反应液滴入含有缚酸剂的三丁基焦磷酸铵溶液中，-10～5℃搅拌反应1～1.5h，经后处理和纯化，制备得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸。
步骤(4-1)中，所述磷酸酯类溶剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的至少一种；所述磷酸化试剂为三氯氧磷。
化合物IV：磷酸化试剂：三丁基焦磷酸铵的摩尔比为：1：1.05～3：1.05～3。
步骤(4-2)中，所述缚酸剂为三乙胺；三丁基焦磷酸铵溶液通过将三丁基焦磷酸铵溶解在乙腈或DMF中得到。
步骤(4-2)中，前后两次加入的磷酸化试剂的体积比为1.5～2.5：1。
步骤(4-2)中，所述后处理为向反应液中加入水进行淬灭，并加入二氯甲烷进行萃取，收集水相，水相浓缩后得到粗产物；所述纯化为将粗产物经阴离子交换树脂纯化。
所述步骤(1)-(3)具体如下：
(1)将假尿苷、有机碱溶解在有机溶剂中，向其中滴加酰基化试剂，滴加完成后于20～40℃搅拌15～20h，经后处理制备得到化合物II；
(2)将化合物II、N，O-双三甲硅基乙酰胺溶解在有机溶剂中，搅拌混合均匀后，加入氘代碘甲烷，回流反应40～42h，经后处理制备得到化合物III；
(3)将化合物III、甲醇、氨水混合，35～55℃搅拌反应15～20h，浓缩得到粗产物，粗产物经THF纯化后，制备得到化合物IV。
步骤(1)中，假尿苷：有机碱：酰基化试剂的摩尔比为1：2～8：3～10。
步骤(1)中，所述酰基化试剂选自乙酰氯、乙酸酐中的一种，优选乙酸酐。
步骤(1)中，所述有机碱为三乙胺。
步骤(1)中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、2-甲基四氢呋喃、DMF或吡啶的一种或两种以上，优选二氯甲烷。
步骤(1)中，所述后处理为：反应结束后滴加甲醇淬灭反应，加入水进行萃取，有机相经饱和食盐水洗涤，合并水相用二氯甲烷萃取，合并有机相，经浓缩、干燥。
步骤(2)中，化合物II：N，O-双三甲硅基乙酰胺：氘代碘甲烷的摩尔比为1：2～4：1.5～4。
步骤(2)中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈、DMF、1,2-二氯乙烷或THF中的一种或两种以上，优选二氯甲烷。
步骤(2)中，所述后处理为：反应结束后加入饱和碳酸氢钠溶液洗涤，有机相依次经饱和亚硫酸钠洗涤、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，再经浓缩、干燥。
步骤(3)中，化合物III、甲醇、氨水的用量比为1g：2～8mL：2～8mL。
步骤(3)中，THF纯化的过程为：向粗产物中加入THF回流搅拌，再经过滤、干燥。
本发明提供的N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法中，首先使用酰基化试剂对假尿苷结构中的三个羟基进行保护得到化合物II；然后将化合物II与氘代碘甲烷进行甲基化反应，对假尿苷1位上的NH进行氘代甲基取代，得到化合物III；再将化合物III进行水解对羟基脱保护得到化合物IV；然后将化合物IV进行磷酸化制备得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸。
本发明在制备N-氘代甲基假尿苷三磷酸的过程中，首先将化合物IV与1，8-双二甲氨基萘、磷酸酯类溶剂混合，加热溶解后，先滴加一部分的三氯氧磷搅拌反应至少0.5h，再接着滴加剩余的三氯氧磷进行反应，得到N-氘代甲基假尿苷单磷酰氯的反应液，而单磷酰氯有多个反应位点，会与焦磷酸盐形成二聚体甚至多聚体副产物，如果三丁基焦磷酸铵加入N-氘代甲基假尿苷单磷酰氯的反应液中，由于单磷酰氯浓度较高，会优先发生多位点反应，这样目标产物的产率会降低。因此本申请中将N-氘代甲基假尿苷单磷酰氯的反应液滴入含有缚酸剂的三丁基焦磷酸铵溶液中，-10～5℃搅拌反应1～1.5h，这样增加了磷酸化反应的选择性，优先生成N-氘代甲基假尿苷三磷酰氯，再经水淬灭后，得到高产率的N-氘代甲基假尿苷三磷酸。此反应过程中生产的副产物少，产物收率较高，摩尔收率可达80％以上，且后续纯化简单。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法，其合成路线简单，反应条件温和，纯化操作简便，合成效率高，产物收率高，对环境友好，较适于工业化放大生产。
附图说明
图1为N-氘代甲基假尿苷三磷酸的合成路线示意图；
图2为化合物II的氢谱核磁；
图3为化合物III的氢谱核磁；
图4为化合物III的碳谱核磁；
图5为化合物IV的氢谱核磁；
图6为化合物IV的碳谱核磁；
图7为化合物V的氢谱核磁；
图8为化合物V的碳谱核磁；
图9为化合物V的磷谱核磁。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法，其合成路线如下：
制备方法如下：
(1)在反应瓶中加入120g假尿苷、410mL三乙胺、1.2L二氯甲烷，搅拌均匀后，25℃滴加184mL乙酸酐，假尿苷、三乙胺、乙酸酐的摩尔比为1：6：4，滴完后30℃搅拌18h，TLC监测，原料消失后滴加120mL甲醇淬灭反应，加入1L水洗涤一次，有机相用500ml饱和食盐水洗涤一次，合并水相用100mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机相用无水硫酸钠干燥2h，旋干得淡黄色粉末状化合物II 158.2g，HPLC 96％，摩尔收率86.9％。其氢谱核磁如图2所示。
1H NMR(500MHz,DMSO)δ11.23(s,1H),7.52(s,1H),5.38(t,J＝5.4Hz,1H),5.22(t,J＝5.8Hz,1H),4.68(d,J＝5.0Hz,1H),4.29(dd,J＝13.9,5.6Hz,1H),4.13–4.07(m,2H),3.35(s,1H),2.04(s,9H).
(2)在反应瓶中加入30g化合物II，50mL N，O-双三甲硅基乙酰胺，300mL二氯甲烷，室温搅拌1h，加入47g氘代碘甲烷，回流搅拌反应42h，化合物II、N，O-双三甲硅基乙酰胺、氘代碘甲烷的摩尔比为1：2.5：4，反应完后，加入500mL饱和碳酸氢钠溶液洗涤，有机相用100mL饱和亚硫酸钠洗涤一次，用200mL饱和食盐水洗涤一次，有机相用无水硫酸钠干燥2h，旋干得28g黄色粉末状化合物III，摩尔收率89.2％，HPLC 94.6％。其氢谱核磁如图3所示。碳谱核磁如图4所示。
1H NMR(500MHz,DMSO)δ11.43(s,1H),7.76(s,1H),5.38(t,J＝5.4Hz,1H),5.24(t,J＝5.9Hz,1H),4.66(d,J＝5.0Hz,1H),4.30(q,J＝5.6Hz,1H),4.15–4.08(m,2H),2.04(d,J＝2.6Hz,9H).
(3)在反应瓶中加入28g化合物III，140mL甲醇，140mL氨水，45℃搅拌反应18h，反应液浓缩干燥，得化合物IV粗品；将粗品按照料液比1：10加入到THF中，回流搅拌1h，过滤干燥，得白色粉末状化合物IV 16.78g，HPLC 98.6％，摩尔收率88.9％。其氢谱核磁如图5所示。碳谱核磁如图6所示。
1H NMR(500MHz,DMSO)δ11.33(s,1H),7.76–7.71(m,1H),4.94(d,J＝5.2Hz,1H),4.79(dd,J＝6.7,4.9Hz,1H),4.74(d,J＝5.7Hz,1H),4.45(d,J＝4.6Hz,1H),3.93(dd,J＝9.9,5.0Hz,1H),3.87(dd,J＝10.9,5.5Hz,1H),3.72–3.68(m,1H),3.63–3.58(m,1H),3.49–3.43(m,1H).
(4)在反应瓶中加入10g化合物IV，16.5g 1,8-双二甲氨基萘，300mL磷酸三甲酯，45℃搅拌溶解，降温至-10℃，滴加3.6mL三氯氧磷，搅拌30分钟后滴加1.8mL三氯氧磷，继续搅拌反应2h，得到N-氘代甲基假尿苷单磷酰氯反应液；将反应液滴入由36.1g三丁基焦磷酸铵、32mL三乙胺，500mL乙腈混合液中，0℃反应1h，加入水淬灭，用DCM萃取两次，收集水相浓缩，然后进行阴离子交换树脂柱分离纯化，流动相A为纯化水，流动相B为0.25mol/L氯化钠溶液，洗脱程序如表1所示，检测波长274nm，收集产物，纳滤浓缩，超滤，得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸，摩尔收率81％。
表1
此实施例制备得到的N-氘代甲基假尿苷三磷酸的氢谱核磁如图7所示，碳谱核磁如图8所示，磷谱核磁如图9所示。
1H NMR(500MHz,D2O)δ7.86(d,J＝0.7Hz,1H),4.84(d,J＝4.3Hz,1H),4.35–4.32(m,1H),4.26–4.23(m,1H),4.22–4.14(m,2H),3.66(dd,J＝11.7,4.4Hz,1H),3.57(dd,J＝11.7,6.5Hz,1H).
13C NMR(126MHz,D2O)δ165.03,152.58,145.61,111.40,81.21,78.13,74.37,72.06,69.81,62.50.
31P NMR(202MHz,D2O)δ-10.18(d,J＝19.6Hz),-11.12(d,J＝19.5Hz),
-22.77(t,J＝19.0Hz).
上述参照实施例对一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种N-氘代甲基假尿苷三磷酸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)假尿苷与酰基化试剂在有机碱催化下，制备得到化合物II；
(2)化合物II与氘代碘甲烷进行甲基化反应，制备得到化合物III；
(3)化合物III经水解反应后得到化合物IV；
(4)化合物IV经磷酸化后得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸；
所述制备方法的合成路线如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4-1)将化合物IV、1，8-双二甲氨基萘、磷酸酯类溶剂混合，30～50℃加热溶解，然后降温至-10～0℃，滴加磷酸化试剂，搅拌反应至少0.5h，再次滴加磷酸化试剂，继续搅拌反应1.5～2.5h，得到反应液；
(4-2)将反应液滴入含有缚酸剂的三丁基焦磷酸铵溶液中，-10～5℃搅拌反应1～1.5h，经后处理和纯化，制备得到N-氘代甲基假尿苷三磷酸。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4-1)中，所述磷酸酯类溶剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的至少一种；所述磷酸化试剂为三氯氧磷。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，化合物IV：磷酸化试剂：焦磷酸铵的摩尔比为：1：1.05～3：1.05～3。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4-2)中，前后两次加入的磷酸化试剂的体积比为1.5～2.5：1。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4-2)中，所述后处理为向反应液中加入水进行淬灭，并加入二氯甲烷进行萃取，收集水相，水相浓缩后得到粗产物；所述纯化为将粗产物经硅胶柱纯化。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)-(3)具体如下：
(1)将化合物I、有机碱溶解在有机溶剂中，向其中滴加酰基化试剂，滴加完成后于20～40℃搅拌15～20h，经后处理制备得到化合物II；
(2)将化合物II、N，O-双三甲硅基乙酰胺溶解在有机溶剂中，搅拌混合均匀后，加入氘代碘甲烷，回流反应40～42h，经后处理制备得到化合物III；
(3)将化合物III、甲醇、氨水混合，35～55℃搅拌反应15～20h，浓缩得到粗产物，粗产物经THF纯化后，制备得到化合物IV。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，假尿苷：有机碱：酰基化试剂的摩尔比为1：2～8：3～10。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，化合物II：N，O-双三甲硅基乙酰胺：氘代碘甲烷的摩尔比为1：2～4：1.5～4。
10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，化合物III、甲醇、氨水的用量比为1g：2～8mL：2～8mL。
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