硼氫化立體選擇性還原制備拉米夫定的研究

徐偉明，黃卓豪，李萬梅，游金宗，蔣善會，章鵬飛

(1.杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院,浙江 杭州 310036；2.浙江外國語學(xué)院理工學(xué)院,浙江 杭州 310012；3. 杭州科本藥業(yè)有限公司,浙江 杭州 310004)

拉米夫定為抗乙肝及艾滋病的主要用藥，也是治療艾滋病的主要藥物Epivir、Combivir及Trizivir的原料.近幾年來，拉米夫定作為一種新的核苷類似物廣泛被醫(yī)患接受，是目前臨床應(yīng)用中療效最好的、最具代表性的核苷類似物[1].核苷類藥物是通過基因療法(基因治療)來發(fā)揮作用.基因治療是將特定的遺傳物質(zhì)(核苷酸的片段)轉(zhuǎn)入患者特定的細(xì)胞內(nèi)，以達(dá)到預(yù)防和改變疾病狀態(tài)的目的.拉米夫定的作用機(jī)制為抑制病毒DNA多聚酶和逆轉(zhuǎn)錄酶活性，并對病毒DNA鏈的合成和延長有競爭性抑制作用.為了防止體內(nèi)的酶對治療基因片段的破壞與降解，研究人員不斷發(fā)明和完善對核苷酸片段的保護(hù)與修飾，以期取得理想的效果.隨著艾滋病在世界范圍內(nèi)的迅速蔓延以及乙肝患者人數(shù)增多，開發(fā)和研究拉米夫定的合成技術(shù)，引起了全世界醫(yī)藥行業(yè)的廣泛興趣.

拉米夫定的合成以通過關(guān)鍵中間體2R-順式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I還原的方法最為常用(圖1).文獻(xiàn)和專利報道這個過程通常情況下是在紅鋁[2]、硼氫化鉀[3]或氫化鋁鋰[4]還原下完成的.雖然還原的方法已經(jīng)工業(yè)化，但是這幾種還原劑都存在著或多或少的缺點：紅鋁市場價格很高而且反應(yīng)活性非常強(qiáng)，工業(yè)上操作極不方便，后處理上也較為麻煩，反應(yīng)完后水解產(chǎn)生的偏鋁酸鈉很難過濾；硼氫化鉀還原能力相對較弱，使得產(chǎn)品收率不高；氫化鋁鋰的還原能力較強(qiáng)，完全能滿足反應(yīng)的需要，但是同樣價格較貴，且反應(yīng)條件苛刻，容易著火，安全性差，工業(yè)化上生產(chǎn)和安全成本高.另外，上述還原劑的使用都會造成中間體2R-順式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I的少量消旋，從而影響到產(chǎn)品純度和收率.

圖1 拉米夫定的合成

本課題組多年來一直從事糖化學(xué)相關(guān)方面的研究，我們發(fā)現(xiàn)糖環(huán)上含有羰基官能可以在Pd、Zn、Cu等金屬的作用下與糖環(huán)發(fā)生空間配位，從而可以高效地進(jìn)行選擇性環(huán)合[5]，不對稱炔基化反應(yīng)[6]和不對稱Strecker反應(yīng)[7]等，反應(yīng)過程都有很好的立體選擇性.考慮到2R-順式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I與我們原先研究的含有羰基官能團(tuán)的類糖環(huán)在結(jié)構(gòu)上非常的類似，通過實驗，發(fā)現(xiàn)2R-順式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I也能與金屬Pd、Zn、Cu等形成較穩(wěn)定的絡(luò)合物，另外，在還原能力的選擇方面，硼氫化鋅的還原能力與氫化鋁鋰(LiAlH4)相當(dāng)，因此利用金屬鋅離子與具有類糖環(huán)結(jié)構(gòu)的有效空間配位以及選擇硼氫化鋅作為還原劑(可以適當(dāng)加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)增加其穩(wěn)定性).在拉米夫定制備過程中，我們開發(fā)了一種高效還原劑硼氫化鋅催化還原CME((2R,5R)-5-(胞嘧啶-1-基)-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯)的反應(yīng)體系，可以有效抑制消旋化，確保以高產(chǎn)率制得高純度的拉米夫定[8].在這個過程中硼氫化鋅還原劑的使用，不僅原料廉價易得、還原能力適中，而且鋅離子與底物形成六元環(huán)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)(圖2)有效抑制消旋化，避免其他光學(xué)異構(gòu)體雜質(zhì)的影響.進(jìn)一步使用高位阻的硼氫化試劑的研究還在進(jìn)行中.

圖2 鋅參與拉米夫定六元環(huán)過渡態(tài)中間體的形成

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

北京泰克X-5(控溫型)顯微熔點儀(溫度計未校正)；Bruker-TENSOR 27紅外光譜儀；Bruker-Avance 400 HNMR型核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑)；WZZ-2B型自動旋光儀.

TLC:薄層板使用青島海洋化工廠生產(chǎn)的硅膠GF25.

VLC：填料為青島海洋化工廠生產(chǎn)的柱層析用100～200 mesh硅膠，濕法裝柱.

石油醚均為60～90 ℃餾分分析純試劑；其它試劑均系市售商品，用前未經(jīng)處理.

1.2 硼氫化鋅的制備

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下干燥的1 000 mL燒瓶中加入41.5 g (330 mmol ) 無水ZnCl2和25.8 g(660 mmol) NaBH4， 然后加入干燥的四氫呋喃550 mL，室溫下攪拌24 h，靜置.上層的清液即為Zn(BH4)2的THF溶液，濃度約為0.30 M.

1.3 拉米夫定的制備

數(shù)據(jù)分析：

1H-400M NMR (DMSO-d6)δ: 7.81(d,J=15.6 Hz,1H)，7.25(brs,1H)，7.21(brs,1H)，6.20(m,1H)，5.74(d,J=15.6 Hz,1H)，5.31(m,1H)，5.17 (m,1H)，3.74(m,2H)， 3.40(dd,J=7.6 Hz, 3.6 Hz, 1H)，3.05(dd,J=7.6 Hz, 4.0 Hz, 1H).

2 結(jié)果與討論

本項研究提供一種拉米夫定的制備方法，即對中間體化合物Ⅰ(即2R-順式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯)的還原進(jìn)行改進(jìn)，摒棄價格較貴的紅鋁、氫化鋁鋰和還原能力較弱的硼氫化鈉及硼氫化鉀，采用立體選擇硼氫化還原的合成路線，從而高效地得到拉米夫定.

[1]袁秀菊，姚亮元，宿亮，等.一種拉米夫定的制備方法：中國,ZL201210233212.5[P].2012-11-28.

[2]冉東升.拉米夫定適合工業(yè)化的制備方法：中國，ZL200410023744.1[P].2006-09-13.

[3]張瑞華,袁秀菊,劉友先,等.拉米夫定非對映選擇合成方法：中國,ZL200910043203.8[P].2009-09-30.

[4]趙康.拉米夫定核苷類衍生物的制備方法及其應(yīng)用：中國,ZL200510015609.7[P].2007-05-02.

[5]Shen C, Zhang P F, Liu X G. A concise, efficient synthesis of sugar-based benzothiazoles through chemoselective intramolecular C-S coupling[J]. Chem Sci,2012,3(7):2388-2393.

[6]Mao J G, Zhang P F. Diastereoselective alkynylation of glucose-modified imines with terminal alkynes[J]. Tetrahedron: Asymmetry,2009,20:566-569.

[7]Zhou G B, Zhang P F, Pan Y J. A novel method for synthesis of arylacetic acids from aldehydes,N-(2,3,4,6-tetra-O-pivaloylated-D-glucopyranosyl) amineand trimethylsilylcyanide[J]. Tetrahedron,2005,61:5671-5677.

[8]游金宗,俞永平,蔣善會,等.一種拉米夫定的制備方法：中國,ZL201110052195.0[P].2011-08-17.