富馬酸丙酚替諾福韋合成工藝改進(jìn)

趙明禮,王 喆,舒 偉,柴雨柱,徐 丹,朱春霞

(南京正大天晴制藥有限公司，江蘇 南京 210046)

富馬酸丙酚替諾福韋(1)是由美國(guó)吉利德科學(xué)公司研發(fā)的新型抗乙肝病毒藥物，于2016年11月獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市，是近10年內(nèi)被批準(zhǔn)用于治療慢性乙肝的首種藥物。2018年11月，1獲得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市。1的靶向性強(qiáng)，耐受性良好，服藥劑量?jī)H為上一代抗乙肝病毒藥物替諾福韋二吡呋酯的十分之一即能達(dá)到同樣的治療效果[1-2]。

Chart 1

Scheme 1

近年來(lái)，有關(guān)1[3-18]及其類似物[19-22]的報(bào)道逐漸增多。1的合成均需要以替諾福韋(2)為起始原料：2首先與苯酚[5-6]或者亞磷酸三苯酯[7-18]反應(yīng)制得(R)-9-(2-(苯基磷?；籽趸?丙基)腺嘌呤(3)；3被氯代得化合物(R)-9-(2-(((苯基)(氯代)(磷?；?甲氧基)丙基)腺嘌呤(4);4與L-丙氨酸異丙酯縮合得化合物9-((R)-2-(((S)-((1-(異丙氧基羰基)乙基)氨基)苯氧基磷?；?甲氧基)丙基)腺嘌呤(5);5為一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，主要由9-((R)-2-(((S)-(((S)-1-(異丙氧基羰基)乙基)氨基)苯氧基磷?；?甲氧基)丙基)腺嘌呤(6)和9-((R)-2-(((R)-(((S)-1-(異丙氧基羰基)乙基)氨基)苯氧基磷?；?甲氧基)丙基)腺嘌呤(7)組成(Chart 1)，經(jīng)過(guò)手性柱分離或者拆分析晶可得到6，最后與富馬酸成鹽得到1。

現(xiàn)有合成1的方法主要存在以下問(wèn)題：①化合物2容易吸水，形成穩(wěn)定的水合物[16-17]，影響化合物3的制備；②化合物4的合成有3種路線，分別以環(huán)丁砜、乙腈或者甲苯為溶劑，當(dāng)使用環(huán)丁砜和乙腈為溶劑時(shí)[5-6]，化合物5的純度和選擇性均較差，需要使用手性制備柱純化分離，不適合工業(yè)生產(chǎn)；專利[7]報(bào)道使用甲苯為溶劑，反應(yīng)48～96 h可得到90%以上非對(duì)映異構(gòu)體純度的化合物4，但重復(fù)時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)體系過(guò)于黏稠，攪拌困難，并且非對(duì)映異構(gòu)體純度僅約70%；③文獻(xiàn)[7-13]中化合物5的合成均需要使用不穩(wěn)定的L-丙氨酸異丙酯，工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)需增加游離工序，操作復(fù)雜，成本較高。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)1的合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，以2為起始原料，與亞磷酸三苯酯反應(yīng)得到3;3被氯化亞砜氯代得4;4與L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽縮合得5;5經(jīng)析晶純化得6;6與富馬酸成鹽得1(Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR,MS(ESI)，元素分析和XRD確證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker AVANCE 3 HD 400/500 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6或D2O為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Waters Q-TOF MicroTM型質(zhì)譜儀；Agilent 1200型高效液相色譜儀；PE 2400 Series II型元素分析儀；NETZSCH DSC 204型差熱分析儀；Bruker D8 Advance 型X-射線衍射儀；Rudolph AUTOPOL VI型旋光儀。

化合物2，工業(yè)級(jí)(純度≥99.0%)，樂(lè)平市賽復(fù)樂(lè)醫(yī)藥化工有限公司；L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽，工業(yè)級(jí)(純度≥99.0%)，四川同晟生物醫(yī)藥有限公司；其余所用試劑均為工業(yè)級(jí)。

1.2 合成

(1) 化合物3的合成

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向50 L反應(yīng)釜中加入化合物22.00 kg(6.96 mol)(提前干燥至水分≤0.5%)、三乙胺1.41 kg(13.93 mol)、4-二甲氨基吡啶850.73 g(6.96 mol)、亞磷酸三苯酯3.24 kg(10.45 mol)、苯酚655.35 g(6.96 mol)和乙腈16 L，攪拌下升溫至80～85 ℃，保溫反應(yīng)48 h。濃縮，加入純水6 L，用乙酸乙酯(3×6 L)萃取，合并水相，用濃鹽酸調(diào)至pH 2～3，于0～10 ℃攪拌2 h。抽濾，濾餅于75～80 ℃鼓風(fēng)干燥12 h得白色固體32.16 kg，收率85.3%，純度99.20%(HPLC歸一化法，下同);1H NMR(D2O)δ:1.26(d,J=9.7 Hz,3H),3.55(q,J=9.7 Hz,1H),3.81(q,J=9.7 Hz,1H),4.01～4.09(m,1H),4.25(q,J=9.7 Hz,1H),4.40(dd,J=9.7 Hz,1H),6.70～6.73(m,2H),7.05～7.09(m,1H),7.18～7.22(m,2H),8.21(s,1H),8.30(s,1H)；13C NMR(D2O)δ:15.74,48.31,62.28,63.88,75.79,75.92,117.83,120.22,120.26,123.99,129.32,142.94,148.49,151.04,151.11,151.66,154.81；31P NMR(D2O)δ:14.88；MS(ESI)m/z:364.13{[M+H]+}。

(2) 化合物5的合成

向50 L反應(yīng)釜中加入化合物32.10 kg(5.78 mol)和甲苯21 L，滴加氯化亞砜 1.51 kg(12.72 mol)，滴畢，升溫至65～75 ℃，保溫反應(yīng)48 h。濃縮，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，殘余物加入甲苯15 L，攪拌分散后降溫至-20～-10 ℃得化合物4的甲苯溶液A。

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向100 L反應(yīng)釜中加入L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽1.94 kg(11.56 mol)，N，N-二異丙基乙胺2.99 kg(23.12 mol)和二氯甲烷18 L，降溫至-20～-10 ℃，緩慢加入溶液A，控制內(nèi)溫為-20～-10 ℃，加畢，攪拌反應(yīng)30 min。依次用5%磷酸二氫鈉溶液(2×15 L)，5%碳酸氫鉀溶液(15 L)和純水(15 L)洗滌，分液，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉2 kg干燥2 h。抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得紅棕色油狀液體52.70 kg，收率98.2%，化學(xué)純度95.42%，非對(duì)映異構(gòu)體純度84.86%。未經(jīng)純化直接用于下一步反應(yīng)。

(3) 化合物6的合成

(4) 化合物1的合成

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物3合成條件的優(yōu)化

表1為化合物3的合成條件優(yōu)化結(jié)果。從表1可以看出，化合物2中的水分會(huì)影響該步反應(yīng)，水分為5.3%時(shí)，收率78.0%，水分為2.7%時(shí)，收率為80.8%，水分為0.5%時(shí)，收率提高至85.3%，化合物3的純度與水分沒有明顯關(guān)系。最終工藝在投料前對(duì)化合物2進(jìn)行減壓干燥，控制化合物2中水分≤0.5%。

2.2 化合物4合成條件的優(yōu)化

表2為化合物4的合成條件優(yōu)化結(jié)果。從表2可以看出，專利[7]報(bào)道的溶劑用量下反應(yīng)攪拌困難，導(dǎo)致部分化合物3轉(zhuǎn)化不完全，并且非對(duì)映異構(gòu)體純度僅70.53%，甲苯用量增大至10倍體積時(shí)，轉(zhuǎn)化率及非對(duì)映異構(gòu)體純度均有增加，繼續(xù)增加甲苯用量轉(zhuǎn)化率及非對(duì)映異構(gòu)體純度沒有明顯變化；增加氯化亞砜用量后，轉(zhuǎn)化率和非對(duì)映異構(gòu)體純度均得到進(jìn)一步提高，考慮到工藝中需要濃縮氯化亞砜，規(guī)?；a(chǎn)后會(huì)產(chǎn)生大量強(qiáng)酸性廢液，所以未繼續(xù)增大氯化亞砜用量；最后對(duì)比了反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響，30 h化合物3已基本完全轉(zhuǎn)化，非對(duì)映異構(gòu)體純度達(dá)到80%左右，延長(zhǎng)至48 h，非對(duì)映異構(gòu)體純度達(dá)到85%左右，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，非對(duì)映異構(gòu)體純度沒有明顯變化。最終工藝選擇2.2 eq.氯化亞砜，10 倍體積甲苯，反應(yīng)48 h。

表1 化合物3的合成條件優(yōu)化Table 1 Optimization of the synthesis conditions of 3

表2 化合物4的合成條件優(yōu)化*Table 2 Optimization of the synthesis conditions of 4

*取反應(yīng)液1 mL加入2 mL甲醇中搖晃淬滅，HPLC檢測(cè)。

2.3 化合物5合成條件的優(yōu)化

表3為化合物5的合成條件優(yōu)化結(jié)果。從表3可以看出直接使用L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽與化合物4縮合，與使用L-丙氨酸異丙酯相比，收率和純度沒有明顯變化。但使用鹽酸鹽，可避免游離操作，減少生產(chǎn)工序，降低生產(chǎn)成本，減少有機(jī)廢液產(chǎn)生，降低污染。最終工藝選擇使用L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽。

表3 化合物5的合成條件優(yōu)化Table 3 Optimization of the synthesis conditions of 5

2.4 化合物6合成條件的優(yōu)化

化合物6和化合物7在乙腈中溶解度差異較大，選用乙腈為溶劑對(duì)化合物5進(jìn)行析晶純化?？疾煳鼍軇┯昧繉?duì)析晶純化效果的影響，第一次析晶效果如表4所示。由表4可見，使用2倍體積乙腈時(shí)，化合物5能夠全部溶解，但是析晶時(shí)體系攪拌非常困難，不適合生產(chǎn)，未進(jìn)一步研究；使用3倍和5倍體積乙腈時(shí)，均有一定的純化效果，但是非對(duì)映異構(gòu)體純度均較低，這會(huì)導(dǎo)致在成鹽工序無(wú)法得到非對(duì)映異構(gòu)體純度99.80%以上的產(chǎn)品，所以必須進(jìn)行第二次析晶純化?？紤]使用3倍體積乙腈時(shí)收率較高，所以第一次析晶純化選擇3倍體積乙腈。

表4 化合物5第一次析晶效果Table 4 Result of the first crystallization of compound 5

表5為化合物5第二次析晶效果。由表5可見，第二次析晶純化時(shí)，3～5倍體積乙腈純化效果均較好，非對(duì)映異構(gòu)體純度均大于99.50%，且收率差異不大。3倍體積乙腈需較長(zhǎng)時(shí)間才能完全溶解，在放大生產(chǎn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)難以全部溶解現(xiàn)象，最后第二次析晶純化選擇4倍體積乙腈。

表5 化合物5第二次析晶效果Table 5 Result of the second crystallization of compound 5

2.5 化合物1合成條件的優(yōu)化

表6為化合物1的合成條件優(yōu)化結(jié)果。從表6可以看出，使用一次析晶得到的化合物6(化學(xué)純度99.04%，非對(duì)映異構(gòu)體純度98.75%)與富馬酸成鹽，得到的化合物1的化學(xué)純度為99.36%，非對(duì)映異構(gòu)體純度為99.47%，產(chǎn)品純度較差，不滿足藥品生產(chǎn)需求；使用化學(xué)純度為99.48%，非對(duì)映異構(gòu)體純度99.68%及以上純度的化合物6與富馬酸成鹽，可以得到高純度的化合物1。

表6 化合物1的合成條件優(yōu)化Table 6 Optimization of the synthesis conditions of 1

對(duì)富馬酸丙酚替諾福韋合成工藝的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了研究，并按照該工藝進(jìn)行了公斤級(jí)規(guī)模放大。結(jié)果表明，該路線工藝穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品收率、化學(xué)純度和非對(duì)映異構(gòu)體純度均較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。