法匹拉韋的合成工藝優(yōu)化

鄧玉曉，張 寧，趙思太，張宗磊，劉文濤，段崇剛，孫晉瑞

（山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省化學(xué)藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101）

法匹拉韋（favipiravir，1），化學(xué)名稱為6-氟-3-羥基吡嗪-2-甲酰胺，是日本富山化學(xué)工業(yè)公司研發(fā)的流感治療藥物[1]，2011年3月在日本完成Ⅲ期臨床試驗(yàn)[2]，2014年3月被日本政府批準(zhǔn)上市，商品名是Avigan[3]。法匹拉韋是一種病毒RNA聚合酶抑制劑，能阻斷病毒RNA合成，從而起到抗病毒的作用；同時(shí)，法匹拉韋對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的RNA合成不產(chǎn)生任何抑制作用，因此是一種安全有效的抗病毒藥物。由于其特定的作用機(jī)制，除流感病毒外，法匹拉韋還可對(duì)抗其他多種RNA病毒，如HIV、黃熱病、埃博拉等，有望應(yīng)用于多種病毒感染的治療，具有良好的市場(chǎng)前景[4]。

1的合成方法已有文獻(xiàn)綜述[5]，有報(bào)道以2-氨基丙二酸二乙酯鹽酸鹽（2）為起始原料，與碳酸氫鈉反應(yīng)得2-氨基丙二酸二乙酯（3），與氨氣的乙醇溶液反應(yīng)3 d，得2-氨基丙二酰胺（4），與40 %乙二醛反應(yīng)生成3-羥基吡嗪-2-甲酰胺（5），吡啶催化下，與溴素反應(yīng)生成6-溴-3-羥基吡嗪-2-甲酰胺（6），在三乙胺的催化下，與三氯氧磷反應(yīng)生成3, 6-二氯吡嗪-2-甲腈（7），在氟化鉀作用下生成3, 6-二氟吡嗪-2-甲腈（8），在乙酸和三乙胺作用下發(fā)生3位水解，成鹽生成6-氟-3-羥基吡嗪-2-甲腈二環(huán)己胺鹽（9），最后在雙氧水和氫氧化鈉作用下生成1，總收率約9 %（以2計(jì)）[6]。但化合物3的2位氨基易與酯基發(fā)生氨酯交換，易導(dǎo)致化合物3變質(zhì)，存儲(chǔ)不便；制備4時(shí)，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；制備6時(shí)，采用吡啶為催化劑，溴素為溴代試劑，吡啶具有惡臭且毒性大，溴素具有刺激性氣味和強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng)后處理困難；制備7時(shí)，采用硅膠柱層析的方式純化，操作過(guò)程繁瑣，制備9時(shí)，采用成二環(huán)己胺鹽的方式進(jìn)行純化，二環(huán)己胺具有滲透性臭氣且毒性大，同時(shí)成鹽這種提純方式不符合綠色化學(xué)的理念。本文在參考上述文獻(xiàn)合成路線的基礎(chǔ)上對(duì)工藝作了進(jìn)一步優(yōu)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工藝可操作性。具體合成路線見(jiàn)圖1。

圖1 化合物1的合成路線

圖2 化合物3和化合物9的結(jié)構(gòu)

1 儀器與材料

1.1 儀器

Varian INOVA-300 核磁共振波譜儀（美國(guó)瓦里安公司）；4000 Q TRAP 質(zhì)譜儀（美國(guó)AB SCIEX公司）；IKA HB 10 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國(guó)IKA）；循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城）；DZF型真空干燥箱（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）；Agilent 1100高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫）。

1.2 藥品與試劑

2-氨基丙二酸二乙酯鹽酸鹽（南京康滿林，純度＞98.5 %）；N-溴代丁二酰亞胺（上海阿拉丁，純度＞98.5 %）；無(wú)水氟化鉀（上海阿拉丁，純度＞98.5 %）；四丁基溴化銨（河南萬(wàn)象，純度＞98.5 %）；其余試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 2-氨基丙二酰胺（化合物4）的合成

將化合物2（1.0 kg，4.73 mol）、飽和氨氣甲醇溶液（15.0 L）加至高壓釜中，保持25～35℃，攪拌1 h，升溫至65～70 ℃，攪拌3 h，降溫至50 ℃，抽濾，濾液蒸除溶劑，得淺黃色固體4（506.0 g，收率91.5 %），mp 194.1～195.2 ℃（文獻(xiàn)[6]：收率69 %，mp 198～200 ℃）。MS（m/z）：118.0[M+H]+。

2.2 3-羥基吡嗪-2-甲酰胺（化合物5）的合成

將去離子水（3.0 L）加入反應(yīng)瓶中，攪拌下加入氫氧化鈉（70.2 g，1.8 mol），降溫至40 ℃以內(nèi)，依次加入85 %磷酸（99.9 g，0.9 mol）和4（506.0 g，4.3 mol），于20～30 ℃同時(shí)滴加8 mol/L氫氧化鈉溶液（566.0 ml，4.5 mol）和40 %乙二醛水溶液（502.0 ml，4.5 mol），約1 h滴畢，保持20～30 ℃攪拌2 h，升溫至85 ℃，滴入濃鹽酸（474.2 ml，5.7 mol），逐漸降溫冷卻至10 ℃，攪拌反應(yīng)1 h。抽濾，濾餅用去離子水（1.0 L）洗滌，60 ℃真空干燥，得褐色固體5（492.0 g，收率82.0 %），mp 261.2～263.3 ℃（文獻(xiàn)[6]：收率64 %，mp 260～263 ℃）。MS（m/z）：140.0[M+H]+；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12.69（s，1H，NH），11.15（s，1H，NH），7.93（s，1H，OH），7.87（d，J=3.2 Hz，1H，H-5），7.49（d，J=3.2 Hz，1H，H-6）。

2.3 6-溴-3-羥基吡嗪-2-甲酰胺（化合物6）的合成

將5（492.0 g，3.5 mol），DMF（1.0 L）加入反應(yīng)瓶，加熱至90 ℃，滴入NBS（640.8 g，3.58 mol）的DMF（1.0 L）溶液，控制滴加速度保持內(nèi)溫90～110 ℃。滴畢保溫反應(yīng)2 h，冷卻至50～60℃，加入甲苯（1.0 L）和去離子水（3.0 L），冷卻至15 ℃，抽濾，濾餅用水洗滌，60 ℃真空干燥，得土黃色固體6（587.0 g，收率76.0 %），mp 189.2～190.3 ℃（文獻(xiàn)[6]：收率65 %，mp 189～191℃）。MS（m/z）：216.0[M-H]-，218.0[(M+2)-H]-（1：1）；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：11.65（s，1H，OH），7.87（s，1H，H-5），6.31（s，2H，-CONH2）。

2.4 3, 6-二氯吡嗪-2-甲腈（化合物7）的合成

攪拌下向反應(yīng)瓶中依次加入三氯氧磷（1652.0 g，10.8 mol）和6（587.0 g，3.4 mol），保持溫度不高于80 ℃，滴加DIPEA（1044.0 g，8.1 mol），加畢升溫至80～90 ℃反應(yīng)2 h，升溫至回流繼續(xù)反應(yīng)4 h，常壓蒸餾直至沒(méi)有餾分流出，將反應(yīng)液降溫至40 ℃，緩慢滴加 10 %碳酸鈉水溶液，保持溫度不高于60 ℃，調(diào)節(jié)體系pH 3～4，采用甲苯（500.0 ml×2）萃取，合并有機(jī)相，依次用水（500.0 ml）和飽和氯化鈉溶液（500.0 ml）洗滌，回流分水3 h，直接投入下一步反應(yīng)。

2.5 3, 6-二氟吡嗪-2-甲腈（化合物8）的合成

攪拌下向反應(yīng)瓶中依次加入DMF（2.4 L），甲苯（2.6 L），無(wú)水氟化鉀（392.0 g，6.7 mol），四丁基溴化銨（87.0 g，0.3 mol），加熱至回流，保持回流分水2 h，降溫至45 ℃，保持溫度不高于55 ℃，滴加上一步制得的化合物7的甲苯溶液，滴畢，保持溫度55～60 ℃反應(yīng)3 h，加入去離子水（2.0 L），反應(yīng)液采用甲苯（1.0 L×2）萃取，合并有機(jī)相，依次用水（500.0 ml）和飽和氯化鈉水溶液（500.0 ml）洗滌，蒸除溶劑，得淺黃色固體8（236.0 g，62.0 %）。mp 58.1～58.5 ℃（文獻(xiàn)：收率[7]63.6 %，mp[8]57.5～57.6 ℃）。MS（m/z）：140[M-H]-；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：8.85（s，1H，H-5）。

2.6 6-氟-3-羥基吡嗪-2-甲腈（化合物10）的合成

攪拌下向四口瓶中依次加入DMF（1.0 L），醋酸鉀（343.5 g，3.5 mol）和3, 6-二氟吡嗪-2-甲腈（236.0 g，1.7 mol），保持溫度25～35 ℃之間反應(yīng)3 h，向反應(yīng)體系中加入去離子水（1.5 L），用乙酸乙酯（500.0 ml×2）洗滌，滴加4.0 mol/L的鹽酸，調(diào)節(jié)pH 2～3，用乙酸乙酯（500.0 ml×3）萃取，合并有機(jī)相，依次用去離子水（500.0 ml）和飽和氯化鈉水溶液（500.0 ml）洗滌，蒸干溶劑，得淡黃色油狀物，直接用于下一步反應(yīng)。

2.7 法匹拉韋（化合物1）的合成

攪拌下向四口瓶中依次加入去離子水（1.0 L）和氫氧化鈉（53.0 g，1.3 mol），降溫至30 ℃以下，加入如上所得的10（184.0 g，1.3 mol），15～25℃滴加30 %雙氧水（45.0 g，1.3 mol），滴畢繼續(xù)反應(yīng)2 h，升溫至40～50 ℃，滴加濃鹽酸（117.0 ml，1.4 mol），冷卻至5 ℃，抽濾，濾餅用去離子水（300.0 ml）洗滌，再用丙酮（2.0 L）重結(jié)晶，得白色結(jié)晶性固體1（135.0 g，收率65 %）。mp 189.0～192.0 ℃（文獻(xiàn)：收率[9]89.0 %，mp 187.0～191.0 ℃）。純度99.9 %[HPLC面積歸一化法：色譜柱：Intersil ODS-3，流動(dòng)相：甲醇-乙腈-1 %冰醋酸（30：20：50），流速：1 ml/min，柱溫：30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)：238 nm]MS（m/z）：156.0[M-H]-；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12..65（s，1H，OH），8.25（s，1H，H-5），7.58～7.62（s，2H，-CONH2）；13C NMR δ：126.5（C-5），139.5（C-2），141.0（C-6），157.5（C-3），169.7（-CONH2）。

3 討論

3.1 制備4時(shí)，用甲醇代替乙醇為反應(yīng)溶劑，梯度升溫，先在25～35 ℃下攪拌1 h，使3游離出來(lái)，然后升溫至65～70 ℃，在近乎均相的條件下反應(yīng)，有效碰撞增多，反應(yīng)時(shí)間由3 d縮短為3 h，收率由文獻(xiàn)的69 %升高至91.5 %。

3.2 制備6時(shí)，本研究改用NBS和DMF，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)收率由49 %提高至86 %。

3.3 化合物7具有強(qiáng)烈的致敏性，皮膚接觸后會(huì)導(dǎo)致皰疹，癢痛難忍，一般持續(xù)3周以上才能痊愈，同時(shí)化合物7的熔點(diǎn)較低，容易升華，干燥過(guò)程中勞動(dòng)保護(hù)困難。本研究采用甲苯共沸除水法干燥該化合物，體系中水分低于0.1 %時(shí)直接投入反應(yīng)，有效避免合成人員的接觸危害。

3.4 制備9時(shí)，采用成鹽洗滌法，在調(diào)酸析晶前，采用甲苯洗滌反應(yīng)液，能有效去除有機(jī)雜質(zhì)，縮減成本，簡(jiǎn)化操作。

4 結(jié)論

以2-氨基丙二酸二乙酯鹽酸鹽為起始物料經(jīng)過(guò)氨解、成環(huán)、溴代、氯代、脫水、氟代、取代、水解等步驟合成法匹拉韋，通過(guò)MS、1H NMR等方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證，產(chǎn)品純度達(dá)99.5 %以上，總收率23.8 %，合成工藝操作簡(jiǎn)單，收率高，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。