S-033188的中間體的合成研究

王艷紅 李行舟 于芳

摘? ? ? 要：為了合成一種新型的帽狀依賴性核酸內(nèi)切酶抑制劑（S-033188）的重要中間體，以3，4-二氟苯甲酸和苯硫酚為合成原料，經(jīng)過還原反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)、成環(huán)反應(yīng)以及硫代反應(yīng)，并對各種合成條件進(jìn)行篩選，最終在硼氫化鈉作為還原劑、2-丙醇和水作溶劑、40 ℃條件下，以較高的產(chǎn)率合成了S-033188的關(guān)鍵中間體，并通過核磁數(shù)據(jù)和高分辨質(zhì)譜證明了這個(gè)化合物的正確性。該反應(yīng)路線有利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，為類似的抗流感病毒藥物中醛類化合物的還原提供了重要的參考價(jià)值。

關(guān)? 鍵? 詞：關(guān)鍵中間體;合成;流感病毒;內(nèi)切酶抑制劑

中圖分類號：R914.5? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A? ? ? ?文章編號：1671-0460（2020）11-2452-05

Synthesis of Intermediates of S-033188

WANG Yan-hong1， LI Xing-zhou2， YU Fang1

（1. College of Chemistry， Chemical Engineering and Environmental Engineering， Liaoning Shihua University，

Fushun 113001， China;

2. Academy of Military Medical Sciences， Beijing 100850， China）

Abstract： An important intermediate of a novel cap-dependent endonuclease inhibitor （S-033188） was synthesized from 3，4-difluorobenzoic acid and thiophenol via reduction reaction， ring opening reaction， ring formation reaction and thio-reaction based on a reverse synthesis analysis method. The synthetic conditions were optimized as follows： using sodium borohydride as reducing agent， using 2-propanol and water as solvents， the reaction temperature 40 °C. Under above conditions， high yield was obtained. The correctness of this compound was proved by nuclear magnetic data and high resolution mass spectrometry.The process is beneficial to large-scale industrial production and provides important reference value for the reduction of aldehyde compounds in similar anti-influenza virus drugs.

Key words： Key intermediates; Synthesis; Influenza virus; Endonuclease inhibitor

流行性感冒病毒簡稱流感病毒，是引起人體上呼吸道感染的主要病原體[1-2]。流感病毒極易在人群中傳播，具有極強(qiáng)的傳染性、極快的傳播速度，容易在高危人群中引起肺炎等一系列的并發(fā)疾病。雖然已有疫苗和抗病毒藥物的治療，但每年的流行性感冒還會造成約50萬人死亡。在1918年 “西班牙流感”流行期間，8個(gè)月內(nèi)死亡的人數(shù)達(dá)到2 000萬～4 000萬人[3]。另有1957年“亞洲流感”和1968年 “香港流感”，每次流感大約造成100萬人死? ?亡[4-6]。

目前市場上大多數(shù)小分子抗流感病毒藥物屬于神經(jīng)氨酸酶抑制劑（扎那米韋、奧司他韋、帕拉米韋）或靶向M2-離子通道抑制劑（金剛烷胺、金剛乙胺）。但這些藥物，特別是靶向M2-離子通道抑制劑類的藥物，易發(fā)生抗病毒耐藥性的快速突變。世界衛(wèi)生組織的全球流感計(jì)劃報(bào)告中提到，大于 99%的季節(jié)性甲型流感病毒對金剛烷胺和金剛乙胺都有抗藥性。因此，需要針對其他重要的病毒增殖過程尋找新的抗病毒化合物，流感病毒RNA依賴的RNA聚合酶（RdRp）就是一個(gè)有吸引力的藥物靶點(diǎn)，因?yàn)樗l(fā)展耐藥性相對緩慢，在基因型中相對保守，對病毒的復(fù)制過程至關(guān)重要。流感病毒RdRp是一種異源三聚體，包括聚合酶催化亞基（PB1）、“帽結(jié)合”亞基（PB2）和核酸內(nèi)切酶亞基（PA）。RdRp的核酸內(nèi)切酶對宿主mRNA進(jìn)行的“帽子搶奪”是為了產(chǎn)生用于病毒自身轉(zhuǎn)錄的引物[7-8]。流感病毒的增殖需要帽依賴性核酸內(nèi)切酶（CEN）[9-11]，因此CEN成為抗流感病毒藥物的一個(gè)有吸引力的靶標(biāo)。能夠抑制CEN的物質(zhì)就可以通過抑制病毒mRNA的合成來抑制病毒蛋白質(zhì)的合成。抑制CEN的物質(zhì)包括對位取代的2，4-二氧代丁酸[12-13]、綠茶兒茶? 素[14]、苯乙基苯基鄰苯二甲酰亞胺類似物[15]、C60富勒烯衍生物、3-羥基吡啶-2（1H）-酮衍生物[16]和兒茶酚[17]，但這些藥物尚未開發(fā)用于臨床作抗流感藥物。

鹽野義制藥公司開發(fā)的S-033188（如圖1）便是一種新型的帽狀依賴性核酸內(nèi)切酶抑制劑，是世界上第一種可抑制流感病毒增殖的在研臨床新藥。該藥物的研制目標(biāo)是流感患者只需要服用一次就可以在一天以內(nèi)抑制流感癥狀。Shionogi公司首席醫(yī)學(xué)官Tsutae Den Nagata博士指出，與常規(guī)藥物相比，單次口服S-033188可以迅速降低病毒載量和病毒釋放的持續(xù)時(shí)間。

通過分析研究S-033188的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，我們設(shè)計(jì)了S-033188的關(guān)鍵中間體（如圖1）的逆向合成路線（如圖2）。

根據(jù)逆向合成路線我們最終可以合成出S-033188的關(guān)鍵中間體6，在合成關(guān)鍵中間體的過程中，化合物5和化合物6的合成至關(guān)重要，我們通過分析反應(yīng)的機(jī)理、篩選多種反應(yīng)條件，最終以較高收率得到目標(biāo)化合物，為合成S-033188的關(guān)鍵中間體及合成S-033188奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為其他類似結(jié)構(gòu)的抗流感病毒抑制劑的合成提供了非常重要的參考價(jià)值。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1? 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)過程中，所用化學(xué)試劑均從各試劑公司購得（如表1）。

無水反應(yīng)所用的試劑均為實(shí)驗(yàn)室重蒸收集得到。所有無氧反應(yīng)均在氮?dú)饣蛘邭鍤夥障逻M(jìn)行，低溫反應(yīng)均在低溫反應(yīng)釜中進(jìn)行。我們使用的薄層層析硅膠板為煙臺德行生物科技有限公司生產(chǎn)的GF-254硅膠板和安徽良臣硅源材料有限公司生產(chǎn)的GF-254硅膠板，使用的柱層層析硅膠為青島海洋化工有限公司生產(chǎn)的柱層層析硅膠（200～300目）。實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備有旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、水泵、油泵、油浴反應(yīng)鍋、金屬浴反應(yīng)設(shè)備、低溫反應(yīng)裝置、中壓柱。

實(shí)驗(yàn)監(jiān)測的主要手段為TLC。TLC所用的薄層層析硅膠板為鋁硅膠板和玻璃硅膠板，顯色途徑主要為紫外燈照射，再以碘熏作為輔助顯色，必要時(shí)會用高錳酸鉀（加熱）和磷鉬酸（加熱）顯色。過柱純化和重結(jié)晶為實(shí)驗(yàn)分離和純化的主要手段。柱層析硅膠一般為200～300目（0.048～0.075 mm），通常使用中壓柱進(jìn)行分離，少數(shù)情況需用減壓柱、硅膠板及液相分離。

實(shí)驗(yàn)化合物的正確性通過氫譜、質(zhì)譜以及碳譜等驗(yàn)證。核磁譜圖都是由Bruker AV400 和Bruker AV800測試得到。核磁一般采用氘代氯仿和氘代DMSO作為溶劑（氫譜氘代氯仿的化學(xué)位移為7.26，氫譜氘代DMSO的化學(xué)位移為2.50）。核磁氫譜峰用以下簡寫：單峰（s）、雙重峰（d）、三重峰（t）、四重峰（q）、寬峰（b）、雙二重峰（dd）、雙三重峰（dt）、多重峰（m）。

1.2? 實(shí)驗(yàn)步驟

化合物2的合成步驟（如圖3）：在氮?dú)獗Ｗo(hù)和-40℃的條件下，向5.00 g 3，4-二氟苯甲酸的25 mL THF溶液中緩慢滴加23 mL的2 mol/L的LDA-THF溶液。在-40 ℃中先攪拌1 h，然后再次緩慢添加5.74 g N，N-二甲基甲酰胺。添加完畢后再攪拌1 h，最后加入6 mol·L-1鹽酸水溶34.25 mL到反應(yīng)溶液中，溫度升高到25 ℃。有機(jī)層和水層分離。用乙酸乙酯15 mL萃取水層，飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥。有機(jī)層用水清洗。減壓蒸餾后，添加甲苯到殘留物中，濃縮，以獲得化合物2的甲苯溶液。

化合物3的合成步驟（如圖4）：攪拌化合物2的甲苯溶液，邊攪拌邊加入17.8 mL甲苯、3.90 g苯硫酚和1.16 g樟腦磺酸，將溫度升高至60 ℃。反應(yīng)溶液在60 ℃條件下攪拌4 h后冷卻到5 ℃。把提前配好的2 mol·L-1氫氧化鈉水溶液10 mL添加到反應(yīng)溶液中，再次把溫度升高到25 ℃。反應(yīng)溶液用甲苯萃取3次，得到的有機(jī)層再用2 mol·L-1氫氧化鈉水溶液（5 mL）和水（10 mL）洗滌。將有機(jī)相濃縮后加入甲苯，直接得到化合物3的甲苯溶液。

化合物4的合成步驟（如圖5）：先將5.52 g氯化鋁加入到25 mL甲苯中，攪拌混合物溶液并冷卻至0 ℃，再向反應(yīng)溶液中加入5.56 g 1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的甲苯溶液，加料完畢后，緩慢將溫度升高到25 ℃。然后將上述化合物3的甲苯溶液緩慢地滴加到反應(yīng)溶液中，混合物在25 ℃攪拌2.5 h。TLC監(jiān)測反應(yīng)完全后，將15%的硫酸水溶液35 mL添加到反應(yīng)溶液中攪拌，將其分離成有機(jī)層和水。將40 mL庚烷慢慢地加入到濃縮液中，再冷卻至0 ℃。重結(jié)晶會析出白色固體，過濾重結(jié)晶產(chǎn)生的白色沉淀。得到的固體再用庚烷洗滌，最后得到的化合物4為白色固體。產(chǎn)率為66%。

化合物5的合成步驟（如圖6）：向1.81 g化合物4中添加10.0 g多聚磷酸，攪拌均勻后，升溫至120 ℃，然后在120 ℃下攪拌6 h。冷卻至室溫后，添加水，用乙酸乙酯萃取3遍，飽和食鹽水洗滌有機(jī)層，用無水硫酸鈉干燥有機(jī)層，過濾，得到乙酸乙酯有機(jī)相，然后將溶劑旋干，再向上述得到的化合物中加入石油醚，有白色固體緩慢析出，將析出的殘?jiān)^濾，再用石油醚洗滌3次。得到的化合物5為白色固體，產(chǎn)率為83%。

化合物6的合成步驟（如圖7）：將234.0 mg硼氫化鈉懸浮在1.8 mL氫氧化鈉水溶液中。再將4.5 g化合物5添加到20 mL 2-丙醇和2.25 mL水的混合物中，攪拌均勻，加熱至40 ℃。然后將上述制備的硼氫化鈉的氫氧化鈉水溶液緩慢地添加到反應(yīng)溶液中。將反應(yīng)溶液在40 ℃條件下繼續(xù)攪拌1.5 h，然后冷卻到25 ℃。再向反應(yīng)溶液中加入水，并進(jìn)一步加入水和62%的硫酸水溶液。加完后再將反應(yīng)溶液冷卻到5 ℃。然后通過過濾收集產(chǎn)生的棕色沉淀。最后將得到的固體用水洗滌，用真空干燥箱干燥后，得到棕色固體化合物6，產(chǎn)率為98%。

2? 結(jié)果與討論

2.1? 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)條件的改變會對反應(yīng)的收率有極大的影響，所以在實(shí)驗(yàn)操作過程中，條件能否合理控制是需要解決的主要問題。為找到合適的條件，反應(yīng)中所用到的堿、無水反應(yīng)試劑、無水反應(yīng)溶劑、還原劑以及反應(yīng)溫度等條件均需進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化。以下是一些化合物合成時(shí)的條件優(yōu)化。

1）合成化合物2的條件優(yōu)化：化合物2在合成初期沒有控制好無水條件，導(dǎo)致產(chǎn)率過低。后經(jīng)查閱文獻(xiàn)，了解到二異丙基氨基鋰（LDA）對無水操作的要求較高，為了避免空氣中的水分，反應(yīng)改在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，且在該步反應(yīng)過程中不便監(jiān)測。選用溶劑時(shí)，要控制N，N-二甲基甲酰胺或四氫呋喃嚴(yán)格無水，這樣LDA才能更好地發(fā)揮作用，因?yàn)長DA溶于非極性有機(jī)溶劑，且LDA屬于非親核性強(qiáng)堿，與水會發(fā)生反應(yīng)。

2）合成化合物5的條件優(yōu)化：起初使用的實(shí)驗(yàn)試劑是草酰氯和氯化鋁，TLC監(jiān)測反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)原料不能完全反應(yīng)，并且體系較雜，產(chǎn)率僅有50%。后經(jīng)查閱文獻(xiàn)，可用多聚磷酸（PPA）反應(yīng)，因?yàn)镻PA作為催化劑可以催化羧酸、酯、酮、醛、醇等類型化合物的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)。加熱3 h，TLC監(jiān)測，原料完全消耗，產(chǎn)率高達(dá)83%（如表2）。條件2相較于條件1不僅降低了反應(yīng)的成本，也降低了反應(yīng)后處理的難度，使合成化合物5的前4步總收率提高到55%。

3）合成化合物6的條件優(yōu)化：在進(jìn)行最后一步還原反應(yīng)時(shí)，試過不同的還原劑和溶劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用硼氫化鈉的氫氧化鈉溶液以及異丙醇時(shí)產(chǎn)率最高（如表3）。這是由于LiAlH4反應(yīng)性更強(qiáng)，能還原一些更加穩(wěn)定的物質(zhì)，但LiAlH4不穩(wěn)定，容易水解。NaBH4卻沒有這樣的缺陷，所以使用NaBH4產(chǎn)率更高。并且異丙醇相較于甲醇而言極性小、毒性輕微，因此異丙醇更加合適。

2.2? 化合物的結(jié)構(gòu)表征

實(shí)驗(yàn)得到的化合物6是棕色固體化合物，其 400 MHz核磁氫譜特征峰分析如下（圖8）：化學(xué)位移7.44～7.48為多重峰，積分值為1個(gè)氫;這組峰是羥基上1個(gè)氫的信號?；瘜W(xué)位移值7.12～7.21處為多重峰，積分值為5個(gè)氫;化學(xué)位移值6.99～7.05處為雙三重峰，積分值為1個(gè)氫;這二組峰是兩個(gè)苯環(huán)上6個(gè)苯基氫的信號?；瘜W(xué)位移值6.09處是單峰，積分值1個(gè)氫;這組峰是羥基所連碳原子上的1個(gè)氫的信號?；瘜W(xué)位移值4.66～4.70處為雙二重峰，積分值為1個(gè)氫;化學(xué)位移值4.18～4.22處為雙二重峰，積分值為1個(gè)氫;這兩組信號為與硫原子相鄰的碳原子上2個(gè)氫的信號。HRMS （ESI）：calcd. for C14H9F2OS-：263.2898， found 263.0336 [M-H+]-。通過上述數(shù)據(jù)顯示成功的合成了S-033188的關(guān)鍵中間體化合物6。

3? 結(jié) 論

本文以3，4-二氟苯甲酸和苯硫酚為合成原料，經(jīng)過還原劑、堿、溶劑以及溫度等一系列條件的篩選，獲得較佳的反應(yīng)條件為：硼氫化鈉的氫氧化鈉水溶液作還原劑、2-丙醇和水作溶劑、40 ℃的條件下反應(yīng)1.5 h，最終以高達(dá)98%的產(chǎn)率合成了在研新藥S-033188的關(guān)鍵中間體。這種方法不僅降低成本，便于操作，更有利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)中使用相對穩(wěn)定的硼氫化鈉代替氫化鋁鋰作化合物的還原劑，硼氫化鈉在堿性條件下穩(wěn)定，能夠更好地控制醛類化合物的還原，為此種醛類化合物的還原提供了重要的參考價(jià)值。

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