奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過程中副產物的研究

宋懿嘉 龍中柱 葛 梅 韓中堅

1上海交通大學 （上海 200037） 2上海東岳生物化工有限公司 （上海 200237）3上海水基環(huán)境工程有限公司 （上海 200135）

奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過程中副產物的研究

宋懿嘉1龍中柱2葛 梅3韓中堅3

1上海交通大學 （上海 200037） 2上海東岳生物化工有限公司 （上海 200237）3上海水基環(huán)境工程有限公司 （上海 200135）

利用波譜分析技術鑒定了CAPIC（2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶）制備過程中的雜質結構，并由此推測該雜質產生的原因，提出了抑制形成該雜質副反應的方法，為工業(yè)化大規(guī)模生產奠定了基礎。

2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶 雜質結構分析1H NMR HPLC

0 引言

奈韋拉平（Nevirapine），是由德國柏林格·英格爾海姆公司于20世紀90年代初開發(fā)的一種非核苷類HIV（艾滋病）逆轉錄酶抑制劑，可與核苷類似物聯(lián)用治療臨床或免疫學惡化的HIV感染患者，也可單獨用于預防HIV感染的母嬰傳播。于1996年9月美國FDA批準上市，商品名為維樂命（Viramune），現(xiàn)已在多國上市[1-3]。

與其他抗艾滋病藥物相比，奈韋拉平抗病毒作用強、半衰期長、生物利用高、耐受性好、不良反應少、費用低。對于我國來說，奈韋拉平是最實際最有效和費用較少的抗艾滋病藥物。因此，研制開發(fā)其關鍵的中間體2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶（CAPIC）具有重要經濟意義及社會意義。CAPIC的CAS號為133627-45-9，熔點61～64℃，結構式如下：

最早關于CAPIC合成的報道是1980年，Chapman[4]等以2-氯-3-硝基-4-甲基吡啶為原料，經還原得到了CAPIC。在以后的20多年中，一直有很多關于CAPIC不同合成路線的報道，但這些方法產率均較低，或者原料昂貴，對設備要求較高，都不利于實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產，僅停留在小試階段。

直到2002年，Gupton B F[5]報道了以4，4-二甲氧基-2-丁酮和丙二腈為原料，經縮合、Knoevenagel反應、環(huán)合、氯化、水解、加成及Hofmann重排合成CAPIC的方法，收率較高，各合成條件比較溫和，適合工業(yè)化生產。在此合成路線的基礎上加以改進，實現(xiàn)CAPIC的工業(yè)化生產是大有可能的。因此，本實驗選擇該合成工藝作為實驗路線。

在實驗過程中發(fā)現(xiàn)第三步環(huán)合反應的收率比較低。產物CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）用高效液相色譜法進行分析，含量高達99.5%，在液相色譜條件下呈現(xiàn)單一產品峰，但是熔點較文獻報道的偏低很多，僅在134℃左右。后通過核磁共振分析，發(fā)現(xiàn)CAPIC2#存在互變異構體。

2 實驗

2.1 CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）的制備

在帶有攪拌器、溫度計和冷凝器的500 mL四口瓶中加入120.6 g（1.23 mol）濃硫酸和24.6 g（0.41 mol）乙酸，將67.5 g 2-甲基-4，4-二甲氧基-1，1-二氰基-1-丁烯和1，1-二氰基-4-甲氧基-2-甲基-1，3-丁二烯的混合粗產物緩慢滴入到混酸中，溫度不超過30℃，滴畢，升溫至60℃，保溫反應3h。反應結束后，冷卻，加入100 mL冰水，有固體析出，過濾，真空干燥，用甲醇與水（2∶1）重結晶，得到52.4 g（0.391 mol）黃色固體3-氰基-4-甲基吡啶酮。

2.2 CAPIC2#（3－氰基－4－甲基吡啶酮）的測定

2.2.1 設備

高效液相色譜 Agilent 1200（VWD）；核磁共振 DRX500。

2.2.2 液相色譜條件

XDB-C18（15 cm×4.6 mm，5 μm），柱溫30℃，流動相為甲醇和水，走梯度，0～10 min 25%甲醇，10～20 min升至70%甲醇，流速為1.0 mL/min，檢測波長205 nm，結束時間30 min。

2.2.3 核磁共振條件

德國Bruker DRX-500 MHz核磁共振儀，5 mm Multinu探頭，TMS為內標，氘代氯仿為溶劑，譜圖采用標準脈沖程序測定。

3 討論

3.1 CAPIC2#HPLC分析情況

根據(jù)CAPIC2#的物理性質，采用高效液相色譜法對產品質量進行檢測與評估。該物質在液相色譜條件下呈現(xiàn)單一的產品峰，用面積歸一化方法定量，結果表明純度達99.5%。但測其熔點僅為134℃，比文獻報道的低了很多，而且這一步的收率也偏低。考慮到CAPIC2#的結構，性質比較活潑，可能存在互變異構體，很難被HPLC檢測出來。在不同的溶劑和溫度下互變異構體的比例不同，這種現(xiàn)象可以被1H-NMR檢測。

3.2 1H-NMR解析

在液相色譜條件檢測基本無雜質后，使用1H-NMR對產品進行結構鑒定。通過解析（表1），確定該副產物的結構為烯醇式，熔點比酮式低很多。

3.3 CAPIC2#互變異構體的形成機理及抑制方法

在酸的催化作用下，生成的一部分CAPIC2#由酮式轉化成了烯醇式，反應溫度越高，該副產物的含量越高。

表1 CAPIC2#互變異構體1H-NMR歸屬

分別考察了催化劑、反應溫度以及反應時間對收率的影響，找到了抑制副產物形成的方法。

3.3.1 催化劑對環(huán)合反應的影響

通過多次實驗發(fā)現(xiàn)濃硫酸與乙酸的混酸催化可以大幅度提高環(huán)合收率，故采用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑（見表2）。

表2 催化劑對環(huán)合反應的影響

3.3.2 反應溫度對收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應時間6 h時，溫度低于50℃反應難以進行，在60℃時收率達到最高，而高于70℃收率反而下降，這主要是導致副反應的發(fā)生，故反應溫度宜控制在60℃較好（見表3）。

表3 反應溫度對收率的影響

3.3.3 反應時間對收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應溫度60℃，考察時間對收率的影響。從表4中可以看出，隨著反應時間的延長，產率增大，但超過3 h后，產率增加很少，該反應時間以3 h為佳。

表4 反應時間對收率的影響

通過工藝調整，用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑，反應溫度控制在60℃，反應時間控制在3 h，能有效地抑制副產物的生成，提高產品的收率。

4 結論

綜合以上分析結果，最后確定副產物為CAPIC2#的互變異構體。通過工藝條件控制，有效地抑制了副產物的形成，為大規(guī)模工業(yè)化過程的實施奠定了基礎。

[1]Fermandez-Ortrga C,Dubed M,Ramos Y,et a1.Noninduced Leukocyte extract reduces HIV replication and TNF seretion[J].Bichem Biophys Res Comm,2004,325(3):l 075-1 081.

[2]Blundell T,Pearl L.A second front against AIDS[J].Nature,1989,337(6037/6039):596-598.

[3]徐玉文,趙桂森.抗艾滋病藥物研究進展[J].中國藥物化學雜志,2002,12(2):119-124.

[4]Chapman d,Hurst J.Pyrazolopyfidines.Part S.Preparation and reactions of pyrazolo[3,4-e]pyridinesp[J].J Chem Soc,Perkin TranI,1980(11):2 398-2 404.

[5]Gupton B F.Process for making 3-amino-2-chloro-4-methylpyridine:US,2002052507[P].2002-05-02.

TQ253.21

宋懿嘉 女 1982年生 助理研究員 2004年獲上海理工大學學士學位 2010年獲上海交通大學碩士學位主要從事藥物中間體的制備及分析

2010年6月