HIV1抑制劑依曲韋林的合成

古雙喜，喬 恒，段 婷，朱園園，陳金芳，巨修練*

1.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(武漢工程大學(xué)) ，湖北 武漢 430074；3.武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

0 引 言

艾滋病，即獲得性免疫缺陷綜合癥(AIDS)，是由人類免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的以T細(xì)胞免疫功能缺陷為主的重大流行性傳染病[1].非核苷類HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs)以HIV-1復(fù)制過程中的逆轉(zhuǎn)錄酶為靶點(diǎn)[1-2]，因具有靶點(diǎn)明確、作用機(jī)制清楚、高效低毒、副作用小以及可與其他藥物協(xié)同作用等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注[3-4].藥物化學(xué)家至今已設(shè)計(jì)、合成了數(shù)十類結(jié)構(gòu)各異的NNRTIs[4-8]，其中以二芳基嘧啶類HIV-1抑制劑(DAPYs)最受關(guān)注.依曲韋林(etravirine，Ⅰ，圖1)是DAPYs的代表性上市藥物[9].藥物化學(xué)家在新NNRTIs的研究與開發(fā)中也常將依曲韋林作為參考藥物[7].

文獻(xiàn)報(bào)道的依曲韋林的合成方法較多[10-16]，綜合原料價(jià)格、合成工藝參數(shù)和產(chǎn)品成本等因素來考慮，本研究采用Joshi-Maikap合成策略[16]合成了依曲韋林(路線如圖1所示)，并優(yōu)化了其合成工藝參數(shù).

圖1 依曲韋林的合成路線Fig.1 Synthetic route of etravirine

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器：熔點(diǎn)使用SGW X-1顯微熔點(diǎn)儀測定，1H NMR用Bruker DMX 500及Brucker AV 400 型核磁共振儀測定，TMS為內(nèi)標(biāo)，DMSO或CDCl3為溶劑.ESI-MS用Waters Quattro質(zhì)譜儀測定.

試劑：所用試劑和溶劑規(guī)格均為分析純，購自國藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司或武漢格奧化學(xué)試劑有限公司.

1.2 化合物的合成

1.2.1 4-(2,6-二氯吡啶-4-氧)-3,5-二甲基苯腈(Ⅳ)的合成 將12.46 g(67.95 mmol)2,4,6-三甲基嘧啶(Ⅱ)、10.00(67.95 mmol)3,5-二甲基-4-羥基苯腈(Ⅲ)、和10.54 g(81.54 mmol)N,N-二異丙基乙胺和40 mL 1,4-二氧六環(huán)置反應(yīng)瓶中于65 ℃反應(yīng)1.5 h，70 ℃反應(yīng)1 h，待反應(yīng)液冷卻到約10 ℃，過濾，濾餅用10 mL冷的1,4-二氧六環(huán)洗滌，然后將濾餅加入到40 mL 25 ℃的水中，攪拌30 min后過濾，真空干燥得16.44 g中間體Ⅳ，收率82.3%.m.p. 207.8～209.6 ℃(文獻(xiàn)值[16]：208～210 ℃)；1H NMR (DMSO-d6,400 MHz):δ2.12 (s,6 H),7.61 (s,1 H),7.74 (s,2 H).

1.2.2 4-(6-氯-2-((4-氰苯基)氨基)吡啶-4-氧)-3,5-二甲基苯腈(Ⅴ)的合成 將16.00 g(54.40 mmol)中間體Ⅳ和6.43 g(54.40 mmol)對氨基苯腈溶于70 mL N-甲基吡咯烷酮中，于0～5 ℃下分批加入12.21 g(108.80 mmol)叔丁醇鉀，30 min加畢，繼續(xù)攪拌2 h，然后緩慢加入300 mL水，過濾，將濾餅懸浮于180 mL水中，用濃鹽酸調(diào)至pH 6～7.過濾，濾餅干燥后仍含有較多雜質(zhì)(為Ⅴ的異構(gòu)體).將該濾餅加入50 mL 65～70 ℃的乙酸乙酯中，攪拌打漿30 min后冷卻至10 ℃；過濾，再重復(fù)一次該操作.然后將濾餅用20 mL冷的乙酸乙酯洗滌，于55～60 ℃下真空干燥得12.61 g中間體Ⅴ，收率61.7%.mp.278.1～279.6 ℃(文獻(xiàn)值[16]：278.5～280.5 ℃)；MS (ESI+)m/z376(M+H)+.

1.2.3 4-(6-氨基-2-((4-氰苯基)氨基)吡啶-4-氧)-3,5-二甲基苯腈(Ⅵ)的合成 將10.00 g(26.60 mmol)中間體Ⅴ、50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水和80 mL 1,4-二氧六環(huán)加入高壓反應(yīng)釜中，于120 ℃下攪拌12 h.待反應(yīng)液冷卻至50 ℃以下后加入20 mL水，冷卻至5 ℃，攪拌1 h.過濾，濾餅用8 mL冷1,4-二氧六環(huán)分兩次洗滌，然后于55～60 ℃下真空干燥得8.01 g中間體Ⅵ，收率84.5%.mp.283.6～285.9 ℃(文獻(xiàn)值[16]：284.5～287 ℃)；MS(ESI+)m/z357(M+H)+.

1.2.4 依曲韋林(Ⅰ)的合成 將7.00 g(19.64 mmol)中間體Ⅵ溶于70 mL二氯甲烷中，于0～5 ℃下滴加溴(3.55 g，22.19 mmol)的二氯甲烷(15 mL)溶液，于此溫度下繼續(xù)攪拌4 h，加入70 mL水，用4 mol/L的稀氫氧化鈉溶液調(diào)至pH 9～10.然后加入0.35 g焦亞硫酸鈉溶于1 mL水的溶液，用4 mol/L的稀氫氧化鈉溶液維持pH(8.0±0.2)，攪拌1 h.將析出的固體過濾，水洗，于55～60 ℃下真空干燥得依曲韋林粗品.將該粗品溶于50～55 ℃的125 mL丙酮中，加入活性炭脫色，過濾.減壓脫除大部分丙酮，剩余物體積約為35 mL，冷卻至5～10 ℃后過濾，濾餅用15 mL冷丙酮洗滌，于55～60 ℃下真空干燥得6.95 g依曲韋林，收率81.3%.mp. 254.5～256.2 ℃(文獻(xiàn)值[16]：255～257 ℃)；MS(ESI+)m/z435(M+H)+；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(化學(xué)位移)2.11(s,6H,Me),7.10(brs,2H,NH2),7.41(d,J =8.8 Hz,2H,ArH2,6),7.54(d,J=8.4 Hz,2H,ArH3,5),7.74(s,2H,Ar’H3,5),9.55(s,1H,NH).

2 結(jié)果與討論

依曲韋林的合成路線可劃分為如下兩大類：a、以對氰基苯胍為原料或中間體的合成路線：對氰基苯胍與丙二酸乙酯環(huán)合構(gòu)成嘧啶環(huán)片段，然后經(jīng)三氯氧磷氯化、溴素溴化、與2,6-二甲基-4-氰基苯酚鈉發(fā)生親核取代、最后嘧啶環(huán)上氯原子被氨基取代得到依曲韋林[10]；該法4-氰基苯胍價(jià)格較高，親核取代反應(yīng)和氨化反應(yīng)收率均較低.類似的，專利[11]報(bào)道用對氰基苯胍與氰乙酸乙酯環(huán)合構(gòu)成嘧啶環(huán)片段，該路線減少了氨化反應(yīng)，但是仍存在原料對氰基苯胍價(jià)格較高和最后一步親核取代反應(yīng)選擇性差等問題；專利[12]報(bào)道用對氰基苯胺與氰胺反應(yīng)得到對氰基苯胍，然后經(jīng)環(huán)合、氯代、親核取代、氨化、溴化反應(yīng)得到依曲韋林，但是其中生成對氰基苯胍的反應(yīng)收率僅24%，最后三步反應(yīng)收率分別為48%、44%和43%，總反應(yīng)收率極低，亦不適合工業(yè)化生產(chǎn).專利[13]更是在上述路線的基礎(chǔ)上增加了氨基保護(hù)和脫除步驟，使路線復(fù)雜化，不具有工業(yè)化競爭力.b、以鹵代嘧啶為原料的合成路線：專利WO0027825[14]則首先公開以2,4,6-三氯-5-溴-嘧啶為原料依次經(jīng)兩步親核取代反應(yīng)和氨化反應(yīng)得到依曲韋林的合成路線，該路線存在原料不易得、氨化時(shí)間長和轉(zhuǎn)化率低的缺點(diǎn)，不適合工業(yè)化生產(chǎn)；專利WO2012170647[15]則以2,6-二氯-4-氨基吡啶為原料，經(jīng)氨基乙酰化保護(hù)、兩步親核取代反應(yīng)、去乙?；Ｗo(hù)和溴化反應(yīng)得到依曲韋林，該路線的原料亦因存在原料不易得和路線較長等問題而不適合工業(yè)化生產(chǎn)；文獻(xiàn)[16]報(bào)道的合成路線以2,4,6-三氯嘧啶為原料，經(jīng)兩步親核取代反應(yīng)、氨化和溴化反應(yīng)得到依曲韋林(圖1)，該路線不僅原料廉價(jià)易得，而且避免了其它路線普遍存在的路線冗繁、氨化時(shí)間長、轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)收率低等問題，頗具有工業(yè)化潛力.因此，本研究選取了以2,4,6-三氯嘧啶為原料的合成路線(如圖1所示).

中間體Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和目標(biāo)產(chǎn)物Ⅰ的熔點(diǎn)、質(zhì)譜和核磁數(shù)據(jù)均與文獻(xiàn)[16]報(bào)道數(shù)據(jù)吻合.在中間體Ⅳ的合成過程中，文獻(xiàn)[16]中報(bào)道的時(shí)間為70 ℃下反應(yīng)2 h，收率為80%；本研究中改進(jìn)為65 ℃下反應(yīng)1.5 h，70 ℃下再反應(yīng)1 h.由于反應(yīng)的初期溫度降低了，因此副反應(yīng)減少，反應(yīng)收率提高至82.3%，且Ⅳ純度更高，表現(xiàn)為該中間體熔程更窄.中間體Ⅴ的制備收率由文獻(xiàn)報(bào)道的58%提高到了61.7%，Ⅵ的制備收率也由82%提高到84.5%，目標(biāo)產(chǎn)物Ⅰ的收率則由80%提高到81.3%.四步反應(yīng)總收率由30.4%提高到了34.9%，明顯提高了合成效率，降低了合成成本.嘧啶類化合物具有廣泛的生物活性[17]，如抗病毒、抗腫瘤、抗HIV和除草功能等，本研究優(yōu)化的合成工藝對嘧啶類化合物的合成具有較大的參考價(jià)值.

3 結(jié) 語

以2,4,6-三氯嘧啶(Ⅱ)為原料，經(jīng)過三步親核取代反應(yīng)依次取代嘧啶環(huán)上的三個(gè)氯原子得到中間體Ⅵ：首先Ⅱ與3,5-二甲基-4-羥基苯腈(Ⅲ)發(fā)生親核取代反應(yīng)以82.3%收率制備了中間體Ⅳ；Ⅳ與對氨基苯腈發(fā)生親核取代反應(yīng)以61.7%的收率制備了中間體Ⅴ；Ⅴ經(jīng)氨化反應(yīng)(親核取代反應(yīng))以84.5%的收率制備了Ⅵ.最后，中間體Ⅵ經(jīng)溴化反應(yīng)以81.3%的收率制備得到目標(biāo)產(chǎn)物依曲韋林.熔點(diǎn)、質(zhì)譜和核磁數(shù)據(jù)均與文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)據(jù)吻合.四步反應(yīng)總收率由文獻(xiàn)報(bào)道的30.4%提高到34.9%.本研究改進(jìn)的合成方法提高了合成效率，降低了成本，對嘧啶類化合物的合成具有較大的參考意義.

致 謝

感謝湖北省教育廳的支持，感謝華爍科技股份有限公司成春喜、劉應(yīng)杰和劉華偉在產(chǎn)品表征方面的幫助！

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