富馬酸丙酚替諾福韋合成工藝改進

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)是由美國吉利德科學公司研發的新型抗乙肝病毒藥物，于2016年11月獲美國FDA批準上市，是近10年內被批準用于治療慢性乙肝的首種藥物。2018年11月，1獲得國家藥品監督管理局批準上市。1的靶向性強，耐受性良好，服藥劑量僅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到同樣的治療效果[1-2]。

Chart 1

Scheme 1

近年來，有關1[3-18]及其類似物[19-22]的報道逐漸增多。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]反應制得(R)-9-(2-(苯基磷酰基甲氧基)丙基)腺嘌呤(3)；3被氯代得化合物(R)-9-(2-(((苯基)(氯代)(磷酰基)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)苯氧基磷酰基)甲氧基)丙基)腺嘌呤(5);5為一對非對映異構體，主要由9-((R)-2-(((S)-(((S)-1-(異丙氧基羰基)乙基)氨基)苯氧基磷酰基)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)苯氧基磷酰基)甲氧基)丙基)腺嘌呤(7)組成(Chart 1)，經過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。

現有合成1的方法主要存在以下問題：①化合物2容易吸水，形成穩定的水合物[16-17]，影響化合物3的制備；②化合物4的合成有3種路線，分別以環丁砜、乙腈或者甲苯為溶劑，當使用環丁砜和乙腈為溶劑時[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，不適合工業生產；專利[7]報道使用甲苯為溶劑，反應48～96 h可得到90%以上非對映異構體純度的化合物4，但重復時發現反應體系過于黏稠，攪拌困難，并且非對映異構體純度僅約70%；③文獻[7-13]中化合物5的合成均需要使用不穩定的L-丙氨酸異丙酯，工業化生產時需增加游離工序，操作復雜，成本較高。

針對以上問題，本文對1的合成工藝進行了改進，以2為起始原料，與亞磷酸三苯酯反應得到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經析晶純化得6;6與富馬酸成鹽得1(Scheme 1),其結構經1H NMR,13C NMR,MS(ESI)，元素分析和XRD確證。

1 實驗部分

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為內標)；Waters Q-TOF MicroTM型質譜儀；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，工業級(純度≥99.0%)，樂平市賽復樂醫藥化工有限公司；L-丙氨酸異丙酯鹽酸鹽，工業級(純度≥99.0%)，四川同晟生物醫藥有限公司；其余所用試劑均為工業級。

1.2 合成

(1) 化合物3的合成

氮氣保護下，向50 L反應釜中加入化合物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，用濃鹽酸調至pH 2～3，于0～10 ℃攪拌2 h。抽濾，濾餅于75～80 ℃鼓風干燥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48 h。濃縮，氮氣保護下，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。

氮氣保護下，向100 L反應釜中加入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，控制內溫為-20～-10 ℃，加畢，攪拌反應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，有機相用無水硫酸鈉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%，化學純度95.42%，非對映異構體純度84.86%。未經純化直接用于下一步反應。

(3) 化合物6的合成

(4) 化合物1的合成

2 結果與討論

2.1 化合物3合成條件的優化

表1為化合物3的合成條件優化結果。從表1可以看出，化合物2中的水分會影響該步反應，水分為5.3%時，收率78.0%，水分為2.7%時，收率為80.8%，水分為0.5%時，收率提高至85.3%，化合物3的純度與水分沒有明顯關系。最終工藝在投料前對化合物2進行減壓干燥，控制化合物2中水分≤0.5%。

2.2 化合物4合成條件的優化

表2為化合物4的合成條件優化結果。從表2可以看出，專利[7]報道的溶劑用量下反應攪拌困難，導致部分化合物3轉化不完全，并且非對映異構體純度僅70.53%，甲苯用量增大至10倍體積時，轉化率及非對映異構體純度均有增加，繼續增加甲苯用量轉化率及非對映異構體純度沒有明顯變化；增加氯化亞砜用量后，轉化率和非對映異構體純度均得到進一步提高，考慮到工藝中需要濃縮氯化亞砜，規模化生產后會產生大量強酸性廢液，所以未繼續增大氯化亞砜用量；最后對比了反應時間對反應的影響，30 h化合物3已基本完全轉化，非對映異構體純度達到80%左右，延長至48 h，非對映異構體純度達到85%左右，繼續延長反應時間，非對映異構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48 h。

表1 化合物3的合成條件優化Table 1 Optimization of the synthesis conditions of 3

表2 化合物4的合成條件優化*Table 2 Optimization of the synthesis conditions of 4

*取反應液1 mL加入2 mL甲醇中搖晃淬滅，HPLC檢測。

2.3 化合物5合成條件的優化

表3為化合物5的合成條件優化結果。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，減少生產工序，降低生產成本，減少有機廢液產生，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的合成條件優化Table 3 Optimization of the synthesis conditions of 5

2.4 化合物6合成條件的優化

化合物6和化合物7在乙腈中溶解度差異較大，選用乙腈為溶劑對化合物5進行析晶純化。考察析晶溶劑用量對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，化合物5能夠全部溶解，但是析晶時體系攪拌非常困難，不適合生產，未進一步研究；使用3倍和5倍體積乙腈時，均有一定的純化效果，但是非對映異構體純度均較低，這會導致在成鹽工序無法得到非對映異構體純度99.80%以上的產品，所以必須進行第二次析晶純化。考慮使用3倍體積乙腈時收率較高，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，3～5倍體積乙腈純化效果均較好，非對映異構體純度均大于99.50%，且收率差異不大。3倍體積乙腈需較長時間才能完全溶解，在放大生產時可能會出現難以全部溶解現象，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合成條件的優化

表6為化合物1的合成條件優化結果。從表6可以看出，使用一次析晶得到的化合物6(化學純度99.04%，非對映異構體純度98.75%)與富馬酸成鹽，得到的化合物1的化學純度為99.36%，非對映異構體純度為99.47%，產品純度較差，不滿足藥品生產需求；使用化學純度為99.48%，非對映異構體純度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的合成條件優化Table 6 Optimization of the synthesis conditions of 1

對富馬酸丙酚替諾福韋合成工藝的關鍵參數進行了研究，并按照該工藝進行了公斤級規模放大。結果表明，該路線工藝穩定，操作簡便，產品收率、化學純度和非對映異構體純度均較高，適合工業化生產。