四氫葉酸的合成與工藝研究

李果

（天津藥物研究院藥業有限責任公司，天津300301）

四氫葉酸，化學名稱為N-[4-[(氨基-1,4,5,6,7,8-六氫-4-氧代-6-喋啶基）甲基]氨基]苯甲酰基-L-谷氨酸)，是制備5-甲酰四氫葉酸鈣的重要中間體。5-甲酰四氫葉酸鈣又名左亞葉酸鈣，由美國 weyth pharmaceutical 公司首先研制成功，于1994 年首先在英國上市，主要用作甲氨蝶呤解毒藥物[1]，近年來也用于巨幼細胞性貧血、風濕性關節炎和牛皮癬等滋生免疫疾病的治療。在國外，將亞葉酸鈣與5-Fu 聯合應用[2]，作為結直腸癌的首選療法，其臨床應用已充分證實了該藥的安全有效性。

四氫葉酸的合成是影響5-甲酰四氫葉酸鈣整個合成過程中至關重要的一步，四氫葉酸主要由葉酸（FA）還原而得，文獻報道過的合成方法主要有催化加氫[3]、二氫葉酸還原酶[4,5]、化學還原[6,7]等。其中，催化加氫是早期制備四氫葉酸的主要方法，由于催化過程中使用大量金屬催化劑，成本較高且生產過程復雜；二氫葉酸還原酶是使用酶還原的方法，酶具有專一性，但是需要大量的輔酶及再生系統[8]，在實驗室較難實驗，工業上技術和設備復雜，成本高；化學還原法是目前使用的主要方法，本文對化學還原法中常用的還原劑，如硼氫化鈉、硫酸氫鈉等的還原效果做比較和分析，為后期大規模工業化生產提供指導和借鑒。

1 儀器與試劑

核磁共振氫譜用Bruker DPX 400 (400 MHz)型超導核磁共振分析儀測定。葉酸為市售食品級、其余試劑均為市售化學純。

2 實驗部分

2.1 合成方法(見圖1)

圖1 合成路線

將10.0g(23mmol)葉酸加入到盛有60mL 水的500mL 三頸燒瓶中，開啟機械攪拌，用滴液漏斗滴加1mol/L 氫氧化鈉溶液60.0mL，溶解均勻，將反應瓶置于冰水浴中降溫至溫度恒定，在氮氣保護下（將氮氣袋導氣管直接接入三頸瓶的瓶口）分批逐量加入NaBH4固體3.5g(91mmol)，待體系無大量氣泡生成后撤出冰浴，使用電加熱水浴鍋緩慢升溫至 60℃，反應1h，2mol/L 鹽酸調節 pH 值至3.5，有大量黃色固體析出，抽濾，濾餅用60mL 的乙酸水溶液淋洗三遍，再用60mL 的無水乙醇淋洗三遍，將濾餅置于真空干燥箱內干燥得黃色粉末 9.8g, 收率 93.1%。1H NMR (D2O,400 MHz)：δ 7.43 (d,J=8.8 Hz,2H),6.54 (d,J=8.8 Hz,2H),4.09(m,1H),3.58 (d,J=10.4 Hz,1H),3.44 (m,1H),3.41(m,1H),2.95 (dd,J=8.5 Hz,12.8 Hz,1H),2.86(dd,J=8.8Hz,12.8 Hz,1H),2.09 (t,J=7.6 Hz,2H),1.95(m,1H),1.81(m,1H)。

2.2 結果分析

采用化學還原法將葉酸還原為四氫葉酸，使用不同的還原劑直接影響到反應的效果，若還原劑的選擇不合適會導致反應過程中分子內鍵的斷裂或還原不徹底產生二氫葉酸等副產物。將食品級的葉酸加入到三頸燒瓶內，緩慢滴加氫氧化鈉溶液使其全部溶解，冰水浴條件下氮氣保護，將要考 察的 還原 劑 NaBH4、KBH4、NaHSO3、Na2S2O4，分批逐量加入到反應體系中（PtO2在三頸燒瓶內與溶劑混合均勻后再抽真空、將液面上方空氣置換為氮氣，開始反應再置換為氫氣），待無大量氣泡生成后撤去冰浴，升溫、恒定在60℃，反應1h，鹽酸調節pH 值至3.5，黃色的四氫葉酸直接析出。

表1 不同還原劑對四氫葉酸收率的影響

表1 是使用不同還原劑對合成四氫葉酸的影響，分析結果可以看出葉酸和還原劑在不同的物質的量比下四氫葉酸的收率有較大的差別，當還原劑選用 NaBH4，FA∶NaBH4=1∶4 時，收率達到最高 93.6%，1∶6 時收率略有下降；選用 KBH4，FA∶KBH4=1∶4 時,收率 84.5%，同樣 1∶6 時開始下降；選用 NaHSO3，FA∶NaHSO3=1∶6 時,收率 77.6%，1∶8時開始下降；選用 Na2S2O4，FA∶Na2S2O4=1∶6 時,收率89.4%，同樣1∶8 時開始下降。常用氫化還原法，采用PtO2做催化劑，當使用FA 質量分數為10%的PtO2時，四氫葉酸的收率達到90.6%，效果較好，隨著相對用量的提高收率提升并不明顯，考慮到金屬催化劑成本高，技術和設備復雜且對環境污染大，目前較少使用。

3 討論

由葉酸為原料還原合成四氫葉酸，經1H NMR確認結構正確。通過對五種還原劑的比較研究，發現當采用NaBH4做還原劑，物質的量比為1∶6 時效果最好，收率為93.6%，TLC 檢測未發現有分子斷裂產生蝶呤、對氨基苯甲酰谷氨酸及其他雜質點的出現，且反應條件溫和、操作簡便、適合工業化生產。