甲潑尼龍關鍵中間體的合成工藝研究

林建東，葉有志，蔣建武

（臺州仙琚藥業有限公司，浙江 臺州 317016）

甲潑尼龍（methylprednisolone）是第2 代甾體類糖皮質激素藥物，其結構式見圖1。臨床上主要用于炎癥（如風濕性疾病、原疾病、皮膚疾病等）、免疫抑制（器官移植）、獲得性溶血性貧血、成人繼發型血小板減少、腫瘤（成人白血病和淋巴瘤、兒童急性白血病）、休克、內分泌失調、原發及繼發性腎上皮質功能減退等多種疾病的治療[1-2]，市場前景廣闊。例如，法瑪西亞普強公司（Pharmacia and upjohn）研發的注射用甲潑尼龍琥珀酸鈉（商品名稱為甲強龍）具有顯著的抗炎、免疫抑制及抗過敏活性。大劑量注射用甲強龍也可用于短期內控制某些急性重癥疾病[3]。與潑尼松龍相比，甲潑尼龍除了具有糖皮質激素的藥理活性外，其還有更強的抗炎作用和較弱的水、鈉潴留副作用。

圖1 甲潑尼龍的結構式

發展高效、對環境友好且易產業化的甲潑尼龍合成工藝一直是學者們的研究重點。陳偉等[4]以氫化可的松為反應起始原料，經亞甲基反應、還原反應和脫氫反應制備得到甲潑尼龍（Scheme 1）。

Scheme 1

化合物6α-甲基氫化產物（1）是合成甲潑尼龍的關鍵中間體，韓朝東[5]和劉東華[6]等以6α-甲基氫化產物為起始原料，經過生物發酵、鹵代、親核取代、水解等步驟可制備得到甲潑尼龍（Scheme 2）。

Scheme 2

汪家振[7]公開了一種甲基潑尼松龍中間體6α-甲基氫化產物的化學合成方法（Scheme 3），以霉菌氧化物為起始原料，依次經普氏氧化、溴代、脫溴、6 位次甲基化、6 位甲基化、縮酮保護、還原、水解等8 步反應可制備得到甲基潑尼松龍中間體6α-甲基氫化產物（1）。該反應路線較長，需要用到三氧化鉻和氯化錳等重金屬氧化劑等，產生的廢水污染較大，不適合工業生產，同時脫溴反應需要加壓條件下的氫氣和金屬鎳。

Scheme 3

Natsuko 等[8]以化合物14 為起始原料，經酯化反應、縮酮保護、環氧化、格氏反應、水解、消除等6 步反應以23%的收率制備得到甲基潑尼松龍中間體6α-甲基氫化產物(1)（Scheme 4）。

Scheme 4

本研究在文獻[8]的路線基礎上作進一步改進（Scheme 5），主要改進點有以下兩方面：（1）整體路線以54%的收率制備得到甲基潑尼松龍中間體6α-甲基氫化產物(1)，相比之前的工藝路線收率提高了1 倍以上；（2）格氏反應、縮酮脫保護、消除3 個步驟中間產物無需分離，直接制備得到6α-甲基氫化產物(1)，其收率達65%以上。不僅簡化了制備步驟，降低了工藝成本，同時提高了總收率。

Scheme 5

1 實驗部分

1.1 主要原料

化合物10 為企業自產；其余原料及試劑均為試劑級，從安耐吉、阿拉丁等試劑有限公司購得。

1.2 化合物的合成

1.2.1 19 的合成

將乙二醇（7.0 g）、原甲酸三乙酯（21 mmol，3.2 g）、化合物10（8.7 mmol，3.0 g）及50 mL 二氯甲烷加入200 mL 圓底燒瓶中，室溫下攪拌5 min。加入對甲苯磺酸（0.87 mmol，0.15 g），于室溫下繼續反應6～8 h，薄層層析（TLC）監測反應進度。反應完畢，加入三乙胺調節反應液pH=7～8，水洗、分液得有機層，真空下減壓濃縮得化合物19。

1.2.2 20 的合成

向100 mL 圓底燒瓶中加入上述所得化合物19 及36 mL 四氫呋喃。緩慢加入1.5 g 硼氫化鈉，加料完畢。升溫至60 ℃，保溫24 h，TLC 監測反應進度。待反應結束，真空減壓濃縮，加冰醋酸調pH=6～7，向反應瓶中加入水并攪拌，可觀察到有固體析出，攪拌1 h，過濾，烘干得還原產物20，收率為98%。

將上述還原產物20 加入50 mL 圓底燒瓶中，加入20 mL 氯仿溶解完全，降溫至0 ℃～5 ℃，攪拌30 min，滴加間氯過氧苯甲酸，控制滴加溫度為0 ℃左右。滴加完畢，于30 ℃保溫反應8 h以上。反應結束后，用三乙胺調節反應液pH=8，加入水萃取，得有機層，用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干，得化合物20。收率85%。

1.2.3 1 的合成

將化合物20 加入三口圓底燒瓶中，加入四氫呋喃，通氮氣保護，攪拌，開始緩慢加入甲基氯化鎂，控制溫度不高于50 ℃。格氏試劑加完后，升溫回流反應4～5 h。

在圓底燒瓶中加入2 mL 冰醋酸、12 mL 水，降溫至0 ℃，將上述格氏反應液緩慢加入酸水中，控制溫度為50 ℃以下。加入二氯甲烷攪拌萃取，靜置分層，分離得有機層。

向上述有機層中加入硫酸水溶液，體系逐漸析出白色固體，于室溫下保溫反應2 h，緩慢滴加NaOH 溶液，取樣TLC 跟蹤反應完全后，降溫至50 ℃以下，加冰醋酸調節pH=6～7，pH 調節完畢，減壓濃縮，水析，過濾得固體。用甲醇重結晶得化合物1，收率為65%。

1H NMR (400 MHz,CDCl3) δ 5.74 (s,1H),4.52～4.44 (m,1H),2.95～2.66 (m,2H),2.61～2.33(m,4H),2.29 (s,3H),2.21～1.83 (m,7H),1.77～1.47(m,5H),1.44 (s,3H),1.10～1.01 (m,6H)。13C NMR(100 MHz,CDCl3) δ 211.4,199.7,175.3,119.7,89.5,68.6,55.9,51.4,47.7,41.9,39.8,39.5,35.1,33.5,33.4,33.2,31.1,27.8,23.9,22.2,18.2,18.0。

2 結果與討論

2.1 環氧化物的合成

控制單一變量，考察了m-CPBA 的用量和反應溫度對環氧化物收率的影響。隨著m-CPBA 的用量不斷增加，收率逐漸提高，當m-CPBA 的摩爾比大于1.5 時，環氧化物的產率沒有明顯增加，且過量的過氧酸可能會引發副產物的生成，收率反而降低（圖2）。

圖2 m-CPBA 用量過反應收率的影響

溫度對反應收率的影響見圖3。分別設置了0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃等5 個梯度。從圖3中也看出，隨著溫度的提高，產率不斷提高；但當反應升溫度大于等于30 ℃時，收率不再明顯上升。綜上所述，得出環氧化產物的最優條件為以二氯甲烷或者三氯甲烷為溶劑，m-CPBA（間氯過氧苯甲酸）摩爾比為1.5，在30 ℃下反應8 h。

圖3 溫度對反應收率的影響

2.2 格氏反應的條件優化

化合物20 經過與格氏試劑的環氧開環在C6位引入甲基。考察了格氏試劑（CH3MgCl）用量，反應溫度及反應溶劑對反應收率的影響，結果見表1。在控制反應溫度相同的條件下，減少或增加甲基氯化鎂的用量均無法促進化合物20 收率的提高（摩爾比1.5 為較優用量）。隨后，對反應溫度作進一步篩選，結果表明65 ℃是較優的反應溫度，收率可達82%。

表1 格氏反應影響因素研究Tab.1 Screening of Grignard reaction

2.3 中間體21 不分離條件探索

中間體21 經格氏反應、脫保護及消除等3步反應可制備得到化合物1，傳統方法中間體21需通過結晶分離。在跟蹤反應過程中，發現格氏反應的選擇性較好，因此嘗試了中間體21 不經過分離，直接投入后續脫保護及消除反應，以期能減少分離步驟，提高反應總收率。結果表明，若中間體21 不分離，格氏反應、脫保護及消除三步總收率可達到65%；若通過結晶方法分離中間體21，則三步反應總收率僅為58%。

3 結論

綜上所述，以醋酸可的松氧化中間體17α-羥基孕甾-4-烯-3,11,20-三酮作為原料，經過縮酮保護、硼氫化鈉還原、m-CPBA 環氧化、格氏反應、水解、消除等反應得到甲潑尼龍關鍵中間體6α-甲基氫化產物（1）。其中，格氏反應、脫保護水解、消除等3 個步驟得到的中間體無需分離，直接制備得到甲潑尼龍關鍵中間體6α-甲基氫化產物（1），其收率達65%以上，最終總收率達54%。該方法簡化了操作步驟，降低了工藝成本，同時提升了反應總收率。