潑尼松的合成工藝改進(jìn)

劉風(fēng)強(qiáng)，江 海，于旭超

（臺州仙琚藥業(yè)有限公司，浙江 臺州 317016）

潑尼松（Prednisone，1）又稱強(qiáng)的松、去氫可的松，化學(xué)名稱為17α,21-二羥基孕甾-1,4-二烯-3,11,20-三酮，屬于腎上腺皮質(zhì)激素類藥物，可有效抑制結(jié)締組織的增生，具有抗炎、抗過敏等作用，并能抑制組胺或其它毒性物質(zhì)的形成與釋放[1-5]：

由于潑尼松市場前景廣闊，其原料藥的合成方法一直是研究熱點(diǎn)。潑尼松的制備通常以甾體化合物為原料，采用生物-化學(xué)耦合技術(shù)制得。例如，以16,17-環(huán)氧黃體酮(2)為原料，經(jīng)過11 位微生物發(fā)酵羥化、氧化、環(huán)氧開環(huán)、碘代、親核取代、脫氫、水解等8步反應(yīng)得到潑尼松(1)[6-7]：

上述路線已被廣泛應(yīng)用于潑尼松工業(yè)化生產(chǎn)，但該工藝步驟長，總收率及原子經(jīng)濟(jì)性較低。本研究以上述工藝為基礎(chǔ)，采用11α,17α-二羥基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(9)為原料，首先經(jīng)碘代反應(yīng)得到11α,17α-二羥基-21-碘代孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(10)；10 再與醋酸鉀發(fā)生親核取代反應(yīng)得到11α,17α-二羥基-21-乙酰氧基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(11)；11 經(jīng)Jones 試劑氧化得11α,17α-二羥基-21-乙酰氧基孕甾-1,4-二烯-3,11,20-二酮(8)，8最終經(jīng)水解得到潑尼松(1)：

該研究優(yōu)化了碘代及氧化工藝條件，提高了反應(yīng)產(chǎn)率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

核磁共振波譜儀，Bruker 400MHz型，氘代氯仿（CDCl3）為溶劑，四甲基硅烷（TMS）為內(nèi)標(biāo)；質(zhì)譜儀，Thermo Finnigan型。

原料9，公司自產(chǎn)；碘、無水氯化鈣、氧化鈣、氯化銨、冰醋酸（AcOH）、醋酸鉀（KOAc）、三氧化鉻、濃硫酸、氫氧化鉀、甲醇（CH3OH）、氯仿、丙酮（acetone）、異丙醇，分析純。

1.2 化合物的合成

1.2.1 化合物10

向25 mL 圓底燒瓶中加入碘（0.96 g，3.78 mmol），無水氯化鈣（0.22 g，1.98 mmol），4 mL甲醇，攪拌溶解，配成碘液備用。向50 mL三口燒瓶中加入化合物9（1.00 g，2.90 mmol），無水氯化鈣（0.10 g，0.90 mmol），氧化鈣（0.65 g，11.59 mmol），2 mL甲醇，10 mL氯仿，氮?dú)庵脫Q，降溫至0 ℃后開始滴加上述碘液，滴加完畢保溫反應(yīng)2 h 左右，后將氯化銨水溶液（1.43 g 氯化銨溶于10 mL 水）滴入三口燒瓶中，溫度保持在-5～5 ℃。滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)30 min，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液減壓濃縮，將剩余物轉(zhuǎn)移至燒杯中，邊攪拌邊緩慢加入30 mL水，析出大量固體，過濾，水洗濾餅，干燥后得到粗品10，收率為80.1%。

1.2.2 化合物11

向50 mL 兩口燒瓶中加入冰醋酸（2.48 g，41.30 mmol），20 mL 丙 酮，降 溫 至0 ℃，N2置換，開始加入醋酸鉀（2.60 g，26.49 mmol）。滴加完畢在0 ℃下攪拌15 min 后，投入化合物10 粗品（2.00 g，4.26 mmol），升溫至50 ℃反應(yīng)2.5 h。反應(yīng)結(jié)束，減壓濃縮后，將剩余物轉(zhuǎn)移至燒杯中，邊攪拌邊加緩慢入50 mL冰水，析出大量固體，過濾，水洗濾餅，干燥后得到粗品11，收率為81.2%。

1.2.3 化合物8

向10 mL 圓底燒瓶中加入CrO3（0.58 g，5.80 mmol），5 mL 水，攪拌溶解，并在0 ℃下緩慢滴加濃硫酸（0.85 mL），配成Jones 試劑備用。在50 mL圓底燒瓶中加入20 mL丙酮，投入化合物11粗品（2.00 g，4.97 mmol）。降溫至-5 ℃時(shí)開始滴加上述Jones 試劑，滴加過程控制溫度-5～0 ℃。滴加完畢后，在-5 ℃下反應(yīng)2.5 h。反應(yīng)完畢后緩慢滴加5 ml 異丙醇淬滅反應(yīng)，控制反應(yīng)液溫度在0 ℃。減壓濃縮，將剩余物轉(zhuǎn)移至燒杯中，邊攪拌邊加緩慢入30 mL冰水，析出大量固體，過濾，濾餅依次用5%稀鹽酸、水洗，干燥后得到粗品8，收率為80.9%。

1.2.4 潑尼松(1)

在50 mL圓底燒瓶中加入9 mL甲醇、6 mL氯仿，再投入化合物8（0.8 g，2.00 mmol），攪拌至溶清，降溫至-5 ℃。滴加氫氧化鉀-甲醇溶液，其配制方法為氫氧化鉀（0.14 g，2.5 mmol）溶于5 ml 甲醇中。滴畢后保溫反應(yīng)80 min，加入冰醋酸中和pH至6～7，減壓濃縮，冷卻結(jié)晶得潑尼松(1)粗品，潑尼松(1)粗品以甲醇、環(huán)己烷精制，得到潑尼松(1)純品，呈白色結(jié)晶狀，收率91.3%。熔點(diǎn)：201～203 ℃；1H NMR(400 MHz，DMSO)δ∶7.58 (d,J=10.2 Hz, 1H), 6.09 (dd,J=10.2, 1.9 Hz,1H), 6.00 (s, 1H), 5.74 (s, 2H), 4.68 (t,J=6.0 Hz,1H), 4.43 (dd,J=19.3, 6.6 Hz, 1H), 4.07 (dd,J=19.3,5.4 Hz, 1H), 2.87 (d,J=12.1 Hz, 1H), 2.61～2.45 (m,3H), 2.39～2.29 (m, 2H), 2.17 (d,J=11.3 Hz, 1H),2.04～1.91 (m, 3H), 1.79～1.70 (m, 1H), 1.61 (td,J=8.8, 4.3 Hz, 1H), 1.35 (s, 4H), 1.35 (s, 3H), 1.20 (dd,J=12.9, 3.3 Hz, 1H), 0.49 (s, 3H)；13C NMR (400 MHz, DMSO)δ∶211.5, 210.2, 185.1, 167.2, 155.1,127.0, 123.8, 87.4, 66.1, 58.8, 50.5, 49.8, 48.8, 41.9,35.6,33.6,33.2,31.6,22.9,18.8,15.5.

2 結(jié)果與討論

2.1 碘代反應(yīng)影響因素研究

化合物9經(jīng)過碘代反應(yīng)得到化合物10。底物9（5 mmol）在CaO（20 mmol）/I2體系作用下實(shí)現(xiàn)C-21 位碘代，考察了碘的用量、反應(yīng)時(shí)間及溫度對化合物10收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 碘代反應(yīng)影響因素研究aTable 1 Research on the influencing factors of the iodination

由表1 可以看出，控制碘的用量及反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)物10 的收率隨著反應(yīng)溫度的升高而逐漸增加，0 ℃時(shí)反應(yīng)效果較好，收率達(dá)到77%；隨后，固定碘用量及反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)時(shí)間對碘代反應(yīng)的影響，適當(dāng)?shù)难娱L反應(yīng)時(shí)間有利于原料的完全轉(zhuǎn)化，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到2 h 時(shí)，反應(yīng)收率可達(dá)77%，此后進(jìn)一步延長反應(yīng)時(shí)間無法促進(jìn)產(chǎn)物10 收率的提高；在得到較佳的反應(yīng)時(shí)間及溫度后，對碘的用量作了進(jìn)一步研究，適當(dāng)增加碘的用量可明顯提高反應(yīng)收率，當(dāng)?shù)馀c化合物9 的摩爾比為1.3時(shí)，可使原料基本轉(zhuǎn)化完全，反應(yīng)收率可達(dá)82%。

2.2 親核取代反應(yīng)影響因素研究

化合物10 與醋酸鹽親核取代可以得到產(chǎn)物11。采用醋酸鉀作為親核試劑，并考察了醋酸鉀用量、反應(yīng)溫度和溶劑對產(chǎn)物11 收率的影響（化合物10用量5 mmol，反應(yīng)時(shí)間2.5 h），結(jié)果見表2。

表2 親核取代反應(yīng)影響因素研究Tab.2 Reasearch on the influencing factors of nucleophilic substitution reaction

由表2可以看出，當(dāng)固定醋酸鉀的用量及溶劑種類時(shí)，產(chǎn)物11 的收率隨著反應(yīng)溫度的升高而逐漸增加，50 ℃時(shí)反應(yīng)效果較好，收率達(dá)到85%；隨后，對親核試劑醋酸鉀的用量作了進(jìn)一步篩選，結(jié)果表明當(dāng)醋酸鉀與化合物10的摩爾比為6.0時(shí)，可使原料基本轉(zhuǎn)化完全，收率可達(dá)85%。此外，當(dāng)選用四氫呋喃或DMF 等溶劑時(shí)的效果均不如丙酮。

2.3 氧化反應(yīng)影響因素研究

化合物11 經(jīng)氧化可將C-11 位醇羥基轉(zhuǎn)化為羰基，該步反應(yīng)的關(guān)鍵在于氧化體系的篩選，通過對多種氧化體系的考察（原料11 用量5 mmol，氧化劑用量5 mmol，反應(yīng)溫度0 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 h），結(jié)果如表3所示。

表3 不同氧化體系對反應(yīng)收率的影響aTable 3 Effects of different oxidation systems on the yield of reaction

由表3 可以看出，DMP、Jones 試劑以及2-碘酰基苯甲酸（IBX）/過硫酸氫鉀（Oxone）氧化體系均適用，其中Jones 試劑表現(xiàn)出更好的氧化活性，以75%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物8；而NaClO2、NaClO 和MnO2等氧化劑對該反應(yīng)并不適用，無法得到目標(biāo)產(chǎn)物。因此，Jones 試劑可作為該氧化反應(yīng)的較優(yōu)氧化劑。

選定Jones 試劑作為氧化劑后，考察了氧化劑用量及反應(yīng)溶劑對化合物8收率的影響（化合物11用量5 mmol，溫度0～10 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 h），結(jié)果如表4所示。

表4 氧化反應(yīng)條件優(yōu)化Table 4 Optimization of oxidation reaction

由表4 可以看出，隨著Jones 試劑用量的增加，產(chǎn)物的收率逐步提高，當(dāng)Jones試劑中CrO3與化合物11的摩爾比為1.2時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)物最高收率可達(dá)83%。繼續(xù)增加Jones 試劑用量，無法進(jìn)一步提高產(chǎn)物分離收率。對溶劑的考察結(jié)果表明，四氫呋喃及DMSO 的反應(yīng)效果均較差，反應(yīng)體系中有較多的原料剩余，丙酮是較優(yōu)的反應(yīng)溶劑。

3 結(jié) 論

綜上所述，以11α,17α-二羥基孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮作為起始原料，經(jīng)碘代、親核取代、氧化及水解制備潑尼松(1)，總收率達(dá)到47.2%。傳統(tǒng)的方法是先經(jīng)氧化后鹵代再親核取代，通過改變工藝順序，將氧化反應(yīng)移至最后一步，可有效避免C11位羰基對碘代反應(yīng)的影響。此外，優(yōu)化了碘代及氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件，提高了反應(yīng)產(chǎn)率。目前，筆者正在研究綠色清潔的氧化工藝，替代傳統(tǒng)的碘代反應(yīng)和金屬鉻試劑氧化。