帕拉米韋合成工藝改進研究

＊張艷秋 劉波 蘇祿暉 王爽

（上海市醫藥學校 上海 200135）

1.引言

帕拉米韋，化學式為C15H28N4O4，系一個環戊烷類抗流感病毒藥物，為繼扎那米韋（Zanamivir）和奧司他韋（Oseltamivir）研發成功并于1999 年上市后的又一新型流感病毒NA 抑制劑。2013 年4 月5 日，抗流感新藥帕拉米韋氯化鈉注射液獲國家食品藥品監督管理總局批準，經臨床試驗數據證明該藥對甲型和乙型流感有效。國外對帕拉米韋抗病毒的體內外試驗及臨床試驗結果顯示，其能有效抑制各種流感病毒株的復制與傳播過程，具耐受性好、毒性小等優點[1-7]。

近年來，由于流感病毒侵襲，對抗流感藥物需求炙手可熱，作為抗流感病毒的新型藥物的帕拉米韋（圖1），其合成路線主要有以下多種。合成路線1 系美國BioCryst Pharmaceuticals 公司最早發現的，以文斯酰胺為原料，合成步驟繁瑣，總收率低于30%，在合成過程中使用苯氰和苯，使用的化學試劑成本高，不符合經濟利益持續發展的要求，且污染指數超標，造成嚴重環境污染，再者其操作步驟繁瑣，不適于大規模生產；合成路線2 克服最早帕拉米韋合成路線中的缺陷，使用了價格低的碳酸鉀和乙醇代替苯氰和苯，其合成步驟得到優化，避免使用劇毒試劑，經濟成本低，污染少，產率提高，總產率達到52.7%；合成路線3 關鍵步驟在胍基、1,2-偶極環、異惡唑啉及對其進行加成與還原，該路線操作方法既簡單又可靠，實驗條件溫和，成本低，條件可控，生產工藝路線適于工業生產；合成路線4 與路線3 在相同原料下，合成步驟更簡單，避免昂貴試劑的使用，相較于路線3，反應條件更簡單、副反應發生減少、產率提高，能夠有效降低異構體的產率[1,8-11]。

圖1 帕拉米韋的化學結構式Fig.1 The chemical structural formula of peramivir

本文對該產品路線進行了改進和優化：以(3aR，4R,6S,6aS)-4-[叔丁氧羰基氨基]-3-(1-乙基丙基)-3a,5,6,6a-四氫-4H-環戊并[d]異惡唑-6-羧酸甲酯為起始原料，經過還原開環，甲酯化乙酰化，水解甲酯，上甲脒的過程，制備帕拉米韋，其中還原開環和甲酯化步驟，乙酰化，水解甲酯和上甲脒步驟均分為不分離連續反應，本工藝在還原開環時引用紅鋁甲苯溶液代替傳統工藝中二氧化鉑，氯化鎳，氫化鋁鋰等工藝條件，優化后的工藝反應條件溫和、環境污染小、安全性提高、成本降低、節省能源，符合綠色反應的現代化生產要求（圖2）。

圖2 帕拉米韋（3）的合成路線Fig.2 Synthetic route of palamivir（3）

2.實驗部分

(1)儀器與試劑

Bruker Avance Ⅱ 400 MHz 型超導核磁共振波譜儀（瑞士布魯克公司），APLC H-CLASS/TQD 超高效液相色譜質譜聯用儀（美國Waters 公司），Sartius Bsa224s 電子天平（德國Sartius 公司），Eyela N-1300D 旋轉蒸發儀（日本東京理化器械株式會社），JH-P100 數字式自動旋光旋光儀（上海函格生物科技有限公司），DLSB-10/80 低溫冷卻循環器（杭州庚雨儀器有限公司），醋酸酐（河南新鄉中原采購化工有限責任公司）、濃鹽酸（揚州市華富化工有限公司），甲苯、甲基叔丁基醚均購自南京盛慶和化工有限公司，甲醇、三乙胺及鹽酸甲脒均購自上海邁瑞爾生化科技有限公司。

(2)(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羥基-環戊烷羧酸甲酯(2)的制備

操作：將(3aR,4R,6S,6aS)-4-[叔丁氧羰基氨基]-3-(1-乙基丙基)-3a,5,6,6a- 四氫-4H- 環戊并[d]異惡唑-6-羧酸甲酯（化合物1，360 g，1.0 eq），甲苯900 mL 加入三口瓶中，控制溫度50～55 ℃，向反應液中滴加入紅鋁800 mL（70%，3.2 eq）的甲苯溶液，滴加完，升溫至回流3～5 h，反應完，降溫至20 ℃，滴加入500 mL 飽和食鹽水中，過程使用冷凍鹽水控制溫度0～20 ℃，滴加完畢，控溫0～20 ℃攪拌30 min，升至室溫分層，水層以500 mL MTBE 萃取2 次，合并有機層，減壓濃縮（≤5 mmhg）至50 ℃無餾分，加入甲醇400 mL，升溫50 ℃，攪拌30 min至全溶，調慢攪拌速度至15 R/min，緩慢降溫至0～5 ℃，析出固體，攪拌1 h，過濾，真空50 ℃干燥得(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羥基-環戊烷羧酸甲酯（化合物2），1H NMR(400 MHz,CDCl3),δ7.53-7.57(d,1H,J=9.9 Hz),4.75-4.78(d,1H,J=9.3 Hz),4.24-4.26(d,1H,J=5.7 Hz),4.12-4.18(m,1H,-CH),4.00-4.06(m,1H,-CH),3.72(s,3H,-CH3),2.81-2.86(m,1H,-CH),2.45-2.55(ddd,1H,J=8.7,4.2 and 8.7 Hz,-CH),2.01(m,1H,-CH),1.66-1.75(ddd,1H,J=5.7,5.4 and 5.7 Hz,-CH),1.35-1.45(m,15H),0.78-0.89[tt,6H,J=14.1 and 14.4Hz,(-CH3)2]；MS：m/z,359.4[M+H]+,381.7[M+Na]+.HRMS：m/z[M+H]+calcd.for C18H34N2O5358.4813；found 358.48，HPLC 純度99.4%，收率89%（圖3）。

圖3 (1S,2S,3S,4R)-3-[（1S）-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羥基-環戊烷羧酸甲酯（2）的制備Fig.3 Preparation of (1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-amino-2-ethylbutyl]-4-[t-butyl amino]-2-hydroxycyclopentane carboxyl acid(2)

(3)帕拉米韋(3)的制備

操作：將(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羥基-環戊烷羧酸甲酯（化合物2，275 g，1.0 eq）加入600 mL甲苯中，降溫至0～5 ℃，滴加醋酸酐（86.0 g，1.1 eq.），滴加完升溫至室溫，攪拌1 h，控溫15～25 ℃，滴加10% 碳酸鈉水溶液500 mL，滴畢，分層，有機層加入濃鹽酸調節pH 值至2～3，攪拌30 min，分層，水層用甲苯洗滌1 次，合并水層，水層中加入30% 氫氧化鈉溶液，調pH 值至8～9，同時向反應液中分三次滴加三氮鹽酸甲脒的飽和溶液（124.5 g，1.1 eq.）和氫氧化鈉的飽和溶液，維持反應液pH 值8～9，滴加完畢，攪拌1 h，監控反應完畢，降溫至0～5 ℃，攪拌2 h，過濾，真空50 ℃干燥，得帕拉米韋，1H NMR(400 MHz,D2O)δ4.29-4.31(m,2H),3.76-3.80(m,1H,-CH),2.65-2.67(m,1H,-CH),2.46-2.51(ddd,1H,J=9.6,3.6 and8.4Hz,-CH),2.14-2.18(m,1H,-CH),1.90(s,3H,-CH3),1.73-1.76(m,1H,-CH),1.38-1.44(m,3H),0.92-0.99(m,2H),0.86-0.89(t,3H,J=14.4 Hz,-CH3),0.81-0.83(t,3H,J=14.4 Hz,-CH3);13C NMR(150 MHz,D2O)δ181.7,173.7,155.6,75.4,55.2,54.1,50.4,50.0,43.4,34.0,22.8,21.9,21.0,12.2,11.3.MS:m/z,329.3[M+H]+,351.4[M+Na]+,326.6[M-H]+.HRMS:m/z[M+H]+calcd.for C15H29N4O4329.2183;found 329.22，純度99.8%，收率97.4%（圖4）。

圖4 帕拉米韋（3）的制備Fig.4 Preparation of palamivir（3）

3.結果與討論

本研究對帕拉米韋的合成工藝進行了改進和優化，主要包括制備(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羥基-環戊烷羧酸甲酯及帕拉米韋等步驟，該改進后的工藝，連續化操作且反應條件溫和、操作容易、處理簡單、環境污染小、安全系數高、其最終產品純度高，工藝過程綠色環保。

帕拉米韋作為一種非常重要的醫藥產品，有著重要的醫療用途，市場需求量大。本工藝優點在于：

（1）在還原開環反應時，通過采用紅鋁甲苯溶液代替傳統工藝方法中的貴金屬催化加氫和氫化鋁鋰還原的條件，優化了反應方案，使得反應的產率大幅度提高，同時降低了反應的危險性，由于是均相反應，反應轉化率提高。

（2）在進行甲酯化時，采用連續化反應，可以短時有效的在穩定pH 下反應，抑制了BOC 的脫除，減少了再次上氨基保護的步驟及副反應的發生，反應速度提高。

（3）反應轉化率的提高，故無需反應過程中中間體的分離純化處理。優化后的反應方案，產率得到提高，成本降低，環境友好，符合綠色現代化生產要求。采用改進和優化后的新工藝，產率提高，成本降低，環境友好，為大規模工業化生產提供客觀理論與實驗論據。