利托那韦的合成工艺研究

何彩玉，丁小娟，徐洪根，崔 颖，程 杰，柏 俊

(1.安徽中医药大学药学院，安徽 合肥 230031;2.安徽省食品药品检验研究院科学研究办公室，安徽合肥 230022)

艾滋病(AIDS)即“获得性免疫缺陷综合征”，于1981年为临床发现，是由于人体免疫缺陷病毒(HIV)的感染所致，使得人体免疫系统遭到破坏，易于发生感染以及肿瘤等，最终引起患者死亡，严重威胁着人们的生命健康［1-2］。截至目前，艾滋病仍然无法得到完全的控制，其治疗方法的研究仍是摆在医药工作者面前的一大难题。对于艾滋病的治疗，主要以抗HIV的药物开发为主，主要包括蛋白酶抑制剂、逆转录酶抑制剂、整合酶抑制剂等药物。自1995年第一个蛋白酶抑制剂——沙奎那韦被美国FDA批准以来，相继开发出了一系列的蛋白酶抑制剂类药物，主要包括利托那韦、茚地那韦、奈非那韦、安泼那韦、洛匹那韦、阿扎那韦以及氟沙那韦等［3-4］。

利托那韦，化学名为(2S，3S，5S)-5-［N-［N-［［N-甲基-N-［(2-异丙基-4-噻唑基)甲基］胺基］羰基］缬氨羧基］胺基］-2-［N-［(5-噻唑基)甲氧羰基］胺基］-1，6-二苯基-3-羟基己烷，是由美国Abbott公司开发的HIV蛋白酶抑制剂，临床上用于艾滋病的治疗。利托那韦主要以与洛匹那韦组成复方制剂［5-6］的形式用于艾滋病的治疗，首先于2000年获得美国FDA批准上市，目前已在20多个国家获得临床批准，具有巨大的市场前景。

利托那韦的结构中具有两个酰胺键，将其断裂可以得到三个部分，如图2所示:(5-噻唑基)甲氧羰基衍生物片段、(2S，3S，5S)-2，5- 二氨基 -3-羟基-1，6-二苯基正己烷片段(该片段也是利托那韦的核心片段)、N-甲基-［N-［(2-异丙基-4-噻唑基)甲基］胺基羰基］缬氨羧衍生物片段。图2中L1、L2基团代表易于离去的基团，如-Cl、4-硝基苯基甲氧基等。

Bellani等［7］首先制得化合物2，使其与化合物1反应制得化合物3，化合物3在三光气(BTC)作用下与化合物4反应制得化合物5(两步产率为38%)，化合物5再在氢氧化钯碳作用下脱去氨基的保护基，得到化合物6，化合物6与化合物7反应制得最终化合物利托那韦(两步产率为27%)。本课题组经过实践之后，认为以上方案存在以下不足之处:(1)反应总的产率较低，仅为10%;(2)反应中应用到三光气、氢氧化钯碳等，增加了危险性，降低了经济性;(3)2位氨基上的基团是分两步完成连接的，增加了实验步骤，导致原料的浪费，提高了成本。

通过以上分析，并结合其他课题组在利托那韦合成上的工作［8-9］，本课题组设计出利托那韦的合成工艺(如图4所示):首先以光学纯的(2S，3S，5S)-2-胺基-3-羟基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷的丁二酸盐(化合物8)作为原料，使其与化合物9反应构建第一个酰胺键，得到中间体化合物10;化合物10在盐酸作用下脱去氨基上的叔丁氧羰基(Boc)保护得到化合物11，化合物11再同 N-［N-甲基 -N-［(2-异丙基-4-噻唑基)甲基］胺基羰基］缬氨酸(化合物12)构建酰胺键以制得利托那韦(总的得率约为57%，纯度＞99%)。

1 主要仪器与试剂

(2S，3S，5S)-2- 胺基 -3- 羟基 -5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷丁二酸盐(化合物8)参考文献制得［8］，试剂均为市售分析纯。(2S，3S，5S)-2-(4-噻唑甲氧羰基)胺基-3-羟基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷盐酸盐(化合物11 salt纯度 ＞98%)，利托那韦(纯度 ＞99%)。Bruker DRX400型核磁共振仪;WRS-2微机熔点仪(上海易测仪器设备有限公司);岛津LC-10AT高效液相色谱仪(纯度分析使用色谱柱:辛烷基硅烷键和硅胶色谱柱);流动相:30 mmol·L-1磷酸二氢钾水溶液(磷酸调 pH=3.0)∶乙腈(50∶50);流速:1.0 mL·min-1;进样量:10 μL;检测波长:210 nm。

2 实验方法

2.1 (2S，3S，5S)－2－(4－噻唑甲氧羰基)胺基－3－羟基－5－(叔丁氧羰基胺基)－1，6－二苯基己烷盐酸盐(11 salt)的制备 于500 mL单口烧瓶中加入15.0 g(33.86 mmol)(2S，3S，5S)-2- 胺基-3-羟基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷丁二酸盐(化合物8)、10.5 g(37.23 mmol)［(5-噻唑基)甲基］-(4-硝基苯基)碳酸酯(化合物9)、10.37 g(103.69 mmol)碳酸氢钾、200 mL 乙酸乙酯，室温下搅拌，加入35 mL蒸馏水，保持温度在25～30℃至固体全溶，停止搅拌，分层除去水相，保留有机相于反应瓶中，升温至65℃反应6～8 h，HPLC监控原料化合物8反应完全。降温至25～30℃，缓慢滴加2.09 g浓氨水，于25～30℃下反应3 h，然后以3×160 mL 10%(wt%)K2CO3溶液洗涤。将有机相于20℃下搅拌，缓慢滴加12.7 mL浓盐酸(30 min滴完)，升温至50℃下反应100 min，HPLC监控中间体化合物10反应完全。将温度降至室温，过滤，真空干燥后得到14.80 g白色固体状化合物 11 salt，产率 97%，纯度 ＞98%。1H NMR(DMSO-d6，400 MHz)δ:9.21(s，1H，Ar-H)，8.17(s，3H，N-H)，7.91(s，1H，Ar-H)，7.32-7.13(m，8H，Ar-H)，5.29-5.17(m，3H)，5.13(d，2H，J=3.6 Hz)，3.71(m，2H)，3.48(s，1H)，3.00(m，1H)，2.84(m，2H)，2.64(m，1H)，1.62(m，2H)。

2.2 利托那韦的制备 于100 mL单口烧瓶中加入 1.50 g(3.35 mmol)化合物 11 salt、40 mL 乙酸乙酯，室温下搅拌，缓慢滴加10%(wt%)NaOH溶液(15 mL)，调节 pH 至8.5～9.5。静置分层，弃去水相，有机相以25%(wt%)NaCl溶液洗至中性，无水硫酸镁干燥、过滤、浓缩，得到黄色黏稠状液体(化合物 11)1.26 g。

N2保护下，于100 mL三口烧瓶中加入1.15 g(3.68 mmol)N-［N-甲基 -N-［(2-异丙基 -4-噻唑基)甲基］胺基羰基］缬氨酸(化合物12)、20 mL四氢呋喃(THF)，搅拌溶解，加入10 mL THF溶解的 1.26 g(3.07 mmol)化合物 11 溶液、0.59 g(4.39 mmol)1-羟基苯并三氮唑(HOBT)，搅拌至全溶。温度控制在5～10℃，缓慢滴加15 mL THF溶解的0.82 g(3.99 mmol)二环己基碳二亚胺(DCC)溶液，20 min滴完，用5 mL THF润洗一次，5～10℃下搅拌30 min，移至室温下反应过夜(不少于12 h)，HPLC监控原料化合物11反应完全。

反应液移至1 000 mL单口烧瓶中，加入100 mL 乙酸乙酯、150 mL 0.4 mol·L-1HCl溶液，室温下搅拌30 min，加入400 mL蒸馏水，继续搅拌10 min。静置分层，弃去水层，再加入 200 mL 5%(wt%)NaHCO3溶液，继续搅拌30 min。静置分层，弃去水层，有机层以4×150 mL饱和NaCl溶液洗涤，无水硫酸镁干燥、过滤、浓缩，得到利托那韦粗品(淡黄色黏稠状液体)1.50 g，产率 69.6%，纯度＞96%。将所得1.50 g利托那韦粗品于氮气保护下，以30 mL 1∶1(v/v)乙酸乙酯/正庚烷重结晶得到1.28 g利托那韦(白色固体)，产率85.3%，纯度＞99%。熔点:119 ～120 ℃ (文献值［10］:121.5 ～122.5 ℃);1H NMR(CDCl3，400 MHz)δ:8.69(s，1H，Ar-H)，7.73(s，1H，N-H)，7.19-6.91(m，12H，Ar-H)，6.67(d，1H，J=7.2 Hz，N-H)，6.13(br，1H，N-H)，5.27(d，1H，J=9.2 Hz)，5.13(s，2H)，4.24(d，1H，J=10.8 Hz)，4.11(d，1H，J=6.0 Hz)，3.94(t，1H)，3.68(d，1H，J=8.0 Hz)，3.56(s，1H)，3.18(m，1H)，2.87(s，3H)，2.76(s，2H)，2.66(d，2H，J=6.0 Hz)，2.18(m，2H)，1.53(d，2H，J=7.6 Hz)，1.28(d，6H，J=6.0 Hz)，0.78(d，6H，J=6.4 Hz)。

3 结果与讨论

3.1 化合物11 salt的合成 化合物8中的丁二酸会阻碍其与化合物9的偶联，因此首先要在碱性条件下脱去丁二酸。对化合物8中的5位氨基进行了Boc保护，能够降低副反应的发生，这也会使得反应产物化合物10中的氨基仍为Boc保护状态，因此需要进行脱保护，以便于进行下一步反应。本实验中使用浓盐酸对氨基进行脱保护，反应明显，白色固体会很快析出，并且操作简单，直接过滤便可得到高纯度的化合物11 salt，HPLC纯度为98%以上。

3.2 利托那韦的合成 从化合物11到利托那韦为一步偶联反应，形成一分子酰胺键，该步反应为整个工艺路线中的关键步骤，有必要进行工艺优化。如表1所示，我们考察了利托那韦合成中溶剂、脱水剂以及后处理方式等因素对于反应的影响。我们选用了四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)两种溶剂体系进行考察(序号 1、2、3、4、5、6)，发现THF体系中产率最高;然后，我们考察了脱水剂二环己基碳二亚胺(DCC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)对反应的影响(序号1、2、3、4)，发现两种脱水剂对反应的影响差别不大，但是二环己基碳二亚胺(DCC)的价格较1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)便宜得多，并且DCC在THF中的溶解性较EDC更好;最后，我们考察了后处理方式对反应的影响(序号 1、2)，发现采用 0.2 mol·L-1稀盐酸洗涤、蒸馏水洗涤、再用5%NaHCO3溶液洗涤的后处理方式，能够使产物获得更高的纯度。最终，我们确定优化的最佳反应条件为THF为反应溶剂，DCC为反应中的脱水剂，采用0.2 mol·L-1稀盐酸洗涤、蒸馏水洗涤、再用5%NaHCO3溶液洗涤的后处理方式，这样既能保证获得较高的产率(69.3%)，又能保持较高的产物纯度(96.4%)，同时操作方式简单易行，适用于工业化生产。

表1 溶剂、脱水剂以及后处理方式对反应的影响

4 结论

本次研究中，我们使用(2S，3S，5S)-2-胺基-3-羟基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷的丁二酸盐作为起始原料，通过第一次酰胺化、氨基脱保护以及第二次酰胺化三步反应，成功地以较高的收率制备了利托那韦，总收率约为57%，纯度＞99%。本次研究中制得的所有中间体及最终目标产品都经过了核磁氢谱的结构确证。对三步反应中的最后一步酰胺化反应进行了重点优化，考察了溶剂、脱水剂以及后处理方式对反应的影响情况，最终确定了最优的反应条件。经过优化之后的利托那韦合成工艺路线具有高效、简洁以及绿色等特点，能够满足工业化生产的需要，具有广阔的应用前景。

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