替诺福韦艾拉酚胺的合成

薛金辉，刘 景，柯永新

（浙江工业大学药学院，浙江 杭州 310014）

0 引言

替诺福韦艾拉酚胺的化学名为：{9-[（R）-2-[[（S）-[[（S）-1-（异丙氧基羰基）乙基]氨基]苯氧基氧膦基]甲氧基]丙基]腺嘌呤}，分子式：C21H29N6O5P，相对分子质量：534.51。

替诺福韦艾拉酚胺（Tenofovir alafenamide fumarate，TAF）又称富马酸磷丙替诺福韦，是替诺福韦 （PMPA）的前药，由吉利德公司研发用于治疗乙肝 （HBV）及HIV。其用于乙肝的研究分别于2016年1月向美国FDA提交NDA申请，2016年2月向欧洲EMA提交NDA申请，2016年8月吉利亚医药向CFDA提交了化药1类临床试验申请[1]。TAF于2016年3月初获得FDA批准与利匹韦林（rilpivirine）、恩 曲 他 滨 （emtricitabine） 联 用 （ 即Odefsey）用于治疗无已知非核苷类逆转录酶抑制剂 （NNRTI）相关耐药突变且病毒载量低于100000拷贝/mL的HIV-1成人感染者以及12岁及以上体重至少35 kg的青少年感染者[2]。TAF属于新型的核苷类逆转录酶抑制剂，在临床期时TAF就以其十倍于替诺福韦酯 （TDF）的药效展现出其非常高的抗病毒活性[3-7]。从2004年以来，替诺福韦经历了十年的工艺改进，但是目前并未有具有很大创新性的合成工艺被开发。

1 合成路线分析

因为TAF为替诺福韦 （PMPA）的前药，故而合成中一般以PMPA为关键基点，再进行结构修饰。PMPA最常见是的拆分成HPA （R-9-（2-hydroxypropyl） adenine/R-9-（2-羟基丙基）腺嘌呤）与甲苯磺酰氧甲基膦酸二乙酯两个部分，而HPA是经过廉价易得的腺嘌呤来构建。目前适合工业化的也只有最初的路线，即以腺嘌呤为原料与R-碳酸丙烯酯反应，然后再在有机醇碱作用下与对甲苯磺酰氧甲基膦酸二乙酯连接，经三甲基溴硅烷作用水解后得到PMPA。2010年，各国专家在总结了大量PMPA生产文献的基础上对此路线做了较多的工艺优化，使得整体收率提升到了 24%[8]。 PMPA的合成无外乎两种途径：（1）HPA与对甲苯磺酰氧甲基磷酸二乙酯反应，再水解；（2）以 S-环氧氯丙烷为原料构建（（R）-（（（1-氯丙-2-基）氧基）甲基）膦酸二乙酯，腺嘌呤与之直接反应，再水解。由于市场上HPA的销量很大，并且价格合理，故而工业化上首选包含此中间体的路线。而工业上与本文合成HPA的主要区别就在于构建价格比较贵的R-碳酸丙烯酯。本文不经过构建R-碳酸丙烯酯，直接用其原料R-环氧丙烷与腺嘌呤反应，得到HPA，再与对甲苯磺酰氧甲基苄基苯基膦酸酯反应，最后与丙氨酸异丙酯反应得到 TAF（Scheme 1）。

Scheme 1 TAF合成路线

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

熔点用德国Büchi B-540熔点仪测定，核磁共振仪为Bruker Model AvanceⅢ500 MHz。薄层色谱使用薄层硅胶板（TLC，烟台江友硅胶），柱层析使用200～300目柱层析硅胶（青岛海洋化工）。所用试剂均为工业级。

2.2 实验操作

2.2.1 HPA的合成

取50 mL三口烧瓶，称取腺嘌呤2.00 g，粉末状NaOH 0.03 g，加入10 mL无水DMF （另除水），将反应体系置换N2，室温搅拌15 min。称取R-环氧丙烷1.28 g，在室温下缓慢滴加入三口烧瓶中，加毕，升温至85℃，在85℃保温搅拌6 h。反应液逐渐澄清，全程TLC监控，待腺嘌呤反应完全后，降温至70℃，加入30 mL甲苯，剧烈搅拌，自然冷却至室温，再冰浴搅拌30 min，过滤，用甲苯漂洗滤饼，干燥，得到类白色固体2.1 g。分离收率73%，HPLC检测纯度99%。用乙醇重结晶，干燥， 得白色粉末，m.p.191℃～192.4℃ （文献[9]：193℃）。

2.2.2 对甲苯磺酰氧甲基膦酸二乙酯的合成

向反应瓶中加入10 g亚磷酸二乙酯，3.2 g多聚甲醛，20 mL无水乙醇，1.1 g三乙胺。加热至85℃，搅拌3 h，反应液澄清透明，全程TLC监控，待反应完全后，冷却至室温，蒸除溶剂。得到无色澄清液体。

向无色澄清液体中加入30 mL无水甲苯，冰浴降温至0℃。分批加入14.5 g对甲苯磺酰氯，滴加三乙胺7.9 g。滴加完毕后保温反应3 h，再在室温搅拌16 h，TLC监控亚磷酸二乙酯反应完全。过滤，滤饼用甲苯淋洗，向滤液中加入饱和碳酸钠溶液20 mL，搅拌30 min，分液，有机层用水洗，无水硫酸镁干燥，过滤，得到淡黄色油状液体17.3 g，粗产率74%。

Diethoxyphosphorylmethyl tosylate[10]：1H NMR（500 MHz， CDCl3） δ7.81 （d， J=8.3 Hz， 2H），7.38 （d， J=8.3 Hz， 2H）， 4.22～4.11 （m， 6H），2.48 （s， 3H），1.30 （t，J=7.1 Hz，6H）.

2.2.3 R-9-[2-（二乙氧膦酰甲氧基）丙基]腺嘌呤的合成

称取HPA 2.0 g于50 mL三口烧瓶中，置换N2并加入异丙醇镁1.3 g，无水DMF 10 mL。升温至65℃，滴加对甲苯磺酰氧甲基膦酸二乙酯3.3 g，加毕，升高温度至75℃，在75℃下搅拌4 h。TLC显示HPA接近完全转化。将反应液冷却至室温，加入1.5 g冰醋酸，45 mL二氯甲烷，再次升温至60℃反应30 min，冷却至室温。滤除镁盐沉淀，滤饼用10 mL二氯甲烷淋洗。减压除去溶剂，得到淡黄色油状物，最后经柱层析（CH2Cl2：MeOH=30：1）得到产物，分离产率 80%。

2.2.4 PMPA的合成

取R-9-[2-（二乙氧膦酰甲氧基）丙基]腺嘌呤 2.0 g，加入40%HBr溶液6 mL，在 75℃下回流3.5 h。全程TLC监控，待反应完全后将反应液冷却至0℃，用50%NaOH调节至pH=3.0，继续搅拌1 h，有大量白色固态物质析出。减压抽滤，干燥，得到白色粉末状PMPA一水合物1.78 g，产率66.3%。用水重结晶，HPLC纯度＞99%。

（R）-9-（2-Phosphonomethoxypropyl）adenine[11]：1H NMR （500 MHz， DMSO-d6） δ 8.15 （s，2H），7.28 （br.s， 2H）， 4.30 （dd， J=14.4， 3.9 Hz，1H）， 4.17 （dd， J=14.4， 5.7 Hz， 1H）， 3.93-3.87 （m， 3H），3.62～3.52 （m，2H）， 1.05 （d，J=6.3 Hz， 3H）.

2.2.5 [[（1R）-2-（6-氨基-9H-嘌呤-9-基）-1-甲基乙氧基]甲基]磷酸单苯酯的合成

[[（1R）-2-（6-氨基-9H-嘌呤-9-基）-1-甲基乙氧基]甲基]磷酸单苯酯即TAF-1。向三口烧瓶中称取PMPA 1.0 g，加入15 mL吡啶，室温搅拌，待PMPA分布均匀后滴加亚磷酸三苯酯3.2 g。将反应液在100℃加热搅拌8 h，反应液先澄清再产生大量白色固体沉淀。向反应液中加入丙酮16 mL，室温搅拌30 min，再在冰浴下搅拌1 h，过滤，滤饼中加入10 mL水，用浓盐酸调节至pH≈3，冰浴搅拌 30 min，过滤，滤饼用乙醇洗涤，干燥，得到白色固体1.16 g，收率90%。

2.2.6 TAF的合成

向反应瓶中加入TAF-1 1 g，加入无水甲苯（另除水）10 mL。 称取 SOCl20.5 g，加入 2 mL甲苯，在室温下滴加入反应瓶中。将反应体系在85℃下保温搅拌至反应液溶清。蒸除溶剂，再次加入5 mL甲苯，蒸干。将残留物溶解于15 mL甲苯，待用。

取圆底烧瓶，称取L-丙氨酸异丙酯盐酸盐0.92 g，KHCO31.65 g，加入二氯甲烷 10 mL，室温剧烈搅拌3 h，过滤除去沉淀。将滤液转移至三口烧瓶，降温至-25℃。将上面待用的磷酰氯缓慢滴加入三口烧瓶中。滴加过程中监测反应液的pH，若 pH＜4，则用Et3N调节 pH=4～7。滴加完毕，升温至室温。用10%NaH2PO4溶液洗涤反应液两次，有机相再用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩得到黄色油状物。将油状物用5 mL的PhMe：CH3CN=4∶1的混合液重结晶，得到白色粉末0.92 g，收率 75%。

Tenofovir alafenamide fumarate[12]： white solid；1H NMR （500 MHz， CDCl3）δ 8.35 （s， 1H）， 8.01（s， 1H）， 7.31～6.98 （m， 5H）， 6.21 （br.s， 2H），5.05～4.95 （m，1H），4.39～4.31 （m，1H）， 4.15～3.89 （m，5H），3.70～3.61 （m，1H），1.29～1.19（m，12H）.

3 结论

本文探索了一条制备替诺福韦艾拉酚胺新工艺，以R-环氧丙烷与腺嘌呤为起始原料，得到R-9-（2-羟基丙基）腺嘌呤（HPA），再经与对甲苯磺酰氧甲基苄基苯基膦酸酯、丙氨酸异丙酯反应得到替诺福韦艾拉酚胺（TAF）。该工艺采用廉价的R-环氧丙烷替代价格昂贵的R-碳酸丙烯酯，使得工艺更为廉价、简洁，具有良好的工业应用前景。

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