李堅(jiān)軍鞠金軍 蒲 通 郭晶晶 俞傳明

（1.浙江工業(yè)大學(xué)，綠色制藥技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310014；2.浙江車頭制藥股份有限公司，浙江 仙居 317321）

研究與開發(fā)

阿昔洛韋的合成工藝改進(jìn)

李堅(jiān)軍1*鞠金軍1蒲 通2郭晶晶1俞傳明1

（1.浙江工業(yè)大學(xué)，綠色制藥技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310014；2.浙江車頭制藥股份有限公司，浙江 仙居 317321）

設(shè)計(jì)了1條以NaHSO4為催化劑合成阿昔洛韋的新工藝，以醋酐和1,3-二氧戊環(huán)為起始原料，合成2-氧雜-1,4-丁二醇二乙酯，然后再與乙?；蟮镍B嘌呤發(fā)生縮合制得雙乙酰阿昔洛韋，雙乙酰阿昔洛韋在Na2CO3水溶液中水解得到目標(biāo)產(chǎn)物阿昔洛韋?？疾炝嗽摴に囍蟹磻?yīng)溫度、催化劑用量、溶劑等對(duì)反應(yīng)收率和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在合成關(guān)鍵中間體2-氧雜-1,4-丁二醇二乙酯中，反應(yīng)溫度宜選用60℃；合成雙乙酰鳥嘌呤時(shí)n(鳥嘌呤):n(cat)=1.0:0.1為較佳；合成雙乙酰阿昔洛韋時(shí)選用甲苯作為反應(yīng)的較佳溶劑?？偸章蔬_(dá)到79%，并且產(chǎn)物純度較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

鳥嘌呤；2-氧雜-1,4-丁二醇二乙酯；阿昔洛韋；合成；硫酸氫鈉

阿昔洛韋（ACV），又名無環(huán)鳥苷，英文名acyclovir，化學(xué)名為9-[(2-羥基乙氧基)甲基]-鳥嘌呤，為一種高效廣譜的抗病毒藥，已被列入國家基本治療藥物，市場需求量大。該藥對(duì)I型及II型單純皰疹及帶狀水痘病毒高度有效，隨著人們研究的深入，該類藥物還可以應(yīng)用于抗HIV病毒[1]。

阿昔洛韋自1981年英國上市以來，它的合成方法和生產(chǎn)工藝研究一直受到人們的重視，至今已有多種合成方法：

1)以2-氯-6-碘嘌呤為原料，先與三甲基硅氧乙基碘甲醚縮合生成2-氯-9-[(2-羥乙氧基)甲基]-6-碘嘌呤，再在K2CO3作用下使6位碘被氧雜化，加壓使2位氯氨化得產(chǎn)品，總收率60%[2]。該工藝在第1步中要求-78℃的低溫和嚴(yán)格無水條件。

2)以2,6,9位硅烷化的鳥嘌呤為原料，與2-氧雜-1,4-丁二醇二乙酯（OBDDA），在碘和磷酸鹽的催化下縮合成為9-位取代的產(chǎn)物，然后再水解得產(chǎn)物，收率 35%[3]。

3)以鳥嘌呤為原料，先經(jīng)過乙?；蒒2,N9-雙乙酰鳥嘌呤（DAG），然后與2-氧雜-1,4-丁二醇二乙酯縮合生成雙乙酰阿昔洛韋（DACV），再水解得目標(biāo)產(chǎn)物，但在縮合過程中會(huì)生成7位雙乙酰阿昔洛韋（7-DACV），影響產(chǎn)品的質(zhì)量[4]；

4)以2-氨基-6-氯嘌呤為原料，經(jīng)硅烷化后，與乙酰溴代甲氧乙酯縮合，水解得目標(biāo)產(chǎn)物，收率64%。要用到劇毒的Hg(CN)2[5-6]。

在前人的不斷研究中，阿昔洛韋的生產(chǎn)工藝日漸成熟，但普遍還存在以下問題：原料價(jià)格昂貴，用到有毒試劑，產(chǎn)品品質(zhì)低、收率低，產(chǎn)品分離困難。這些問題給阿昔洛韋的工業(yè)化生產(chǎn)帶來了諸多困難。

本研究在參考以上路線及文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，選用以鳥嘌呤為原料，先經(jīng)乙?；蒁AG，然后再與OBDDA縮合生成DACV這條路線[7-9]。為了減少該路線傳統(tǒng)工藝中產(chǎn)率較低、后處理困難、各步催化劑不同造成交叉污染等不足，選用NaHSO4作為合成阿昔洛韋的催化劑，該催化劑是一種無機(jī)鹽催化劑，不僅價(jià)格低，還能夠應(yīng)用到阿昔洛韋的整個(gè)合成過程中，避免了交叉污染。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Shimadzu-GC2010 氣相色譜儀（GC），Varian-400 MHz核磁共振儀（CDCl3或DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)），WRS-1B熔點(diǎn)測定儀測定（溫度未較正），Agilent-1200series液相色譜儀，ZF-Ⅰ型三用紫外分析儀。

鳥嘌呤為化學(xué)純，醋酐和1,3-二氧五環(huán)為工業(yè)級(jí)，TLC板自制（硅膠GF 254），使用前活化，其余所用試劑為化學(xué)級(jí)或工業(yè)級(jí)。

1.2 合成實(shí)驗(yàn)

1.2.1 OBDDA

在100 mL三口燒瓶中，加入15.3 g（0.15 mol）醋酐（AC2O）、0.42 g（3.6 mmol）NaHSO4，室溫 25 ℃下攪拌，然后向燒瓶中緩慢滴加1,3-二氧五環(huán)7.4 g（0.1 mol），滴加完畢后，升溫至60℃反應(yīng)4 h。反應(yīng)式為：

反應(yīng)過程用GC檢測直至粗品含量不再增加時(shí)，停止反應(yīng)。將混合物減壓蒸餾（133.3 kPa），收集110℃的餾分即得產(chǎn)物，收率81%，純度99.1%。1HNMR（400 MHz，CDCl3）：δ=5.16（s，2H，OCH2O），4.14～4.09 （m，2H，CH2），3.73～3.71 （m，2H，CH2），1.97（s，3H，COCH3），1.95 （s，3H，COCH3）；13C-NMR （CDCl3，100 MHz）：δ=170.6，170.2，88.8，67.9，63.0，20.8，20.6。1.2.2 DAG

在500 mL單口燒瓶中加入鳥嘌呤30.2 g（0.2 mol）、0.72 g（6 mmol）NaHSO4、200 mL 醋酐和 100 mL冰乙酸（AcOH），然后回流反應(yīng)12 h。反應(yīng)式為：

反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去部分溶劑，剩余物過濾，濾餅依次用乙醇和水洗滌，后放入烘箱中80℃烘干，得 DAG 43.2 g，收率 92%。1H NMR（400 MHz,DMSO）：δ=8.45（s，1H，Ar－H），2.81（s，3H，CH3），2.21（s，3H，CH3）；13C NMR （DMSO，100 MHz）：δ=173.4，168.0，154.4，148.3，147.6，137.4，24.6，24.0。

1.2.3 DACV

在500 mL四口燒瓶中加入30 g（0.128 mol）DAG、1.53 g（12.8 mmol）NaHSO4、200 mL 甲苯，機(jī)械攪拌。升溫加熱回流分水，待分水完畢后，開始滴加45 g（0.246 mol）OBDDA，滴加完畢后，回流反應(yīng) 10 h。反應(yīng)式為：

停止加熱、冷卻、過濾、濾餅水洗、然后放入烘箱烘干，得35.8 g DACV，收率90.5%，高效液相色譜分析（HPLC）純度 98.9%，熔點(diǎn) 185.4～191.1 ℃（文獻(xiàn)為 189～190 ℃[7]）；1H NMR（400 MHz，DMSO）：δ=12.04 （s，1H，NH），11.75 （s，1H，NH），8.12 （s，1H，CH），5.47 （s，2H，NCH2），4.06 （t，J=4.8 Hz，2H，OCH2），3.68（t，J=4.8 Hz，2H，CH2O），2.18 （s，3H，CH3CO），1.95（s，3H，COCH3）；13C NMR （DMSO，100 MHz）：δ=173.2，169.9，154.6，148.6，147.9，139.8，120.0，72.3，66.6，62.6，23.8，20.6；MS（ESI）：m/z=308.0[M-H]-。

1.2.4 ACV

在500 mL三口燒瓶中加入 15.4 g（0.05 mol）DACV、15g（0.14 mol）Na2CO3、150 mL H2O、2.0 g 活性炭，加熱回流2 h，趁熱過濾，濾液用18 mol/L的鹽酸調(diào)pH至7，有大量白色固體析出，加熱溶解，冷卻，過濾，烘干。反應(yīng)式為：

最終得白色粉狀固體ACV 10.7 g，收率95.4%，熔點(diǎn) 255.5～257 ℃（文獻(xiàn)為 256～257 ℃[7]）。1H NMR（400 MHz，DMSO）：δ=10.56（s，1H，NH），7.76（s，1H，NCHN），6.46 （s，2H，NH2），5.31 （s，2H，NCH2O），4.65（s，1H，OH），3.45～3.41（m，4H，OCH2CH2O）；13C NMR（DMSO，100 MHz）：δ= 156.6，153.6，151.2，137.6，116.3，72.0，70.4，59.9；MS(APCI）：m/z=224.1[M-H]-。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響OBDDA收率與純度的因素

1,3-二氧戊環(huán)的開環(huán)反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，溫度對(duì)該反應(yīng)的影響較大，溫度過高會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)物含量上升[10]。因此重點(diǎn)對(duì)合成OBDDA的反應(yīng)溫度做了考察，結(jié)果如表1所示。

表1表明，60℃是合成OBDDA的適宜溫度條件。同時(shí)，對(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了考察，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)在保溫4 h后延長反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)率基本不變，因此選用4 h作為反應(yīng)的適宜反應(yīng)時(shí)間。

表1 反應(yīng)溫度對(duì)合成OBDDA收率的影響Tab 1 The effect of the temperature on yields of OBDDA

2.2 影響DAG收率的因素

催化劑用量是影響DAG合成收率的一個(gè)重要因素，因此對(duì)催化劑（cat）的用量進(jìn)行了考察，結(jié)果如表2所示。

表2 催化劑用量對(duì)合成DAG收率的影響Tab 2 The effect of the catalyst dosage on yields of OBDDA

由表2可知，增大催化劑用量能減少反應(yīng)時(shí)間，提高收率，但是隨著催化劑用量的持續(xù)增加，副產(chǎn)物較多導(dǎo)致收率下降。因此選用n(鳥嘌呤):n(cat)=1:0.10作為反應(yīng)的適宜條件。

2.3 影響DACV產(chǎn)率和純度的因素

在DACV的合成過程中會(huì)生成7-DACV，該物質(zhì)摻雜其中較難分離。據(jù)報(bào)道，7-DACV為動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物，DACV為熱力學(xué)產(chǎn)物，溫度越高，越容易形成DACV[7]。鑒于溫度對(duì)該反應(yīng)有較大影響，對(duì)不同沸點(diǎn)的溶劑甲苯、N,N′-二甲基甲酰胺、DMF二甲基亞砜（DMSO）、二甲苯、乙醇（EtOH）、二氯甲烷（DCM），進(jìn)行了篩選，結(jié)果如表3所示。

表3表明，甲苯為較優(yōu)溶劑，產(chǎn)品產(chǎn)率和含量都比較高。雖然溫度越高越有利于DACV的生成，但比甲苯沸點(diǎn)高的溶劑效果都不如甲苯，使用這些溶劑不僅產(chǎn)品產(chǎn)率低、純度差，同時(shí)還增加了能耗，不利于工業(yè)化。相反，沸點(diǎn)較甲苯低的溶劑雖然會(huì)降低能耗，但產(chǎn)品產(chǎn)率低。另外選用甲苯作溶劑還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即后處理更加簡便，僅僅通過過濾、水洗即能得到較高純度的產(chǎn)品，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

表3 溶劑對(duì)合成DACV收率的影響Tab 3 The effect of the solvents on yields of DACV

在合成ACV的過程中，水解原料由傳統(tǒng)的甲胺水溶液換成固體的Na2CO3，易于投料，后處理簡單，降低了三廢處理的成本，同時(shí)還運(yùn)用水作為重結(jié)晶溶劑，既降低了成本又提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

3 結(jié)論

開發(fā)了1條以NaHSO4為催化劑合成ACV的新工藝，首先以醋酐和1,3-二氧五環(huán)為起始原料，合成OBDDA，反應(yīng)溫度選用60℃；然后再與乙?；蟮镍B嘌呤發(fā)生縮合制得DACV，n(鳥嘌呤):n(cat)=1:0.10為最宜，選用甲苯作為反應(yīng)的溶劑，可大大降低副產(chǎn)物收率；DACV水解時(shí)選用Na2CO3替代傳統(tǒng)工藝的甲胺水溶液，易于操作，總收率達(dá)到79%。

該工藝主要以NaHSO4為催化劑，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率的同時(shí)，避免了多種催化劑帶來的交叉污染。經(jīng)改進(jìn)后的工藝具有操作簡便、原料價(jià)廉易得、反應(yīng)總收率較高、生產(chǎn)安全等特點(diǎn)，更有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

[1]Derudas M,Carta D,Brancale A,et al.The Application of Phosphoramidate Protide Technology to Acyclovir Confers Anti-HIV Inhibition[J].Journal of Medicinal Chemistry,2009,52:5520-5530.

[2]Barrio J R,Bryant J D,Keyser G E.A direct method for the preparation of 2-hydroxymethyl derivatives of guanine,adenine and cytosine[J].Journal of Medicinal Chemistry,1980,23:572-574.

[3]Lazrek H B,Baddi L,Smietana M,et al.One-pot synthesis of antiviral acyclovir and other nucleosides derivatives using doped natural phosphate as lewis acid catalyst[J].Nucleosides,Nucleotides&Nucleic Acids,2008,27(10/11):1107-1112.

[4]Matsumoto H,Kaneko C,Yamada K,et al.A convenient synthesis of 9-(2-hydroxyethoxymethyl)guanine(acyclovir)and related compounds[J].Chem.Pharma.Bull,1988,36(3):1153-1157.

[5]Robins M J,Hatfield P W.Nucleic acid related compounds:convenient and highyield synthesis of N-[(2-hydroxyethoxy)-methyl]-heterocycles as"acyclic nucleoside"analyogues[J].Canidian Journal of Chemistry,1982,60:547-553.

[6]謝瑜,金珠,韓璐.阿昔洛韋的制備方法:中國,101195621[P].2008-06-11.

[7]Singh D,Wani M J,Kumar A.A Simple Solution to the Age Old Problem of Regioselective Functionalization of Guanine:First Practical Synthesis of Acyclic N9-and/or N7-Guanine Nucleosides Starting from N2,N9-Diacetylguanine[J].Journal of Organic Chemistry,1999,64:4665-4668.

[8]Gao H W,Mitra A K.Regioselective synthesis of acyclovir and its various prodrugs[J].Synthetic Communicaions,2001,31(9):1399-1419.

[9]Chu C K,Du J F.Synthesis of acyclic guanine nucleosides:US,5583225[P].1996-12-10.

[10]張明.環(huán)氧丙烷開環(huán)酯化反應(yīng)的合成與量子化學(xué)理論研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007.

Improvement on the Synthesis Process of Acyclovir

Li Jianjun1,Ju Jinjun1,Pu Tong2,Guo Jingjing1,Yu Chuanming1
(1.Key Laboratory for Green Pharmaceutical Technologies and Related Equipment of Ministry of Education,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014;2.Zhejiang Charioteer Pharmaceutial CO.,LTD,Xianju,Zhejiang 317321)

A new process for the preparation of acyclovir which takes NaHSO4as catalyst was designed.First 2-oxa-1,4-butanediol diacetate was synthesized from acetic anhydride and 1,3-dioxycyclopentane,followed by condensation with acetyl guanine to get diacetylacylovir.Acyclovir was obtained from diacetylacylovir by hydrolyzed in the presence of Na2CO3.The effects of catalyst dosage,reaction temperature and solvent on the yields and product quality were discussed.The better temperature of synthesis 2-oxa-1,4-butanediol diacetate was 60℃and the better mass ratio of n(guanine):n(cat)=1.0:0.1 in the preparation of acetyl guanine.In the preparation of diacetylacylovir the better solvent was toluene.The overall yield of this process was up to 79%and the products had high purity which fit for large production.

guanine;2-oxa-1,4-butanediol diacetate;acyclovir;synthesis;NaHSO4

TQ463+.5

ADOI10.3969/j.issn.1006-6829.2012.02.004

*通信聯(lián)系人。E-mail：lijianjun@zjut.edu.cn

2012-01-30