錢 捷，彭美紅，王 鴻

（浙江工業(yè)大學 藥學院，浙江 杭州 310032）

核苷類藥物中間體2－脫氧－α-D-核糖-1-磷酸的合成

錢 捷，彭美紅，王 鴻

（浙江工業(yè)大學 藥學院，浙江 杭州 310032）

2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸是酶法合成核苷類藥物的重要中間體，以往的化學合成法立體選擇性不高，筆者以α／β混合構型的1－氯-3′，5′-二（O-對氯苯甲?；?2-脫氧-D-核糖為原料，采用結晶誘導不對稱轉化技術，合成了單一構型的2－脫氧－α-D-核糖-1-磷酸鹽，HPLC測定其α構型含量為96.8%，總收率82.14%.考察了反應物投料比，反應時間，反應溫度等因素的影響，得到了較佳工藝條件為：投料摩爾比為1∶3，－5～0℃下結晶誘導反應23 h然后在含有3%環(huán)己胺的甲醇溶液中，45℃下反應36 h脫除保護基.該工藝反應條件溫和、操作簡單、產物立體選擇性好且收率高，是經(jīng)濟價值較高的合成路線.

2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸；結晶誘導不對稱轉化；核苷

核苷類藥物與天然核苷具有相似的結構，在體內能夠直接作用或干擾核酸的合成，具有良好的抗腫瘤、抗病毒和抗菌等活性［1－2］.2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸是酶法合成核苷類藥物的重要中間體［3－6］，然而以往化學合成得到的終產物往往是α－核苷和β－核苷的混合物，立體選擇性差，其產率較低.結晶誘導不對稱轉化技術是基于熱力學控制立體選擇性合成單一異構體的前沿技術［7－10］，它是采用結晶誘導劑使其中一種構型以晶體的形式析出，能夠解決核苷類藥物合成過程中無法得到單一構型的問題，尤其是在工業(yè)應用上具有顯著的效果.

1 材料與方法

在文獻［11］的基礎上以α／β混合構型的1－氯－3′，5′-二（O-對氯苯甲酰基）-2-脫氧-D-核糖為原料，采用結晶誘導不對稱轉化技術合成單一構型的核苷類藥物中間體2－脫氧－α-D-核糖-1-磷酸，其合成路線如下：

1.1 主要試劑

1－氯-3′，5′-二（O-對氯苯甲酰基）-2-脫氧-D-核糖（上海元吉化工有限公司）；正磷酸（國藥集團化學試劑有限公司）；乙腈（天津四友精細化工有限公司）；正三丁基胺（國藥集團化學試劑有限公司）；環(huán)己胺（上海凌峰化學試劑有限公司）；4-甲基-2-戊酮（國藥集團化學試劑）其他溶劑均為分析純或化學純.

1.2 主要儀器

X-4數(shù)字顯示顯微熔點測定儀（北京泰克儀器設備有限公司）；Micolet 6700紅外光譜儀（美國Thermo公司）；ZF-2紫外光譜儀（上海安亭電子儀器廠）；R-201旋轉蒸發(fā)儀（上海申勝生物技術有限公司）；Bruker ANANCEⅢ（500M）核磁共振儀（瑞士Bruker公司）；Agilent 1200高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）.

1.3 合成方法

1.3.1 3′，5′-O-二（4-苯甲酰氯）-2-脫氧－α-D-核糖－1－磷酸二環(huán)己基胺鹽（化合物Ⅰ）的合成

取98%的正磷酸7.02 g投入三角燒瓶，加入乙腈100 mL，加入正三丁胺5.6 mL，4A分子篩10 g攪拌至磷酸溶解，低溫冷卻至-5℃，加入1-氯-3′，5′-二（O-對氯苯甲?；?2-脫氧-D-核糖8.5 g在氮氣保護下攪拌反應13 h后，再加入正三丁基胺16.0 mL，繼續(xù)反應8 h得到酒紅色的透明液體，過濾除去分子篩，濾液蒸干得到紅棕色糖漿狀物質.糖漿狀物質用四甲基二戊酮溶解后，水洗3次，所得有機相冷卻至0℃，加入環(huán)己胺5.6 mL攪拌反應1 h析出白色沉淀，過濾，濾餅用四甲基二戊酮、丙酮洗滌，真空干燥得到白色固體12.78 g.

1.3.2 2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸二環(huán)己基胺（化合物Ⅱ）的合成

取3′，5′-O-二（4-苯甲酰氯）-2-脫氧－α-D-核糖－1－磷酸二環(huán)己基胺鹽7.02 g溶于甲醇120 mL，加入環(huán)己胺3.0 mL，40℃攪拌反應24 h，反應液濃縮，最終沉淀物用乙醇洗滌，真空干燥得到白色固體3.46 g.

2 結果與討論

2.1 3′，5′，-O-二對氯苯甲酰基2-脫氧－α-D-核糖－1－磷酸二環(huán)己胺鹽（化合物Ⅰ）的合成

2.1.1 化合物Ⅰ的結構表征

化合物Ⅰ經(jīng)熔點測定，紅外及核磁共振氫譜表征其結構正確：熔點mp：176～178℃（文獻值179～180℃）；IR （KBr）：2 942 cm－1，2 869 cm－1，1 723 cm－1；1H NMR（CD3OD）：8.08（2H，ddd），8.01（2H，ddd），7.50（2H，ddd），7.48（2H，ddd），6.01（1 H，ddd），5.49（1 H，ddd），4.87（1 H，ddd），4.67（1 H，dd），4.61（1 H，dd），4.54（1 H，dd），2.92（2 H，dd），2.58（1 H，dddd），2.42（1H，dddd），1.96（4H，m），1.81（4 H，m），177（2H，m）

2.1.2 氯糖與磷酸的投料比比對化合物Ⅰ收率的影響

由于磷酸加入后會改變反應體系的pH值，因此核糖-1-氯化物與磷酸的投料比影響化合物Ⅰ的收率.在核糖用量為8.48 g，溫度為－5℃，三丁基胺用量為11.2 mL條件下改變磷酸的用量反應23 h，考察核糖-1-氯化物與磷酸的投料比對化合物Ⅰ收率的影響.其結果如圖1所示.

圖1 核糖-1-氯化物與磷酸的比值對收率的影響Fig.1 Influence of molar ratio of nucleoside-1-chlorides and phosphoric acid on the yield of compoundⅠ

由圖1可以看出：當磷酸與核糖以摩爾比1∶1反應時，目標產物收率很低，磷酸的用量必須過量很多才能使反應進行的完全，當磷酸與核糖的摩爾比達到3∶1時反應產物的收率迅速提高，當超過3∶1后產物收率有少量的提高.從經(jīng)濟角度考慮，磷酸與核糖以摩爾比3∶1反應時產物有最大收率.

2.1.3 溶劑用量的影響

溶劑的用量對產物的收率有直接影響，尤其在工業(yè)化應用中直接影響產品的經(jīng)濟效益.在其他條件不變的情況下考察溶劑乙腈用量對化合物Ⅰ收率的影響.乙腈用量對化合物Ⅰ收率的影響結果如圖2所示.

圖2 乙腈用量對化合物Ⅰ收率的影響Fig.2 Influence of the amount of acetonitrile on the yield of compoundⅠ

實驗過程中發(fā)現(xiàn)當選擇60 mL的乙腈量時，核糖-1-氯化物不能完全溶解，攪拌過程中出現(xiàn)結塊，成團的現(xiàn)象.繼續(xù)往反應液中加入20 mL后，塊狀物之溶解，形成一個均勻的乳濁液，在加入三丁基胺后可以完全溶解為澄清透明溶液.由表可以看出，當乙腈用量為80 mL時，其產物收率只有78.21%，增加溶劑的用量產物的收率提高，其原因可能是乙腈用量不夠，反應物沒有完全溶解.當增加到120 mL后，繼續(xù)增加溶劑用量，產物收率不再提高.因此從經(jīng)濟和安全的角度考慮，當核糖為8.48 g時，乙腈的最佳用量為120 mL.

2.1.4 三丁基胺用量對產物收率的影響

三丁基胺在反應過程中作為一個重要的試劑，起到一個催化劑的作用，同時三丁基胺是本實驗中關鍵技術“結晶誘導不對稱轉化技術”的結晶誘導劑，它能夠與反應液中α／β混合構型的核糖-1-磷酸中的α構型結合，從而打破反應液中的平衡，使β構型不斷的向α構型轉化，最終形成α構型的核糖-1-磷酸三丁基胺鹽.其結晶誘導過程如下：

在其他條件不變的條件下，考察三丁基胺用量對化合物收率的影響，其反應結果如圖3所示.

圖3 核糖-1-磷酸與三丁基胺的摩爾比對化合物Ⅰ收率的影響Fig.3 Influence of molar ratio of nucleoside-1-chlorides and tri-n-Butylamine on the yield of compoundⅠ

在實驗過程中發(fā)現(xiàn)當核糖-1-氯化物與三丁基胺以1∶1的摩爾比反應時無法得到白色固體，原因可能是核糖-1-氯化物與當量的三丁基胺結合形成的化合物不穩(wěn)定.由圖可以看出：核糖-1-氯化物與三丁基胺用量的摩爾比為1∶3時反應產物有最大收率.

2.1.5 反應時間對產物收率的影響

在其他條件保持不變的條件下，考察反應時間對化合物Ⅰ收率的影響，其結果如圖4所示.

圖4 反應時間對化合物Ⅰ收率的影響Fig.4 Influence of reaction time on the yield of compoundⅠ

由圖4可以看出：隨著反應時間的延長，產物收率也隨之增加，當反應超過15 h后產物顏色逐漸變深，20 h后產率達到最大值，隨著反應時間繼續(xù)增加反應物產率沒有明顯增加，當反應時間延長到30 h后，產率有所下降.其原因可能是反應時間短的情況下，反應未完全，隨著反應時間過長，體系發(fā)生了副反應.因此控制反應時間20～25 h可以達到最大收率.

由于3′，5′-O-二對氯苯甲?；?2-脫氧-D-核糖－1－氯化物極不穩(wěn)定，需在0℃以下，無水條件下保存，因此實驗的反應溫度控制在－5～0℃，未研究其他反應溫度對產物收率的影響.

2.2 2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸二環(huán)己胺鹽（化合物Ⅱ）的制備

2.2.1 化合物Ⅱ的結構表征

化合物Ⅱ經(jīng)過熔點測定，紅外及核磁共振氫譜數(shù)據(jù)表征其結構正確：熔點mp：166～167℃（文獻值168～169 ℃）；IR （KBr）：2 939 cm－1，2 853 cm－1，2 238 cm－1，1 630 cm－1；1H NMR（D2O）：5.67（1 H，dd），4.14～4.07（2H，ddd），3.60（1 H，dd），3.52（1H，dd），3.07（2H，m），2.28～2.23（1 H，ddd），1.99（1H，ddd），1.89（4H，m），1.71（4H，m），1.57（2H，m），1.29～1.21（8H，m），1.12（2H，m）.

2.2.2 用環(huán)己胺甲醇溶液脫去保護基時環(huán)己胺含量對收率的影響

在其他條件相同的情況下，用環(huán)己胺體積分數(shù)為1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%，10%，20% 的甲醇溶液來脫去保護基，考察堿體積分數(shù)對產物收率的影響（圖5）.

圖5 堿用量對化合物Ⅱ收率的影響Fig.5 Influence of the amount of base on the yield of compoundⅡ

從圖5可以看出：當環(huán)己胺的用量為1%時，產物的收率為11.3%，其原因可能為堿的用量不夠.當環(huán)己胺的體積分數(shù)達到4%時，產物的產率最高.隨著環(huán)己胺濃度的增加，產物的收率逐漸降低.其原因可能是環(huán)己胺體積分數(shù)過高之后，產物在溶液中的溶解度增大.

2.2.3 反應溫度對化合物Ⅱ收率的影響

在其他條件不變的情況考察25，35，45，55℃等反應溫度對化合物Ⅱ收率的影響.其結果如圖6所示.

圖6 反應溫度對化合物Ⅱ收率的影響Fig.6 Influence of the reaction temperature on the yield of compoundⅡ

由圖6可以看出：在反應時間為48 h的情況下，隨著反應溫度的升高，產物的收率不斷增加，當溫度升高到45℃后，在相同反應時間內，反應溫度升高后產物的收率不再繼續(xù)增加.因此從經(jīng)濟的角度考慮選擇反應溫度為45℃較為理想.

2.2.4 用環(huán)己胺甲醇溶液脫去保護基時反應時間對收率的影響

在其他條件不變的情況下，選擇反應14，20，24，28，32，36，40，44，72 h考察反應時間對產物收率的影響（圖7）.

圖7 反應時間對化合物Ⅱ收率的影響Fig.7 Influence of the reaction time on the yield of compoundⅡ

從圖7中可以看出：在環(huán)己胺，甲醇以及溫度一定的條件下，反應時間對化合物Ⅱ的收率影響較大，反應液從開始到12 h以內反應液為透明澄清液，反應時間在13 h后開始變渾濁，隨著反應時間的延長，反應液開始由無色變成乳白色，同時有少量的絮狀沉淀產生，化合物Ⅱ的質量也在不斷增加，當反應時間延長到36 h時產物的質量增加較少，繼續(xù)延長反應到72 h，產物的質量也沒有明顯變化.因此在反應溫度為45℃的條件下，從經(jīng)濟的角度考慮反應的最佳時間為36 h.

3 結 論

以α／β混合構型的1－氯-3′，5′-二（O-對氯苯甲?；?2-脫氧-D-核糖為原料，采用結晶誘導不對稱轉化技術，以三丁基胺為催化劑經(jīng)過三步合成得到了單一構型的3′，5′-O-二對氯苯甲?；?－脫氧－α-D-核糖-1-磷酸二環(huán)己胺，并用IR，1HNMR對其結構進行了表征.合成3′，5′-O-二對氯苯甲?；?2-脫氧－α-D-核糖-1-磷酸二環(huán)己胺的最佳條件為核糖與磷酸的投料摩爾比為1∶3，三丁基胺用量為核糖摩爾量的三倍，反應溫度為-5～0℃，反應時間為23 h，其α構型含量為96.8%.2－脫氧－α-D-核糖-1-磷酸二環(huán)己胺的合成采用甲醇弱堿溶液脫除保護基，研究了脫除保護基的最佳條件為含有3%環(huán)己胺的甲醇溶液，反應溫度為45℃，反應時間為36 h，總收率為82.14%.

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Synthesis of a intermediate of nucleosides：2-deoxy－α-D-ribosyl-1-phosphate

QIAN Jie，PENG Mei-hong，WANG Hong
（College of Pharmaceutical Science，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，China）

2-deoxy－α-D-ribosyl-1-phosphate is a important intermediate for synthesizing nucleosides.2-deoxy－α-D-ribosyl-1-phosphate was synthesized from 1-chloro-3′，5′-di-（4-chlorobenzoyl）-2-deoxy－D-ribose by crystallization-induce asymmetric transformation，The yield of the product was 82.14%with 96.8 percent ofαconfiguration by HPLC.The influence factors of raw ratio，reaction time and reaction temperature were investigated.The optimum reaction conditions were determined as follows：The molar ratio of raw ratio was 1：3，reaction temperature was－5～0℃，the reaction time was 23 h.The protect group was released with weak-base solution，reacted at 45 ℃for 36 h in methanol with 3%cyclohexane.The process is mild reaction condition，good stereoselectivity，convenient to operate with low cost and high yield.This application is proved to be a technique with a higher economic value.

2-deoxy－α-D-ribosyl-1-phosphate；crystallization-induce asymmetric transformation；nucleosides

TQ463

A

1006-4303（2013）02-0138-05

2012-02-17

浙江省科技計劃項目（2009C13033-1）

錢 捷（1962－），男，江蘇揚州人，副教授，碩士，研究方向為藥物合成，E-mail：qianjie＠zjut.edu.cn.

（

陳石平）