利托那韋的合成工藝研究

何彩玉，丁小娟，徐洪根，崔 穎，程 杰，柏 俊

(1.安徽中醫(yī)藥大學藥學院，安徽 合肥 230031;2.安徽省食品藥品檢驗研究院科學研究辦公室，安徽合肥 230022)

艾滋病(AIDS)即“獲得性免疫缺陷綜合征”，于1981年為臨床發(fā)現，是由于人體免疫缺陷病毒(HIV)的感染所致，使得人體免疫系統(tǒng)遭到破壞，易于發(fā)生感染以及腫瘤等，最終引起患者死亡，嚴重威脅著人們的生命健康［1-2］。截至目前，艾滋病仍然無法得到完全的控制，其治療方法的研究仍是擺在醫(yī)藥工作者面前的一大難題。對于艾滋病的治療，主要以抗HIV的藥物開發(fā)為主，主要包括蛋白酶抑制劑、逆轉錄酶抑制劑、整合酶抑制劑等藥物。自1995年第一個蛋白酶抑制劑——沙奎那韋被美國FDA批準以來，相繼開發(fā)出了一系列的蛋白酶抑制劑類藥物，主要包括利托那韋、茚地那韋、奈非那韋、安潑那韋、洛匹那韋、阿扎那韋以及氟沙那韋等［3-4］。

利托那韋，化學名為(2S，3S，5S)-5-［N-［N-［［N-甲基-N-［(2-異丙基-4-噻唑基)甲基］胺基］羰基］纈氨羧基］胺基］-2-［N-［(5-噻唑基)甲氧羰基］胺基］-1，6-二苯基-3-羥基己烷，是由美國Abbott公司開發(fā)的HIV蛋白酶抑制劑，臨床上用于艾滋病的治療。利托那韋主要以與洛匹那韋組成復方制劑［5-6］的形式用于艾滋病的治療，首先于2000年獲得美國FDA批準上市，目前已在20多個國家獲得臨床批準，具有巨大的市場前景。

利托那韋的結構中具有兩個酰胺鍵，將其斷裂可以得到三個部分，如圖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-羥基-1，6-二苯基正己烷片段(該片段也是利托那韋的核心片段)、N-甲基-［N-［(2-異丙基-4-噻唑基)甲基］胺基羰基］纈氨羧衍生物片段。圖2中L1、L2基團代表易于離去的基團，如-Cl、4-硝基苯基甲氧基等。

Bellani等［7］首先制得化合物2，使其與化合物1反應制得化合物3，化合物3在三光氣(BTC)作用下與化合物4反應制得化合物5(兩步產率為38%)，化合物5再在氫氧化鈀碳作用下脫去氨基的保護基，得到化合物6，化合物6與化合物7反應制得最終化合物利托那韋(兩步產率為27%)。本課題組經過實踐之后，認為以上方案存在以下不足之處:(1)反應總的產率較低，僅為10%;(2)反應中應用到三光氣、氫氧化鈀碳等，增加了危險性，降低了經濟性;(3)2位氨基上的基團是分兩步完成連接的，增加了實驗步驟，導致原料的浪費，提高了成本。

通過以上分析，并結合其他課題組在利托那韋合成上的工作［8-9］，本課題組設計出利托那韋的合成工藝(如圖4所示):首先以光學純的(2S，3S，5S)-2-胺基-3-羥基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷的丁二酸鹽(化合物8)作為原料，使其與化合物9反應構建第一個酰胺鍵，得到中間體化合物10;化合物10在鹽酸作用下脫去氨基上的叔丁氧羰基(Boc)保護得到化合物11，化合物11再同 N-［N-甲基 -N-［(2-異丙基-4-噻唑基)甲基］胺基羰基］纈氨酸(化合物12)構建酰胺鍵以制得利托那韋(總的得率約為57%，純度＞99%)。

1 主要儀器與試劑

(2S，3S，5S)-2- 胺基 -3- 羥基 -5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷丁二酸鹽(化合物8)參考文獻制得［8］，試劑均為市售分析純。(2S，3S，5S)-2-(4-噻唑甲氧羰基)胺基-3-羥基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷鹽酸鹽(化合物11 salt純度 ＞98%)，利托那韋(純度 ＞99%)。Bruker DRX400型核磁共振儀;WRS-2微機熔點儀(上海易測儀器設備有限公司);島津LC-10AT高效液相色譜儀(純度分析使用色譜柱:辛烷基硅烷鍵和硅膠色譜柱);流動相:30 mmol·L-1磷酸二氫鉀水溶液(磷酸調 pH=3.0)∶乙腈(50∶50);流速:1.0 mL·min-1;進樣量:10 μL;檢測波長:210 nm。

2 實驗方法

2.1 (2S，3S，5S)－2－(4－噻唑甲氧羰基)胺基－3－羥基－5－(叔丁氧羰基胺基)－1，6－二苯基己烷鹽酸鹽(11 salt)的制備 于500 mL單口燒瓶中加入15.0 g(33.86 mmol)(2S，3S，5S)-2- 胺基-3-羥基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷丁二酸鹽(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)碳酸氫鉀、200 mL 乙酸乙酯，室溫下攪拌，加入35 mL蒸餾水，保持溫度在25～30℃至固體全溶，停止攪拌，分層除去水相，保留有機相于反應瓶中，升溫至65℃反應6～8 h，HPLC監(jiān)控原料化合物8反應完全。降溫至25～30℃，緩慢滴加2.09 g濃氨水，于25～30℃下反應3 h，然后以3×160 mL 10%(wt%)K2CO3溶液洗滌。將有機相于20℃下攪拌，緩慢滴加12.7 mL濃鹽酸(30 min滴完)，升溫至50℃下反應100 min，HPLC監(jiān)控中間體化合物10反應完全。將溫度降至室溫，過濾，真空干燥后得到14.80 g白色固體狀化合物 11 salt，產率 97%，純度 ＞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 利托那韋的制備 于100 mL單口燒瓶中加入 1.50 g(3.35 mmol)化合物 11 salt、40 mL 乙酸乙酯，室溫下攪拌，緩慢滴加10%(wt%)NaOH溶液(15 mL)，調節(jié) pH 至8.5～9.5。靜置分層，棄去水相，有機相以25%(wt%)NaCl溶液洗至中性，無水硫酸鎂干燥、過濾、濃縮，得到黃色黏稠狀液體(化合物 11)1.26 g。

N2保護下，于100 mL三口燒瓶中加入1.15 g(3.68 mmol)N-［N-甲基 -N-［(2-異丙基 -4-噻唑基)甲基］胺基羰基］纈氨酸(化合物12)、20 mL四氫呋喃(THF)，攪拌溶解，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-羥基苯并三氮唑(HOBT)，攪拌至全溶。溫度控制在5～10℃，緩慢滴加15 mL THF溶解的0.82 g(3.99 mmol)二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)溶液，20 min滴完，用5 mL THF潤洗一次，5～10℃下攪拌30 min，移至室溫下反應過夜(不少于12 h)，HPLC監(jiān)控原料化合物11反應完全。

反應液移至1 000 mL單口燒瓶中，加入100 mL 乙酸乙酯、150 mL 0.4 mol·L-1HCl溶液，室溫下攪拌30 min，加入400 mL蒸餾水，繼續(xù)攪拌10 min。靜置分層，棄去水層，再加入 200 mL 5%(wt%)NaHCO3溶液，繼續(xù)攪拌30 min。靜置分層，棄去水層，有機層以4×150 mL飽和NaCl溶液洗滌，無水硫酸鎂干燥、過濾、濃縮，得到利托那韋粗品(淡黃色黏稠狀液體)1.50 g，產率 69.6%，純度＞96%。將所得1.50 g利托那韋粗品于氮氣保護下，以30 mL 1∶1(v/v)乙酸乙酯/正庚烷重結晶得到1.28 g利托那韋(白色固體)，產率85.3%，純度＞99%。熔點:119 ～120 ℃ (文獻值［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 結果與討論

3.1 化合物11 salt的合成 化合物8中的丁二酸會阻礙其與化合物9的偶聯，因此首先要在堿性條件下脫去丁二酸。對化合物8中的5位氨基進行了Boc保護，能夠降低副反應的發(fā)生，這也會使得反應產物化合物10中的氨基仍為Boc保護狀態(tài)，因此需要進行脫保護，以便于進行下一步反應。本實驗中使用濃鹽酸對氨基進行脫保護，反應明顯，白色固體會很快析出，并且操作簡單，直接過濾便可得到高純度的化合物11 salt，HPLC純度為98%以上。

3.2 利托那韋的合成 從化合物11到利托那韋為一步偶聯反應，形成一分子酰胺鍵，該步反應為整個工藝路線中的關鍵步驟，有必要進行工藝優(yōu)化。如表1所示，我們考察了利托那韋合成中溶劑、脫水劑以及后處理方式等因素對于反應的影響。我們選用了四氫呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)兩種溶劑體系進行考察(序號 1、2、3、4、5、6)，發(fā)現THF體系中產率最高;然后，我們考察了脫水劑二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)對反應的影響(序號1、2、3、4)，發(fā)現兩種脫水劑對反應的影響差別不大，但是二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)的價格較1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)便宜得多，并且DCC在THF中的溶解性較EDC更好;最后，我們考察了后處理方式對反應的影響(序號 1、2)，發(fā)現采用 0.2 mol·L-1稀鹽酸洗滌、蒸餾水洗滌、再用5%NaHCO3溶液洗滌的后處理方式，能夠使產物獲得更高的純度。最終，我們確定優(yōu)化的最佳反應條件為THF為反應溶劑，DCC為反應中的脫水劑，采用0.2 mol·L-1稀鹽酸洗滌、蒸餾水洗滌、再用5%NaHCO3溶液洗滌的后處理方式，這樣既能保證獲得較高的產率(69.3%)，又能保持較高的產物純度(96.4%)，同時操作方式簡單易行，適用于工業(yè)化生產。

表1 溶劑、脫水劑以及后處理方式對反應的影響

4 結論

本次研究中，我們使用(2S，3S，5S)-2-胺基-3-羥基-5-(叔丁氧羰基胺基)-1，6-二苯基己烷的丁二酸鹽作為起始原料，通過第一次酰胺化、氨基脫保護以及第二次酰胺化三步反應，成功地以較高的收率制備了利托那韋，總收率約為57%，純度＞99%。本次研究中制得的所有中間體及最終目標產品都經過了核磁氫譜的結構確證。對三步反應中的最后一步酰胺化反應進行了重點優(yōu)化，考察了溶劑、脫水劑以及后處理方式對反應的影響情況，最終確定了最優(yōu)的反應條件。經過優(yōu)化之后的利托那韋合成工藝路線具有高效、簡潔以及綠色等特點，能夠滿足工業(yè)化生產的需要，具有廣闊的應用前景。

［1］楊文思，王 洋.艾滋病治療藥物——HIV抑制劑作用機制及研究進展［J］.現代生物醫(yī)學進展，2012，12(23):4560-4562，4565.

［2］胡玉麗，劉朝霞.對AIDS患者疼痛的護理干預［J］.中國艾滋病性病，2008，14(4):419.

［3］徐洪根，何彩玉，湯 君，等.洛匹那韋合成工藝研究［J］.安徽醫(yī)藥，2014，18(4):610-613.

［4］Joshi A，Véron JB，Unge J，et al.Design and synthesis of P1 –P3 macrocyclic tertiary-alcohol-comprising HIV-1 protease inhibitors［J］.J Med Chem，2013，56(22):8999-9007.

［5］Katende-Kyenda NL，Lubbe MS，Serfontein JHP，et al.Determining potential drug-drug interactions between lopinavir/ritonavir and other antiretrovirals and prescribed daily doses in a section of the private health care sector in South Africa［J］.Afr J Pha Pharmacol，2013，7(41):2727-2733.

［6］Aspiroz EL，Cabrera Figueroa SE，Cruz R，et al.Toxicogenetics of lopinavir/ritonavir in HIV-infected European patients［J］.Personalized Medicine，2014，11(3):263-272.

［7］Bellani P，Frigerio M，Castoldi P.Process for the synthesis of ritonavir:US，6407252B1［P］.2002-06-18.

［8］靳立人，許志杰，蔣洪平.一種合成利托那韋的方法:中國，1554647［P］.2004-12-15.

［9］Bose P，Biswas S，Rathore RS.A process for the synthesis of 2-amino-5-protected amino-3-hydroxy-1，6-diphenylhexant or a salt thereof-an intermediate ofantiviraldrugs:WO，2006/090 264 ［P］.2006-08-31.

［10］Bauer J，Spanton S，Henry R，et al.Ritonavir:an extraordinary example of conformational polymorphism［J］.Pharm Res，2001，18(6):859-866.