硼氢化立体选择性还原制备拉米夫定的研究

徐伟明，黄卓豪，李万梅，游金宗，蒋善会，章鹏飞

(1.杭州师范大学材料与化学化工学院,浙江 杭州 310036；2.浙江外国语学院理工学院,浙江 杭州 310012；3. 杭州科本药业有限公司,浙江 杭州 310004)

拉米夫定为抗乙肝及艾滋病的主要用药，也是治疗艾滋病的主要药物Epivir、Combivir及Trizivir的原料.近几年来，拉米夫定作为一种新的核苷类似物广泛被医患接受，是目前临床应用中疗效最好的、最具代表性的核苷类似物[1].核苷类药物是通过基因疗法(基因治疗)来发挥作用.基因治疗是将特定的遗传物质(核苷酸的片段)转入患者特定的细胞内，以达到预防和改变疾病状态的目的.拉米夫定的作用机制为抑制病毒DNA多聚酶和逆转录酶活性，并对病毒DNA链的合成和延长有竞争性抑制作用.为了防止体内的酶对治疗基因片段的破坏与降解，研究人员不断发明和完善对核苷酸片段的保护与修饰，以期取得理想的效果.随着艾滋病在世界范围内的迅速蔓延以及乙肝患者人数增多，开发和研究拉米夫定的合成技术，引起了全世界医药行业的广泛兴趣.

拉米夫定的合成以通过关键中间体2R-顺式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I还原的方法最为常用(图1).文献和专利报道这个过程通常情况下是在红铝[2]、硼氢化钾[3]或氢化铝锂[4]还原下完成的.虽然还原的方法已经工业化，但是这几种还原剂都存在着或多或少的缺点：红铝市场价格很高而且反应活性非常强，工业上操作极不方便，后处理上也较为麻烦，反应完后水解产生的偏铝酸钠很难过滤；硼氢化钾还原能力相对较弱，使得产品收率不高；氢化铝锂的还原能力较强，完全能满足反应的需要，但是同样价格较贵，且反应条件苛刻，容易着火，安全性差，工业化上生产和安全成本高.另外，上述还原剂的使用都会造成中间体2R-顺式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I的少量消旋，从而影响到产品纯度和收率.

图1 拉米夫定的合成

本课题组多年来一直从事糖化学相关方面的研究，我们发现糖环上含有羰基官能可以在Pd、Zn、Cu等金属的作用下与糖环发生空间配位，从而可以高效地进行选择性环合[5]，不对称炔基化反应[6]和不对称Strecker反应[7]等，反应过程都有很好的立体选择性.考虑到2R-顺式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I与我们原先研究的含有羰基官能团的类糖环在结构上非常的类似，通过实验，发现2R-顺式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯I也能与金属Pd、Zn、Cu等形成较稳定的络合物，另外，在还原能力的选择方面，硼氢化锌的还原能力与氢化铝锂(LiAlH4)相当，因此利用金属锌离子与具有类糖环结构的有效空间配位以及选择硼氢化锌作为还原剂(可以适当加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)增加其稳定性).在拉米夫定制备过程中，我们开发了一种高效还原剂硼氢化锌催化还原CME((2R,5R)-5-(胞嘧啶-1-基)-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯)的反应体系，可以有效抑制消旋化，确保以高产率制得高纯度的拉米夫定[8].在这个过程中硼氢化锌还原剂的使用，不仅原料廉价易得、还原能力适中，而且锌离子与底物形成六元环过渡态结构(图2)有效抑制消旋化，避免其他光学异构体杂质的影响.进一步使用高位阻的硼氢化试剂的研究还在进行中.

图2 锌参与拉米夫定六元环过渡态中间体的形成

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

北京泰克X-5(控温型)显微熔点仪(温度计未校正)；Bruker-TENSOR 27红外光谱仪；Bruker-Avance 400 HNMR型核磁共振仪(TMS为内标，CDCl3为溶剂)；WZZ-2B型自动旋光仪.

TLC:薄层板使用青岛海洋化工厂生产的硅胶GF25.

VLC：填料为青岛海洋化工厂生产的柱层析用100～200 mesh硅胶，湿法装柱.

石油醚均为60～90 ℃馏分分析纯试剂；其它试剂均系市售商品，用前未经处理.

1.2 硼氢化锌的制备

在氮气保护下干燥的1 000 mL烧瓶中加入41.5 g (330 mmol ) 无水ZnCl2和25.8 g(660 mmol) NaBH4， 然后加入干燥的四氢呋喃550 mL，室温下搅拌24 h，静置.上层的清液即为Zn(BH4)2的THF溶液，浓度约为0.30 M.

1.3 拉米夫定的制备

数据分析：

1H-400M NMR (DMSO-d6)δ: 7.81(d,J=15.6 Hz,1H)，7.25(brs,1H)，7.21(brs,1H)，6.20(m,1H)，5.74(d,J=15.6 Hz,1H)，5.31(m,1H)，5.17 (m,1H)，3.74(m,2H)， 3.40(dd,J=7.6 Hz, 3.6 Hz, 1H)，3.05(dd,J=7.6 Hz, 4.0 Hz, 1H).

2 结果与讨论

本项研究提供一种拉米夫定的制备方法，即对中间体化合物Ⅰ(即2R-顺式-胞嘧啶-1’-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸-L-薄荷基酯)的还原进行改进，摒弃价格较贵的红铝、氢化铝锂和还原能力较弱的硼氢化钠及硼氢化钾，采用立体选择硼氢化还原的合成路线，从而高效地得到拉米夫定.

[1]袁秀菊，姚亮元，宿亮，等.一种拉米夫定的制备方法：中国,ZL201210233212.5[P].2012-11-28.

[2]冉东升.拉米夫定适合工业化的制备方法：中国，ZL200410023744.1[P].2006-09-13.

[3]张瑞华,袁秀菊,刘友先,等.拉米夫定非对映选择合成方法：中国,ZL200910043203.8[P].2009-09-30.

[4]赵康.拉米夫定核苷类衍生物的制备方法及其应用：中国,ZL200510015609.7[P].2007-05-02.

[5]Shen C, Zhang P F, Liu X G. A concise, efficient synthesis of sugar-based benzothiazoles through chemoselective intramolecular C-S coupling[J]. Chem Sci,2012,3(7):2388-2393.

[6]Mao J G, Zhang P F. Diastereoselective alkynylation of glucose-modified imines with terminal alkynes[J]. Tetrahedron: Asymmetry,2009,20:566-569.

[7]Zhou G B, Zhang P F, Pan Y J. A novel method for synthesis of arylacetic acids from aldehydes,N-(2,3,4,6-tetra-O-pivaloylated-D-glucopyranosyl) amineand trimethylsilylcyanide[J]. Tetrahedron,2005,61:5671-5677.

[8]游金宗,俞永平,蒋善会,等.一种拉米夫定的制备方法：中国,ZL201110052195.0[P].2011-08-17.