四氢叶酸的合成与工艺研究

李果

（天津药物研究院药业有限责任公司，天津300301）

四氢叶酸，化学名称为N-[4-[(氨基-1,4,5,6,7,8-六氢-4-氧代-6-喋啶基）甲基]氨基]苯甲酰基-L-谷氨酸)，是制备5-甲酰四氢叶酸钙的重要中间体。5-甲酰四氢叶酸钙又名左亚叶酸钙，由美国 weyth pharmaceutical 公司首先研制成功，于1994 年首先在英国上市，主要用作甲氨蝶呤解毒药物[1]，近年来也用于巨幼细胞性贫血、风湿性关节炎和牛皮癣等滋生免疫疾病的治疗。在国外，将亚叶酸钙与5-Fu 联合应用[2]，作为结直肠癌的首选疗法，其临床应用已充分证实了该药的安全有效性。

四氢叶酸的合成是影响5-甲酰四氢叶酸钙整个合成过程中至关重要的一步，四氢叶酸主要由叶酸（FA）还原而得，文献报道过的合成方法主要有催化加氢[3]、二氢叶酸还原酶[4,5]、化学还原[6,7]等。其中，催化加氢是早期制备四氢叶酸的主要方法，由于催化过程中使用大量金属催化剂，成本较高且生产过程复杂；二氢叶酸还原酶是使用酶还原的方法，酶具有专一性，但是需要大量的辅酶及再生系统[8]，在实验室较难实验，工业上技术和设备复杂，成本高；化学还原法是目前使用的主要方法，本文对化学还原法中常用的还原剂，如硼氢化钠、硫酸氢钠等的还原效果做比较和分析，为后期大规模工业化生产提供指导和借鉴。

1 仪器与试剂

核磁共振氢谱用Bruker DPX 400 (400 MHz)型超导核磁共振分析仪测定。叶酸为市售食品级、其余试剂均为市售化学纯。

2 实验部分

2.1 合成方法(见图1)

图1 合成路线

将10.0g(23mmol)叶酸加入到盛有60mL 水的500mL 三颈烧瓶中，开启机械搅拌，用滴液漏斗滴加1mol/L 氢氧化钠溶液60.0mL，溶解均匀，将反应瓶置于冰水浴中降温至温度恒定，在氮气保护下（将氮气袋导气管直接接入三颈瓶的瓶口）分批逐量加入NaBH4固体3.5g(91mmol)，待体系无大量气泡生成后撤出冰浴，使用电加热水浴锅缓慢升温至 60℃，反应1h，2mol/L 盐酸调节 pH 值至3.5，有大量黄色固体析出，抽滤，滤饼用60mL 的乙酸水溶液淋洗三遍，再用60mL 的无水乙醇淋洗三遍，将滤饼置于真空干燥箱内干燥得黄色粉末 9.8g, 收率 93.1%。1H NMR (D2O,400 MHz)：δ 7.43 (d,J=8.8 Hz,2H),6.54 (d,J=8.8 Hz,2H),4.09(m,1H),3.58 (d,J=10.4 Hz,1H),3.44 (m,1H),3.41(m,1H),2.95 (dd,J=8.5 Hz,12.8 Hz,1H),2.86(dd,J=8.8Hz,12.8 Hz,1H),2.09 (t,J=7.6 Hz,2H),1.95(m,1H),1.81(m,1H)。

2.2 结果分析

采用化学还原法将叶酸还原为四氢叶酸，使用不同的还原剂直接影响到反应的效果，若还原剂的选择不合适会导致反应过程中分子内键的断裂或还原不彻底产生二氢叶酸等副产物。将食品级的叶酸加入到三颈烧瓶内，缓慢滴加氢氧化钠溶液使其全部溶解，冰水浴条件下氮气保护，将要考 察的 还原 剂 NaBH4、KBH4、NaHSO3、Na2S2O4，分批逐量加入到反应体系中（PtO2在三颈烧瓶内与溶剂混合均匀后再抽真空、将液面上方空气置换为氮气，开始反应再置换为氢气），待无大量气泡生成后撤去冰浴，升温、恒定在60℃，反应1h，盐酸调节pH 值至3.5，黄色的四氢叶酸直接析出。

表1 不同还原剂对四氢叶酸收率的影响

表1 是使用不同还原剂对合成四氢叶酸的影响，分析结果可以看出叶酸和还原剂在不同的物质的量比下四氢叶酸的收率有较大的差别，当还原剂选用 NaBH4，FA∶NaBH4=1∶4 时，收率达到最高 93.6%，1∶6 时收率略有下降；选用 KBH4，FA∶KBH4=1∶4 时,收率 84.5%，同样 1∶6 时开始下降；选用 NaHSO3，FA∶NaHSO3=1∶6 时,收率 77.6%，1∶8时开始下降；选用 Na2S2O4，FA∶Na2S2O4=1∶6 时,收率89.4%，同样1∶8 时开始下降。常用氢化还原法，采用PtO2做催化剂，当使用FA 质量分数为10%的PtO2时，四氢叶酸的收率达到90.6%，效果较好，随着相对用量的提高收率提升并不明显，考虑到金属催化剂成本高，技术和设备复杂且对环境污染大，目前较少使用。

3 讨论

由叶酸为原料还原合成四氢叶酸，经1H NMR确认结构正确。通过对五种还原剂的比较研究，发现当采用NaBH4做还原剂，物质的量比为1∶6 时效果最好，收率为93.6%，TLC 检测未发现有分子断裂产生蝶呤、对氨基苯甲酰谷氨酸及其他杂质点的出现，且反应条件温和、操作简便、适合工业化生产。