溴夫定的合成路线改进

吴旭锋，柴世英，刘建红，王智慧，银瑞峰，曹瑞伟，孙新强

（1浙江医药股份有限公司新昌制药厂，绍兴 312500；2浙江昌海制药有限公司，绍兴 312366）

溴夫定［brivudine，（E）-5-（2-溴乙烯基）-2′-脱氧核苷（1）］是德国柏林化学股份有限公司研发的一种核苷衍生物，可有效抑制水痘-带状疱疹病毒。溴夫定片剂于1990 年在前东德上市，主要用于免疫功能正常的带状疱疹患者的治疗，1992 年溴夫定片剂在中国获得进口注册上市。

溴夫定的化学结构由脱氧尿苷和与5 位碳相连的2-溴乙烯基侧链两部分组成，脱氧尿苷为母核部分。溴夫定分子中含有3个手性碳原子，构型为1′R，3′S，4′R，2-溴乙烯基侧链中的双键为反式结构。

带状疱疹属于病毒感染性皮肤病［1］，带状疱疹相关性疼痛（zoster-assoeiated pain，ZAP）和疱疹后遗神经痛（postherpetic neuralgia，PHN）是其主要的并发症［2］．尤其容易发生在50 岁以上的患者［3］。早期、足量、规范系统地使用抗病毒药物治疗能明显缩短带状疱疹的治愈时间，降低PHN的发生。

阿昔洛韦、伐昔洛韦、泛昔洛韦和溴夫定是目前欧洲推荐使用的主要抗病毒药物［4］。后3 种药物在缓解ZAP 和预防PHN 方面比较有效［5］，尤其是溴夫定较阿昔洛韦及其衍生物对带状疱疹病毒在体内外均显示更强的抗病毒作用［6］，在预防PHN的方面明显优于后者［7］，且每天只需要服药1 次，患者的依从性更好［8］，无疑是带状疱疹治疗的最佳选择之一。

现有的专利和文献中溴夫定的工艺路线大致有6种（图1）。

路线1：原研专利［9］以5-乙酰基尿嘧啶（2）作为起始物料，其侧链经硼氢化钠还原（3）、消除（4）、溴素溴代（5）、TMCS 上保护得到（6），再与氯代脱氧核糖缩合（7）并脱保护得到溴夫定（1）。

路线2：Barr 等［10］使用尿嘧啶（8）作为起始物料，经过多聚甲醛取代（9）、二氧化锰氧化（10）、丙二酸缩合（11）、NBS 脱羧溴代（5）、TMCS 上保护得到（6），再与氯代脱氧核糖缩合（7）并脱保护得到溴夫定（1）。

路线3：Szabolcs 等［11］和Aldo 等［12］以5-乙基尿嘧啶（12）作为起始物料，经TMCS 上保护（13）、氯代脱氧核糖缩合（14）、溴素或NBS 溴代（15）、消除溴化氢（7），最后脱保护得到溴夫定（1）。

路线4：张万斌等［13］使用2′-脱氧尿苷（16）作为起始物料，经多聚甲醛取代（17）、二氧化锰氧化（18）、丙二酸缩合（19），最后使用NBS 经过脱羧溴代得到溴夫定（1）。

路线5：Ashwell 等［14］和Asakura 等［15］以2′-脱氧尿苷（16）作为起始物料，使用醋酐乙酰化（20）、氯化碘碘代（21）、甲醇钠水解（22）、丙烯酸甲酯Heck偶联（23）、碱液水解（19），最后经NBS脱羧溴代得到溴夫定（1）。

路线6：Jones 等［16］使用5-氯汞基-2′-脱氧尿苷（24）作为起始物料，经丙烯酸甲酯偶联（23）、碱液水解得到（19），最后使用NBS 脱羧溴代得到溴夫定（1）。

路线1、2、3 都将脱氧核糖的缩合步骤包含在工艺中，该步骤易产生大量α型差向异构体，增加了分离纯化的难度，且显著降低了收率，尤其是该步骤放在工艺路线的末端，原子利用率很低。可见，脱氧核糖的缩合宜在起始原料的合成中完成。路线6使用的起始原料5-氯汞基-2′-脱氧尿苷（24）虽已确定β构型，但该物料并无商业化生产，采购困难，成本较高。若自己合成该物料，则需使用剧毒的醋酸汞［17］。以上6 条路线除了路线5 之外，都或多或少地使用到了诸如溴素、二氯乙烷、甲醛、溴化汞等剧毒、高毒物质，或产生大量含锰废水，存在较高的健康、安全、环境（HSE）风险。

路线5所用起始原料2′-脱氧尿苷（16）已有商业化生产，该合成路线不需要进行异构体分离，工艺条件温和。但该路线合成步骤较长，收率偏低；溴代反应后需蒸除DMF 并过硅胶柱，高温浓缩易使产物降解，过柱不适合车间生产。

1 合成路线

本研究在参考相关文献的基础上，对溴夫定的合成路线进行改进，使其操作简便，安全环保，适合车间连续化、规模化生产。以2′-脱氧尿苷（16）作为起始原料，经碘代得到化合物22，再以连续反应方法经Heck 偶联、碱水解得到化合物19，化合物19经脱羧溴代制得溴夫定（1）粗品，最后经过两次重结晶得到高纯度溴夫定（1）。具体合成路线见图2。

（1）碘代反应：使用氧化性温和的碘与未乙酰化的16 在硝酸铈铵的催化氧化下直接反应，避免乙酰化与脱保护反应造成的收率损失，且减少乙酰化副产物的产生。原工艺酰化物碘代后需蒸除溶剂，进行两次重结晶，本研究将后处理方式改为降温后过滤，简化操作。优化后，碘代反应的收率提升至90%以上（文献值：72%）。

（2）偶联水解反应：原工艺偶联后先趁热滤除不溶物，再降温析晶，滤得产物23 后进行水解反应。本研究将后处理工艺改为偶联反应结束后浓缩溶剂，所得浓缩液直接用于水解反应，继续简化操作。优化后，偶联与水解反应的总收率提升至65%以上（文献值：45%）。

（3）脱羧溴代反应：原工艺使用DMF 作为反应溶剂，NBS 投料时需溶于DMF 缓慢滴加，反应完后需蒸除DMF 用于过柱，高温下浓缩DMF 易导致产品变质。本研究将反应溶剂换成四氢呋喃和水，以氢氧化锂作为缚酸剂，在此反应体系中NBS 可直接投料，反应结束减压蒸除四氢呋喃即可析出溴夫定粗品。

（4）精制：原工艺使用硅胶柱，通过氯仿和乙醇对粗品进行洗脱纯化，最后用水重结晶。本研究将精制方式改进成在甲醇-水中两次脱色重结晶，取消了繁琐的过柱操作。

Figure 1 Graphical synthetic routes of brivudine

Figure 2 Optimized synthetic route of brivudine

综上，通过对以上各步的优化，最终得到的工艺相比原工艺有了较大提升，反应步骤由6步缩短为3 步，取消过柱工序，简化操作，减少三废排放，满足车间的生产条件。新工艺总摩尔收率从优化前文献报道的约22% 提升至30%，得到的溴夫定HPLC 纯度不小于99. 7%，单一杂质不超过0. 10%，α型差向异构体不超过0. 05%，具有良好的产业化应用前景。

2 实验部分

2. 1 仪器与试剂

1260Ⅱ代高效液相色谱仪仪，Agilent 1260 HPLC-6520QTOF 液相-四极杆飞行时间串联质谱（美国安捷伦科技有限公司）；Avance DMX400 超导核磁共振波谱仪（德国Bruker 公司）；2′-脱氧尿苷（芜湖华仁科技有限公司）；碘（安耐吉化学）；硝酸铈铵（山东鱼台清达精细化工厂）；醋酸钯（陕西瑞科新材料股份有限公司）；三苯基膦（百灵威科技有限公司）；丙烯酸甲酯（国药集团化学试剂有限公司）；N-溴代丁二酰亚胺（德清县银苑化工有限公司）；其他试剂均为市售分析纯。

2. 2 实验方法

2. 2. 1 5-碘代-2′-脱氧尿苷（22）的合成 乙腈1 400 mL 中加入2-脱氧尿苷（16）200. 00 g（0. 876 mol）、硝酸铈铵244. 00 g（0. 445 mol）和碘114. 00 g（0. 449 mol），控制内温70 ℃搅拌反应2 h。降温至30 ℃，抽滤，用0. 5% NaHSO3溶液500 mL洗涤，再分别用水200 mL和乙醇200 mL洗涤。湿品于45 ℃下真空干燥12 h，得白色固体279. 86 g，收率90. 2%。比旋度：+28°（依照《中华人民共和国药典》（2020年版）四部通则0621测定，文献值+25°~+30°［18］）；mp 180 ℃（文献值：170~180 ℃［19］）；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：11. 66（1H，s，NH），8. 40（1H，s，H-3），6. 09（1H，t，J= 6. 2 Hz，H-1′），5. 24（1H，s，OH-3′），5. 15（1H，s，OH-5′），4. 24（1H，s，H-3′），3. 79（1H，s，H-4′），3. 64~3. 55（2H，m，H-5′），2. 12（2H，s，H-2′）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：161. 0（C-1），150. 6（C-4），145. 5（C-3），88. 0（C-4′），85. 1（C-1′），70. 5（C-3′），69. 8（C-2），61. 3（C-5′），40. 7（C-2′）；HRMS calcd. for C9H10IN2O5［MH］⁻352. 963 4，found 352. 964 5。

2. 2. 2 (E)-5-(2-羧基乙烯基)-2′-脱氧尿苷（19）的合成 二氧六环1 400 mL 中加入5-碘代-2′-脱氧尿苷（22）279. 86 g（0. 790 mol）、三苯基膦3. 36 g（0. 013 mol）和醋酸钯1. 41 g（0. 006 mol），丙烯酸甲酯77 mL（0. 846 mol）、三乙胺164 mL（1. 180 mol），控制内温95 ℃，搅拌反应3 h。降温，减压回收溶剂得浓缩物。将浓缩物加入2 mol/L NaOH 溶液1 500 mL 中，控制内温30 ℃，搅拌反应12 h。加入盐酸调节pH 至2. 0，析晶，抽滤，用水140 mL 和乙醇140 mL 洗涤。湿品于45 ℃下真空干燥12 h，得类白色固体159. 11 g，收率67. 5%。比旋度：+15°（依照《中华人民共和国药典》（2020 年版）四部通则0621 测定）；mp 265 ℃（文献值：267 ℃［14］）；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12. 17（1H，s，COOH），11. 63（1H，s，NH），8. 40（1H，s，H-3），7. 30（1H，d，J= 13. 6 Hz，H-5），6. 78（1H，d，J= 13. 6 Hz，H-6），6. 14（1H，t，J= 6. 2 Hz，H-1′），5. 27（1H，s，OH-3′），5. 20（1H，s，OH-5′），4. 26（1H，s，H-3′），3. 85（1H，s，H-4′），3. 69~3. 57（2H，m，H-5′），2. 23~2. 14（2H，m，H-2′）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：168. 5（C-7），162. 2（C-1），149. 8（C-4），144. 0（C-3），138. 0（C-5），118. 2（C-6），108. 8（C-2），88. 1（C-4′），85. 2（C-1′），70. 2（C-3′），61. 3（C-5′），40. 5（C-2′）；HRMS calcd. for C12H13N2O7［M-H］⁻297. 072 3，found 297. 072 9。

2. 2. 3 溴夫定（1）粗品的合成 四氢呋喃4 770 mL和水3 180 mL 的混合溶剂中加入（E）-5-（2-羧基乙烯基）-2′-脱氧尿苷（19）159. 11 g（0. 533 mol）和一水合氢氧化锂22. 28 g（0. 531 mol），溶清。加入N-溴代丁二酰亚胺99. 60 g（0. 560 mol），控制内温25 ℃搅拌反应1 h。回收四氢呋喃。降温至10 ℃析晶12 h。抽滤，用水160 mL 洗涤。湿品于45 ℃下真空干燥12 h，得淡黄色固体116. 84 g，收率65. 8%。

2. 2. 4 溴夫定（1）成品的精制 在甲醇1 180 mL和纯化水1 750 mL 的混合溶剂中加入溴夫定（1）粗品116. 84 g，内温升温至65 ℃，回流搅拌溶清。加入药用炭6. 00 g，脱色0. 5 h。过滤，缓慢降温至10 ℃析晶12 h。抽滤，纯化水250 mL 洗涤滤饼。将上述湿品加入甲醇1 000 mL 中，内温升至65 ℃回流。加入药用炭6. 00 g，脱色0. 5 h。过滤，滤液保温50 ℃，加入50 ℃纯化水1 500 mL。加毕，50 ℃保温2 h，缓慢降温至10 ℃析晶12 h。抽滤，纯化水200 mL 洗涤。湿品于45 ℃下真空干燥12 h，得白色固体90. 66 g，收率77. 6%，总收率31. 1%。比旋度：+23°［依照《中华人民共和国药典》（2020年版）四部通则0621 测定］；mp 156 ℃（文献值：158 ℃［20］）；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：11. 58（1H，s，NH），8. 08（1H，s，H-3），7. 25（1H，d，J=13. 6 Hz，H-6），6. 85（1H，d，J= 13. 6 Hz，H-5），6. 14（1H，t，J= 6. 2 Hz，H-1′），5. 26（1H，s，OH-3′），5. 10（1H，s，OH-5′），4. 25（1H，s，H-3′），3. 79（1H，s，H-4′），3. 60（2H，t，J= 13. 8 Hz，H-5′），2. 14（2H，s，H-2′）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：162. 2（C-1），149. 7（C-4），139. 9（C-3），130. 4（C-5），110. 1（C-2），107. 0（C-6），88. 0（C-4′），85. 0（C-1′），70. 4（C-3′），61. 5（C-5′），40. 3（C-2′）；HRMS calcd. for C11H12BrN2O5［M-H］⁻330. 993 0，found 330. 993 9。