帕拉米韦合成工艺改进研究

＊张艳秋 刘波 苏禄晖 王爽

（上海市医药学校 上海 200135）

1.引言

帕拉米韦，化学式为C15H28N4O4，系一个环戊烷类抗流感病毒药物，为继扎那米韦（Zanamivir）和奥司他韦（Oseltamivir）研发成功并于1999 年上市后的又一新型流感病毒NA 抑制剂。2013 年4 月5 日，抗流感新药帕拉米韦氯化钠注射液获国家食品药品监督管理总局批准，经临床试验数据证明该药对甲型和乙型流感有效。国外对帕拉米韦抗病毒的体内外试验及临床试验结果显示，其能有效抑制各种流感病毒株的复制与传播过程，具耐受性好、毒性小等优点[1-7]。

近年来，由于流感病毒侵袭，对抗流感药物需求炙手可热，作为抗流感病毒的新型药物的帕拉米韦（图1），其合成路线主要有以下多种。合成路线1 系美国BioCryst Pharmaceuticals 公司最早发现的，以文斯酰胺为原料，合成步骤繁琐，总收率低于30%，在合成过程中使用苯氰和苯，使用的化学试剂成本高，不符合经济利益持续发展的要求，且污染指数超标，造成严重环境污染，再者其操作步骤繁琐，不适于大规模生产；合成路线2 克服最早帕拉米韦合成路线中的缺陷，使用了价格低的碳酸钾和乙醇代替苯氰和苯，其合成步骤得到优化，避免使用剧毒试剂，经济成本低，污染少，产率提高，总产率达到52.7%；合成路线3 关键步骤在胍基、1,2-偶极环、异恶唑啉及对其进行加成与还原，该路线操作方法既简单又可靠，实验条件温和，成本低，条件可控，生产工艺路线适于工业生产；合成路线4 与路线3 在相同原料下，合成步骤更简单，避免昂贵试剂的使用，相较于路线3，反应条件更简单、副反应发生减少、产率提高，能够有效降低异构体的产率[1,8-11]。

图1 帕拉米韦的化学结构式Fig.1 The chemical structural formula of peramivir

本文对该产品路线进行了改进和优化：以(3aR，4R,6S,6aS)-4-[叔丁氧羰基氨基]-3-(1-乙基丙基)-3a,5,6,6a-四氢-4H-环戊并[d]异恶唑-6-羧酸甲酯为起始原料，经过还原开环，甲酯化乙酰化，水解甲酯，上甲脒的过程，制备帕拉米韦，其中还原开环和甲酯化步骤，乙酰化，水解甲酯和上甲脒步骤均分为不分离连续反应，本工艺在还原开环时引用红铝甲苯溶液代替传统工艺中二氧化铂，氯化镍，氢化铝锂等工艺条件，优化后的工艺反应条件温和、环境污染小、安全性提高、成本降低、节省能源，符合绿色反应的现代化生产要求（图2）。

图2 帕拉米韦（3）的合成路线Fig.2 Synthetic route of palamivir（3）

2.实验部分

(1)仪器与试剂

Bruker Avance Ⅱ 400 MHz 型超导核磁共振波谱仪（瑞士布鲁克公司），APLC H-CLASS/TQD 超高效液相色谱质谱联用仪（美国Waters 公司），Sartius Bsa224s 电子天平（德国Sartius 公司），Eyela N-1300D 旋转蒸发仪（日本东京理化器械株式会社），JH-P100 数字式自动旋光旋光仪（上海函格生物科技有限公司），DLSB-10/80 低温冷却循环器（杭州庚雨仪器有限公司），醋酸酐（河南新乡中原采购化工有限责任公司）、浓盐酸（扬州市华富化工有限公司），甲苯、甲基叔丁基醚均购自南京盛庆和化工有限公司，甲醇、三乙胺及盐酸甲脒均购自上海迈瑞尔生化科技有限公司。

(2)(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羟基-环戊烷羧酸甲酯(2)的制备

操作：将(3aR,4R,6S,6aS)-4-[叔丁氧羰基氨基]-3-(1-乙基丙基)-3a,5,6,6a- 四氢-4H- 环戊并[d]异恶唑-6-羧酸甲酯（化合物1，360 g，1.0 eq），甲苯900 mL 加入三口瓶中，控制温度50～55 ℃，向反应液中滴加入红铝800 mL（70%，3.2 eq）的甲苯溶液，滴加完，升温至回流3～5 h，反应完，降温至20 ℃，滴加入500 mL 饱和食盐水中，过程使用冷冻盐水控制温度0～20 ℃，滴加完毕，控温0～20 ℃搅拌30 min，升至室温分层，水层以500 mL MTBE 萃取2 次，合并有机层，减压浓缩（≤5 mmhg）至50 ℃无馏分，加入甲醇400 mL，升温50 ℃，搅拌30 min至全溶，调慢搅拌速度至15 R/min，缓慢降温至0～5 ℃，析出固体，搅拌1 h，过滤，真空50 ℃干燥得(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羟基-环戊烷羧酸甲酯（化合物2），1H NMR(400 MHz,CDCl3),δ7.53-7.57(d,1H,J=9.9 Hz),4.75-4.78(d,1H,J=9.3 Hz),4.24-4.26(d,1H,J=5.7 Hz),4.12-4.18(m,1H,-CH),4.00-4.06(m,1H,-CH),3.72(s,3H,-CH3),2.81-2.86(m,1H,-CH),2.45-2.55(ddd,1H,J=8.7,4.2 and 8.7 Hz,-CH),2.01(m,1H,-CH),1.66-1.75(ddd,1H,J=5.7,5.4 and 5.7 Hz,-CH),1.35-1.45(m,15H),0.78-0.89[tt,6H,J=14.1 and 14.4Hz,(-CH3)2]；MS：m/z,359.4[M+H]+,381.7[M+Na]+.HRMS：m/z[M+H]+calcd.for C18H34N2O5358.4813；found 358.48，HPLC 纯度99.4%，收率89%（图3）。

图3 (1S,2S,3S,4R)-3-[（1S）-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羟基-环戊烷羧酸甲酯（2）的制备Fig.3 Preparation of (1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-amino-2-ethylbutyl]-4-[t-butyl amino]-2-hydroxycyclopentane carboxyl acid(2)

(3)帕拉米韦(3)的制备

操作：将(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羟基-环戊烷羧酸甲酯（化合物2，275 g，1.0 eq）加入600 mL甲苯中，降温至0～5 ℃，滴加醋酸酐（86.0 g，1.1 eq.），滴加完升温至室温，搅拌1 h，控温15～25 ℃，滴加10% 碳酸钠水溶液500 mL，滴毕，分层，有机层加入浓盐酸调节pH 值至2～3，搅拌30 min，分层，水层用甲苯洗涤1 次，合并水层，水层中加入30% 氢氧化钠溶液，调pH 值至8～9，同时向反应液中分三次滴加三氮盐酸甲脒的饱和溶液（124.5 g，1.1 eq.）和氢氧化钠的饱和溶液，维持反应液pH 值8～9，滴加完毕，搅拌1 h，监控反应完毕，降温至0～5 ℃，搅拌2 h，过滤，真空50 ℃干燥，得帕拉米韦，1H NMR(400 MHz,D2O)δ4.29-4.31(m,2H),3.76-3.80(m,1H,-CH),2.65-2.67(m,1H,-CH),2.46-2.51(ddd,1H,J=9.6,3.6 and8.4Hz,-CH),2.14-2.18(m,1H,-CH),1.90(s,3H,-CH3),1.73-1.76(m,1H,-CH),1.38-1.44(m,3H),0.92-0.99(m,2H),0.86-0.89(t,3H,J=14.4 Hz,-CH3),0.81-0.83(t,3H,J=14.4 Hz,-CH3);13C NMR(150 MHz,D2O)δ181.7,173.7,155.6,75.4,55.2,54.1,50.4,50.0,43.4,34.0,22.8,21.9,21.0,12.2,11.3.MS:m/z,329.3[M+H]+,351.4[M+Na]+,326.6[M-H]+.HRMS:m/z[M+H]+calcd.for C15H29N4O4329.2183;found 329.22，纯度99.8%，收率97.4%（图4）。

图4 帕拉米韦（3）的制备Fig.4 Preparation of palamivir（3）

3.结果与讨论

本研究对帕拉米韦的合成工艺进行了改进和优化，主要包括制备(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-氨基-2-乙基丁基]-4-[叔丁氧羰基氨基]-2-羟基-环戊烷羧酸甲酯及帕拉米韦等步骤，该改进后的工艺，连续化操作且反应条件温和、操作容易、处理简单、环境污染小、安全系数高、其最终产品纯度高，工艺过程绿色环保。

帕拉米韦作为一种非常重要的医药产品，有着重要的医疗用途，市场需求量大。本工艺优点在于：

（1）在还原开环反应时，通过采用红铝甲苯溶液代替传统工艺方法中的贵金属催化加氢和氢化铝锂还原的条件，优化了反应方案，使得反应的产率大幅度提高，同时降低了反应的危险性，由于是均相反应，反应转化率提高。

（2）在进行甲酯化时，采用连续化反应，可以短时有效的在稳定pH 下反应，抑制了BOC 的脱除，减少了再次上氨基保护的步骤及副反应的发生，反应速度提高。

（3）反应转化率的提高，故无需反应过程中中间体的分离纯化处理。优化后的反应方案，产率得到提高，成本降低，环境友好，符合绿色现代化生产要求。采用改进和优化后的新工艺，产率提高，成本降低，环境友好，为大规模工业化生产提供客观理论与实验论据。