1、第*期作者等: 文章題目7一種阿糖腺苷的合成方法路彬1，王曉霞2，姬鵬燕3，魏萬磊3，金浩1*，孔凡鵬3*（1.蘭州奧凱化工有限公司，甘肅蘭州 730020；2.甘肅省化工研究院有限責任公司，甘肅蘭州 730020；3.甘肅省精細化工重點實驗室，甘肅蘭州 730020）摘要：以廉價的腺苷為原料，經8位溴代、羥基磺酰化、羥基乙酰化、“一鍋兩步法”完成構型翻轉和脫肼等5步反應合成阿糖腺苷，反應總收率為46.8%，液相測定終產物阿糖腺苷純度高達99.3%。目標產物結構經過IR、NMR、EI-MS等表征確證。反應中大多使用自來水作為綠色溶劑，并且阿糖腺苷總收率比文獻方法提高了5.8%6.8%。整個合成

2、過程具有工藝簡單、安全性高、三廢排放少以及經濟性高的優點。關鍵詞：腺苷；阿糖腺苷；一鍋兩步；抗病毒藥物；精細化工中間體中圖分類號：O626.4 文獻標識碼： A 文章編號：1003-5214 (2018) 00-0000-00A New Method for the Synthesis of VidarabineLU Bin 1, WANG Xiao-xia2, JI Peng-yan3, WEI Wan-lei3, JIN Hao1*, KONG Fan-peng3*與中文統一已修改(1. Lanzhou AoKai Chemical Company, Lanzhou 730020, Gan

3、su, China; 2. Gansu Chemical Industry Research Institute Co., Ltd., Lanzhou 730020, Gansu, China; 3. Key Laboratory of Fine Chemicals, Gansu Province, Lanzhou 730020, Gansu, China)Abstract:Vidarabine was synthesized via five steps of adenosine including 8-brominiation, hydroxyl-sulfonylation, hydrox

4、yl-acetylation as well as configuration inversion and dehydrazination by a one-pot two-step method. The overall yield was 46.8% and the purity of vidarabine reached up to 99.3%. The structure of target product was confirmed by infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance (NMR) and electron

5、 impact-mass spectrometry (EI-MS). In this new method, water was used as reaction solvent, and the total yield of vidarabine was higher 5.8%6.8% than that of the method reported by the original literature. The whole synthesis process has the advantage such as simple process, safe operation, less dis

6、charge of the wastes and economy.Key words:adenosine; vidarabine; one-pot two-step method; antiviral drugs; fine chemical intermediatesFoundation item:Innovation Fund of Small and Medium-sized Enterprises of Gansu Province (17CX2JA004)阿糖腺苷（Vidarabine, 9-D-阿拉伯呋喃糖基腺嘌呤，結構式如下）屬于核苷類抗病毒藥物，具有廣譜的抗病毒活性，對皰疹病毒

7、及帶狀皰疹病毒作用最強，對水痘帶狀皰疹病毒、牛痘病毒、乙肝病毒作用次之，對腺病毒、偽狂犬病毒和一些RNA腫瘤病毒也有效1-8。阿糖腺苷是醫藥工業中制造單磷酸阿糖腺苷、腺苷三磷酸、輔酶、氟達拉濱及其系列產品環磷酸腺苷等藥物的主要原料。其中，單磷酸阿糖腺苷（Vidarabine monophosphate，結構式如下所示）是一種抗脫氧核糖核酸(DNA)病毒藥，有抑制乙肝病毒復制的作用9；氟達拉濱（Fludarabine，結構式如下）對B-細胞慢性淋巴細胞白血病(CLL)療效顯著，特別是對常規治療方案失效的患者有效，也可用于再障性貧血的預處理方案10-11。由此可見，阿糖腺苷不僅本身應用廣泛，而且還

8、能以阿糖腺苷為原料開發下游產品，市場發展前景廣闊。市場調查研究表明，目前國內生產的阿糖腺苷無法完全滿足下游產品及藥物制劑的生產需要，說明傳統工藝不能滿足阿糖腺苷的生產需求。因此，開發一種便捷有效的生產阿糖腺苷的工藝非常必要。目前，國內生產阿糖腺苷的方法主要有兩種：一是生物發酵法2,6,7,12-13，具有成本低、污染小的優勢,但是該工藝生產周期長且收率較低，影響該產品的產業化進程；二是化學合成法1,14-15，文獻報道合成方法(如下所示)是以5-腺嘌呤核苷酸(5-AMP)為原料，經選擇性對甲苯磺酰化16-17，水解脫磷16-17，溴化，乙酰化得到8-羥基-4-乙酰氧基-5-乙酰氧甲基-3-對甲

9、苯磺酰氧腺苷，在甲醇-氨溶液中環化，再在甲醇-硫化氫中開環，得到8-巰基阿糖腺苷，經氫解、脫硫共7步反應制備阿糖腺苷，總收率40%41%。反應過程存在使用大量有機溶劑、反應區域選擇性差、反應條件苛刻、原料成本高以及使用重金屬試劑等不足。 在傳統化學合成法的基礎上，作者開發了一種新的合成方法，以廉價的腺苷（Adenosine，9-D-呋喃核糖基腺嘌呤）為原料，經8位溴代、磺酸酯保護、羥基乙酰化、“一鍋兩步法”完成構型翻轉和脫肼等5步反應合成阿糖腺苷。該方法能夠有效改善傳統方法中的不足，具有工藝簡單、安全性高、三廢排放少、經濟性高等特點。1 實驗部分1.1 試劑與儀器腺苷（新鄉拓新生化科技有限公司

10、），所用試劑均為市售AR。ProStar型高效液相色譜儀，美國Arian公司；SpectrumOne紅外光譜儀，美國PerkinElmer公司；Bruker-DPX 400 MHz型核磁共振儀（DMSO-d6為溶劑,TMS為內標），美國Varian Mercury公司；APEX 47e傅里葉變換離子回旋共振質譜聯用儀,美國BrukerDaltonics公司；WZZ-2S/2SS型旋光儀，上海精密科學儀器有限公司。1.2 方法阿糖腺苷合成路線如下所示：1.2.1 8-溴腺苷（）合成在250mL反應瓶中，依次加入水（180g）、腺苷（0.037mol,10g）、乙酸（10g）和乙酸鈉（2.4g），

11、升溫至75，攪拌至溶液澄清（約需0.5h）后降溫至30，加入溴素（0.044mol,7.1g），在30下繼續反應48h。反應結束后，將反應體系冷卻至室溫，過濾，濾餅水洗，干燥，即得黃色產物，產量11.3g，產率88.3%，HPLC純度為98.8%。1.2.2 8-溴-2-O-對甲苯磺酰腺苷（）合成在250mL反應瓶中，加入（0.029mol，10g）、1,2-二氯乙烷（110g）、三乙胺（0.032mol，3.2g）、二丁基氧化錫（0.004mol，1g）、對甲苯磺酰氯（0.032mol，6.3g），在40反應18h，趁熱過濾回收二丁基氧化錫，濾液降至室溫，析出產物，過濾得粗品，在常溫下將粗品

12、用甲醇打漿后在50下烘干，得淡黃色粉末13.2g，產率90%，HPLC純度為99.2%。1.2.3 8-羥基-4-乙酰氧基-5-乙酰氧甲基-3-對甲苯磺酰氧腺苷（）合成在100mL反應瓶中，加入（0.02mol，10g）、乙酸（0.14mol，8.3g）、乙酸酐（0.21mol，21g），升溫至80回流8h，然后減壓蒸餾除去未參與反應的乙酸酐，剩余物質冷卻至室溫后加入水（5g），充分攪拌后過濾，得粗品，將粗品用甲醇打漿后過濾，50下烘干，得9.4g純品，產率88%，HPLC純度為98.4%。1.2.4 阿糖腺苷（）合成在100mL反應瓶中，加入（0.019mol，10g）和質量分數為80%水合

13、肼（12g），升溫至80保溫反應48h后，減壓蒸除大量的水合肼，向反應瓶中加入10g 60的熱水，繼續減壓蒸餾，帶出殘留在釜中的水合肼，剩余固體即8-肼基阿糖腺苷粗品。在同一反應瓶中，繼續向得到的8-肼基阿糖腺苷粗品中加入水（50.8g）和高錳酸鉀（0.004mol,0.6g），25下攪拌反應24h。反應液過濾后得到的固體即為阿糖腺苷粗品，粗品中加水和活性炭，加熱煮沸脫色后，趁熱過濾除活性炭，濾液冷卻析出固體，過濾，50下烘干，得阿糖腺苷純品3.4g，收率67%，HPLC純度為99.3%，揮發分0.3%。IR(KBr): 3550(NH), 3450(NH), 32003400(OH), 16

14、40(NH2), 1040-1140(COC)cm1; 1HNMR (DMSO-d6, 400 MHz)，: 8.19 (s, 1H), 8.14 (s, 1H), 7.24 (s, 2H), 6.27 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 5.63 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 5.53 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 5.11 (t, J = 6.0 Hz, 1H), 4.134.16(m, 2H), 3.773.83 (m, 1H),3.61 3.70 (m, 2H); 13CNMR (DMSO-d6, 100 MHz)，:156.2, 152.8, 149.7

15、, 140.6, 118.5, 84.4, 83.9, 76.0, 75.3, 61.2; EI-MS Calcd for C10H13N5O4(M): 267.097, Found: m/Z 268.106(M+H)+; 20 D=-4.95(溶液質量濃度=1 kg/L, DMF)。2 結果與討論結果討論部分每種化合物的合成只是以產物純度為指標顯然是不合適的，假如產率很低，純度很高呢？建議增加產率指標進行綜合考察。已增加2.1 化合物的合成底物和溴素的反應屬親電取代反應類型，反應的可能機理為：溴素極化產生溴正離子和溴負離子，溴正離子親電進攻的8-位，形成-絡合物，然后很快失去一個質子得到。反

16、應過程中產生副產物溴化氫，同時產物在酸性環境下更穩定18，由此得知，底物溴素用量和乙酸/乙酸鈉緩沖體系pH是影響溴代產物產率的關鍵因素。而加入乙酸/乙酸鈉緩沖溶液的作用有三點：一是提供極性溶劑環境，促進溴素極化產生溴負離子；二是調節體系pH，使其保持酸性；三是通過乙酸/乙酸鈉緩沖溶液的緩沖作用消耗氫離子，使副產物溴化氫不易形成，促進的生成。所以，本文考察了乙酸/乙酸鈉緩沖體系pH和底物溴素用量對反應的影響，同時考察了乙酸/乙酸鈉緩沖體系的回收套用性能。步驟1中，將文獻的滴加溴素改為一次性加入，提高了工藝的安全性；控制底物溴素和乙酸/乙酸鈉緩沖體系的用量以及考察乙酸/乙酸鈉緩沖體系的循環套用，能

17、夠有效降低廢水中化學需氧量（COD）指數及減少廢水排放量。2.1.1 乙酸/乙酸鈉緩沖溶液pH對產率的影響固定底物和溴素的用量和其他反應條件，實驗方法同1.2.1，考察了緩沖溶液pH對 產率的影響，結果見表1。結果表明，乙酸/乙酸鈉緩沖溶液pH為4時，乙酸和乙酸鈉的總體用量較少，同時的產率也最高（表1，序號2），可能是因為在此條件下更穩定。因此，選擇乙酸/乙酸鈉緩沖溶液的最佳PH為4。表1 步驟1緩沖溶液PH值優化aTable 1 Optimization of the pH value of buffer solution in step 1序號m(AcOH)/gm(AcONa)/gPHHP

18、LC純度/%此角標無需標注，顯而易見，可刪除，下同已在全文中刪除產率/%111.21.13.696.185.42102.44.099.187.938.14.94.497.286.345.78.44.895.182.651.913.65.585.972.960.713.66.081.570.4700b52.640.5a底物用量：（0.037mol,10g），溴素(0.074mol,11.8g確定是這個用量嗎？12g為四舍五入之后得到的用量，而且這是最開始探索緩沖體系時用的條件，文中精確到小數點后一位。)，反應時間48h。b該條件下無法測定pH值。2.1.2 底物溴素用量對產率的影響根據反應機理分

19、析，溴素用量至少為底物的一倍，在保證充分反應的前提下，需要控制溴素用量。固定底物用量和其他反應條件，實驗方法同1.2.1節，考察了底物溴素用量對產率的影響，結果見表2。結果表明，底物溴素的用量為120%（以腺苷的物質的量為基準，下同）時，溴素的用量相對最少，經濟性最佳（表2，序號2），同時的產率最高。表2 底物Br2的用量對產率的影響aTable 2 Optimization of substrate Br2 in step 1序號Br2/gn(Br2)n()HPLC純度%產率/%15.91.01.087.975.327.11.21.099.288.338.31.41.099.188.249.

20、51.61.098.987.9510.71.81.099.388.4611.82.01.099.087.9a底物用量：（0.037mol,10g），乙酸/乙酸鈉緩沖溶液pH=4，反應時間48h。最終確定制備的最佳制備條件為：乙酸/乙酸鈉緩沖溶液pH為4,溴素與底物的最佳物質的量比為1.21.0，水為溶劑，反應時間48h。2.1.3 乙酸/乙酸鈉緩沖溶液的回收套用為降低廢水中COD指數及減少廢水排放量，本文考察了乙酸/乙酸鈉緩沖溶液的回收套用性能。具體操作步驟為：向第1步反應結束后過濾所得的濾液中直接加入（0.037mol,10g），升溫至75，攪拌至溶清后降溫至30，加入溴素（0.037mol

21、，5.9g），在30下繼續反應48h。經HPLC測得，反應體系中的HPLC純度為94.4%時結束反應，然后將反應體系冷卻至室溫，過濾，濾餅水洗，干燥，即得黃色粉末狀固體10.4g。所以，循環1次的產率為81%。表3 乙酸/乙酸鈉緩沖溶液循環利用對產率的影響aTable 3 Effect of the recycling of AcOH/AcONa buffer solution on the yield of compound序號循環次數/次補加Br2n(Br2)()HPLC純度/%產率/%10099.288.3211.01.094.481321.01.072.161.8a底物用量：（0.03

22、7mol,10g），乙酸/乙酸鈉緩沖溶液PH=4，反應時間48h。 循環1次后在反應體系中的產率下降不明顯，循環2次后的產率明顯下降，所以，乙酸/乙酸鈉緩沖溶液可循環利用1次。循環次數少的可能原因為：反應產生的副產物溴化氫及殘余的溴素影響反應體系中乙酸/乙酸鈉緩沖溶液無法調節pH在最佳范圍19。2.2 化合物的合成選定二丁基氧化錫為催化劑，三乙胺為堿，固定底物用量，實驗方法同1.2.2節，考察了反應溶劑種類對反應體系中產率的影響，結果見表4。基于酯化反應機理，反應過程中會產生質子，因此，設計選用非質子溶劑進行實驗。開始選用高沸點的DMF（表4，序號1）和DMSO（表4，序號2）作為反應溶劑，并

23、沒有得到理想的結果。而乙腈（表4，序號3）作為溶劑時，的產率高達90.2%，但由于乙腈的市場價格太高，并不符合生產要求。因此，嘗試選用價格低廉的1,2-二氯乙烷（表4，序號4），得到了的產率高達90%的理想結果。為擴大溶劑使用范圍，又對二氯甲烷（表4，序號5）和四氫呋喃（表4，序號6）做了嘗試，最終沒能得到預期結果。使用1,2-二氯乙烷作為溶劑，能夠有效降低成本，因此最終選用1,2-二氯乙烷作為合成的最佳溶劑。表4 反應溶劑對產率的影響aTable 4 Effect of solvent on the yield of compound 序號溶劑HPLC純度/%產率/%1DMF54.645.2

24、2DMSO61.252.63乙腈99.090.241,2-二氯乙烷98.9905二氯甲烷76.568.26四氫呋喃52.843.4a底物用量：（0.029mol,10g），二丁基氧化錫（0.004mol,1g），三乙胺（0.032mol,3.2g），溫度40，反應時間18h。為提高催化劑附加值，降低工藝成本，本文繼續考察了催化劑二丁基氧化錫的循環使用性，結果見圖1，二丁基氧化錫的回收采用熱過濾的方法，其他步驟同1.2.2節。結果表明，循環1次后，的產率變化不明顯；循環2次后，的產率下降超過10%；循環3次后，的產率下降明顯。因此，催化劑二丁基氧化錫可循環使用2次。分析循環使用效果不好原因為：二

25、丁基氧化錫為極細的粉末狀固體，易粘在濾紙上，回收過程存在一定的損失，因此影響下一次循環使用效果。縱坐標文字方向已改圖1 催化劑二丁基氧化錫的循環使用性能Fig. 1 Recycling test of catalyst dibutyltin oxide2.3 化合物的合成在步驟3反應結束后，首先蒸除未反應完的乙酸酐，然后直接加入1,2-二氯乙烷溶解過濾，除去部分雜質，濾液濃縮得粗品，粗品在甲醇體系中打漿，獲得純品。由于需要使用大量的1,2-二氯乙烷，導致工藝成本增高。為更進一步優化合成工藝，減少環境污染，作者改進了合成化合物的后處理工藝。在已有研究的基礎上15，反應結束后，首先蒸除未反應完的乙

26、酸酐，然后向殘余物中加入水，除去部分水溶性雜質，過濾得粗品，粗品在甲醇體系中打漿，獲得純品。改進后的后處理工藝用水代替1,2-二氯乙烷，能有效降低成本，簡化后處理工藝。文獻15中步驟3采用微波條件反應，后處理需要柱層析，反應條件苛刻并且需要耗費大量有機溶劑。采用簡便的一鍋法合成工藝，粗品純化只需單溶劑甲醇打漿，且可回收利用。比較可知，本文的方法操作簡便、綜合成本低而且有機溶劑消耗量小，易實現規模放大。2.4 化合物的合成采用水合肼一鍋煮完成構型的翻轉及脫乙酰基，代替傳統的甲醇-氨體系環化及硫化氫體系加氫開環兩步反應達到構型翻轉的目的，能夠避免使用易燃催化劑雷尼鎳脫巰基，提高了反應整體的安全性。

27、傳統阿糖腺苷化學合成法中采用雷尼鎳脫巰基1,14-15，而且在最后的脫肼步驟中需要采用氧化汞和銅催化劑10,20，導致產生重金屬污染。在阿糖腺苷的整個合成路線探索中發現，采用分步合成法時，化合物暴露于空氣中極易分解變質，影響下一步反應，最終影響產物阿糖腺苷的品質。為解決上述問題，本文進行了催化劑篩選，同時，采用“一鍋兩步”合成法，分離出的中間產物直接進行第5步反應，不但可以有效節約成本，而且能穩定終產物阿糖腺苷的品質。2.4.1 催化劑的篩選傳統的氧化汞和銅催化劑會產生重金屬污染，本文致力于篩選一種新的綠色催化劑。固定底物用量，以水為溶劑，篩選步驟5的催化劑，實驗方法同1.2.4節，結果見表5

28、。結果表明，催化劑為高錳酸鉀時，化合物的產率高而且污染小（表5，序號4）。表5催化劑種類對產率的影響aTable 5 Effect of catalyst types on the yield of compound 序號催化劑名稱(用量/%)b溫度/HPLC純度/%產率/% c180002硫酸銅（20）8076.843.83氧化銅（20）10084.752.64高錳酸鉀（20）2599.1675氫氧化鉀（20）80006高氯酸鉀（20）2576.442.97氯化鐵（20）8056.825.7a底物用量: （0.034mol,10g），溶劑：水，反應時間24h。b以底物物質的量為基準。c步驟4

29、、5兩步收率。根據文獻10脫肼機理分析，使用文獻報道的催化劑，需要空氣中的氧氣將零價的金屬氧化為二價金屬離子，從而完成催化劑的循環使用。該反應過程中產生二氧化錳，可證明高錳酸鉀不僅有催化作用，同時還具有氧化作用,在該反應中活性高。此外,二氧化錳可回收利用，不會產生重金屬污染。2.4.2 催化劑用量、反應時間、反應溫度的優化選定最佳催化劑高錳酸鉀，固定底物用量，以水為溶劑，分別控制催化劑用量、反應時間和反應溫度，探索步驟5的最佳反應條件,實驗方法同1.2.4節，結果如圖2所示。從圖2可知，催化劑用量為底物物質的量的20%、反應時間為6h、反應溫度為25時，反應體系中的兩步產率達67%以上。1、縱

30、坐標文字方向2、曲線線條太粗，圖標太大，不美觀已修改圖2 步驟5反應條件的優化Fig. 2 Optimization of reaction conditions for step 5本節只是對前面實驗的重復敘述總結，一些思想可簡化合并，無需單拿出一節進行敘述。已簡化合并在前文中3 結論本文報道了一種新的阿糖腺苷的合成方法，通過溴代、磺酸酯保護、羥基乙酰化、構型翻轉和脫肼5步反應完成，總收率46.8%，相比文獻15-17的總收率40%41%，提高了5.8%6.8%。整個合成步驟中大多采用自來水作為反應的綠色溶劑，并且通過具體工藝的改進，可實現規模放大且污染小，因此本文合成工藝在阿糖腺苷的工業生

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