奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過(guò)程中副產(chǎn)物的研究

宋懿嘉 龍中柱 葛 梅 韓中堅(jiān)

1上海交通大學(xué) （上海 200037） 2上海東岳生物化工有限公司 （上海 200237）3上海水基環(huán)境工程有限公司 （上海 200135）

奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過(guò)程中副產(chǎn)物的研究

宋懿嘉1龍中柱2葛 梅3韓中堅(jiān)3

1上海交通大學(xué) （上海 200037） 2上海東岳生物化工有限公司 （上海 200237）3上海水基環(huán)境工程有限公司 （上海 200135）

利用波譜分析技術(shù)鑒定了CAPIC（2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶）制備過(guò)程中的雜質(zhì)結(jié)構(gòu)，并由此推測(cè)該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因，提出了抑制形成該雜質(zhì)副反應(yīng)的方法，為工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶 雜質(zhì)結(jié)構(gòu)分析1H NMR HPLC

0 引言

奈韋拉平（Nevirapine），是由德國(guó)柏林格·英格爾海姆公司于20世紀(jì)90年代初開發(fā)的一種非核苷類HIV（艾滋?。┠孓D(zhuǎn)錄酶抑制劑，可與核苷類似物聯(lián)用治療臨床或免疫學(xué)惡化的HIV感染患者，也可單獨(dú)用于預(yù)防HIV感染的母嬰傳播。于1996年9月美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市，商品名為維樂(lè)命（Viramune），現(xiàn)已在多國(guó)上市[1-3]。

與其他抗艾滋病藥物相比，奈韋拉平抗病毒作用強(qiáng)、半衰期長(zhǎng)、生物利用高、耐受性好、不良反應(yīng)少、費(fèi)用低。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，奈韋拉平是最實(shí)際最有效和費(fèi)用較少的抗艾滋病藥物。因此，研制開發(fā)其關(guān)鍵的中間體2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶（CAPIC）具有重要經(jīng)濟(jì)意義及社會(huì)意義。CAPIC的CAS號(hào)為133627-45-9，熔點(diǎn)61～64℃，結(jié)構(gòu)式如下：

最早關(guān)于CAPIC合成的報(bào)道是1980年，Chapman[4]等以2-氯-3-硝基-4-甲基吡啶為原料，經(jīng)還原得到了CAPIC。在以后的20多年中，一直有很多關(guān)于CAPIC不同合成路線的報(bào)道，但這些方法產(chǎn)率均較低，或者原料昂貴，對(duì)設(shè)備要求較高，都不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，僅停留在小試階段。

直到2002年，Gupton B F[5]報(bào)道了以4，4-二甲氧基-2-丁酮和丙二腈為原料，經(jīng)縮合、Knoevenagel反應(yīng)、環(huán)合、氯化、水解、加成及Hofmann重排合成CAPIC的方法，收率較高，各合成條件比較溫和，適合工業(yè)化生產(chǎn)。在此合成路線的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)CAPIC的工業(yè)化生產(chǎn)是大有可能的。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇該合成工藝作為實(shí)驗(yàn)路線。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)第三步環(huán)合反應(yīng)的收率比較低。產(chǎn)物CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）用高效液相色譜法進(jìn)行分析，含量高達(dá)99.5%，在液相色譜條件下呈現(xiàn)單一產(chǎn)品峰，但是熔點(diǎn)較文獻(xiàn)報(bào)道的偏低很多，僅在134℃左右。后通過(guò)核磁共振分析，發(fā)現(xiàn)CAPIC2#存在互變異構(gòu)體。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）的制備

在帶有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的500 mL四口瓶中加入120.6 g（1.23 mol）濃硫酸和24.6 g（0.41 mol）乙酸，將67.5 g 2-甲基-4，4-二甲氧基-1，1-二氰基-1-丁烯和1，1-二氰基-4-甲氧基-2-甲基-1，3-丁二烯的混合粗產(chǎn)物緩慢滴入到混酸中，溫度不超過(guò)30℃，滴畢，升溫至60℃，保溫反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，加入100 mL冰水，有固體析出，過(guò)濾，真空干燥，用甲醇與水（2∶1）重結(jié)晶，得到52.4 g（0.391 mol）黃色固體3-氰基-4-甲基吡啶酮。

2.2 CAPIC2#（3－氰基－4－甲基吡啶酮）的測(cè)定

2.2.1 設(shè)備

高效液相色譜 Agilent 1200（VWD）；核磁共振 DRX500。

2.2.2 液相色譜條件

XDB-C18（15 cm×4.6 mm，5 μm），柱溫30℃，流動(dòng)相為甲醇和水，走梯度，0～10 min 25%甲醇，10～20 min升至70%甲醇，流速為1.0 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)205 nm，結(jié)束時(shí)間30 min。

2.2.3 核磁共振條件

德國(guó)Bruker DRX-500 MHz核磁共振儀，5 mm Multinu探頭，TMS為內(nèi)標(biāo)，氘代氯仿為溶劑，譜圖采用標(biāo)準(zhǔn)脈沖程序測(cè)定。

3 討論

3.1 CAPIC2#HPLC分析情況

根據(jù)CAPIC2#的物理性質(zhì)，采用高效液相色譜法對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估。該物質(zhì)在液相色譜條件下呈現(xiàn)單一的產(chǎn)品峰，用面積歸一化方法定量，結(jié)果表明純度達(dá)99.5%。但測(cè)其熔點(diǎn)僅為134℃，比文獻(xiàn)報(bào)道的低了很多，而且這一步的收率也偏低?？紤]到CAPIC2#的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)比較活潑，可能存在互變異構(gòu)體，很難被HPLC檢測(cè)出來(lái)。在不同的溶劑和溫度下互變異構(gòu)體的比例不同，這種現(xiàn)象可以被1H-NMR檢測(cè)。

3.2 1H-NMR解析

在液相色譜條件檢測(cè)基本無(wú)雜質(zhì)后，使用1H-NMR對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。通過(guò)解析（表1），確定該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)為烯醇式，熔點(diǎn)比酮式低很多。

3.3 CAPIC2#互變異構(gòu)體的形成機(jī)理及抑制方法

在酸的催化作用下，生成的一部分CAPIC2#由酮式轉(zhuǎn)化成了烯醇式，反應(yīng)溫度越高，該副產(chǎn)物的含量越高。

表1 CAPIC2#互變異構(gòu)體1H-NMR歸屬

分別考察了催化劑、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響，找到了抑制副產(chǎn)物形成的方法。

3.3.1 催化劑對(duì)環(huán)合反應(yīng)的影響

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濃硫酸與乙酸的混酸催化可以大幅度提高環(huán)合收率，故采用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑（見表2）。

表2 催化劑對(duì)環(huán)合反應(yīng)的影響

3.3.2 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應(yīng)時(shí)間6 h時(shí)，溫度低于50℃反應(yīng)難以進(jìn)行，在60℃時(shí)收率達(dá)到最高，而高于70℃收率反而下降，這主要是導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，故反應(yīng)溫度宜控制在60℃較好（見表3）。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

3.3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應(yīng)溫度60℃，考察時(shí)間對(duì)收率的影響。從表4中可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)率增大，但超過(guò)3 h后，產(chǎn)率增加很少，該反應(yīng)時(shí)間以3 h為佳。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

通過(guò)工藝調(diào)整，用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑，反應(yīng)溫度控制在60℃，反應(yīng)時(shí)間控制在3 h，能有效地抑制副產(chǎn)物的生成，提高產(chǎn)品的收率。

4 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果，最后確定副產(chǎn)物為CAPIC2#的互變異構(gòu)體。通過(guò)工藝條件控制，有效地抑制了副產(chǎn)物的形成，為大規(guī)模工業(yè)化過(guò)程的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

[1]Fermandez-Ortrga C,Dubed M,Ramos Y,et a1.Noninduced Leukocyte extract reduces HIV replication and TNF seretion[J].Bichem Biophys Res Comm,2004,325(3):l 075-1 081.

[2]Blundell T,Pearl L.A second front against AIDS[J].Nature,1989,337(6037/6039):596-598.

[3]徐玉文,趙桂森.抗艾滋病藥物研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥物化學(xué)雜志,2002,12(2):119-124.

[4]Chapman d,Hurst J.Pyrazolopyfidines.Part S.Preparation and reactions of pyrazolo[3,4-e]pyridinesp[J].J Chem Soc,Perkin TranI,1980(11):2 398-2 404.

[5]Gupton B F.Process for making 3-amino-2-chloro-4-methylpyridine:US,2002052507[P].2002-05-02.

TQ253.21

宋懿嘉 女 1982年生 助理研究員 2004年獲上海理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位 2010年獲上海交通大學(xué)碩士學(xué)位主要從事藥物中間體的制備及分析

2010年6月