以6-氯嘌呤為原料合成2-氟腺嘌呤的新方法

夏然，孫莉萍，渠桂榮（新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 4500；新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 4500；河南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 45007）

研究開發(fā)

以6-氯嘌呤為原料合成2-氟腺嘌呤的新方法

夏然1，孫莉萍2，渠桂榮3
（1新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；3河南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007）

醫(yī)藥中間體2-氟腺嘌呤的合成主要存在3個(gè)問(wèn)題：①使用易爆炸的重氮化反應(yīng)；②原料成本高；③總收率不高，規(guī)?；y度大。這些問(wèn)題限制了 2-氟腺嘌呤的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。為了解決以上問(wèn)題，本文以廉價(jià)的 6-氯嘌呤為原料，先用四氫吡喃基保護(hù)6-氯嘌呤9位NH；然后以二氯甲烷為溶劑，在三氟乙酸酐和四丁基硝酸銨體系作用下，以85%的收率得到6-氯-2-硝基-9-吡喃基嘌呤；繼而以DMF為溶劑，和NH4F反應(yīng)，以83%的收率得到2-氟-6-氯嘌呤；最后在飽和的NH3/CH3OH溶液中氨解，得到2-氟腺嘌呤。共4步，總收率58%，產(chǎn)物及中間體的分離純化不需要柱層析。同時(shí)考察了保護(hù)基團(tuán)和反應(yīng)規(guī)模對(duì)收率的影響。本方法原料廉價(jià)易得，避免使用高毒和劇毒試劑，操作安全簡(jiǎn)便，有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

6-氯嘌呤；2-氟腺嘌呤；硝化；氟代；合成；溶劑萃取

2-氟腺嘌呤（化合物 1）是一種重要的醫(yī)藥中間體，用于核苷類抗病毒藥物氟達(dá)拉濱［1］、磷酸氟達(dá)拉濱［2］、2-氟腺苷［3-4］等藥物的合成，國(guó)內(nèi)外需求量大。文獻(xiàn)報(bào)道的合成方法均是以重氮化反應(yīng)為關(guān)鍵步驟。如以2，6-二氨基嘌呤為原料［5］，在亞硝酸酯作用下，和氟硼酸發(fā)生重氮化反應(yīng)得到，收率僅0.7%～6.0%，同時(shí)，重氮化反應(yīng)存在爆炸危險(xiǎn)，操作不便，不適于規(guī)模化生產(chǎn)。EATON等［6］將該方法進(jìn)行了改進(jìn)，用無(wú)水氟化氫代替氟硼酸作為氟原子的來(lái)源，收率提高到22%，但無(wú)水氟化氫腐蝕性強(qiáng)，環(huán)境污染大。陳建兵等［7］報(bào)道從 2-氨基-6-氯嘌呤出發(fā)，通過(guò)嘌呤 6位的疊氮化反應(yīng)，合成2-氨基-6-疊氮嘌呤，然后2位氨基在氟硼酸和亞硝酸鈉作用下發(fā)生重氮化反應(yīng)，引入2位氟原子，最后將疊氮基在Pd/C催化下還原，收率39%。該方法的不足之處是：重氮化反應(yīng)和疊氮化鈉有爆炸隱患，操作不便；原料 2，6-二氨基嘌呤和 2-氨基-6-氯嘌呤的合成步驟多［8］，成本高，這些缺點(diǎn)限制了反應(yīng)規(guī)模的擴(kuò)大。因此，開發(fā)原料廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)便、安全性好的合成方法具有重要意義。

圖1　合成路線

6-氯嘌呤（化合物 2）是一種成本低廉、來(lái)源廣泛的核苷堿基，可以從生產(chǎn)四乙酰核糖的副產(chǎn)物次黃嘌呤合成。本文從化合物2出發(fā)，將嘌呤9位用四氫吡喃基保護(hù)，經(jīng)過(guò)2位硝化、氟代、6位氯原子氨解等步驟，得到2-氟腺嘌呤。該路線原料廉價(jià)易得，避免使用重氮化反應(yīng)，操作簡(jiǎn)便，安全系數(shù)高。2-氟腺嘌呤的價(jià)格是6-氯嘌呤的十幾倍，該路線具有很好的應(yīng)用前景。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與材料

材料：6-氯嘌呤，純度＞99%，新鄉(xiāng)拓新生化股份有限公司；二氫吡喃，分析純，西隴化工股份有限公司；NH4F、三氟乙酸酐、四丁基硝酸銨，分析純，國(guó)藥集團(tuán)試劑有限公司；其他溶劑DMF、乙酸乙酯、乙醇、甲醇，為商品化分析純?cè)噭?；所用水為自制去離子水。

儀器：核磁共振儀，AC 400型，DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)，德國(guó)Bruker公司；高分辨質(zhì)譜Q-TofMS/MS，美國(guó)Waters公司；顯微熔點(diǎn)儀，XRC-1型，四川大學(xué)科儀廠，溫度計(jì)未校正；高壓反應(yīng)罐，CJF-0.25，鞏義市予華儀器有限公司。

1.2合成方法

1.2.16-氯-9-吡喃基嘌呤（化合物3）的合成

根據(jù)文獻(xiàn)［9］合成，收率 96%，產(chǎn)物熔點(diǎn)、1H NMR數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道相符。

1.2.26-氯-2-硝基-9-吡喃基嘌呤（化合物 4）的合成

在 250mL三口反應(yīng)瓶中加入四丁基硝酸銨（10.1g，33mmol），加無(wú)水CH2Cl2（50mL）溶解，冷卻至0℃，滴加三氟乙酸酐（4.6mL，33mmol），20min內(nèi)滴加完畢，攪拌 20min，加入新制備的中間體3（5.2g，22mmol），保持在0℃，反應(yīng)5h，加入飽和 NaHCO3（100mL）溶液，攪拌，分出有機(jī)相，水相用 CH2Cl2（20mL）萃取兩次，收集有機(jī)相，活性炭（0.5g）脫色，無(wú)水硫酸鈉（1 g）干燥，減壓除去溶劑，得到淡黃色油狀物5.3g，即為化合物4，收率85%。

200g反應(yīng)規(guī)模操作過(guò)程：化合物3（200g，0.8mol）溶解到無(wú)水CH2Cl2（1L），冷卻至0～5℃。四丁基硝酸銨（388.9g，1.3mol），加無(wú)水CH2Cl2（1L）溶解，冷卻至0～5℃，滴加三氟乙酸酐（177.1mL，1.3mol），20min內(nèi)滴加完畢，保持在0～5℃，滴加上述化合物3的CH2Cl2溶液，20min滴加完畢，在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)8h，自然升至室溫，加入飽和NaHCO3（500mL）溶液，攪拌，分出有機(jī)相，水相用CH2Cl2（200mL）萃取兩次，收集有機(jī)相，活性炭（50g）脫色，無(wú)水硫酸鈉（50g）干燥，減壓除去溶劑，得到淡黃色油狀物化合物4 192g，收率80%。

1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）：δ 8.79（s，1H），5.78（d，J=10.8Hz，1H），4.02（d，J=11.2Hz，1H），3.74～3.68（m，1H），2.37～2.27（m，1H），2.02～1.95（m，2H），1.78～1.69（m，1H），1.61～1.56（m，2H）；13C NMR（100MHz，CDCl3）δ 151.7，151.2，149.2，145.5，130.9，81.6，67.7，29.6，24.4，22.2；高分辨質(zhì)譜C10H11ClN5O3［M+H］+計(jì)算值為284.0545，實(shí)測(cè)值為284.0543。

1.2.32-氟-6-氯嘌呤（化合物5）的合成［10］

化合物4（5.6g，20mmol）、NH4F（1.1g，30mmol）和DMF（50mL）加入到反應(yīng)瓶中，攪拌，室溫反應(yīng)10h，活性炭（0.5g）脫色，減壓除去溶劑，水重結(jié)晶，得到白色粉末2.9g，即為化合物5，收率83%。

200g反應(yīng)規(guī)模操作過(guò)程：化合物 4（200g，714mmol）用DMF（1L）溶解，加入NH4F（39.3g，714mmol），室溫?cái)嚢璺磻?yīng)10h，反應(yīng)完畢，減壓回收溶劑，得到黏稠油狀物，加入水（200mL），加熱到60℃，慢慢溶解，加入活性炭（5g）脫色，趁熱過(guò)濾，濾液冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，得到白色粉末。濾液濃縮至50mL左右，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾。合并固體，得到產(chǎn)物103.5 g，收率83%。

1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 13.6（brs，1H，NH），9.04（s，1H，8-H）；13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ159.9（d，JC-F=215.63Hz，C-2），153.3 （d，JC-F=16.2 Hz，C-6），151.2（d，JC-F=15.5Hz，C-8），114.9（d，JC-F= 2.8Hz，C-4），132.5（d，JC-F= 4.2Hz，C-5）；高分辨質(zhì)譜C5H3ClFN4［M+H］+計(jì)算值為173.0025，實(shí)測(cè)值為173.0023.

1.2.42-氟腺嘌呤（化合物1）合成

化合物5（10g，58mmol）和飽和的NH3/CH3OH溶液（100mL）加入到反應(yīng)罐中，密封，加熱到50℃，反應(yīng)10h，降溫，活性炭脫色（0.5g），減壓除去溶劑，得到油狀物，水（50mL）重結(jié)晶，得到白色固體7.6 g，即為化合物1，收率86%。

1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 13.00（brs，1H，NH），8.07（s，1H，8-H），7.70（d，J = 0.8Hz， 1H，NH2）；13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ 159.2 （d，JC-F= 208.8 Hz，C-2），156.9（C-6），156.8（d，JC-F= 19.4Hz，C-8），151.7（d，JC-F= 19.3Hz，C-4），116.8（d，JC-F= 3.9Hz，C-5）；高分辨質(zhì)譜C5H5FN5［M+H］+計(jì)算值為154.0523，實(shí)測(cè)值為154.0525.

圖2　反應(yīng)機(jī)理

2　結(jié)果與討論

2.1反應(yīng)機(jī)理探討

四丁基硝酸銨和三氟乙酸酐在二氯甲烷中室溫反應(yīng)，迅速生成親電試劑NO2+，如圖2。嘌呤2位具有芳香性，易和NO2+反應(yīng)，生成硝化產(chǎn)物。四甲基硝酸銨、硝酸銨等均可以發(fā)生該反應(yīng)，但是因其在二氯甲烷中溶解度小，導(dǎo)致收率分別降低到56%和61%，所以，四丁基硝酸銨是最佳選擇。硝化產(chǎn)物在DMF中，硝基被親核試劑NH4F進(jìn)攻，硝基轉(zhuǎn)化為氟原子。

2.2保護(hù)基的考察

6-氯嘌呤的NH如果不進(jìn)行保護(hù)，無(wú)法在二氯甲烷中溶解，同時(shí)會(huì)和生成的硝化試劑NO2+發(fā)生副反應(yīng)，所以硝化步驟中必須將9位NH進(jìn)行保護(hù)。因此考察了多種保護(hù)基結(jié)果表明，芐基（化合物6）難以脫除，乙?；ɑ衔?）和9位NH反應(yīng)生成不穩(wěn)定產(chǎn)物，無(wú)法分離，三甲基硅基（化合物8）在硝化反應(yīng)過(guò)程中容易脫掉，這3種保護(hù)基團(tuán)均不適于對(duì)9位NH的保護(hù)。最后選擇四氫吡喃基，NH保護(hù)后6-氯嘌呤既在二氯甲烷中較好溶解，又可以在后續(xù)的反應(yīng)中較為容易地脫去。在氟代反應(yīng)中，由于四丁基氟化銨的酸性，脫保護(hù)和氟代可以一鍋完成，縮短了反應(yīng)步驟（圖3）。

圖3　6-氯嘌呤和不同保護(hù)基團(tuán)的反應(yīng)產(chǎn)物

2.3反應(yīng)規(guī)模對(duì)收率的影響

本文路線關(guān)鍵步驟是化合物3的硝化和氟代反應(yīng)。本文考察了硝化和氟代的反應(yīng)規(guī)模對(duì)收率的影響，結(jié)果見表1。

表1　不同反應(yīng)規(guī)模對(duì)收率的影響

由表1可知，將反應(yīng)規(guī)模擴(kuò)大至十克級(jí)到百克級(jí)，經(jīng)過(guò)常規(guī)的分離提純后，硝化收率可以達(dá)到80%。在反應(yīng)規(guī)模達(dá)到200g時(shí)，氟代步驟的收率可以達(dá)到83%。對(duì)母液回收利用，收率還會(huì)有所增加，所以，總體上整條路線的收率高，分離純化簡(jiǎn)便，應(yīng)用性強(qiáng)。

3　結(jié)　論

（1）本文以廉價(jià)的 6-氯嘌呤為原料，對(duì) 9位NH進(jìn)行四氫吡喃基保護(hù)，然后和三氟乙酸酐/四丁基硝酸銨體系反應(yīng)，在 2位引入—NO2，和 NH4F反應(yīng)將—NO2轉(zhuǎn)化為—F，同時(shí)脫除四氫吡喃基，最后在飽和的NH3/CH3OH溶液中，將C6—Cl轉(zhuǎn)化為—NH2，得到2-氟腺嘌呤，總收率58%。

（2）本方法原料廉價(jià)易得，避免使用重氮化反應(yīng)等危險(xiǎn)性的操作步驟，避免使用腐蝕性的氟化氫等有毒有害的試劑。

（3）考察了保護(hù)基團(tuán)和反應(yīng)規(guī)模對(duì)收率的影響。分離純化不需要柱層析。

［1］SCHULMEIER B E，CANTRELL W R，BAUTA W E.Preparation of a fludarabine intermediate via selective alkylation of 2-fluoroadenine ［J］.Nucleosides，Nucleotides & Nucleic Acids，2006，25（7）：735-745.

［2］王悅球，徐肖冰，沈永嘉.9-β-D-阿拉伯呋喃糖-2-氟腺苷單磷酸酯的合成改進(jìn)［J］.華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，32 （12）：1436-1439.

［3］MARCHAND P，LORILLEUX C，GILBERT G，et al.Efficient radiosynthesis of 2-［18f］fluoroadenosine： a new route to 2-［18F］fluoropurine nucleosides［J］.ACS Med.Chem.Lett.，2010，1（6）：240-243.

［4］ANDO T，IWATA M，ZULFIQAR F，et al.Synthesis of 2-modified aristeromycins and their analogs as potent inhibitors against plasmodium falciparum s-adenosyl-l-homocysteine hydrolase［J］. Bioorg.Med.Chem.，2008，16（7）：3809-3815.

［5］MONTGOMERY J A，HEWSON K.Synthesis of potential anticancer agents.XX.2-fluoropurines［J］.J.Am.Chem.Soc.，1960，82 （2）：463-468.

［6］EATON C N，DENNY G H.Synthesis of 2-fluoroadenine［J］. J. Org.Chem.，1969，34（3）：747-748.

［7］汪江節(jié)，孫小燕，陳建兵.合成2-氟腺嘌呤的新方法［J］.合成化學(xué)，2007，15（4）：506-507.

［8］陳文華.泛昔洛韋的合成［J］.化學(xué)試劑，2006，28（28）：185-186.

［9］ROBINS R K，GODEFROI E F，TAYLOR E C，et al.Purine nucleosides.Ⅰ.the synthesis of certain 6-substituted-9-（tetrahydro-2-pyranyl）-purines as models of purine deoxynucleosides［J］.J.Am. Chem.Soc.，1961，83（11）：2574-2579.

［10］BRAENDVANG M，GUNDERSEN L L.A novel method for the introduction of fluorine into the purine 2-position: synthesis of 2-fluoroadenosine and a formal synthesis of the antileukemic drug fludarabine［J］.Synthesis，2006，18：2993-2995.

A novel method for the synthesis of 2-fluoroadenine from 6-chloropurine

XIA Ran1，SUN Liping2，QU Guirong3
（1College of Chemistry and Chemical Engineering，Xinxiang University，Xinxiang 453003，Henan，China；2School of Life Science and Technology，Xinxiang University，Xinxiang 453003，Henan，China；3College of Chemistry and Chemical Engineering，Henan Normal University，Xinxiang 453007，Henan，China）

The conventional synthesis of 2-fluoroadenine suffers from dangerous diazo reaction，expensive starting materials，low total yields and small scales，which limit the further application of 2-fluoroadenine. In order to overcome the preceding problems，a new method for the synthesis of 2-fluoroadenine from more commercially available 6-chloropurine was developed. The key intermediate 6-chlro-2-nitro-9-pyranylpurine was obtained from N9-pyranyl protected 6-chloropurine with a yield of85% in butyl ammonium nitrate and trifluoroacetic anhydride and using CH2Cl2as solvent. Then，6-chlro-2-nitro-9-pyranylpurine reacted with NH4F with a yield of 82% in DMF followed by the ammonolysis in NH3/CH3OH solution. Finally，2-Fluoroadenine was obtained with a total yield of 58% through such a 4-step process.Chromatography was not necessary in the separating and purifying steps. The effects of protecting groups and reaction scales were investigated. The presented method avoided the toxic regents and expensive substrates and was simpler and safer，showing better practical application prospect.

6-chlropurine；2-fluoroadenine；nitration；fluorination；synthesis；solvent extraction

O 626.32

A

1000-6613（2016）08-2533-04

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.36

2015-12-27；修改稿日期：2016-02-16。

國(guó)家自然科學(xué)基金（21172059）及河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（16A150042，16A180035）。

及聯(lián)系人：夏然（1983—），男，博士，講師，從事核苷類化合物的合成。E-mail ranxia518@hotmail.com。