盐酸吉西他滨原料合成工艺研究_应荣

第 38 卷第 5 期 2008 年 10 月 精 细 化 工 中 间 体 FINE CHEMICAL INTERMEDIATES Vol. 38 No. 5 October 2008 盐酸吉西他滨原料合成工艺研究 应 荣 1， 黄 健 2， 郭红云 3 （1. 浙江工业大学 化学与材料学院， 浙江 杭州 310014； 2. 台州市环保局， 浙江 台州 318000） 摘 要： 盐酸吉西他滨是一种核苷类抗代谢抗肿瘤药。 笔者利用 2-脱氧-2，2-二氟-D-赤型-呋喃戊糖-1-酮-3，5-二苯甲 酸酯经三 （叔丁氧基） 氢化铝锂的还原， 对甲苯磺酰化生成 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯-1-对甲苯磺 酸酯， 然后与胞嘧啶在催化剂三甲硅基三氟甲磺酸酯的作用下糖基化生成 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷-3'，5'-二苯甲酸酯， 最后经脱保护， 与浓盐酸生成盐酸盐， 在混合液 v（水） ∶v（丙酮）=1 ∶12下， 结晶生成盐酸吉西他滨。 改进后的降低了 毒害， 且原料便宜易得， 总收率达到 14.8%。 关键词： 吉西他滨； 对甲苯磺酰化； 合成 中图分类号： TQ062 文献标识码： A 文章编号： 1009-9212 （2008） 05-0034-03 A Novel Synthesis Technology of Gemcitabine Hydrochloride YING Rong1， HUANG Jian2， GUO Hong-yun3 （ 1. Zhejiang university of technology， College of Chemical Engineering and Material Science， Hangzhou 310014， China； 2. Taizhou Enviromertal Protection Agency， Taizhou 318000， China） Abstract： Gemcitabine hydrochloride was an anti-metabolic and anti-tumour nucleoside drug. A method to produce gemcitabine hydrochloride was devoloped from 2-deoxy-2，2-difluoro-D-erythro-pentofuranos -1-ulose-3，5-dibenzoate through reduction， p -toluenesulfonation， glycosylation with cytosine deprotection， salt formation and separative crystallization. The total yield of the target compound reached 14.8%. Key words： gemcitabine； p-toluenesulfonation； synthesis 医药及中间体 !!!!!!!!!!! ! !!!!!!!!!!! ! 作者简介： 应 荣 （1981-）， 男， 浙江临海人， 硕士研究生， 研究方向： 有机及药物中间体的合成。 （E-mail： yingrong0514@hotmail.com） 联 系 人： 郭红云 （1963-）， 男， 硕士生导师， 主要研究方向： 有机及药物中间体的合成。 （E-mail： guohy63@163.com） 收稿日期： 2008-10-29 1 前 言 盐酸吉西他滨［1~3］（Gemcitabine hydrochloride）， 化 学名为 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷盐酸盐 （β 异构体）， 是美国礼来公司研发的嘧啶核苷类似物， 1995 年在 澳大利亚、 芬兰等国上市， 商品名为 Gemzar。 我国 现已批准进口， 中文商品名为健择。 其结构和阿糖胞 苷 （Cytarabine） 相似， 属于核苷类抗代谢抗肿瘤药 物， 适用于非小细胞癌、 胰腺癌、 膀胱癌、 乳腺癌及 其它实体瘤。 盐酸吉西他滨 （1） 的制备路线最早由 Hertel［4］在 1988 年提出。 1992 年， Zhou［5］在 Hertel 方 法的基础上利用重结晶代替柱分离， 较好地分离出手 性异构体。 近年来， 有另几种方法制备方法见诸报 道， 但 Zhou 的制备方法比较简便， 现有路线基本在 Zhou的合成方法上进行改良。 笔者参考 Zhou 的合成方法， 由 2-脱氧-2，2-二 氟-D-赤型-呋喃戊糖-1-酮-3，5-二苯甲酸酯开始制 备盐酸吉西他滨， 分别经过三 （叔丁氧基） 氢化铝 锂的还原， 对甲苯磺酰化生成 2-脱氧-2，2-二氟-D- 呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯-1-对甲苯磺酸酯， 然后 与 胞 嘧 啶 在 催 化 剂 三 甲 硅 基 三 氟 甲 磺 酸 酯 （Me3SiOTf） 的作用下生成 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷- 3'，5'-二苯甲酸酯， 最后经脱保护， 与浓盐酸生成盐 酸盐， 在水-丙酮 （v ∶ v=1 ∶ 12） 混合液下， 结晶生成 盐酸吉西他滨。 在制备 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核 糖-3，5-二苯甲酸酯-1-对甲苯磺酸酯时， 用毒性较 小的对甲苯磺酰氯代替剧毒品甲磺酰氯， 与价格相 对低廉的胞嘧啶进行糖基化反应， 并在盐酸吉西他 滨生产工艺的反应时间、 温度、 原料的配比和溶剂 上进行探索改进， 取得比文献［5］略高的收率。 2 实验部分 2.1 合成路线 具体合成路线如下。 第 5 期 35应 荣， 等： 盐酸吉西他滨原料合成工艺研究 2.2 仪器与试剂 仪器： X-4数字显示显微熔点测定仪 （北京泰克 仪器有限公司）、 WXG-4圆盘旋光仪 （上海易测仪器 设备有限公司）、 AVANCEⅢ 500 MHz型核磁共振仪、 Agilent Zorbax CN 型 HPLC 色谱柱 ｛4.6 mm*250 mm， 5 μm； 检测条件 A： 流动相 正己烷-异丙醇 （v ∶ v=85 ∶ 15）， 波长 275 nm； 检测条件 B： 流动相为磷酸二氢 钠溶液 ［磷酸二氢钠 7.80 g溶于水 900 mL中， 加磷酸 调至 pH=3.0， 加水定容到 1 L］ -乙腈 （v ∶ v=50 ∶ 50）， 波长 232 nm； 检测条件 C： 流动相为乙酸铵溶液 ［乙 酸铵 3.85 g 溶于水 900 mL 中， 加乙酸调至 pH =5.7， 加水定容到 1 L］ -甲醇 （v ∶ v=90 ∶ 10）， 波长 268 nm｝。 TLC展开剂为 v（环己环） ∶ v（乙酸乙酯）=5 ∶ 1。 试剂： 2-脱氧-2，2-二氟-D-赤型-呋喃戊糖-1- 酮-3，5-二苯甲酸酯根据文献［5］制备、 三 （叔丁氧基） 氢化铝锂 （98%， 天津市道福化工新技术开发有限公 司）、 胞嘧啶 （99%， 新乡拓新生化科技有限公司）， 其它试剂均为 AR。 2.3 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸 酯 （2） α ／ β的制备 氮气保护下把 2-脱氧-2，2-二氟-D-赤型-呋喃戊 糖-1-酮-3，5-二苯甲酸酯 （10.00 g， 0.027 mol）、 无水 乙醚 80 mL和无水四氢呋喃 20 mL加到 250 mL三口瓶 中， 冷却至 0℃， 控温于 10℃以下分次加入三 （叔丁 氧基） 氢化铝锂 （7.50 g， 0.03 mol）， 约 0.5 h 加完。 搅拌反应 4 h后缓慢加入甲醇 4 mL， 继续滴加 l mol ／L 盐酸 9 mL， 搅拌 ， 过滤 ， 滤饼用乙醚 （10 mL×3） 洗涤， 滤液和洗液合并， 静置分液， 有机层依次用 5%碳酸氢钠溶液和水各 10 mL 洗涤， 无水硫酸镁干 燥， 过滤， 滤液浓缩至干， 得略带黄色的油状液体 （10.03 g， 0.027 mol）， 收率 100%。 α ／ β=1.03 （HPLC 检测条件 A）。 该产物无须进一步处理， 直接用于下 步反应。 2.4 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯 -1-对甲苯磺酸酯 （3） α ／ β的制备 将 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲 酸酯 （10.03 g， 0.027 mol） 和二氯甲烷 100 mL 加到 250 mL 三口瓶中， 冷却至 0℃， 并滴加三乙胺 5 mL 和对甲苯磺酰氯［6］ （6.00 g， 0.031 mol）， 等全部溶解 后， 控温于 25℃搅拌反应 2.5 h， 依次用 l mol ／ L 盐 酸、 5%碳酸氢钠溶液和水各 15 mL 洗涤， 无水硫酸 镁干燥 ， 过滤 ， 滤液浓缩至干 ， 得棕色油状液体 16.31 g。 用二氯甲烷 -乙醚重结晶 ， 得针状晶体 （12.80 g， 0.024 mol）。 2.5 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷-3'，5'-二苯甲酸酯（4） α ／ β的制备 将胞嘧啶［7］（5.30 g， 0.048 mol）、 六甲基二硅胺烷 28 mL 和硫酸铵 0.006 g 加到 250 mL 三口瓶中， 加热 回流至固体消失后， 继续保温反应 0.2 h， 冷却至 80℃ 以下， 减压蒸馏除去全部溶剂， 析出白色固体， 加入 Me3SiOTf （10.70 g， 0.048 mol）， 二甲苯 120 mL， 加 热搅拌， 使其充分溶解。 0.5 h 后， 反应液中加入 2- 脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯-1-对 甲苯磺酸酯 （ 12.80 g， 0.024 mol） 并控制温度于 125℃， TLC 跟踪。 2 h 后反应结束， 静置冷却， 加入 乙酸乙酯 100 mL 稀释， 依次用去离子水， 5%碳酸氢 钠溶液， 饱和食盐水各 50 mL洗涤， 无水硫酸镁干燥， 过滤， 滤液浓缩至干， 得棕红色固体 13.31 g。 重结晶 得类白色固体 （9.93 g， 0.021 mol）。 α ／β=1.10 （HPLC 检测条件 B）（比用甲磺酰氯 α ／β=1.20［8］的略低）。 2.6 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷盐酸盐（5）α ／ β的制备 将上步所生成的 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷-3'，5'-二 苯甲酸酯加入到预先装有甲醇 140 mL 的 250 mL 三口 瓶中， 搅拌溶解， 并在冰水浴下鼓泡通氨气 （4.00 g， 0 .24 mol）， 0.5 h 通氨气完毕。 室温下搅拌过夜， 蒸馏 回收甲醇， 得黄黑色油状液体， 将产物溶于去离子水 中， 用乙酸乙酯萃取 2次， 水相用活性碳脱色， 得淡 黄色油状液体。 再将该产物加入到预先装有异丙醇 200 mL 的 250 mL 圆底烧瓶中， 加入浓盐酸 6 mL 加 热到 70℃， 保温 0.5 h 后， 静置冷却结晶， 过滤， 滤 饼用冷异丙醇 20 mL 环己烷 10 mL 洗涤， 减压干燥， 得淡黄色固体 （3.30 g， 0.011 mol）。 2.7 盐酸吉西他滨 （1） 的制备 把 2'-脱氧-2'，2'-二氟胞苷盐酸盐 ［9，10］（3.30 g， 0.011 mol） 和水 10 mL 加到到 250 mL 圆底烧瓶中， 50℃加热至溶解后冷却至室温， 加入丙酮 120 mL 搅 拌过夜。 过滤， 滤饼用冷丙酮洗涤， 减压干燥得盐 酸吉西他滨粗品 1.36 g。 将所得粗品溶于 55℃的水 5 α ／ β α ／ β α ／ β α ／ β Bz-苯甲酰基 mL， 趁热过滤， 滤液用浓盐酸调至 pH＜0.5， 冰水浴 中搅拌 0.5 h， 0℃静置析出晶体， 过滤， 滤饼用冷丙 酮洗涤后减压干燥 ， 得盐酸吉西他滨的纯品 ［11，12］ （1.20 g， 0.004 mol） 。 纯度 99.3% （HPLC 检测条件 C）。 1H NMR （D2O）， δ： 3.87， 4.01 （dd， dd， 2H， H-5′）， 4.12（m， 1H， H-4′）， 4.39（m， 1H， H-3′）， 6.25 （t， 1H， H-1′）， 6.29 （d， 1H， H-5）， 7.98（d， 1H， H-6）。 13C NMR （D2O），δ： 59.80 （C-5′）， 69.85 （C-3′）， 83.96（C-4′）， 85.38（C-1′）， 92.22（C-5）， 122.18（C-2′）， 143.78（C-6）， 148.41（C-2）， 159.37 （C-4）。 熔点： 287~290℃ （文献［5］值 287~292℃）。 旋 光度［α］D25=+48° （c=1.0 D2O）。 3 结果与讨论 比较Zhou 的合成工艺， 笔者主要在以下两方面 进行了改进。 1） 是在制备 2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖- 3，5-二苯甲酸酯-1-对甲苯磺酸酯时， 用毒性较小的 对甲苯磺酰氯代替剧毒品甲磺酰氯， 在接下来的糖基 化反应中也取得了不错的收率。 此外， 当 2-脱氧- 2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯-1-对甲苯磺 酸酯 3 α ／ β与胞嘧啶进行 SN2亲核取代时， 由于空间 关系， 从而改变其空间异构的配比 （从 2 α ／ β=1.03 变至 4 α ／ β=1.10）， 而用甲磺酰氯生成的 2-脱氧- 2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二苯甲酸酯-1-甲磺酸酯 与胞嘧啶进行 SN2亲核取代时的异构变至 α ／ β=1.20。 相比之下， 无论从毒性或者收率上， 对甲苯磺酰氯都 优于甲磺酰氯。 2） 用价格相对低廉的胞嘧啶代替 N-乙酰胞嘧啶， 也取得了与文献［5］类似的收率。 实验中， 以 3 α ／β 为基 准， 改变胞嘧啶物质的量， 得出以下数据。 由实验数据可知， 随着胞嘧啶比例的增加， 2'- 脱氧-2'，2'-二氟胞苷-3'，5'-二苯甲酸酯 （4）α ／ β 的收 率也相应的增加， 但当 n（3 α ／β） ∶ n（胞嘧啶）=1 ∶ 2 时， 收率基本保持不变； 另外 4 α ／ β中 α与 β的比例 也随嘧啶的增加而减少， 也意味着盐酸吉西他滨 （β 异构体） 的增加， 但所增加的幅度不大， 考虑到成本 关系， 取 n［2-脱氧-2，2-二氟-D-呋喃核糖-3，5-二 苯甲酸酯-1-对甲苯磺酸酯（3）α ／ β］ ∶ n （胞嘧啶）=1∶2 时较佳， 糖基化的收率较高。 改进后的总收率达到了 14.8%， 并且此方法降低 了毒害， 原料廉价易得， 更有利于工业化。 参考文献： ［1］ 吴伟文， 陈友华， 余伟标， 等 . 国产与进口盐酸吉西他滨的 疗效对比研究 ［J］. 现代医药卫生， 2005， 21 （13）： 1 641-1 642. ［2］ 叶 萍， 李兆申， 张文俊， 等. 吉西他滨肝动脉灌注治疗晚期 肝癌［ J］. 第二军医大学学报， 2006， 27 （10）： 1 154-1 156. ［3］ 许关煜， 李敏华. 开发非专利药及其中间体 ［J］. 精细与专用 化学， 2003， 11 （9）， 13-17. ［4］ Hertel L W， Kroin J S. Synthesis of 2-deoxy-2，2-difluoro -D- ribose and 2 -deoxy -2，2 -difluoro -d -r ibofuranosyl ［J］. Nucleosides J. Org. Chem， 1988， 53 （11）： 2 406-2 409. ［5］ Zhou T S， Heath P C， Patterson L M， et al. Stereospecific synthesis of 2–deoxy-2，2- difluororibonolactone and Its use in the preparation of 2'-deoxy-2'，2'-difluoro-β-D- ribofuranosyl pyrimidine nucleosides： The key role of selective crystallizatinon ［J］. Synthesis， 1992， 1992 （6）： 565-570. ［6］ Xiang Y J， Lakshmi P， Kotra C K， et al. Synthesis and anti - HIV activities of 2' -deoxy -2'，2' -difluorofl -L -ribofuranosyl - pyrimidine and-purine nucleosides ［J］. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letter， 1995， 5 （7）： 743-748. ［7］ Okabe M， Sun R C， Steve Y K， et al. Synthesis of the dideoxynucleosides ddC and CNT from glutamic acid， ribonolactone， and pyrimidine bases ［J］. J. Org. Chem， 1988， 53 （20）： 4 780-4 786. ［8］ 王英华， 王星海， 仇缀百， 等. 盐酸吉西他滨的合成 ［J］. 中 国医药工业杂志， 2007， 38 （4）： 249-251. ［9］ Lakshmi P， Kotra， Xiang Y J， et al. Structure -activity relationships of 2' -deoxy -2'，2' - difluoro -l -erythro - pentofuranosyl ［J］. Nucleosides J. Med. Chem， 1997， 40 （22）： 3 635-3 644. ［10］ Konerding D， Thomas L， James， et al. Synthesis and biological activity of a gemcitabine phosphoramidate prodrug ［J］. J. Med. Chem ， 2007， 50 （15）： 3 743-3 746. ［11］ 周大森， 基耶那 D P， 赫特尔 L W， 等. 立体选择性糖基化方 法［P］. CN： 1 085 560， 1994-04-20. ［12］ 周大森， 波提特 L M， 谢尔 D P， 等 . 提纯和分离 2'-脱氧- 2'，2'-二氟核苷的方法［P］. CN： 1044 119， 1997-11-19. 表 1 胞嘧啶物质的量对反应的影响 Table 1 The effect of the mole quality of cytosine on the reaction n（3α ／ β） ∶n（胞嘧啶） 1 ∶1.0 1 ∶1．5 1 ∶2.0 1 ∶2．5 1 ∶3.0 4α ／ β 收率 ／% 57．8 72．3 87．5 87．4 88．1 α与 β 的比例 1.21 1.15 1.10 1.08 1.06 精细化工中间体36 第 38 卷