奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過程中副產物的研究

宋懿嘉 龍中柱 葛 梅 韓中堅

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

奈韋拉平重要中間體CAPIC制備過程中副產物的研究

宋懿嘉1龍中柱2葛 梅3韓中堅3

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

利用波譜分析技術鑒定了CAPIC（2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶）制備過程中的雜質結構，并由此推測該雜質產生的原因，提出了抑制形成該雜質副反應的方法，為工業化大規模生產奠定了基礎。

2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶 雜質結構分析1H NMR HPLC

0 引言

奈韋拉平（Nevirapine），是由德國柏林格·英格爾海姆公司于20世紀90年代初開發的一種非核苷類HIV（艾滋?。┠孓D錄酶抑制劑，可與核苷類似物聯用治療臨床或免疫學惡化的HIV感染患者，也可單獨用于預防HIV感染的母嬰傳播。于1996年9月美國FDA批準上市，商品名為維樂命（Viramune），現已在多國上市[1-3]。

與其他抗艾滋病藥物相比，奈韋拉平抗病毒作用強、半衰期長、生物利用高、耐受性好、不良反應少、費用低。對于我國來說，奈韋拉平是最實際最有效和費用較少的抗艾滋病藥物。因此，研制開發其關鍵的中間體2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶（CAPIC）具有重要經濟意義及社會意義。CAPIC的CAS號為133627-45-9，熔點61～64℃，結構式如下：

最早關于CAPIC合成的報道是1980年，Chapman[4]等以2-氯-3-硝基-4-甲基吡啶為原料，經還原得到了CAPIC。在以后的20多年中，一直有很多關于CAPIC不同合成路線的報道，但這些方法產率均較低，或者原料昂貴，對設備要求較高，都不利于實現大規模的工業化生產，僅停留在小試階段。

直到2002年，Gupton B F[5]報道了以4，4-二甲氧基-2-丁酮和丙二腈為原料，經縮合、Knoevenagel反應、環合、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，適合工業化生產。在此合成路線的基礎上加以改進，實現CAPIC的工業化生產是大有可能的。因此，本實驗選擇該合成工藝作為實驗路線。

在實驗過程中發現第三步環合反應的收率比較低。產物CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）用高效液相色譜法進行分析，含量高達99.5%，在液相色譜條件下呈現單一產品峰，但是熔點較文獻報道的偏低很多，僅在134℃左右。后通過核磁共振分析，發現CAPIC2#存在互變異構體。

2 實驗

2.1 CAPIC2#（3-氰基-4-甲基吡啶酮）的制備

在帶有攪拌器、溫度計和冷凝器的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-丁二烯的混合粗產物緩慢滴入到混酸中，溫度不超過30℃，滴畢，升溫至60℃，保溫反應3h。反應結束后，冷卻，加入100 mL冰水，有固體析出，過濾，真空干燥，用甲醇與水（2∶1）重結晶，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）的測定

2.2.1 設備

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，檢測波長205 nm，結束時間30 min。

2.2.3 核磁共振條件

德國Bruker DRX-500 MHz核磁共振儀，5 mm Multinu探頭，TMS為內標，氘代氯仿為溶劑，譜圖采用標準脈沖程序測定。

3 討論

3.1 CAPIC2#HPLC分析情況

根據CAPIC2#的物理性質，采用高效液相色譜法對產品質量進行檢測與評估。該物質在液相色譜條件下呈現單一的產品峰，用面積歸一化方法定量，結果表明純度達99.5%。但測其熔點僅為134℃，比文獻報道的低了很多，而且這一步的收率也偏低?？紤]到CAPIC2#的結構，性質比較活潑，可能存在互變異構體，很難被HPLC檢測出來。在不同的溶劑和溫度下互變異構體的比例不同，這種現象可以被1H-NMR檢測。

3.2 1H-NMR解析

在液相色譜條件檢測基本無雜質后，使用1H-NMR對產品進行結構鑒定。通過解析（表1），確定該副產物的結構為烯醇式，熔點比酮式低很多。

3.3 CAPIC2#互變異構體的形成機理及抑制方法

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

表1 CAPIC2#互變異構體1H-NMR歸屬

分別考察了催化劑、反應溫度以及反應時間對收率的影響，找到了抑制副產物形成的方法。

3.3.1 催化劑對環合反應的影響

通過多次實驗發現濃硫酸與乙酸的混酸催化可以大幅度提高環合收率，故采用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑（見表2）。

表2 催化劑對環合反應的影響

3.3.2 反應溫度對收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應時間6 h時，溫度低于50℃反應難以進行，在60℃時收率達到最高，而高于70℃收率反而下降，這主要是導致副反應的發生，故反應溫度宜控制在60℃較好（見表3）。

表3 反應溫度對收率的影響

3.3.3 反應時間對收率的影響

以濃硫酸和乙酸的混酸為催化劑，反應溫度60℃，考察時間對收率的影響。從表4中可以看出，隨著反應時間的延長，產率增大，但超過3 h后，產率增加很少，該反應時間以3 h為佳。

表4 反應時間對收率的影響

通過工藝調整，用濃硫酸和乙酸的混酸作為催化劑，反應溫度控制在60℃，反應時間控制在3 h，能有效地抑制副產物的生成，提高產品的收率。

4 結論

綜合以上分析結果，最后確定副產物為CAPIC2#的互變異構體。通過工藝條件控制，有效地抑制了副產物的形成，為大規模工業化過程的實施奠定了基礎。

[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展[J].中國藥物化學雜志,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年獲上海理工大學學士學位 2010年獲上海交通大學碩士學位主要從事藥物中間體的制備及分析

2010年6月