本发明涉及一种快速制备瑞德西韦(remdecivir)药物中间体的方法。
背景技术：
自新冠肺炎(covid-19)疫情发生以来，如何预防和治疗新冠肺炎已成为亟需解决的问题。中国国家卫健委在2020年2月5日公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中指出，目前还没有确认有效的抗病毒治疗方法，所以抗病毒药物的筛选及大规模制备成为疫情防控的关键性工作。瑞德西韦作为一种抗病毒核苷类似物，此前已在体外和体内动物模型中证明了对严重急性呼吸系统综合症(sars)和中东呼吸系统综合症(mers)病毒病原体的活性，这两种冠状病毒在结构上与新型冠状病毒covid-19类似：都是冠状病毒，编码非结构蛋白、结构蛋白和辅助蛋白等。针对sars和有mers限的临床前数据表明，瑞德西韦对covid-19具有潜在的活性。最近，国际卫生组织认为瑞德西韦也许是唯一有效针对covid-19的药物。加拿大阿尔伯塔大学的一组研究人员发现了为什么药物瑞德西韦在治疗引起中东呼吸综合征(mers)和严重急性呼吸综合征(sars)的冠状病毒方面是有效的，他们期望它可能也可以有效地治疗感染了新的covid-19毒株的患者(j.biol.chem.2020.doi：10.1074/jbc.ac120.01305)。
瑞德西韦是腺苷类似物的单磷酰胺酸盐前药，瑞德西韦会在人体内三磷酸化，抑制依赖rna的rna合成酶(rdrp)，从而阻断病毒rna的复制，具有广谱抗病毒活性(nature，2016，531，381)。2018年3月，瑞德西韦就已被鉴定可有效抑制冠状病毒感染。瑞德西韦在临床试验上用于治疗埃博拉病毒感染。随后研究发现，瑞德西韦对于呼吸道合胞病毒、冠状病毒、尼帕病毒(nipahvirus)以及亨德拉病毒(hendravirus)也有抑制效果。特别的是瑞德西韦的三期临床试验正在武汉开展，并在此前成功用于治疗美国例covid-19患者。然而，核苷类似物前药在实际合成中面临诸多挑战，它们的合成步骤复杂，总产率较低，多个药物中间体的提纯需要使用柱色谱或柱层析分离，这些极大程度上限制了其大规模制备。
三嗪胺衍生物是合成药物前体的重要的中间体，经过多步反应可以制备瑞德西韦等核苷类药物(j.med.chem.2017，60，1648)。roberts.klein等在文章synthesesofpyrrolo[7，1-f][1，2，4]triazinecongenersofnucleicacidpurinesviathen-aminationof2-substitutedpyrrolesusingorthogonalsuzuki-miyauracross-couplingreactions(j.heterocyclic.chem.，31，781，1994)中采用的瑞德西韦药物的三嗪胺中间体合成后处理所需的多步柱色谱分离步骤多，且不利于大规模的生产。
因此，本领域对于简单快速且无需柱层析的大规模制备瑞德西韦药物的三嗪胺中间体的新方法存在迫切的需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种在无需柱层析分离或纯化处理的情况下，大量快速合成瑞德西韦药物的三嗪胺中间体的新方法，从而为可用于抗新冠病毒的瑞德西韦药物的大量制备提供充足的中间体原料基础。
为此，本发明提供了一种用于制备式(i)的瑞德西韦药物中间体的方法，
其中x是卤素原子，
所述方法包括以下四个连续步骤：
(1)由式(ii)的醛化合物与氨基磺酸在水溶剂中进行反应以得到式(iii)的氰化合物；
(2)通过向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱以使其变为碱性，从而由式(iii)的氰化合物得到式(iv)的氰胺化合物；
(3)在碱和有机溶剂的存在下，使步骤(2)所得的式(iv)的氰胺化合物与乙酸甲脒反应，从而得到式(v)的三嗪胺化合物；和
(4)使使步骤(3)所得的式(v)的三嗪胺化合物与卤代试剂进行反应，从而得到所需的式(i)的中间体化合物，
在优选实施方案中，步骤(1)、(2)和(4)中的反应温度为0℃～25℃，并且步骤(3)中的反应温度为60℃～100℃。
在优选实施方案中，在步骤(1)中，相对于所使用的式(ii)的醛化合物的化学计量量，氨基磺酸以过量的量使用；优选地，所述式(ii)的醛化合物与氨基磺酸以1∶2～5的质量比使用。
在进一步的优选实施方案中，在步骤(2)中，直接向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱而未对步骤(1)所得的反应水溶液进行任何处理。
在优选实施方案中，在步骤(3)中，所述有机溶剂直接添加到步骤(2)所得的反应水溶液中，或者通过溶剂置换将步骤(2)中的水溶剂用所述有机溶剂替换。
在优选实施方案中，所述有机溶剂是选自甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种；优选地，步骤(3)中使用的有机溶剂是选自甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种；优选地，步骤(4)中使用的有机溶剂是选自二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
在优选实施方案中，步骤(2)或(3)使用的碱各自独立地是选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
在优选实施方案中，步骤(4)中使用的卤代试剂是选自n-碘代丁二酰亚胺、n-氯代丁二酰亚胺、1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲和n-溴代丁二酰亚胺中的一种或多种。
在优选实施方案中，对于步骤(2)、(3)和/或(4)所得的反应溶液仅进行过滤和干燥处理而无需柱层析处理。
在优选实施方案中，在经过过滤处理后，将步骤(3)所得的粗产物进行重结晶。
本发明具有但不限于以下优势：
1、通过本发明方法，在无需诸如柱层析的复杂分离或纯化操作的情况下，仅通过简单改变反应温度和反应溶剂替换的四个连续步骤，能够快速高效地大量制备式(i)的瑞德西韦药物中间体，操作简单方便，且环境友好。
2、相较于现有的方法，本发明方法合成步骤短，反应条件温和，产率较高，合成得到的式(i)的瑞德西韦药物中间体的纯度较高；
3、通过本发明方法能够大规模制备式(i)的瑞德西韦药物中间体，从而可大规模的合成得到公斤级的瑞德西韦药物，这为该药物用于治疗新冠肺炎(covid-19)的临床试验奠定了坚实的基础。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例合成的式(v)的三嗪胺化合物的针状晶体图。
图2是根据本发明一个实施例合成的式(i)的瑞德西韦药物中间体(即其中x为碘的碘代三嗪胺化合物)的核磁共振氢谱(1hnmr)谱图。
具体实施方式
本发明提供了用于制备式(i)的瑞德西韦药物中间体的方法，
其中x是卤素原子。在本发明中，卤素原子是指cl、br或i原子。
本发明的方法包括以下四个连续步骤：
(1)由式(ii)的醛化合物与氨基磺酸(nh2oso3h)在水溶剂中进行反应以得到式(iii)的氰化合物；
(2)通过向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱以使其变为碱性，从而由式(iii)的氰化合物得到式(iv)的氰胺化合物；
(3)在碱和有机溶剂的存在下，使步骤(2)所得的式(iv)的氰胺化合物与乙酸甲脒(c3h8n2o2)反应，从而得到式(v)的三嗪胺化合物；和
(4)使使步骤(3)所得的式(v)的三嗪胺化合物与卤代试剂进行反应，从而得到所需的式(i)的中间体化合物，
其反应过程如下所示：
优选地，步骤(1)、(2)或(4)可以在环境温度下进行；更优选地，步骤(1)、(2)或(4)的反应温度可以为0℃～25℃，进一步优选为0℃～10c，例如在0℃。
优选地，步骤(3)可以在适当升高的温度下进行；更优选地，步骤(3)中的反应温度可以为60℃～100℃，例如在80℃。
优选地，在步骤(1)中，相对于所使用的式(ii)的醛化合物的化学计量量，氨基磺酸以过量的量使用；例如，式(ii)的醛化合物与氨基磺酸以1∶2～5的质量比或者以1∶2～5的摩尔比使用。
优选地，在步骤(1)之后，对步骤(1)所得的反应水溶液不进行任何处理而直接进行步骤(2)，即通过直接向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱而使其变为碱性来完成步骤(2)中的转化。
优选地，在步骤(3)中，可以通过将要使用的有机溶剂直接添加到步骤(2)所得的反应水溶液中，即在步骤(3)中可以使用水和有机溶剂的混合溶剂进行反应。在这种情况下，鉴于步骤(2)所得的水溶液中已有碱存在，因而在步骤(3)中也可以无需添加额外的碱。
备选地，在步骤(3)中，也可以通过溶剂置换而将步骤(2)中的水溶剂用要使用的有机溶剂替换。这例如可以通过如下方式实现：首先将步骤(2)所得的反应水溶液进行简单过滤(例如抽滤)并干燥例如使用无水硫酸钠干燥或直接风干，然后将所得的干燥粗产物用相应的有机溶剂搅拌溶解后再在碱存在下进行相应的升温反应。
优选地，本发明中使用的有机溶剂可以是选自甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
优选地，步骤(3)中使用的有机溶剂可以是选自甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
优选地，步骤(4)中使用的有机溶剂可以是选自二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
优选地，步骤(2)或(3)中使用的碱可以相同或不同，并且可以是选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
优选地，步骤(4)中使用的卤代试剂可以是本领域熟知的任何合适的卤代试剂。更优选地，步骤(4)中使用的卤代试剂可以是选自n-碘代丁二酰亚胺、n-氯代丁二酰亚胺、1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲和n-溴代丁二酰亚胺中的一种或多种。
优选地，对于步骤(2)、(3)和/或(4)所得的反应溶液或产物无需柱层析处理，并且根据需要，可以仅进行简单的过滤(例如抽滤)，以及干燥处理例如使用无水硫酸钠干燥或直接风干。
优选地，在步骤(3)中，在经过过滤处理后，可以将步骤(3)所得的粗产物进行重结晶处理，以获得纯净的式(v)的三嗪胺化合物，这可以进一步确保最后所获得的式(i)的中间体的纯度。
在一个具体实施方案中，本发明的无需柱层析分离或纯化的连续合成过程可以为如下：在环境温度下，将式(ii)的醛化合物用过量的氨基磺酸处理，以生成式(iii)的氰化合物，接着加入碱以将反应溶液调节为碱性，从而在过量氨基磺酸的情况下连续反应获得式(vi)的氰胺化合物；随后在通过升温和/或溶剂变换后，加入乙酸甲脒发生缩合以生成式(v)的三嗪胺化合物，总收率为约32％(前三步反应的总收率)，其中可以对反应所得的反应溶液进行简单过滤处理和干燥处理以及任选的重结晶处理，但均无需诸如柱层析的复杂分离或纯化操作。最后，式(v)的三嗪胺化合物与卤代试剂如n-碘代丁二酰亚胺发生碘化反应而生成式(i)的中间体，该步反应同样也不需要柱层析，只需水洗并干燥即可，产率高达95％以上。因此，本发明的四步连续反应的总产率可达约30％以上。
下面通过结合具体实施方案对本发明的无柱层析连续合成作进一步说明，但本发明不限于这些实施例。
除非另有指明，本发明实施例中所使用的原料、试剂和反应装置均是本领域常规使用的或者可以商购获得的那些，并且这些原料或试剂无需经过进一步处理而直接使用。
式(ii)的醛化合物及式(vi)的氰胺化合物的合成：
在10l烧瓶中，将式(ii)的醛化合物(100g)和过量的氨基磺酸(nh2oso3h)(400g)加入到3l的蒸馏水中，并在0℃磁力搅拌反应1.5小时后，获得含有式(iii)的氰化合物的黄色溶液。
然后，在温度保持为0℃下，向上述含有式(iii)的氰化合物的黄色溶液中通过滴液漏斗直接逐滴滴加通过将1200g的氢氧化钾(koh)溶解在1000ml水中所得的koh水溶液，并且在滴加过程中控制反应混合物的温度在10℃以下。在滴加完成后，将反应混合物磁力搅拌反应2小时，然后进行抽滤，并用二氯甲烷萃取水相3次。合并后的有机相用无水硫酸钠干燥，得到含有式(vi)的氰胺化合物的粗产物90g。该产物无需分离，直接用于后续反应。
式(v)的三嗪胺化合物的合成：
在10l烧瓶中，将以上所得的90g粗产物、1050g乙酸甲脒和1650g碳酸钾加入到1500ml乙醇中，通过水浴加热在80℃磁力搅拌反应2小时，获得棕色的悬浮溶液。然后，向该悬浮溶液中加入2000ml的水，并进行抽滤而得到棕色的滤饼。将该滤饼用热水进行溶解，并逐步冷却以进行重结晶，得到～45g的式(v)的三嗪胺化合物的白色针状固体，图1示出了所获得的式(v)的三嗪胺化合物的针状晶体的照片图。
式(i)的碘代中间体的合成(即式(i)中的x为碘)：
在1000ml的圆底烧瓶中，加入以上所获得的40g的式(v)的三嗪胺化合物和200ml的dmf。在将所得的混合物冷却至0℃后，一次性加入70g的n-碘代丁二酰亚胺，并磁力搅拌反应1小时。之后，将所得的反应混合物倒入到500ml的1mnaoh水溶液中，产生大量淡白色沉淀。最后，进行抽滤，并且滤渣用水洗涤后用无水硫酸钠干燥，获得高纯度的式(i)的碘代中间体化合物(收率为约95％)。对该化合物进行核磁分析(brukerbiospin1h400mhz，以氘代dmso为溶剂)得到的核磁图谱如图2所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种用于制备式(i)的瑞德西韦药物中间体的方法，
其中x是卤素原子，
所述方法包括以下四个连续步骤：
(1)由式(ii)的醛化合物与氨基磺酸在水溶剂中进行反应以得到式(iii)的氰化合物；
(2)通过向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱以使其变为碱性，从而由式(iii)的氰化合物得到式(iv)的氰胺化合物；
(3)在碱和有机溶剂的存在下，使步骤(2)所得的式(iv)的氰胺化合物与乙酸甲脒反应，从而得到式(v)的三嗪胺化合物；和
(4)使使步骤(3)所得的式(v)的三嗪胺化合物与卤代试剂进行反应，从而得到所需的式(i)的中间体化合物，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)、(2)和(4)中的反应温度为0℃～25℃，并且步骤(3)中的反应温度为60℃～100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，相对于所使用的式(ii)的醛化合物的化学计量量，氨基磺酸以过量的量使用；优选地，所述式(ii)的醛化合物与氨基磺酸以1∶2～5的质量比使用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，直接向步骤(1)所得的反应水溶液中加入碱而未对步骤(1)所得的反应水溶液进行任何处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述有机溶剂直接添加到步骤(2)所得的反应水溶液中，或者通过溶剂置换将步骤(2)中的水溶剂用所述有机溶剂替换。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂是选自甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种；优选地，步骤(3)中使用的有机溶剂是选自甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种；优选地，步骤(4)中使用的有机溶剂是选自二甲基甲酰胺、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)或(3)使用的碱各自独立地是选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中使用的卤代试剂是选自n-碘代丁二酰亚胺、n-氯代丁二酰亚胺、1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲和n-溴代丁二酰亚胺中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于步骤(2)、(3)和/或(4)所得的反应溶液仅进行过滤和干燥处理而无需柱层析处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在经过过滤处理后，将步骤(3)所得的粗产物进行重结晶。
技术总结