（生物医学工程专业论文）抗艾滋病药物利托那韦中间体的合成研究.pdf

a b s t r a c t a c q u i r e di 伽n u n o d e f i c i e n c y 驴d r 0 | m ( 越d s ) i 8as 嘶0 fc o n 乜滔o l l sd i s e a s e c a u s e db yh u m 锄i 衄瑚o d e f i c i e n c yv i l l l s ( h 】v ) n ec o m m o nt h e r a p c u t i cd m gc a l l b ec l a s s i f i e di n t 0m 尬ec a t e 9 0 d 部，加c l c o t i d er e v e 巧e 砸m s 嘶p t a s ei n l l i b i 衄j n o n - m l c l e o s i d er e v e r s e 仃a n s c r i p t a s ei n h i b i t o ra n dp r o t c i n 弱ei n h i b i t o r ，a m o n gw h i c h 面 o 啕v i ri s 衄eo fq u i t ee 任- e c t i v ep r o t e i n a s ei n h i b i t o r a 胁r e 订o s y n m e t i ca n a l y s i s ， c o m p r e h e n s i v el i t c r a l l es e a r c h 锄d 粕a l y s i s ，w ed i v i d cr i t o n a v i r t h r e es e c t i o n s 1 h i st l l e s i sf o c m e d0 nt h e 驴t h e s i so f ( ( 5 一n i a z o y l ) m e m y l ) 一( 4 一n i 仃0 p h 哪，1 ) c 砷o n a t ea n dn - ( ( n - m e t h y l - n - ( ( 2 一i s o p r o p y l 4 t l l i a z 0 1 y 1 ) m e t h y l ) 锄j n o ) c 讪o n y l ) 一l - v a l i l l em e m y le s t e r 嬲铆oi n t c m e d i a t e s t h ee 丘- e c t so f 加o i s 嘶，c a 切l y s t ，r c a c t i o nt e m p e r a t i l r e 锄d 也em o l er a t i o0 f ma _ 吲a l s0 ny i e l d0 rp 谢够t 0 驴t h e s i s ( ( 5 - t h i 配o y l ) m e t l l y l ) 一( 4 - n i 讯唾，h e n y l ) - c a f b o n a t ew e r ei n v e s t i g a t e di nt l l i s 也e s i s t h er e a c t i o nm e c h a n i s mk 峪a l s ob e e n p r e s e n t e d t 1 1 i s 也e s i sb 血g so u tan e ws e p a r a t i o np r o c e s s ，c o u p l i n go ff e a c 虹o na n d s o l v a t i n g o u tc 巧s t a l l i z a t i o n ，t 0 咖矽( ( 5 - 1 1 1 i a z o y l ) m e n l y l ) 一( 4 - n i 缸d p h e n y l ) c a r b o na _ t e ， 锄dm a k ea 如n h c ri n v e s t i g a t et 0t 1 1 i sn e wp r o c e s s w i 也t l l en e wp r o c e s sp r o d u c t p u r i 哆c o u 埘a t t a i n9 9 8 1 舶mi n i t i a lm a t e r i a lw h o s ep 嘶够i s9 3 4 2 a n dy i e l d c o u l dr e a c h9 3 7 3 t h ep r o c e s sl l s i n gc o l m mc h 伪m t o 鲫h yr e f e r e di nr e f e r e n c e s h a sb e e na v o i d e d n - ( ( n - m e t h y l - n 一( ( 2 - i s o p r o p y l - 4 - t h i a z o l y l ) m e n l y l ) a m i n 0 ) c a 而o n y l ) - l v a l i n em e t h - y le s t e rh a sb e e ni n i t i a t i v e l ys y n _ t 1 1 e s i z c di nt h i st l l e s i s t h es y n t t l e s i sm o l v e d 丘v e s t 印s 锄dt h ey i e l dr a t eo fe a c hs t e ph a sa n a i n e dt h el e v e lm t i o n e di nr e f h 。n c e s t h er e a c t i o nm e c h a n i s mw 硒a l s oi i l v e s t i g a t e di nd e t a i l p a r to fs y n m e s i sp r o c e s s e s 柚dt e c h n o l o g yo fa f t e rn e a 衄e n tw e r ei m p r o v e d t h es t r i l c t u r eo fi n t e 衄e d i a t c s 锄dt h et 哪e tp r o d u c tw e r ec o n f i l l m e db y 锄a l y s i so f 1 h - n m r 纰 k e y w o l i s ：砌t o m 、，i r ；i n t 咖e d i a t e s ；s y n t h e s i s ；c o l u m nc h r o m 咖聊h y ； s o l v a t i n g o u tc 巧s t a l l i z a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：无j 帛 签字日期： 7 年6 月3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。 特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 无i 嚷 签字日期：2 许口月f 中日 导师签名：少压闾瑶 稗聃：7 “月 夕日 第一章前言 1 1 研究背景 第一章前言 艾滋病的全称为获得性免疫缺陷综合症，艾滋病一词来源于英文( a c q u i r e d i m m 加o d e f i c i c n c ys y n d r 0 1 n e ) 的缩写词m d s 的音译，由人免疫缺陷病毒( h 咖姗 i m 珊m o d e f i c i e n c y 、，i l m ，m v ) 感染导致人体免疫机能缺陷( 尤其是细胞介导的免 疫机能缺陷) ，而易于发生机会性感染和肿瘤的临床综合征【l 】。1 9 8 1 年6 月5 日， 美国亚特兰大疾病控制中心在发病率与死亡率周刊上简要介绍了5 例艾滋病 病人的病史，这是世界上第一次有关艾滋病的正式记载；1 9 8 2 年，这种疾病被 命名为“艾滋病。1 9 8 3 年发现其病原体人类免疫缺陷病毒；不久以后，艾滋病 迅速蔓延到各大洲【2 】。艾滋病通过性、血液和母婴三种接触方式传播，是一种严 重危害健康的传染性疾病。虽然全世界众多医学研究人员付出了巨大的努力，但 至今尚未研制出根治艾滋病的特效药物，也没有可用于预防的有效疫苗。1 9 8 5 年6 月，北京协和医院首先报告一例艾滋病人，这是我国第一次发现艾滋病，截 至2 0 0 6 年1 0 月3 1 日，全国历年累计报告艾滋病1 8 3 7 3 3 例。目前，这种病死率 几乎高达1 0 0 的“超级癌症”已被我国列入乙类法定传染病，并被列为国境卫 生监测传染病之一。 艾滋病的防治是国际性的重大课题。由于艾滋病病毒的易变性，且缺乏适当 的动物模型，致使疫苗研制面临很大困难，防治艾滋病的药物研究进展缓慢。1 9 8 7 年，有人开始使用核苷类药物a z t ( 叠氮胸苷) 治疗艾滋病，但单用效果不佳；同 年齐多夫定首先被美国f d a 批准上市，用于治疗h 感染和m d s ，从此抗艾滋 病药物发展非常迅速；1 9 9 4 年推出了蛋白酶抑制剂类药【3 】； 1 9 9 5 年美籍华裔科 学家何大一教授首先提出了联合疗法高效抗逆转录病毒治疗( h a a r l ) ，亦称鸡 尾酒疗法，开创了艾滋病药物治疗的里程碑【4 】。目前抗触d s 药物已成为抗病毒 药物发展史上进展最快的一类药物。截至2 0 0 6 年3 月美国f d a 批准的治疗艾滋病 的药物如表1 1 所示。 第一章前言 表1 1 截至2 0 0 6 年3 月美国f i ) a 批准的治疗艾滋病的药物【5 】 t a b l e1 一lu p t o m 盯c h 2 0 0 6m e d m g s t o c u r e a i d sa p p r o v e d b y f d a o f u s 垒 商品名通用名生产商批准豳 r e 哪i r齐多夫定( 姗 g 1 2 os m 他砌谊e1 9 8 7 3 1 9 v i d e x 去羟肌苷( d d l ) b r i s t ol - my 粥s q u i b b1 9 9 1 1 0 9 i i i v i d扎西他滨( d d c )h o f 陆锄lar o c h e 1 9 9 2 6 1 9 z e r i l 司他夫定( d 4 d b r i s t o l - my 懿s q 词) b1 9 9 4 6 2 4 e p i 俯 拉米夫定( 3 1 ) g k os m i t h i l 圮1 9 9 5 儿1 7 i n v i r 晒e沙奎那书( s o v ) h o f 五na n n lar o c h e1 9 9 5 1 2 6 n o r v i r利托那韦( i u v ) a b b o t tl a b o r 纳嘶e s 1 9 9 6 3 1 c r i x i v 赃 茚地那韦( 1 d v ) m e r c k1 9 9 6 3 1 3 v i 姗衄e 奈韦拉平( n 、伊)b 础r i n g 盯崦e m e i m 1 9 9 6 6 2 l v i r 印t 奈非那韦( n f v )a g a u 瑚p h a m 挑叫t i c a l 1 9 9 7 3 1 4 r c r i d 衙地拉韦定 p 丘z e r1 9 9 7 4 4 c 伽曲i v i r拉米人定和齐多夫定g k 【os m i m i i 增 1 9 9 7 9 2 7 f o r t o v 勰e沙奎那韦h o f h n 锄- l ar o c h c1 9 9 7 1 1 7 s u s t i v a 依非韦伦( e f v ) b r i s t ol _ my e 体s q u i b b1 9 9 8 9 1 7 z i a 窖锄阿巴卡韦( a b c ) g l 觚os m i t h i n e 1 9 9 8 1 2 1 7 a g e r ：a 氨普那韦g l 弧os m i t h i n e 1 9 9 9 4 1 5 蹦锄 洛匹那韦( l p v ) 和利托那韦a b b o 仕ia b o 硒l 鲥e s 2 0 0 0 9 1 5 v i d e xe c 去羟肌苷 b r i s t ol - m y e r ss q u i l 蚰 2 0 0 0 1 0 3 l 他i v i r 拉米大定、齐多大定和阿巴卡书g l 旺os n l i m i l 坞 2 0 0 0 1 1 1 4 v n a d替诺福韦( ) f ) g i l e a d 2 0 0 1 1 0 2 6 f l l z e o n t 2 0h o 妇眈籼一l ar o c h ea n dt2 0 0 3 3 1 3 f i m 嘶s r e y a t a z 阿扎那韦( a t v ) b r i s t ol - my 哪s q u i b b2 0 0 3 6 2 0 e m t r i v a恩曲他滨( f 1 ) g i l e a ds c i 髓c 懿 2 0 0 3 7 2 l e 】【i v a福沙那韦g l a x os m i t hl ( 1 i n e 2 0 0 3 1 0 2 0 t r u v a d a恩曲他滨和替诺福韦g i l e a ds c i e n c 懿 2 0 0 4 8 2 e p z i c o m 阿巴卡韦和拉米人定g l 瓤os n l i t h i 鹏 2 0 0 4 8 2 垒垡i ! 坚董壑塑童 曼q 堡垒堂篷! 缝呈坐曼垫 2 q q 主：鱼：丝 第一章前言 1 2 利托那韦简介 利托那韦( i u t o n a v 的结构式如图1 1 所示，其化学名为：( 2 s ，3 s ，5 s ) 5 ( n ( n ( ( ( n - 甲基n ( ( 2 异丙基- 4 噻唑) 甲基) 氨基) 羰基) 缬氨酰基) 氨基) 2 ( n ( 5 噻唑) 甲氧基羰基) 氨基) 1 ，6 二苯基3 羟基己烷，c a s ：1 5 5 2 1 3 6 5 7 ，它是 h - 1 蛋白酶的抑制剂【6 】。利托那韦为白色到淡褐色粉末，有金属苦味，易溶于甲 醇和乙醇，微溶于异丙醇，难溶于水。化学式为c 3 7 h 4 8 n 6 0 5 s 2 ，相对分子量为 7 2 0 9 5 【7 】。利托那韦由a b b o t t 公司开发，1 9 9 6 年3 月首次经美国f d a 批准上市，其 后在加拿大、英国、瑞士和几个南美国家相继批准使用，制剂有胶囊和口服液， 用于治疗早期和进展期h 二l 感染【8 】。 1 3 立题依据 图1 1 利托那韦的结构式 f i g u l 一1s 仃u c t i l l mf 吼l l ao f 鼬t o 】m i r w h o 首次颁发的艾滋病治疗指南中推荐的药物有：齐多夫定、拉米夫定、 司他夫定、地丹诺辛、奈韦拉平、阿波卡韦、依法韦恩茨、印地那韦、洛匹那韦、 那非那韦、利托那韦、沙奎那韦等共1 2 种药物【9 】。 利托那韦是一种疗效高、可替代性强的治疗艾滋病蛋白酶抑制剂【1 0 1 。目前 在我国还没有被申报新药，因此，开发利托那韦药物以及用于合成利托那韦的中 间体具有重要的理论和实际价值。故我们选择利托那韦的中间体的制备作为本论 文的研究课题。 。少 第二章合成路线及方法的选择 第二章合成路线及方法的选择 2 1 合成路线的选择 利托那韦，化学名为( 2 s ，3 s ，5 s ) 5 ( n ( n ( ( ( n 甲基- n ( ( 2 异丙基- 4 噻唑) 甲基) 氨基) 羰基) 缬氨酰基) 氨基) 2 ( n ( 5 噻唑) 甲氧基羰基) 氨基) 1 ，6 二苯 基3 羟基己烷，c a s ：1 5 5 2 1 3 6 5 7 ，是一种抗艾滋病v - 1 和h 二2 的蛋白酶 抑制剂。利托那韦具有四个手性中心，根据其分子结构，以反合成设计法， 可将其分成三个部分【1 1 1 ：中间体( 2 s ，3 s ，5 s ) 2 ，5 二氨基3 羟基1 ，6 二苯基己 烷、5 h m t 和2 一异丙基_ 4 ( ( ( n 一甲基) 氨基) 甲基) 噻唑，如下图所示： l 拎几i h 嘎 h 。石卜 纣汉毒m u o h a 汉m n 一 目前，文献报道的利托那韦的合成路线归纳起来有以下三种： 2 1 1 选择性酰化法 采用选择性酰化法合成利托那韦的步骤为：在钯催化下，苄氨醇经氢解得到 二氨基醇2 ，再在硼试剂作用下与5 h m t 活化酯4 反应得到单酰化产物3 ，再与 4 。虬n u x 第二章合成路线及方法的选择 5 缩合得到利托那韦【1 2 1 。合成路线如下： f ，r 命一蹦命：爵 l 它r 砘 臼吨切 3 2 s 一剽托那韦 2 1 2 叔丁氧酰胺保护法 vo 矿謦吖f 5 采用叔丁氧酰胺保护法合成利托那韦的步骤为：苄胺醇l 经叔丁氧酰化去苄基得 到6 ，6 与5 h m t 活化酯4 反应得到7 ，7 经酸催化去保护，与异丙基噻唑甲胺 缬氨酸5 反应得到利托那韦【1 3 】。合成路线如下： 7 国咄o 确l p 托 一一l 埔 慨二k l 利托那韦 蕞曼1 i 彤矿譬义1 i 吖f s 第二章合成路线及方法的选择 2 1 3 缬氨酸n 羧酸内酸酐缩合法 采用缬氨酸n 羧酸内酸酐缩合法合成利托那韦的步骤为：缬氨酸n 羧酸内 酸酐与1 缩合，再连接异丙基噻唑1 0 ，得到中间体1 1 。钯催化氢解去苄基后， 与5 h m t 活化酯4 缩合生成利托那制1 4 1 。合成路线如下： i8 rhyr hy v 卜一却n 卜飘f 1 4 2 1 4 三种路线的比较和选择 利托鄂韦 路线2 1 1 的局限性在于二氨基醇在硼试剂保护下进行单酰化时的选择性较 低，由此带来产物的后续纯化处理麻烦。此外，制备化合物5 时，需将缬氨酸转 化成相应的酯保护，与异丙基噻唑甲胺1 0 反应生成脲化合物，再水解成异丙基 噻唑甲胺缬氨酸5 ；路线2 1 2 采用叔丁氧酰胺保护法，解决了连接两个噻唑片 断时的选择性问题，但不足的是合成化合物5 反应步骤较多。路线2 1 3 的最大 优点在于反应步骤短，辅助试剂用量少，原子利用率高。但由于化合物1 1 氢解 去苄基时会影响另一端的噻唑甲胺基，氢解去苄基的条件不易控制。 n 、-彤 。父 v n 5 n 瓣 小 o 妒 第二章合成路线及方法的选择 本文的具体内容是研究2 1 1 和2 1 2 都必需的中间体4 和5 的合成。合成利 托那韦中间体4 和5 的具体反应路线为： c a b o h o a 弋q 一。， d 五硫化二磷 j h i 一 o 气 9 埯 ol 氐：! e ( 4 ) 8 1 ，3 二氯丙酮1 ，3 - 二氯丙酮 + 茼c l 占 k m ( 5 ) o h o 第二章合成路线及方法的选择 2 2 合成方法的选择 2 2 1 ( ( 5 一噻唑基) 甲基) 一( 4 一硝基苯基) 碳酸酯 ( ( 5 一噻唑基) 甲基) 一( 4 - 硝基苯基) 碳酸酯，( ( 5 一t h i 啪y 1 ) m e 奶，1 ) ( 4 n 蛔0 p h e n y l ) c a r b o n a t c ，化学式为c 1 1 h 8 n 2 0 5 s ，分子量2 8 0 2 6 ，c a s ：1 4 4 1 6 3 9 7 3 ，白色固体 粉末，不溶于水，溶于有机溶剂，其结构式为： 。+ 9 埯 通常，在5 h m t 的羟基部位连接羰基可以采用光气与5 h m t 反应的路线， 脱去氯化氢而接上一个酰氯基团。但光气毒性较大，反应过程中要避免泄露，因 此在实际合成中应尽量避免使用。 据文献报道，对硝基苯基氯甲酸酯上的对硝基苯基很容易脱除。基于这一特 性，可以在5 h m t 中的羟基上引入羰基基团。目前药物合成上常采用这种方法。 其反应式为： c l o h 。国哟+ q 岣 具体合成方法为： ( 1 ) n 甲基吗啉催化法【1 5 1 6 】 先将5 羟甲基噻唑( 5 h m t ) 加入到一定量的二氯甲烷中，再加入过量的n 一 甲基吗啉作为催化剂和缚酸剂，然后滴加对硝基苯基氯甲酸酯0 n p c f ) 到上述溶 液中，于反应温度l 搅拌1 h 。反应结束后用三氯甲烷稀释，交替用盐酸和饱和 碳酸钾水溶液洗涤两次，有机层用无水硫酸钠干燥，真空浓缩，粗品用1 2 的 甲醇氯仿溶液硅胶色谱纯化，产品收率7 8 。 该法的收率较低，需要用大量的n 甲基吗啉做催化剂，而且需要用硅胶色 谱纯化。 ( 2 ) 三乙胺催化法f 1 2 】 第二章合成路线及方法的选择 先将5 如t 加入乙酸乙酯中，再加入三乙胺作为催化剂，冷却到1 得到 溶液1 。然后将对硝基苯基氯甲酸酯溶于乙酸乙酯中并滴加至溶液l 中，控制反 应温度为o 4 ，滴加结束后再于o 2 下搅拌1 7 5 h 。接着加入适量盐酸水溶液， 于1 5 搅拌0 5 h 。分离有机层，用5 的碳酸钾水溶液洗涤，然后用无水硫酸钠 干燥，过滤不溶物，于4 l 下旋转蒸发除去溶剂，得到棕色油状物( ( 5 噻唑基) 甲基) ( 4 硝基苯基) 碳酸酯的粗品。将此粗产品溶于乙酸乙酯中，冷却到2 ，缓 慢通入干燥的氯化氢气体，在2 - 4 搅拌1 7 5 h ，过滤收集固体沉淀，在氮气保护 下干燥，用冷乙酸乙酯洗涤，再在强的氮气流中吹1 5 m i n ，然后于5 0 和氮气保 护下干燥，得到棕色( ( 5 噻唑基) 甲基) ( 4 硝基苯基) 碳酸酯盐酸盐的粗品。将此粗 品溶于乙酸乙酯中形成悬浊液，加碳酸钾水溶液快速搅拌。1 5 m i n 后停止搅拌， 分离有机层，用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除去溶剂，得到产品，收率7 0 。 该法收率较低，而且后处理方法复杂，需要消耗大量的有机溶剂。 ( 3 ) 吡啶催化法【1 7 ，埽j 将对硝基苯基氯甲酸酯溶于乙酸乙酯中得到溶液1 ，冷却到5 ，加入少量 吡啶( p y r ) 作为催化剂，在5 5 下搅拌l h 得溶液l 。搅拌结束后，取一定量的 5 h m t 溶于乙酸乙酯中并滴加到溶液l 中，滴加时间为3 0 4 0 n l i n ，维持反应温 度为5 3 ，滴加结束后将反应温度升至0 5 ，搅拌2 4 h ，然后再加入适量 乙醇，搅拌2 h 。反应结束后，过滤，固体用冷的乙酸乙酯洗涤，然后在4 0 5 下干燥，产品收率为8 4 9 5 。 此法收率较高，操作简单。本文拟采用此种方法，但文献中没有提供后处理 办法，本文综合有关文献报道，采用反应溶析耦合法提纯产品。 2 2 2 硫代异丁酰胺的合成 硫代异丁酰胺( t h i o i s o b l l t y r a m i d e ) 化学式为c 4 h 9 n s ，分子量1 0 3 1 9 ， c a s ：1 3 5 1 5 65 6 ，淡黄色固体，m p ：3 9 - 4 1 ，溶于有机溶剂。 结构式为： s 文献上硫代异丁酰胺的合成方法两种：异丁酰胺硫化法，异丁腈硫化法。 2 2 2 1 异丁酰胺硫化法 异丁酰胺与五硫化二磷反应生成硫代异丁酰胺。反应式为： 第二章合成路线及方法的选择 n h 2 1 s 具体合成方法为： 方法l ：在氮气保护下，将异丁酰胺和五硫化二磷按一定比例入到四氢呋喃 溶液中，并于5 下搅拌3 0 m i n 。然后在2 0 5 下搅拌3 h ，接着升温至6 0 再 搅拌3 h 。反应结束后，子5 0 和真空下除去四氢呋喃，得到黄色油状物。用一 定比例的n a o h ，n a c l 和h 2 0 组成的溶液中和，再用适量乙酸乙酯萃取，分离有 机相，真空除去溶剂得到油状物，将此油状物溶解到四氢呋喃中，真空除去溶剂， 得到黄色油状产品，收率为9 4 【1 9 郐】。 此法收率较高，操作简单，本文拟在此法基础上，优化反应条件，简化后处 理步骤。 方法2 ：与方法l 相似，将异丁酰胺和五硫化二磷按一定比例加入四氢呋喃 溶液中，于2 5 剧烈搅拌6 4 h ，加水终止反应，然后用乙酸乙酯萃取，用饱和食 盐水洗涤有机相，再用无水硫酸镁干燥，过滤，真空除去溶剂得到产品，收率 7 3 蝌2 0 1 。 此法收率较低，反应时间较长。 方法3 ：在甲基叔丁基醚中，加入一定比例的异丁酰胺和五硫化二磷，于2 0 强烈搅拌3 h ，过滤，减压蒸发除去溶剂得到产品【2 1 1 。 该法反应时间较短，但需用甲基叔丁基醚作溶剂，成本较高，收率偏低。 2 2 2 2 异丁腈硫化法 反应式为： s 方法1 ：在剧烈搅拌下，将适量催化剂二乙胺加入异丁腈中，然后缓慢通入 一定量的h 2 s 气体，冷却控温在5 2 5 6 。用水蒸气蒸馏除去多余的异丁腈和二乙 胺，得到产品，收率为7 7 【2 2 】。 第二章合成路线及方法的选择 该法收率较低，而且硫化氢有毒。 方法2 ：将异丁腈和异丙胺按一定比例加入二甲基亚砜溶液中，搅拌并控温 在0 5 ，缓慢通入一定量的h 2 s 气体，时间为6 h 。然后加水终止反应，用适量 c h 2 c 1 2 萃取，分离出有机相并减压蒸发除去溶剂，得到产品，收率为7 1 【2 3 1 。 该法收率较低，而且硫化氢有毒。 2 2 32 异丙基- 4 一氯甲基噻唑的合成 2 一异丙基4 一氯甲基噻唑( 4 - ( c h l o 衄e t l l y l ) 一2 i s o p r o p y l t l l i a z o l e ) 化学式为 c 7 h 1 0 c l n s ，c a s ：1 4 0 5 1 6 5 7 - 2 ，淡黄色液体，有刺激性气味。 其结构式为 噻唑化合物的合成有五种方法： 2 2 3 1 仅酰基硫代酮与氨关环；去【2 4 】 在醋酸催化下，口酰胺基酮与醋酸氨反应得到噻唑化合物。 反应式为： 2 2 3 20 【重氮与硫代酰胺合成法【冽 与h 锄t z s c h 合成法相似，它是用口重氮化合物代替口卤代羰基化合物，采 用能提供c - 2 及硫原子的三原子体系来合成。该法合成2 异丙基4 氯甲基噻唑的 反应式为： h 2 n 第二章合成路线及方法的选择 2 2 3 3c 0 0 k h e i l b r o n 合成；去【2 让5 】 这种方法是口氨基氰化物与c s 2 、c o s 、二硫代羧酸盐或酯、异硫氰酸酯等 反应生成2 ，4 二取代的5 一氨基噻唑，反应式为： r h 2 n c 三n 2 2 3 4g a b r i e l 合成法 2 4 ，2 5 】 该法是口酰胺基酮与p 4 s l o 反应生成噻唑化合物，l b r i e l 合成法合成2 异丙 基4 氯甲基噻唑的反应式为： o 2 2 3 5h a n t z s c h 合成法【2 4 2 5 】 p 4 s l o q 卤代羰基化合物与硫代酰胺经环化缩合得到噻唑类化合物。h 觚t z s c h 合 成法合成2 异丙基_ 4 氯甲基噻唑的反应式为： h 2 0 h c l 目前，工业上普遍采用h 粕t z s c h 法合成2 异丙基- 4 氯甲基噻唑，其具体方法 第二章合成路线及方法的选择 为： 方法1 ：在氮气保护下，将适量l ，3 二氯丙酮溶于t h f 中得到溶液1 ，然后 将一定比例的硫代异丁酰胺溶于t h f 后滴加到溶液l 中，滴加过程控制温度为1 5 5 ，然后在2 5 以下搅拌l h ，接着在室温下搅拌1 8 h ，真空除去溶剂得到粗产 品【1 5 1 。 方法2 ：在丙酮中加入一定比例的硫代异丁酰胺和l ，3 二氯丙酮及适量无水 硫酸镁，搅拌并加热回流3 5 h ，冷却，过滤除去不溶物，真空除去溶剂得到粗产 品【1 5 1 9 1 。 方法3 ：将适量硫代异丁酰胺溶于丙酮中得到溶液l ，然后将一定比例的1 ， 3 二氯丙酮溶于丙酮后滴加到溶液l 中，控制温度为2 4 2 6 ，搅拌过夜，过滤除 去不溶物，然后减压蒸发除去溶剂，接着加入适量的碳酸钾水溶液，甲苯萃取， 分离有机层，减压蒸发除去溶剂，得到产品，收率为8 5 【2 5 洲。 方法l 和方法2 相似，均采用滴加方式，不同之处在于溶剂及正加、反加的方 式不同；方法3 的后处理过程简单，收率较高；方法3 采用一次性滴加的方式，加 热回流。加入无水硫酸镁可以吸收反应生成的水，使反应向右进行，反应时间较 短，但收率较低。本文综合三种方法的优缺点，优化反应条件，并对后处理方法 进行改进。 2 2 42 异丙基- 4 ( ( ( n 甲基) 氨基) 甲基) 噻唑的合成 2 一异丙基4 ( ( ( n 一甲基) 氨基) 甲基) 噻唑( 2 一i s o p r o p y l 4 ( ( ( n - m e 衄1 ) 锄i n o ) m e t l l y l ) t h i a z 0 1 e ) 的化学式为：c 8 h 1 4 n 2 s ， c a s ：1 5 4 2 1 2 6 0 0 一9 ，分子量1 7 0 2 8 ，浅 黄色油状物，有刺激性气味。 结构式为： ； hn 灯 c l c h 2 仑陪炉一j j k 方法l ：将2 异丙基4 - 氯甲基噻唑盐酸盐溶于适量水中，将其滴加到一定 第二章合成路线及方法的选择 量的4 0 甲胺水溶液中，滴加过程中不停的搅拌，滴加结束后再搅拌1 h ，真空除 去大部分水，氯仿萃取，分离有机层并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂。用l o 的甲醇氯仿溶液硅胶色谱柱纯化，产品收率5 5 【1 5 】。 方法2 ：在1 5 下，将适量2 异丙基- 4 氯甲基噻唑的丙酮溶液滴加到4 0 的甲胺水溶液中，保持温度低于2 5 ，0 5h 后移去水浴，于环境温度下再搅拌 3 h 。再于5 0 和真空下除去大部分溶剂，然后用5 0 9l o n a o h 中和至溶液 p h = 1 2 ，用适量二氯甲烷萃取，分离有机层，用适量2 0 的氯化铵溶液洗涤有机 层，分离水相并用适量二氯甲烷萃取，分离有机相，用稀盐酸萃取有机相中的盐， 分离出水相，用适量二氯甲烷洗涤水相，得到含盐的水相。用适量2 0 的n a o h 水溶液中和，再用适量的二氯甲烷萃取水相，分离有机相，真空除去溶剂，得到 产品【1 5 1 。 方法3 ：将一定量的2 异丙基4 氯甲基噻唑盐酸盐水溶液滴加到一定量的 4 0 的甲胺水溶液中，搅拌1 h ，反应温度为2 0 2 5 。反应结束后用二氯甲烷萃 取，分离有机相，用适量水洗涤有机相，减压蒸馏除去溶剂得到2 异丙基4 ( ( ( n 甲基) 氨基) 甲基) 噻唑粗产品。将粗产品溶于适量异丙醇中，加入适量盐酸，在 6 0 搅拌1 h ，减压蒸馏除去溶剂，然后在7 5 将残余物再溶于一定量的异丙醇 中，冷却到2 0 再搅拌4 h ，接着在0 搅拌2 h ，过滤溶液得到固体产物。将固 体产物用乙酸乙酯洗、在5 0 减压干燥3 h 得到产品【2 1 1 。 方法4 ：将一定量的甲胺溶于适量甲苯中，搅拌使其充分分散后得到溶液1 ， 加热到9 0 ，然后将一定量的n 甲基甲酰胺滴加到溶液1 中，得到n 甲基甲酰 胺钠盐溶液2 ，然后将一定量的2 异丙基- 4 氯甲基噻唑甲苯溶液滴加到溶液2 中，保持反应温度为9 5 以下，滴加结束后，在该温度下再搅拌2 h ，然后冷却 到2 0 ，在反应液中加入适量水以溶解反应得到的盐，分离掉水层，在甲苯层 中加入一定量的盐酸，然后在7 0 下搅拌3 h ，再将反应混合物冷却到2 0 ，分 离水层，在水层中加入适量氢氧化钠水溶液来中和酸，甲苯萃取，分离有机层， 减压除去有机溶剂得到产品，收率为8 1 口7 1 。 方法1 、2 、3 均为将2 异丙基4 氯甲基噻唑溶液滴加到4 0 的甲胺水溶液 中，搅拌反应得到产品，只是后处理步骤不同。方法l 采用硅胶色谱纯化，工业 上不可取；方法2 采用中和、萃取、成盐相结合的办法提纯。方法3 采取成盐冷 却结晶的办法提纯产品。方法4 得到的产品纯度很高，但需要用钠胺、n 甲基甲 酰胺等试剂，且工艺复杂，成本较高。本文综合方法l 、2 、3 中的后处理办法， 提纯得到产品。 第二章合成路线及方法的选择 2 2 5n 一( 4 一硝基苯氧羰基) l 一缬氨酸甲酯 n 一( 4 - 硝基苯氧羰基) 一l 一缬氨酸甲酯，n - ( ( ( 4 - i l i 仃0 p h e n y l ) o x y ) c a r b o n y l ) - l v a l i n e m e m y le s t e r c a s ：1 6 2 5 3 7 - 1 0 2 ，化学式为：c 1 3 h 1 6 n 2 0 6 ，分子量2 9 6 2 8 ，浅黄色 糊状物。 反应式为： l o o 么 c l o + 茼l 占 o o 么 o k 方法1 i l5 j ：将一定量的缬氨酸甲酯盐酸盐加入到对硝基苯基氯甲酸酯的二氯 甲烷溶液中，冷却到o ，搅拌下缓慢加入过量4 甲基吗啉，然后缓慢加热到环 境温度，搅拌过夜，用1 0 的碳酸钾水溶液洗涤，分离有机相并用无水硫酸钠 干燥，减压蒸馏除去有机溶剂，然后氯仿柱层析纯化。 方法2 【2 l 】：与方法1 相似，将一定量的缬氨酸甲酯盐酸盐加入到对硝基苯基 氯甲酸酯的二氯甲烷溶液中，冷却到0 ，搅拌下缓慢加入过量4 甲基吗啉，然 后缓慢加热到环境温度，搅拌过夜。反应结束后用碳酸钾水溶液洗涤，然后用水 溶液洗涤，接着用盐酸洗涤。分离有机层，减压蒸馏除去有机溶剂，得到产品。 方法l 和2 相似，只是后处理步骤不同，方法1 采用的硅胶柱色谱纯化，方 法3 ，采用反复洗涤的办法，本文在此基础上改进，得到较纯的产品。 2 2 6n 苯氧羰基l 缬氨酸甲酯 n 一硝基苯氧羰基一l 一缬氨酸甲酯，n - p h e n y l o x y c a r b o n y l - l - v a l i i l em e t l l y l e s t c a s ：1 5 3 4 4 1 7 7 1 ，化学式为：c 1 3 h 1 7 n 0 4 ，分子量2 5 1 2 8 ，熔点1 1 0 1 2 2 ， 白色晶体。结构式为： 第二章合成路线及方法的选择 反应式为： i o o c | 旬+ 茼c l 占 o 么 合成方法：在0 下，在一定量二氯甲烷和水组成的溶液中，加入一定比例 的l 缬氨酸甲酯盐酸盐和苯氯甲酸酯，然后分批加入适量碳酸钠，加完物料后， 拆去冰水浴，于环境温度下搅拌1h ，分离有机层，在有机层中加入适量n ，n 二甲基乙烯基二胺，混合搅拌3 m i n ，有机层用适量的氢氧化钾水溶液洗涤，无水 硫酸镁干燥过夜，过滤，减压蒸发除去溶剂得到产品f 2 8 刎。 2 2 7n 一( ( n 甲基- n ( ( 2 异丙基- 4 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) l 缬氨酸甲 酯的合成 n ( ( n 甲基- n - ( ( 2 - 异丙基4 - 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) - l - 缬氨酸甲酯， n 一( ( n 一眦l y l n 一( ( 2 0 i s o p r o p y h - t h i 北o l y l ) m e m y l ) a m i n o ) c a r b o n y l ) l - v a l i n em e t h y l e s t e r ，c a s ：1 5 4 2 4 8 9 9 - 4 ，化学式为：c 1 5 h 2 5 n 3 0 3 s ，分子量为3 2 7 4 4 ，浅黄色晶 体。其结构式为： n ( ( n 甲基- n ( ( 2 - 异丙基- 4 - 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) 一l 一缬氨酸甲酯的合成有一 下两种路线： 路线1 反应式为： 第二章合成路线及方法的选择 村j n 占 o 么 具体方法为：将一定比例的2 异丙基- 4 ( ( ( n 甲基) 氨基) 甲基) 噻唑和对硝基 苯氧羰基n ( 4 硝基苯氧羰基) l 缬氨酸甲酯加入四氢呋喃中，在该溶液中再加入 一定量的4 二甲氨基吡啶和过量的三乙胺。将所形成的溶液加热回流2 h ，冷却， 减压除去溶剂，得到固体物。然后用二氯甲烷溶解该固体物，用碳酸钾水溶液洗 涤其中的杂质，然后用水洗涤，真空蒸发除去溶剂得到粗产品。用氯仿作洗脱剂， 硅胶色谱纯化，得到产品【1 5 ，1 9 1 。 这种方法简单，操作容易，但需要硅胶色谱柱层析纯化。本文在此基础上改 进，寻求适合工业化生产的后处理办法。 路线2 反应式为： ；j k + 占 o 么 具体方法为：在1 1 0 下，将一定比例的2 一异丙基4 ( ( ( n 甲基) 氨基) 甲基) 噻唑和n 硝基苯氧羰基l 缬氨酸甲酯加入到甲苯中，反应3 h ，冷却到2 0 5 。 反应液用适量柠檬酸水溶液洗、适量水洗，再用4 的n a o h 水溶液洗。然后在 回流状态下用适量活性炭吸附1 5 m i n ，吸附后的反应液用硅藻土过滤，滤液挥发 除去溶剂，得到棕色油状物，冷却后为固体结块。将固体结块溶于6 0 5 的适 量乙酸乙酯和庚烷组成的溶液中，冷却到2 5 ，搅拌1 2 h ；然后冷却到0 ，搅 拌3 h ，过滤得到晶体。用l ：9 的乙酸乙酯和庚烷组成的溶液洗涤，5 0 下真空干 燥1 2 h ，得到棕褐色产品( 收率7 6 9 ) u 引。 由于该反应较n 硝基苯氧羰基l 缬氨酸甲酯的条件苛刻，因而逐渐被路线 1 所取代，但其纯化过程有借鉴意义。 第二章合成路线及方法的选择 2 3 本文的工作 综上所述，利托那韦是一种强效的h 蛋白酶抑制剂，可单独用于治疗艾滋 病，也可与其他蛋白酶抑制剂或逆转录酶抑制剂联用，是一种用途广泛的抗h 药。本文主要研究利托那韦的中间体的制备方法，内容有： 1 确定简单可行的( ( 5 噻唑基) 甲基) 一( 4 硝基苯基) 碳酸酯和n ( ( n 甲基 - n ( ( 2 - 异丙基- 4 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) l 缬氨酸甲酯的合成方法，开发出一条成 熟、稳定，适合工业化生产的抗艾滋病药物利托那韦中间体合成路线。 2 优化( ( 5 噻唑基) 甲基) ( 4 硝基苯基) 碳酸酯的合成条件，考察催化剂用量、 温度、反应时间以及反应物料比对收率及纯度的影响，初步探索反应机理。 3 寻找合适的提纯( ( 5 噻唑基) 甲基) 一( 4 硝基苯基) 碳酸酯的方法。 4 探索合成n ( ( n 甲基n ( ( 2 异丙基- 4 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) l 缬氨酸甲 酯的方法，并对部分中间体的合成和后处理方法进行改进。 第三章实验部分 引言 第三章实验部分 前一章对( ( 5 一噻唑基) 甲基) 一( 4 一硝基苯基) 碳酸酯和n ( ( n 甲基n ( ( 2 异丙基 - 4 - 噻唑基) 甲基) 胺) 羰基) l 缬氨酸甲酯的合成路线和不同合成方法的优缺点进 行了分析比较，本章在此基础上选择合适的合成路线并优化反应条件。 3 1 实验原料及仪器 3 1 1 实验原料 实验所用原料和试剂见表3 1 。 表3 1 实验原料与试剂 ! 垒垒! 皇三：! 里翌曼查垒丝塑丛型堕坐塑垒堡垒哑鱼 序号主要原料与试剂规格供应厂商 第三章实验部分 3 1 2 实验设备和检测仪器 实验所用设备及检测仪器见表3 2 。 表3 - 2 实验设备及检测仪器 序号 设备名称规格生产厂商 2 0 第三章实验部分 t l c 板的制备方法： ( 1 ) 配制c m c ( 羧甲基纤维素钠) 溶液：向一个装有搅拌和回流装置的三口 烧瓶中加入1 9 羧甲基纤维素钠和1 0 0 m l 蒸馏水，煮沸使羧甲基纤维素钠充分溶 解，停止加热，将溶液冷却至室温后，在布氏漏斗中抽滤，密封静置，备用。 ( 2 ) t l c 板的铺制：称取一定量的薄层层析硅胶( g f ) 放入干净的研钵中，称 取一定体积的c m c 溶液( 硅胶( g f ) c m c 溶液= 1 2 5 ，幽n l ) 加入到装有硅胶的研钵 中，边加边沿同一方向研磨，研磨硅胶成糊状。通常需要研磨3 0 m i n ，注意硅胶 溶液要调匀，不能有气泡，若有气泡，可以滴加几滴丙酮，然后再研磨。 ( 3 ) 用牛角匙取糊状物倒在载波片上，轻敲载波片边缘，靠糊状物的流动性 使之在载波片上分布均匀，然后放在避光的平台上固化定型。 ( 4 ) 晾干后的硅胶板放入烘箱中，于1 1 0 下活化0 5 h ，取出冷却后放入干 燥器中备用。 ( 5 ) 展开剂的确定：在柱层析分离产物的过程中，最重要的是展开剂的确定， 一般好的展开剂体系需具备以下条件：对所有组分有良好的溶解性，可使组分 间分开；待测组分的时在0 2 0