CN115651047B

CN115651047B - 2’-o-甲基核苷的制备方法

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Publication number: CN115651047B
Application number: CN202211416802.1A
Authority: CN
Inventors: 崔丽娟; 胡荣彬; 王文静; 翟云冉; 张文月; 黄宇; 刘国安; 孙春光
Original assignee: Rianlon Corp; Tianjin Aoruifu Bio Pharmaceutical Co ltd
Current assignee: Rianlon Corp; Tianjin Aoruifu Bio Pharmaceutical Co ltd
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2042-11-14
Also published as: CN115651047A

Abstract

本发明涉及一种2’‑O‑甲基核苷的制备方法，以醇盐为拔氢试剂，在拔氢试剂作用下，所述核苷与甲基化试剂CH₃I反应，生成2’‑O‑甲基核苷。本发明中醇盐做拔氢试剂，在使用和储存的过程中更安全，保证反应选择性与深度的同时，降低了反应的危险性，有利于人员环境的安全。

Description

2’-O-甲基核苷的制备方法

技术领域

本发明涉及核苷化学合成领域，特别是涉及2’-O-甲基腺苷合成。

背景技术

核酸药物，是人工合成的具有疾病治疗功能的DNA或RNA片段，包括反义核酸、核酶、小干扰RNA、核酸适配体等广泛应用于基因缺陷性疾病以及癌症的治疗。因其能与DNA或RNA的特异性的结合，使其具有更广泛的应用前景。然而，核酸药物作为外来的寡核苷酸易被宿主核酸酶迅速分解，不易被靶器官或细胞吸收。因此，需要对核酸酶耐药的修饰性寡核苷酸，以提高核酸药物的递送和稳定性。2’-O-甲基核苷具有良好的杂交特性、较高的热稳定性和耐核酶性，有利于人工寡核苷酸在体内的传递和结合。由于2’-O-甲基-鸟苷可被用于合成具有优良翻译性质的抗逆转录帽类似物，2-氨基-2’-O-甲基腺苷作为其重要原料也具有较高的研究价值。

核苷甲基化的方法中收率较低，以2-氨基-2’-O-甲基核苷为例，生产上最普遍使用的合成2-氨基-2’-O-甲基核苷的方法是以氢化钠作为反应拔氢试剂，促进甲基化试剂中的甲基与2-氨基-核苷的2’-OH结合，氢化钠促进该反应的选择性优于其他拔氢试剂，可得到50%左右的收率，但氢化钠活性特别强，储存环境要保持干燥，密闭性好，在潮湿空气中会发生自燃；而且反应体系要保证无水，氢化钠极易与水反应，遇水会剧烈反应生成氢气，导致不易储存，易变质。氢化钠催化原料2-氨基-2’-O-甲基腺苷与甲基化试剂反应过程中会生成氢气易引起燃烧和***，使其在使用和储存的过程中带来极大的危险。

2-氨基-2’-O-甲基核苷的其他合成方法，也有以重氮甲烷为甲基化试剂，以氯化亚锡为拔氢试剂的反应体系，但该方法的选择性低于氢化钠，而且氯化亚锡和偶氮甲烷的毒性较大，对环境污染也较大。

发明内容

鉴于现有技术中2’-O-甲基核苷合成方法的安全性问题，以及毒性、环境污染问题，本发明的目的是提供一种2’-O-甲基核苷的制备方法，该方法以醇盐为拔氢试剂，在拔氢试剂作用下，式I所述核苷与甲基化试剂CH₃I反应，生成式II所述2’-O-甲基核苷，反应式如下：

式中，B为2-氨基-腺嘌呤、腺嘌呤或尿嘧啶。

进一步地，所述醇盐选自甲醇钾、甲醇钠、甲醇锂、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或多种。

进一步地，所述拔氢试剂与2-氨基-核苷的摩尔比为（0.5-1.5）:1；优选为（0.8-1.2）:1，更优选为1.1：1。

进一步地，所述反应的温度为-15-60℃，更优选为10-30℃。

进一步地，所述反应的反应时间为60-180min。

进一步地，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为N, N-二甲基甲酰胺。

进一步地，所述N, N-二甲基甲酰胺与式I所述核苷的体积质量比为（10-20）：1。

进一步地，所述式I所述核苷与CH₃I的摩尔比为1：（0.5-2），优选为1：（1-1.2）。

进一步地，还包括后处理工艺：所述后处理为结晶；优选地，所述结晶溶剂选自乙酸乙酯、乙醇和甲醇中的一种或多种。

本发明提供一种核苷甲基化的方法，包括以下步骤：

S1：式I所述核苷与拔氢试剂醇盐反应，2-氨基-腺苷的2’-OH失去H，形成氧负离子；

S2：氧负离子进一步与甲基化试剂CH₃I反应，生成式II所述2’-O-甲基核苷。

本发明取得了如下积极效果：本发明提供了醇盐作为拔氢试剂，促进2’-O-甲基核苷的甲基化反应的工艺路线。醇盐相对于氢化钠来说，在使用和储存的过程中更安全。保证反应选择性与深度的同时，降低了反应的危险性，有利于人员环境的安全；产生的杂质种类少，后处理工艺更简单。

附图说明

图1为实施例1中反应液的HPLC图谱。

图2为实施例1中2-氨基-2’-O-甲基腺纯品的HPLC图谱。

具体实施方式

以下结合具体实施方式详述本发明，但需说明的是，本发明的保护范围不受这些具体实施方式和原理性解释的限制，而是由权利要求书来确定。

本发明中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合明显不合理。

本发明所公开的所有特征可以任意组合，这些组合应被理解为本发明所公开或记载的内容，除非本领域技术人员认为该组合明显不合理。

本说明书所公开的数值点，不仅包括实施例中具体公开的数值点，还包括说明书中各数值范围的端点，这些数值点所任意组合的范围都应被视为本发明已公开或记载的范围。

本发明中的技术和科学术语，给出定义的以其定义为准，未给出定义的则按本领域的通常含义理解。

本发明提供一种2’-O-甲基核苷的制备方法，以醇盐为拔氢试剂，在拔氢试剂作用下，式I所述核苷与甲基化试剂CH₃I反应，生成式II所述2’-O-甲基核苷，反应式如下：

式中，B为2-氨基-腺嘌呤、腺嘌呤或尿嘧啶。

以上反应过程中，分两步进行：

S1：核苷先与醇盐反应，2’-OH失去H，形成氧负离子；

S2：氧负离子进一步与甲基化试剂CH₃I反应，生成2’-O-甲基核苷。

本发明中以醇盐作为拔氢试剂，合成2’-O-甲基核苷的选择性在60%左右，与以氢化钠的反应效率相当；而且避免了反应过程的危险性因素。在研发过程中也尝试了以KOH或NaOH等无机碱为拔氢试剂，发现KOH的转化率低于氢化钠，分析应该是由于KOH的碱性在DMF中低于氢化钠，而且反应过程中生产的杂质种类多于氢化钠参与的反应，影响最终收率。因此，醇盐作为甲基化反应的拔氢试剂在不影响反应收率的情况下，也使工业生产更安全。

本发明中醇盐作为拔氢试剂可显著提高产物选择性和收率，所述醇盐是指醇分子中羟基中的氢被金属取代的化合物，如醇钠、醇钾、醇锂。为提高2’-O-甲基核苷的反应选择性和收率；所述拔氢试剂选自甲醇钾、甲醇钠、甲醇锂、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或多种，这几种拔氢试剂在使用时拔氢效果相当，且使用安全性高。

为进一步提高拔氢试剂的反应效率，所述拔氢试剂与原料的摩尔比为（0.5-1.5）：1，在该范围内既能使原料完全反应，又能提高反应产物的选择性，优选为（0.8-1.2）:1，更优选为1.1：1。

本发明中为了提高反应的效率和产品的收率，所述反应的反应温度为-15-60℃，反应时间为60-180min。反应温度过高会导致选择性降低，产品收率低；反应温度过低则不利于反应充分进行。

为更有利于甲基化反应的进行，S1步骤中，反应温度为10-30℃，反应时间为10-60min。S2步骤中，反应温度为10-30℃，反应时间为60-180min。

为了取得更好的技术效果，上述反应在溶剂中进行，因本发明中的反应原料的极性较大，所以在反应时宜选用极性大的良溶剂；优选地，所述溶剂为N, N-二甲基甲酰胺（DMF）。为使原料充分溶解和反应体系更佳稳定，所述N, N-二甲基甲酰胺与原料的体积质量比（ml/g）为（10-20）：1，所述原料溶于DMF的温度为90-100 ℃。

为了提高反应的收率，所述核苷与CH₃I的摩尔比为1：（0.5-2）；两种反应物的摩尔比在该范围内既能使反应充分进行，又不会造成资源的浪费；在具体实例中该摩尔比可以为1:0.5，1:0.9，1:1，1:1.2，1:1.5，1:2。

为使反应体系更稳定，所述甲基化试剂CH₃I在加入前用反应溶剂稀释，在具体实例中，CH₃I与反应溶剂（DMF）的体积比为1：（10-20）时，反应体系稳定性更佳。

为进一步提高反应的选择性，使得反应中生成更多2’位甲基化的目标产物，在加入甲基化试剂时，以滴加的方式，控制滴加速度1-5mL/min最有利于目标产物的生成。

以上反应结束后，需要加入淬灭剂终止反应，所述淬灭剂为甲醇。

所述制备2’-O-甲基腺苷制备方法，还包括后处理工艺：所述后处理为结晶，所述结晶溶剂选自乙酸乙酯、乙醇和甲醇中的一种或多种。

实施例1

将10g 2-氨基-腺苷（35.46mmol）和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至20℃，加入2.1g甲醇钠（38.89mmol），搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷(35.35mmol)用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），反应原料反应完全。反应液的HPLC(图1)显示：2-氨基-2’-O-甲基腺苷含量为66.9%。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体6.4g，收率为61.0%，HPLC（图2）纯度为99.3%。

实施例2

将10g 2-氨基-腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至20℃，加入1.9g（35.19mmol）甲醇钠，搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），检测至反应程度不变。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体6.0g，收率为57.2%，纯度为98.8%。

实施例3

将10g 2-氨基-腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至20℃后，加入2.3g（42.59mmol）甲醇钠，搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），反应原料反应完全。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体6.3g，收率为60.0%，纯度为98.0%。

实施例4

将10g 2-氨基-腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至20℃，加入2.8g（51.85mmol）甲醇钠，搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），反应原料反应完全。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体4.5g，收率为42.8%，纯度为98.4%。

实施例5

将10g腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至20℃，加入2.2g（41.16mmol）乙醇钾，搅拌15min。然后将5.3mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），反应原料反应完全。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体6.4g，收率为60.8%，纯度为99.1%。

对比例1

将10g 2-氨基-腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至30℃后，维持20~30℃。加入1.7g氢氧化钠，搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应液自然升温至-5℃，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），检测至反应程度不变。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体4.1g，收率为39.0%，纯度为98.0%。

对比例2

将10g 2-氨基-腺苷和150mL DMF加入到500mL四口瓶中，升温至90~100℃搅拌使固体溶解。待固体在DMF中溶清，自然降温至30℃后，将四口瓶置于-15℃冷冻液中。待反应液温度降温至-10℃，加入1.5g氨基钠，搅拌15min。然后将2.2mL碘甲烷用50mL DMF稀释，以5 mL/min的滴加速度加入四口瓶。滴加完毕，反应液自然升温至-5℃，反应2h。TLC检测（展开剂：10%甲醇/DCM），检测至反应程度不再变化。

反应液降温至-10℃，缓慢滴加10 mL甲醇。滴加完毕，在60℃水浴中进行减压蒸馏，蒸馏至几乎不再有溶剂馏出后，卸压停止蒸馏。加入100mL乙酸乙酯溶解蒸馏后物料，搅拌打散1h，过滤出不溶于乙酸乙酯的白色固体，固体重新溶于50mL乙醇中，搅拌5h后有白色固体析出。过滤，用50mL乙醇冲洗滤饼，得到的滤饼加入120mL DMF溶清，在60℃水浴中，减压蒸干溶剂，加入50mL甲醇溶清，结晶5h。过滤、烘干后，得固体3.7g，收率为35.4%，纯度为98.1%。

综上，本发明提供了醇盐作为拔氢试剂，促进2’-O-甲基核苷的甲基化反应的工艺路线。醇盐相对于氢化钠来说，在使用和储存的过程中更安全。保证反应选择性与深度的同时，降低了反应的危险性，有利于人员环境的安全；产生的杂质种类少，后处理工艺更简单。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。