Способ получения ацикловира

 

Изобретение относится к химической технологии получения ациклических аналогов гуанозина, обладающих противовирусной активностью, в частности, к препарату Ацикловир [9-(2'-гидроксиэтоксиметил )гуанин] , применяемому в медицине в качестве эффективного антигерпетического средства. Цель изобретения - повышение технологичности процесса получения ацикловира и его производных, увеличение его производительности и повышение выхода целевого продукта. Новым является совмещение в одном реакторе процессов получения ацетилгуанинов и их алкилирования диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола или диоксоланом в условиях кислотного катализа с последующим дезацетилированием промежуточного замещенного гуанина избытком щелочного агента с региоселективным образованием целевого продукта и выделением его кристаллизацией. Показано, что выбор точных узких температурных, барометрических и временных параметров процесса и катализаторов обеспечивает выход 80 - 95% чистого продукта, причем в качестве исходного сырья могут быть использованы как собственно гуанин и гуанозин, так и их ацетаты. Важна также возможность одновременного получения тетраацетатов рибофуранозы, что значительно удешевляет стоимость ацикловира. Приведены принципиальная схема получения ацикловира и его производных и шесть характерных конкретных примеров. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области химии и химической технологии получения аномальных нуклеозидов, конкретно - к способам получения ациклических аналогов гуанозина, обладающих высокой противовирусной активностью и, в частности, к препарату Ацикловир (Aciclovir, Acycloguanosin, Virolex, Zovirax, [9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанин]), нашедшему применение в медицине в качестве эффективного антигерпетического средства [1 - 3].

Известны различные способы получения ацикловира и его производных [4 - 23], но все они достаточно сложны и малотехнологичны, несмотря на разнообразие синтетических подходов и отличия в используемом сырье. Развитие технологии в направлении увеличения выхода целевого продукта происходило, в основном, путем повышения региоселективности алкилирования пуринового цикла по положению 9, а также введения новых приемов разделения образующихся изомеры веществ и очистки целевого продукта.

Впервые Schaeffer H. et.al. [4 - 8] в 1977 - 78 г.г. разработали и запатентовали способ получения ацикловира и его производных, основанный на алкилировании 2,6-дихлорпурина 2 - бензоилоксихлорметиловым эфиром в апротонных растворителях (диметилформамид) в условиях основного катализа [(C₂H₅)₃N] с последующим замещением атомов хлора в пуриновом цикле в положениях 6 и 2 гидрокси- и аминогруппами и щелочным удалением бензоильной защиты. Выход ацикловира составлял около 13% в расчете на исходный 2,6-дихлорпурин. Позднее удалось повысить выход ацикловира до 60% взаимодействием при низкой температуре натриевой соли 2-хлор-6-йодпурина с йодметил(триметилсилилокси)этиловым эфиром, приготовленным in situ из 1,3-диоксолана и триметилйодсилана при -78^oC. На конечной стадии осуществляется гидролиз и аминирование N-замещеного 2-хлор-6-йодпурина до ацикловира [9]. При развитии этого способа в качестве исходного использовался 2-амино-6-хлорпурин, который в виде силильного производного вводился в реакцию с 2-ацетоксиэтоксиметилбромидом в присутствии цианистой ртути [10]. После щелочного гидролиза промежуточного N₉-замещенного пурина выход ацикловира достигал 70% в расчете на исходный галогенопурин.

Достоинство описанного направления - первое лабораторное освоение производства. К сожалению, эти способы непригодны для промышленного производства из-за многостадийности, трудоемкости процесса, труднодоступности галогенпуринов, их высокой стоимости. Дело в том, что 2,6-дихлорпурин получается из дорогостоящего ксантина взаимодействием с POCl₃ в присутствии третичных аминов (110^oC, 20 ч) с выходом 30 - 40%, при этом используются токсичные реагенты и возникают проблемы утилизации отходов. 2-Хлор-6-йодпурин получается из 2,6-дихлорпурина под действием йодистоводородной кислоты (коррозия) с выходом около 50% (по ксантину - 20%). Далее, после алкилирования галогенопуринов необходимо проводить реакции гидролиза, аминирования пуринового цикла.

Сократить число необходимых стадий производства ацикловира и уменьшить расход сырья позволило прямое алкилирование гуанина и его ацетилпроизводных силильным способом с помощью 2-ацилэтоксиметилгалогенидов (ацил: ацетил, бензоил) или 2-триметилсилилоксиэтилйодметилового эфира в среде бензола, толуола, дихлорэтана в присутствии триэтиламина или хлорного олова [6, 8, 17] . Однако, этим способам присущ длительный процесс силилирования гуанина, высокая чувствительность триметилсилилпуринов к влаге и, главное, низкий выход ацикловира (от 10 до 40%), а также необходимость хроматографической очистки целевого продукта от неактивного побочного 7-изомера до стадии снятия защитных групп (соотношение N₉/N₇ - изомеров колеблется от 2/3 до 1/4).

К таким же результатам приводит алкилирование натриевых солей гуанина в диметилформамиде с помощью 2-ацетоксиэтоксиметилгалогенидов. В данном способе также не удается избежать необходимости хроматографического разделения изомерных веществ, что делает его непригодным для реализации в промышленном масштабе.

В других вариантах конденсации N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина с диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола в среде различных растворителей - толуоле, диметилформамиде, диметилсульфоксиде или сульфолане (110 - 116^oC, 15 - 20 ч) в присутствии замещенных арилсульфокислот, бис(п-нитрофенил)фосфорной кислоты либо неорганических кислот Льюиса [21] суммарной выход смеси изомерных 7- и 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанинов колеблется в пределах 60 - 90% и, в лучшем случае, соотношение 9- и 7-изомеров достигает 3,3 : 1,3. Во всех указанных выше способах исходные моно- и диацетилгуанин предварительно получают путем длительного ацетилирования гуанина большим (15-30-кратным) избытком уксусного ангидрида или его смесью с уксусной кислотой (130 - 140^oC, 16 - 20 ч) с выходом 75 - 82%.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения ацикловира, описанный в работе [17, с. 1371 - 1374], путем нагревания N₂,N₇₍₉₎-диацетилгуанина с избытком диацетата 2-окса-1,4-бутандиола при 150^oC в течение 45 мин в присутствии 2% п-толуолсульфокислоты. Смесь охлаждают и экстрагируют кипящим этилацетатом. Отделяют нерастворимый осадок диацетилгуанина, экстракт упаривают в вакууме, получают белый кристаллической продукт, состоящий из смеси 9- и 7-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанинов. Полученные изомерные вещества хроматографически разделяют на колонке с силикагелем, элюируя смесью CHCl₃-MeOH (градиент). После перекристаллизации из метанола получают 27% 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина и 22% 7-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина. При этом глубина превращения до 9(7)-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина составляла 56% (с возвратом части исходного сырья), а соотношение изомерных 9- и 7-замещенных гуанинов равнялось 2,7 : 2,2. [17, с. 1374]. Способ дает сравнительно удовлетворительный выход продукта и относительно прост при выполнении в лабораторных условиях.

В целом, прототип, также как и способы-аналоги, слишком дорог для применения в широких промышленных масштабах. Это вытекает из малой технологичности способов, низкой их производительности, невысокого выхода целевого продукта из-за низкой региоселективности алкилирования диацетата гуанина по положению 9. Кроме того, необходимо введение отдельной стадии получения диацетата гуанина, причем неполная его конверсия при алкилировании приводит к ведению трудоемкой операции по очистке побочного 7-изомера и, в итоге, к высокой стоимости ацикловира.

Задача изобретения - разработка более простого, производительного и экономичного способа получения ацикловира и его производных, т.е. способа, устраняющего недостатки прототипа.

Поставленная задача решается тем, что в известный способ получения ацикловира, включающий получение ацетилгуанинов, их алкилирование диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола с последующим выделением промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина, его дезацетилированием и выделением чистого продукта кристаллизацией, внесены существенные изменения и дополнения, а именно: для упрощения процесса, повышения выхода целевого продукта ацетилирование гуанина проводят в присутствии каталитических количеств (1 - 10%) минеральных и органических кислот, например, CH₃COOH, H₂SO₄, H₃PO₄, HClO₄, n-CH₃C₆H₄SO₃H, BF₃ при 120 - 140^oC в течение 1 - 5 ч с последующим алкилированием образующихся N₂-ацетил- и N₂,N₇₍₉₎-диацетилгуанинов в присутствии тех же кислотных катализаторов с использованием 1 - 2 мольного избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола при 90 - 110^oC, и при пониженном давлении, предпочтительно, 15 - 25 мм рт.ст., в течение 5 - 15 ч.

Кроме того, для дальнейшего удешевления и упрощения способа процесс алкилирования ацетилгуанинов проводят в том же реакторе, что и ацетилирование и непосредственно после ацетилирования.

Кроме того, для дальнейшего упрощения и удешевления процесса диацетат-2-окса-1,4-бутандиола получают непосредственно в ацетилирующей смеси (in situ) при получении ацетилгуанинов, вводят эквивалентное количество 1,3-диоксолана.

Кроме того, для расширения сырьевой базы и повышения экономичности путем одновременного получения ценного побочного продукта - тетраацетатов рибофуранозы, синтез ацетилгуанинов можно осуществлять каталитическим ацетолизом гуанозина с выделением 1,2,3,5-тетраацетата β-D-рибофуранозы и ее α-аномера путем концентрации маточного раствора после отделения ацетатов гуанина и кристаллизации из воды и спирта.

Кроме того, для дальнейшего упрощения и удешевления процесса выделение промежуточного продукта [9-(2'-(ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина можно осуществлять добавлением органического растворителя (бензол, толуол, этилацетат, хлороформ, диоксан, ацетон и т.п.) или их смеси с водой с одновременной экстракцией и регенерацией избытка диацетата-2-окса-1,4-бутандиола.

Кроме того, для повышения эффективности очистки целевого продукта, очистку 9-(2'-(ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина от примесей гуанина и 7-изомера можно осуществлять экстракцией, например, метанолом, диметилформамидом, монометиламином и т.п., с последующим избирательным дезацетилированием различными щелочными агентами, например, гидроокись, метилат натрия, триэтиламин, в целевой продукт - ацикловир или его моноацетатные производные: 9-(2'-(гидроксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанин и 9-(2'-(ацетоксиэтоксиметил)гуанин.

Сущность изобретения поясняется схемой получения ацикловира (см. в конце текста) и шестью примерами его осуществления.

Пример 1. Получение ацикловира из дигидрата гуанозина с отдельными стадиями получения диацетата гуанина, выделения 1,2,3,5-тетраацетил-β]-D-рибофуранозы из уксуснокислого маточника, алкилирования N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола в присутствии п-толуолсульфокислоты при нагревании в вакууме с отгонкой уксусного ангидрида и уксусной кислоты, выделения промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)N₂-ацетилгуанина обработкой хлористым метиленом, и очисткой его от примесей гуанина экстракцией диметилформамидом и дезацетилирования до ацикловира непосредственной в среде диметилформамида раствором диметиламина.

Пример 2. Получение ацикловира из гуанина, который ацетилируют до N₂-ацетилгуанина в присутствии п-толуолсульфокислоты, затем без выделения продукта in situ получают диацетат 2-окса-1,4-бутандиола с последующим нагреванием реакционной массы при пониженном давлении и дезацетилированием промежуточного продукта, как описано в примере 1.

Пример 3. Получение ацикловира из безводного гуанозина по аналогии с примером 1, но в присутствии ортофосфорной кислоты.

Пример 4. Получение ацикловира путем синтеза in situ из диоксолана диацетата 2-окса-1,4-бутандиола и конденсации его с N₂,N₇₍₉₎-диацетилгуанином с последующей кристаллизацией 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)N₂-ацетилгуанина из хлороформа и щелочным дезацетилированием.

Пример 5. Получение ацикловира из гуанина путем ацетилирования уксусным ангидридом при катализе ортофосфорной кислотой и конденсации образующегося N₂-ацетилгуанина (без выделения) с диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола с последующей кристаллизацией 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина из диоксана и его дезацетилированием.

Пример 6. Получение производных ацикловира избирательным дезацетилированием N₂-ацетил-9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанина: а) триэтиламином с образованием 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанина, б) метилатом натрия с образованием N₂-ацетил-9-(2'-оксиэтоксиметил)гуанина.

Предлагаемый способ устраняет отмеченные выше недостатки известных методов получения ацикловира и его производных.

Суть изобретения заключается в совмещенном в одном реакторе (или раздельном) процессе каталитического ацетилирования гуанина (иди ацетолиза гуанозина) при 120 - 140^oC в течение 1 - 5 ч и алкилирования образующихся N₂-ацетил- и N₂,N₇₍₉₎-диацетилгуанинов при 90 - 110^oC и пониженном давлении в течение 5 - 15 ч в присутствии 1 - 10% кислот (CH₃COOH, H₂SO₄, H₃PO₄, HClO₄, п-CH₃C₆H₄SO₃H и др.) с использованием 1 - 2 мольного избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола как такового или приготовленного in situ из диоксолана с последующей обработкой промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина органическим растворителем, дезацетилированием избытком щелочного агента с региоселективным образованием целевого продукта перегруппировкой 7-изомера в 9-изомер и выделением кристаллизацией. Выход чистого ацикловира после перекристаллизации из воды составляет 70-80% в расчете на гуанин (или гуанозин) и 90-95% в расчете на N₂-ацетил-9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанин - схема получения ацикловира.

В основе данного высокорегиоселективного способа лежит термическая и щелочная изомеризация N₇-изомера в N₉-изомер замещенных гуанинов с почти количественным превращением или строго определенных параметрах процесса. Способ не требует применения хроматографии для разделения изомеров, технологичен и экономически выгоден. В нем используется доступное сырье - гуанин, гуанозин, а также диоксолан (или этиленгликоль и параформ), диметилформамид и другие обычные растворители. Способ позволяет реализовать непрерывный технологический процесс получения ацикловира и его производных за счет объединения последовательных стадий: ацетилирование гуанина (или ацетолиз гуанозина), приготовление диацетата 2-окса-1,4-бутандиола, алкилирование ацетатов гуанина и дезацетилирование промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)N₂-ацетилгуанина с одновременной очисткой целевого продукта, что в целом значительно упрощает процесс, сокращает его продолжительность и повышает производительность при снижении расходных коэффициентов по сырью и регенерации отходов.

Отличительным признаком способа по изобретению является использование в качестве исходного продукта не только N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина, но и N₂-моноацетилгуанина, получаемых как гуанина, так и из гуанозина. Каталитическое ацетилирование гуанина и ацетолиз гуанозина 10-15-кратными количествами смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты в присутствии каталитических количеств кислот (H₂SO₄, HClO₄, H₃PO₄, п-CH₃C₆H₄SO₃H и т.п.) протекает по сравнению с известными способами [16, 17, 21] быстрее - за 1-4 ч при 120-140^oC и 1,5-2-кратном сокращении модуля по ацетилирующей смеси с 90-95% выходом N₂-моноацетил- или N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина, которые кристаллизуются непосредственно из реакционной массы. При этом после концентрирования маточных растворов стадии ацетолиза гуанозина (с регенерацией уксусного ангидрида и уксусной кислоты) получаются 1,2,3,5-тетра-0-ацетил-β-D-рибофураноза и ее α-аномер (выход 80-90%), широко используемые в синтезе практически важных нуклеозидов [22]. Стоимость тетраацетатов рибофуранозы превышает стоимость синтетического гуанина.

Изобретение позволяет использовать N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанин и N₂-ацетилгуанин как таковые или после их образования при кратковременном кипячении гуанина (или гуанозина) в ацетилирующей смеси и вводить их в реакцию с диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола (ДОБД) или диоксоланом, который с почти количественным выходом превращается в диацетат 2-окса-1,4-бутандиола при взаимодействии с уксусным ангидридом, содержащимся в ацетилирующей смеси [22 и 23]. Важно также отметить, что один и тот же кислотный катализатор - предпочтительно, п-толуолсульфокислота, серная кислота, фосфорная кислота - обеспечивает гладкое протекание реакций ацетилирования гуанина, образования диацетата 2-окса-1,4-бутандиола из диоксолана, алкилирования ацетатов гуанина и трансформации N₇-изомера в 9-изомер (2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина при 90-110^oC и сравнительно небольшой продолжительности процесса - 5-15 ч. Изомеризация протекает в мягких условиях без осмоления, ей способствует удаление в вакууме побочно образующихся уксусной кислоты и уксусного ангидрида, по количеству которых можно определять степень конверсии исходных веществ. По данным ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) верхний предел температуры ограничен сдвигом термодинамического равновесия в сторону образования N₉-изомера, неустойчивостью исходных и конечных веществ при повышенных температурах и температурой кипения диацетата 2-окса-1,4-бутандиола, а нижний предел - скорость прохождения реакции алкилирования при установленных параметрах процесса. Влияние параметров процесса характеризуется следующими экспериментальными данными по составу образующихся продуктов, установленных с помощью ВЭЖХ. Так, при одном и том же мольном соотношении N₂-ацетилгуанина : ДОБД, 1 : 1,5 и п-толуолсульфокислоте в количестве 4% при 125-135^oC выход сырца 9-(2'ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина снижается до 65-70% с образованием 5-10% примеси 7-изомера, и реакция сопровождается частичным разложением продукта. При уменьшении продолжительности процесса алкилирования N₂-ацетилгуанина до 3-4 ч при 105^oC и указанном выше соотношении реагентов выход 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина падает до 45-55% вследствие неполной степени превращения ацетилгуанина. Напротив, увеличение продолжительности реакции, например, до 18-20 ч в тех же условиях приводит к частичному осмолению реакционной массы, потере ДОБД за счет отгонки в вакууме и, как следствие, к снижению выхода 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина до 60-70%. К аналогичным результатам приводит увеличение количеств кислотного катализатора (более 10%), которые вызывают дезацетилирование исходного и конечных веществ и частичное разложение реакционной массы. Если же количество катализатора менее 1%, например, 0,5% H₂SO₄, H₃PO₄, п-CH₃C₆SO₃H, то выход 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-гуанина снижается до 40-55% при указанных оптимальных условиях алкилирования N₂-ацетилгуанина вследствие низкой конверсии исходных веществ. Аналогичные результаты получаются при использовании в качестве исходного N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина, причем в качестве катализатора, наряду с п-CH₃C₆H₄SO₃H, применяли H₂SO₄, H₃PO₄, HClO₄, BF₃. Наиболее предпочтительно в реакциях ацетилирования гуанина и ацетолиза гуанозина использование 1-2% HClO₄, BF₃, а при совмещенном процессе получения ацетилгуанинов и их алкилировании - п-CH₃C₆H₄SO₃H, H₂SO₄ и H₃PO₄ в указанных выше пределах, которые обеспечивают большую региоселективность образования целевого 9-изомера (более 90-95%) по сравнению с HClO₄, и BF₃ (80-85%). Соотношение моно- и диацетилгуанина и ДОБД определяется практической целесообразностью, и минимальный избыток ДОБД необходим для гомогенизации реакционной массы, ибо диацетат 2-окса-1,4-бутандиола является одновременно алкилирующим агентом и высококипящим растворителем, избыток которого легко регенерируется дистилляцией. Промежуточный N₉-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанин может быть выделен путем добавления органического растворителя (бензол, толуол, этилацетат, хлороформ, диоксан, ацетон и т.п.) или их смесей с водой, в которых продукт практически нерастворим, а ДОБД и кислотный катализатор, напротив, легко ими экстрагируются.

Способ включает оригинальные технические решения как по крупномасштабному процессу алкилирования ацетатов гуанина, так и по очистке промежуточных и конечных целевых продуктов после дезацетилирования от примесей гуанина и побочного 7-изомера путем совмещения указанных технологических операций с применением различных органических растворителей и щелочных агентов (например, N-метиламидов муравьиной и уксусной кислот, спиртов, моно- и диметиламина), обеспечивая возврат реагентов в производственный цикл. Для дезацетилирования диацетата ацикловира до ацикловира в качестве оснований могут быть использованы алкоголяты, гидроокиси щелочных металлов, аммиак, алифатические амины в водно-органических средах, при этом возможно и селективное снятие одной ацетильной группы с образованием в основном N₉-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанина или N₂-ацетил-9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанина. По данным ВЭЖХ при обработке N₉-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина избыток основания и нагревании одновременно с реакцией дезацетилирования происходит полная трансформация примесей 7-изомера в 9-изомер, поэтому выделение последнего сводится к простой операции кристаллизации из водного реакционного раствора. Выход аналитически чистого ацикловира после кристаллизации из воды составляет 95% в расчете на N₂-ацетил-9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанин или 75-80% - в расчете на гуанин (или гуанозин). Структура ацикловира и его производных доказана совокупностью физико-химических данных (УФ, ИК и ЯМР-спектры).

Пример 1. К 319.3 г (1 моль) гуанозина дигидрата приливают 1225 мл уксусного ангидрида, затем при перемешивании приливают раствор 0.6 мл 57%-ной хлорной кислоты в 110 мл ледяной уксусной кислоты. Смесь нагревают при перемешивании до 130-135^oC, при этом масса сначала загустевает, затем через 15-20 мин происходит полное растворение, а спустя 1 ч выпадает осадок N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина. После непродолжительного кипячения до полного исчезновения тетраацетата гуанозина (контроль ТСХ) массу охлаждают, выдерживают при 0-5^oC, осадок диацетилгуанина отфильтровывают, отжимают от уксуснокислого маточника, содержащего 1,2,3,5-тетраацетил-D-рибозу (см. далее примечание), затем промывают хлористым метиленом (3х200 мл) и сушат до постоянного веса. Получают 211.7 г (0.9 моль) N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина в виде светло-желтых кристаллов. Продукт пригоден для последующей операции без дополнительной очистки.

Анализ для C₉H₉N₅O₃ (235.20): Вычислено, %: C 45.95; H 3.83; N 29.78; Найдено, %: C 45.86; H 3.72; N 29.67.

ПМР-спектр (DMCO d₆), δ, м.д.: 2.2 (3H, с, CH₃CO), 2.8 (3H, с, CH₃CO), 8.4 (1H, с, H8), 11.7 (1H, с, N₁-H).

УФ-спектр, нм (0.1 н NaOH): λ_макс279. К 211.7 г (0.9 моль) N₂ N₇₍₉₎-диацетилгуанина прибавляют 396.2 г (2.25 моль) диацетата 2-окса-1,4-бутандиола и 8 г п-толуолсульфокислоты моногидрата. Смесь нагревают при перемешивании на роторном испарителе при 105-110^oC в вакууме 20-25 мм рт.ст. в течение 6-6.5 ч с отгонкой побочно образующихся уксусного ангидрида и уксусной кислоты. По окончании реакции (контроль ТСХ) к смеси прибавляют 300 мл хлористого метилена, перемешивают, отфильтровывают кристаллический осадок, промывают его хлористым метиленом и сушат до постоянного веса. Получают 272.2 г (0.88 моль) сырца 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина в виде светло-желтых кристаллов с т.пл. 196-200^oC. Выход продукта составляет 88% по гуанозину или 97.7% по диацетилгуанину. По данным ВЭЖХ содержание примесей соответствующего 7-изомера и диацетилгуанина не превышает 3%.

Анализ для C₁₂H₁₅N₅O₅ (309.28): Вычислено, %: C 46.60; H 4.88; N 22.64; Найдено, %: C 46.78; H 4.91; N 22.57.

ПМР-спектр (DMCO d₆), δ, м.д.: 1.96 (3H, с, CH₃CO), 2.2 (3H, с, CH₃CO), 3.68 (2H, м, H-3'), 4.07 (2H, м, H-4'), 5.45 (2H, с, H-1', N-CH₂), 8.10 (1H, с, H-8).

УФ-спектр, нм (0.1 н NaOH): λ_макс 262.

272.2 г сырца 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина растворяют в 1350 мл диметилформамида при перемешивании и температуре 105-110^oC, обрабатывают осветляющим углем БАУ, фильтруют и диметилформамидный раствор концентрируют в вакууме до интенсивной кристаллизации чистого продукта. После охлаждения к массе прибавляют 700 мл 40%-ного раствора диметиламина, образовавшийся раствор оставляют на ночь при комнатной температуре и на следующий день нагревают до 70-80^oC, выдерживают при этой температуре около 1 ч. Раствор упаривают при 70^oC в вакууме до половины первоначального объема, в горячем состоянии нейтрализуют уксусной кислотой и затем медленно охлаждают до 0-5^oC. Белый кристаллический осадок отфильтровывают, промывают водой, спиртом. После сушки на воздухе продукт перекристаллизовывают из 5.5 л кипящей воды и сушат при 60^oC. Получают 179 г 9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанина [ацикловира] , что составляет 79% в расчете на исходный гуанозин без учета дополнительных количеств, получаемых при выпаривании маточных растворов (около 4%). Ацикловир - белое кристаллическое вещество с т.пл. 252-258^oC с разл. ТСХ на силуфоле УФ 254 Rf 0.41 в системе хлороформ-метанол-вода, 20: 14:1.

Вычислено в % Анализ для C₈H₁₁N₅O₃ (225.21): Вычислено, %: C 42.46; H 4.92; N 31.09;
Найдено, %: C 42.71; H 4.91; N 30.98.

ПМР-спектр (DMCO d₆, δ, м.д.: 7.80 (1H, с, H-8), 6.49 (2H, с, NH₂), 5.33 (2H, с, NCH₂).

УФ-спектр, нм (0.1 н NaOH): λ_макс 258-268 (площадка), λ_мин 230.

Примечание
Выделение 1,2,3,5-тетраацетил-D-рибофуранозы.

Уксуснокислый маточник от ацетолиза гуанозина полностью выпаривают в вакууме (20 мм) при температуре не выше 70^oC. Сиропообразный остаток растворяют в 600 мл хлористого метилена от промывки диацетилгуанина (см. выше). Нерастворившуюся часть диацетилгуанина отфильтровывают (около 9 г), раствор обрабатывают осветляющим углем и выпаривают при 50^oC. Остаток переупаривают с этиловым спиртом (2х75 мл) в вакууме и затем обрабатывают раствором 30 г ацетата натрия в 800 мл ледяной воды. При растирании сиропообразного продукта происходит кристаллизация 1,2,3,5-тетраацетил-β-D-рибофуранозы (β-ТАРФ), которую после выдержки в течение 12 ч в холодильнике отфильтровывают, промывают водой и перекристаллизовывают из спирта. Получают 222.8-238.7 г β-ТАРФ в виде бесцветных кристаллов с т. пл. 79-81^oC; [α]_D=-14.5^o (5.3, метанол); Rf 0.85 на силуфоле УФ-254 в системе хлороформ-метанол, 25:1 (проявление нагреванием). Из спиртового маточника выделяют смесь α- и β-аномеров ТАРФ.

Пример 2. Смесь 60.45 г (0.4 моль гуанина, 306.0 г (3 моль) уксусного ангидрида и 0.6 г п-толуолсульфокислоты нагревают при перемешивании при 135-140^oC в течение 1-1.5 ч. Образовавщуюся густую массу N₂-ацетилгуанина охлаждают ледяной водой, добавляют 0.9 г п-толуолсульфокислоты и затем равномерно при перемешивании прикапывают 74 г (1 моль) диоксолана. Смесь выдерживают при 20^oC в течение 2 ч и постепенно нагревают при перемешивании до 85^oC. После полного превращения диоксолана в диацетат 2-окса-1,4-бутандиола (ГЖХ) отгоняют при 85^oC и вакууме 20 мм уксусную кислоту и уксусный ангидрид. Остаток перемешивают при 100-105^oC в течение 6,5-7 ч с отгонкой в вакууме уксусного ангидрида. К горячей смеси прибавляют 200 мл толуола, перемешивают, охлаждают, кристаллический осадок отфильтровывают, промывают небольшим количеством хлороформа и сушат до постоянного веса. Получают 117.5 г (0,38 моль) сырца 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина (95% по гуанину) в виде светло-желтых кристаллов. По данным ВЭЖХ содержание примесей соответствующего 7-изомера и ацетатов гуанина не превышает 3%. Толуольные маточники подвергают дистилляции для регенерации избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола и растворителя.

К 117.5 г 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина приливают 580 мл диметилформамида, нагревают при перемешивании до 105-110^oC. К раствору добавляют осветляющий уголь БАУ, перемешивают и в горячем состоянии фильтруют. Диметилформамидный раствор упаривают наполовину в вакууме и к густой массе кристаллов прибавляют 320 мл 40%-ного водного раствора диметиламина, при этом происходит растворение осадка. Раствор оставляют на ночь при комнатной температуре, затем постепенно нагревают до 70-80^oC и выдерживают при этой температуре 1-1,5 ч до полного превращения исходного и промежуточных продуктов в ацикловир (контроль ТСХ). Раствор концентрируют в вакууме при 70-75^oC до интенсивной кристаллизации продукта, в горячем состоянии нейтрализуют уксусной кислотой и охлаждают до 0-5^oC в течение 5 ч. Отфильтровывают белый кристаллический осадок, промывают водой и спиртом и после сушки на воздухе перекристаллизовывают из 2,4 л кипящей воды. Получают 67,5 г (0,3 моль) 9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанина (75% по гуанину); бесцветные кристаллы с т. пл. 252-257^oC с разл. ТСХ на силуфоле УФ-254 R_f 0,41 в системе хлороформ-метанол-вода, 20:14:1.

Анализ для C₈H₁₁N₅O₃ (225.21):
Вычислено, %: C 42.46; H 4.92; N 31.09;
Найдено, %: C 42.37; H 4.86; N 31.12.

По физико-химическим характеристикам продукт тождественен образцу, полученному из гуанозина (пример 1). При концентрировании водных и диметилформамидных маточных растворов дополнительно получают около 5% технического ацикловира.

Пример 3. К 283.3 г (1 моль) безводного гуанозина приливают 1100 мл уксусного ангидрида, 200 мл уксусной кислоты, содержащей 5.6 г безводной ортофосфорной кислоты. Проводят ацетолиз гуанозина (1-1.5 ч, 140^oC) как описано в примере 1 с выделением 214 г (0.91 моль) N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина и 280 г (0.88 моль) смеси α - и β -аномеров 1,2,3,5-тетраацетил-D-рибофуранозы. К 214 г (0.91 моль) N₂, N₇₍₉₎-диацетил-гуанина прибавляют 369.8 г (2.1 моль) диацетата 2-окса-1,4-бутандиола и 7 г безводной ортофосфорной кислоты. Смесь нагревают в вакууме (20-25 мм) при 95-100^oC и перемешивании в течение 8.5-9 ч с отгонкой побочно образующихся уксусного ангидрида и уксусной кислоты. По окончании реакции к массе добавляют 300 мл этилацетата, перемешивают в течение 0.5 ч охлаждают и отфильтровывают кристаллический осадок. Получают 269 г (0.87 моль) сырца 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина с содержанием основного вещества >96%. Для получения ацикловира 269 г (0.87 моль) этого продукта суспендируют в 1.5 л водного раствора едкого натра (104 г), перемешивают до полного растворения и выдерживают в течение ночи при комнатной температуре. На следующий день раствор обрабатывают при нагревании осветляющим углем, фильтруют и нейтрализуют 20%-ной соляной кислотой. После охлаждения осадок отфильтровывают, промывают водой до отрицательной реакции фильтрата на ионы хлора и спиртом. После сушки при 60^oC получают 184.5 (0.82 моль) 9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанина с содержанием основного вещества не менее 98%.

Пример 4. К раствору 9 г п-толуолсульфокислоты моногидрата в 208 мл (2.2 моль) уксусного ангидрида прикапывают при охлаждении до 0-5^oC 147 мл (2.1 моль) 1,3-диоксолана. Смесь перемешивают при 60^oC до полного исчезновения диоксолана (ГЖХ). К образовавшемуся диацетату 2-окса-1,4-бутандиола прибавляют 211.7 г (0.9 моль) N₂, N₇₍₉₎-диацетилгуанина и густую массу нагревают при 105-110^oC при перемешивании на роторном испарителе в течение 1 ч при атмосферном давлении, затем 9 ч в вакууме (20 мм) с отгонкой уксусного ангидрида и уксусной кислоты. По окончании реакции (исчезновение диацетилгуанина по ТСХ) прибавляют 400 мл хлороформа для экстракции избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола, кристаллический осадок отфильтровывают и сушат. Получают 238.2 г (86%) 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина, который дезацетилируют 40%-ным водным раствором диметиламина при мольном соотношении 1: 7 при 70-75^oC в течение 3 ч. Выход чистого ацикловира после перекристаллизации из воды - 160 г (0.71 моль), что составляет 79% в расчете на диацетилгуанин.

Пример 5. Смесь 30.2 г (0,2 моль) гуанина, 188.6 г (1.84 моль) уксусного ангидрида и 1.2 г ортофосфорной кислоты кипятят при перемешивании в течение 1 ч. К образовавшейся густой массе добавляют 70.4 г (0.4 моль) диацетата 2-окса-1,4-бутандиола. Реакционную массу нагревают при перемешивании при 100-105^oC в течение 1-1.5 ч, затем подключают вакуум (20 мм), отгоняют избыток уксусного ангидрида и остаток выдерживают при той же температуре 8 ч. К полученному вязкому продукту прибавляют 120 мл диоксана, нагревают при перемешивании 15 мин и после охлаждения отфильтровывают осадок, промывают небольшим количеством эфира и сушат. Получают 54,4 г (88%) 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина; бесцветные кристаллы с т. пл. 199-200^oC, по физико-химическим показателям идентичен образцу вещества, описанного в примере 1. Превращение диацетата ацикловира в ацикловир проводят как описано в примере 4.

Пример 6. Получают 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанин (диацетат ацикловира) из гуанозина или гуанина как описано в примерах 1 и 2 и превращают его в соответствующие моноацетаты ацикловира:
а) Смесь 30.9 г (0.1.моль) диацетата ацикловира и 400 мл 1 М раствора триэтиламина в 95% этиловом спирте кипятят в течение 10 ч, охлаждают, осадок отфильтровывают, промывают спиртом и сушат при 40^oC. Получают 26 г (97%) 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)гуанина; бесцветные кристаллы с т. пл. 242-246^oC (ДМФА).

Анализ для C₁₀H₁₃N₅O₄ (267.3):
Вычислено, %: C 44.94; H 4.87; N 26.22;
Найдено, %: C 45.03; H 4.91; N 26.17.

ТСХ на силуфоле УФ-254 в системе метанол-хлороформ-аммиак, 10:40:1 R_f 0.27 (исходный диацетат ацикловира имеет R_f 0.46.

ПМР-спектр (ДМСО d₆), δ, м.д.: 1.93 (3H, c, CH₃CO), 3.67 (2H, м, H3'), 4.08 (2H, м, H4'), 5.35 (2H, с, H1'), 6.41 (2H, c, NH₂), 7.76 (1H, с, H8), 10.59 (1H, с, NH).

УФ-спектр в 0.1 н NaOH, нм: λ_макс 264 и 257.

б) К раствору 1.84 г металлического натрия в 100 мл безводного метанола прибавляют 12.4 г (0.04 моль) диацетата ацикловира. Смесь перемешивают в течение 15-20 мин до исчезновения исходного диацетата (контроль ТСХ) и нейтрализуют 50 мл 1.5 н HCl. После перемешивания в течение 15 ч осадок отфильтровывают, промывают ледяной водой, холодным спиртом и сушат. Получают 8.4 г (79%) N₂-ацетил-9-(2'-гидроксиэтоксиметил)гуанина; бесцветные кристаллы с т. пл. 217-218^oC (водный метанол).

Анализ для C₁₀H₁₃N₅O₄ (267.3):
Вычислено, %: C 44.94; H 4.87, N 26.22;
Найдено, %: C 44.98; H 4.94; N 26.19.

ТСХ на силуфоле УФ-254 в системе метанол-хлороформ-аммиак, 10:40:1 R_f 0.15 (исходный диацетат ацикловира имеет R_f 0.46).

ПМР-спектр (DМCO d₆), δ, м.д.: 2.19 (3H, с, CH₃CO), 5.47 (2H, с, H1'), 8.13 (1H, с, H8), 11.75 (1H, c, NH), 12.05 (1H, с, NHCOCH₃).

УФ-спектры 0.1 н NaOH, нм: λ_макс 264.

Приведенные выше теоретические положения и примеры конкретного выполнения способа убедительно доказывают его выполнимость известными в промышленности средствами и на имеющемся сырье. Экспериментальные партии полученного заявляемым способом ацикловира по чистоте соответствуют требованиям фармакопеи и использованы в производстве лекарственных средств. При этом не потребовалось никакого нестандартного оборудования ни при производстве ацикловира, ни при изготовлении готовых лекарственных форм.

Технико-экономические характеристики изобретения:
упрощение технологии получения ацикловира за счет введения новых параметров процесса получения и очистки промежуточных и конечных веществ, повышение их выхода;
увеличение производительности за счет совмещения процессов получения ацетилгуанинов и их региоселективного алкилирования диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола или диоксоланом;
расширение сырьевой базы - использование в качестве исходных веществ гуанина, гуанозина и их ацетилированных производных;
экономичность - уменьшение продолжительности, снижение энергозатрат и расходных коэффициентов дорогостоящих производных гуанина; одновременное получение ценного полупродукта - 1,2,3,5-тетра-0-ацетил-β-D-рибофуранозы; регенерация отходов с возвратом в производственный цикл.

Достигнутые технико-экономические преимущества позволяют адаптировать способ для промышленного производства и применить его для синтеза родственных противовирусных препаратов (ганцикловира, буцикловира и др.).

Предлагаемый способ удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к изобретениям: он нов, имеет изобретательский уровень (неочевиден) и промышленно применим.

Источники информации
1. Advances in Antiviral Therapy: Acyclovir/ Chadwick E.G., Shulmen S.T. //Pediat. Dermatol. - 1984. - V. 2, N. 1. - P.64.

2. Acyclovir / Balfour Henry // Antimicrob. Agents Annu. 2 - 1987. - P. 315-329.

3. Вирусология. /Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа. 1989, т. 3. М.: Мир, с. 452.

4. Elison G. B. , Furman P.A., Fyfe J.A., de Miranda P., Beanchamp L., Schaeffer H.J.// Proc. Natl. Acad. Sci., USA. - 1977. - V.74. - P. 5716.

5. Shaeffer H. J., Beanchamp L., de Miranda P., Elion G.B./ Bauer D.J. //Nature. - 1978. - V. 272. - P. 583.

6. Патент СССР N 700064, кл. C 07 D 473/18, C 07 D 473/34, A 65 K 31/495. Способ получения производных пурина и его солей. /Х.Д. Шаффер (Великобритания); заявка N 2169001/23-04, заявлено 24.01.77; опубл. 25.11.79. Бюл. изобретений N 43, 1979.

7. Патент СССР N 751325, кл. C 07 D 473/18, A 61 K 31/505. Способ получения производных пурина или его солей./Х.Д. Шаффер (Великобритания); заявка N 2169001/2492435/23-04; заявлено 24.01.77; опубл. 23.07.80. Бюл. изобретений N 27, 1980.

8. Патент США N 4146715 от 23.03.79 A 61 L 31/52. 2-Амидо-9-(2'-ацилоксиэтоксиметил)гипоксантин./Шаффер Х.

9. A Direct Method for the Preparation of 2-Hydroxyethoxymethyl Derivatives of Guanine, Adenine, Cytosine./Barro J.R., Bryant J.D., Keyser G.E. // J. Med. Chem. - 1980. - V. 23, N. 5. - P. 572.

10. Nucleic Acid Relatrd Compounds. 37. Convenient. High Yied Synthesis of N-2(2'-hydroxyethoxy)methyl] -heterocycles as "Acyclic Nucleoside" Analogues/Robins M.J., Hotfield P.W.//Can. J. Chem. - 1982. - V. 60. - P. 547.

11. Патент США N 4199574, кл. C 07 D 473/18, A 61 K 31/52 от 22.04.80.

12. Патент СССР N 784777, кл. C 07 D 473/18, A 61 K 31/52. Способ получения пурина или его солей. /Х. Д. Шаффер (Великобритания); заявка N 2169001/2780252/23-04; заявл. 18.06.79; опубл. 30.11.80. Бюл. изобретений N 44, 1980.

13. Патент СССР N 799664, кл. C 07 D 473/18. Способ получения 9-(2'-оксиэтоксиметил)гуанина или его солей./Х.Д. Шаффер (Великобритания); заявка N 2169001/2833104/23-04; заявл. 18.10.79; опубл. 23.01.81. Бюл. изобретений N 3, 1981.

14. Патент США N 4649140 от 28.01.85, кл. C 07 D 413/18, A 61 K 31/52/Х. Д. Шаффер, Burroughs Wellcome Co&.

15. Патент СССР N 1454253, кл. C 07 D 473/18. Способ получения 9-(2'-оксиэтоксиметил)гуанина./Кобе И., Зупет П. (Югославия). заявка N 3990801/23-04; заявл. 19.12.85; опубл. 23.01.89. Бюллетень изобретений N 3, 1989.

16. Патент Швейцарии N 634843, кл. C 07 D 473/16, C 07 D 473/18. Способ получения замещенных производных пурина. Verfahren zur Herstellung Substituierter Purinderivate /Schaeffer H. J. The Wellcome Foundation Ltd. N 10466/77, заявл. 26.08.77; опубл. 28.02.83.

17. Аналоги пуриннуклеозидов. 1: Исследования методов синтеза 9-(2'-оксиэтоксиметил)гуанина - ациклогуанозина./Мадре М.А., Жук Р.А., Лидак М.Ю. //Хим.-фарм. журн. - 1985, N 11. - с. 1371-1375.

18. Заявка Японии N 59-80685, кл. C 07 D 473/18. Производные N-алканоилгуанинов и их применение./Такатани Такао, Огино Такаси (Япония). - N 57-1911174, завл. 29.10.82; опубл. 10.05.84.

19. Авторское свидетельство ЧССР N 257175, кл. C 07 D 473/18. Способ получения 9'-(2-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина. /Zikan V. , Radl S. (ЧССР). - N 4329-866, заявлено 12.06.86; опубл. 15.02.89.

20. Новый способ получения противовирусного агента ацикловира. - Novy zpusob pripravy antivirotika acicloviru/Radl S. , Zikan V.// Cs. farm. - 1987. - V. 36. - N. 2. - P. 58.

21. Matsumoto H., Kaneko C., Jamada K. et al./A Convenient Synthesis of 9-(2'-Hydroxyethoxymethyl) guanine (Acyclovir) and related compounds//Chem. Pharm. Bull. - 1988. - V. 36, N. 3. - P. 1153-1157.

22. Reaction of Cyclic Acetals with Acid Anhydrides/Senkus M.//J. Am. Chem. Soc. - 1946. - V. 68. - P. 734.

23. Synthesis and Antitumor Activity of Acyclonucleoside Derivatives of 5-Fluorouracil/Rosovsky A., Kim S., Wick M.//J. Med. Chem. - 1981. - V. 24, N. 10. - P. 1177.1

Формула изобретения

1. Способ получения ацикловира, включающий синтез ацетилгуанинов, алкилирование полученных ацетатов гуанина диацетатом 2-окса-1,4-бутандиола в присутствии кислоты, выделение промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина, последующее его дезацетилирование и очистку целевого продукта кристаллизацией, отличающийся тем, что ацетилирование гуанина проводят в присутствии каталитических количеств 1 - 10%-ной минеральной или органической кислоты, например CH₃COOH, H₃PO₄, HClO₄, n-CH₃C₆H₄SO₃H при 120 - 140^oС в течение 1 - 5 ч с последующим алкилированием образующихся N₂-ацетил- или N₂N₇₍₉₎-диацетилгуанинов в присутствии указанной кислоты с использованием 1 - 2 молярного избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола при 90 - 110^oС и при пониженном давлении, предпочтительно 15 - 25 мм рт.ст., в течение 5 - 15 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что алкилирование ацетатов гуанина проводят в том же реакторе, что и ацетилирование, непосредственно после ацетилирования.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что синтез ацетилгуанинов осуществляют ацетолизом гуанозина и выделяют 1, 2, 3, 5-тетраацетат -β-D- рибофуранозы и ее α- аномер путем концентрирования маточного раствора после удаления ацетатов гуанина.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что выделение промежуточного 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина осуществляют добавлением органического растворителя, например диоксана, с одновременной экстракцией и регенерацией избытка диацетата 2-окса-1,4-бутандиола.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что очистку 9-(2'-ацетоксиэтоксиметил)-N₂-ацетилгуанина от примесей гуанина и 7-изомера осуществляют экстракцией с применением, например, диметилфтормамида с последующим избирательным дезацетилированием щелочными агентами, например метилатом натрия или триэтиламином, в ацикловир или его моноацетатные производные.

РИСУНКИ

Рисунок 1