达菲

达菲简介及研究背景1达菲的作用机理2达菲的合成路线与路线优化4结语5达菲的作用机制与药代动力学3达菲，其通用名为奥司它韦磷酸(Oseltamivirphosphate)，是由吉里德科学公司和罗氏制药联合研发的一种神经氨酸酶特异性抑制剂，通过作用于流感病毒神经氨酸酶，抑制成熟的流感病毒脱离宿主细胞，从而抑制流感病毒在人体内的传播以起到预防和治疗流行性感冒的作用⋯。达菲于1999年被美国FDA批准上市，在中国已于2004年7月上市。达菲是一种非常有效的流感治疗用药，并且可以大大减少并发症(主要是气管与支气管炎、肺炎、咽炎等)的发生和抗生素的使用，因而是目前治疗流感的最常用药物之一，也是公认的抗禽流感、甲型H1Nl流感最有效的药物之一。OOCH3NH2OCH3CH3NHOCH3达菲的主要成分病毒的分子结构流行性感冒简称流感,是由流感病毒引起的呼吸道疾病,具有传染性强、流行面广、发病率高等特点,在儿童、老人及高危人群中的死亡率很高.有数据表明,每年冬季流感爆发期会使全球人口近10%感染致病.仅在美国,每年约有30万人因各种流感引起的并发症而住院治疗,约4万人死亡.由此造成的医疗费用及劳动力方面的损失每年高达120亿美元.流感的预防和治疗给人类社会造成了沉重的经济负担,并导致劳动力的下降和人力资源的紧张.目前,人类尚未能有效地控制流感这一世界性传染性疾病,对于流感引起的疾病(如发热、咳嗽、头疼和肌肉疼痛等)的治疗仅仅是缓解患者的不适,而对于病因的流感病毒并没有任何的效果.通过免疫学研究,人们使用疫苗预防流感曾经取得了一定的效果,但是由于流感疫苗的有效性是建立在疫苗的病毒株与将要流行或环境中存在的流感病毒株相类似的基础上的,这就严重影响了流感疫苗对预防流感爆发与流行的有效性.流感病毒神经氨酸酶(NA)又称唾液酸酶(sialidase),它可促进新生的流感病毒从宿主细胞的唾液酸残基释放,并使流感病毒加速传染其他宿主细胞.临床试验证明,NA抑制剂可以有效地阻断流感病毒的复制过程.与其他类型的抗流感病毒药物相比,NA抑制剂的疗效更好,安全性及耐受性更高,并对所有的流感病毒亚型均有效(包括流感病毒A和B),也很少出现抗药性.Oseltamivir(GS-4104),中文名为奥司他韦,可以阻断流感病毒NA对病毒感染细胞表面的唾液酸残基的裂解,从而抑制新生病毒粒从宿主细胞的释放.之前的抗流感药物Zanamivir由于生物利用率较低,并会引起患者患呼吸道疾病而逐渐被取代.Oseltamivir具有很高的口服活性,经体内肝酯酶的代谢生成活性的游离酸GS-4071,而产生抑制流感病毒NA的疗效.1918SpanishFlu(H1N1)killedmoreAmericansthanWorldWarІ.(PhotofromAmericanMuseumofNaturalHistoryWebsite)Aug23rd,2009,over209,438laboratory-confirmedcasesof2009H1N1influenzaviruseswithatleast2,185deathshavebeenreportedbyWHO.Diseaseburdenduetoinfluenzaissignificant.HighlypathogenicH5N1andH7N9(‘birdflu’)virusremainsathreat.InfluenzavirusInfluenzatypesA/B/CN1-N9H1-H16InfluenzaAsubtypinge.g.,H1N1,H3N2(A/California/07/2009)H3N2(A/Hongkong/8/68)科学家对流感病毒的分子结构已经有了比较全面的认识。流感病毒表面的神经氨酸酶在病毒的生活周期中扮演了重要的角色，流感病毒在宿主细胞内复制表达和组装后，会以出芽的方式突出宿主细胞，但与宿主细胞以凝血酶—唾液相连接，神经氨酸酶以唾液为作用底物，可催化唾液酸水解，解除成熟病毒颗粒与宿主细胞之间的联系，使之可以自由移动侵袭其他健康的宿主细胞。我们通过抑制神经氨酸酶的活性可以组织病毒颗粒的释放，切断病毒的扩散链。神经氨酸酶的氨基酸结构非常保守，因而神经氨酸酶可以成为抗流感药物极好的作用靶点，达菲就是通过作用于该靶位显示出了极佳的抗流感病毒疗效。MarkvonItzsteinNatureReviewsDrugDiscovery6,967-974Lifecycleofinfluenzavirus磷酸奥司他韦是其活性代谢产物的药物前体，其活性代谢产物是强效的选择性的流感病毒神经氨酸酶抑制剂。病毒神经氨酸酶活性对新形成的病毒颗粒从被感染细胞的释放和感染性病毒在人体内进一步传播是关键的。药物的活性代谢产物抑制甲型和乙型流感病毒的神经氨酸酶。体外在很低的毫微克分子浓度即有抑制效应。在体外观察到活性代谢产物抑制流感病毒生长，在体内也观察到其抑制流感病毒的复制和致病性。本品通过抑制病毒从被感染的细胞中释放，从而减少甲型或乙型流感病毒的传播。口服给药后，奥司他韦很容易被胃肠道吸收，大部分被肝、肠酯酶转化为活性代谢产物。至少75%的口服剂量以活性代谢产物的形式进入体循环。同活性代谢物相比，药物前体的暴露小于5%。药物前体和其代谢产物的血浆浓度与服用剂量成比例，并且不受进食影响。活性代谢产物的平均分布容积（Vss）在人体中大约是23升。对白鼬，大鼠和兔的研究显示，药物的活性部分可以到达所有被流感病毒侵犯的靶组织。研究显示在口服给予磷酸奥司他韦后，其活性代谢产物在肺、气管、支气管肺泡灌洗液、鼻粘膜、中耳这些部位都有积聚。活性代性产物与人血浆蛋白的结合可以忽略不计（大约3%）。磷酸奥司他韦大部分被位于肝脏和肠道的酯酶转化为活性代谢产物。磷酸奥司他韦或其活性代谢产物都不是主要细胞色素同工酶的底物或抑制剂。所以不大可能因为对这些酶的竞争抑制而引发药物间相互作用。吸收的奥司他韦主要（＞90%）通过转化为活性代谢产物而清除。活性代谢产物不再被进一步代谢，而是由尿排泄。在大多数受试者，活性代谢产物的达峰血浆浓度以半衰期6~10小时降低。超过99%的活性代谢产物由肾脏排泄。肾脏的清除率（18.8L/h）超过肾小球滤过率（7.5L/h），表明除了肾小球滤过外，还有肾小管排泄这一途径。口服经放射性物质标记过的药物后，只有不超过20%的剂量由粪便排泄。在III期临床试验中，病人从出现临床症状后开始用磷酸奥司他韦治疗，不超过60小时。这种治疗显著缩短了流感症状和体征持续的时间，最多时减少45小时。与安慰剂对照，确诊为流行性感冒的病人服用磷酸奥司他韦可使疾病的严重程度减轻大约40%。更重要的是，磷酸奥司他韦减少那些与抗生素治疗流感受相关的并发症的发生率，在健康年轻成年人群减少50%，老年人群减少75%。这些并发症包括气管炎、肺炎和鼻窦炎。对自然获得的和实验室获得的流行感冒进行的研究显示：应用磷酸奥司他韦并没有损害人类对感染的正常的抗体反应。受试者对流感灭活疫苗的抗体反应并没有受磷酸奥司他韦的影响。对病毒耐药的可能性给予了深入的研究。在临床分离株中，病毒耐药性的发生率取决于亚型，大约为2%。耐药病毒的携带者可以象正常情况一样清除病毒，临床上并没有趋于恶化的迹象。耐药基因型无优势可言，并且对人的感染性降低。达菲截至2009年5月已有20余条合成路线陆续报道，现对几条意义比较重大的合成路线简介如下：OOCH3NH2OCH3CH3NHOCH3达菲的主要成分1以莽草酸为原料合成迭菲的活性化合物GS—4071达菲的首次全合成由Kim小组州在1997年以莽草酸1为原料完成的．首先他们利用Mitsunobu反应条件，选择性地活化空间位阻较小的C-5位置的羟基，与邻位羟基构建环氧，之后以MOM保护烯丙位的羟基得到化合物2，叠氮化钠开环氧，选择性地进攻C-5位置，得到化合物3；甲磺酰基保护羟基，Staudinger反应还原叠氮同时构建三元氮杂环，接下来再以叠氮化钠开氮杂环，脱除MOM得到化合物5；Tr保护氨基，Ms保护羟基，由化合物5两步一锅法得到化合物6，最后以三氟化硼乙醚催化，3-戊醇开三元氮环，乙酰基保护氨基，Studinger反应还原叠氮，水解酯基得到化合物GS-4071(7)．具体过程如下图所示：OOCH3OHOHOH达菲的合成原料-莽草酸OOCH3OHOHOHa5OOCH3MOMOObOOCH3MOMOOHN3cOOCH3MOMONHdOOCH3MOMON3NH2eOOCH3N3TrNfOOCH3NH2OCH3CH3NHOCH31234567目前达菲由罗氏公司研发生产，1999年在瑞士上市，罗氏的合成目标是发展一条高效的不使用有毒或是有危险性的试剂，能够大量制备的合成路线．他们的工业化路线．首先对羧基乙酯化，以缩丙酮保护莽草酸的邻位顺式二羟基，Ms保护C-5位羟基，以三氟甲磺酸催化实现缩丙酮到缩戊酮的转换得到化合物10．接下来以EhSiH／TiCl4在DCM中--35℃开缩酮，结果以32：1的高选择性高收率地得到化合物11，该步也是罗氏公司合成路线中的特色之一：由缩戊酮保护的二醇化合物还原构建戊醚键．接下来碱性条件处理得到环氧化合物12，叠氮化钠开环氧以9：1的比例得到一对叠氮醇的非对映异构体混合物13和14，化合物13和14经过还原环化反应可得到同一化合物15，粗产品化合物15直接以叠氮化钠开三元氮杂环，得到叠氮氨基化合物16，接下来氨基乙酰化保护，还原稷氮，得到化合物17，随后以磷酸处理得到磷酸盐，产物在乙醇中重结晶，以≥99％的纯度得到达菲.具体见下图合成路线-2：2罗氏(Roche）公司的工业化路线OOHOHOHOHOOEtOOOMsCH3CH3OOEtOOOMsCH3CH3OOEtOOHOMsCH3CH3OOEtOOCH3CH3OOEtOOHCH3CH3N3+OOEtOCH3CH3OHN3OOEtOCH3CH3NHOOEtONHCH3CH3N3OOCH3OOEtONHCH3CH3OOCH3NH2891011121314151617(1)使用了较不安全的叠氮化钠和含有叠氮的中间体;(2)原料莽草酸主要产自中国,产量有限,这也制约了达菲的大量生产.为此罗氏的化学家继续致力于更安全高效的合成路线的研究,对以上路线的缺点进行了改进.为了避免使用叠氮化钠,他们改用叔丁基胺替代叠氮化钠作为新的氨基的来源.用叔丁胺以96%的收率开环氧得到化合物,由于氮上有大位阻的叔丁基,使用MsCl可选择性地与羟基反应,碱性条件构建三元氮杂环化合物;随后在苯磺酸存在下,以二烯丙胺开三元氮杂环,仲胺用乙酰基保护,得到化合物,三氟乙酸条件脱除叔丁基,钯催化脱除烯丙基得到达菲.从该化合物到达菲只需一步纯化过程.合成路线-2的缺点由于莽草酸的原料不足，一些不以莽草酸为原料的合成路线具有重大的意义●2010年新加坡A’STAR的Chai小组报道了达菲的形式合成：他们运用D一核糖为原料，通过9步反应以28％的总收率得到了合成达菲的关键中间体，然后参照罗氏路线经过3步反应完成了达菲的合成。。D一核糖工业上可规模化生产，价格便宜，只需约220元/kg。●2007年日本东京大学的Fukuyama小组报道了以吡啶为原料，经过4步反应以26％的收率合成了稳定的内酯中间体，然后再经l0步反应以22％的收率完成了达菲的全合成。吡啶工业上可规模化生产，价格非常便宜，只需约50元／500mL。●2008年台湾大学的Fang小组以溴苯经微生物氧化后的顺式的1，2-二羟基溴代烃为原料，经11步以2l％～26％的产率高效完成了达菲的合成。溴苯是非常便宜易得的试剂(69元／500mL)，而对其微生物氧化产物(24)可以大量制备(15L规模)。●2009年加拿大Brock大学Hudlicky小组以苯甲酸乙酯为起始物以较高产率完成了对达菲的全合成，苯甲酸乙酯非常便宜(49元／500mL)。●2009年日本Kurashiki大学Tadakatsu