徐靖坤，王瑞，陳小峰，田 磊

（安徽貝克聯(lián)合制藥有限公司，安徽阜陽(yáng)236626）

1981年，美國(guó)紐約和舊金山的醫(yī)生同時(shí)發(fā)現(xiàn)一種奇怪病癥，患者被誘發(fā)出現(xiàn)一些常見(jiàn)于有免疫缺陷人群的感染和癌癥。因此該病癥被稱為獲得性免疫缺陷綜合癥（Acquired Immune Deficiency Syndrome），簡(jiǎn)稱艾滋病（AIDS）[1]。1984年，美國(guó)和法國(guó)科學(xué)家找到了致病的人體免疫缺損病毒（Human Immunodeficiency Virus，簡(jiǎn)稱HIV，亦稱艾滋病毒）[2]。AIDS傳播速度快，死亡率高，如何阻止艾滋病毒入侵免疫細(xì)胞，恢復(fù)艾滋病患者的健康，一直是醫(yī)藥工業(yè)界的重要課題[3]。

自首個(gè)治療HIV藥物齊多夫定（Zidovudine）上市以來(lái)，目前用于臨床的HIV藥物主要以核苷/非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑、融合酶抑制劑為主。而整合酶是HIV復(fù)制過(guò)程中的四個(gè)關(guān)鍵酶之一[4]。HIV-1整合酶是由病毒的3’端pol基因編碼的含288個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)組成，折疊成3個(gè)結(jié)構(gòu)域，即N端（N-terminal） 結(jié)構(gòu)域、核心 （core） 區(qū)域和 C端（C-terminal）結(jié)構(gòu)域[5]。整合酶在人體細(xì)胞中沒(méi)有同源蛋白，所以整合酶抑制劑極有可能無(wú)毒副作用[6]。

HIV通過(guò)整合酶將自身的遺傳物質(zhì)整合到受感染的細(xì)胞中，病毒脫氧核糖核酸（DNA）進(jìn)入宿主基因結(jié)合為一體，利用宿主細(xì)胞基因復(fù)制的功能和原料完成HIV的復(fù)制和感染[7]。過(guò)去十幾年來(lái)，以整合酶為靶點(diǎn)的整合酶抑制劑一直是HIV藥物學(xué)家們的研究熱點(diǎn)[8]。以整合酶為靶點(diǎn)，艾滋藥物研發(fā)者開(kāi)發(fā)出了一系列的整合酶抑制劑，臨床表現(xiàn)良好。其通過(guò)抑制HIV整合酶，有效抑制HIV在體內(nèi)復(fù)制，具有較高的選擇性和較低的毒性。

圖1 四種已上市的整合酶抑制劑

經(jīng)查詢，已作為藥物上市的艾滋病毒整合酶抑制劑一共有四種，分別是拉替拉韋、多替拉韋、埃替格韋和最新的bictegravir（圖1），其或作為單方制劑應(yīng)用于艾滋病患者，或作為雞尾酒療法——多聯(lián)復(fù)方制劑應(yīng)用于HIV的治療。下面將分別介紹這四種整合酶抑制劑的情況及其化工企業(yè)可行的制備方法，旨在為HIV整合酶抑制劑藥物研究和開(kāi)發(fā)者提供整理資料和參考依據(jù)。

1 拉替拉韋

第一個(gè)被美國(guó)FDA（美國(guó)食品藥品管理局）批準(zhǔn)上市的整合酶抑制劑為拉替拉韋（Raltegravir），商品名為Isentress，由Merck公司開(kāi)發(fā)，是第一個(gè)應(yīng)用于臨床的HIV-1整合酶抑制劑，于2007年10月份被美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市[9]。2009年7月，拉替拉韋被批準(zhǔn)作為治療HIV-1的一線藥物[10]。目前市場(chǎng)上在售的處方類型只有拉替拉韋鉀鹽的單方制劑。臨床試驗(yàn)證明拉替拉韋在治療成人HIV患者時(shí)，已體現(xiàn)出迅速、高效的抗病毒特點(diǎn)。拉替拉韋與其他抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物聯(lián)用顯示出良好的療效。但是其本身也存在不足之處，服藥需2次/天，與現(xiàn)有的1次/天的抗艾滋病毒藥物相比，患者日常服藥不夠方便[11]。

圖2 拉替拉韋合成路線

拉替拉韋工業(yè)化的合成路線如圖2[12]。起始原料1（1,6-二氫-5-羥基-1-甲基-2-[1-甲基-1-[（芐氧基羰基）氨基]乙基]-6-氧代-4-嘧啶甲酸甲酯）首先溶解在乙醇溶劑里，與對(duì)氟芐胺發(fā)生酯的胺解反應(yīng)，縮合生成中間體1，中間體1的Cbz（芐氧羰基）保護(hù)基在鈀碳、氫氣條件下解離脫除。起始原料2的羧酸鉀鹽基團(tuán)與草酰氯氯化反應(yīng)生成酰氯中間體3。最后，中間體2與中間體3在NMM（N-甲基嗎啉）堿與THF（四氫呋喃）溶劑作用下，胺基親核取代氯原子，縮合生成拉替拉韋原料藥。該路線的起始原料、反應(yīng)試劑商業(yè)可得，并且操作簡(jiǎn)單，無(wú)特殊復(fù)雜操作步驟。反應(yīng)路線含四步操作，其中有三步反應(yīng)需要分離純化中間體，符合原料藥申報(bào)的相關(guān)法規(guī)要求。經(jīng)進(jìn)一步的優(yōu)化與雜質(zhì)研究后，可作為工業(yè)生產(chǎn)路線進(jìn)行該原料藥的批量生產(chǎn)。

有文獻(xiàn)指出[13]，將中間體2上的羥基用PivCl（三甲基乙酰氯）保護(hù)后，可以使反應(yīng)體系的收率提高，反應(yīng)干凈，減少了中間體3的用量（圖3），并且PivCl保護(hù)基也很容易在后續(xù)反應(yīng)中脫除。

圖3 拉替拉韋合成路線改進(jìn)

2 多替拉韋

多替拉韋（Dolutegravir）是由葛蘭素史克（GlaxoSmithKline）和ViiV Healthcare共同研發(fā)，于2013年8月12日獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市，之后于2014年1月16日獲歐洲藥物管理局（EMA）批準(zhǔn)上市，于2014年年3月24日獲日本醫(yī)藥品醫(yī)療器械綜合機(jī)構(gòu)（PMDA）批準(zhǔn)上市，2015年12月30日獲中國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）批準(zhǔn)上市，由ViiV Healthcare負(fù)責(zé)在美國(guó)、歐洲和中國(guó)上市銷售，由上述兩家公司聯(lián)合負(fù)責(zé)在日本上市銷售，商品名均為T(mén)ivicay。美國(guó)FDA官網(wǎng)上顯示，目前市場(chǎng)上在售含多替拉韋的藥物處方有三種，分別是多替拉韋鈉鹽的單方制劑、阿巴卡韋/多替拉韋/拉米夫定三聯(lián)方復(fù)方制劑和多替拉韋/利匹韋林二聯(lián)復(fù)方制劑。

多替拉韋的作用機(jī)理也是通過(guò)阻斷HIV病毒DNA整合至人免疫細(xì)胞（T細(xì)胞）的遺傳物質(zhì)中，從而限制HIV的復(fù)制。這個(gè)過(guò)程對(duì)HIV周期性復(fù)制很重要，也是慢性感染建立的重要環(huán)節(jié)[14]。該藥與其他抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥聯(lián)用，用于治療成人和12歲及以上青少年及體重至少超過(guò)40 kg兒童患者的HIV-1感染[15]。

圖4 多替拉韋鈉合成路線

2018年5月，F(xiàn)DA和EMA提出關(guān)于Tivicay的安全警告稱：在受孕時(shí)或者懷孕初期接受Tivicay治療的HIV-1感染女性患者，其生下的嬰兒有嚴(yán)重的先天性神經(jīng)管缺陷等較高風(fēng)險(xiǎn)。因該原因，多替拉韋未來(lái)的市場(chǎng)銷售增長(zhǎng)情況存在極大的不確定性。

多替拉韋鈉的合成路線見(jiàn)圖4[16]。首先起始原料1（4-氧代-3-芐氧基-4H-吡喃-2,5-二甲酸二甲酯）與起始原料2（氨基乙醛縮二甲醇）在DIPEA（二異丙基乙基胺）堿作用下，開(kāi)環(huán)關(guān)環(huán)生成中間體1。起始原料3（2,4-二氟芐胺）進(jìn)攻中間體1的甲酯基團(tuán)，發(fā)生酯的胺解生成酰胺中間體2。由于中間體1與芐氧基團(tuán)鄰近的甲酯基團(tuán)兩側(cè)位阻較大，所以反應(yīng)優(yōu)先進(jìn)攻位阻較小的酯基，從而主要得到中間體2。縮醛在甲磺酸與醋酸條件下水解生成醛中間體3，中間體3不需要分離，直接與起始原料4（（R）-3-氨基-1-丁醇）反應(yīng)關(guān)環(huán)，生成中間體4。最后通過(guò)TFA（三氟乙酸）脫去芐基保護(hù)基，與氫氧化鈉反應(yīng)生成鈉鹽，得到最終的多替拉韋鈉鹽原料藥。該路線使用的起始原料市場(chǎng)可得，各步反應(yīng)操作溫和，未使用過(guò)渡金屬或劇毒試劑，是目前合成多替拉韋原料藥的化工企業(yè)中所選擇的實(shí)施方案之一。

3 埃替格韋

埃替格韋（Elvitegravir）是由日本Tobacco公司研制，美國(guó)吉利德（Gilead）公司開(kāi)發(fā)的藥物，于2013年11月13日獲歐洲EMA批準(zhǔn)上市，之后于2014年9月24日獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市，由吉利德在歐洲和美國(guó)上市銷售，商品名為Vitekta。埃替格韋是美國(guó)FDA批準(zhǔn)的第一個(gè)喹諾酮類HIV藥物，具有良好的耐受性[17]。美國(guó)FDA官網(wǎng)顯示，目前市售的含埃替格韋的藥物有三種，分別是Vitekta、Stribild和Genvoya，這三款都是美國(guó)吉利德公司的藥物產(chǎn)品。

埃替格韋作為人類免疫缺陷病毒1型（HIV-1）整合酶抑制劑，與蛋白酶抑制劑利托那韋以及其他抗逆轉(zhuǎn)錄病毒聯(lián)用，用于治療成人患者的無(wú)任何已知的埃替格韋抗性相關(guān)突變的HIV-1感染。當(dāng)埃替格韋作為復(fù)方制劑Stribild的一部分時(shí)，四種藥物分別為：埃替格韋，HIV整合酶抑制劑；Cobicistat，細(xì)胞色素P450 3A抑制劑；恩曲他濱（FTC）和富馬酸替諾福韋二吡呋酯（TDF），HIV核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑，這四種藥物聯(lián)用是成人HIV-1型感染患者的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒初始治療的完成方案[18]。新一代的雞尾酒藥物Genvoya與Stribild配方基本相同，只是將TDF換為更優(yōu)的替諾福韋艾拉酚胺（TAF）。

埃替格韋原料藥的合成路線如圖5。起始原料1（5-溴-2，4-二氟苯甲酸）上的羧基官能團(tuán)經(jīng)二氯亞砜作用生成酰氯。反應(yīng)不經(jīng)分離，直接與起始原料2（3-（二甲氨基）丙烯酸乙酯）反應(yīng)，生成中間體1。手性伯胺起始原料3進(jìn)攻中間體1得中間體2。中間體2在DBU（1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯）堿的作用下，烯基胺取代氟原子，關(guān)環(huán)得到中間體3。為了保證后續(xù)反應(yīng)的正常進(jìn)行，中間體3上的羥基通過(guò)TBDMSCl（叔丁基二甲基氯硅烷）保護(hù)，生成硅基醚中間體4，防止羥基發(fā)生副反應(yīng)。中間體4與有機(jī)鋅試劑起始原料3在零價(jià)鈀、三苯基膦為配體的條件下發(fā)生偶聯(lián)，得到中間體5。氫氧化鈉堿性條件下脫除硅保護(hù)基，生成的中間體6在甲醇鈉進(jìn)攻下取代氟原子，最終生成終產(chǎn)物埃替格韋。從反應(yīng)路線圖可知，埃替格韋的合成路線較復(fù)雜，并且反應(yīng)過(guò)程中運(yùn)用了過(guò)渡金屬鈀，涉及到原料藥中重金屬的殘留問(wèn)題研究，但這是目前工業(yè)主要的合成路線方法，期待有更好的突破性路線出現(xiàn)。

圖5 埃替格韋合成路線

4 Bictegravir

2018年2月8日，吉利德科學(xué)（Gilead Sciences）宣布美國(guó)FDA批準(zhǔn)了其新藥Biktarvy上市，作為每日一次的單片片劑療法，治療HIV-1感染。

Biktarvy 由 bictegravir（50 mg）、恩曲他濱（200 mg）與替諾福韋艾拉酚胺（25 mg）三種成分組成。與吉利德的另一款抗HIV藥物Descovy（恩曲他濱/替諾福韋艾拉酚胺）相比，Biktarvy多了bictegravir這個(gè)成分。這是一款全新的無(wú)助推（unboosted）整合酶鏈轉(zhuǎn)移抑制劑（INSTI）。Evaluate Pharma預(yù)期bictegravir/恩曲他濱/替諾福韋艾拉酚胺在2022年銷售額將會(huì)超過(guò)50億美元。該藥物是吉利德科學(xué)最新開(kāi)發(fā)的艾滋病藥物。該公司首席執(zhí)行官John Milligan認(rèn)為，這將會(huì)是有史以來(lái)最好的藥物。Milligan稱bictegravir/恩曲他濱/替諾福韋艾拉酚胺組合將成為艾滋病市場(chǎng)“最重要的產(chǎn)品”?？傊?，吉利德公司以及市場(chǎng)都對(duì)該產(chǎn)品極度看好，未來(lái)會(huì)加大對(duì)Biktarvy的銷售推廣。

圖6 虛線框內(nèi)線體顏色稍淡部分代表結(jié)構(gòu)相同之處

目前市場(chǎng)上關(guān)于bictegravir整合酶抑制劑的藥物，只有四聯(lián)復(fù)方制劑，沒(méi)有bictegravir的單方制劑銷售。該款最新的整合酶抑制劑在結(jié)構(gòu)上與多替拉韋有許多相似之處（圖6），bictegravir應(yīng)該屬于多替拉韋的me-too藥物。其具體療效與市場(chǎng)情況也有待時(shí)間的考驗(yàn)。

Bictegravir的合成路線如圖7[19]。首先起始原料1在甲磺酸、醋酸兩個(gè)酸條件下，縮醛水解，生成醛的水合物。中間體1不經(jīng)分離，直接加入含兩個(gè)手性中心的順式氨基環(huán)戊醇，起始原料2與中間體1先生成縮醛結(jié)構(gòu)，再關(guān)環(huán)，得到含四個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體2。中間體2上的羧基和起始原料3（2,4,6-三氟芐胺），在堿二異丙基乙基胺（DIPEA）、多肽縮合試劑（HATU）作用下，生成酰胺中間體3。最后，溴化鎂脫除甲基生成bictegravir原料。比較多替拉韋與bictegravir的合成路線可以發(fā)現(xiàn)，兩者的合成思路基本相同，都是幾個(gè)相似的起始物料片段合成，但是在組合順序上有所不同。多替拉韋是先與芐胺生成酰胺后再關(guān)環(huán)；Bictegravir是先與氨基環(huán)戊醇關(guān)環(huán)后再與芐胺反應(yīng)。這兩種合成線路方法的區(qū)別主要體現(xiàn)在產(chǎn)物的分離與純度的區(qū)別上。雖然這兩種整合酶抑制劑結(jié)構(gòu)相似，但細(xì)微的差別，就會(huì)影響到具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5 結(jié)論

圖7 bictegravir合成路線

HIV整合酶是艾滋病藥物研發(fā)的一個(gè)重要靶點(diǎn)，并且未來(lái)幾年，以整合酶抑制劑為核心的復(fù)方制劑必將成為HIV治療的主流藥物，其主要原因在于：①整合酶是HIV病毒復(fù)制機(jī)理中的一個(gè)關(guān)鍵酶；②人體細(xì)胞中沒(méi)有類似物，從而可以避免對(duì)人體的毒副作用[20]；③目前只有少數(shù)幾種整合酶抑制劑進(jìn)入艾滋藥物市場(chǎng)，并且都有較好的市場(chǎng)表現(xiàn)。

上述四種整合酶抑制劑藥物，拉替拉韋、多替拉韋、埃替格韋和bictegravir，或作為單方制劑，或作為復(fù)方制劑出現(xiàn)在艾滋病毒藥物市場(chǎng)上，為艾滋患者以及對(duì)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑和蛋白酶抑制劑產(chǎn)生耐藥性的艾滋患者帶來(lái)了希望。為了使患者能得到更加廉價(jià)與優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，也為了研發(fā)出對(duì)環(huán)境影響最小的工藝路線，國(guó)內(nèi)的化工生產(chǎn)企業(yè)也在不斷地升級(jí)改進(jìn)這些整合酶抑制劑的合成路線。

以這四種整合酶抑制劑為模板，國(guó)內(nèi)抗病毒藥物學(xué)家也可以此為參考，設(shè)計(jì)出me-too，me-better甚至于first-in-class的新型整合酶抑制劑。這需要有機(jī)化學(xué)工作者、藥物化學(xué)工作者、工藝專家等的共同努力，勵(lì)志攻克艾滋病，盡早為世界上正在遭受艾滋病痛苦的患者提供治療方案。