逆合成分析法的基本策略和原则—化学制药工艺学4

用于药物分子合成路线设计的逆合成分析法,定义虽然很简单,但要对药物分子进行合理的拆分,你会发现问题并不是你想的那么简单。逆合成分析法设计药物合成路线的最大难点在于需要掌握多不胜数的化学反应。虽然掌握众多反应需要长时间的学习和记忆,但快速掌握逆合成分析法的基本策略和原则还是可以在一定程度上达到事半功倍的效果。

1 逆合成分析法的基本策略

(1) 首先要分清主环与侧链,基本骨架与官能团,弄清该官能团以何种方式和位置同主环或基本骨架连接。以诺氟沙星为例,喹诺酮结构为主环,而乙基和吡哌基为侧链。Sp2C-N键可以通过芳香亲核反应来实现,而Sp3C-N键则烷基化反应实现。
(2) 研究分子中的各个部分的结合情况,找出易拆解的部位。键容易拆解的部位也就是设计合成路线时的连接点以及与杂原子或极性官能团的连接部位。如诺氟沙星结构中的C-N键和O=C-C键,磺胺嘧啶中的C-N键,S-N键和嘧啶环中的C-N键。
(3) 考虑基本骨架的组合方式,形成方法。如基本骨架是芳香环,可以采用苯或者苯的同系物或者衍生物为原料合成。基本骨架为杂环化合物时,例如吡啶,但大部分需要采用缩合或者环合的方式合成。如磺胺嘧啶中的苯环,可以直接用对氨基磺酰氯作为原料引入,而吡啶环则需要通过缩合得到。
(4) 合理利用官能团的引入、变换、消除与保护。如羧基可以通过甲基氧化,或者氰基水解得到,而羧基可以进一步转化为酰肼或者酯,酯可以进一步转化为酰肼。
(5) 对手性药物要考虑手性拆分或者不对称合成。

2 逆合成分析法的基本原则

最终合成路线的优劣是逆合成分析最重要的评价标准。从官能团开始是不错的选择,但切断答案没有“唯一性“。非常规的切断方式的尝试可能开发出新的反应或者新的合成方法。其中逆合成分析法的基本原则如下

(1) 最终合成步骤尽可能短。

(2) 切断处的逆反应应该是产率高和成功率高的反应,如人名反应。

(3) 优先切断碳杂键。

(4) 根据分子中的官能团的相互关系,确定C-C键的切断。如果可能的话优先切断分子的中部、交叉点或者侧链与环的键合处。

(5) 切断后合成子的等价原料易于获得,不论是购买还是制备。

(6) 先安排反应产率高或反应成功把握大的转化。如需手性拆分,则尽量安排在早期(越后期的药物中间体成本越高)。

实例1:沙丁胺醇的逆合成分析

实例2:促凝血药氨甲环酸的逆合成分析

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