富马酸丙酚替诺福韦的晶型研究

常珍，安明，祝江业，苏亚军，况斌

·论著·

富马酸丙酚替诺福韦的晶型研究

常珍，安明，祝江业，苏亚军，况斌

100023 北京华睿鼎信科技有限公司

研究富马酸丙酚替诺福韦的晶型并明确其成盐比例。以丙酚替诺福韦为起始物料，与不同比例富马酸成盐，得到两种不同晶型的目标化合物。经熔点测定、X-射线粉末衍射、X-射线单晶衍射等方法表征晶体结构。得到两种不同晶型的目标化合物1和3，其中化合物1的熔点为 129.1 ～ 131.4℃，化合物3的熔点为 120.1 ～ 121.0 ℃。经 X-射线粉末衍射检测，前者特征峰 2θ 为 6.757°、8.399°、10.842°、11.888°、15.646°、16.096°、19.998°、20.574°、22.893°、26.401°；后者特征峰 2θ 为 5.155°、10.347°、10.884°、19.424°、21.065°、26.444°。经 X-射线单晶衍射检测，确定化合物1是由 1 分子富马酸和 2 分子丙酚替诺福韦组成，化合物3 是由1 分子富马酸和1 分子丙酚替诺福韦组成，并对化合物1的晶型进行了确证。该方法操作简便，收率高，产物晶型稳定。化合物1作为原料可满足工业化生产要求。

富马酸丙酚替诺福韦； 晶体结构； X-射线单晶衍射

富马酸丙酚替诺福韦是核苷酸逆转录酶抑制剂替诺福韦（PMPA）的前体药物，由吉利德科学公司研发，用于治疗乙肝病毒感染和人类免疫缺陷病毒感染[1-2]。该药于 2016 年首先在美国获批上市，商品名为 Vemlidy®，随后在日本和欧盟广泛上市。与替诺福韦二吡呋酯（TDF，商品名为 Viread®）相比，服药剂量仅为 TDF 的 1/10，其抗病毒活性更强，靶向性更强，在淋巴组织分布更好。

近年来，替诺福韦成盐方法及晶型研究偶有报道，主要集中在艾拉酚胺半反丁烯二酸盐晶型[3]、拉酚胺 A 晶型[4]及拉酚胺富马酸盐[5]的制备和晶型分析方面。本研究在上述文献调研基础上，以丙酚替诺福韦为起始物料，与富马酸成盐，得到两种不同晶型的目标化合物1和3，并对化合物1的晶体结构进行解析。

1 材料与方法

1.1 材料

TX110-SA 型电子天平购自赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；D8 Advance X-射线衍射仪购自布鲁克（北京）科技有限公司；Gemini E 单晶衍射仪购自安捷伦科技（中国）有限公司；DF-101S 型热式恒温磁力搅拌器购自河南巩义英峪予华仪器厂；NMR spectrometer 购自美国 Varian 公司；Avance III 400 核磁共振波谱仪购自瑞士布鲁克公司；5500 三重四级杆质谱仪购自美国 AB Sciex 公司；所用试剂均为市售化学纯和分析纯，并按要求进行纯化处理。

1.2 方法

1.2.1 富马酸丙酚替诺福韦（1:2）合成 按图1 合成路线将 88.0 g 乙腈、6.8 g（14.3 mmol）丙酚替诺福韦和 0.8 g（7.1 mmol）富马酸加入到 250 ml 反应瓶中。反应瓶内温升至 70 ℃，磁力搅拌至反应液溶解、澄清。降温至 40 ～ 50 ℃时，加入 0.1 g晶种，保持40 ～ 50 ℃条件，磁力搅拌 5 min 后迅速降温。降至 0 ℃，继续磁力搅拌 3 h 使充分析晶后过滤、真空干燥，得目标化合物1。

1.2.2 富马酸丙酚替诺福韦（1:1）合成 按图2 合成路线将 88.0 g乙腈、6.8 g（14.3 mmol）丙酚替诺福韦和 1.6 g（14.3 mmol）富马酸加入到250 ml 反应瓶中。反应瓶内温升至 70 ℃，磁力搅拌至反应液溶解、澄清；降温至 0 ℃，继续磁力搅拌 3 h 使充分析晶。然后过滤，真空干燥，得目标化合物3。

1.2.3 富马酸丙酚替诺福韦单晶制备 称取 0.2 g目标化合物1，向其中加入 2.0 g 乙腈，加热溶解后趁热过滤，滤液转移至含少量富马酸丙酚替诺福韦（1:2）晶种的 5 ml 玻璃试管中，在管口覆盖扎有数个小口的塑料薄膜，静置 2 d，得到单晶。

图1 富马酸丙酚替诺福韦（1:2）合成路线

Figure 1 Synthetic route of propofol tenofovir fumarate (1:2)

图2 富马酸丙酚替诺福韦（1:1）合成路线

Figure 2 Synthetic route of propofol tenofovir fumarate(1:1)

1.2.4 晶型解析

⑴ X-射线粉末衍射：将上述合成得到的目标化合物1和3置于 D8 Advance X-射线衍射仪上，用经石墨单色化的 Cu/Kα1 射线，以工作电压 40 kV、电流 40 mA、步长 0.02º、ω/2θ 扫描方式收集 3° ≤ 2θ ≤ 60° 的衍射点进行测试。

⑵ X-射线单晶衍射：将目标化合物1的单晶（0.450 mm × 0.400 mm × 0.300 mm）置于Gemini E 单晶衍射仪上，用经石墨单色化的 Cu/Kα1 射线于 109.9 K 低温条件下，以 ω/2θ 扫描方式收集 6.924° ≤ 2θ ≤ 142.242° 的衍射点 21946 个（其中独立衍射点 10791 个）。使用 OLEX2[6]本征相的 SHELXT[7]结构解决方案程序对结构进行求解，并使用最小二乘最小化对其进行改进。

2 结果

2.1 目标化合物制备及分析

目标化合物1，收率 93.5%，纯度 99.9%。熔点：129.4 ～ 131.4 ℃（文献值 129 ～ 133 ℃）[8]。1H-NMR（DMSO-d6，400 MHz）δ：8.19（s，1H），8.14（s，1H），7.32（s，1H），7.30（s，1H），7.28 ～ 7.29（d，2H），7.12 ～ 7.15（t，1H），7.09（s，1H），7.07（s，1H），6.67（s，1H），5.62 ～ 5.68（q，1H），4.83 ～ 4.90（m，1H），4.28 ～ 4.32（dd，1H），4.15 ～ 4.20（dd，1H），3.90 ～ 3.99（m，1H），3.86 ～ 3.89（m，2H），3.76 ～ 3.82（m，1H），1.15 ～ 1.17（dd，9H），1.09 ～ 1.10（d，3H）；13C-NMR（DMSO-d6，100 MHz）δ：172.9，172.8，166.1，155.9，152.3，150.3，150.2，149.8，141.4，134.0，129.4，124.3，120.6，120.5，118.4，75.5，75.4，67.9，64.9，63.3，49.0，46.9，21.4，21.3，20.3，20.2，16.6；31P-NMR（DMSO-d6，162 MHz）δ：22.14；ESI-/MS/MS（m/z）：475.3[M-H]-。

目标化合物3，收率 95.0%，纯度 99.6%。熔点：120.1 ～ 121.0 ℃（文献值 119.7 ～ 121.1 ℃）[9]。1H-NMR（DMSO-d6，400 MHz）δ：8.20（s，1H），8.15（s，1H），7.31（s，1H），7.29（s，1H），7.27 ～ 7.28（d，2H），7.10 ～ 7.14（t，1H），7.09（s，1H），7.06（s，1H），6.67（s，1H），5.63 ～ 5.69（q，1H），4.80 ～ 4.88（m，1H），4.22 ～ 4.30（dd，1H），4.13 ～ 4.19（dd，1H），3.92 ～ 4.02（m，1H），3.83 ～ 3.87（m，2H），3.71 ～ 3.79（m，1H），1.14 ～ 1.16（dd，9H），1.09 ～ 1.11（d，3H）；13C-NMR（DMSO-d6，100 MHz）δ：172.8，172.7，166.2，155.8，152.4，150.4，150.3，149.7，141.3，134.1，129.4，124.4，120.6，120.5，118.3，75.6，75.5，67.8，64.8，63.4，49.0，47.0，21.2，21.2，20.3，20.2，16.7；31P-NMR（DMSO-d6，162 MHz）δ：22.14；ESI-/MS/MS（m/z）：475.2[M-H]-。

2.2 目标化合物析晶条件考察

制备目标化合物时，对析晶方式和析晶温度进行考察，不加晶种析晶，升温至 70 ℃，固体溶清，降温至 0 ℃搅拌析晶，可得到目标化合物3；采用加晶种诱导析晶，升温至 70 ℃，固体溶清，控制析晶的温度在 40 ～ 50 ℃之间，加晶种搅拌5 min，降温至 0 ℃搅拌析晶，可得到目标化合物1。

2.3 目标化合物晶体解析

2.3.1 X-射线粉末衍射 对比目标化合物1和3的衍射图谱可知，丙酚替诺福韦与富马酸成盐比例不同，X-射线粉末衍射图也不相同（图3 和 4）。主要差异在于两种化合物特征峰位置不同，目标化合物1特征峰 2θ 分别为 6.757°、8.399°、10.842°、11.888°、15.646°、16.096°、19.998°、20.574°、22.893°、26.401°；目标化合物3 特征峰 2θ 分别为 5.155°、10.347°、10.884°、19.424°、21.065°、26.444°。

图3 目标化合物1 X-射线粉末衍射图

Figure 3 X-ray powder diffraction of target compound 1

图4 目标化合物3 X-射线粉末衍射图

Figure 4 X-ray powder diffraction of target compound 3

图5 目标化合物1单晶 X-射线衍射图

Figure 5 X-ray single crystal diffraction of target compound 1

表1 目标化合物1部分晶体学数据

Table 1 Partial crystallographic data for the target compound single crystal 1

项目参数 Item parameters数据 Data 分子式 Molecular formulaC23H31N6O7P 晶系 Crystal system四方晶系 Tetragonal system 空间群 Space groupsP42 晶轴a Crystal axis a18.0530 Å（2） 晶轴b Crystal axis b18.0530 Å（2） 晶轴c Crystal axis c17.52411 Å（18） 晶胞体积 Unit cell volume5711.28 Å3（15） 轴间夹角α Angle between axes α90° 轴间夹角β Angle between axes β90° 轴间夹角γ Angle between axes γ90° 温度 Temperature109.9 K 单位晶胞中所含分子个数 The number of molecules in a unit cell8 单胞密度 Single unit cell density1.243 mg/mm3 吸收系数 Absorption coefficient1.279 mm-1 单胞中电子数目F（000） Number of electrons in a single unit cell F (000)2256 晶型尺寸 Crytsal size0.450 mm × 0.400 mm × 0.300 mm 拟合度 R-squared1.048 权重一致性因子R1，wR2 [I > 2σ(I)i.e.Fo > 4σ(Fo)] Weight consistency factor R1, wR2 [I > 2σ(I)i.e.Fo > 4σ(Fo)]R1 = 0.0495，wR2 = 0.1345 所有数据权重一致性因子R1，wR2 Weight consistency factor R1, wR2R1 = 0.0530，wR2 = 0.1384 末轮优化最大、最小参数位移Δρmax，ΔρminThe final round optimizes the maximum and minimum parameter displacements Δρmax, Δρmin0.755 e/Å3，–0.390 e/Å3 结构因子参数 Flack parameters–0.003（9） 完整度 Completeness0.999

2.3.2 X-射线单晶衍射 目标化合物1的单晶结构如图5 所示，可以准确判定目标化合物的结构，所得晶体为四方晶系，空间群为 P42。根据单晶 X-射线衍射谱可直接证明目标化合物1立体构型和成盐关系。其结构中 3 个手性位点 C11、C15、P30 构型分别是 R（C11）、S（C15）、S（P30），且是由 1 分子富马酸和 2 分子丙酚替诺福韦成盐。

目标化合物1的晶体学数据，晶体的键长和键角如表1、2、3 所示。

3 讨论

固体药物不同晶型理化性质的差异会对药物的生产、临床使用及安全性等方面造成不同的影响。因此，药物生产制备的过程中晶型的选择对于晶型药物的研发有十分重要的意义。本文提供了丙酚替诺福韦和富马酸成盐及析晶的方法。以丙酚替诺福韦为起始物料，与富马酸成盐，得到两种不同晶型的目标化合物1和3。晶体结构经熔点、X-射线粉末衍射、X-射线单晶衍射等表征，明确了目标化合物1和3各自成盐关系，并对目标化合物1晶型进行研究确证。

表2 目标化合物1晶体的键长

Table 2 Bond lengths for the target compound single crystal 1

化学键Chemicalbond键长（nm）Bond length(nm)化学键Chemicalbond键长（nm）Bond length(nm)化学键Chemicalbond键长（nm）Bond length(nm)化学键Chemicalbond键长（nm）Bond length(nm)化学键Chemicalbond键长（nm）Bond length(nm) P2-O61.479（3）O8-C381.193（6）N1-C101.452（5）C2-C41.515（7）C54-C531.452（17） P2-N71.621（3）C35-N111.346（5）N2-C51.349（5）C14-C131.496（8）C51-C521.381（16） P2-O101.589（4）C35-C341.411（5）N2-C61.381（5）C13-C151.497（12）C52-C531.378（16） P2-C281.800（6）C33-C341.376（6）N2-C31.457（5）O11-C551.216（6）C18-C171.408（12） N7-C371.453（5）N11-C361.351（5）N3-C71.382（5）O13-C581.215（6）C18-C191.412（12） O7-C291.430（5）C30-C291.517（6）N3-C51.306（5）O14-C581.306（5）C21-C201.395（12） O7-C281.422（6）C29-C311.511（7）N4-C91.337（6）O12-C551.304（5）C21-C161.397（11） O9-C381.341（5）C40-C411.489（8）N4-C61.343（5）C55-C561.489（5）C20-C191.374（13） O9-C401.464（5）C40-C421.495（12）C9-N51.345（5）C57-C561.324（6）C16-C171.389（11） N10-C331.341（5）O10-C431.407（8）C7-C61.379（5）C57-C581.488（6）C22-C271.378（14） N10-C361.333（6）O10-C491.120（10）C7-C81.406（5）C48-C431.405（11）C22-C231.390（13） N9-C321.306（5）P1-O11.478（3）O4-C111.193（6）C48-C471.384（12）C27-C261.437（16） N9-C341.380（5）P1-N11.619（3）C10-C111.520（6）C43-C441.377（11）C26-C251.370（16） N12-C351.339（5）P1-O51.588（4）C10-C121.541（6）C45-C441.405（12）C25-C241.384（16） N8-C321.351（5）P1-C11.804（6）N6-C81.339（5）C45-C461.400（12）C24-C231.421（14） N8-C331.380（5）O2-C21.430（5）N5-C81.350（5）C47-C461.385（13）// N8-C301.457（5）O2-C11.421（6）O5-C161.400（9）C49-C501.386（13）// C37-C381.518（6）O3-C111.339（5）O5-C221.128（10）C49-C541.380（15）// C37-C391.536（6）O3-C131.462（5）C3-C21.517（6）C50-C511.405（15）//

表3 目标化合物1晶体的键角

Table 3 Bond angles for the target compound single crystal 1

化学键Chemicalbond键角（°）Bond angle(°)化学键Chemicalbond键角（°）Bond angle(°)化学键Chemicalbond键角（°）Bond angle(°)化学键Chemicalbond键角（°）Bond angle(°)化学键Chemicalbond键角（°）Bond angle(°) O6-P2-N7112.27（17）N10-C36-N11128.6（4）C10-N1-P1124.9（3）N5-C8-C7117.2（3）O10-C49-C50126.6（10） O6-P2-O10116.2（2）O9-C38-C37109.8（3）C5-N2-C6106.3（3）N2-C3-C2111.7（3）O10-C49-C54114.1（9） O6-P2-C28110.5（2）O8-C38-O9125.0（4）C5-N2-C3126.0（3）O2-C2-C3105.7（3）C54-C49-C50119.3（10） N7-P2-C28111.9（3）O8-C38-C37125.2（4）C6-N2-C3126.5（3）O2-C2-C4113.0（4）C49-C50-C51118.3（11） O10-P2-N7102.3（2）N9-C34-C35133.3（4）C5-N3-C7105.3（3）C4-C2-C3110.1（5）C49-C54-C53121.6（10） O10-P2-C28103.2（4）C33-C34-N9109.9（3）C9-N4-C6110.2（3）O3-C13-C14105.5（4）C52-C51-C50123.7（10） C37-N7-P2125.0（3）C33-C34-C35116.7（3）N4-C9-N5128.6（4）O3-C13-C15108.0（6）C53-C52-C51118.6（9） C28-O7-C29113.0（3）N8-C30-C29111.7（3）N3-C7-C8133.5（4）C14-C13-C15113.0（7）C52-C53-C54118.2（11） C38-O9-C40117.8（3）O7-C29-C30105.6（3）C6-C7-N3109.5（3）O2-C1-P1110.5（3）C17-C18-C19119.7（8） C36-N10-C33110.3（3）O7-C29-C31112.9（4）C6-C7-C8117.0（3）O11-C55-O12125.0（4）C20-C21-C16118.5（8） C32-N9-C34105.0（3）C31-C29-C30110.2（5）N3-C5-N2113.1（3）O11-C55-C56121.5（4）C19-C20-C21121.8（8） C32-N8-C33106.3（3）O9-C40-C41105.5（4）N1-C10-C11111.5（3）O12-C55-C56113.5（4）C21-C16-O5122.3（7） C32-N8-C30125.8（3）O9-C40-C42108.1（6）N1-C10-C12110.2（3）C56-C57-C58123.3（4）C17-C16-O5115.3（7） C33-N8-C30126.7（3）C41-C40-C42113.3（7）C11-C10-C12107.5（4）C57-C56-C55123.2（4）C17-C16-C21121.3（8） N7-C37-C38111.4（3）C43-O10-P2136.0（4）N4-C6-N2126.6（3）O13-C58-O14125.0（4）C16-C17-C18119.3（8） N7-C37-C39110.2（3）C49-O10-P2130.3（5）N4-C6-C7127.6（4）O13-C58-C57121.6（4）C20-C19-C18119.3（8） C38-C37-C39107.8（4）O7-C28-P2110.6（3）C7-C6-N2105.8（3）O14-C58-C57113.4（4）O5-C22-C27114.8（9） N12-C35-N11119.4（4）O1-P1-N1112.21（17）C9-N5-C8119.2（3）C47-C48-C43118.0（8）O5-C22-C23125.5（9） N12-C35-C34123.3（4）O1-P1-O5116.3（2）O3-C11-C10109.9（3）C48-C43-O10121.7（7）C27-C22-C23119.7（9） N11-C35-C34117.4（3）O1-P1-C1110.4（2）O4-C11-O3125.1（4）C44-C43-O10115.8（6）C22-C27-C26121.4（10） N9-C32-N8113.1（3）N1-P1-C1111.8（3）O4-C11-C10125.0（4）C44-C43-C48121.5（8）C25-C26-C27118.9（11） N10-C33-N8126.5（4）O5-P1-N1102.6（2）C16-O5-P1136.0（4）C46-C45-C44120.0（8）C26-C25-C24119.3（10） N10-C33-C34127.8（4）O5-P1-C1103.0（3）C22-O5-P1129.9（5）C48-C47-C46122.0（8）C25-C24-C23122.4（10） C34-C33-N8105.7（3）C1-O2-C2113.0（3）N6-C8-C7123.4（4）C43-C44-C45119.4（7）C22-C23-C24118.1（11） C35-N11-C36119.1（3）C11-O3-C13117.7（4）N6-C8-N5119.4（4）C47-C46-C45119.1（8）//

该合成方法操作简便，收率高，晶型稳定，适合工业化生产。其中目标化合物盐配体形成不同的晶型，其稳定性有所不同。目标化合物1与目标化合物3相比，化学稳定性好，且长期储存时稳定性更高；其热力学性质更稳定[9]，在大多数溶剂中稳定且不容易转晶。而目标化合物3热力学性质不稳定，在部分溶剂中容易转晶。因此选择目标化合物1作为原料能够满足工业化生产的要求。

[1] Gilead. Gilead presents data at the international liver CongresTM2017 supporting the efficacy and safety of vemlidy in patients with chronic Hepatitis B after 96 weeks, and also after switching from viread. 2017-04-20 [2022-03-20]. https://www.gilead.com/news-and-press/press-room/press-releases/2017/4/gilead-presents-data-at-the-international-liver-congress-2017-supporting-the-efficacy-and-safety-of-vemlidy-in-patients-with-chronic-hepatitis-b-afte.

[2] Gu LG, Li L, Qin Y. Tenofovir alafenamide, a nucleotide reverse transcriptase inhibitor. Chin J New Drugs, 2017, 26(11):1243-1248. (in Chinese)

顾留歌, 李梁, 秦燕. 核苷酸逆转录酶抑制剂替诺福韦艾拉酚胺.中国新药杂志, 2017, 26(11):1243-1248.

[3] Hangzhou Heze Pharmaceutical Technology Co., Ltd. A tenofovir alapenolamine semi-trans-butene acid crystal form and a preparation method thereof: CN201410763742.X. 2015-04-29. (in Chinese)

杭州和泽医药科技有限公司. 一种替诺福韦艾拉酚胺半反丁烯二酸盐晶型及其制备方法: CN201410763742.X. 2015-04-29.

[4] Hangzhou Baicheng Pharmaceutical Technology Co., Ltd. A new crystal form of tenofovir alafenamide and a preparation method thereof: CN201610745056.9. 2017-02-08. (in Chinese)

杭州百诚医药科技股份有限公司. 一种替诺福韦艾拉酚胺的新晶型及其制备方法: CN201610745056.9. 2017-02-08.

[5] Sichuan Heske Pharmaceutical Co. Ltd. Tenofovir alafenamide fumarate crystal, preparation method and use thereof: CN201410633514.0. 2016-06-08. (in Chinese)

四川海思科制药有限公司. 替诺福韦艾拉酚胺富马酸盐新晶型及其制备方法和用途: CN201410633514.0. 2016-06-08.

[6] Dolomanov OV, Bourhis LJ, Gildea RJ, et al. OLEX2: a complete structure solution,refinement and analysis program. J Appl Crystallogr, 2009, 42(2):339-341.

[7] Sheldrick GM. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Crystallogr C Struct Chem, 2015, 71(Pt 1):3-8.

[8] Gilead Sciences, Inc. Tenofovir alafenamide hemifumarate: US201414197873. 2016-03-29.

[9] Gilead Sciences, Inc. Prodrugs of phosphonate nucleotide analogues: US20040798692. 2008-06-24.

Study on crystal structure of propofol tenofovir fumarate

CHANG Zhen, AN Ming, ZHU Jiang-ye, SU Ya-jun, KUANG Bin

Author Affiliation: Beijing Horicin Biotechnology Co.,Ltd., Beijing 100023, China

To study the crystal form of tenofovir propofol fumarate and determine its salt formation ratio.Tenofovir propofol was used as the starting material and salted with fumarate to obtain two target compounds with different crystal forms. The crystal structure was characterized by melting point, X-ray powder diffraction, and X-ray single crystal diffraction.The melting point of propofol tenofovir fumarate (1:2) was 129.1 - 131.4 ℃, and the melting point of propofol tenofovir fumarate (1:1) was 120.1 - 121.0 ℃, which was consistent with the literature reports. The characteristic peak 2θ of the former was 6.757°, 8.399°, 10.842°, 11.888°, 15.646°, 16.096°, 19.998°, 20.574°, 22.893° and 26.401°. The latter characteristic peaks 2θ were 5.155°, 10.347°, 10.884°, 19.424°, 21.065° and 26.444°. It was confirmed by X-ray single crystal diffraction that tenofovir propofol fumarate (1:2) was composed of 1 molecule fumarate and 2 molecules tenofovir propofol.The method is easy to operate, the yield is high, the product is stable, and it is suitable for industrial production.

tenofovir alafenamide fumarate; crystal structure; X-ray single crystal diffraction

CHANG Zhen, Email: changzh1973@163.com

10.3969/j.issn.1673-713X.2023.03.004

“重大新药创制”国家科技重大专项（2019ZX09302019）

常珍，Email：changzh1973@163.com

2023-03-03