苯磺顺阿曲库铵重要中间体R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐精制工艺的优化

来源:用户上传      作者:周亚兵 汪晓铭 杜芳 张建忠

　　摘 要 目的：改进苯磺顺阿曲库铵重要中间体R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐精制方法。方法：以3，4-二甲氧基苯乙胺、3，4-二甲氧基苯乙酸为起始物料，经缩合、环合、加氢得四氢罂粟碱，后经拆分、精制得R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐。结果：目标产物收率为24.0%以上，R对映体含量达99.5%以上。结论：本工艺操作简便，产品纯度和收率较高，适于大批量生产。
　　关键词 苯磺顺阿曲库铵 R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐 拆分精制工艺
　　中图分类号：O626.322 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2020）23-0105-05
　　Optimization of the refining process of R-tetrahydropapaverine-N-acetylL-leucine salt， an important intermediate of cisatracurium besylate*
　　ZHOU Yabing1**， WANG Xiaoming1， DU Fang1， ZHANG Jianzhong2***[1. SPH Dongying （Jiangsu） Pharmaceutical Co.， Ltd.， Jiangsu Nantong 226010， China； 2. Shanghai Pharmaceuticals Holding Co.， Ltd.， Shanghai 200020， China]
　　ABSTRACT Objective： To improve the refining method of R-tetrahydropapaverine-N-acetyl-L-leucine salt， an important intermediate of cisatracurium besylate. Methods： Using 3，4-dimethoxyphenethylamine and 3，4-dimethoxyphenylacetic acid as starting materials， tetrahydropapaverine is obtained by condensation， cyclization， and hydrogenation， which is resolved by a resolving agent. R-tetrahydropapaverine-N-acetyl-L-leucine salt is obtained after resolution and purification. Results： The yield of the target product is over 24.0%， and the content of R-enantiomer is over 99.5%. Conclusion： The process is easy to operate and suitable for mass production with high purity and yield.
　　KEy WORDS cisatracurium besylate； R-tetrahydropapaverine-N-acetyl-L-leucine salt； refining process
　　苯磺顺阿曲库铵是一起效快、作用强、恢复迅速、不释放组胺、对心血管影响小、代谢不依赖于肝肾功能，无蓄积、代谢产物无肌松效应也无毒性的理想的肌松药。目前已成为临床肌松药的主流，在中国、美国以及欧盟等重要国家和地区均有上市，且已收载入欧美主流国家及中国药典，安全有效性明确，临床优势明显[1]。在苯磺顺阿曲库铵的合成中，关键在于两次手性中心的形成，需要建立完善的控制体系对异构体进行控制。
　　R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐（Ⅰ），作为苯磺顺阿曲库铵重要中间体，是苯磺顺阿曲库铵第一个手性中心的形成，其对后续合成中手性的控制尤为重要。目前Ⅰ的合成方法的文献记载主要有3种：①手性Binol衍生磷酸催化剂负载在Merrified树脂上制成催化剂，并用该催化剂和Hantzsch酯为负氢供体，不对称还原3，4-二氢罂粟碱，该方法成本高，原料不易得[2-3]；②以3，4-二甲氧基苯乙腈为起始原料，经还原、水解、酞化、脱水环化、还原等5步合成，该方法所得目标产物纯度96.0%左右，收率67.8%[4]；③以3，4-二甲氧基苯乙胺、3，4-二甲氧基苯乙酸为起始原料，经缩合、合环、還原等反应得四氢罂粟碱，经N-乙酰-L-亮氨酸拆分后，通过丙酮结晶得Ⅰ，该法使用了低闪点溶剂乙醚存在安全隐患，且丙酮耗用量大，所得目标产物纯度99.0%，收率38.0%[5-6]。以上3种方法所得R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐纯度均在98%左右，这对最终药物的手性控制压力较大。
　　本文拟以3，4-二甲氧基苯乙胺（Ⅱ）和3，4-二甲氧基苯乙酸（Ⅲ）为起始物料，经缩合反应形成N-（3，4-二甲氧基）苯乙基-3，4-二甲氧基苯乙酰胺（Ⅳ），经三氯氧磷环合，通过硼氢化钾加氢得到四氢罂粟碱（Ⅵ），后经N-乙酰-L-亮氨酸拆分，丙酮精制即得目标产物Ⅰ，所得产物R对映体含量≥99.5%，更利于对终产物苯磺顺阿曲库铵手性的控制，本研究主要对Ⅵ→Ⅰ的拆分及精制部分工艺进行优化，从而更好地控制Ⅰ中R对映体的含量。
　　1 材料和方法
　　1.1 材料和仪器
　　3，4-二甲氧基苯乙胺（工业级，连云港凯美克医药化学有限公司）；3，4-二甲氧基苯乙酸（工业级，连云港凯美克医药化学有限公司）；N-乙酰-L-亮氨酸（化学纯，四川同晟氨基酸有限公司）； R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐对照品和S-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐对照品（上海昕化医药科技有限公司）；其余化学试剂为市售色谱纯、分析纯或工业级。 　　1260液相色谱仪（美国安捷伦公司）；搪瓷反应釜（靖江市工搪化工设备有限公司）；LB600型离心机（转鼓直径600 mm，江苏赛德力机械制造有限公司）。
　　1.2 方法
　　1.2.1 工艺概述
　　Ⅱ和Ⅲ为起始物料，经缩合反应形成Ⅳ，经三氯氧磷环合得Ⅴ，通过硼氢化钾加氢得到Ⅵ，后经N-乙酰-L-亮氨酸拆分得Ⅳ，以丙酮为溶剂，重结晶即得目标产物Ⅰ（图1）。
　　1.2.2 HPLC测定
　　色谱柱GL Science ODS-SP C18 （4.6 mm×250 mm，5
　　mm）。
　　以正己烷-乙醇-二乙胺（50∶50∶0.1）为流动相，等度洗脱45 min，检测波长为280 nm，流速1.0 ml/min，加样量20 ml，柱温为室温。
　　1）供试品溶液 取R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐适量，精密称定，加流动相使溶解并稀释制成每1 ml中约含1.0 mg的R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐供试品溶液。使用时用流动相稀释至5 mg/ml。
　　2）系统适用性试验溶液 精密称取S-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐对照品2.5 mg于50 ml量瓶，用适量流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，制成每1 ml含50 mg S-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐对照品的储备液备用。精密移取1 ml储备液，置已精密称有10 mg R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐的10 ml量瓶中，加流动相定量稀释，摇匀，作为系统适用性试验溶液[7-8]。
　　按主成分自身对照法计算，S-四氢罂粟碱不得超过0.5%，R-四氢罂粟碱不低于99.5%。
　　1.2.3 工艺参数研究
　　为减轻后续手性的控制的压力，需严格控制Ⅰ中R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐的S对映体的含量，为此我们对析晶工序部分（Ⅵ→Ⅶ→Ⅰ）进行了工艺参数进行了摸索，具体如下：
　　1）Ⅵ→Ⅶ的初步拆分参数试验 在固定Ⅵ 20 g、N-乙酰-L-亮氨酸 9.58 g、摩尔比1∶1.05、甲醇300 ml的条件下，考察不同析晶温度和时间对Ⅶ纯度、摩尔收率的影响。（根据Ⅶ的质控需求，Ⅶ中R对映体含量应≥75.0%，更利于后续控制）。
　　2）Ⅶ→Ⅰ的精制析晶参数试验 在固定Ⅶ 10 g、丙酮体积倍量为30～50的条件下，考察水体积、析晶温度、析晶时间对R对映体含量、摩尔收率的影响。（根据Ⅰ的质控需求，Ⅰ中R对映体含量应≥99.5%，更利于后续控制）[9]。
　　2 结果
　　2.1 小试
　　2.1.1 Ⅵ的初步拆分
　　结果表明， 15 ℃、4 h为最佳析晶条件（表1）。
　　2.1.2 Ⅶ的精制
　　结果表明，30倍量丙酮、0.3倍体积水、控温28 ℃、析晶1.5 h为最佳条件（表2）。
　　2.2 工艺参数的中试验证
　　2.2.1 Ⅵ→Ⅶ的初步拆分
　　按析晶条件15 ℃、4 h的最优参数进行中试批的试制（按Ⅱ→Ⅵ合成工艺制备Ⅵ 30 kg，分别投Ⅵ 500 g（批号sq-gc001）或2 000 g（批号sq-gc002）进行合成，均得到了符合要求的化合物Ⅶ（图2，R对映体含量分别为79.94%、81.52%，均>75.0%）；目标产物Ⅶ分别为278.5 g（摩尔收率为55.7%）、1 124 g（摩尔收率为56.2%），可见投料量的放大未引起拆分效果的偏移，该参数下可以生产出符合要求的Ⅶ。
　　2.2.2 Ⅶ→Ⅰ的精制
　　取工程批sq-gc002所得Ⅶ 1 000 g按研究所得参数（Ⅶ→Ⅰ的精制参数：投料比例Ⅶ-丙酮-水=1∶30∶0.2（g/g），28 ℃、析晶1.5 h）进行精制，所得目标产物Ⅰ为 243.0 g（摩尔收率24.3%）， R对映体含量为99.87%，符合后续生产需求（图3，Ⅰ的R对映体含量≥99.5%），可见该参数下可以生产出符合要求的Ⅰ。
　　2.3 Ⅵ→Ⅰ合成工藝建立
　　向300 L不锈钢反应釜中投入化合物Ⅱ、Ⅲ各30 kg，开启搅拌，氮气置换3～5次后，升温至150 ℃，控温反应6～10 h；降温至30 ℃以下，真空抽入200 kg二氯甲烷，搅拌至溶清，后加入0.1 mol/L的稀盐酸30 kg，搅拌30 min后，静置分层弃去水相，有机相减压浓缩至无连续液滴滴出，得Ⅳ。
　　向上述反应釜内真空抽入甲苯80 kg，缓慢加入三氯氧磷75 kg，升温至120 ℃，保温回流5～7 h，回流结束，减压浓缩至干，抽真空降温至60 ℃以下，搅拌下缓慢加入无水乙醇100 kg，转入周转桶，放置过夜析晶，于1 600 r/min离心15～20 min得Ⅴ。
　　向300 L反应釜中投入甲醇150 kg，再加入Ⅴ，搅拌30 min后，分批加入30 kg硼氢化钾，控制30 ℃，投料结束后保温2～3 h，离心弃去固体，滤液减压浓缩至干；真空抽入120 kg二氯甲烷搅拌至溶清，真空吸入150 kg水，搅拌30 min后，静置分层弃去水相；真空吸入30 kg饱和盐水，搅拌30 min后，静置分层弃去水相，有机相转入周转桶；加入5 kg无水硫酸钠干燥1 h，有机相减压浓缩至无连续液滴滴下，得Ⅵ。 　　向上述反应釜中加入210 kg甲醇、18 kg N-乙酰-L-亮氨酸，升温至回流，保温回流1 h，转入周转桶，自然降温至室温，置于15 ℃下析晶4 h，离心弃去滤饼，有机相减压浓缩至干，得Ⅶ。
　　向500 L反应釜中投入150 kg丙酮，再加入Ⅶ，升温至50 ℃，加入5～10 kg水，搅拌至溶清，保温30 min；缓慢降温至28 ℃，保温1.5 h，离心，滤饼转入真空干燥箱，于40～45 ℃减压干燥10～14 h即得Ⅰ。
　　3 讨论
　　在对过程产物Ⅵ进行拆分时，有文献列出可选拆分剂有L型和D型[10]，但D型拆分剂的价格远远高于L型（市场价格D型约为L型的3倍左右），且D型拆分剂拆分出的四氢罂粟碱盐的水溶性较差不利于后续精制的进行，综合考虑选择L型更为适宜；在选用反应助剂时甲醇、乙醇均可，文献记载大多为甲醇，但甲醇的拆分条件更为苛刻，偶有情况需加入低闪点乙醚助析，存在安全隐患，故而本研究选用乙醇为反应助剂。
　　对拆分出的Ⅶ进行精制时，文献记载大多使用丙酮单一溶剂进行精制。本研究通过加入少量的纯化水增加体系极性从而提高了Ⅶ在反应体系的溶解度，其作用在小试中微乎其微，但在后续批量生产中大大减少了溶剂丙酮的使用，对环保的意义极大。
　　综上所述，以3，4-二甲氧基苯乙胺和3，4-二甲氧基苯乙酸为起始物料，大批量生产R-四氢罂粟碱-N-乙酰-L-亮氨酸盐的路线是可行的，反应条件无特殊苛刻要求，对设备要求较低，操作相对简单，产品的R对映体含量均≥99.5%，保证了后续生产中目标药物的手性，从而减少了临床用药风险。该工艺稳定可控，目标产物的摩尔收率可达24.0%以上，可用于批量工业生产；目标产物中主要有R对映体和S对映体，按此工艺生产R-对映体的含量可达要求，但摩尔收率并不是很高，还有很大提升空间，后续可进一步对收率情况进行研究。
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　　*基金项目：上海市“科技创新行动计划”生物医药领域产学研医合作项目（项目编号：16DZ1911101）
　　**作者简介：周亚兵，男，工程师。从事化学合成药物研发。E-mail： ybzhou@sinobp.com
　　***通信作者：张建忠，男，高级工程师。主要从事研发项目立项评估和信息情况工作。E-mail： zhangjz@ sphchina.com
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