鹽酸丙酰左卡尼汀有關(guān)物質(zhì)的合成研究

張　立

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥品試劑供應(yīng)科,湖北 武漢　430060)

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鹽酸丙酰左卡尼汀有關(guān)物質(zhì)的合成研究

張立

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院藥品試劑供應(yīng)科,湖北 武漢430060)

摘要：目的為了更好的控制鹽酸丙酰左卡尼汀產(chǎn)品的質(zhì)量，建立健全鹽酸丙酰左卡尼汀原料藥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。方法根據(jù)鹽酸丙酰左卡尼汀的合成路線及工藝條件，分析并合成了原料藥中可能存在的4種有關(guān)物質(zhì)并經(jīng)1H-NMR、MS等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確證。結(jié)果合成了鹽酸丙酰左卡尼汀中存在的4種有關(guān)物質(zhì)，為以后合成建立藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所需對(duì)照品提供了參考。結(jié)論各個(gè)有關(guān)物質(zhì)的合成方法所用起始原料經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單易得，收率較高，所得產(chǎn)品純度較高，合成工藝簡(jiǎn)便、條件溫和、易于操作，合成路線可行。

關(guān)鍵詞：鹽酸丙酰左卡尼汀；有關(guān)物質(zhì)； 合成

鹽酸丙酰左卡尼汀(Propionyl L-carnitine Hydrochloride，PLC，圖1)化學(xué)名為(R)-3-羧基-2-丙酰氧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺鹽酸鹽，是由意大利Sigma-Tau公司研制開發(fā)的藥物，于1998年7月在意大利上市，用于治療外周微血管疾病,作為間歇性跛行的心血管保護(hù)劑，臨床應(yīng)用證明其具有良好的耐受性等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。

臨床上所用藥物可能引發(fā)的不良反應(yīng)，不僅僅與主要活性成分的藥理活性有關(guān)，還與藥物中有關(guān)物質(zhì)數(shù)目及含量有很大的聯(lián)系，因此有關(guān)物質(zhì)的研究是新藥研制開發(fā)過程中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。為了更好的在藥物的研發(fā)、生產(chǎn)過程中控制鹽酸丙酰左卡尼汀的產(chǎn)品質(zhì)量，建立完善合理的原料藥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要制備其有關(guān)物質(zhì)作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立研究過程中的對(duì)照品。本研究根據(jù)鹽酸丙酰左卡尼汀的化學(xué)結(jié)構(gòu)、合成路線及工藝條件等，分析在其合成過程中存在以下四種有關(guān)物質(zhì)，并對(duì)四種有關(guān)物質(zhì)進(jìn)行了合成工藝研究，同時(shí)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確證。

圖1　鹽酸丙酰左卡尼汀結(jié)構(gòu)式

據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道知[4-7]，鹽酸丙酰左卡尼汀的合成主要是以L-天冬氨酸為起始原料，經(jīng)過氯代、脫水、氨基化、水解、丙酰化反應(yīng)而制得，產(chǎn)品中含有1個(gè)手性碳原子，其為(R)-構(gòu)型，因起始原料手性純度等原因，在得到的產(chǎn)品中可能含有其對(duì)映異構(gòu)體即有關(guān)物質(zhì)A；據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道知，合成得到的丙酰左卡尼汀比較容易發(fā)生去丙?；磻?yīng)，從而其中可能含有有關(guān)物質(zhì)左卡尼汀，即有關(guān)物質(zhì)B，同時(shí)，其也是參與反應(yīng)的中間體，極大可能殘留在產(chǎn)物中，質(zhì)量研究過程中必須對(duì)其進(jìn)行含量控制；合成的過程中，在苯甲磺酸或者其他催化劑存在的情況下，很可能會(huì)發(fā)生脫羥基反應(yīng)，從而生成去羥基產(chǎn)物，即有關(guān)物質(zhì)C；在合成產(chǎn)物的過程中，有關(guān)物質(zhì)B和產(chǎn)物會(huì)同時(shí)存在在同一反應(yīng)體系中很長(zhǎng)時(shí)間，期間會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，從而產(chǎn)生雜質(zhì)，即有關(guān)物質(zhì)D，有關(guān)物質(zhì)A、B、C、D的合成路線見圖2。

圖2有關(guān)物質(zhì)A、B、C、D的合成路線

1儀器與試劑

玻璃反應(yīng)瓶、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、電子天平、高壓反應(yīng)釜、循環(huán)水式真空泵、電熱鼓風(fēng)干燥箱、恒壓滴液漏斗等。所用試劑均為分析純?cè)噭?/p>

2四種有關(guān)物質(zhì)的合成

2.1 (S)-3-羧基-2-丙酰氧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺鹽酸鹽(A)的合成將50.0 g D-天冬氨酸(0.37 mol，1.0當(dāng)量)、11.0 g氯化鈉(0.18 mol，0.50當(dāng)量)、110 mL濃鹽酸、50 mL水依次加入到500 mL三口瓶中，降低溫度-5℃，氮?dú)庵脫Q幾次以除盡反應(yīng)體系中的空氣，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向其中分批次加入51.0 g亞硝酸鈉(0.74 mol)，加入過程中控制溫度保持在-5℃左右，加入完畢后，在此溫度下反應(yīng)3 h，升溫至0 ℃，攪拌1 h后降溫至 -15 ℃，在此溫度下攪拌反應(yīng)1.5 h，過濾，濾餅用45 mL冰水分3次洗滌，烘干得到粗品46.5 g，收率為79.1%。

將上一步得到的中間體45 g(0.30 mol，1.0當(dāng)量)、180 mL乙酸酐加入到250 mL三口瓶中，加熱至75℃，攪拌反應(yīng)3 h，反應(yīng)體系中有不溶物，趁熱過濾，減壓旋蒸蒸除濾液中大部分溶劑，向其中加入60 mL異丙醚，置于-15 ℃中攪拌2 h，有固體析出，過濾，濾餅用少量異丙醚洗滌，烘干得到中間體33.1 g，收率為83.5%。

將4.2 g硼氫化鈉(0.11 mol，0.5當(dāng)量)、21 mL無水四氫呋喃依次加入到 250 mL三口瓶中，降溫至0℃，向其中滴加溶有30.0 g上一步中間體(0.22 mol，1.0當(dāng)量)的90 mL無水四氫呋喃溶液，滴加過程中保持在0℃附近，滴加完畢后在此溫度下反應(yīng)8 h，加入水淬滅反應(yīng)，在攪拌下向其中滴加4N氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至7.5，減壓蒸除有機(jī)溶劑。將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，攪拌下向溶液中加入50 mL 40%的三甲胺水溶液，密封好，加熱至70℃，反應(yīng)16 h，降至室溫，減壓蒸除大部分溶劑，向剩余物中加入20 mL 4N的鹽酸水溶液，蒸除溶劑，向剩余物中加入異丁醇，加熱至回流，趁熱過濾，濾餅使用熱的異丁醇洗滌2次，合并濾液，減壓蒸除溶劑得到中間體28.4 g，收率為65.0%。

將上一步得到的25.0 g中間體(0.13 mol，1.0當(dāng)量)、100 mL無水丙酸依次加入到250 mL三口瓶中，加熱至70℃，加入的反應(yīng)原料全部溶解，反應(yīng)液澄清，在攪拌下向其中緩慢滴加14.4 mL丙酰氯(0.16 mol，1.2當(dāng)量)，滴加完畢后在此溫度下反應(yīng)2 h，HPLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，中間體反應(yīng)完全后，降至室溫，減壓蒸除大部分溶劑，攪拌下向剩余物中緩慢加入50 mL丙酮，加入過程中有白色固體析出，加入完畢后，置于室溫條件下攪拌1 h，過濾，濾餅用少量丙酮洗滌，于45℃鼓風(fēng)干燥箱中烘3 h，得到25.6 g白色固體，mp=146～ 149℃，收率為79.8%，純度為98.6%，ee值大于99%。 HPLC色譜條件為：采用Waters Symmetry C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，以磷酸鹽緩沖液(取磷酸11.5 mL，加水1 900 mL，用1 mol·L-1氫氧化鈉溶液約100 mL調(diào)節(jié)pH至2.4，加入庚烷磺酸鈉1.1 g，振搖使其溶解)-甲醇(90∶10)為流動(dòng)相，檢測(cè)波長(zhǎng)為225 nm，流速為 1.0 mL·min-1，柱溫 30℃，有關(guān)物質(zhì)A保留時(shí)間為14.3 min；HPLC色譜條件為：采用安捷倫ZORBAX Eclipse XDB C8色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；以二氯甲烷-甲醇-正己烷(10∶15∶75)為流動(dòng)相，檢測(cè)波長(zhǎng)為225 nm，流速為 1.0 mL·min-1，柱溫 30℃；有關(guān)物質(zhì)A保留時(shí)間為8.7 min，鹽酸丙酰左卡尼丁的保留時(shí)間為9.2 min。 MS-ESI(m/z)：241.2[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600MHZ)δ：0.96(t，3H，-CH2CH3)，2.31(q，2H，-CH2CH3)，2.39(dd，1H，-CH2COOH)，2.52(dd，1H，-CH2COOH)，3.07(S，9H，-N(CH3)3)，3.47(d，1H，-CH2-N)，3.75(dd，1H，-CH2-N)，5.47(m，1H，-O-CH-)，10.2(s，1H，-COOH)。

2.2 (R)-3-羧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺鹽酸鹽(B)的合成以L-天冬氨酸為起始原料，按照有關(guān)物質(zhì)A的合成工藝條件進(jìn)行反應(yīng)，得到黃色固體，mp=210～212℃，純度為98.2%，HPLC檢測(cè)條件同有關(guān)物質(zhì)A，保留時(shí)間為13.7 min。MS-ESI(m/z)：185.2[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600MHZ)δ： 2.36(dd，1H，-CH2COOH)，2.43(dd，1H，-CH2COOH)，3.15(S，9H，-N(CH3)3) 3.37(m，1H-CH2-N)，3.50(m，1H，-CH2-N)，4.57(m，1H，-O-CH-)，9.8(s，1H，-COOH)，10.7(s，1H，-OH)。

2.3 (Z)-3-羧基-N，N，N-三甲基-2-丙烯1-胺鹽酸鹽(C)的合成將10.0 g有關(guān)物質(zhì)B(60 mmol，1.0當(dāng)量)、100 mL甲苯依次加入到250 mL三口瓶中，攪拌下向其中加入41.2 g無水對(duì)甲苯磺酸(240 mmol)，反應(yīng)裝置中增加分水器，加熱至回流，反應(yīng)10 h，反應(yīng)過程中及時(shí)分出產(chǎn)生的水，HPLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，有關(guān)物質(zhì)B基本反應(yīng)完全后，降至室溫，減壓旋蒸大部分溶劑，在攪拌條件下向剩余溶液中加入50 mL的乙醚，有固體析出，室溫條件下攪拌2 h，過濾，濾餅經(jīng)乙醚溶液洗滌，于45℃鼓風(fēng)干燥箱中烘3 h得到5.27 g黃色固體， mp=201～ 203℃，收率為58.0%，純度為98.7%，HPLC檢測(cè)條件同有關(guān)物質(zhì)A，保留時(shí)間為7.6 min。MS-ESI(m/z)：167.3[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600 MHZ)δ：3.32(S，9H，-N(CH3)3)，3.96(dd，1H，-CHCOOH)，5.90(dd，1H，=CH-)，6.45～6.48(m，2H，-CH2-N)。

2.4(R)-4-((R)-1-羧基-3-(三甲基胺基)丙基-2-氧基)-N，N，N-三甲基-4-氧基-2-(丙酰氧基)丁基-1-胺基鹽酸鹽(D)的合成將12.0 g鹽酸丙酰左卡尼汀(47.3 mmol，1.1當(dāng)量)、8.5 g有關(guān)物質(zhì)B(43.0 mmol，1.0當(dāng)量)、100 mL乙腈依次加入到250 mL三口瓶中，再向其中加入5 mL濃硫酸，加熱至回流反應(yīng)16 h，反應(yīng)過程中向其中補(bǔ)加2.5 mL濃硫酸，HPLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，有關(guān)物質(zhì)B基本反應(yīng)完全后，將反應(yīng)降至室溫，減壓蒸除大部分溶劑，向剩余溶液中加入60 mL乙醚，有黃色固體析出，過濾，濾餅經(jīng)過乙醚洗滌，于45℃鼓風(fēng)干燥箱中烘3 h烘干得到6.4 g，mp=237～239℃，收率為34.6%，純度為98.1%，HPLC檢測(cè)條件同有關(guān)物質(zhì)A，保留時(shí)間為15.6 min。MS-ESI(m/z)：385.7[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600 MHZ)δ：1.16(t，3H，-CH2CH3)，2.34～2.38(m，2H，-CH2CH3)，2.38～2.62(m，4H，-CH2COOH)，3.32(S，9H，-N(CH3)3)，3.36～3.65(dd，4H，-CH2-N)，3.56(S，9H，-N(CH3)3)，3.78(dd，2H，-CH2-N)，4.92(m，1H，-O-CH-)，5.52(m，1H，-O-CH-)，10.2(S，1H，-COOH)。

3討論

自鹽酸丙酰左卡尼汀上市以來，其臨床研究及治療用途日漸廣泛，國(guó)內(nèi)研發(fā)此藥物會(huì)越來越多，本研究合成了鹽酸丙酰左卡尼汀中存在的四種有關(guān)物質(zhì)，為以后合成建立藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所需對(duì)照品提供了參考。

本研究中各個(gè)有關(guān)物質(zhì)的合成方法所用起始原料經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單易得，收率較高，所得產(chǎn)品純度較高，合成工藝簡(jiǎn)便、條件溫和、易于操作，合成路線可行。

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Preparation of the related substances ofpropionyl

levocarnitine hydrochloride

ZHANG Li

(DepartmentofPharmaceuticalSupply,RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430060,China)

Abstract:Objective To establish and improve the quality standards for propionyl levocanrnitine hydrochloride API and to control the quality of the drug. MethodsFour related substances that might exist in the API were synthesized according to the technologic route and conditions of the synthesis, and the structures were confirmed by1H-NMR and MS.ResultsThese substances provided reference for the synthesis of reference substances needed for the quality standards of the drug. ConclusionsThe raw materials for the synthesis were available with high coefficient of recovery. The product had high purity. The processing was simple, operative and feasible.

Key words:propionyl L-carnitine hydrochloride;related substance;synthesis

收稿日期：(2015-08-14，修回日期：2015-11-09)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.01.012