抗結(jié)腸炎藥美沙拉嗪的合成研究進(jìn)展

鞏冰倩 張文雯 楊利蘋 葉愛英 翁智兵

(常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化工與制藥工程學(xué)院，江蘇 常州 213164)

美沙拉嗪，又名馬沙拉嗪，化學(xué)名5-氨基-2-羥基苯甲酸(5-ASA)，是治療潰瘍性結(jié)腸炎的藥物。隨著人們生活方式的不斷變化，潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病率不斷上升[1]。與其它同類藥物相比，美沙拉嗪具有結(jié)腸定位釋放，低毒性，低不良反應(yīng)和耐受性強(qiáng)等特點(diǎn)。一經(jīng)面市，就成為抗結(jié)腸炎的臨床首選藥物[2]。近年有研究表明[3]，美沙拉嗪在治療由視黃醛循環(huán)障礙引起的視網(wǎng)膜疾病方面具有極好的應(yīng)用前景。因此，研究該藥的化學(xué)制備方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

美沙拉嗪最初由瑞典Pharmacia AB開發(fā)，英國Tillots Labs于1985年6月上市[4]。國內(nèi)目前批準(zhǔn)的美沙拉嗪原料藥生產(chǎn)廠家不多。本文就美沙拉嗪原料藥合成研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為該原料藥的合成研究提供參考。

1 水楊酸硝化還原法

水楊酸硝化還原法是以水楊酸(1)為原料，經(jīng)硝化反應(yīng)合成5-硝基水楊酸(2)，再還原得5-氨基水楊酸(3)。

該法在20世紀(jì)20年代就已有報(bào)道[5]，是一種較早用于制備5-氨基水楊酸的方法。硝化反應(yīng)以不同濃度的硝酸[5-6]或硝酸與硫酸[7]或硝酸與冰醋酸[8-11]的混合液作為硝化劑。由于硝基苯分子中羥基及羧基的定位作用，硝化反應(yīng)在生成化合物2的同時(shí)，還生成了大量的3-硝基水楊酸，致使中間體分離麻煩，產(chǎn)物收率不高，僅30～40%[5-8]。王勤等[12]提出了水楊酸在固體酸催化下，被硝酸選擇性硝化，合成化合物3，可提高硝化反應(yīng)的選擇性,該法催化劑不明確，且未見后續(xù)報(bào)道。

化合物2經(jīng)還原反應(yīng)得到3的選擇性還原過程，是獲得目標(biāo)化合物的最終步驟。文獻(xiàn)主要報(bào)道了金屬還原和催化氫化兩種方法。

金屬還原劑主要是鐵粉[4-9，11]和鋅粉[5,13]兩種，都是金屬與給質(zhì)子劑結(jié)合，選擇性還原芳環(huán)上的硝基。雖然鐵粉較鋅粉的成本有所降低，二者在反應(yīng)時(shí)均需在鹽酸存在下進(jìn)行，造成嚴(yán)重的污染和設(shè)備腐蝕，收率不高，多在60～70%間。

Gabriele Breviglieri等[14]人嘗試用金屬鎳作催化劑，在回流下加入水合肼，將2還原成3，收率可達(dá)89%。此工藝為硝基化合物的轉(zhuǎn)移氫化法還原，肼為供氫體，反應(yīng)設(shè)備和操作較簡(jiǎn)便，只需將硝基化合物與過量的水合肼溶于醇中，然后加入鎳、鈀等氫化催化劑，在較溫和的條件下即可完成反應(yīng)。分子中的羧基不受影響。但肼有較強(qiáng)毒性，與空氣接觸或高溫情況下有爆炸分解的安全隱患。

催化氫化是化合物2在鉑[15-16]或鈀[10，16]或鎳[12,14]等金屬催化劑下，在一定的壓力和溫度下，以氫氣為還原劑，通過催化劑和反應(yīng)條件選擇性還原芳環(huán)上的硝基，使其得到化合物3。反應(yīng)收率在90%以上，通常，使用活性鎳時(shí)，氫氣壓力和溫度要求較高，而鈀和鉑可在較溫和的條件下進(jìn)行。與金屬還原相比，收率明顯提高。但反應(yīng)過程需使用貴金屬作催化劑，且在高壓條件下進(jìn)行，反應(yīng)成本高，操作麻煩。

以1為原料經(jīng)硝化-還原制備化合物3的合成方法，工藝雖成熟，但硝化反應(yīng)不僅反應(yīng)選擇性差，反應(yīng)收率低，而且放熱性強(qiáng)，存在著安全生產(chǎn)隱患。還原反應(yīng)污染嚴(yán)重，生產(chǎn)成本較高，不符合目前的工業(yè)化生產(chǎn)要求。

2 苯偶氮水楊酸還原法

苯偶氮水楊酸還原法是目前工業(yè)上制備美沙拉嗪的主流方法。此法[17-19]多以苯胺(4)為原料，經(jīng)重氮化合成氯化重氮苯(5)或直接以5為原料[20]，再與水楊酸在低溫下偶合得苯偶氮水楊酸(6)，進(jìn)一步還原合成化合物3。反應(yīng)路線如下。

通過氮-氮鍵的還原獲得伯胺的方法較多，主要有連二亞硫酸鈉化學(xué)還原法和催化氫化還原法。

連二亞硫酸鈉是常用的還原劑，還原能力強(qiáng)，但在水溶液中迅速分解，產(chǎn)生大量有害氣體。實(shí)際操作中，連二亞硫酸鈉通常在堿性條件下加入6中，還原得到3。反應(yīng)總收率60～70%[17-21]。

廖如佴[22]提出了在亞硫酸鈉和2-羥基-5-甲基-3-硝基吡啶混合液中，將偶氮苯水楊酸和氯化鉬升溫回流反應(yīng)，加入二甲苯溶液，后處理得化合物，單步反應(yīng)收率可達(dá)91%。

催化氫化還原一種是以雷尼鎳為催化劑[23-24],苯偶氮水楊酸溶液直接加氫，在一定氫壓下反應(yīng)，化合物3的總收率在50～60%左右。另一種是戴國華等[25]人采用的以水合肼、Raney Ni催化轉(zhuǎn)移氫化還原，收率70%。

苯偶氮水楊酸還原法在原料及產(chǎn)物中均有苯胺存在，毒性較大，不僅不符合綠色化學(xué)的生產(chǎn)要求，也嚴(yán)重影響了原料藥的質(zhì)量要求。

為避免苯胺，相繼出現(xiàn)了以取代苯胺代替苯胺為原料使用[25-26]，其中，以G.桑切斯-卡努[27]提出的方法為佳，文中以對(duì)氨基苯磺酸取代苯胺，由重氮化反應(yīng)制得對(duì)磺基重氮苯鹽，再與水楊酸偶合得5-(對(duì)-磺苯基偶氮)-水楊酸，并將其通過低溫特殊電極，直接電化學(xué)還原制備對(duì)氨基苯酚類化合物，避免了連二亞硫酸鈉的使用，收率大于80%。反應(yīng)路線如下。

苯偶氮水楊酸還原法克服了水楊酸硝基還原法中水楊酸硝化的多位選擇性問題，使產(chǎn)品總收率得到提高。但反應(yīng)步驟多，過程中需多次進(jìn)行酸堿中和，操作繁復(fù)。重氮化合物不穩(wěn)定，遇光易分解，干燥的重氮鹽會(huì)分解放出氮?dú)舛ǎ嬖诎踩[患。

3 Kolbe-Schmitt法

Kolbe-Schmitt反應(yīng)是在干燥的酚鈉或類似物上與親電試劑二氧化碳發(fā)生甲?；磻?yīng)，最終在芳環(huán)上形成羧基。文獻(xiàn)[28-31]根據(jù)Kolbe-Schmitt反應(yīng)，以對(duì)氨基苯酚為原料，在催化劑作用下，于高溫高壓氣固反應(yīng)得化合物3，收率80～90%。反應(yīng)路線如下。

Hailiang Lü等[33]人使用超臨界CO2氣體，在高溫高壓下與酚鈉反應(yīng)制備5-氨基水楊酸，收率大于90%。

該法工藝路線簡(jiǎn)單，收率高。但反應(yīng)為氣固相反應(yīng)，局部易過熱，氨基苯酚在高溫高壓下易被氧化和聚合，且毒性大。對(duì)此，李光興等[32]人參考印度專利[29]，對(duì)原料9進(jìn)行了改進(jìn)。以對(duì)乙酰氨基苯酚(10)和堿性氫氧化物或其碳酸鹽為原料，在固體催化劑存在下，經(jīng)二氧化碳?xì)庀啻呋然苽?-氨基水楊酸鹽(11)，再酸化得產(chǎn)物。收率最高達(dá)92%。

劉志剛等[34]人以對(duì)氨基苯酚鈉為原料，加入離子液體氯化1-丁基-3-甲基咪唑，通入二氧化碳?xì)怏w，在高溫高壓下將氣固羧合反應(yīng)改為氣液羧合反應(yīng)，得5-氨基水楊酸鈉的反應(yīng)混合物后，用鹽酸酸化，收率81%。

Kolbe-Schmitt法工藝路線短，反應(yīng)收率高。反應(yīng)對(duì)水敏感，即使是微量的水也會(huì)顯著降低產(chǎn)品的量，無水操作要求高。且需高溫高壓，反應(yīng)條件苛刻，操作不便。原料毒性大，不符合環(huán)保及藥品生產(chǎn)要求。同時(shí)，由于苯環(huán)上-OH、-NH2(或-NHCOCH3)的定位效應(yīng)，反應(yīng)中仍會(huì)有一定量的異構(gòu)體存在，給后處理帶來麻煩。

4 鹵代芳烴水解還原法

鄭玉梅等[35]人以鄰氯苯甲酸(12)為起始原料，硝化反應(yīng)生成5-硝基鄰氯苯甲酸(13)，也有報(bào)道[36-37]直接以13為起始原料，根據(jù)鹵代烴的水解原理，在堿性條件下水解得到2,經(jīng)鋅粉/鹽酸還原得到最終產(chǎn)物?？偸章?8.7%。反應(yīng)路線如下。

李運(yùn)山等[38]人在此基礎(chǔ)上對(duì)反應(yīng)條件做了改進(jìn)，12得13后，以銅粉催化、吡啶助催化13生成2，在鋅- 甲酸肼復(fù)合體系作用下還原得目標(biāo)化合物。報(bào)道總收率約88%。

鹵代芳烴水解還原法中，苯環(huán)上吸電子基尤其是對(duì)位硝基的存在，使5-硝基鄰氯苯甲酸的水解反應(yīng)較易進(jìn)行，且反應(yīng)選擇性較好。但鹵代芳烴為環(huán)境有害物質(zhì)，后期還原反應(yīng)中同樣有成本高或污染嚴(yán)重等問題存在。

綜上所述，美沙拉嗪的合成仍存在較多壁壘和挑戰(zhàn)，諸如如何降低原料成本，如何確保反應(yīng)過程綠色環(huán)保，如何確定原料、輔料安全無毒，如何提高產(chǎn)率等。隨著原料藥合成研究的不斷深入，開發(fā)無毒、生物相容、生物可降解的美沙拉嗪原料藥仍是今后研究重點(diǎn)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)中“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、環(huán)?！钡囊?。

致謝：江蘇亞邦強(qiáng)生藥業(yè)有限公司橫向課題“抗結(jié)腸炎藥物美沙拉嗪原料藥合成工藝研究”經(jīng)費(fèi)支持。