達(dá)比加群酯的合成工藝改進(jìn)

談東明，黃小瑩，范麗明，姜玉欽*

(1.中國醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)股份有限公司，北京 100061；2.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042；3.河南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

達(dá)比加群酯(Dabigatran etexilate,5)，又名泰畢全，化學(xué)名3-((2-((4-(己氧基羰基氨基-亞氨基-甲基)苯基氨基)-甲基)-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-羰基)-吡啶-2-基氨基)丙酸乙酯，由德國勃林格殷格翰公司研發(fā)的一種直接凝血酶抑制劑。2010年，獲得美國FDA批準(zhǔn)用于非瓣膜房顫患者的卒中和全身的栓塞預(yù)防[1-2]。達(dá)比加群酯是可口服的、強(qiáng)效、直接凝血酶抑制劑。與華法林相比，具有幾個(gè)潛在的優(yōu)勢，包括劑量固定，不需要血液凝固監(jiān)測，以及降低藥物相互作用的傾向。其中在一項(xiàng)針對非瓣膜性房顫患者的大型III期實(shí)驗(yàn)中，美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的達(dá)比加群酯劑量(150 mg，每日兩次)優(yōu)于華法林預(yù)防中風(fēng)和全身性麻痹。在已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和臨床研究中均表現(xiàn)出良好的療效及藥動學(xué)特性，達(dá)比加群酯是口服抗凝血藥物研究的一大進(jìn)步。

已報(bào)道的達(dá)比加群酯(5)合成文獻(xiàn)較多[3-13]，郭雅俊[1]等人采用3-硝基-4-氯苯甲酸為起始原料，經(jīng)酰氯化、酰胺縮合、甲胺化、催化氫化、縮合關(guān)環(huán)、氰基氨解和酯化等7步反應(yīng)合成了達(dá)比加群酯，總收率44.2%；周長岳[6]等人采用對氨基苯甲氰為起始原料，通過一系列反應(yīng)制得達(dá)比加群酯化合物，反應(yīng)總收率37.5 %，開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)了一種全新的達(dá)比加群酯合成路線，反應(yīng)條件溫和，對環(huán)境污染小，有益于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，我們課題組通過以3-氨基-4-(甲基氨基)苯甲酸為原料，經(jīng)過關(guān)環(huán)[14]、縮合、成脒，再與氯甲酸正己酯進(jìn)行酰化反應(yīng)得到達(dá)比加群酯，并對各步反應(yīng)條件 (如溶劑、反應(yīng)溫度、物料比等)進(jìn)行深入研究并進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)室小試時(shí)，得到總收率50 %，純度99.7 %的達(dá)比加群酯原料藥，且該合成路線中一鍋法合成達(dá)比加群酯氰基中間體，成脒反應(yīng)用乙酰氯代替常用的氯化氫乙醇溶液，可以控制加入乙酰氯的用量，減少氯化氫氣體對設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染。圖1列出了該反應(yīng)進(jìn)行的一系列過程。

圖1 達(dá)比加群酯的合成路線Fig.1 The Total Synthesis of Dabigatran Etexilate

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

氯乙醛、對氨基苯腈、3-(吡啶-2-基氨基)丙酸乙酯、N,N-羰基二咪唑、乙酰氯、對甲苯磺酸、三乙胺、氯甲酸正己酯；乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醇、丙酮、四氫呋喃、正己烷、三氯甲烷等均為分析試劑。

FA2004電子天平；Thermo Ultimae 3000高效液相色譜儀；雷磁PHS-3C型pH計(jì)；DZF-6020真空干燥箱。

1.2 化合物(2)合成或制備

在配有溫度計(jì)的200 mL三頸圓底燒瓶中，0℃條件下加入乙醇100 mL，緩慢滴加乙酰氯 (1.17 g,0.015 mol)，之后化合物3 (5.0g,0.010 mol)，封口攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，體系旋干，所得反應(yīng)中間體與pH值為9的20 mL氨氣乙醇溶液反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得殘余物用乙酸乙酯25 mL分兩次提取，合并后的乙酸乙酯相中滴加溶有5.0 g對甲苯磺酸的乙酸乙酯溶液，25℃條件下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，干燥，即得5.64 g化合物4，收率86.8 %，液相純度90.7 %。1H NMR (400 MHz,DMSO-d6) δ:8.79 (s,2H),8.38 (d,J = 4.0 Hz,1H),8.34 (s,2H),7.62 (d,J = 8.0Hz,2H),7.55 (t,J = 7.7 Hz,1H),7.48 (d,J = 8.0 Hz,3H),7.40 (d,J = 8.0 Hz,1H),7.35 (t,J = 4.0 Hz,1H),7.15 (dd,J = 1.6,1.2 Hz,2H),7.11 (d,J = 8.0 Hz,2H),6.88 (dd,J = 12,8 Hz,3H),4.64 (d,J = 4.0 Hz,2H),4.22 (t,J = 8.0 Hz,2H),3.97 (q,J = 12.0 Hz,2H),3.76 (s,3H),2.68 (t,J = 8.0 Hz,2H),2.28 (s,3H),1.12 (t,J = 8.0 Hz,3H);13C NMR (150 MHz,DMSO-d6) δ :171.0,170.3,164.2,156.0,153.4,153.1,148.7,140.8,137.9,137.2,129.7,129.4,128.2,125.5,122.8,122.1,121.3,119.5,113.3,111.8,109.5,60.0,44.4,33.0,29.9,20.8,14.0.HR MS:m/z Calcd for C27H29N7O3(M+H)+ 500.2410,found 500.2384。

1.3 達(dá)比加群酯(3)合成或制備

在配有溫度計(jì)的200 mL三頸圓底燒瓶中，將化合物4 (5.0 g,7.45 mmol)，加入二氯甲烷50 mL，5 ℃緩慢滴加三乙胺 (2.26 g,22.35 mmol)，緩慢滴加氯甲酸正己酯 (3.06 g,18.63 mmol)，TLC監(jiān)控反應(yīng)結(jié)束，萃取，減壓蒸出二氯甲烷得到達(dá)比加群酯粗品，用乙腈重結(jié)晶得到白色棉絮狀固體達(dá)比加群酯3.75 g，收率80.3 %，精制品液相純度99.7 %。1H NMR (600 MHz,DMSO-d6) δ:9.15 (s,1H),8.63 (s,1H),8.39 (d,J = 4.2 Hz,1H),7.79 (d,J = 9.0 Hz,2H),7.54 (t,J = 7.8 Hz,1H),7.47 (s,1H),7.40 (d,J = 8.4 Hz,1H),7.20-7.07 (m,2H),6.95 (t,J = 5.4 Hz,1H),6.89 (d,J = 8.4 Hz,1H),6.76 (d,J = 8.4 Hz,2H),4.59(d,J=5.4 Hz,2H),4.22 (t,J = 7.2 Hz,2H),4.01-3.93 (m,4H),3.76 (s,3H),2.68 (t,J=7.2 Hz,2H),1.57 (dd,J = 14.2,6.9 Hz,2H),1.28 (s,6H),1.13(t,J=7.2 Hz,3H),0.87 (t,J = 6.6 Hz,3H);13C NMR (150 MHz,DMSO-d6) δ:171.0,170.3,166.4,164.2,156.0,153.7,151.6,148.7,140.8,137.9 ,137.2,129.3,129.2,122.8,122.1,121.2,121.0,120.9,119.5,111.4,109.5,64.1,60.0,59.7,44.3,33.0,31.0,29.9,28.6,25.2,22.1,20.8,14.0,13.9.HR MS:m/z Calcd for C34H41N7O5(M+H)+ 628.3247,found 628.3193。

2 結(jié)果與討論

2.1 醇解反應(yīng)物料比對化合物2收率的影響

保持其他參數(shù)和條件一致，醇解反應(yīng)物料比對化合物2收率的影響進(jìn)行研究，得到結(jié)果如表1。

表1 反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物2收率的影響Table 8 Effect of molar ratio of reaction materials on the yield of compound 4

由表1可以看出，當(dāng)乙酰氯投料量為1.5 eq時(shí)，反應(yīng)收率89.1 %，產(chǎn)品純度88.5 %以上，結(jié)果較好。繼續(xù)增大乙酰氯的量，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度并沒有提高，反而增加了成本，并且伴隨有酯基水解，有大量副產(chǎn)物生成。因而乙酰氯投料量優(yōu)選1.5 eq。

2.2 胺解反應(yīng)溫度對化合物2收率的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度不同，成脒反應(yīng)胺解產(chǎn)物的收率和純度也不同。實(shí)驗(yàn)表2顯示不同反應(yīng)溫度對化合物2收率的影響。

表2 反應(yīng)溫度對化合物2收率的影響Table 9 Effect of reaction temperature on the yield of compound 2

由表2可知，低溫反應(yīng)時(shí)原料沒有反應(yīng)完全，耗時(shí)長，收率低。但溫度過高會有副反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)品純度下降。經(jīng)過大量反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)反應(yīng)溫度為20 ℃時(shí)，反應(yīng)收率和純度最高，反應(yīng)時(shí)間短。

2.3 成鹽反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物2收率的影響

其他反應(yīng)物料投料量等反應(yīng)條件不變，室溫條件下反應(yīng)。不同反應(yīng)物料物質(zhì)的量比的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物2收率的影響Table 10 Effect of molar ratio of reaction materials on the yield of compound 4

由表10可以看出，當(dāng)對甲苯磺酸的投料量為胺解產(chǎn)物粗產(chǎn)品的3.0 eq時(shí)，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度均達(dá)到90.0 %以上，結(jié)果較好。繼續(xù)增大對甲苯磺酸的量，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度并沒有大幅度提高，反而增加了成本。因而乙酰氯投料量優(yōu)選胺解產(chǎn)物粗產(chǎn)品的3.0 eq。

2.4 反應(yīng)溶劑量對化合物3收率的影響

其他反應(yīng)物料投料量及反應(yīng)條件如下，在不同反應(yīng)溶劑量條件下反應(yīng)。不同反應(yīng)溶劑量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)溶劑量對化合物3收率的影響Table 4 Effect of the amount of reaction solvent on the yield of compound 5

由表4可知，在其他條件選定不變的情況下，二氯甲烷是比較理想的反應(yīng)溶劑。進(jìn)一步的分析，當(dāng)二氯甲烷用量為10倍量時(shí)，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度最高，可達(dá)到90.0 %以上。因此，該步反應(yīng)選擇二氯甲烷為最佳反應(yīng)溶劑。

2.5 反應(yīng)溫度對化合物3收率的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度不同，所得達(dá)比加群酯的收率和純度也不同。表13顯示不同反應(yīng)溫度對化合物3收率的影響。

表5 反應(yīng)溫度對化合物3收率的影響Table 5 Effect of reaction temperature on the yield of compound 5

由表5可知，當(dāng)反應(yīng)溫度大于20 ℃，副反應(yīng)增多，產(chǎn)品純度降低。經(jīng)過大量反復(fù)實(shí)驗(yàn)，綜合分析，當(dāng)反應(yīng)溫度為5 ℃時(shí)，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度最高，反應(yīng)時(shí)間短，能耗低。

2.6 反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物3收率的影響

保持其他參數(shù)和條件一致，對反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物5收率的影響進(jìn)行研究，得到結(jié)果如圖表6。

表6 反應(yīng)物料物質(zhì)的量比對化合物5收率的影響Table 6 Effect of molar ratio of reaction materials on yield of compound 5

由表6可以看出，當(dāng)氯甲酸正己酯的投料量為化合物2的2.5 eq時(shí)，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度均達(dá)到90.0 %以上，結(jié)果較好。繼續(xù)增大氯甲酸正己酯的量，反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度下降，且增加了成本。因而氯甲酸正己酯投料量優(yōu)選胺解產(chǎn)物粗產(chǎn)品的2.5 eq。

3 結(jié)論

(1) 在0 ℃條件下，將乙酰氯滴加到乙醇溶液中，加入化合物1，密封反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去溶劑，0 ℃條件下，所得蒸餾底物通入氨氣乙醇溶液，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去溶劑，得殘余物用乙酸乙酯分兩次提取，在合并后的乙酸乙酯相中加入對甲苯磺酸，25 ℃反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，烘干，得到化合物2。

(2) 將化合物2、三乙胺溶于二氯甲烷溶液中，5 ℃條件下，滴加氯甲酸正己酯，反應(yīng)結(jié)束后，體系萃取，有機(jī)相濃縮，所得粗品用乙腈精制，得到達(dá)比加群酯。

(3) 本論文通過大量實(shí)驗(yàn)，對達(dá)比加群酯小試工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，確定一條合成路線，該路線具有操作方便、原料廉價(jià)易得、反應(yīng)收率高、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。