烯丙孕素的合成及其晶體結(jié)構(gòu)

崔志剛 甄盼盼 楊雪 于小婷 張永贊 張磊 姜淋潔 趙健

摘要 通過(guò)更換反應(yīng)試劑對(duì)烯丙孕素的合成進(jìn)行了工藝優(yōu)化，使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程更適合放大生產(chǎn)，且安全環(huán)保、成本更低廉。該合成方法以 3-縮酮為原料，經(jīng)過(guò)格氏化反應(yīng)，水解反應(yīng)，氧化反應(yīng)得到烯丙孕素;并首次獲得烯丙孕素單晶，X- 射線衍射單晶結(jié)構(gòu)測(cè)定表明，其結(jié)構(gòu)為斜方 晶系，P212121 空間群，具有手性，晶胞參數(shù)：a=7.2501（15）魡，b=10.452（2）魡，c=22.252（5）魡，α =90° ，β =90° ，γ =90° ，V=1686.2（6）魡3，Z=4，Dc=1.223mg/m3，m=0.077mm-1，F(xiàn)（000）=672.0，GOF=1.034，Rint=0.0455，R1a，wR2b[I>2σ（I）]=0.0456（0.1017），Residuals=0.0520（0.1063e魡-3）。該晶體被劍橋晶體 數(shù)據(jù)中心收錄（申請(qǐng)人：崔志剛;晶體號(hào)：CCDC1914181）。烯丙孕素晶型的確定為后續(xù)研究烯丙孕素制劑新劑型等方面提供選擇。

關(guān)鍵詞 烯丙孕素;合成;晶體結(jié)構(gòu)

烯丙孕素（又稱四烯雌酮，Altrenogest），為淡黃色至黃色結(jié)晶性粉末;無(wú)臭無(wú)味，對(duì)光敏感，無(wú)引濕性;CAS 號(hào)：850-52-2。結(jié)構(gòu) 上與獸用藥類固醇群勃龍有關(guān)，是一種合成的 trienic C21 甾類孕 激素，屬于 19- 去甲睪丸素類。它是具有口服活性的促孕激素。與 所有類固醇一樣，烯丙孕素可通過(guò)自身脂溶性滲透入靶細(xì)胞中，然 后與特定受體結(jié)合來(lái)發(fā)揮作用，類似于天然孕酮的作用模式來(lái)抑 制促性腺激素的釋放，可作為家畜同期發(fā)情的藥物。烯丙孕素及其 口服液在歐洲使用得非常廣泛，歐盟（EMEA）和美國(guó)（FDA）已經(jīng)批 準(zhǔn)上市使用，主要用于調(diào)控母豬和母馬的同期發(fā)情。目前該產(chǎn)品已 經(jīng)上市，并取得了良好效益。

該化合物的制備[1-3]，通常以 3- 縮酮為原料，經(jīng)過(guò)格氏反應(yīng)，水 解反應(yīng)，氧化反應(yīng)得到烯丙孕素（圖 1），但是仍舊存在著工藝不利 于環(huán)保、生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)不安全等問(wèn)題?；谝陨蠁?wèn)題，本工作對(duì)烯丙孕素的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，更換了一些反應(yīng)試劑，從而 獲得了一種更適合放大生產(chǎn)的工藝，并且使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程更加安 全環(huán)保，成本更加低廉。此外，首次獲得烯丙孕素單晶，通過(guò) X- 射 線衍射儀測(cè)定其結(jié)構(gòu)，并確定其構(gòu)型。

目前，烯丙孕素的片劑在國(guó)外已有產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)暫無(wú)該產(chǎn)品，但 相關(guān)專利已有報(bào)道[4，5];對(duì)于作為藥物成分使用的化合物而言，晶體結(jié)構(gòu)對(duì)化合物的穩(wěn)定性、生物利用度等指標(biāo)有重要影響，目前研究晶體結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)和比較準(zhǔn)確的方法是 X- 射線衍射法。雖然烯丙孕素產(chǎn)品已進(jìn)入市場(chǎng)，但該化合物的晶體結(jié)構(gòu)尚未見(jiàn)報(bào)道。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ARX 400MHz 核磁共振儀（DMSO-d6 為溶劑，TMS 為內(nèi)標(biāo)）， 瑞士 Bruker 公司;Bruker Smart Apex 單晶衍射儀，德國(guó) BrukerAXS 公司。

2- 甲基四氫呋喃（純度：99%）;鎂屑（工業(yè)級(jí)）;DDQ（純度： 99%）;3- 溴丙烯（純度：98%）;二氯乙酸（純度：98%）;二氯甲烷 （AR）;乙酸乙酯（AR）;氯化銨（AR）;以上試劑均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)（天 津）有限公司;3- 縮酮，批號(hào)：30471403011，純度：95%，購(gòu)于浙江仙居君業(yè)藥業(yè)有限公司。

1.2 合成[6-9]

1）中間體 SX-02 的合成[10，11]。10L 反應(yīng)釜中分別加入 1.4kg 2-甲基四氫呋喃、鎂屑（0.31kg，12.74mol）和碘粒 5.0g，rt 攪拌;另 將 3- 溴丙烯（1.9kg，15.90mol），溶于 2.1kg 2- 甲基四氫呋喃中，攪勻后，緩慢滴加到上述溶液中，滴畢，繼續(xù)攪拌 1h，得到格氏試劑 溶液。將溶液轉(zhuǎn)移至 50L 反應(yīng)釜中，降溫至 0± 5℃;將 3- 縮酮 （2.0kg，6.37mol）溶于 13.5kg 2- 甲基四氫呋喃中，緩慢加入到上 述格氏液中，控溫 0± 5℃，加畢，保溫?cái)嚢?2h 后，TLC 監(jiān)測(cè)至原料 反應(yīng)完全。將氯化銨的飽和溶液（3.0kg 氯化銨溶于 15.0kg 水中） 置于 100L 的反應(yīng)釜中，攪拌，將上述反應(yīng)液緩慢地加入到氯化銨 的飽和溶液中，加畢，繼續(xù)攪拌 15min，加入乙酸乙酯 4.5kg，攪拌， 靜止分液，水相再分別用 9.0kg 乙酸乙酯萃取兩次，合并萃取液， 減壓濃縮得到中間體 SX-02。

SX-02：Rf=0.6（TLC 展開(kāi)劑：丙酮 / 石油醚 =1/8，V/V），淡黃色固體，1.92kg，收率：96.0%，1H NMR δ ：5.99～5.70（m，1H），5.64（s，1H），5.20～5.12 （m，2H），4.00 （s，4H），2.85～1.10（m，17H）， 0.89 （s，3H）。 1C NMR δ ：199.9，156.4，146.3，134.6，126.6， 123.2，120.0，82.1，64.3，64.2，50.9，46.2，41.8，40.3，37.1，35.0，3 1.7，31.0，27.5，25.9，25.8，23.9，13.9。

2）中間體 SX-03 的合成。50L 反應(yīng)釜中依次加入 SX-02 和 12.4kg 丙酮，控溫 10～15℃，緩慢滴加 10%硫酸溶液 7.66kg，滴 加完畢，保溫?cái)嚢?4h，TLC 監(jiān)測(cè)至原料完全反應(yīng)完畢。100L 反應(yīng)釜 中，加入 40.0kg 水，攪拌條件下加入上述反應(yīng)液，控溫 0± 5℃，加 畢，分別用 13.0kg 二氯甲烷萃取 3 次，合并萃取液，用 2.0kg 無(wú)水 硫酸鈉干燥 0.5h，過(guò)濾，濾液濃縮，得到中間體 SX-03。SX-03：Rf=0.5 （TLC 展 開(kāi) 劑 ： 丙 酮 / 石 油 醚 =1/8，V/V）， 油 狀 液 體 ， 1.8kg，93.7% ，1H NMR δ ：5.99 ～5.70 （m，1H），5.64（s，1H）， 5.20～5.12（m，2H），2.85～1.10（m，17H），0.89（s，3H）。1C NMRδ ：211.1，136.0，135.0，129.7，127.9，119.9，119.4，82.3，47.0， 45.3，45.2，41.9，39.5，35.0，33.4，30.9，29.9，27.8，25.9，24.2，14.9。

3）烯丙孕素的合成[12，13]。20L 反應(yīng)釜中分別加入 11.7kg 二氯 甲烷和 SX-03 粗品，rt 下攪拌至溶解，緩慢加入 1.80kg DDQ，加 畢，攪拌 1h，TLC 檢測(cè)至原料反應(yīng)完全。將反應(yīng)液過(guò)濾，向?yàn)V液中加入 3.0kg 15%碳酸氫鈉溶液，攪拌 30min，靜置分層，有機(jī)層分別 加入 1.5kg 水洗兩次，攪拌 15min，靜置分液，有機(jī)層加入 0.2kg無(wú)水硫酸鈉干燥 0.5h，過(guò)濾，濾液濃縮至干，加入 2.7kg 乙酸乙酯， 加熱攪拌溶解，然后攪拌大量固體析出，攪拌 1h，過(guò)濾，濾餅于60± 5℃真空干燥 5h，得到烯丙孕素成品。

烯丙孕素：Rf=0.3（TLC 展開(kāi)劑：丙酮 / 石油醚 =1/8，V/V），黃 色結(jié)晶粉末，1.42kg，收率：74.7%，1H NMR（譜圖見(jiàn)圖 2）δ ：6.49（dd，J=10.2HZ，1H），6.43 （dd，J=10.2HZ，1H），5.98～5.96 （m，1H），5.67（s，1H），5.06～5.01（m，2H），2.80～1.10（m，17H），0.90（s，3H）。 1C NMR δ ：197.9，156.4，143.1，142.4，136.2，126.8， 123.9，123.3，117.6，81.0，49.4，48.1，42.9，38.2，36.8，33.6，31.2， 27.2，24.1，23.2，17.3。

1.3 烯丙孕素的單晶培養(yǎng)及晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定[14]

制備過(guò)程：將 0.5g 烯丙孕素加入到 20mL 乙酸乙酯中，溶解， 過(guò)濾，放入在 100mL 單口瓶中，用保鮮膜密封，保鮮膜用細(xì)針插五 個(gè)小孔，放置;逐漸形成晶體;選取大小為 0.22mm× 0.18mm× 0.14mm 的單晶，用 Bruker Smart ApexII CCD 衍生儀收集衍生 數(shù)據(jù)。

晶體結(jié)構(gòu)描述：晶體屬于斜方晶系，P212121 空間群，具有手性， 純度大于 99%，晶胞參數(shù)如表 1。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

本文以 3- 縮酮為原料[15-18]，通過(guò)格氏化反應(yīng)，水解反應(yīng)，氧化 反應(yīng)得到烯丙孕素。其中，在格氏化反應(yīng)中，由于制備常規(guī)格氏試 劑所用的溶劑為乙醚，但是乙醚的沸點(diǎn)很低，生產(chǎn)過(guò)程中很危險(xiǎn)， 因此，本文采用 2- 甲基四氫呋喃作為格氏化反應(yīng)的溶劑;2- 甲基四氫呋喃沸點(diǎn)高，具有醚和呋喃的雙重性質(zhì)，避免了在格氏反應(yīng)過(guò) 程中升溫帶來(lái)的危險(xiǎn)性;因此在生產(chǎn)過(guò)程中使用 2- 甲基四氫呋喃作為格氏化反應(yīng)的溶劑不但安全，還可以回收重復(fù)利用，既解決了生產(chǎn)過(guò)程中帶來(lái)的安全隱患，也降低了生產(chǎn)成本;在水解反應(yīng)過(guò)程中，本文采用了丙酮為溶劑，稀硫酸作為酸解劑，在常溫下通過(guò)水 解反應(yīng)即可得到產(chǎn)品，反應(yīng)快，雜質(zhì)少，處理簡(jiǎn)單。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)解析

烯丙孕素的晶體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 3，部分鍵長(zhǎng)和鍵角數(shù)據(jù)和氫鍵的數(shù)據(jù)見(jiàn)表 2 和表 3。

烯丙孕素單晶的培養(yǎng)是烯丙孕素樣品用乙酸乙酯溶解，在一定條件下經(jīng)過(guò)緩慢揮發(fā)得到;利用 X- 單晶衍射儀確定了烯丙孕素晶體的空間點(diǎn)群和構(gòu)效方式;最終確定了烯丙孕素的絕對(duì)構(gòu)型。

3 結(jié)論

本文對(duì)烯丙孕素的合成進(jìn)行了工藝優(yōu)化，優(yōu)化后的工藝更適合批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，工藝安全性更高;同時(shí)培養(yǎng)出 了單晶并進(jìn)行了測(cè)試，進(jìn)一步了解烯丙孕素晶體的空間構(gòu)型，由于 該晶體具有很好的晶型結(jié)構(gòu)，對(duì)后續(xù)研究烯丙孕素新劑型，豐富臨 床給藥方式，改善藥代動(dòng)力學(xué)，減少刺激性，提高安全性等方面，具有一定的參考價(jià)值。

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