達比加群酯專利技術(shù)分析

李占成，胡新濤

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163)

0 引言

達比加群酯，化學名稱為3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亞氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯，英文名為Dabigatran etexilate，屬于口服抗凝血藥物[1]，用于預防急性靜脈血栓[2]。作為達比加群的前體藥物，達比加群酯屬于非肽類凝血酶抑制劑，口服經(jīng)過胃腸吸收后，將在人體內(nèi)部轉(zhuǎn)化為能夠直接抗凝血的達比加群[3]。相比于其他抗凝類藥物，該藥具有起效快、服用方便等優(yōu)點。2013年4月達比加群酯在中國上市，商品名為“泰畢全”，其化合物專利于2018年2月16日在中國到期[4]。自達比加群酯被首次報道以來，其相關(guān)的專利申請量逐年遞增，專利保護內(nèi)容包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進、晶型的制備及合成方法等諸多方面。為分析達比加群酯相關(guān)技術(shù)專利的申請狀況與合成路線，本文對達比加群酯的專利申請情況以及具有代表性的合成方法進行了整理。

1 達比加群酯專利申請概況

1997年德國貝林格爾英格海姆國際有限公司(Boehringer Ingelheim)首次在專利DE19706229A中記載了化合物3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亞氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯，該化合物為一系列通式化合物中的一個具體化合物，實際為后來命名的達比加群酯。之后一直到2001年，再無關(guān)于達比加群酯的專利申請。2001年，同樣是貝林格爾英格海姆國際有限公司繼續(xù)提出了申請?zhí)枮镈E10133786A1的專利申請，在該篇專利中報道了其用于治療關(guān)節(jié)炎相關(guān)疾病。貝林格爾英格海姆國際有限公司于2002年繼續(xù)申請了專利，專利號為DE10209985A1，在該篇專利中，首次報道了3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亞氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯的甲磺酸鹽，即達比加群酯甲磺酸鹽，并報道了達比加群酯為以下化合物的雙前藥，見圖1。

圖1 達比加群酯在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成的活性化合物

即在體內(nèi)，達比加群酯僅僅轉(zhuǎn)化成如圖1所述的活性化合物。達比加群酯的主要適應癥為手術(shù)后深靜脈血栓形成的預防。該專利還記載了藥學上可接受的鹽，最優(yōu)選的是甲磺酸鹽，其作為活性成分，被制備成了藥劑。貝林格爾英格海姆國際有限公司于2003年申請的專利DE10339862A1首次報道了達比加群酯的半水合物。該公司同年申請的另一份專利DE10337697A報道了一種特定的含有達比加群酯或其藥學上可接受的鹽(如酒石酸鹽、富馬酸鹽、丁二酸鹽、檸檬酸鹽與蘋果酸鹽)，或其水合物的片劑。該公司于2004年在原DE19706229A的基礎(chǔ)上，對達比加群酯的制備方法做了改進，并將其記載在專利EP1609784A1中。同樣，在2004年，該公司在專利WO2004093881A2中報道：達比加群酯作為第二種活性成分，可用于制備一種藥物組合物。從中可以看出，在2005年之前，除德國貝林格爾英格海姆國際有限公司之外，無任何其他公司或個人提出達比加群酯相關(guān)的專利申請。直到2005年，美國的Vddi Pharmaceuticals公司提出了一篇關(guān)于達比加群酯的專利申請WO2005087266A1。在2006年之前，國內(nèi)仍未出現(xiàn)關(guān)于達比加群酯的專利申請，直到2006年，復旦大學才第一次提出關(guān)于達比加群酯的專利申請CN1861596A，結(jié)束了國內(nèi)申請的空白。該專利主要對其制備方法進行了研究。自1997年出現(xiàn)第一份關(guān)于達比加群酯的專利申請以來，在該藥物上市之前的一段時間，相關(guān)的專利申請量一直保持在個位數(shù)，申請量極少。該藥物被批準上市之后，才正式走入公眾視野。經(jīng)統(tǒng)計，截至目前，專利申請量從高到低依次如下，排在第一的是中國，其次是美國、歐洲、印度、日本、韓國。通過對該領(lǐng)域的主要申請人進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，專利申請量最多的是該藥物的開發(fā)公司貝林格爾英格海姆國際有限公司，國內(nèi)在該領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔疃嗟氖翘旖蛩幬镅芯吭海瑖鴥?nèi)申請量排名靠前的公司還有四川海思科制藥有限公司、浙江海正藥業(yè)股份有限公司等。國內(nèi)的專利申請都集中在該藥物上市之后，因此起步較晚，但申請量卻在全球遙遙領(lǐng)先。

2 達比加群酯合成技術(shù)的研究歷程

2.1 原研專利首次報道的合成方法

早期對達比加群酯的合成報道較少，原研發(fā)公司德國貝林格爾英格海姆國際有限公司(Boehringer Ingelheim)于1997年在其首份專利DE19706229A中記載了達比加群酯的制備方法：以4-氯-3-硝基苯甲酸甲酯為原料，在甲胺水溶液中發(fā)生親核取代反應，隨后經(jīng)Pd/C還原制得4-甲胺基-3-氨基苯甲酸甲酯，再與(4-氰基苯胺基)乙酸在EDCI(即1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽)和HOBT(即1-羥基苯并三唑)作用下縮合，得到3-[2-(4-氰基苯胺基)乙酰胺基]-4-甲胺基苯甲酸甲酯，隨后在冰乙酸作用下得到苯并咪唑類化合物，再經(jīng)氫氧化鋰水解成酸，與氯化亞砜反應生成酰氯；酰氯與3-(吡啶-2-基胺基)丙酸乙酯反應得到氰基化合物；氰基化合物相繼用氯化氫的飽和乙醇溶液及碳酸銨的乙醇溶液處理，制得脒類化合物，最后與氯甲酸正己酯在堿的作用下制得達比加群酯。該工藝路線使用了有強腐蝕性的氫氧化鋰，有一定的危險性，不利于保護環(huán)境。另外，縮合劑EDCI對水分很敏感，易變質(zhì)，易影響反應，且價格昂貴，生產(chǎn)成本高。

2.2 圍繞原研專利合成方法的改進

在后專利即貝林格爾英格海姆國際有限公司在其公開的專利EP1609784A1中指出，上述原研專利DE19706229A通過使相應被取代的(4-苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲腈與氨反應制備被取代的4-(苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲脒。就生產(chǎn)成本而言，該方法的生產(chǎn)技術(shù)極為繁復，產(chǎn)生了令人擔憂的酸處理的高負擔。EP1609784A1提供了一種制備被取代的4-(苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲脒的改進方法，用該方法可避免該生產(chǎn)制程中的繁復步驟，具體步驟為(a)將任選的合適的被取代的二氨基苯與2-[4-(1，2，4-二唑-5-酮-3-基)-苯氨基]-乙酸縮合，(b)將由此獲得的產(chǎn)物氫化，及(c)任選地將甲脒基優(yōu)選在有堿存在下以烷基鹵素甲酸酯。同樣，圍繞上述原研專利中的制備方法，國內(nèi)專利CN103275065A中提到的原研專利DE19706229A的合成方法中，化合物硝基的還原使用了鈀碳加氫的方法。但是，這一方法的技術(shù)要求很高，且需要高壓反應裝置。更為重要的一點是，加氫還原反應很難得到高質(zhì)量的產(chǎn)品IV，而通常反應得到的油狀產(chǎn)物含有20%-40%的雜質(zhì)，這為其分離純化造成了極大的難度。接下來，合成苯并咪唑的反應收率通常只有50%左右，而且化合物VI的純化需要柱色譜進行分離。正是由于上述缺點，使得這一合成達比加群酯的方法不適用于工業(yè)級的放大生產(chǎn)。另外，隨后的脒化反應選擇性也較差，而且會產(chǎn)生強酸性廢水，并且由于氯甲酸正己酯含較多的異構(gòu)體雜質(zhì)，作為最后一步反應的主要原料，將導致最終產(chǎn)品需要多次精制才能制得合格產(chǎn)品。針對以上技術(shù)缺陷，專利中提供了一種新的生產(chǎn)達比加群酯的方法：以對甲氨基-間硝基苯甲酸為原料，進行酯化反應，將酯化產(chǎn)物中的硝基還原為氨基，將還原產(chǎn)物與化合物[4-(5-氧代-4，5-二氫-[1，2，4]噁二唑-3-基)-苯基氨基]-乙酸反應，然后再與氫氣反應，接著將所得產(chǎn)物與氯甲酸酯反應，然后脫除結(jié)構(gòu)中酯基的R1-O-，得到中間體(D7)；中間體(D7)與反應原料3-(吡啶-2-基氨基)-丙酸乙酯反應，得到達比加群酯。該生產(chǎn)方法的所需原料及試劑價廉易得，成本低，且各步反應良好，選擇性高，生產(chǎn)方法操作簡單，條件溫和，總收率可達52%，純度達99%以上，三廢排放少，對環(huán)境友好，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，符合作為藥物中間體的要求。專利CN102850327A中針對上述原研專利DE19706229A的不足，在制備達比加群酯時，引入了一種新的中間體化合物7，見圖2。

利用該中間體一步反應就可以高收率的得到目標化合物達比加群酯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利提供的達比加群酯的制備方法采用的試劑價格便宜，各步反應時間短，收率高，條件溫和，中間體純化方便，無疑是一種高收率低成本制備達比加群酯的優(yōu)良方法。

圖2 CN102850327A公開的達比加群酯合成路線

2.3 其他主要創(chuàng)新性合成方法

此外，還存在一部分專利，并不是在原研專利的基礎(chǔ)上進行的改進，而是提出了一系列全新的制備方法。復旦大學在專利CN1861596A中指出，2002年德國Boehringer Ingelheim Pharma KG公司的Norbert H.Hauel課題組報道的對凝血酶抑制劑 BIBR-953及BIBR-1048的合成路線(I)，即以價格較高的原料1開始，使用了后處理較麻煩的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為溶劑合成化合物2；化合物4在CDI(即N，N′-羰基二咪唑)的作用下合成化合物5，以及化合物5酸解后加(NH4)2CO3氨化得到化合物6，兩步產(chǎn)率較低，給生產(chǎn)帶來不便。而且這種合成路線的總產(chǎn)率較低(11.1%)。針對該技術(shù)缺陷，專利提出了一種改進的技術(shù)措施，即在化合物1制備化合物2的步驟中采用溶劑CH2Cl2替代已有技術(shù)路線中的DMF；采用化合物10或10′由化合物2合成中間體3或3′，其中，化合物10或10′采用廉價易得的化合物9或 9′制得；化合物4或4′采用縮合效果較好的1-羥基苯并三唑(HOBT)和1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)以及化合物12合成中間體5或5′。其中，化合物12采用廉價易得的化合物11制得；化合物5或5′酸解后直接采用飽和NH3的無水乙醇進行氨化得到化合物6或6′，結(jié)果較理想，目標化合物總收率接近50%。同時，該發(fā)明對其進行了類似物的合成，也得到了較好的結(jié)果。德國貝林格爾英格海姆國際有限公司的另外3份專利WO2007071743A1、WO2007071742 A1、WO2009153215A1公開了達比加群酯的另一種合成方法，即先用4-氨基芐腈依次與鹽酸羥氨和乙醇鈉反應得4-氨基-N，N′-羥基苯甲脒，繼續(xù)依次與碳酸二甲酯和乙醇鈉反應生成噁二唑類化合物，再和溴乙酸乙酯反應得到仲氨類化合物，經(jīng)堿水解得到羥酸，然后在CDI存在下與3-[(3-氨基-4-甲胺基苯甲?；?(吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯縮合得到苯并噻唑類化合物，經(jīng)Pd/C催化還原后再與鹽酸成鹽，并在堿性條件下與氯甲酸正乙酯反應制得達比加群酯。該合成工藝中，各個化合物中間體難以精制提純，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。對此，專利CN105906607A對上述3份專利的制備方法做了改進，a、3-{[(3-氨基-4-甲胺基)苯甲?；鵠(吡啶-2-基)氨基}丙酸乙酯(2)經(jīng)酰胺化，脫水縮合反應為3-[[[2-[[(4-氰基苯基)氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯(3)；b、(3)轉(zhuǎn)化為3-[[[2-[[(4-脒基苯基)氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯(4)；c、(4)?；癁檫_比加群酯(1)。該工藝起始原料易得，反應條件溫和、收率較高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。專利WO2015027893A1同樣針對上述德國貝林格爾英格海姆國際有限公司的3份專利中報道的制備路線進行了改進(見圖3)，包括以下步驟：(1)以化合物A為原料，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)縮合劑的作用下與化合物B反應，生成化合物C；(2)化合物C和化合物D在-30℃至-78℃的溫度下，在二甲基亞砜(DMSO)為氧化劑和有機堿的作用下，在草酰氯的協(xié)同作用下進行 Swern氧化反應，生成化合物D；(3)化合物D與化合物E在酸的催化下生成亞胺中間體，然后未經(jīng)處理在碘甲烷的作用下進行甲基化反應，生成化合物F；(4)化合物F在還原劑的作用下進行還原反應生成化合物G。該專利的達比加群酯的合成方法以化合物A為原料(化合物A的工業(yè)成本為大概100元/g)，大大降低了合成苯并咪唑環(huán)所花費的原料和試劑費用，具有可觀的經(jīng)濟價值和較強的市場競爭力，且反應過程中不排出大量的廢酸，具有環(huán)保價值。此外，該專利的合成方法收率較高，后處理方便，為達比加群酯的工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)提供了一條優(yōu)選的方案。

3 結(jié)論

自達比加群酯研發(fā)以來，在其上市之前，關(guān)于其衍生物、制備、晶型、鹽等的報道都非常少，國內(nèi)更是直到2006年才首次報道了其制備方法。但在該藥物上市之后，國內(nèi)的研究熱情空前，截至目前，專利申請量居世界首位，并處于遙遙領(lǐng)先的地位。專利涉及達比加群酯的晶型、鹽、精制純化、結(jié)構(gòu)衍生優(yōu)化、方法制備等方面。隨著達比加群酯化合物專利于2018年2月16日在中國到期，該藥物的使用成本明顯降低。同時，科研人員將致力于通過結(jié)構(gòu)修飾，制備出更多的新衍生物，這其中或許存在藥效更好的化合物?？傊撍幬锏陌l(fā)展前景值得進一步跟蹤關(guān)注。