鹽酸胺碘酮合成路線及雜質(zhì)控制策略分析

劉存領(lǐng),王飛龍,侯秋玲,王玲玉,尹彩霞

(1.山東方明藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司,山東 菏澤 274500;2.菏澤市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院,山東 菏澤 274500)

鹽酸胺碘酮是由LaboratoireLabaz于19世紀(jì)60年代初期合成的苯并呋喃衍生物,為Ⅲ類抗心律失常藥物。鹽酸胺碘酮片劑于1966年12月在法國(guó)獲批上市,鹽酸胺碘酮注射液最早于1977年2月19日在法國(guó)上市銷售,規(guī)格為3 mL/150 mg,商品名為Cordarone,之后該注射液在歐洲其他國(guó)家獲批上市。目前,賽諾菲公司的鹽酸胺碘酮注射液原研制劑已進(jìn)口中國(guó),規(guī)格為3 mL/150 mg,商品名為可達(dá)龍,臨床用于不宜口服給藥時(shí)治療嚴(yán)重的心律失常,包括房性心律失常伴快速室性心律、W-P-W綜合征的心動(dòng)過(guò)速、嚴(yán)重的室性心律失常、體外電除顫無(wú)效的室顫相關(guān)心臟停博的心肺復(fù)蘇[1]。

注射液的質(zhì)量與其原料藥的有關(guān)物質(zhì)限度水平密切相關(guān),鹽酸胺碘酮原料藥的雜質(zhì)限度水平又與其選擇的合成路線,起始物料雜質(zhì)水平及中間體雜質(zhì)限度及成品標(biāo)準(zhǔn)中雜質(zhì)限度控制水平密切相關(guān),本文就該原料藥合成的路線、起始物料、中間體及成品等有關(guān)物質(zhì)雜質(zhì)限度的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行綜述分析,以期達(dá)到不斷提高原料藥雜質(zhì)控制水平的目的。

1 鹽酸胺碘酮合成路線分析

鹽酸胺碘酮首先由比利時(shí)Marly氮?dú)夂突瘜W(xué)產(chǎn)品公司合成,有多條合成路線,文獻(xiàn)報(bào)道的合成工藝路線有[2]:

1.1 合成路線一

以1-溴代-2-戊酮和水楊醛為起始物料,經(jīng)環(huán)合,還原,制備得到關(guān)鍵中間體2-丁基苯并呋喃,然后經(jīng)與對(duì)甲氧基苯甲酰氯傅克反應(yīng),脫甲基,碘代,與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽縮合步驟制得鹽酸胺碘酮。該路線雖然步驟較短,但反應(yīng)條件較為苛刻,有多步高溫反應(yīng),需特殊生產(chǎn)設(shè)備,另外,起始物料1-溴代-2-戊酮無(wú)供應(yīng)。

1.2 合成路線二

以2-溴代己酸甲酯和水楊醛為起始物料,經(jīng)縮合,水解,環(huán)合三個(gè)步驟制得關(guān)鍵中間體2-丁基苯并呋喃,與路線一一樣,2-丁基苯并呋喃與對(duì)甲氧基苯甲酰氯在路易斯酸催化下發(fā)生傅克反應(yīng),經(jīng)脫甲基,碘代,與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽縮合制備得到鹽酸胺碘酮。

1.3 合成路線三

以對(duì)羥基苯甲酸為起始物料,經(jīng)碘代,乙酰化,氯代得到4-(氯羰基)-2,6-二碘苯基乙酸酯(酰氯中間體),再與2-丁基苯并呋喃發(fā)生傅克反應(yīng),然后脫去乙?；?最后與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽縮合得到鹽酸胺碘酮。酰氯中間體分子結(jié)構(gòu)中兩個(gè)碘原子的存在,位阻很大,使得該化合物與2-丁基苯并呋喃的傅克反應(yīng)較難進(jìn)行,且得到的產(chǎn)物呈黏膠狀,難以分離。

1.4 合成路線四

該路線與路線三類似,相比路線三,取消了乙?；Ｗo(hù)和脫保護(hù)操作,雖然步驟少,但未加保護(hù)的酚羥基活性高,導(dǎo)致副產(chǎn)物增加,產(chǎn)物不易分離。

1.5 合成路線五

以氯乙酸和水楊醛為起始物料,經(jīng)八個(gè)合成步驟得到鹽酸胺碘酮,該路線步驟長(zhǎng),工藝復(fù)雜,用到氯乙酸,乙酸酐,正丁酸酐,水合肼等高毒高危試劑,不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),且該路線總收率較低,只有20%～25%,成本較高。綜合以上,各合成路線均用到關(guān)鍵中間體2-丁基苯并呋喃,主要區(qū)別是2-丁基苯并呋喃的合成工藝不同。由2-丁基苯并呋喃制備鹽酸胺碘酮仍需要4步合成,一步精制,因此,確定以2-丁基苯并呋喃為制備胺碘酮的起始物料,是完全可以的,即首先是2-丁基苯并呋喃與對(duì)甲氧基苯甲酰氯發(fā)生傅克反應(yīng)生成中間體1,中間體1在強(qiáng)路易斯酸作用下脫去甲基生成中間體2,然后經(jīng)過(guò)碘代步驟后與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽縮合生成胺碘酮,胺碘酮與鹽酸成鹽得到鹽酸胺碘酮粗品,最后經(jīng)過(guò)重結(jié)晶精制得到鹽酸胺碘酮。

2 鹽酸胺碘酮關(guān)鍵起始物料雜質(zhì)情況分析

鹽酸胺碘酮生產(chǎn)工藝首先是2-丁基苯并呋喃與對(duì)甲氧基苯甲酰氯發(fā)生傅克反應(yīng)生成中間體1,中間體1在三氯化鋁作用下脫去甲基生成中間體2,然后經(jīng)過(guò)碘代步驟后與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽縮合生成胺碘酮,胺碘酮與鹽酸成鹽得到鹽酸胺碘酮粗品,最后經(jīng)過(guò)乙醇重結(jié)晶精制得到鹽酸胺碘酮。因此2-丁基苯并呋喃與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽作為鹽酸胺碘酮的重要結(jié)構(gòu)片段,是生產(chǎn)鹽酸胺碘酮的關(guān)鍵起始物料。

為了保證與藥品制劑關(guān)聯(lián)的原料藥的安全性和有效性,2-丁基苯并呋喃與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽作為原料藥鹽酸胺碘酮的顯著結(jié)構(gòu)組成,被指定為起始物料,是商業(yè)化可獲得的化學(xué)合成品。選擇依據(jù)如下:

從鹽酸胺碘酮結(jié)構(gòu)式看,鹽酸胺碘酮的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成,苯并呋喃片段、二碘苯基甲酮片段與二乙氨基片段,這三個(gè)主要結(jié)構(gòu)片段分別來(lái)自于2-丁基苯并呋喃、對(duì)甲氧基苯甲酰氯與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽,鹽酸胺碘酮制備方面的文獻(xiàn),基本上都采用2-丁基苯并呋喃、對(duì)甲氧基苯甲酰氯與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽這三個(gè)化合物作為起始物料制備。

2.2-丁基苯并呋喃、對(duì)甲氧基苯甲酰氯與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽結(jié)構(gòu)明確,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)成熟的商業(yè)化生產(chǎn),在市場(chǎng)上容易獲得,其質(zhì)量穩(wěn)定。而且關(guān)鍵起始物料距離成品還有四步合成步驟、一步精制步驟,合成路線的長(zhǎng)度保證了鹽酸胺碘酮成品質(zhì)量的穩(wěn)定性與起始物料中各雜質(zhì)在成品中的徹底去除。

從鹽酸胺碘酮合成路線看,2-丁基苯并呋喃與2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,根據(jù)“以源為始”的雜質(zhì)分析思路對(duì)起始物料雜質(zhì)譜進(jìn)行了深入的分析,對(duì)起始物料質(zhì)量影響下一步反應(yīng)的因素進(jìn)行了嚴(yán)格控制,并對(duì)起始物料制定了嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),充分保證在其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)能夠生產(chǎn)出合格的中間體與成品。

2.1 2-丁基苯并呋喃雜質(zhì)分析

首先根據(jù)關(guān)鍵起始物料2-丁基苯并呋喃合成工藝分析其雜質(zhì)情況,并對(duì)起始物料進(jìn)行雜質(zhì)研究,2-丁基苯并呋喃常溫條件下為油狀液體,由供應(yīng)商提供的合成路線分析可知,2-丁基苯并呋喃生產(chǎn),最后通過(guò)減壓蒸餾得到,其中的雜質(zhì)主要是合成2-丁基苯并呋喃過(guò)程中殘留的原料和中間體。

水楊醛與2-溴己酸甲酯,是合成2-丁基苯并呋喃的起始物料,在制備2-丁基苯并呋喃的過(guò)程中,二者絕大部分參與反應(yīng)生成中間體1,由于這兩個(gè)化合物常溫下均為液體,制備2-丁基苯并呋喃的各個(gè)中間體也都是液體,因此,很難通過(guò)后處理將它們完全除去,少量未參與反應(yīng)的水楊醛和2-溴己酸甲酯,一部分在各步后處理過(guò)程中除去,一部分可能在最后減壓蒸餾過(guò)程中與2-丁基苯并呋喃一起蒸餾出來(lái)。

水楊醛的分子結(jié)構(gòu)中含有醛基,屬于基因毒性雜質(zhì)警示結(jié)構(gòu),AMES試驗(yàn)結(jié)果為陰性,故按照普通雜質(zhì)控制。多批2-丁基苯并呋喃進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果顯示,水楊醛的含量均<0.15%,故控制其限度為0.15%。

2-溴己酸甲酯有氯代烷烴基因毒性警示結(jié)構(gòu),經(jīng)軟件測(cè)試,結(jié)果為陰性,不單獨(dú)控制。

2-溴己酸為2-溴己酸甲酯的水解產(chǎn)物,有氯代烷烴基因毒性警示結(jié)構(gòu),經(jīng)軟件測(cè)試,結(jié)果為陰性,故暫未訂入質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2-丁基苯并呋喃最終通過(guò)減壓蒸餾得到,2-(2-甲?；窖趸?己酸甲酯與2-(2-甲酰基苯氧基)己酸兩個(gè)中間體,從其分子結(jié)構(gòu)來(lái)看,分子量較大,沸點(diǎn)很高,蒸餾過(guò)程中應(yīng)很難被蒸出,絕大多數(shù)殘留在蒸餾剩余物中與2-丁基苯并呋喃分離。

2-(2-甲?；窖趸?己酸甲酯與2-(2-甲?；窖趸?己酸兩個(gè)雜質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中都有醛基,屬于基因毒性雜質(zhì)警示結(jié)構(gòu),經(jīng)軟件測(cè)試,這兩個(gè)雜質(zhì)結(jié)果均為陰性,不單獨(dú)控制。

甲苯為2-丁基苯并呋喃制備過(guò)程中用到的溶劑,在最后減壓蒸餾過(guò)程中,可能與2-丁基苯并呋喃一起蒸餾出,在中間體1制備過(guò)程中,甲苯會(huì)與對(duì)甲氧基苯甲酰氯在三氯化鋁作用下發(fā)生傅克反應(yīng)生成雜質(zhì),如果2-丁基苯并呋喃中甲苯殘留過(guò)多,會(huì)影響鹽酸胺碘酮中間體1制備,生成較多的雜質(zhì),導(dǎo)致中間體1有關(guān)物質(zhì)超標(biāo),收率降低。根據(jù)多批2-丁基苯并呋喃的檢測(cè)結(jié)果,甲苯含量最大為0.38%,將甲苯限度定為≤1.0%,因后續(xù)鹽酸胺碘酮中間體2和中間體3制備過(guò)程中也用到甲苯,在成品中進(jìn)一步對(duì)甲苯進(jìn)行控制,限度為≤0.089%。

2-苯并呋喃醛為2-丁基苯并呋喃制備過(guò)程中可能的副產(chǎn)物,含有醛基警示結(jié)構(gòu),故按照遺傳毒性雜質(zhì)對(duì)其限度進(jìn)行計(jì)算,按照0.02%的限度進(jìn)行研究,后根據(jù)其毒理數(shù)據(jù)計(jì)算其PDE為250 μg/d,本品最大日劑量為1.2 g,但本品可用作香料,其毒性較低,計(jì)算結(jié)果為0.208%,根據(jù)各批檢測(cè)結(jié)果(各批檢測(cè)結(jié)果的含量均小于0.01%),將限度收緊為≤0.1%,并入其他雜質(zhì)控制。

2.2 2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽雜質(zhì)分析

2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽以二乙胺基乙醇為起始物料,與氯化亞砜反應(yīng)發(fā)生氯代反應(yīng),成鹽得到2-二乙胺基氯乙烷鹽酸鹽。二乙胺基乙醇常溫下為液體,其本身具有叔胺結(jié)構(gòu),未與氯化亞砜發(fā)生氯代反應(yīng)的二乙胺基乙醇也可以與氯化氫成鹽,生成固態(tài)的二乙胺基乙醇鹽酸鹽,從而殘留在SM3中。多批次檢測(cè)結(jié)果顯示,該雜質(zhì)在SM3中的含量最大為0.28%,控制其限度為≤0.5%。

2-氯乙基乙胺鹽酸鹽有警示結(jié)構(gòu),可能為二乙胺基乙醇中的雜質(zhì)N-乙基乙醇胺與氯化亞砜反應(yīng)的產(chǎn)物,也可能是2-二乙胺基氯乙烷脫去乙基的降解產(chǎn)物,該雜質(zhì)與中間體3反應(yīng)生成EP雜質(zhì)B,多批檢測(cè)結(jié)果顯示,SM3中該雜質(zhì)的含量最大為13.6×10-6,按基因毒性雜質(zhì)控制其限度≤18×10-6。

3 鹽酸胺碘酮合成過(guò)程關(guān)鍵中間體的雜質(zhì)控制

本合成路線中,關(guān)鍵中間體為中間體一和中間體三,根據(jù)合成過(guò)程用的物料及合成機(jī)理,分析可能的雜質(zhì)情況如下:

3.1 中間體一雜質(zhì)情況分析

鹽酸胺碘酮第一步中間體1制備是傅克反應(yīng),雖然反應(yīng)溫度較低,但因中間體1為油狀物,后處理通過(guò)減壓蒸餾除去溶劑得到,未參與反應(yīng)的原料,反應(yīng)副產(chǎn)物等因沸點(diǎn)較高,無(wú)法跟溶劑一起蒸餾除去,絕大部分殘留在中間體1中,導(dǎo)致中間體1雜質(zhì)含量較高。油狀物純化困難,無(wú)法通過(guò)常規(guī)的精制方法如打漿,重結(jié)晶等方式精制,只能通過(guò)柱色譜分離等方式純化,成本太高。采用不經(jīng)精制的中間體1反應(yīng)可以得到符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的中間體2,因此,確定減壓蒸除溶劑得到的中間體1不經(jīng)過(guò)精制,直接用于下一步反應(yīng)。

中間體1中的雜質(zhì)根據(jù)來(lái)源可以分為2類,起始物料殘留和反應(yīng)副產(chǎn)物。

對(duì)甲氧基苯甲酰氯為疑似基因毒性雜質(zhì),為確保其盡量反應(yīng)完全,減少其在中間體1中的殘留,兩個(gè)起始物料2-丁基苯并呋喃和對(duì)甲氧基苯甲酰氯的投料質(zhì)量比定為1.15∶1,2-丁基苯并呋喃相對(duì)過(guò)量,因此,2-丁基苯并呋喃在中間體1中殘留較多,在中間體1中的控制限度為≤6.0%;因?qū)籽趸郊柞Ｂ鹊耐读狭肯鄬?duì)不足,理論上應(yīng)該基本反應(yīng)完全,即使有少量殘留,在后處理過(guò)程中與水反應(yīng)生成對(duì)甲氧基苯甲酸溶于碳酸鈉水溶液中通過(guò)分液除去。軟件測(cè)試結(jié)果為陰性,因此,不對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)控制。

雜質(zhì)IM1-A和IM1-B是中間體1制備過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,我們?cè)鴩L試對(duì)其進(jìn)行制備,因其在中間體1中的含量較低,未能獲得這兩個(gè)雜質(zhì)的對(duì)照品,根據(jù)多批檢測(cè)結(jié)果,確定其限度為IM1-A≤8.0%,IM1-B≤5.0%,這兩個(gè)雜質(zhì)理論上也可以參與后續(xù)脫甲基步驟,脫去甲基生成相應(yīng)的雜質(zhì),在中間體2中會(huì)對(duì)這兩個(gè)雜質(zhì)的衍生雜質(zhì)進(jìn)一步研究控制,確保其不會(huì)殘留到鹽酸胺碘酮成品中。

鹽酸胺碘酮中間體1合成過(guò)程中用到的無(wú)機(jī)試劑有三氯化鋁、鹽酸、碳酸鈉和硫酸鈉等。三氯化鋁作為反應(yīng)的催化劑,是過(guò)量的,反應(yīng)結(jié)束后,用鹽酸淬滅,鋁以離子的形式進(jìn)入水相,通過(guò)分液除去,由于第二步還要用到三氯化鋁,中間體1中不對(duì)鋁含量進(jìn)行控制。鹽酸和碳酸鈉均是后處理過(guò)程中用到,可以通過(guò)分液與產(chǎn)物分離。無(wú)水硫酸鈉用來(lái)干燥分液得到的溶有產(chǎn)物的二氯甲烷層,通過(guò)過(guò)濾可以完全除去,因此,中間體1制備工藝中用到的無(wú)機(jī)試劑,無(wú)需特別控制。

中間體1制備過(guò)程中用到的溶劑為二氯甲烷和水,中間體1為蒸干溶劑得到,很容易導(dǎo)致溶劑殘留。因第二步反應(yīng)為甲苯做溶劑三氯化鋁催化脫甲基的反應(yīng),水會(huì)與三氯化鋁反應(yīng),消耗三氯化鋁,因此需嚴(yán)格控制中間體1的水分;第二步反應(yīng)溫度為甲苯回流溫度,二氯甲烷雖然不參與第二步反應(yīng),但過(guò)量的二氯甲烷的存在會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)體系升溫緩慢,需將反應(yīng)體系內(nèi)的二氯甲烷蒸出后才能升溫至甲苯回流溫度。最終我們制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中二氯甲烷和水的控制限度分別為≤2.5%和≤1.5%。

3.2 中間體三雜質(zhì)情況分析

鹽酸胺碘酮制備過(guò)程中,通過(guò)降溫析晶過(guò)濾得到的中間體3粗品顏色較深,且其雜質(zhì)含量較高,為減少其中的雜質(zhì)對(duì)后續(xù)反應(yīng)的影響,我們?cè)黾恿酥虚g體3精制步驟,精制方法為三氯甲烷重結(jié)晶,精制之后的中間體3中的各雜質(zhì)含量均有明顯降低,含量≥99.0%。

鹽酸胺碘酮中間體3中的雜質(zhì)來(lái)源主要分為2類,一是原料引入雜質(zhì),二是反應(yīng)副產(chǎn)物。

原料引入雜質(zhì)包括中間體2及中間體2中的雜質(zhì)殘留,由于中間體2中超過(guò)鑒定限度的雜質(zhì)僅中間體1一個(gè)雜質(zhì),這兩個(gè)中間體作為中間體3的雜質(zhì),在中間體3中的控制限度均為≤0.6%。

反應(yīng)副產(chǎn)物也可以分為兩類,第一類是中間體2本身參與的副反應(yīng),為確保中間體2盡量反應(yīng)完全,碘的投料量是過(guò)量的,根據(jù)多批檢測(cè)結(jié)果,未碘代或單碘代的中間體2在中間體3中的控制限度均為≤0.3%。第二類是中間體2中的主要雜質(zhì)中間體1的衍生產(chǎn)物,由于甲氧基的給電子能力比羥基要弱一些,中間體1發(fā)生碘代的可能性相對(duì)比較小,大多數(shù)中間體1未參與反應(yīng),在中間體3中仍以中間體1的形式存在,在中間體3中控制其限度為≤0.3%。中間體1的碘代產(chǎn)物不進(jìn)行單獨(dú)控制。

3.3 鹽酸胺碘酮中間體3無(wú)機(jī)雜質(zhì)分析及控制

鹽酸胺碘酮中間體3合成過(guò)程中用到的無(wú)機(jī)試劑有碘、碳酸鈉、亞硫酸氫鈉和鹽酸等。

參與反應(yīng)的碘,每一分子I2參加反應(yīng),會(huì)生成一分子副產(chǎn)物KI,后處理過(guò)程中溶于水中;碘投料量是過(guò)量的,反應(yīng)結(jié)束后加入還原性的亞硫酸氫鈉將過(guò)量的碘氧化為I-,也以離子的形式進(jìn)入水中,在中間體3中殘留的可能性較小,即使有未還原的碘存在,在中間體3精制過(guò)程中也可以溶解在甲苯中除去,另外,我們?cè)邴}酸胺碘酮成品中對(duì)碘化物進(jìn)行了控制,限度為≤150×10-6。

碳酸鈉,過(guò)量的碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成的氯化鈉,亞硫酸氫鈉,亞硫酸鈉的氧化產(chǎn)物硫酸鈉,碘的還原產(chǎn)物碘化鉀(鈉)等均易溶于水,離心過(guò)程中大部分溶解在結(jié)晶母液中與中間體3分離,殘留的少量在中間體3甲苯重結(jié)晶精制過(guò)程中,因不溶于甲苯,可通過(guò)熱過(guò)濾除去。

因此,中間體3制備過(guò)程中用到的無(wú)機(jī)試劑,無(wú)需特別控制。

4 結(jié)論

本合成采取的路線以2-丁基苯并呋喃為起始物料,通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù),關(guān)鍵中間體進(jìn)行精制,嚴(yán)格控制關(guān)鍵中間體三的雜質(zhì)限度,并通過(guò)與各國(guó)藥典關(guān)于鹽酸胺碘酮的雜質(zhì)限度比較,制定了本產(chǎn)品更為嚴(yán)格的雜質(zhì)限度申報(bào)注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn),并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn),產(chǎn)品順利獲得批準(zhǔn),更好地保證了患者的用藥安全和有效。