沙庫巴曲鈣的制備工藝優(yōu)化

廖 俊，王定軍，田玉林

（華中藥業(yè)股份有限公司，湖北 襄陽 441021）

諾華公司開發(fā)的心血管治療藥物沙庫巴曲纈沙坦鈉于2015 年7 月經(jīng)FDA 批準(zhǔn)上市，用于治療射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭患者，可有效降低心血管死亡和心衰住院風(fēng)險(xiǎn)[1]。作為新型治療藥物，沙庫巴曲纈沙坦鈉是近年來慢性心力衰竭治療領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展[2]。

目前合成沙庫巴曲纈沙坦鈉的方法，基本是由沙庫巴曲與纈沙坦及氫氧化鈉的水溶液共結(jié)晶而制得。沙庫巴曲纈沙坦鈉共晶體的工藝比較成熟，沙庫巴曲為液態(tài)油狀物，不便于純化、貯存和運(yùn)輸，通常是先將其與鈣離子成鹽獲得白色固體沙庫巴曲鈣，再與纈沙坦共晶制備沙庫巴曲纈沙坦鈉[3]。沙庫巴曲與沙庫巴曲鈣的結(jié)構(gòu)式如下所示：

文獻(xiàn)報(bào)道的沙庫巴曲鈣及其中間體的制備方法主要有以下5 種：

1）以(2R,4S)-5-(聯(lián)苯-4-基)-4-[(叔丁氧羰基)氨基)]-2-甲基戊酸(化合物1)為原料，先與氯化亞砜在乙醇溶劑中進(jìn)行酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)，得到中間體Ⅱ(2R,4S)-5-([1,1'-聯(lián)苯基]-4-基)-4-氨基-2-甲基戊酸乙酯鹽酸鹽，之后與丁二酸酐進(jìn)行酰化反應(yīng)可得到中間體Ⅲ（沙庫巴曲），與氫氧化鈉反應(yīng)可得到中間體Ⅳ（沙庫巴曲鈉鹽），與氯化鈣成鹽可得到沙庫巴曲鈣[4]。該工藝在工業(yè)化放大生產(chǎn)中存在以下問題：化合物1 與氯化亞砜進(jìn)行酯化和脫保護(hù)反應(yīng)的過程中會釋放大量的氯化氫和二氧化硫，二氧化硫?yàn)槿愔掳┪?，對操作人員的呼吸系統(tǒng)毒害較大。在氯化亞砜的作用下，化合物1 先與氯化亞砜生成酰氯，酰氯易與分子結(jié)構(gòu)中脫保護(hù)后的氨基發(fā)生分子內(nèi)酰胺化縮合反應(yīng)，形成酰胺雜質(zhì)。在與氫氧化鈉生成沙庫巴曲鈉鹽的過程中，由于堿性較強(qiáng)，易發(fā)生水解反應(yīng)生成二鈉鹽雜質(zhì)。在與氯化鈣成鹽制備沙庫巴曲鈣的過程中，因產(chǎn)品包裹有氫氧化鈣，會導(dǎo)致含量偏低，制備得到的沙庫巴曲鈣顆粒極細(xì)，不易離心和干燥。具體的合成路線為：

在中間體Ⅱ的制備過程中，化合物1 與氯化亞砜反應(yīng)會生成酰胺雜質(zhì)，反應(yīng)過程如下：

在中間體Ⅳ（沙庫巴曲鈉）的制備過程中，中間體Ⅲ（沙庫巴曲）在強(qiáng)堿氫氧化鈉的作用下易發(fā)生水解反應(yīng)生成二鈉鹽雜質(zhì)，反應(yīng)過程如下：

2）專利CN 113135836A[5]以化合物(2R)-1-((1,1’-聯(lián)苯)-4-基)-3-羥基丙烷-2-基-氨基芴甲氧羰酰酯為起始原料，經(jīng)TEMPO 催化氧化，與叔丁氧甲酰基亞乙基三苯基膦發(fā)生Wittig 反應(yīng)，由貴金屬鈀催化劑催化氫化，在氯化亞砜作用下與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，與丁二酸酐發(fā)生酰化反應(yīng)，先后與氫氧化鈉和氯化鈣成鹽而制備得到沙庫巴曲鈣鹽。該工藝路線需要用到昂貴的催化劑TEMPO、含鈀催化劑和叔丁氧甲?；鶃喴一交ⅲ呋瘹浠枰?～6MPa 壓力下進(jìn)行，對設(shè)備的要求較高，與氯化鈣成鈣鹽制備得到的沙庫巴曲鈣鹽，因顆粒極細(xì)而不易離心和干燥。整個(gè)路線存在生產(chǎn)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)較大的缺陷，不利于規(guī)?；糯髴?yīng)用。

3）專利CN110845349A[6]在酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)中，使用了過量很多的氯化亞砜，反應(yīng)過程會產(chǎn)生大于1%的酰胺雜質(zhì)，后處理需加入大量的乙酸乙酯，以去除酸及酰胺雜質(zhì)，才能達(dá)到質(zhì)量要求，致使收率較低。由于使用的氯化亞砜、無水乙醇、乙酸乙酯等試劑的用量過大，導(dǎo)致試劑和溶劑成本過高，存在明顯的工藝缺陷。

4）專利CN110818581A[7]在酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)的后處理過程中，會加入縛酸劑與過量的氯化亞砜、鹽酸等酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，以形成酸式鹽，反應(yīng)液濃縮后，再用乙酸乙酯去除其中的不溶物，增加了后處理步驟，不利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

5）專利CN115677521A[8]公開了一種高純度沙庫巴曲鈣的制備方法，仍然是在氯化亞砜的作用下進(jìn)行酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)，與丁二酸酐酰化反應(yīng)結(jié)束后，依然是先后與氫氧化鈉成鈉鹽和氯化鈣成鹽制備得到沙庫巴曲鈣鹽。該工藝路線無法避免在氯化亞砜作用下生成酰胺雜質(zhì)、在強(qiáng)堿氫氧化鈉的作用下生成二鈉鹽雜質(zhì)，以及因氯化鈣成鈣鹽不易離心和干燥的問題。

上述沙庫巴曲鈣的制備方法，無法有效解決工藝路線中生成酰胺雜質(zhì)、二鈉鹽雜質(zhì)，以及沙庫巴曲鈣鹽不易離心和干燥的問題。為此，本研究對制備工藝進(jìn)行了以下改進(jìn)：在酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)中未使用氯化亞砜，成鈉鹽反應(yīng)中用碳酸鈉代替氫氧化鈉，在成鈣鹽反應(yīng)過程中加入助晶溶劑。以上改進(jìn)有效避免了酯化和脫保護(hù)基反應(yīng)步驟中酰胺雜質(zhì)的生成，大幅減少了成鈉鹽工序二鈉鹽雜質(zhì)的生成，有利于在成鈣鹽工序形成較大顆粒的沙庫巴曲鈣產(chǎn)品，可大幅縮短后續(xù)的離心和干燥時(shí)間。本方案的工藝路線如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

1200 安捷倫液相色譜儀。

(2R,4S)-5-([1,1’-聯(lián)苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸(化合物1)，其他試劑均為國產(chǎn)工業(yè)品，未進(jìn)一步處理直接使用。

1.2 合成部分

向反應(yīng)釜中投入400L 無水乙醇，攪拌下控溫至10～15℃，滴加12kg 乙酰氯，滴加完畢，繼續(xù)于10～15℃攪拌15min，得到備用的混合溶液。

將40kg 化合物1 加入上述制備好的混合溶液中，升溫至35～40℃反應(yīng)2h，繼續(xù)升溫至70～75℃反應(yīng)2h。反應(yīng)完畢，減壓濃縮至干，降溫至20℃，加入300L 乙酸乙酯，攪拌30min。降溫至10℃，加入31.7kg 三乙胺，于10～20℃分次加入12.5kg 丁二酸酐，加入丁二酸酐的時(shí)間為20～30min，加畢繼續(xù)于10～20℃反應(yīng)1h。反應(yīng)結(jié)束，加入60kg 水淬滅，用250kg、0.8mol·L-1的鹽酸水溶液洗滌，靜置分去水層，有機(jī)層中再加入100kg 水洗滌，靜置分去水層，收集有機(jī)層。向有機(jī)層中加入240kg 質(zhì)量百分比濃度為10%的碳酸鈉水溶液，于15～20℃攪拌30min，靜置分層。收集水層，有機(jī)層用120kg 水洗，向合并水層中加入32kg 乙酸乙酯，攪拌下于20～25℃滴加239.1kg、質(zhì)量百分比濃度為8%的氯化鈣水溶液。先滴加95kg、質(zhì)量百分比濃度為8%的氯化鈣水溶液，停止滴加和攪拌，靜置30min；繼續(xù)滴加剩余的144.1kg、質(zhì)量百分比濃度為8%的氯化鈣水溶液。滴加結(jié)束，于20～25℃保溫?cái)嚢?h，離心4h，45～50℃干燥6h，得到44.0kg 沙庫巴曲鈣，HPLC 純度為99.98%，二鈉鹽雜質(zhì)為0.02%，酰胺雜質(zhì)未檢出。

2 結(jié)果與討論

本文在專利CN115677521A 的基礎(chǔ)上，對酯化-脫保護(hù)反應(yīng)中的反應(yīng)試劑、成鈉鹽反應(yīng)試劑、成鈣鹽反應(yīng)加入的助晶溶劑等工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1 酯化-脫保護(hù)反應(yīng)中不同反應(yīng)試劑的影響

在沙庫巴曲鈣的制備過程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-聯(lián)苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸（化合物1）為原料，固定采用丁二酸酐-三乙胺體系進(jìn)行?；磻?yīng)，以氫氧化鈉作為成鈉鹽堿性試劑，成鈣鹽反應(yīng)中不加入助晶溶劑等反應(yīng)條件，考察沙庫巴曲鈣的收率以及酰胺雜質(zhì)和二鈉鹽雜質(zhì)的生成情況，結(jié)果見表1。

表1 酯化-脫保護(hù)反應(yīng)中不同的反應(yīng)試劑對沙庫巴曲鈣的影響

在酯化-脫保護(hù)反應(yīng)中，采用氯化亞砜作為反應(yīng)試劑，化合物1 在氯化亞砜的作用下生成的酰氯，易與分子內(nèi)部的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)而生成酰胺雜質(zhì)。

采用乙酰氯作為反應(yīng)試劑，可以有效避免酰氯的生成，進(jìn)而避免產(chǎn)生酰胺雜質(zhì)。產(chǎn)品沙庫巴曲鈣中未檢出酰胺雜質(zhì)，提高了沙庫巴曲鈣的收率和純度，后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案確定將乙酰氯作為酯化-脫保護(hù)工序的反應(yīng)試劑。

2.2 成鈉鹽反應(yīng)中不同反應(yīng)試劑的影響

在沙庫巴曲鈣的制備過程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-聯(lián)苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸（化合物1）為原料，固定以乙酰氯作為反應(yīng)試劑進(jìn)行酯化-脫保護(hù)反應(yīng)，以丁二酸酐-三乙胺體系進(jìn)行?；磻?yīng)，成鈣鹽反應(yīng)中不加入助晶溶劑等反應(yīng)條件，采用不同的堿性試劑進(jìn)行成鈉鹽反應(yīng)，考察沙庫巴曲鈣的收率以及酰胺雜質(zhì)和二鈉鹽雜質(zhì)的生成情況，結(jié)果見表2。

表2 成鈉鹽反應(yīng)中不同的反應(yīng)試劑對沙庫巴曲鈣的影響

在成鈉鹽制備沙庫巴曲鈉的過程中，以氫氧化鈉作為堿性試劑時(shí)，沙庫巴曲在強(qiáng)堿氫氧化鈉的作用下，易發(fā)生水解反應(yīng)而生成二鈉鹽雜質(zhì)。

成鈉鹽反應(yīng)中，分別用碳酸鈉和碳酸氫鈉替代氫氧化鈉，2 種弱堿均可大幅減少二鈉鹽雜質(zhì)的生成。采用碳酸氫鈉進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，存在水中的溶解性低、與沙庫巴曲的反應(yīng)活性低、成鈉鹽反應(yīng)不徹底、反應(yīng)時(shí)間較長等缺陷，對產(chǎn)品沙庫巴曲鈣的收率有很大影響。采用碳酸鈉作為堿性試劑時(shí)，碳酸鈉的水中溶解度及反應(yīng)活性較適合，保證了沙庫巴曲鈣的收率和純度，后續(xù)實(shí)驗(yàn)確定將碳酸鈉作為成鹽工序的反應(yīng)試劑。

2.3 成鈣鹽反應(yīng)中不同析晶方式的影響

在沙庫巴曲鈣的制備過程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-聯(lián)苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸(化合物1)為原料，固定化合物1 的投料量為40kg，使用離心設(shè)備和干燥設(shè)備，以乙酰氯作為反應(yīng)試劑進(jìn)行酯化-脫保護(hù)反應(yīng)，采用丁二酸酐-三乙胺體系進(jìn)行?；磻?yīng)，以碳酸鈉作為堿性試劑進(jìn)行成鈉鹽反應(yīng)等反應(yīng)條件，成鈣鹽反應(yīng)中采用加入和不加入助晶溶劑的不同析晶方式，考察析晶方式對沙庫巴曲鈣收率、離心時(shí)間和干燥時(shí)間的影響，結(jié)果見表3。

沙庫巴曲鈣的顆粒極細(xì)，在反應(yīng)的后處理離心過程中存在跑料風(fēng)險(xiǎn)，少量物料會透過濾布進(jìn)入母液中，帶來物料損失。同時(shí)，鈣鹽類產(chǎn)品的晶型通常不太好，離心和干燥的時(shí)間很長。加入助晶溶劑，有助于在析晶過程中形成較大顆粒的沙庫巴曲鈣產(chǎn)品，從而大幅縮短后處理過程的離心和干燥時(shí)間。在相同的投料量和設(shè)備條件下，加入助晶溶劑的離心時(shí)間為4h，干燥時(shí)間為6h；不加入助晶溶劑的離心時(shí)間為10h，干燥時(shí)間為24h。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在沙庫巴曲鈣制備過程的成鈣鹽反應(yīng)中確定加入助晶溶劑。

綜上所述，沙庫巴曲鈣的優(yōu)化制備工藝為：采用乙酰氯作為酯化-脫保護(hù)工序的反應(yīng)試劑，碳酸鈉為成鹽工序的反應(yīng)試劑，在成鈣鹽反應(yīng)中加入助晶溶劑。

3 結(jié)論

本文在現(xiàn)有的沙庫巴曲鈣制備技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了工藝優(yōu)化，以(2R,4S)-5-([1,1'-聯(lián)苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基 )-2-甲基戊酸(化合物1)為原料，經(jīng)酯化-脫保護(hù)、丁二酸酐?；⒊赦c鹽、成鈣鹽等反應(yīng)進(jìn)行制備。在酯化-脫保護(hù)反應(yīng)中用乙酰氯替代氯化亞砜，在成鈉鹽反應(yīng)中用碳酸鈉替代氫氧化鈉，在成鈣鹽工序的結(jié)晶過程中使用了助晶溶劑。采取上述工藝優(yōu)化措施，可有效避免酰胺雜質(zhì)和二鈉鹽雜質(zhì)的生成，有效改善沙庫巴曲鈣鹽因結(jié)晶過細(xì)導(dǎo)致離心和干燥困難的問題，得到的沙庫巴曲鈣純度不低于99.95%，其中水解二鈉鹽雜質(zhì)不超過0.03%，酰胺雜質(zhì)未檢出。本制備技術(shù)具有工藝過程簡潔、生產(chǎn)成本低、質(zhì)量可控、適合工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。