狄潘潘，李家明，徐自?shī)W，劉海亮，李曉祥

(1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽 合肥 230038;2.安徽省新星藥物開發(fā)有限責(zé)任公司，安徽合肥 230088)

美托洛爾(metoprolol)，商品名為倍他樂克，是一種抗高血壓藥物，為非選擇性的β受體阻滯劑，主要作用于β1受體，是近年來(lái)治療高血壓及心絞痛的臨床首選藥物［1-4］，同時(shí)其也是我國(guó)基本藥物之一。美托洛爾分子中含有一個(gè)手性碳原子(圖1)，具有兩種手性對(duì)映體，分別為R-美托洛爾和S-美托洛爾。

現(xiàn)代藥理研究表明，S-美托洛爾對(duì)β受體的阻斷作用為R-美托洛爾的33倍［5］，S-美托洛爾與 β1受體的親和力是R-美托洛爾的500倍［6］，相對(duì)于R-美托洛爾，S-美托洛爾更強(qiáng)效，副作用更低。目前臨床廣泛應(yīng)用的為美托洛爾的外消旋體，全世界僅印度上市了琥珀酸S-美托洛爾緩釋片及其原料藥。

中國(guó)目前并未有S-美托洛爾上市，其具有較高臨床應(yīng)用價(jià)值及較大的市場(chǎng)空間，但目前所報(bào)道的S-美托洛爾生產(chǎn)工藝，存在成本高，收率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)等問題，本文對(duì)其合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。

諸多 S-美托洛爾的合成工藝路線已見報(bào)道［7-12］，常用合成路線如圖2所示。以對(duì)甲氧基乙基苯酚(化合物1)為起始原料，先與R-表氯醇反應(yīng)，生成中間體(化合物2)，最后再用異丙胺進(jìn)行氨化，得到最終產(chǎn)物S-美托洛爾。本文采用此路線，對(duì)其進(jìn)行了一系列合成條件的優(yōu)化，最終經(jīng)拆分得到光學(xué)純度達(dá)99.5%以上的S-美托洛爾，并對(duì)其做了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析確證。

質(zhì)量研究是藥品研究的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，是保證藥品的安全性，有效性的前提，因此為了對(duì)S-美托洛爾進(jìn)行質(zhì)量研究，需要合成其相關(guān)雜質(zhì)的對(duì)照品。中國(guó)藥典尚未收錄琥珀酸S-美托洛爾，美國(guó)藥典和英國(guó)藥典(EP)中共收錄了13種琥珀酸美托洛爾雜質(zhì)，其中美國(guó)藥典收錄雜質(zhì)4種，英國(guó)藥典收錄雜質(zhì)12種。參考英國(guó)藥典以及相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合本文合成工藝，完成了其中2個(gè)關(guān)鍵雜質(zhì)的合成，暫分別命名為A，B(圖3)。此2種雜質(zhì)均在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生。其中雜質(zhì)A產(chǎn)生是因?yàn)樵诘谝徊椒磻?yīng)中，原料對(duì)甲氧基乙基苯酚所生成的酚氧負(fù)離子進(jìn)攻R-表氯醇分子中的環(huán)氧鍵，導(dǎo)致開環(huán)后，而有部分化合物未關(guān)環(huán)，產(chǎn)生雜質(zhì)A。其中雜質(zhì)B產(chǎn)生是因?yàn)榻K產(chǎn)物美托洛爾的堿基部分，與第一步產(chǎn)物(化合物2)繼續(xù)氨化，生成二聚體雜質(zhì)B。

1 材料和方法

1.1 試劑和儀器 對(duì)甲氧基乙基苯酚(上海瀚鴻化工科技有限公司)，R-表氯醇(上海瀚鴻化工科技有限公司)，其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

WRR熔點(diǎn)儀(上海精科);AVANCEIII400超導(dǎo)傅立葉數(shù)字化核磁共振譜儀(瑞士布魯克);X Series 2感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)Thermo fisher Scientific公司);反相C18高效液相色譜柱(廣州菲羅門，250 mm ×4.6 mm，5 μm)，正相 OD 高效液相色譜柱(日本大賽珞，250 mm ×4.6 mm，5 μm)，LC-10ATVP高壓輸液泵(日本島津)，SPD-10AVP檢測(cè)器(日本島津)。

1.2 實(shí)驗(yàn)操作

1.2.1 琥珀酸S-美托洛爾的合成 對(duì)甲氧基乙基苯酚 30.0 g(197 mmol)，無(wú)水碳酸鉀 54.3 g(394 mmol)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)100 mL 溶解。加 R-表氯醇 22.0 g(238 mmol)，50℃反應(yīng) 36 h，水稀釋后二氯甲烷萃取，萃取液用無(wú)水硫酸鈉干燥后，減壓濃縮除去二氯甲烷，得黃色油狀物。將油狀產(chǎn)物滴加入50 mL(590 mmol)異丙胺中，室溫反應(yīng)24 h，濃縮除去異丙胺，10%鹽酸酸化至pH=3后乙酸乙酯萃取，棄去有機(jī)層，水層再用20%氫氧化鈉水溶液調(diào)堿性至pH=13，二氯甲烷萃取，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，減壓濃縮得油狀物S-美托洛爾粗品42.3 g。粗品與丁二酸成鹽，經(jīng)丙酮純化后回收，二對(duì)甲基苯甲酰-D-酒石酸拆分3次后與琥珀酸成鹽，得琥珀酸S-美托洛爾38.3 g，正相HPLC檢測(cè)，S-構(gòu)型含量為 99.7%，總收率 59.3%。mp:105.7 ～106.7℃;1H NMR(DMSO-d6，400 MHz)δ:1.08［d，J=6.4 Hz，6H，N(CH3)2］，2.26(s，2H，OH、NH)，2.71 ～ 2.74(m，3H，CH2)，2.84 ～ 2.85(m，1H，CH2)，2.96(m，1H，CH)，3.23(s，3H，CH3)，3.48(t，J=6.8 Hz，2H，CH2)，3.89-3.93(m，3H，CH，CH2)，6.85(d，J=8.4 Hz，2H，ArH)，7.13(d，J=8.4 Hz，2H，ArH);ESI-MS m/z:268.19［M++H］。

1.2.2 雜質(zhì)A的合成 見圖4。取對(duì)甲氧基乙基苯酚10.0 g(65 mmol)，與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，反應(yīng)條件以及后處理同S-美托洛爾，得化合物3，柱層析純化后得6.1 g純品。室溫，將6.1 g化合物3(29 mmol)，用50 mL四氫呋喃(THF)溶解，加無(wú)水氯化鋰2.0 g(46 mmol)和冰乙酸4 mL保溫反應(yīng)48 h，濃縮除去溶劑，加水稀釋后二氯甲烷萃取，濃縮除去二氯甲烷得4.0 g油狀物，產(chǎn)率57%。1H NMR(CDCl3，400 MHz)δ:2.08(s，1H，OH)，2.86(t，J=7.0 Hz，2H，CH2)，3.38(s，3H，CH3)，3.60(t，J=7.0 Hz，2H，CH2)，3.73 ～ 3.83(m，2H，CH2)，4.08～4.13(m，2H，CH2)，4.20 ～ 4.26(m，1H，CH)，6.88(d，J=8.8 Hz，2H，ArH)，7.18(d，J=8.8 Hz，2H，ArH);ESI-MS m/z:246.08［M++H］。

1.2.3 雜質(zhì)B的合成 見圖5?；衔?經(jīng)柱層析純化后，取9.7 g(45 mmol)純品，加入到15 mL(135 mmol)異丙胺中，70℃反應(yīng)24 h，除去多余異丙胺，10%鹽酸酸化至pH=3后乙酸乙酯萃取，水層再用20%氫氧化鈉水溶液調(diào)堿性至pH=13，二氯甲烷萃取，得雜質(zhì)B粗品。經(jīng)柱層析純化，得5.0 g雜質(zhì)B油狀物純品，產(chǎn)率45%。1H NMR(D2O，400 MHz)δ:1.29(d，J=6.4 Hz，3H，CH3)，1.37(d，J=6.4 Hz，3H，CH3)，2.78(t，J=6.4 Hz，4H，CH2)，3.26(s，6H，OCH3)，3.40(t，J=11.2 Hz，4H，CH2)，3.60(t，J=6.4 Hz，4H，CH2)，3.90(t，J=6.6 Hz，2H，CH)，4.04 ～ 4.13(m，4H，CH2)，4.39 ～ 4.41(m，2H，CH)，6.92(d，J=8.0 Hz，4H，ArH)，7.19(d，J=8.0 Hz，4H，ArH);ESI-MS m/z:476.299［M++H］。

2 結(jié)果

2.1 S-美托洛爾合成條件的選擇及影響 S-美托洛爾的整個(gè)反應(yīng)步驟中，化合物2為關(guān)鍵中間體，此化合物中的環(huán)氧鍵，在質(zhì)子性物質(zhì)，如水，低分子醇，酸等存在條件下，易開環(huán)生成副產(chǎn)物，或?qū)е孪?，從而?dǎo)致最終產(chǎn)物的產(chǎn)率降低。所以要用極性非質(zhì)子性溶劑，如DMF，THF，腈類或者酮類等，考慮到工業(yè)化生產(chǎn)、安全、毒性以及成本等因素，遂采用DMF。所用催化劑將采用碳酸鉀，碳酸鈉，氫氧化鈉，氫氧化鉀等。

2.1.1 第一步反應(yīng)催化劑種類對(duì)收率的影響 固定溶劑為DMF，70℃作為反應(yīng)溫度，時(shí)間為10 h，固定摩爾比為對(duì)甲氧基乙基苯酚∶R-表氯醇∶催化劑=1∶2∶2，考察催化劑種類對(duì)化合物2收率的影響。

表1 催化劑種類對(duì)收率的影響(HPLC檢測(cè))

由表1可知，強(qiáng)堿性催化劑，對(duì)收率影響較大，碳酸鉀為最佳選擇，且在DMF中有較好溶解性，而且弱堿性催化劑會(huì)減少化合物2的開環(huán)，從而降低雜質(zhì)A的含量。

同時(shí)也考察了投料比對(duì)收率的影響，增加無(wú)水碳酸鉀用量，對(duì)收率沒有明顯影響，確定其用量為對(duì)甲氧基乙基苯酚2倍，而R-表氯醇用量為1.2倍當(dāng)量時(shí)，收率即可達(dá)到最高。

2.1.2 第一步反應(yīng)投料比對(duì)收率的影響 固定反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)溶劑為DMF，催化劑為無(wú)水碳酸鉀，TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，考察投料比(對(duì)甲氧基乙基苯酚與R-表氯醇的摩爾比)對(duì)反應(yīng)收率的影響。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)投料比對(duì)收率的影響(HPLC檢測(cè))

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)對(duì)甲氧基乙基苯酚與R-表氯醇的投料摩爾比為1∶1.2時(shí)，即可使收率最大化。但是與表1對(duì)比，又可得出如下結(jié)論:反應(yīng)溫度為70℃，投料比為1∶2.0時(shí)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，收率反而下降，是由于反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的水使得少量產(chǎn)物逐漸水解而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。

2.1.3 第一步反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響 固定反應(yīng)溶劑為 DMF，催化劑為無(wú)水碳酸鉀，薄層色譜(TLC)檢測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)，考察反應(yīng)溫度對(duì)化合物2收率的影響。見表3。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響(HPLC檢測(cè))

由表3可知，提高反應(yīng)溫度，可顯著減少反應(yīng)時(shí)間，但是同時(shí)收率也會(huì)大大降低。隨著反應(yīng)低溫的降低，收率逐漸上升，當(dāng)溫度低于50℃時(shí)，收率可達(dá)最大化，但是過(guò)低的溫度下，反應(yīng)速度極為緩慢。綜合考慮反應(yīng)時(shí)間以及收率，最終選擇反應(yīng)溫度為50℃，時(shí)間為36 h。同時(shí)，低溫反應(yīng)可以減少雜質(zhì)A的產(chǎn)生。

2.1.4 第二步反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響 參考相關(guān)文獻(xiàn)，固定異丙胺用量為化合物2的三倍當(dāng)量，TLC檢測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)，考察反應(yīng)溫度對(duì)S-美托洛爾收率的影響。見表4。

表4 反應(yīng)溫度對(duì)S-美托洛爾收率的影響(HPLC檢測(cè))

溫度提高，伴隨收率的明顯降低，經(jīng)分析，溫度提高會(huì)明顯增加雜質(zhì)B的含量。綜合考慮，確定反應(yīng)溫度為25℃。同時(shí)也對(duì)異丙胺用量做了考察，增加其用量，收率沒有顯著變化。

2.2 S-美托洛爾的拆分 在S-美托洛爾的合成過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物R-美托洛爾，這是因?yàn)榛衔?到化合物2所經(jīng)歷的中間過(guò)程是酚氧負(fù)離子使環(huán)氧化物開環(huán)，再關(guān)環(huán)，此過(guò)程中會(huì)有一部分產(chǎn)物構(gòu)型反轉(zhuǎn)，機(jī)制如圖所示(圖6)。以所購(gòu)買的S-美托洛爾純品為對(duì)照，純化后的美托洛爾S-構(gòu)型含量經(jīng)HPLC檢測(cè)為93.2%，用二對(duì)甲基苯甲酰-D-酒石酸拆分3次后，S-構(gòu)型含量為99.778%，具有拆分工藝將在后續(xù)文章中進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.3 HPLC檢測(cè)方法及結(jié)果 見表5。流動(dòng)相為正己烷—無(wú)水乙醇—二乙胺(90∶10∶0.1)，流速為0.5 mL·min-1，檢測(cè)波長(zhǎng)為275 nm，溶劑為無(wú)水乙醇，濃度為2 g·L-1，進(jìn)樣量20μL，柱溫30℃。最終合格產(chǎn)品色譜圖見圖7。

表5 琥珀酸S-美托洛爾及相關(guān)物質(zhì)HPLC檢測(cè)結(jié)果

3 討論

通過(guò)一系列工藝優(yōu)化，最終確定:合成第一步反應(yīng)最佳溫度為50℃，時(shí)間為36 h，催化劑為無(wú)水碳酸鉀，投料比為對(duì)甲氧基乙基苯酚∶R-表氯醇為1∶1.2;第二步最佳反應(yīng)溫度為室溫，時(shí)間為24 h。最后經(jīng)拆分，正相 HPLC檢測(cè)，S-美托洛爾為99.7%，R-美托洛爾為0.151%，雜質(zhì)A和B含量均控制在0.05%以下。

本文對(duì)常用S-美托洛爾合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，使得優(yōu)化后的工藝簡(jiǎn)單易操作，收率高，成本低，且更綠色環(huán)保，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，解決了S-美托洛爾生產(chǎn)工藝中存在的問題。

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