鄭清四,彭斌,黃軍

(桂林南藥股份有限公司，廣西桂林541002)

高純磷酸哌喹合成和結構表征

鄭清四,彭斌,黃軍

(桂林南藥股份有限公司，廣西桂林541002)

為探討抗瘧藥磷酸哌喹制備新工藝和檢測參數(shù)，采用不同的溶劑、反應條件、反應步驟合成磷酸哌喹，最終產品采用氫譜、碳譜、質譜表征結構，HPLC方法控制產品有關物質.通過一系列優(yōu)化實驗，確定了磷酸哌喹結構和最佳工藝路線，為合成高純磷酸哌喹提供了一條新的有效途徑，確定的合成工藝參數(shù)，操作簡單，性能好，工藝對設備的要求低，適合于工業(yè)化大生產.

磷酸哌喹;合成;HPLC;有關物質;結構表征

0 引言

磷酸哌喹是治療和控制瘧疾病癥的代表性藥物之一，療效確切，使用已有數(shù)十年的歷史.由于單方抗藥性的產生，目前廣泛使用的是復方制劑［1-3］.磷酸哌喹與氯喹同屬4-氨基喹啉類藥，因其效價高于氯喹而毒性明顯低于氯喹得到廣泛應用，其制成的復方制劑如復方雙氫青蒿素片、雙氫青蒿素哌喹片等用于治療耐氯喹蟲株所致的惡性瘧疾發(fā)揮了很大作用，在非洲被稱為神藥.

磷酸哌喹的合成主要是經過兩次縮合反應得到1，3-雙［4-(7-氯-喹啉-4-基)哌嗪-1-基］丙烷，再由1，3-雙［4-(7-氯-喹啉-4-基)哌嗪-1-基］丙烷與磷酸反應制得.1，3-雙［4-(7-氯-喹啉-4-基)哌嗪-1-基］丙烷的制備方法較多，主要有3條［4-8］，研究最多的合成路線如下:

該路線由上海醫(yī)藥工業(yè)研究院率先研究完成，經重慶康樂有限公司改進后用于生產中，但對產品過程中產生的雜質控制不嚴，純度不夠，標準不高，得不到世界主流市場的認可.張小松等［9］建立了磷酸哌喹有關物質的HPLC檢查方法，并通過光照試驗，證實了磷酸哌喹對光照的不穩(wěn)定性和有關物質檢查的必要性，方法采用Agilent-C18柱，以0.04 mol·L-1磷酸二氫鉀一乙腈一三乙胺(90∶10∶0.2，用磷酸調節(jié)pH至2.5)為流動相，流速0.5 mL·min-1，檢測波長230 nm，柱溫25℃，但未對產生的雜質進行定量和定性研究.文獻［10，13］用HPLC測定了磷酸哌喹含量，2015最新版的《中國藥典》規(guī)定了磷酸哌喹質量標準［14］，但質量標準規(guī)定的有關物質中，只確認了3種已知雜質，規(guī)定單一雜質不超過0.5％，總雜質不超過2％.國際主流市場一般要求產品的有關物質小于0.1％，對大于0.1％雜質需要進行藥理毒理試驗，才能確定雜質的限度;因此，磷酸哌喹的我國藥典標準跟先進國際標準有較大差距，需要更先進的工藝來制備高純度的產品，達到國際先進水平.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

VANCE AV 500 MHz超導核磁共振儀(瑞士Bruker公司);ESQUIRE HTC型離子質譜儀(德國布魯克道爾頓公司);島津LC-20A高效液相色譜儀.

4，7-二氯喹啉、無水哌嗪、鹽酸、碳酸鈉、乙醇、甲醇、溴氯丙烷、磷酸、甲酸、氫氧化鈉、乙晴、三氟乙酸，均為國產市售分析純.

1.2 磷酸派喹合成

1.2.17 -氯-4-(1-哌嗪基)喹啉(A)的制備

在100 mL反應瓶中加入15 g飲用水、15 g甲醇、15 g 4，7-二氯喹啉、30 g無水哌嗪，開攪拌，開蒸汽，緩緩加熱，升溫至內溫為60℃～75℃，回流反應5 h.反應完畢后，冷卻至室溫，攪拌1 h，過濾，將濾液倒入200 mL反應瓶中，加水15 g，加入鹽酸調pH值為8～8.5，經復測pH值不變后，再攪拌60 min，抽濾，濾液棄去.將濾餅加入60 g飲用水，開攪拌，加入鹽酸溶液調pH值為4～4.5，待固體溶解后，加入活性炭0.15 g，升溫至60℃脫色30 min，過濾，濾除不溶物，濾餅棄去，濾液用8 g 30％氫氧化鈉中和，將pH調至8～8.5，冷卻至室溫，攪拌30 min，甩濾，水洗，濾餅60℃減壓干燥16 h得A，收率80％.

1.2.21 ，3-雙［4-(7-氯-喹啉-4-基)哌嗪-1-基］丙烷(B)的制備

在100 mL反應瓶中加入7-氯-4-(哌嗪-1-基)喹啉10 g，95％乙醇50 g，攪拌下加入1-溴-3-氯丙烷3.2 g，碳酸鈉3.2 g，繼續(xù)加熱至回流，反應8 h～9 h.TLC檢測反應(硅膠GF254薄層板，反應液用無水乙醇稀釋10倍取5 μL，展開劑為氯仿∶丙酮∶30％二乙胺水溶液=2∶2∶1(體積比)，展開距離5 cm，紫外燈254 nm檢視)，7-氯-4-(哌嗪-1-基)喹啉斑點不再發(fā)生變化即達到反應終點.反應結束后降溫至20℃～30℃，抽濾至干，濾餅倒入50 g水中，甲酸中和至pH5，抽濾，固體倒入40 g水中，用氫氧化鈉中和至中性，抽干，70℃干燥7 h，得1，3-雙［4-(7-氯-喹啉-4-基)哌嗪-1-基］丙烷(B)，收率85％.

1.2.3 磷酸哌喹的制備

在反應瓶中加入120 g純化水，12 g哌喹二縮物，開攪拌，控溫25℃～35℃，緩慢加入磷酸12 g，攪拌反應4 h，甩干，濾餅用少量冷純化水5 g洗滌，得磷酸哌喹粗品.將粗品加入240 g純化水中，開動攪拌，加入0.6 g活性炭脫色，加熱至90℃～95℃，保溫攪拌0.5 h后過濾.濾液用低溫水冷卻至20℃以下，攪拌析晶4 h.過濾，濾餅抽干，干燥箱中真空90℃減壓干燥7 h，得成品磷酸哌喹，收率85％.

1.3 磷酸派喹結構表征

1.3.1 磷酸哌喹純度

磷酸哌喹合成過程中，由于原料和中間體含有較多的活性基團容易發(fā)生副反應，經研究產品中殘留的雜質有9種，HPLC檢測方法結果如圖1，圖2所示，圖1中1，2，3，4，6，7，8，9，10為磷酸哌喹合成中可能產生的雜質，5為磷酸哌喹，圖2所示為制備的磷酸哌喹，產品純度為99.96％.

1.3.2 磷酸哌喹結構確證

圖1 磷酸哌喹HPLC雜質分離度示意圖Fig.1 HPLC impurity resolution of piperaquine phosphate

圖2 磷酸哌喹樣品HPLC檢測結果圖Fig.2 HPLC determination results of piperaquine phosphate

1.3.2.1 磷酸哌喹結構式為

1.3.2.2 氫譜和碳譜測定

氫譜和碳譜測試數(shù)據(jù)如表1，表2所示.

表1 磷酸哌喹氫譜測定結果Tab.11H-NMR determination results of piperaquine phosphate

表2 磷酸哌喹碳譜測定結果Tab.213C-NMR determination results of piperaquine phosphate

1)氫譜數(shù)據(jù)解析

由表1可知，除磷酸上的活潑質子和水合質子外，1H-NMR給出9組峰，其積分比(由低場至高場)為2∶2∶2∶2∶2∶8∶8∶4∶2，共32個質子，與哌喹的質子數(shù)相符.由化學位移值、偶合常數(shù)值和各種二維譜可知:

①δ8.81(2H，d)和δ7.41(2H，d)，COSY譜表明它們?yōu)橐粋€自旋體系，為2個三取代吡啶環(huán)上的4個質子.由其化學位移值可知，它們分別為2H7和2H6;

②δ8.25(2H，d)，δ8.18(2H，d)和δ7.75(2H，dd)，COSY譜表明它們?yōu)橐粋€自旋體系，為2個三取代苯環(huán)上的6個質子.由其化學位移值、峰型和偶合常數(shù)值可知，它們分別為2H12，2H9和2H11;

③δ3.48(4H，s，br)和δ2.43(2H，s，br)，COSY譜表明它們?yōu)橐粋€自旋體系，由其化學位移值和質子數(shù)可知，它們分別為4H2和H1;

④δ4.19(8H，s，br)和δ3.73(8H，s，br)，它們?yōu)?個哌嗪環(huán)上的16個質子，結合HMBC譜可知，H2(3.48 ppm)與δ51.8的仲C有遠程相關關系，則δ51.8為C3，由HSQC譜可確定C3的直接相連的質子為δ3.73，即δ3.73(8H，s，br)為8H3，δ4.19則為8H4.

2)碳譜數(shù)據(jù)分析

由表2知13個峰，本品分子中含29個C，這是由本品結構的高度對稱性引起的.由DEPT譜可知，本品結構中含4種11個仲C，5種10個不飽和叔C和4種8個不飽和季C，δ20～δ60為飽和C，δ100～δ170為不飽和C.

3)通過碳譜、氫譜、各種二維譜可知

①δ19.6，δ49.5，δ51.8和δ54.3:四種11個仲C，由HSQC譜可知，它們分別為C1，4C4，4C3和2C2;

②δ108.4，δ121.0，δ128.7，δ129.0和δ144.4:五種10個不飽和叔C，由HSQC譜可知，它們分別為2C6，2C9，2C11，2C12和2C7;

③δ119.4，δ140.2，δ141.1和δ162.1:四種8個不飽和季C，它們的歸屬可由化學位移值和HMBC譜得到:?由化學位移值可確定最高場的δ119.4的季C為2C13，它與H6(7.41 ppm)，H9(8.18 ppm)和H11(7.75 ppm)均有遠程相關關系;?δ140.2與H9(8.18 ppm)和H12(8.25 ppm)有遠程相關關系，為2C10;?δ141.1和δ162.1均與H7(8.81 ppm)和H12(8.25 ppm)有遠程相關關系，為C5和C8，再結合化學位移值可知，它們分別為2C5和2C8.

1.3.2.3 質譜(MS)測定

磷酸哌喹質譜測試單位為中國藥科大學分析測試中心，儀器使用Waters Q-TOF micro質譜儀，溶劑為甲醇，離子化方式為ESI(+)20 V，數(shù)據(jù)如表3所示.

本品為哌喹的磷酸鹽，在溶液中以游離堿的形式存在.由表3可知，本品胺的［B+H］+和［B+2H］2+峰的質荷比分別為535和268，本品胺的分子量為534，與哌喹的分子量相符;本品胺的分子量為偶數(shù)，分子中應不含或者含偶數(shù)個N原子，上述結果與哌喹含6個N原子相符;由m/z 537的峰強度為m/z 535峰強度的2/3可知，本品應含2個氯原子(Cl)，上述結果與哌喹的結構相符.

表3 磷酸哌喹精制品的質譜測定結果Tab.3 MS determination results of piperaquine phosphate

圖3 雜質分子結構式Fig.3 Formula structure of impurity

2 討論

2.1 產品可能存在的雜質

從合成用的原料可知，第一步反應的副反應有:生成的產物A可以與原料哌嗪繼續(xù)反應生成H，原料4，7-二氯喹啉在堿性中可以水解生成C;第二步產生的副反應:C可以與第二步原料反應生成D，D與A反應生成E，殘留的哌嗪與溴氯丙烷生成F，F(xiàn)與A反應生成G，A與溴氯丙烷生成I，K縮合生成L.H，C，D，E，F(xiàn)，G，I，K，L結構式如圖3所示.

2.2 改進措施

1)7-氯-4-(1-哌嗪基)喹啉(A)的制備，文獻和專利采用的溶劑為水或異丙醇、正丁醇、乙醇并加入無機堿碳酸鈉或碳酸鉀，也有加入KI催化反應，升溫至50.0℃，開啟攪拌.再升溫至回流，回流反應4 h后降溫至80.0℃，停止攪拌.后處理方法有2種:第1種，反應完后靜置分層，將上層哌嗪水抽出，再加水洗滌，靜置分層、抽水，重復2次，直至洗液pH值為7～8，存在的問題是油層和水層常常分層不清，放置時間長，分離不徹底，殘留的水中帶有大量未反應完的哌嗪和其他雜質參與第二步反應而產生許多雜質，難以精制;第2種，加入二氯甲烷或乙酸乙酯進行萃取，靜置分層，棄去水層，加水洗有機層，分層將有機層濃縮干，加入環(huán)己烷重結晶，得到的產品純度較高，缺點是使用大量的有機溶劑，污染環(huán)境，提高成本.參照文獻［15-16］，經改進，采用50％甲醇水溶液，產生的雜質H可以在反應過程中析出，通過過濾除去，濾液加酸析出A的鹽酸鹽，過濾洗滌得到純度好的A鹽酸鹽.

2)二縮反應的反應條件與文獻基本一致，后處理方法做了較大改進.反應完后，冷卻，抽濾，固體先用95％乙醇洗滌，再用60℃的熱水洗滌至水的pH為7～8，抽濾烘干即可.文中采用水和甲酸代替95％酒精，甲酸與雜質可以生成鹽溶于水中，抽濾固體再用堿中和水洗至中性，可以較好地除去產生的雜質，得到中間體哌喹.

3)成鹽反應，主要控制冷卻速度為慢慢冷卻，結晶溫度為15.0℃～20.0℃，養(yǎng)晶時間4 h～5 h.

3 結論

1)采用甲醇和水混合溶劑反應制備A，可以除去該步反應過程中副反應產生的雜質1，4-二(7-氯喹啉-4-基)哌嗪，通過制備A的一鹽酸鹽可以除去其他雜質，得到較純的中間體A;

2)中間體A鹽酸鹽與溴氯丙烷、碳酸鈉混合，在乙醇溶劑中回流反應7 h，經酸溶堿析，可以得到質量好的哌喹;

3)哌喹與磷酸在水中反應，控制析晶和養(yǎng)晶溫度可以得到高純磷酸哌喹，經HPLC測定純度達99.6％，氫譜、碳譜、質譜表征后確定為磷酸哌喹.

新的合成方法提高了產品質量，降低了原料成本，簡化了操作步驟，解決了傳統(tǒng)合成方法在反應過程中產生雜質過多的問題，可以有效降低臨床藥物副作用的發(fā)生，為臨床提供安全有效的藥物提供了保障.

［1］MENAN H，F(xiàn)AYE O，SAME-EKOBO A，et al.Comparative Study of the Efficacy and Tolerability of Dihydroartemisininpiperaquine-trimethoprim Versus Artemether-lumefantrine in the Treatment of Uncomplicated Plasmodium Falciparum Malaria in Cameroon，Ivory Coast and Senegal［J］.Malaria Journal，2011，10(1):1-8.

［2］SONG Jianpin，SOCHEAT Duong，TAN Bo，et al.Randomized Trials of Artemisinin-piperaquine，Dihydroartemisinin-piperaquine Phosphate and Artemether-lumefantrine for the Treatment of Multi-drug Resistant Falciparum Malaria in Cambodia-Thailand Border Area［J］.Malaria Journal，2011，10(10):231-236.

［3］PL Oilliaro.Developing Artemisinin based Drug Combinations for the Treatrment of Drug Resistant Falciparum Malaria［J］.Postgrad Med，2004，50(1):40-44.

［4］CABRI Water，ARMAROLL Silvia，QUATTROCIOCCHI Gianandrea，et al.Novel Process for the Synthesis of 7-chloro-4-(piperazil-1-yl)-quinoline［P］.WO 2012/168213 A2.

［5］重慶郵電大學.磷酸哌喹中間體7-氯-4-(1-哌嗪基)喹啉的合成方法:中國，CN201310334932.5［P］.2013-10-23.

［6］第二軍醫(yī)大學藥物研究組.喹哌合成工藝研究［J］.醫(yī)藥工業(yè)，1979(2):26-30.

［7］重慶康樂制藥有限公司.磷酸哌喹的制備方法:中國，CN200810237162.1［P］.2009-05-27.

［8］黃榮崗，詹利之，楊家慶，等.哌喹合成新工藝的探討［J］.健康必讀雜志，2011(11):354-356.

［9］張小松，江生，毛慶.磷酸哌喹有關物質的檢測研究［J］.中國藥事，2009，23(7):690-691.

［10］郭毅新，張元杰，丁濤.HPLC法測定雙氫青蒿素哌喹片中的磷酸哌喹含量［J］.藥學研究，2014，33(6):332-333.

［11］李美琴，范琦，張曉松.HPLC同時測定復方雙氫青蒿素片中磷酸哌喹與甲氧芐啶的含量［J］.華西藥學雜志，2004，19(3): 221-223.［12］劉昌輝，黃天來，洪罄，等.高效液相色譜法測定人血漿中磷酸哌喹［J］.藥物分析雜志，2007，27(1):63-65.

［13］朱凱，范琦，張小松，等.HPLC測定雙氫青蒿素哌喹片中磷酸哌喹的含量［J］.中國藥學雜志，2008，43(9):713-715.

［14］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:二部［M］.北京:中國醫(yī)藥科技出版社，2015.

［15］凌新龍，黃繼偉，林海濤.白楊素及其衍生物的合成［J］.廣西科技大學學報，2013，24(4):80-83.

［16］韋媛媛，劉陽，龔帥，等.積雪草多糖的脫脂工藝研究［J］.廣西科技大學學報，2014，25(2):90-94.

The synthesis method and structure representation of high purity piperaquine phosphate

ZHENG Qing-si，PENG Bin，HUANG Jun
(Guilin Pharmaceutical Co.Ltd.，Guilin 541002，China)

To investigate the new preparation process and testing parameters of antimalarial piperaquine phosphate，piperaquine phosphate which is determined by 1H-NMR，13C-NMR，mass spectrometry with the related substances controlled by HPLC method，is synthesized by different solvents，different reaction conditions and different reaction steps.A new piperaquine phosphate synthetic optimum process is established by a series of optimization experiments，the synthesis technology of high purity piperaquine phosphate and provided a new effective way.Determined process parameter is of a good operation and performance，and is not only low on the requirements for the equipment，but also suitable for industrialized production.

piperaquine phosphate;synthesis;HPLC;relevant material;structure representation

R914.5

A

2095-7335(2016)02-0107-06

10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2016.02.019

(學科編輯:黎婭)

2015-11-30

廣西科技研究開發(fā)項目(桂科合0992033-7)資助.

鄭清四，碩士，高級工程師，研究方向:化藥研究開發(fā)，E-mail:zhengqs@guilinpharma.com.