劉 杰,李世文,張芳芳
(河南中帥醫(yī)藥科技股份有限公司,河南 鄭州 450000)
乙酰唑胺由Wilier等首先合成,為弱效利尿劑,也曾一度用于心源性水腫和青光眼的治療。有文獻(xiàn)報(bào)道了其傳統(tǒng)制法[1]。近年來的研究發(fā)現(xiàn),乙酰唑胺對(duì)碳酸酐酶有廣譜抑制作用,可改善生化代謝紊亂,目前臨床應(yīng)用已拓寬到催眠呼吸暫停綜合癥、老年性癡呆、角膜營養(yǎng)不良水腫、頑固性呃逆等疾病的治療。此外FDA也批準(zhǔn)本品用于急性高山病的預(yù)防性治療,在急速達(dá)到一定海拔高度之前和在此期間,每8~12h口服乙酰唑胺250mg(或每天口服控釋膠囊500mg),可使急性高山病的一些嚴(yán)重癥狀明顯減少或者不發(fā)生[2-3]。對(duì)于乙酰唑胺用于高山病預(yù)防性新治療的臨床發(fā)現(xiàn),我們重點(diǎn)研究乙酰唑胺關(guān)鍵中間體氯氧化物的制備和反應(yīng)過程監(jiān)控,并尋找一種穩(wěn)定化的工業(yè)化生產(chǎn)監(jiān)控方法。
關(guān)鍵中間體氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺酰基-1,3,4-噻二唑)的制備是由巰基氧化為磺酰氯基團(tuán)的過程,大多是采用在酸的水溶液中通入過量的氧化劑氯氣,在低溫條件下將硫醇氧化為磺酰氯,此方法比較傳統(tǒng),且一直沿用至今,在此不再累述。一直以來,對(duì)于氯氧化反應(yīng)的重點(diǎn)監(jiān)控是一個(gè)空白,一般僅僅通過現(xiàn)象來觀察,具體為描述為:待反應(yīng)液為黃綠色,反應(yīng)瓶?jī)?nèi)固體為白色,且尾氣吸收處的氣體均勻?qū)С鰰r(shí),停止反應(yīng)[4-8]。顯而易見,此種方式是不科學(xué)且不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模b于以上空白,我們擬采用一種較為科學(xué)和有效的方法對(duì)氯氧化反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控和跟蹤。
本研究通過高效液相色譜儀(HPLC)對(duì)氯氧化反應(yīng)過程進(jìn)行監(jiān)控,并制備得到較優(yōu)品質(zhì)的乙酰唑胺,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用高效液相色譜儀(HPLC)的監(jiān)控方法是有效的,且能滿足工業(yè)化的需求。
1.1.1 反應(yīng)儀器
JJ-1電動(dòng)攪拌器,低溫恒溫反應(yīng)浴。
1.1.2 檢驗(yàn)儀器
高效液相色譜儀,用十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑的色譜柱。
1.1.3 檢測(cè)條件
波長:265nm;柱溫:30℃;流速:1.0mL/min;運(yùn)行時(shí)間:45min。
1.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑:
冰醋酸,氨水,硫酸,乙腈,水。
1.1.5 流動(dòng)相
以0.43%無水醋酸鈉溶液-甲醇-乙腈(95∶2∶3,用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至4.0士0.05)。
1.2.1 乙酰唑胺合成路線圖
圖1 乙酰唑胺合成路線圖
1.2.2 磺酰氯基團(tuán)液相監(jiān)控原理
磺酰氯本身不穩(wěn)定,在實(shí)際檢測(cè)中容易變質(zhì),導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)或失效,因此對(duì)磺酰氯的檢測(cè)應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行保護(hù)或者取代。本實(shí)驗(yàn)采用的方法為磺酰氯的氨基保護(hù),進(jìn)而檢測(cè)和監(jiān)控反應(yīng)的進(jìn)程,已達(dá)到監(jiān)控的目的。
圖2 磺酰氯基團(tuán)液相監(jiān)控原理圖
1.3.1 氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?;?1,3,4-噻二唑)的制備
稱量10g的2-乙酰胺基-5-巰基-1,3,4-噻二唑投入到35mL冰醋酸和65mL水的混合體系中,攪拌降溫,5℃下通入氯氣,取樣監(jiān)控反應(yīng)。
樣品處理:取樣得到適量的反應(yīng)液,向反應(yīng)液中加入氨水,當(dāng)體系成堿性時(shí),停止加入氨水,攪拌5min,然后加入鹽酸,當(dāng)體系中析出較多固體時(shí),停止加入鹽酸,攪拌5~10min,抽濾至干,高效液相色譜儀進(jìn)樣檢測(cè)。
體系中的氯氧化反應(yīng)完全結(jié)束后,攪拌保溫1h,將反應(yīng)體系直接抽濾,水洗滌,60℃干燥,得到氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?;?1,3,4-噻二唑)。純度97%以上。
1.3.2 乙酰唑胺粗品的制備
將得到的氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?;?1,3,4-噻二唑)加入到65mL氨水中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)完全后,滴加硫酸進(jìn)行中和,體系達(dá)到中性后,停止滴加硫酸,抽濾水洗,60℃真空干燥得到乙酰唑胺粗品。純度98%以上。
1.3.3 乙酰唑胺的精制
將乙酰唑胺粗品、水、焦亞硫酸鈉依次加入到反應(yīng)瓶中,升溫至回流,降溫析晶,抽濾并水洗,50℃真空干燥,得到乙酰唑胺。純度99%以上。
圖3 反應(yīng)監(jiān)控液相圖
注:數(shù)據(jù)處理方法:面積歸一化法
我們將合成得到的乙酰唑胺樣品進(jìn)行檢測(cè)和分析,經(jīng)UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖分析可知,產(chǎn)品為乙酰唑胺,具體分析如下:
(1)高分辨質(zhì)譜分析表明樣品的準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+為222.9953,可推斷其分子量為221.9880,與乙酰唑胺的理論精確分子量221.9881相比,誤差小于3ppm,元素匹配結(jié)果表明其元素組成為C4H6N4O3S2,與乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)一致,元素分析結(jié)果表明其元素組成正確。
(2)IR:3301.90cm-1:磺酰胺N-H的伸縮振動(dòng),3182.26 cm-1:乙酰胺基N-H的伸縮振動(dòng),1551.81cm-1:N-H的彎曲振動(dòng);1320.54cm-1:磺酰胺SO2的不對(duì)稱伸縮振動(dòng),1176.61cm-1:磺酰胺SO2的對(duì)稱伸縮振動(dòng),說明分子中含有磺酰胺基和乙酰胺基。1H NMR上δ13.013(1H,br,s)、8.333ppm(2H,br,s)的活潑氫,證明分子中存在NH和NH2。
(3)IR:2906.42,2783.91cm-1:乙酰甲基C-H的伸縮振動(dòng),1434.89cm-1:乙酰甲基C-H的彎曲振動(dòng),1680.38cm-1:酰胺羰基C=O 的伸縮振動(dòng),說明分子中含有乙酰胺基。1H NMR上δ2.255(3H,s)ppm的甲基質(zhì)子和13C NMR譜上δ22.326(伯C)ppm、13C NMR譜上δ169.376(季C)ppm的乙酰羰基碳,進(jìn)一步證明了它的存在。
(4)IR:1551.81cm-1:噻二唑C=N 的伸縮振動(dòng),證明分子中有C=N。13C NMR譜上δ164.263(季C)、δ161.085(季C)ppm進(jìn)一步證明了它的存在。
綜上所述,分子中含有磺酰胺基、乙酰胺基和噻二唑等基團(tuán),與乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)相符,樣品的UV、IR、11H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖可由乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)給以合理的解釋,證明樣品結(jié)構(gòu)與乙酰唑胺結(jié)構(gòu)一致。
氯氣作為氯氧化反應(yīng)過程中重要的反應(yīng)物料,需對(duì)其用量做以研究,本實(shí)驗(yàn)組對(duì)氯氣用量做以考察,實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)缦隆?/p>
表1 氯氣用量對(duì)氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總
由氯氣用量對(duì)比試驗(yàn)可知,隨著氯氣用量的增加,產(chǎn)品的收率和純度都隨之增加,在氯氣用量達(dá)到1.9~2.2倍時(shí),產(chǎn)物(粗品)的純度已達(dá)到較好的水平,收率尚可,因此我們可暫選此用量范圍作為我們后續(xù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),選擇氯氣用量為AMTD用量的1.9~2.2倍。
反應(yīng)溫度作為一個(gè)重要的工藝參數(shù),我們要對(duì)其進(jìn)行考察,擬采用不同反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng),以觀察和比較不同反應(yīng)溫度對(duì)氯氧化反應(yīng)的影響,試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
表2 反應(yīng)溫度對(duì)氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總
由以上試驗(yàn)可知,在不同的溫度條件下進(jìn)行氯氧化反應(yīng),3批實(shí)驗(yàn)的收率差別不大,但純度差異較大,其中5~10℃條件下,純度較低,不采用此溫度條件,優(yōu)先采用0~5℃為反應(yīng)溫度(氯氧化反應(yīng))。
通過反應(yīng)監(jiān)控來觀察反應(yīng)進(jìn)程,判斷較優(yōu)反應(yīng)時(shí)間,使反應(yīng)時(shí)間達(dá)到最優(yōu)化,以利用整個(gè)反應(yīng)過程,試驗(yàn)結(jié)果如下:
表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總
通過反應(yīng)監(jiān)控可知,氯氣量達(dá)到時(shí),反應(yīng)已進(jìn)行了大半,后續(xù)反應(yīng)仍在進(jìn)行,但是反應(yīng)較慢,鑒于此種情況,我們暫定反應(yīng)時(shí)間為60min。
在乙酰唑胺的合成中,我們重點(diǎn)研究了氯氧化反應(yīng)過程,氯氧化物的反應(yīng)增加了HPLC監(jiān)控的方法,使我們能夠更加清晰和準(zhǔn)確的掌控反應(yīng)進(jìn)程,進(jìn)而得到質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品。經(jīng)UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖分析,我們得到的產(chǎn)品為目標(biāo)產(chǎn)物乙酰唑胺。