陳小林
(上海旭東海普藥業(yè)有限公司,上海201203)
氯化琥珀膽堿為去極化型肌松劑,能與骨骼肌N2 膽堿受體結(jié)合,產(chǎn)生去極化狀態(tài),使骨骼肌松弛,常用于全身麻醉時(shí)氣管插管和術(shù)中維持肌松。此藥物于1958 年首次發(fā)現(xiàn),其合成工藝為:二(2- 氯乙醇基)琥珀酸為起始物料,以苯為溶劑,與三甲胺反應(yīng),總摩爾收率為46%,但因?yàn)槿装窞闅怏w,工業(yè)上很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[1];經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,其合成路線越來(lái)越多,但早期的工藝路線經(jīng)常用到苯、氯仿等毒性強(qiáng)溶劑,有的路線中用到五氯化磷做酰氯化劑,這些高污染的物料已經(jīng)不適宜現(xiàn)代綠色化工的理念,隨著化工環(huán)保的要求提升,急需找到一條綠色環(huán)保的合成路線;另外近年隨著藥品一致性評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展,中國(guó)的仿制藥需與原研藥達(dá)到等效,為了達(dá)成此目的,首要任務(wù)是提高原料藥的質(zhì)量,只有原料藥優(yōu)于原研制劑,制劑才有可能與原研等效[2-6]。在此背景下,作者以丁二酸為起始原料經(jīng)過(guò)二氯亞砜酰氯化,氯化膽堿酯化和二甲亞砜及無(wú)水乙醇二次精制等工藝步驟,得到高質(zhì)量的原料藥,以滿足仿制藥一致性評(píng)價(jià)中原料藥的要求,通過(guò)優(yōu)化各步工藝,革除了毒性強(qiáng)的溶劑及試劑,具體反應(yīng)路線如下圖1 所示:
圖1 氯化琥珀膽堿合成工藝反應(yīng)線路示意圖
上述合成路線中用到的試劑及儀器如下表1 所示:
1.1.1 起始物料
1.1.2 溶劑
1.1.3 主要儀器設(shè)備及型號(hào)
天平(Sartorious/BSA4202S-CW)真空烘箱(上海禾氣玻璃儀器有限公司/DZF-6020)帶加熱磁力攪拌器(上海禾氣玻璃儀器有限公司/DF-101S)隔膜真空泵(上海禾氣玻璃儀器有限公司/M22CHT)
高壓液相儀(water/e2695-2998PDA)
液質(zhì)聯(lián)用儀(Q-Tofmicro/Q-Tofmicro)
核磁共振波譜儀(BRUKER/BRUKER-400)
1.2.1 丁二酰氯(中間體II)的合成
在2000ml 的三口瓶中加入丁二酸(100g),依次加入甲苯(500ml),DMF(5ml);氮?dú)獗Wo(hù)下升溫至內(nèi)溫T=50-60℃下,緩慢滴加二氯亞砜(300g),此時(shí)有大量氯化氫氣體產(chǎn)生,注意氣體的安全導(dǎo)出及氣體充分吸收(防止泄露到空氣中造成污染),2h 內(nèi)滴畢,升溫至T=80-90℃,繼續(xù)反應(yīng)6h,降溫轉(zhuǎn)移至單口瓶于T≤55℃下減壓蒸餾得深褐色液體,液體無(wú)需進(jìn)一步精制直接用于下一步,此步收率按100%計(jì)算。
1.2.2 氯化琥珀膽堿粗品(IV)的合成
在干燥的三口瓶(3L)中依次加入氯化膽堿(200g,氯化膽堿水分需預(yù)先用甲苯處理使其水分≤1.0%)、二氯甲烷(1.5L),氮?dú)庵脫Q保護(hù)后滴加中間體II 的二氯甲烷溶液;在T≤30℃下滴加,反應(yīng)有放熱現(xiàn)象,注意滴加速度,滴畢,升溫至T=35-40℃下回流16h,轉(zhuǎn)移至單口瓶中,減壓蒸餾出二氯甲烷后加無(wú)水乙醇(1L),攪拌溶清,降溫至T≤10℃下滴加三乙胺,調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至PH=3-4 左右,加入水(150ml),繼續(xù)降溫至T=0±5℃,攪拌析晶16h 后,過(guò)濾,濾餅在50℃下真空干燥,得粗品206g,摩爾收率:61.2%。
1.2.3 成品的精制
1.2.3.1 DMSO 重結(jié)晶
在干燥好的單口瓶(2L)中加入上述粗品,加入DMSO(1L),升溫至T=80-100℃,繼續(xù)攪拌至固體溶清,保溫1h;趁熱過(guò)濾,降溫至T=10-20℃下析晶2h,過(guò)濾,濾餅用無(wú)水乙醇(300ml)淋洗,得一精物,一精物無(wú)需干燥直接進(jìn)行下一步(收率按干燥失重計(jì))。
1.2.3.2 乙醇重結(jié)晶
將上述一精物加入到干燥好的單口瓶(2L)中,加入無(wú)水乙醇1200ml,升溫回流至溶液澄清,趁熱過(guò)濾,濾液緩慢降溫至0±5℃,析晶4h 后過(guò)濾,濾餅用無(wú)水乙醇(200ml)淋洗后在50℃下真空干燥得成品(156.5g),兩步總摩爾收率:76%,HPLC純度(外標(biāo)法):99.86%[7-10]。M.p.159.0-159.5 ℃(藥典:157-163);MS ESI+=145 (M+1)/2;1H-NMR(400MHZ,DMSO)δ:2.662(s,4H),3.178(s,18H),3.727-3.751(m,4H),4.483(s,4H)。
?;磻?yīng)主要通過(guò)酰氯甲酯化,通過(guò)HPLC 純度(面積歸一法)來(lái)評(píng)價(jià)工藝參數(shù)。這步中主要優(yōu)化參數(shù)如下:
?;軇┖Y選(甲苯、二氯甲烷、四氫呋喃)、溶劑體積篩選(3V、5V、10V)、二氯亞砜用量篩選(質(zhì)量比:2eq、3eq、5eq)、反應(yīng)時(shí)間(2h、6h、16h)、反應(yīng)溫度篩選(55±5℃、65±5℃、85±5℃)。確定此步最佳工藝為:以5V 甲苯做反應(yīng)溶劑,二氯亞砜滴加量為丁二酸的3 倍量(質(zhì)量比),反應(yīng)溫度為85±5℃,反應(yīng)時(shí)間為6h,此步反應(yīng)收率按理論計(jì)。
酯化反應(yīng)主要通過(guò)粗品的含量和收率來(lái)評(píng)價(jià)工藝參數(shù)。這步主要優(yōu)化參數(shù)如下:
酯化溶劑篩選(甲苯、二氯甲烷、乙腈、丙酮)、反應(yīng)溫度(20℃、30℃、40℃)、氯化膽堿摩爾當(dāng)量(2eq、2.5eq、3eq)、調(diào)堿溶劑的篩選(無(wú)機(jī)堿:氫氧化鈉水溶液(30%)、碳酸氫鈉(飽和水溶液)、碳酸鉀飽和溶液、氨水(濃);有機(jī)堿(吡啶、三乙胺、N,N-二異丙基乙胺(DIPEA))、調(diào)堿pH 值篩選(1-2、3-4、5-6)、調(diào)堿溫度的篩選(0±5℃、10±5℃、20±5℃)、析晶時(shí)間篩選(4h、8h、16h)。
確定此步最佳工藝為:以二氯甲烷為反應(yīng)溶劑,氯化膽堿在甲苯中回流脫水至水分≤1.0%后溶解在二氯甲烷中使用,回流狀態(tài)(40℃)下滴加酰氯/二氯甲烷溶液;調(diào)堿溶劑選用三乙胺,調(diào)節(jié)溶液pH=3-4 時(shí),析出大量固體,在T=0±5℃下析晶16 小時(shí),此步摩爾收率在61%左右。
精制工藝主要通過(guò)產(chǎn)物的HPLC 純度及收率來(lái)評(píng)價(jià)工藝參數(shù)。主要優(yōu)化工藝參數(shù)如下:
2.3.1 第一次精制(精制溶劑:二甲亞砜)
精制溶劑篩選(乙醇、異丙醇、二甲亞砜、二氯甲烷,乙腈、四氫呋喃)、精制溶劑DMSO 體積篩選(3V、5V、10V)、析晶溫度(15±5℃、25±5℃)、析晶時(shí)間(2h,8h,16h)。
確定此步最佳工藝為:以DMSO(體積為5V)為精制溶劑,在15±5℃溫度下析晶2h,此步收率在85%左右(按干燥失重計(jì))。
2.3.2 第二次精制(精制溶劑:無(wú)水乙醇)
無(wú)水乙醇溶劑體積篩選(5V、8V、10V、)、析晶溫度篩選(25±5℃、15±5℃、0±5℃)、析晶時(shí)間(2h,8h,16h)。
確定此步最佳工藝為:以無(wú)水乙醇(8V)回流下溶解,在0±5℃下析晶4h。此步摩爾收率在90%左右。
經(jīng)過(guò)兩次重結(jié)晶的原料藥HPLC 純度(外標(biāo)法) 達(dá)到99.80%以上,已遠(yuǎn)超美國(guó)藥典98.5%的要求;此兩步總收率76%左右。
此工藝路線經(jīng)過(guò)酰氯化,酯化及重結(jié)晶步驟,得到HPLC 純度99.80%以上的產(chǎn)品,滿足最嚴(yán)美國(guó)藥典中原料藥純度≥98.50%和各已知單雜限度的要求,總摩爾收率為46.5%。此工藝路線革除了五氯化磷做酰氯化劑(使用二氯亞砜做?;瘎锍缩セ杏玫降穆确伦鋈軇ㄊ褂枚燃淄樽鲺セ磻?yīng)溶劑);此工藝中使用溶劑和試劑都是常規(guī)試劑(未用到劇毒品),反應(yīng)條件都為常規(guī)條件(未出現(xiàn)苛刻的反應(yīng)條件);通過(guò)重結(jié)晶溶劑篩選,發(fā)現(xiàn)DMSO 對(duì)產(chǎn)品中的氯化琥珀單膽堿和三乙胺鹽酸鹽有明顯的去除效果,通過(guò)優(yōu)化重結(jié)晶的工藝參數(shù),在不影響收率的前提下,通過(guò)DMSO 和無(wú)水乙醇的兩次精制,得到成品滿足制劑一致性評(píng)價(jià)對(duì)原料藥的要求,是一條綠色環(huán)保的工藝。