劉玉鍵 ，付新悅，周 微，白萬富

(1.包頭醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014040； 2.天士力控股集團有限公司研究院化學(xué)藥品開發(fā)中心)

利伐沙班(Rivaroxaban Tablets)，化學(xué)名為5-氯-氮-({(5S)-2-氧-3-[4-(3-氧-4-嗎啉基)苯基]-1,3-唑烷-5- 基}甲基)-2-噻吩-羧酰胺，由德國拜耳公司研發(fā)。2008年在歐盟及加拿大等地上市，用于擇期髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)成年患者，以預(yù)防靜脈血栓形成。2009年6月在中國正式上市，商品名為拜瑞妥，2011年在美國上市，至今已在全球50多個國家上市[1]。利伐沙班作為新的口服抗凝藥物，是一個具有高度選擇性和競爭性直接抑制呈游離狀態(tài)的Xa因子(FXa)的藥物，對FXa的選擇性是其他絲氨酸蛋白酶的10 000倍[2]。而且還可抑制結(jié)合狀態(tài)的Xa因子以及凝血酶原活性，對血小板聚集沒有直接作用。其抗凝作用依賴于通過內(nèi)源性及外源性途徑活化X因子為FXa，在凝血級聯(lián)反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。因此，凝血酶的生成以及凝血酶原酶復(fù)合體的活性也會降低[3]。其具有生物利用度高，治療疾病譜廣，量效關(guān)系穩(wěn)定，口服方便，出血風(fēng)險低的特點。目前為止，利伐沙班主要用來治療肺栓塞[4]、急性冠狀動脈綜合征急性期患者[5-6]、癥狀性急性室上性心動過速[7]，以及非瓣膜性心房顫動患者心源性栓塞事件的預(yù)防[8]。利伐沙班的應(yīng)用越來越多，單純依靠進口已滿足不了市場的需要。本文擬在利伐沙班原研路線的基礎(chǔ)上，對其工藝路線進行優(yōu)化改進，以滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。

1 材料

1.1儀器 DF-101S焦熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市矛華儀器有限責(zé)任公司)；ZF-7暗箱式三用紫外分析儀(上海嘉鵬科技有限公司)；N-1210B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(東京理化器械株式會社)；AUAMCE400核磁共振譜儀(美國BRUKER公司)。

1.2藥品與試劑 N,N-羰基二咪唑(CDI)(分析純，LI50P55)，甲胺(分析純，A1914072) ，均為上海阿拉丁生化科技股份有限公司；二氯甲烷(分析純，20170525)，無水乙醇(分析純，20170509)，四氫呋喃(分析純，20170612)，甲基磺酸(分析純，20170123)、碳酸氫鈉(分析純，20170212)，均為國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

2 實驗方法與結(jié)果

在利伐沙班的原研合成路線基礎(chǔ)上，在中和成鹽、水解反應(yīng)條件、粗品合成及精制等環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化，得到了優(yōu)化后的利伐沙班合成路線。見圖1。

圖1 利伐沙班優(yōu)化后的合成路線

2.12-[(2R)-2-羥基-3-[[4-(3-氧代-4-嗎啉基)苯基]氨基]丙基]-1H-異吲哚-1,3(2H)-二酮——化合物3的合成 向500 mL反應(yīng)瓶內(nèi)加入10 g(49.2 mmol)化合物1和9.45 g(49.2 mmol)化合物2，再加入100 mL無水乙醇和100 mL純化水，緩慢升溫至50-60 ℃，TLC跟蹤監(jiān)測反應(yīng)至化合物2消失，反應(yīng)約10 h結(jié)束。反應(yīng)結(jié)束后將料液降至室溫，攪拌析晶5 h。抽濾，濾餅用約25 mL無水乙醇淋洗后，干燥得17.74 g白色粉末，收率為91.2 %。1H-NMR(400 MHz，DMSO)，δ：3.03(m，1H)，3.16(m，1H)，3.64(m，4H)，3.91(t，2H)，4.01(m，1H)，4.14(s，2H)，5.17(d，1H)，5.66(t，1H)，6.62(d，2H)，7.03(d，2H)，7.85(m，4H)。

2.22-[[(5S)-2-氧代-3-[4-(3-氧代-4-嗎啉基)苯基]-5-噁唑烷基]甲基]-1H-異吲哚-1,3(2H)-二酮——化合物4的合成 向250 mL反應(yīng)瓶內(nèi)加入15 g(37.9 mmol)化合物3、7.5 g(46.3 mmol)CDI、114 mL甲苯，將料液升溫，至回流后反應(yīng)2 h，隨后降溫至室溫，加入25 mL無水乙醇，于室溫條件攪拌析晶2 h，過濾，濾餅用少量無水乙醇淋洗，干燥得到15.68 g白色粉末，收率98.2 %。1H-NMR(400MHz, DMSO)，δ：3.71(t，2H)，3.95(m，5H)，4.22(t，3H)，4.95(m，1H)，7.41(d，2H)，7.52(d，2H)，7.89(m，4H)。

2.34-[4-[(5S)-5-(氨甲基)-2-羰基-3-唑烷基]苯基]-3-嗎啉酮甲磺酸鹽——化合物5的合成

2.3.1化合物4水解反應(yīng)條件的優(yōu)化 對于水解試劑的選擇，本實驗首先參考原研工藝使用甲胺作為水解試劑，經(jīng)監(jiān)測反應(yīng)進程發(fā)現(xiàn)水解反應(yīng)速度已較快，無需對其他水解試劑進行遴選考察，因此綜合考慮物料成本等因素后確定采用甲胺水溶液作為水解試劑。隨后對甲胺用量、反應(yīng)溫度和時間等對水解程度的影響進行了考察。結(jié)果表明，反應(yīng)時間過短、甲胺用量少以及反應(yīng)溫度低等均會影響水解反應(yīng)完全程度。因此經(jīng)詳細考察后最終確定甲胺與化合物4的摩爾比為6：1，水解溫度控制在50～60 ℃，水解反應(yīng)1 h，為最佳反應(yīng)條件。見表1。

表1 不同反應(yīng)條件對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響

2.3.2成鹽用酸的選擇 本實驗考察了其他的酸與中間體化合物4成鹽對于產(chǎn)品的質(zhì)量影響的情況。選擇了甲酸、氫溴酸、硫酸和甲磺酸四種不同的酸進行中和成鹽反應(yīng)與濃鹽酸進行比較，以便選擇出更加適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的酸。結(jié)果表明，用氫溴酸中和成鹽會造成產(chǎn)品降解，效果最差，收率僅有65.56 %。用甲磺酸優(yōu)化反應(yīng)后收率與鹽酸相當(dāng)，而產(chǎn)品純度要優(yōu)于鹽酸鹽。因此最終確定使用該條件進行優(yōu)化成鹽。見表2。

表2 不同的酸對于產(chǎn)品產(chǎn)率的影響

2.3.3化合物5的合成 向250 mL反應(yīng)瓶內(nèi)加入15 g(35.6 mmol)化合物4、94.5 mL無水乙醇和15 mL甲胺水溶液，將料液升溫至50～60 ℃；TLC跟蹤監(jiān)測反應(yīng)終點，1 h反應(yīng)結(jié)束后，將料液降至室溫，用甲基磺酸調(diào)pH至3～4；繼續(xù)攪拌析晶5 h；抽濾，濾餅用無水乙醇淋洗，干燥，得13.37 g白色粉末，收率97.0 %。1HNMR(400MHz，DMSO)，δ：2.41(3H，s)，3.24(t，2H)，3.71(t，2H)，3.85(m，1H)，3.97(t，2H)，4.22(t，3H)，4.94(m，1H)，7.43(d，2H)，7.57(d，2H)。

2.4氯化、?；磻?yīng)——利伐沙班粗品制備

2.4.1利伐沙班粗品反應(yīng)溶劑的優(yōu)化 通過反應(yīng)溶劑體系的對比考察表明，使用四氫呋喃-水反應(yīng)體系產(chǎn)品收率高于丙酮-水體系。分別使用化合物5的鹽酸鹽、硫酸鹽、甲磺酸鹽和甲酸鹽進行反應(yīng)，考察結(jié)果表明鹽酸鹽和甲磺酸鹽得到粗品的質(zhì)量和收率相當(dāng)；使用硫酸鹽的收率次之，甲酸鹽的收率最低。由此再次證明化合物5的制備工藝中可使用甲磺酸替代原研專利中的鹽酸鹽進行優(yōu)化。見表3。

表3 ?；磻?yīng)條件的優(yōu)化

2.4.2利伐沙班粗品制備 向500 mL反應(yīng)瓶中加入61 g(375.2 mmol)5-氯噻吩-2-羧酸，176 mL甲苯，滴加53 mL二氯亞砜，滴畢，回流反應(yīng)3 h后降至室溫25 ℃，得化合物7的甲苯溶液，直接用于?；磻?yīng)。向250 mL三頸瓶中加入12 g(30.9 mmol)中間體化合物5，攪拌溶解，向水層中加入101.8 mL四氫呋喃和8.5 g碳酸氫鈉，開啟降溫，于0～15 ℃滴加上述化合物7的甲苯溶液。滴畢后將料液升溫至50 ℃反應(yīng)，TLC監(jiān)測至化合物5消失。反應(yīng)結(jié)束后，將料液降溫至室溫，攪拌析晶7.5 h，離心分離，濾餅用無水乙醇淋洗，甩干，干燥得 13.4 g利伐沙班粗品，收率98.74 %。1HNMR(400MHz，DMSO)，δ：3.62(t，2H)，3.71(t，2H)，3.85(m，1H)，3.97(t，2H)，4.19(t，3H)，4.84(m，1H)，7.18(d，1H)，7.41(d，2H)，7.56(t，2H)，7.69(d，1H)，8.86(t，1H)。

2.5精制——利伐沙班成品制備

2.5.1利伐沙班精制過程中溶劑的選擇 本步驟是對利伐沙班粗品的重結(jié)晶，各反應(yīng)因素中溶劑對產(chǎn)品質(zhì)量和收率影響最大，因此我們結(jié)合利伐沙班的溶解性、成品質(zhì)量以及收率等因素對重結(jié)晶溶劑進行了重點篩選和考察?？疾旖Y(jié)果表明，按照專利[11]方法，使用乙酸進行重結(jié)晶(條件1)后，不僅成品收率較低，且因乙酸刺激性大、酸性強，對設(shè)備和人員的傷害均較強，不宜規(guī)?；a(chǎn)使用。相對于乙醇-水體系，使用不同比例的丙酮-水體系重結(jié)晶(條件5、6、7)盡管得到的產(chǎn)品質(zhì)量相差無幾，但收率較低。乙醇-水體系中當(dāng)二者體積比為2.5∶1時產(chǎn)品收率和質(zhì)量均最佳(條件2)，因此最終確定使用該溶劑體系作為利伐沙班粗品的精制溶劑。見表4。

表4 重結(jié)晶溶劑的選擇

2.5.2利伐沙班成品制備 向250 mL反應(yīng)瓶中加入4 g利伐沙班粗品，160 mL無水乙醇、20 mL純化水、將料液升溫至70～75 ℃，待固體全溶后加入活性炭，保溫15～20 min，趁熱將濾液壓濾進入250 mL三頸瓶，將三頸瓶內(nèi)料液降溫至室溫25 ℃，攪拌析晶8.5 h；離心分離，濾餅用無水乙醇淋洗，甩干，干燥6 h得3.87 g利伐沙班成品，收率96.86 %。

3 討論

關(guān)于利伐沙班的合成，文獻[9-10]報道中有很多方法，但是大多數(shù)存在合成原料成本高、操作復(fù)雜、合成路線過長等不足之處。其中拜耳公司申請的利伐沙班的制備專利[11]工藝操作簡便、產(chǎn)品質(zhì)量高，相對更適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。該原研路線見圖2。

圖2 利伐沙班的原研合成路線

在上述利伐沙班原研路線[11]中，在由中間體化合物4水解成鹽生成化合物5的過程中，收率僅為82.7 %，因此水解反應(yīng)的試劑用量以及反應(yīng)的各條件還需進一步優(yōu)化改進。此外，拜耳公司對于其中的中間體化合物5的鹽酸鹽，即4-[4-((5S)-5-氨甲基-2-羰基-3-惡唑烷基)苯基]-3-嗎啉酮鹽酸鹽，進行了專利保護。在專利文獻[11]中，以丙酮-水體系參與利伐沙班粗品的合成步驟，收率較低；在粗品的精制的過程中，使用了具有酸性的乙酸進行重結(jié)晶，不適宜于進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

本文在以上路線的基礎(chǔ)上，對其工藝路線進行了改進：(1)在2-[[(5S)-2-氧代-3-[4-(3-氧代-4-嗎啉基)苯基]-5-噁唑烷基]甲基]-1H-異吲哚-1,3(2H)-二酮進行水解的時候，用甲磺酸代替鹽酸進行中和成鹽，從而避開了原研中的專利保護，生成了新的鹽4-[4-[(5S)-5-(氨甲基)-2-羰基-3-唑烷基]苯基]-3-嗎啉酮甲磺酸鹽，同時對其水解條件進行了重新的調(diào)整；(2)在利伐沙班粗品的合成過程中，將?；磻?yīng)過程中丙酮-水體系換為四氫呋喃-水，即起始物料5-氯噻吩-2-羧酸與氯化亞砜發(fā)生氯代反應(yīng)得到化合物7與經(jīng)二氯甲烷萃取后的4-[4-[(5S)-5-(氨甲基)-2-羰基-3-唑烷基]苯基]-3-嗎啉酮甲磺酸鹽在四氫呋喃-水中發(fā)生酰化反應(yīng)，得到利伐沙班粗品；(3)在利伐沙班粗品的精制過程中，將重結(jié)晶所用的溶劑乙酸換為乙醇-水，先將無水乙醇、純化水和利伐沙班粗品升溫至70～75 ℃，然后降溫至室溫20 ℃，攪拌析晶8.5 h，離心分離后，將濾餅干燥后，即可得到利伐沙班成品。

利伐沙班的合成工藝優(yōu)化是以專利(11)中的合成方法為基礎(chǔ)，進一步優(yōu)化工藝路線，以便提高產(chǎn)品的質(zhì)量，收率。在工藝優(yōu)化過程中，以甲磺酸成鹽的方式生成了利伐沙班的中間體4-[4-[(5S)-5-(氨甲基)-2-羰基-3-唑烷基]苯基]-3-嗎啉酮甲磺酸鹽，從而避免了專利保護。此外，通過探索，本實驗發(fā)現(xiàn)與專利中的合成路線相比，最優(yōu)的水解反應(yīng)條件是甲胺與化合物4的摩爾比為6∶1，水解溫度在50～60 ℃，水解反應(yīng)1 h。最佳的?；磻?yīng)條件是化合物5的甲磺酸鹽在四氫呋喃-水(v∶v =1∶1)中，于50～60 ℃條件下與化合物7反應(yīng)1 h，得到利伐沙班粗品。以及在粗品的精制過程中，用乙醇-水體積比為2.5∶1代替冰乙酸時，不僅沒有危害且產(chǎn)品收率和質(zhì)量均最佳。與原研路線產(chǎn)品94.7 %的收率相比，經(jīng)改進的合成路線總收率為96.86 %，提高了產(chǎn)品的收率。綜上，改進后的合成路線不僅提高了產(chǎn)品的收率與純度，而且操作更加綠色安全，對環(huán)境污染小，更加適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。