索利那新及其光學異構(gòu)體雜質(zhì)的合成

徐孝浪，何源超，王　瑋，楊淞瑞，王虹宇，李小紅，郭曉強

(1.成都大學 藥學與生物工程學院，四川 成都　610106；2.成都大學 四川抗菌素工業(yè)研究所，四川 成都　610052)

0　引　言

索利那新，是以琥珀酸索利那新為原料藥制成的片劑，化學名為，(3R)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1S)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2-(1H)-羧酸酯，商品名為衛(wèi)喜康(VESIcare)，由安斯泰來制藥集團開發(fā)，2004年11月獲FDA批準上市.研究發(fā)現(xiàn)，琥珀酸索利那新是選擇性毒蕈堿M3受體拮抗劑，其通過阻滯膀胱平滑肌的毒蕈堿M3受體來抑制逼尿肌的過度活動，從而緩解膀胱過度活動癥伴隨的急迫性尿失禁、尿急和尿頻癥狀，并減少其他抗膽堿藥物所出現(xiàn)的副作用[1].

目前，關于索利那新合成路線比較一致[2-4]，具體步驟為：首先，以N-苯甲酰基-β-苯乙胺為原料，經(jīng)Bischler-Napieralski環(huán)合成1-苯基-3,4-二氫異喹啉，通過NaBH4還原制備外消旋體(R,S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉，再用D-(-)酒石酸拆分得到的(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉與氯甲酸乙酯縮合制得(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉羧酸乙酯中間體；然后，由3-奎寧環(huán)酮還原得外消旋體(R,S)-3-奎寧環(huán)醇，用L-(+)酒石酸拆分制備(R)-3-奎寧環(huán)醇；最后，(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉羧酸乙酯與(R)-3-奎寧環(huán)醇進行酯交換反應制得索利那新.

由于索利那新合成中涉及到(R,S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉和(R,S)-3-奎寧環(huán)醇2個片段的手性拆分，會產(chǎn)生4個光學異構(gòu)體，其中，索利那新立體構(gòu)型為1S,3′R，其余均為其光學異構(gòu)體雜質(zhì)，即，1R, 3′S(雜質(zhì)F)、1R,3′R(雜質(zhì)G)、1S,3′S(雜質(zhì)H)(見圖1).

a.琥珀酸索利那新；b.雜質(zhì)F；c.雜質(zhì)G；d.雜質(zhì)H

圖1琥珀酸索利那新及其光學異構(gòu)體雜質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)

琥珀酸索利那新于2017年1月被收載入《歐洲藥典(9.0版)》，并規(guī)定雜質(zhì)F、雜質(zhì)G與雜質(zhì)H限量均不超過0.15%.由此可見，針對琥珀酸索利那新光學異構(gòu)體雜質(zhì)的控制已成為原料藥合成和制劑質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，而合成上述光學異構(gòu)體雜質(zhì)在目前國內(nèi)全面開展的仿制藥一致性評價的背景下顯得尤為重要和迫切.

1　索利那新及其光學異構(gòu)體雜質(zhì)的合成

本研究在相關文獻基礎上[2，5-8]，設計了一種索利那新及其光學異構(gòu)體雜質(zhì)的合成路線(見圖2)，具體步驟為：

由N-苯甲?；?β-苯乙胺在POCl3和P2O5作用下經(jīng)Bischler-Napieralski環(huán)合成1-苯基-3,4-二氫異喹啉(1)，經(jīng)NaBH4還原為(R,S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(2)，分別用D-(-)-酒石酸拆分出(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-A),L-(+)-酒石酸拆分制得(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-B)；以奎寧環(huán)酮鹽酸鹽為原料經(jīng)NaBH4還原，分別由L-(+)-酒石酸拆分制得(R)-3-奎寧環(huán)醇(4-A)，D-(-)-酒石酸拆分制備(S)-3-奎寧環(huán)醇(4-B)；以二(對硝基苯)碳酸酯(DNP)為縮合劑，室溫條件下在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中分別合成索利那新、(3S)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1R)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)F)、(3R)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1R)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)G)、(3S)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1S)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)H).

圖2索利那新及其光學異構(gòu)體雜質(zhì)的合成路線

2　實　驗

2.1　試劑與儀器

2.1.1試劑.

實驗所用試劑包括：N-苯甲?；?β-苯乙胺，3-奎寧環(huán)酮鹽酸鹽，L-(+)-酒石酸，D-(-)-酒石酸，硼氫化鈉，二(對硝基苯)碳酸酯，L-(-)-二苯甲酰酒石酸，以及其他化學試劑，均為分析純，由成都科龍化工試劑廠提供.

2.1.2儀器.

實驗所用儀器包括：S10-3型恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司)，PSL-2000型磁力攪拌低溫槽、N-1100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司)，ZF-I型三用紫外分析儀(上海顧村電光儀器廠)，AUTOPOL IV型旋光儀(上海沃瓏儀器有限公司)，M-271466型核磁共振儀(Bruker公司).

2.2　實　驗

2.2.1(R,S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(2)的合成.

5.0 g N-苯甲?；?β-苯乙胺加入到50 mL甲苯中，110 ℃回流30 min，加入P2O56.3 g、POCl318 mL，回流反應3 h，減壓蒸出溶劑，加入50 mL CH2Cl2攪拌溶解，緩慢加入到40 mL -5 ℃ NaOH(15%)溶液中，分出有機相，水相用少量CH2Cl2萃取2次，合并有機相，5% NaOH溶液洗滌，無水MgSO4干燥，減壓濃縮得淡黃色油狀物1.將黃色油狀物1加入到20 mL甲醇中，緩慢加入硼氫化鈉1.9 g，攪拌反應1 h，減壓濃縮至小體積，加入50 mL水，析出固體并攪拌結(jié)晶，抽濾，真空干燥得白色固體粗品.

將白色固體粗品加入到100 mL水中，攪拌呈懸浮體狀，冷卻到約5 ℃，加入鹽酸至溶液澄清，用適量CH2Cl2洗滌一次，緩慢滴加5% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為10，攪拌結(jié)晶，抽濾，水洗，真空干燥得白色固體(4.3 g，收率為92.6%).

2.2.2(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-A)的合成.

向單口瓶中加入8.0 g中間體2，用50 mL異丙醇溶解，加水20 mL，加熱到60 ℃，加入D-(-)-酒石酸6.0 g，攪拌溶清，冷卻到室溫，結(jié)晶，抽濾，真空干燥得白色固體(5.4 g，收率為39.3%).

2.2.3(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-B)的合成.

2.2.4(R/S)-3-奎寧環(huán)醇的合成.

向反應瓶中加入3-奎寧環(huán)酮鹽酸鹽5.0 g，用30 mL甲醇溶解，冷卻到0 ℃，攪拌下緩慢加入NaOH固體1.3 g至中性，緩慢加入1.2 g NaBH4溶液，0 ℃反應2.5 h，抽濾，母液減壓濃縮得淡黃色固體，加入5 mL乙酸乙酯攪拌結(jié)晶，抽濾得白色固體粗品.將該粗品加入到5 mL水中，乙酸乙酯萃取水相，有機相減壓濃縮至小體積，石油醚結(jié)晶，抽濾，真空干燥得白色固體(3.6 g，收率為91.5%).

2.2.5(R)-3-奎寧環(huán)醇(4-A)的合成.

向反應瓶中加入6 mL乙酸酐，冰浴下緩慢加入5.0 g(R/S)-3-奎寧環(huán)醇，升溫至100 ℃反應1 h，減壓濃縮至小體積，加30 mL水，冰浴下加入K2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值為9，用適量乙酸乙酯萃取3次，合并有機相，減壓濃縮得淡黃色油狀物(5.7 g，收率為86.0%).向淡黃色油狀物中加入L-(+)-酒石酸5.1 g，80%乙醇145 mL，60 ℃加熱溶解后室溫攪拌結(jié)晶10 h，抽濾，重復結(jié)晶純化2次，得到白色針狀固體(3.3 g，收率為31.0%).

2.2.6(S)-3-奎寧環(huán)醇(4-B)的合成.

2.2.7(3R)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1S)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(索利那新)的合成.

向反瓶中加入1.0 g(R)-3-奎寧環(huán)醇(4-A)，4 mL DMF溶解，攪拌下加入DNP 2.8 g，氮氣保護下室溫反應2.5 h，加入1.7 g (S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-A)，繼續(xù)反應4 h.向反應液中加水100 mL，冷卻到0 ℃，緩慢滴加濃鹽酸至pH值為1，異丙醚洗滌2次，20 mL CH2Cl2萃取3次，濃縮至小體積，加10 mL水和10 mL甲苯，用氨水調(diào)節(jié)pH值為10，靜置分液，水層用20 mL甲苯萃取2次，合并有機相，水洗滌，0.5%的NaOH溶液洗滌2次，再水洗1次，鹽水洗滌，濃縮得淡黃色油狀物(2.6 g，以(R)-3-奎寧環(huán)醇為起始物計算反應收率為91.0%).1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ 7.51-7.12(m,9H),6.30(s,1H),4.92-4.71(m,1H),3.86(m,1H),3.58-2.68(m,9H),2.22-1.31(m,5H).

2.2.8(3S)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1R)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)F)的合成.

參照“2.2.7”項下的合成方法，以(S)-3-奎寧環(huán)醇(4-B)和(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-B)為原料制備雜質(zhì)F，其為淡黃色油狀物.1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ 7.42-7.15(m,9H),6.39(s,1H),5.15-4.92(m,1H),4.07-3.85(m,1H),3.60-2.73(m,9H),2.44-1.64(m,5H);13C-NMR(400 MHz,CDCl3)δ 154.83,142.18,134.95,128.95,128.82,128.43,127.69,127.41,127.21,126.52,68.53,68.42,58.88,57.91,53.56,45.95,45.01,39.66,38.83,31.86,28.48,28.33,24.66,21.16,17.74.

2.2.9(3R)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1R)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)G)的合成.

參照“2.2.7”項下的合成方法，以(R)-3-奎寧環(huán)醇(4-A)和(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-B)為原料制備雜質(zhì)G，其為淡黃色固體，mp.135.5～136 ℃.1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δ 7.31-7.03(m,9H),6.45(s,1H),4.87-4.73(m,1H),4.06(dd,J=38.4,15.5 Hz,1H),3.38-3.18(m,2H),2.99-2.61(m,8H),1.88-1.31(m,4H)；13C-NMR(400 MHz,CDCl3)δ 159.82,142.57,140.65,139.93,134.11,133.87,133.56,133.42,133.30,132.38,132.24,131.42,130.53,76.99,60.70,52.02,51.02,32.99,30.38,29.33,26.26,24.70.

2.2.10(3S)-1-氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷-3-基(1S)-1-苯基-3,4-二氫異喹啉-2(1H)-羧酸酯(雜質(zhì)H)的合成.

參照“2.2.7”項下的合成方法，以(S)-3-奎寧環(huán)醇(4-B)和(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-A)為原料制備雜質(zhì)H，其為淡黃色固體，mp.136～136.5 ℃.1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δ 7.40-7.08(m,9H),6.24(s,1H),4.71-4.51(m,1H),4.04-3.79(m,1H),3.11-2.49(m,10H),1.76-1.17(m,4H)；13C-NMR(400 MHz,CDCl3)δ 155.14,135.33,134.91,128.89,128.31,127.42,127.04,126.20,55.51,50.60,47.33,46.40,38.37,28.49,25.44,24.37,19.59.

3　結(jié)果與討論

3.1　(R/S)-3-奎寧環(huán)醇手性拆分

(R/S)-3-奎寧環(huán)醇分別在甲醇、水、異丙醇中使用播種結(jié)晶法無法析出晶體.對此，有報道稱應首先進行酯化，再分別與D/L-酒石酸成鹽形成非對映異構(gòu)體進行拆分[6].本研究嘗試將(R/S)-3-奎寧環(huán)醇直接與D-(-)酒石酸或L-(+)-酒石酸反應成鹽，然后在適宜的溶劑下結(jié)晶、水解，但是未分離到光學異構(gòu)體.事實上，手性化合物對拆分試劑具有一定的選擇性，應選擇合理的拆分劑.有研究采用L-(-)-二苯甲酰酒石酸拆分(R/S)-3-奎寧環(huán)醇，制得(S)-3-奎寧環(huán)醇(4-B)[7]，但該方法拆分試劑價格較為昂貴.

3.2　由(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉母液制備(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-B)

(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉拆分母液(成分主要為異丙醇、水、D-(-)酒石酸)蒸干，加水攪拌，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為10，過濾得淡黃色固體.該固體懸浮于水中，加鹽酸調(diào)至澄清，CH2Cl2分步萃取水相，水相用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為10，過濾得白色絮狀固體，干燥得白色粉末.TLC檢驗產(chǎn)品有明顯的小極性雜質(zhì)，再對其進一步純化.(R)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉粗品加入L-(+)-酒石酸和無水乙醇，80 ℃攪拌回流1 h，冷卻到室溫結(jié)晶得固體；固體加入乙酸乙酯中，10%氫氧化鈉溶液調(diào)pH至澄清，分液得有機相、水洗、飽和食鹽水洗滌、干燥、蒸干得到白色固體；產(chǎn)品加水，用鹽酸調(diào)pH至澄清，二氯甲烷洗滌，水相用NaOH溶液調(diào)pH值，析出固體，過濾、干燥得產(chǎn)品，其質(zhì)量與實驗合成樣品一致.

3.3　縮合反應

傳統(tǒng)工藝中，異喹啉首先與氯甲酸乙酯縮合制備酯類化合物，再使用氫化鈉催化酯交換反應.本研究采用二(對硝基苯)碳酸酯(DNP)作為縮合劑在室溫下反應即可制備索利那新，比相關文獻工藝減少了一步反應，同時也避免了使用氫化鈉.(S)1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉與(R)3-奎寧環(huán)醇在室溫條件下即可一步完成，大大減低了工業(yè)化生產(chǎn)的難度.

4　結(jié)　論

本研究以N-苯甲?；?β-苯乙胺為起始原料，Bischler-Napieralski環(huán)合成1-苯基-3,4-二氫異喹啉，NaBH4還原制備外消旋體(R,S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉，D/L-酒石酸拆分出R和S異構(gòu)體，4步反應制備(S)-1-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉(3-A)總收率34.6%.以奎寧環(huán)酮鹽酸鹽為原料經(jīng)NaBH4還原、乙?；?、酒石酸拆分分別制備(R)-3-奎寧環(huán)醇和(S)-3-奎寧環(huán)醇，5步反應制備(R)-3-奎寧環(huán)醇的總收率17.8%.以二(對硝基苯)碳酸酯為縮合劑在室溫條件下，合成索利那新及其3個光學異構(gòu)體，以(R)-3-奎寧環(huán)醇為起始物計算，合成的索利那新的反應收率為91.0%.