奧扎格雷鈉的合成工藝研究

王宇婷

(錦州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，遼寧 錦州 121000)

奧扎格雷鈉是一種通過咪唑衍生物血栓素合成酶抑制作用相關(guān)研究而開發(fā)出來的藥物[1]。可抑制腦梗死的出現(xiàn)并可使運(yùn)動麻痹在早期得到改善[2]，因此認(rèn)為其對腦梗死有望具有有效性，進(jìn)而針對腦血栓形成急性期患者的運(yùn)動障礙開展了臨床試驗(yàn)，結(jié)果表明其具有實(shí)用性[3]。

1 奧扎格雷鈉的研究概況

1.1 奧扎格雷鈉的基本信息

奧扎格雷鈉為兩性化合物，當(dāng)體系為酸性環(huán)境時(shí)，以季銨鹽的形式存在，體系偏堿時(shí)，以羧酸鹽形式存在[4]。藥典名稱：奧扎格雷鈉，化學(xué)名稱：反式-3-4-(1H-咪唑基-1-甲基)苯基-2-丙烯酸鈉，結(jié)構(gòu)式見圖1。

1.2 奧扎格雷鈉的臨床應(yīng)用

奧扎格雷鈉對于治療支氣管哮喘口服鹽酸奧扎格雷療效很好，而且只對血栓素A2合成酶有影響[5]，對體內(nèi)其它酶沒有影響，此外還可以抑制抗原誘發(fā)的呼吸道收縮[6]。還可改善神經(jīng)功能缺失和生活能力，是治療腦梗死安全、有效的藥物[7]。國內(nèi)外均有許多文獻(xiàn)報(bào)道奧扎格雷鈉臨床治療腦血栓、腦梗死等疾病方面有很好的療效[8-9]。

分子式：C13H11N2NaO2；相對分子量：250.25

1.3 奧扎格雷鈉合成方法的研究進(jìn)展

通過對文獻(xiàn)[10]的分析，目前報(bào)道的奧扎格雷鈉的合成方法有三條工藝路線，其中大部分報(bào)道的工藝路線見圖2。

為了減少二取代物的產(chǎn)生，有文獻(xiàn)[11]報(bào)道了奧扎格雷鈉另一條工藝路線，見圖3。

R為乙酰咪唑或者羰基二咪唑等，但該物料對水敏感，不易保存。另有文獻(xiàn)[12]提供了另外一種改進(jìn)的合成方法，其合成路線見圖4。

圖2 合成路線一

圖3 合成路線二

圖4 合成路線三

對溴甲苯經(jīng)溴代、N-烷基化得到1-(4-溴芐基)-1H-咪唑，然后與丙烯酸甲酯在α-HPCD作用下經(jīng)Heck偶聯(lián)反應(yīng)得到奧扎格雷甲酯，在堿性條件下水解制得抗血栓藥奧扎格雷。該工藝偶聯(lián)時(shí)使用到金屬鈀作為催化劑，對注射劑金屬殘留存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

針對現(xiàn)有合成工藝的不足，本文找到一種較為安全環(huán)保、生產(chǎn)成本較低、易于操作、溶劑可回收利用的適合工業(yè)化的奧扎格雷鈉的制備方法，合成工藝路線見圖5。

圖5 本文合成路線

該工藝中主要反應(yīng)起始物料：對甲基肉桂酸甲酯、咪唑鈉。這兩種起始物料性狀穩(wěn)定，質(zhì)量可控，目前國內(nèi)市場都有穩(wěn)定來源，其他原料或溶劑為常用原料和試劑，市場貨源充足。該路線采用更安全的二類溶劑氯仿替代一類溶劑四氯化碳(CCl4)，采用過氧化苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑，工藝路線較合理。

2 主要實(shí)驗(yàn)原料與儀器

主要實(shí)驗(yàn)原料信息見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑

實(shí)驗(yàn)儀器與器材信息見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器與器材

3 制備工藝

3.1 化學(xué)反應(yīng)方程式

具體反應(yīng)方程式見圖6。

圖6 化學(xué)反應(yīng)方程式

3.2 詳細(xì)制備工藝描述

3.2.1 步驟1、溴代物的合成

(1)反應(yīng)方程式見圖7；(2)投料比見表3；(3)操作工序：將三氯甲烷350 g、對甲基肉桂酸甲酯80 g、N-溴代丁二酰亞胺90 g、過氧化苯甲酰2.7 g，加入500 mL三口瓶中，磁力攪拌，加熱回流反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后降溫至20 ℃，過濾，用100 g三氯甲烷洗滌，合并濾液和洗液。減壓蒸除三氯甲烷至不流，得油狀物。降溫至室溫，加入75 g甲醇，冰水浴中，析晶1 h。過濾，濾餅用0～5 ℃甲醇20 g洗滌，甩干。濾餅于40 ℃，干燥8 h。得中間體4-溴甲基肉桂酸甲酯52 g。

圖7 步驟1反應(yīng)方程式

表3 步驟1溴代反應(yīng)投料配比

3.2.2 步驟2奧扎格雷甲酯的合成

(1)奧扎格雷甲酯粗品的合成；(2)反應(yīng)方程式見圖8；(3)投料量見表4；(4)操作過程(縮合反應(yīng))：將4-溴甲基肉桂酸甲酯50 g、乙腈50 g投入100 mL三口瓶中，磁力攪拌下，加熱至溶解。將乙腈70 g、咪唑鈉25 g投入500 mL三口瓶中，攪拌下，降溫至室溫，滴加4-溴甲基肉桂酸甲酯的乙腈溶液。滴加約1 h。滴加完后繼續(xù)攪拌30 min，冰水浴中降溫。將溶液倒入燒杯中，加入鹽酸溶液，有白色固體析出，稀氫氧化鈉溶液調(diào)pH值8。離心，水洗至中性，甩干。干燥8 h，得中間體奧扎格雷甲酯粗品40 g。

圖8 奧扎格雷鈉粗品反應(yīng)方程式

表4 步驟2合成奧扎格雷甲酯粗品反應(yīng)投料配比

奧扎格雷甲酯粗品精制：(1)投料量見表5；(2)操作過程：將乙酸乙酯200 g、正庚烷150 g、活性炭2.3 g、奧扎格雷甲酯粗品40 g投入500 mL三口瓶中，攪拌下，加熱回流溶解0.5 h，降溫至室溫析晶。過濾，濾餅用正庚烷30 g液洗滌，濾餅于50 ℃，干燥4 h，得中間體奧扎格雷甲酯精制品32 g。

表5 步驟3奧扎格雷甲酯粗品精制反應(yīng)投料配比

步驟3奧扎格雷鈉的合成：(1)反應(yīng)方程式見圖9；(2)投料量見表6；(3)操作過程：將水70 g、氫氧化鈉5.5 g、奧扎格雷甲酯精品30 g加入100 mL三口瓶中，加熱溶解，加入活性炭2 g，繼續(xù)攪拌脫色10 min，過濾，流液蒸餾至有白色固體析出，再加入無水乙醇150 g。攪拌回流40 min，降溫至室溫，過濾，40 g乙醇洗滌，干燥4 h，得白色結(jié)晶固體奧扎格雷鈉粗品約23 g。

圖9 奧扎格雷鈉反應(yīng)方程式

表6 奧扎格雷鈉合成投料比

4 結(jié) 果

將工藝改進(jìn)后的奧扎格雷鈉進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，參考文獻(xiàn)[13-16]進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

4.1 高分辨質(zhì)譜(MS)

儀器型號：JEOL(日本)Accu TOF CS JMS T100CS，檢測方法：ESI+，結(jié)果見表7。

表7 奧扎格雷鈉高分辨質(zhì)譜結(jié)果

由于高分辨質(zhì)譜不能測量Na離子，通過高分辨質(zhì)譜(ESI+)檢測，故顯示為該化合物的M+1質(zhì)譜分子量為：229.0973，分子式為C13H12N2O2。

4.2 紅外吸收光譜(IR)

測定條件：傅里葉FTIR-650紅外分光光度計(jì)，測定方法：KBr壓片，結(jié)果見表8。

表8 紅外測定數(shù)據(jù)及圖譜解析

IR解析：(1)3109.61 cm-1為苯環(huán)C-H(υ=C-H)的伸縮振動，864.52 cm-1為1，4二取代苯環(huán)C-H的彎曲振動，表明了芳環(huán)的存在；(2)1419.82 cm-1出現(xiàn)極強(qiáng)的吸收峰證明了結(jié)構(gòu)中存在亞甲基，亞甲基與N相連；(3)3026.33 cm-1出現(xiàn)的吸收峰，為烯烴=CH伸縮振動，表明結(jié)構(gòu)中含有烯烴；峰1637.31 cm-1為羧基(-COO-伸縮振動)吸收峰；(4)1236.61 cm-1分別為胺基吸收峰，說明樣品中含有胺基結(jié)構(gòu)；(5)1419.82 cm-1為CH面內(nèi)彎曲振動，說明結(jié)構(gòu)中存在亞甲基，亞甲基與N相連。

4.3 核磁共振譜

儀器：BRULER DPX-400核磁共振儀；溶劑：CD3OD；內(nèi)標(biāo)：TMS；測定內(nèi)容：自制對照品1H-NMR、1H-NMR(D2O)、13C-NMR、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC。結(jié)果見圖10、表9。

圖10 1H-NMR測定數(shù)據(jù)及歸屬

表9 奧扎格雷鈉的核磁共振信息歸屬匯總表

續(xù)表

解析：1H-NMR中，該化合物有11個(gè)氫。最高場的氫信號δ5.220(2H，s)為沒有裂分的亞甲基峰，應(yīng)為連接咪唑和苯環(huán)的亞甲基氫；氫信號δ7.107～7.113(1H，d，J=2.4 Hz)，δ6.987～6.992(1H，d，J=2.0 Hz)，δ7.750(1H，s)應(yīng)為咪唑環(huán)上氫，其中有2個(gè)氫相鄰，另一個(gè)氫為孤立的氫。氫信號δ7.219～7.239(1H，d，J=8.0 Hz)，δ7.499～7.520(1H，d，J=8.4 Hz)，表示低場區(qū)有4個(gè)芳香質(zhì)子，且氫為對稱的。氫信號δ7.351～7.391(1H，d，J=16.0 Hz)和δ6.493～6.533(1H，d，J=16.0 Hz)應(yīng)為烯烴上的氫。

13C-NMR中可以看出，該化合物具有13個(gè)碳原子。最低場的碳信號δ174.072為羧酸羰基碳，即13C。碳信號δ138.445和碳信號δ126.026為烯烴上的碳。碳信號δ119.553，δ127.982，δ137.284為咪唑環(huán)上碳，最高場的碳信號δ49.857為咪唑環(huán)和苯環(huán)相連的碳，即4C。13C-NMR譜中，碳信號δ127.593和碳信號δ127.557的碳原子是成對出現(xiàn)的，這是由于苯環(huán)AB系統(tǒng)的芳香碳的對稱結(jié)構(gòu)，它們與氫信號δ137.550，δ135.919一起組成苯環(huán)AB系統(tǒng)。HSQC和HMBC譜中，氫信號δ7.107～7.113(1H，d，J=2.4 Hz)的氫與碳信號δ127.982、碳信號δ137.284的碳相關(guān)。氫信號δ5.220(2H，s)的氫與碳信號δ119.553、碳信號δ127.982、碳信號δ137.284，碳信號δ127.593的碳相關(guān)。氫信號δ7.219～7.239(1H，d，J=8.0 Hz)的氫與碳信號δ49.857、δ137.550，δ135.919，δ127.557，δ127.593的碳相關(guān)。氫信號δ7.351～7.391(1H，d，J=16.0 Hz)與碳信號δ127.557，δ135.919，δ127.557，δ126.026的碳相關(guān)。

4.4 鈉含量分析測定

儀器型號：電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，檢測方法：JY/T 015-1996感耦等離子體原子發(fā)射光譜方法通則，結(jié)果見表10。

表10 鈉含量分析測定表(mg/kg)

通過ICP測得化合物中鈉含量為95.5 g/kg，與理論值為91.9 g/kg相近，故確認(rèn)奧扎格雷鈉為單鈉鹽。

本品通過高分辨質(zhì)譜和鈉含量分析測定可以看出該化合物的分子式、分子量與報(bào)道的奧扎格雷鈉一致，即為：分子式C13H11N2NaO2，分子量250.25。紅外吸收光譜結(jié)果表明，該物質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在1，4二取代苯環(huán)、亞甲基、烯烴、羧基、胺基等官能團(tuán)存在。核磁氫譜表明該化合物有11個(gè)氫，無活潑氫，與報(bào)道結(jié)構(gòu)一致；碳譜表明該化合物具有13個(gè)碳。同時(shí)，通過1H-NMR(CD3OD)、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC可以對氫和碳進(jìn)行歸屬。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)中有咪唑、苯環(huán)、亞甲基和烯烴等等官能團(tuán)存在，所合成的化合物結(jié)構(gòu)正確，為奧扎格雷鈉。

5 討 論

5.1 溴代反應(yīng)

該反應(yīng)為鹵素自由基取代反應(yīng)，常用的鹵代試劑為液溴、N-溴代琥珀酰亞胺(NBS)等。而液溴存在污染大、腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)，逐漸被安全性好、污染小的N-溴代琥珀酰亞胺所取代。自由基取代反應(yīng)一般以四氯化碳為溶劑，過氧化苯甲酰或者偶氮二異丁腈為引發(fā)劑進(jìn)行制備。由于四氯化碳為一類溶劑，已知可以致癌并被對人和環(huán)境有害的溶劑，應(yīng)避免使用這類溶劑，所以我們選擇氯仿來替代四氯化碳為反應(yīng)溶劑。

5.2 奧扎格雷甲酯的合成工藝

采用咪唑與對溴甲基肉桂酸甲酯進(jìn)行N-烷基化反應(yīng)可以得到奧扎格雷甲酯。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在無堿條件下甲醇為溶劑室溫反應(yīng)，生成物中含有大量的雜質(zhì)，該雜質(zhì)為對溴甲基肉桂酸甲酯在溶劑中繼續(xù)與奧扎格雷甲酯反應(yīng)產(chǎn)生。而極性質(zhì)子溶劑如甲醇、乙醇等促進(jìn)該雜質(zhì)產(chǎn)生。故研究時(shí)咪唑先與氫氧化鈉反應(yīng)生成咪唑鈉，咪唑鈉再與對溴甲基肉桂酸甲酯進(jìn)行N-烷基化反應(yīng)，由于該反應(yīng)有強(qiáng)堿氫氧化鈉，而極性質(zhì)子溶劑如甲醇、乙醇等溶劑不能使用，故考慮非質(zhì)子溶劑如乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮、乙腈、DMF、1，4-二氧六環(huán)等，但乙酸乙酯、丙酮室溫下與強(qiáng)堿反應(yīng)，不能使用；DMF沸點(diǎn)太高，不大容易除去；四氫呋喃與1，4-二氧六環(huán)相近但味道重，使用不方便。故研究以1，4-二氧六環(huán)、乙腈為溶劑對象進(jìn)行制備研究。

5.3 奧扎格雷鈉合成工藝研究

奧扎格雷甲酯在堿性條件水解生成目標(biāo)產(chǎn)物，該反應(yīng)較為簡單。我們采用氫氧化鈉為堿，水為溶劑。研究發(fā)現(xiàn)奧扎格雷甲酯的密度較小，使用水為溶劑時(shí)容易粘在附壁，故需要加熱回流使其溶解。

本文對奧扎格雷鈉的合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，以價(jià)廉易得的甲基肉桂酸甲酯、咪唑?yàn)槠鹗荚希磻?yīng)得到奧扎格雷鈉，總收率85.2%。與傳統(tǒng)工藝相比，改進(jìn)后的工藝不僅收率高，而且操作簡單、條件溫和，三廢污染少，是一條奧扎格雷鈉綠色合成工藝，適于工業(yè)生產(chǎn)。