雷西纳德的合成工艺研究_陈娇.pdf

第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023雷西纳德的合成工艺研究陈 娇,苏文琴,陈年根,王跃梅(海南医学院药学院,海南 海口 571199)摘 要:以 1-环丙基萘-4-基异硫氰酸酯为起始原料,经亲核取代和环合、威廉姆逊反应、溴代和水解制得治疗痛风的药物的雷西纳德。中间体 3 的环合碱为碳酸钠,纯化溶剂为异丙醇。中间体 4 经甲苯纯化后,纯度可满足后续步骤的自由基反应。通过控制反应条件和精制条件,中间体 5 的纯度大大提高。采用氢氧化锂甲醇反应系统及丙酮精制,API 的质量符合质量标准草案要求。整个合成步骤的收率为 50.4%,HPLC 检测纯度大于 99.3%。与现有技术相比,本制备方法克服了文献所报道的制备工艺的缺点,特别是获得关键步骤溴代反应的关键参数。关键词:雷西纳德;合成;工艺优化中图分类号:R914 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0102-03 第一作者:陈娇(1992-),女,实验师,主要从事药物化学实验准备和管理工作。通讯作者:陈年根(1971-),男,副教授,主要从事药物合成的教学和科研工作。Study on Synthesis Process of LesinuradCHEN Jiao,SU Wen-qin,CHEN Nian-gen,WANG Yue-mei(School of Pharmacy,Hainan Medical University,Hainan Haikou 571199,China)Abstract:To study the preparation process of Lesinurad,a drug which was used in the treatment of arthrolithiasis,Lesinurad was synthesized from 1-cyclopropyl-4-isothiocyanatonaphthalene as the start material via nucleophilicsubstitution and cyclization,williamson reaction,bromination and hydrolysis.In the first step,the cyclic base ofintermediate 3 was sodium carbonate and the purification solvent was isopropyl alcohol,and in the second step,the purityof intermediate 4 after purification by toluene could satisfy the free radical reaction in the following steps.In the thirdstep,by controlling reaction conditions and refining conditions,the purity of intermediate 5 was greatly improved.In thelast step,using lithium hydroxide methanol reaction system and acetone refining,API quality met the requirements of draftquality standard.The overall yield was 50.4%and HPLC purity was not less than 99.3%.The synthesis process ofLesinurad was completed and optimized,some drawbacks in the literatures were improved,and the key paramet-er of thebromination reaction was successfully obtained after repeated studies and experiments.Key words:Lesinurad;synthesis;process optimization痛风(Arthrolithiasis)是最常见的慢性炎性反应性关节炎,持续的高尿酸血症是尿酸盐晶体在关节沉积的主要病理生理学基础,是痛风发生的最直接病因。痛风不仅损伤患者骨关节与皮肤软组织,而且还会对其内分泌、泌尿系统和心脑血管造成损伤。当前市场上流行的治疗痛风的药物主要为黄嘌呤氧化酶抑制剂,如别嘌呤醇,其目前使用了长达 50 年之久,以及几年前上市的非布索坦,但这两种药物毒副作用大且存在应答不完全的缺点,并不能适应于所有的痛风患者,在临床应用中有很大的局限性。因此,研发针对新靶点、疗效更好和副作用更少的抗痛风药物意义重大1。雷西纳德(Lesinurad),化学名为 2-5-溴-4-(4-环丙基萘-1-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基硫基乙酸,由阿斯利康(AstraZeneca)原研,分别于 2015 年 12 月在美国、2016 年 2 月在欧盟上市,商品名为 Zurampic,是首个上市的尿酸转运蛋白酶抑制剂,临床主要与黄嘌呤氧化酶抑制剂(如别嘌醇、非布司他)联用,用于治疗痛风相关的高尿酸血症。雷西纳德的合成路线主要有三条2-10,路线一由萘胺与二甲酰肼合成三唑环,再二卤代三氮唑,最后三氮唑上的卤原子与巯基乙酸酯发生取代反应、水解得目标产物;路线二由 1-环丙基萘经硝化、还原制备得到萘胺,与硫光气作用生成异硫氰基萘中间体,再与氨基胍生成氨基取代的 1,2,4-三氮唑环中间体,1,2,4-三氮唑环中间体上的氨基经重氮化、溴代,形成巯基取代的三氮唑环中间体,最后和溴乙酸酯发生取代反应、水解得目标产物;专利中报道了 1-环丙基萘经硝化、还原制备得到萘胺,与硫光气作用生成异硫氰基萘,异硫氰基萘与甲酰肼反应生成 1,2,4-三氮唑环,经 NBS 取代,形成溴代 1,2,4-三氮唑环,再经烷基化反应、酯基水解反应生成目标化合物。路线一较为简单,萘胺与二甲酰肼作用三唑环需要高温条件,高温易使芳氨氧化;烷基化反应时,因反应位点等效,会发生二取代副产物,降低产品收率,同时为产品的纯化增加了困难,综合以上分析,路线一不适合工业化生产;路线二氨基胍与异硫氰基萘反应收率较低,三唑环上的氨基重氮化反应操作不便第 51 卷第 2 期陈娇,等:雷西纳德的合成工艺研究103 且价格昂贵,不适合工业化;路线三在路线二的基础上优化而来用甲酰肼替代氨基胍,生成巯基取代的 1,2,4-三氮唑,各步反应转化率较高,反应条件温和,适合大规模制备。目前所报道的雷西纳德合成路线中,基本上都存在原料昂贵、试剂有毒性、收率较低、后处理繁琐等问题。雷西纳德的生产成本很高,药物价格较贵,因而需寻找一种更加高效、经济、具有工业化生产价值的合成路线,在其专利保护到期后快速实现国内产业化,以缓解我国治疗痛风药物匮乏的现状。本实验的研究目的旨在探索一条原料易得、成本低廉、试剂环保、收率高、反应条件温和、“三废”排放量少、易于工业化放大生产的雷西纳德合成路线。根据上述文献的报道的合成路线,分析了上述路线的优劣,本文在路线三的基础上,结合实验条件,以市售的 4-环丙基-1-萘基异硫氰酸酯为起始物料,经环合、醚化、溴代、水解制备得到雷西纳德。图 1 雷西纳德的合成路线Fig.1 The synthetic route of Lesinurad1 实 验Agilent 1200 高效液相色谱仪,安捷伦科技(中国)有限公司;AB Sciex 4000QTRAP 型 质 谱 仪,美 国 AB Sciex 公 司;Bruker-AV-500 型核磁共振仪,布鲁克(中国)有限公司;所用物料 4-环丙基-1-萘基异硫氰酸酯、溴乙酸甲酯、甲酰肼、N-溴代琥珀酰亚胺、2,2,6,6-四甲基哌啶等为工业品或市售分析纯。无水试剂与溶剂使用前均按要求进行预处理。1.1 4-(4-环丙基-1-萘基)-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇的(3)的合成2 L 三口烧瓶中加入 4-环丙基-1-萘基异硫氰酸酯(SM-1,2,270.4 g,1.20 mol)、N,N-二甲基甲酰胺(0.96 L)、甲酰肼(100.5 g,1.673 mol),搅拌加热至 50 60 反应 1 2 h。反应毕,滴加碳酸钠水溶液(110.4 g,0.8 L),调节 pH=8 9,滴毕,50 55 反应 2 3 h。反应毕,降温至 15 20,滴加 1 mol/LHCl 溶液调节 pH 值=6 7,过滤,滤饼纯化水(0.5 L2)洗涤,异丙醇重结晶,所得滤饼 50 55 减压干燥得类白色固体 282.1 g,收率 87.9%。m/z:268.08M+H+;1H NMR(500 MHz,CD3OD):8.46(d,1H),8.29(s,1H),7.79 7.56(m,2H),7.51 7.32(m,3H),2.56-2.29(m,1H),1.21(dd,2H),0.83(dd,2H)。1.2 2-4-(1-环丙基萘-4-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基硫基乙酸甲酯(4)的合成向5 L 三口烧瓶中加入中间体3(280.0 g,1.048 mol),N,N-二甲基甲酰胺(0.5 L),碳酸氢钠(176.0 g,2.1 mol),搅拌混匀。滴加溴乙酸甲酯(200.0 g,1.31 mol),滴毕,20 30 反应1.5 2.5 h;反应毕,滴加纯化水(2.0 L),过滤,滤饼用纯化水(0.5 L3)洗涤。将滤饼、甲苯(2.5 L),加入到 5 L 三口瓶中加热至 65,搅拌溶清,加入活性炭(70.00 g),搅拌 20 30 min,趁热过滤;滤液缓慢降温至室温,再降温至 0 10 析晶 2 3 h,过滤,用预冷甲苯(210 mL)洗涤,滤饼 50 真空干燥得类白色固体 283.0 g,收率 79.5%。m/z:340.10M+H+;1H NMR(500 MHz,DMSO):8.93 8.78(m,1H),8.56(d,1H),7.68 7.58(m,2H),7.56(d,1H),7.49 7.39(m,1H),7.25(d,1H),4.12(d,2H),3.66(s,3H),1.23 1.10(m,2H),0.91 0.71(m,2H)。1.3 2-(5-溴-4-(1-环丙基萘-4-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基硫基)乙酸甲酯(5)的合成3 L 三口烧瓶中加入中间体 4(280.0 g,0.825 mol),四氢呋喃(1.4 L),搅拌至溶解;加入 N-溴代琥珀酰亚胺(NBS,138.8 g,1.237 mol),2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMPO,2.80 g),40 45 搅拌反应1.0 2.0 h;反应毕,加入乙酸乙酯(0.9 L),滴加纯化水(0.2 L),滴毕,静置分液,有机相分别用 10%亚硫酸氢钠溶液(0.6 L)、饱和碳酸氢钠溶液(0.6 L)洗涤,无水硫酸钠(100.0 g)干燥2 h,过滤,用乙酸乙酯(0.1 L)淋洗,母液浓缩至有固体析出,缓慢降温至0 10,析晶2.0 3.0 h,过滤,乙酸乙酯(0.05 L)洗涤,滤饼 45 真空干燥得类白色固体 294.4 g,收率 85.3%。m/z:419.32M+H+;1H NMR(500 MHz,DMSO-d6):8.58(d,1H),7.75 7.70(m,1H),7.68 7.52(m,2H),7.47 7.33(m,1H),7.15(d,1H),4.06 3.87(m,2H),3.64(s,3H),1.20 1.11(m,2H),0.95 0.84(m,2H)。1.4 雷西纳德(1)的合成3 L 三口瓶中加入中间体5(290 g,0.693 mol),甲醇(1.5 L),搅拌降温至 10 20 滴加 1 mol/L 氢氧化锂溶液(0.7 L),保温 15 20 反应 1 h;反应毕,加入乙酸乙酯(1 L),分去有机相;水相滴加 12%氢溴酸调节体系 pH 至 2 3,乙酸乙酯(1 L)萃取,纯化水(0.3 L2)洗涤,分液,有机相加入无水硫酸钠(50 g)干燥 2 h;过滤,乙酸乙酯淋(0.1 L)洗涤,滤液降温至-10 0 析晶2 3 h,过滤,粗品丙酮重结晶,所得滤饼50 真空干燥得目标化合物 84.6 g,收率 84.6%。m/z:405.29M+H+;1HNMR(400 MHz,DMSO-d6):8.57(d,1H),7.75 7.70(m,1H),7.71 7.61(m,2H),7.45(d,1H),7.17(d,1H),4.00(s,2H),1.40 1.09(m,2H),0.98 0.86(m,2H)。元素分析(C17H14BrN3O2S)实测值(计算值,%):C50.48(50.51),H3.50(3.49),N10.43(10.39)。2 结果与讨论(1)在参考文献的基础上,对雷西纳德的合成工艺进行了进一步的优化。由于本路线中结构类似的杂质较多,通过对中间体反应条件的优化,控制中间体的杂质量,从而大大减少API 中杂质的含量。所得到的成品纯度大于 99.3%HPLC 外标法,色谱柱:Agilent ZORBAX SB-C18(4.6 mm150 mm,5 m);检测波长:254 nm;流速:1.0 mL/min;柱温 30;流动相 A:pH 2.5 磷酸二氢钾缓冲液-乙腈(85 15)为流动相A;流动相 B:以 pH 4.0 磷酸盐缓冲液-甲醇(20 80)为流动相 B;梯度洗脱(0 10 min,A:80%,B:20%:20 30 min,A:80%20%,B:20%80%;30 50 min,A:20%100%,B:80%20%);溶剂:流动相 A;进样量:10 L,并通过质谱、核磁共振碳氢谱等方法进行了结构确证,所得工艺参数对雷西纳德工业化生产有一定借鉴意义。(2)在 4-(4-环丙基-1-萘基)-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇的(3)的合成中,此反应过程包含两步合成,一步为甲酰肼的氨基进攻异硫氰酸酯的碳原子,一步为中间过渡态在碱性条件下环合,因而反应体系的碱性强弱对反应有重要影响,碱性过强或过弱均对反应不利。经试验摸索,采用异丙醇重结晶所得产物符合中间体 3 的质量标准草案。104 广 州 化 工2023 年 1 月图 2 中间体 3 的合成步骤Fig.2 The synthetic steps of intermediate 3(3)2-(4-(1-环丙基萘-4-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基硫基)乙酸甲酯(4)的合成中,此步骤反应较易进行,由于结构中含有巯基,可能有氧化杂质产生;另外,研究过程中发现,中间体 4 中可能存在的杂质会影响后续的自由基反应,当中间体4 纯度较差时,溴化反应较难进行。采用甲苯重结晶所得产物符合中间体 4 的质量标准草案,且对后续的反应影响较小。(4)2-(5-溴-4-(1-环丙基萘-4-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基硫基)乙酸甲酯(5)的合成是整个反应路线的难点,其投料比、反应温度及反应时间对反应均有较大影响。温度对溴化自由基反应较为敏感,温度高,时间长容易产生较多杂质,且试验发现,水分对反应也有很大影响。由于 N-溴代琥珀酰亚胺中含有少量 N-氯代琥珀酰亚胺,且会生成如图 3 所示的杂质,由于结构类似,较难去除。乙酸乙酯精制后可大大减少未反应完全的中间体 4 和氯代杂质。图 3 中间体(5)合成过程中的氯代杂质Fig.3 The chlorinated impurity in synthesis process ofintermediate(5)(5)雷西纳德的合成中,如碱性过强则 5-位溴原子易水解,因而碱的选择很关键,另外,采用盐酸中和,则 5-位溴原子可能被氯原子取代,生成 5-位氯取代的杂质。3 结 论雷西纳德中间体(3)合成较好的条件为:1-环丙基萘-4-基异硫氰酸酯(SM-1)和甲酰肼的摩尔比为 1.0 1.394;反应溶剂为 DMF;反应温度为 50 60,反应时间为 1 2 h;关环碱为碳酸钠的水溶液;采用异丙醇精制,可获得符合质量标准的雷西纳德中间体(3);产率为 87.9%。雷西纳德中间体(4)合成较好的条件为:中间体(3)和溴乙酸甲酯的摩尔比为 1.0 1.25;反应溶剂为 DMF;反应温度为20 30,反应时间为 1.5 2.5 h;甲苯精制,可获得符合质量标准的雷西纳德中间体(4);产率为 79.5%。雷西纳德中间体(5)合成较好的条件为:中间体(4)和 NBS的摩尔比为 1.0 1.5;反应溶剂为四氢呋喃;反应温度为 40 45,反应时间为 1.0 2.0 h;采用乙酸乙酯精制,可获得符合质量标准的雷西纳德中间体(5);产率为 85.3%。雷西纳德合成较好的条件为:水解碱为氢氧化锂;反应溶剂为甲醇-纯化水;反应温度为 15 20,反应时间为 1 h;酸性中和剂为氢溴酸;析晶溶剂为乙酸乙酯;采用丙酮精制,可获得符合质量标准的雷西纳德;产率为 84.6%。参考文献1 邓雪玉.痛风和高尿酸血症药物治疗研究现状J.中国处方药,2020,18(1):24-26.2 邹磊,刘育,姚凯,等.雷西纳德的合成J.中国医药杂志,2017,48(4):488-491.3 Gunic E,GalvinG.Manufactureof2-(5-bromo-4-(cyclopropylnaphthalen1yl)-4H-1,2,4-triazol-3-ylthio)-acetic acidP.WO2014008295A1,2012-07-03.4 潘威,万韬,姜楠,等.雷西纳德(lesinurad sodium)的合成工艺研究J.中国药物化学杂志,2019,29(5):363-367.5 陈国祥,陶春莹,易加,等.一种 1-环丙基-1-异硫氰基萘的合成方法P.CN:104447589,2014-04-22.6 邹磊,刘育,姚凯,等.雷西纳德的合成J.中国医药工业杂志,2017,48(4):488-491.7 田念蒙.微通道中的 Paal-Knorr 反应动力学及雷西纳德的合成工艺研究D.杭州:浙江工业大学,2019.8 田森群,陈国华,戚志远,等.雷西纳德类似物的设计与合成J.广东化工,2017,44(11):20-21.9 孟青.雷西纳德的合成工艺优化及新型 URAT1 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