吗替麦考酚酸酯的合成工艺优化

刘 红，胥秀英，任 杰，张心蕊，陈海芹，王 锐

(重庆理工大学药学与生物工程学院，重庆 400054)

吗替麦考酚酯(mycophenolate mofetil，MPM)是由瑞士罗氏(Roche)公司研发的一种新型免疫抑制剂，于1995年首次在美国上市，商品名为骁悉，在体内脱酯化后形成具有免疫抑制活性的代谢产物麦考酚酸(mycophenolic acid，MPA)。麦考酚酸酯最初是作为一种抗细菌和抗真菌的药物，20世纪60年代后期开始作为抗肿瘤药物应用于临床。直到20世纪80年代，在寻找高选择低毒性的免疫抑制剂治疗自身免疫性疾病的药物时，麦考酚酸酯的抑制免疫作用才被学术界发现。1995年5月，麦考酚酸酯获得美国食品药品管理局(FDA)批准用于预防肾移植急性排异反应［1-3］。其免疫抑制的作用机制是选择性抑制与排斥反应相关的T淋巴细胞和B淋巴细胞，并且有抑制动脉平滑肌增生的作用，后者是目前其他免疫抑制剂所不具备的［4］。

由于吗替麦考酚酯优秀的药用价值，其合成方法广受关注。专利US 4753935［5］揭示了2种不同的制备路线:第1种路线为由MPA制备成相应酰氯，再完成缩合。此路线缺点在于需要两步合成步骤，酰氯会对设备产生腐蚀，反应过程中产生大量的二聚杂质。另外，由于痕量铁的污染，产物存在严重的颜色问题。第2种路线中羧酸经碳亚胺活化后再缩合，此路线由于碳亚胺类活化剂的成本较高，使其难以工业化，终产物酯的纯度亦较低。专利 US 5247083［6］制备方案为MPA在有机溶剂中经恒沸除水直接酯化，所用溶剂为甲苯、间二甲苯、二氯甲烷或其混合物，此路线的局限在于反应时间较长(60～100 h)，得到紫色麦考酚酯晶体，产物纯度低。WO 2004089946［7］以微波激发合成MPM，此法成本昂贵，难以实现工业化应用。专利 WO 2003042393［8］、WO 2000034503［9］、WO 2006024582［10］利用生物酶催化合成 MPM，缺点是反应时间较长、收率较低、有大量反应原料残留。专利WO 02100855［11］利用高沸点溶剂直接酯化，值得关注的是实验证实二丁醚极其有效，但产物颜色问题仍有改进空间。

迄今为止，全球吗替麦考酚酯合成最主要的问题在于产物纯度低，常常显紫色，反应时间长，收率低。因此，为了解决麦考酚酯工业化生成中的上述诸多问题，获得高纯度、高收率的麦考酚酸酯，急需对麦考酚酯现有的制备方法进行系统优化，以获得最佳工艺条件。

1 反应溶剂优化

1.1 实验方法

氮气保护下，10 g麦考酚酸与20 mL溶剂混合，剧烈搅拌并升温至50～60℃，加入5 mL 2-羟乙基吗啉，恒沸除水条件下反应(TLC监控)，冷至室温并加入50 mL二氯甲烷。溶液以1%稀氨水(20 mL×2)、水(50 mL)洗涤。真空旋除溶剂，并以乙酸乙酯结晶，真空干燥，可得产品MPM。

1.2 实验结果

由表1的实验数据可知:选用溶剂丁醚的实验结果最佳;均三甲苯虽收率相当，但反应温度相对较高;甲苯、间二甲苯、邻二甲苯获得较次的结果。即:10 g MPA和5 mL羟乙基吗啉在20 mL丁醚的条件，在145℃下反应15 h可高收率获得MPM。

表1 麦考酚酸酯合成工艺之反应溶剂优化

1.3 实验结论

二丁醚为最佳反应溶剂，但产物的颜色仍有改进空间，即纯化过程有待进一步改进。

2 混合溶剂结晶优化

结晶有助于除去欧洲药典所定义的杂质，如麦考酚酸酯的内酯。溶剂优选为混合溶剂，如甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇与乙酸乙酯的混合溶剂。结晶应在合适的温度下进行，加热溶解后，加入螯合剂脱色，在残留物紫色消失后趁热过滤，冷置导致晶体析出。

2.1 实验方法

氮气保护下，50 g麦考酚酸与100 mL丁醚混合，剧烈搅拌并升温至50～60℃，加入27 mL 2-羟乙基吗啉，恒沸除水条件下反应15 h后，冷至室温并加入250 mL二氯乙烷。溶液以1% 稀氨水(100 mL×2)、水(250 mL)洗涤。真空旋除溶剂，得粗产物MPM。残留物按照表2内容分批结晶。

氮气保护下将5 g左右残留物(粗MPM)溶解在混合溶剂中(约40 mL)升温至50～60℃。结晶方法如下:取5克样品，加入适量易溶溶剂(如丙醇)，在加热状态下(60℃)搅拌使其全溶，然后缓慢加入难溶溶剂((如乙酸乙酯)至其刚好浑浊，随后加入少量易溶溶剂使其刚好澄清，放置，缓慢冷却至0～5℃，并搅拌1 h。过滤晶体，并以冷的醇(0～5℃，10 mL)洗涤。真空干燥，可得纯产品MPM。

2.2 实验结果

由表2的实验数据可知，混合溶剂比例丙醇∶乙酸乙酯=5∶1为最佳，在该比例条件下获得纯品MPM的产率是最高的，即该比例为最佳的结晶比例。甲醇、乙醇为结晶溶剂时，产物溶解性增强，须多次结晶。

表2 麦考酚酸酯合成工艺的混合溶剂比例优化

2.3 实验结论

以丙醇∶乙酸乙酯=5∶1为混合溶剂结晶，强于乙酸乙酯及其他溶剂组合，为MPM最佳结晶溶剂。但是在该比例条件下产物颜色问题仍有提高空间，故现行的实验方法还需进一步优化。

3 铵盐类螯合剂优化

3.1 实验方法

氮气保护下，10 g麦考酚酸与20 mL正丁醚混合，剧烈搅拌并升温至50～60℃，加入5 mL 2-羟乙基吗啉，恒沸除水条件下反应(15 h，TLC监控)，减压蒸出有机溶剂，残留固体冷至室温并加入50 mL二氯甲烷。溶液以1%稀氨水(20 mL×2)、水(50 mL)洗涤。真空旋除溶剂。氮气保护下，将残留物溶解在丙醇/乙酸乙酯(75 mL∶15 mL)的混合溶剂中升温50～60℃。随后，将螯合剂(1 mmol/2 mL热蒸馏水)加入，当残留物紫色消失后，趁热过滤，固体用16 mL丙醇/乙酸乙酯混合液(50～60℃)洗涤，合并滤液，缓慢冷却至0～5℃，并搅拌1 h。过滤晶体，并以20 mL丙醇(0～5℃)洗涤，真空干燥，可得产物。

3.2 实验结果

由表3的实验数据可知，加入螯合剂四甲基乙二胺和乙二胺四乙酸四钠的效果较好，结晶产率较高。

3.3 实验结论

加入螯合剂达到了解决产物颜色和纯度(如表3)的目的，但是在结晶后产率相对较低。因此，继续筛选一些其他的螯合剂，希望能尽量使产率提高。

4 离子液体类螯合剂优化

离子液体由于其可调的结构，独特的特性(环境友好、低蒸汽压、高热稳定性、高化学稳定性、离子迁移及扩散速度快等)，其在合成、催化、分离技术、电化学、分析化学以及纳米技术领域得到广泛应用。离子液体在溶剂萃取、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、地质样品的溶解、核燃料和核废料的分离与处理等方面也显示出潜在的应用前景［12-18］。离子液体作为螯合剂纯化物质的能力方面的研究目前尚未有报道，对离子液体进行系列筛选，考察其螯合能力，意义深远。

4.1 实验方法

根据本文实验方法制备粗产物MPM。氮气保护下将10 g左右粗产物溶解在丙醇/乙酸乙酯(68.75 mL∶13.75 mL)的混合溶剂中(丙醇∶乙酸乙酯=5∶1，升温至50～60℃)。随后，将螯合剂(10 mg/1 mL热蒸馏水)加入，当残留物紫色消失后，趁热过滤，固体以热的丙醇/乙酸乙酯混合液洗涤(16 mL)，合并滤液，缓慢冷却至0～5℃，并搅拌1 h。过滤晶体，并以冷的丙醇(0～5℃，20 mL)洗涤。真空干燥，可得高纯产品MPM。

4.2 实验结果

由表4的实验数据可知，加入离子液体螯合剂进行结晶纯化的结晶产率均较高，且含量也很理想。其中以离子液体螯合剂1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的效果最佳，产率最高为79%。

表4 麦考酚酸酯合成工艺的离子液体类螯合剂优化

4.3 实验结论

通过以上对麦考酚酯的合成工艺优化的实验，基本上能得到纯度高、颜色白且产率较高的纯MPM。但是考虑到该工艺要在工业上实现，有必要对合成工艺的成本进行评估，尽量在得到纯度、颜色和产率均较好的纯MPM的条件下使成本较低。笔者认为，在成本估算中，螯合剂的影响较为突出，因此，在不影响纯MPM的质量的前提下，应尽量减少螯合剂的用量，以减少成本。

5 螯合剂用量的优化

5.1 实验方法

氮气保护下，麦考酚酸10 g与20 mL二丁醚混合，剧烈搅拌并升温至50～60℃，加入5 mL 2-羟乙基吗啉，恒沸除水条件下反应15 h后，减压蒸出有机溶剂，残留固体加入80 mL乙酸乙酯。溶液用20 mL饱和碳酸氢钠洗涤2次、50 mL自来水洗涤2次，减压蒸除有机溶剂。氮气保护下将残留物溶解在丙醇/乙酸乙酯(75 mL∶15 mL)的混合溶剂中(丙醇/乙酸乙酯 =5∶1，升温 50～60℃)。随后，将1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(溶于热蒸馏水)加入，当残留物紫色消失后，趁热过滤，固体用16.5 mL丙醇/乙酸乙酯混合液(50～60℃)洗涤，合并滤液，加入吗替麦考酚酯纯品0.05 g引晶，缓慢冷却至0～5℃，并搅拌1 h。过滤晶体，并以25 mL丙醇(0～5℃)洗涤，真空干燥，可得白色MPM晶体。

5.2 实验结果

根据该实验方法，加入不同量的1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体螯合剂进行结晶纯化粗产品MPM，实验中得到的相应的数据及结果见表5。

表5 麦考酚酸酯合成工艺之1-乙基-3-甲基咪唑溴盐用量优化

由表5的实验数据可知:当螯合剂1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的量与MPA的量比例在0.1%(摩尔百分比)时，可以达到纯化的目的，高纯度获得产物。因此要达到不影响MPM质量的目的，螯合剂1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的量至少要在0.1%(摩尔百分比)以上。

6 晶种量的优化

在以上筛选出的最佳工艺条件下，通过在纯化结晶步骤中加入少量晶种引晶可提高产率。为了确定所加晶种的量，设计不同组实验进行筛选优化，以期在提高产率的条件下加晶种的量最少。

6.1 实验方法

根据本文实验方法制备粗产物MPM。氮气保护下将10 g左右粗产物溶解在丙醇∶乙酸乙酯(68.75 mL∶13.75 mL)的混合溶剂中(丙醇∶乙酸乙酯=5∶1，升温50～60℃)。随后，将离子液体螯合剂1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(5 mg/1 mL热蒸馏水)加入，当残留物紫色消失后，趁热过滤，固体以热的丙醇/乙酸乙酯混合液洗涤(16 mL)，合并滤液，缓慢冷却至0～5℃，加入一定量的纯MPM晶种并搅拌1 h。过滤晶体，并以冷的丙醇(0～5℃，20 mL)洗涤。真空干燥，可得高纯产品MPM。

6.2 实验结果

由表6的实验数据可知:当所加晶种的量为0.5% ～0.7%/g(粗产物)为最佳，因为这个比例的加量既能使产率最大量提高，又能使所加晶种的量不是很大。

7 结束语

通过优化实验研究，优化出最佳合成工艺:氮气保护下，麦考酚酸和稍过量2-羟乙基吗啉在以丁醚为反应溶剂下反应，得到粗产品麦考酚酸酯;然后用丙醇∶乙酸乙酯(5∶1)的混合溶剂加热溶解，用0.1%(摩尔百分比)(基于MPA物质量)的1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体螯合剂脱色，用含粗品MPM量的0.5% ～0.7%的纯MPM晶种进行结晶，可高纯度(＞99%)、高收率(84%)获得产品麦考酚酸酯。

表6 麦考酚酸酯合成工艺的晶种用量优化

代表性合成工艺如下:氮气保护下，麦考酚酸20 g及40 mL二丁醚混合，剧烈搅拌并升温至50～60℃，加入10 mL 2-羟乙基吗啉，恒沸除水条件下反应15 h后，减压蒸出有机溶剂，残留固体加入150 mL乙酸乙酯。溶液用20mL饱和碳酸氢钠洗涤2次、50 mL自来水洗涤2次，减压蒸除有机溶剂。氮气保护下将残留物溶解在丙醇/乙酸乙酯(150 mL∶30 mL)的混合溶剂中(丙醇∶乙酸乙酯=5∶1，升温50～60℃)。随后，将1-乙基 -3-甲基咪唑溴盐(12 mg/1 mmol/2 mL热蒸馏水)加入，当残留物紫色消失后，趁热过滤，固体用33 mL丙醇/乙酸乙酯混合液(50～60℃)洗涤，合并滤液，加入吗替麦考酚酯纯品0.1克引晶，缓慢冷却至0～5℃，并搅拌1h。过滤晶体，并以45 mL丙醇(0-5℃)洗涤，真空干燥，可得22.7g白色晶体(收率:实际产量/理论产量 =22.7/27.06=84%)。

此工艺具有反应时间短、MPM纯度高、反应收率高、生成成本较低等优点，且解决了终产物颜色问题，具有广阔的工业化应用前景。

［1］Iaccarino L，Rampudda M，Canova M，et al.Mycophenolate mofeti:What is its place in the treatment of autoimmune rheumatic diseases［J］.Autoimmunity Reviews，2007，6(3):190-195.

［2］许建军.吗替麦考酚醋在肾移植患者中的应用［J］.中国医药导刊，2003，5(3):174-176.

［3］徐敏华.吗替麦考酚醋分散片的研制［J］.海峡药学，2007，19(5):11-14.

［4］袁恒杰.吗替麦考酚酸酯临床应用进展［J］.天津药学，2012，24(4):62-65.

［5］Nelson P H，Gu C L L，Altison A C，et a1.Morpholnoethyl esters of mycophenolic acid and pharmaceutical compositions［P］.US:4753935，1988-06-28.

［6］Knox M，Donegan G，Smith D A，et a1.Direct esterification of mycophenolic acid［P］.US:5247083，9，13-09-21.

［7］Laxmi A，Shrikumar S.Microwave synthesis of mycophenolate［P］.WO:2004/089946 A1，2004-10-21.

［8］Nitin P，Rakesh M，Anand K，et al.Enzymatic preparation of mycophenolate mofetil［P］.WO:2003042393 A1，2003-05-22.

［9］Anindya S，Anand K，Shrikumar S，et al.Methods of producing esters of mycophenolate［P］.WO:2000034503，2000-06-15.

［10］Pqride G，Paolo P.A method for the preparation of mycophenolate mofetil by enzimatic transesterification［P］.WO:2006024582 A1，2006-03-09.

［11］Miloslav C，Ales H.Method of mycophenolate mofetil preparation［P］.WO:02100855 A1，2002-12-19.

［12］Endres F，Zein S，Abedin El.Air and water stable ionic liquids in physical chemistry［J］.Phys Chem Chem Phys，2006，8(18)，2101-2116.

［13］Bica K，Gaertner P.Applications of chiral ionic liquids［J］.Eur J Org Chem，2008，19:235-3250.

［14］Chiappe C，Pieraccini D.Ionic liquids:solvent properties and organic reactivity［J］.J Phys Org Chem，2005，18(1):275.

［15］Harper J B，Kobrak M N.Understanding Organic Processes in ionic liquids:achievements so far and challenges remaining［J］.Mini-Rev Org Chem，2006，3(3):253-269.

［16］Welton T.Ionic liquids in catalysis［J］.Coord Chem Rev，2004，248(3):2459-2477.

［17］Ding J，Armstrong D W.Chiral ionic liquids:Synthesis and applications［J］.Chirality，2005，17(5):281-292.

［18］Luo S Z，Zhang L，Cheng J P.Functionalized chiral ionic liquids:a new type of asymmetric organocatalysts and nonclassical chiral ligands［J］.Chem Asian J，2009，4(8):1184-1195.