乙酰唑胺关键中间体的制备和反应监控

刘 杰，李世文，张芳芳

(河南中帅医药科技股份有限公司，河南 郑州 450000)

乙酰唑胺由Wilier等首先合成，为弱效利尿剂，也曾一度用于心源性水肿和青光眼的治疗。有文献报道了其传统制法[1]。近年来的研究发现，乙酰唑胺对碳酸酐酶有广谱抑制作用，可改善生化代谢紊乱，目前临床应用已拓宽到催眠呼吸暂停综合症、老年性痴呆、角膜营养不良水肿、顽固性呃逆等疾病的治疗。此外FDA也批准本品用于急性高山病的预防性治疗，在急速达到一定海拔高度之前和在此期间，每8～12h口服乙酰唑胺250mg(或每天口服控释胶囊500mg)，可使急性高山病的一些严重症状明显减少或者不发生[2-3]。对于乙酰唑胺用于高山病预防性新治疗的临床发现，我们重点研究乙酰唑胺关键中间体氯氧化物的制备和反应过程监控，并寻找一种稳定化的工业化生产监控方法。

关键中间体氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺酰基-1,3,4-噻二唑)的制备是由巯基氧化为磺酰氯基团的过程，大多是采用在酸的水溶液中通入过量的氧化剂氯气，在低温条件下将硫醇氧化为磺酰氯，此方法比较传统，且一直沿用至今，在此不再累述。一直以来，对于氯氧化反应的重点监控是一个空白，一般仅仅通过现象来观察，具体为描述为：待反应液为黄绿色，反应瓶内固体为白色，且尾气吸收处的气体均匀导出时，停止反应[4-8]。显而易见，此种方式是不科学且不严谨的，鉴于以上空白，我们拟采用一种较为科学和有效的方法对氯氧化反应进行监控和跟踪。

本研究通过高效液相色谱仪(HPLC)对氯氧化反应过程进行监控，并制备得到较优品质的乙酰唑胺，实验结果表明，采用高效液相色谱仪(HPLC)的监控方法是有效的，且能满足工业化的需求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1.1.1 反应仪器

JJ-1电动搅拌器，低温恒温反应浴。

1.1.2 检验仪器

高效液相色谱仪，用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂的色谱柱。

1.1.3 检测条件

波长：265nm；柱温：30℃；流速：1.0mL/min；运行时间：45min。

1.1.4 实验试剂：

冰醋酸，氨水，硫酸，乙腈，水。

1.1.5 流动相

以0.43%无水醋酸钠溶液-甲醇-乙腈(95∶2∶3，用冰醋酸调节pH值至4.0士0.05)。

1.2 反应机理

1.2.1 乙酰唑胺合成路线图

图1 乙酰唑胺合成路线图

1.2.2 磺酰氯基团液相监控原理

磺酰氯本身不稳定，在实际检测中容易变质，导致检测结果不准或失效，因此对磺酰氯的检测应先对其进行保护或者取代。本实验采用的方法为磺酰氯的氨基保护，进而检测和监控反应的进程，已达到监控的目的。

图2 磺酰氯基团液相监控原理图

1.3 实验过程

1.3.1 氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺酰基-1,3,4-噻二唑)的制备

称量10g的2-乙酰胺基-5-巯基-1,3,4-噻二唑投入到35mL冰醋酸和65mL水的混合体系中，搅拌降温，5℃下通入氯气，取样监控反应。

样品处理：取样得到适量的反应液，向反应液中加入氨水，当体系成碱性时，停止加入氨水，搅拌5min，然后加入盐酸，当体系中析出较多固体时，停止加入盐酸，搅拌5～10min，抽滤至干，高效液相色谱仪进样检测。

体系中的氯氧化反应完全结束后，搅拌保温1h，将反应体系直接抽滤，水洗涤，60℃干燥，得到氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺酰基-1,3,4-噻二唑)。纯度97%以上。

1.3.2 乙酰唑胺粗品的制备

将得到的氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺酰基-1,3,4-噻二唑)加入到65mL氨水中进行反应，反应完全后，滴加硫酸进行中和，体系达到中性后，停止滴加硫酸，抽滤水洗，60℃真空干燥得到乙酰唑胺粗品。纯度98%以上。

1.3.3 乙酰唑胺的精制

将乙酰唑胺粗品、水、焦亚硫酸钠依次加入到反应瓶中，升温至回流，降温析晶，抽滤并水洗，50℃真空干燥，得到乙酰唑胺。纯度99%以上。

2 反应监控HPLC图

2.1 氯氧化物的反应监控液相图

图3 反应监控液相图

注：数据处理方法：面积归一化法

2.2 乙酰唑胺结构表征

我们将合成得到的乙酰唑胺样品进行检测和分析，经UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS谱图分析可知，产品为乙酰唑胺，具体分析如下：

(1)高分辨质谱分析表明样品的准分子离子峰[M+H]+为222.9953，可推断其分子量为221.9880，与乙酰唑胺的理论精确分子量221.9881相比，误差小于3ppm，元素匹配结果表明其元素组成为C4H6N4O3S2，与乙酰唑胺的结构一致，元素分析结果表明其元素组成正确。

(2)IR：3301.90cm-1：磺酰胺N-H的伸缩振动，3182.26 cm-1：乙酰胺基N-H的伸缩振动，1551.81cm-1：N-H的弯曲振动；1320.54cm-1：磺酰胺SO2的不对称伸缩振动，1176.61cm-1：磺酰胺SO2的对称伸缩振动，说明分子中含有磺酰胺基和乙酰胺基。1H NMR上δ13.013(1H，br，s)、8.333ppm(2H，br，s)的活泼氢，证明分子中存在NH和NH2。

(3)IR：2906.42，2783.91cm-1：乙酰甲基C-H的伸缩振动，1434.89cm-1：乙酰甲基C-H的弯曲振动，1680.38cm-1：酰胺羰基C=O 的伸缩振动，说明分子中含有乙酰胺基。1H NMR上δ2.255(3H，s)ppm的甲基质子和13C NMR谱上δ22.326(伯C)ppm、13C NMR谱上δ169.376(季C)ppm的乙酰羰基碳，进一步证明了它的存在。

(4)IR：1551.81cm-1：噻二唑C=N 的伸缩振动，证明分子中有C=N。13C NMR谱上δ164.263(季C)、δ161.085(季C)ppm进一步证明了它的存在。

综上所述，分子中含有磺酰胺基、乙酰胺基和噻二唑等基团，与乙酰唑胺的结构相符，样品的UV、IR、11H NMR、13C NMR、HR-MS谱图可由乙酰唑胺的结构给以合理的解释，证明样品结构与乙酰唑胺结构一致。

3 结果与讨论

3.1 氯氧化过程中氯气用量的选择

氯气作为氯氧化反应过程中重要的反应物料，需对其用量做以研究，本实验组对氯气用量做以考察，实验结果汇总如下。

表1 氯气用量对氯氧化反应的影响结果汇总

由氯气用量对比试验可知，随着氯气用量的增加，产品的收率和纯度都随之增加，在氯气用量达到1.9～2.2倍时，产物(粗品)的纯度已达到较好的水平，收率尚可，因此我们可暂选此用量范围作为我们后续实验的基础，选择氯气用量为AMTD用量的1.9～2.2倍。

3.2 氯氧化过程中反应温度的选择

反应温度作为一个重要的工艺参数，我们要对其进行考察，拟采用不同反应温度进行反应，以观察和比较不同反应温度对氯氧化反应的影响，试验数据如下：

表2 反应温度对氯氧化反应的影响结果汇总

由以上试验可知，在不同的温度条件下进行氯氧化反应，3批实验的收率差别不大，但纯度差异较大，其中5～10℃条件下，纯度较低，不采用此温度条件，优先采用0～5℃为反应温度(氯氧化反应)。

3.3 氯氧化过程中的反应时间

通过反应监控来观察反应进程，判断较优反应时间，使反应时间达到最优化，以利用整个反应过程，试验结果如下：

表3 反应时间对氯氧化反应的影响结果汇总

通过反应监控可知，氯气量达到时，反应已进行了大半，后续反应仍在进行，但是反应较慢，鉴于此种情况，我们暂定反应时间为60min。

4 结论

在乙酰唑胺的合成中，我们重点研究了氯氧化反应过程，氯氧化物的反应增加了HPLC监控的方法，使我们能够更加清晰和准确的掌控反应进程，进而得到质量更优的产品。经UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS谱图分析，我们得到的产品为目标产物乙酰唑胺。