卡托普利合成工艺改进及有关物质合成

孙忠华, 叶 欣, 王 吉, 胡小丽, 陈益林, 宦玉亮, 朱怡君

(上药集团 常州制药厂有限公司，江苏 常州 213018)

卡托普利(Captopril, 1)，化学名为(2S)-1-(3-巯基-2-甲基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸，是由百时美施贵宝公司开发上市的首个血管紧张素转化酶(ACEI)抑制剂[1-2]，对多种类型高血压和充血性心力衰竭患者均有明显疗效[3-6]。近年来，1还被用于治疗肝硬化腹水[7-8]、肝纤维[9]、糖尿病并发症[10]、类风湿性关节炎[11]、甲状腺亢进[12-13]、肾功能衰竭[14]和腹膜透析[15]等疾病。

文献[16-18]报道1的合成方法为，1-((2S)-2-甲基-3-乙酰巯基丙酰氯和L-脯氨酸酰胺缩合制得1-((2S)-2-甲基-3-乙酰巯基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸，该化合物经液碱水解、溶剂精制合成原料药。该方法主要存在液碱水解导致反应中二硫化物(3)等氧化杂质增多的问题，需增加锌粉还原步骤，不仅操作繁琐，还降低产率，且还原后的锌渣属于高危“三废”，生产成本增加。

本文在文献方法的基础上，对关键水解条件进行了改进，直接以1-((2S)-2-甲基-3-乙酰巯基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸为起始原料，采用酸法水解、盐析得到1粗品，纯化水精制得原料药(Scheme1)，总收率85%，纯度99.72%。同时，为增强1的质量控制，合成了1的5种杂质(3～7)，杂质7和4未见报道，杂质3, 5, 6为欧洲药典杂质。其中，杂质5仅有文献报道其非手性异构体合成方法[19]，收率仅39%，杂质6仅有文献报道其结构式[20]。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

YRT-3型熔点仪；Bruker-500 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)； SPD-20AD型高效液相色谱仪；Q-TOF型高分辨质谱仪。

2，常州制药厂有限公司；二环己基碳二亚胺(DCC)， 1-羟基苯并三唑(HOBt)， 3-巯基-2S-甲基丙酸，萨恩化学技术(上海)有限公司；其余所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1) 1的合成

在1 L三口烧瓶中，依次加入1-((2S)-2-甲基-3-乙酰巯基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸2 300 g(1.157 mol)和3 mol/L稀盐酸600 mL(1.8 mol)，于60 ℃反应4 h(TLC监测)。冷却至20 ℃，加入晶种(0.5wt%)，分批加入氯化钠150 g，搅拌下于0 ℃保温4 h。抽滤得粗品220 g。

(2) (2S,2′S)-1,1′-((2S,2′S)-3,3′-二硫二(2-甲基丙酰基))二(吡咯烷-2-甲酸)(3)的合成

在50 mL三口烧瓶中加入1 10 g(46mmol)，缓慢滴加30%双氧水4 g(35.3 mmol)，搅拌下反应6 h。抽滤，滤饼于80 ℃干燥得白色固体3 8.3 g，收率86%(20%[23])， HPLC纯度99.62%， m.p.224～226 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 1.10(d,J=7.5 Hz, 6H, CH3), 1.84～2.16(m, 8H, CH2), 2.60～2.70(m, 2H, CH), 2.89～2.94(m, 4H, CH2), 3.48(t,J=5.0 Hz, 4H, CH2), 4.37(t,J=5.0 Hz, 2H, CH), 12.44(s, 2H, COOH);13C NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 173.3, 172.2, 58.3, 46.5, 41.2, 36.9, 28.7, 24.4, 16.5； HR-MS(ESI)m/z: calcd for C18H28N2O6S2{[M-H]-}431.1389, found 431.1314。

(3) (S)-1-((S)-3-(((S)-1-((S)-3-巯基-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酰)巯基-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酸(4)的合成

在100 mL三口烧瓶中加入1 10 g(46.1mmol)和二氯甲烷50 mL，搅拌溶清，降温至0 ℃，滴加氯化亚砜8.22 g(69mmol)，滴毕(<5 ℃)，搅拌下反应6 h。滴加1 10 g的二氯甲烷(20 mL)溶液，滴毕，于室温反应8 h。浓缩，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：A=DCM/MeOH=20/1)纯化再经制备液相纯化得白色固体4 1.3 g，收率6.8%， HPLC纯度97.0%， m.p.136～139 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 1.03(d,J=7.5 Hz, 3H, CH3), 1.06(d,J=7.5 Hz, 3H, CH3), 1.77～2.22(m, 8H, CH2), 2.13～2.76(m, 4H, CH2), 2.79～2.99(m, 2H, CH), 3.39～3.67(m, 4H, CH2), 4.15～4.17(m, 1H, CH), 4.48～4.51(m, 1H, CH), 7.45(s, 1H, COOH);13C NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 201.6, 174.0, 173.9, 173.0, 66.1, 58.9, 47.5, 47.1, 41.9, 38.1, 31.4, 30.0, 29.3, 27.5, 25.0, 24.9, 17.3, 16.9; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C18H28N2O5S2{[M+H]+}417.1440, found 417.1510。

(4) 3,3′-二硫二(2S)-2-甲基丙酸(5)的合成

在50 mL三口烧瓶中依次加入3-巯基-2S-甲基丙酸5 g(41.6 mmol)，水25 mL和固体碘10.6 g(41.6 mmol),搅拌反应2 h。抽滤，滤饼用水洗涤，真空干燥得白色固体5 3.5 g，收率69.5%， HPLC纯度97.6%， m.p.123～125 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 1.15(d,J= 7.5Hz, 6H, CH3), 2.67～2.79(m, 4H, CH2), 2.93～2.99(m, 2H, CH), 12.40(s, 2H, COOH);13C NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 181.1, 46.9, 44.3, 21.8; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C8H14O4S2{[M-H]-}237.0334, found 237.0260。

(5) (S)-1-((S)-3-(((S)-1-羧基-2-丙基)二硫)-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酸(6)的合成

在50 mL三口瓶中依次加入3-巯基-2S-甲基丙酸5 g(41.6mmol)， 1 9 g(41.4 mmol)和水25 mL，搅拌溶清，缓慢加入碘10.6 g(41.6 mmol)，搅拌下反应4 h。用二氯甲烷萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：A)纯化得白色固体6 3.2 g，收率22.8%， HPLC纯度96.5%， m.p.80～85 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 1.09(d,J=7.5 Hz, 3H, CH3), 1.15(d,J=8.0 Hz, 3H, CH3), 1.83～2.12 (m, 4H, CH2), 2.67～2.69(m, 3H, CH2, CH), 2.93～2.97(m, 3H, CH2, CH), 3.57～3.60(m, 2H, CH2), 4.22～4.53(m, 1H, CH), 12.45(s, 2H, COOH);13C NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 176.4, 174.0, 172.8, 59.0, 47.2, 42.1, 42.0, 37.6, 29.4, 25.1, 22.7, 17.1; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C13H21NO5S2{[M+H]+}336.0861, found 336.0931。

(6) (S)-1-((S)-3-(((S)-1-((S)-3-(((S)-1-((S)-3-巯基-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酰)巯基)-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酰)巯基)-2-甲基丙酰)吡咯烷-2-甲酸(7)的合成

在100 mL三口烧瓶中加入1 8.7 g(40 mmol)， HOBt 4.05 g(30 mmol)和二氯甲烷50 mL， 搅拌溶清，降温至0 ℃，滴加二环己基碳二亚胺4.12 g(20 mmol)的二氯甲烷(20 mL)溶液，滴毕，于室温反应24 h。过滤，滤液浓缩，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：A=10/1)纯化得白色固体7 0.77 g，收率9.4%， m.p.155～157 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 1.03～1.07(m, 9H, CH3), 1.82～2.17(m, 12H, CH2), 2.40～2.42(m, 1H, SH), 2.63～2.86(m, 9H, CH2, CH), 3.35～3.63(m, 6H, CH2, CH), 4.15～4.16(m, 1H, CH), 4.17～4.52(m, 2H, CH), 12.39(s, 1H, COOH);13C NMR(DMSO-d6, 500 MHz)δ: 201.6, 201.5, 174.0, 173.9, 173.7, 172.9, 66.2, 59.2, 58.9, 47.6, 47.5, 47.1, 41.9, 38.2, 38.0, 32.5, 31.5, 31.3, 30.1, 29.4, 27.6, 25.0, 25.0, 24.9, 17.4, 17.1, 17.0; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C27H41N3O7S3{[M+H]+}616.2107, found 616.2115。

2 结果与讨论

在1的水解合成工艺优化中，首先筛选了几种常用的无机酸。发现硫酸有氧化性，杂质3含量较高，磷酸酸性较弱，即使回流仍有大量原料2剩余，盐酸效果最好；接着对盐酸浓度、水解温度、反应时间进行了研究。发现当盐酸浓度较低(1～2 mol/L)时，反应12 h仍有大量原料剩余；盐酸浓度较高(5～6 mol/L)或者反应温度较高(80～90 ℃)时，会生成较多脱水二聚杂质4，且会过度水解酰胺键生成巯基异丁酸，导致收率降低。

合成3～7时，氧化杂质3采用双氧水氧化，5和6则用碘氧化，原因在于杂质5和6含有巯基异丁酸小分子结构，双氧水氧化较易产生亚砜杂质；起始物料的手性纯度决定了目标氧化杂质的纯度，目标杂质均为单一构型，因此起始物料也需较高的单一构型纯度，否则会生成非对映异构体，导致纯度降低。

对卡托普利原料药的合成工艺进行了优化，革除了原工艺中的锌粉还原步骤，减少了固废排放，降低了生产成本。合成了卡托普利的5种杂质，为其质量控制提供了参考。