匹伐他汀钙及其中间体非对映异构体的合成

林 辉，王正泽，王 晓，陈 慧

南京长澳医药科技有限公司，南京 210038

匹伐他汀钙（Pitavastatin Calcium），化学名为（+）-双-[（3R，5S，6E）-7-[2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基]-3，5-二羟基-6-烯庚酸]单钙盐，是由日产化学工业株式会社和日本兴和株式会社共同研制的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂，于2003 年首次在日本上市，主要用于高胆固醇血症和家族性高胆固醇血症的治疗。匹伐他汀钙具有肝细胞选择性、半衰期长、药物相互作用少、不影响血糖代谢等优点，市场前景广阔。

目前匹伐他汀钙的商业化生产路线，大部分以母核（3R，5S，6E）-7-[2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基]-3，5-二羟基-3，5-O-亚异丙基庚-6-烯酸叔丁酯（2）作为关键中间体或注册起始原料，经两步反应而合成匹伐他汀钙。合成路线见图1。

图1 匹伐他汀钙的合成路线

匹伐他汀钙分子中含有两个手性中心，理论上匹伐他汀钙存在一个对映异构体和两个非对映异构体，即C-3 位和C-5 位差向异构体[1]。由于手性药物的不同立体异构体在药效、药代及毒理等方面都可能存在差异，因此手性杂质的控制是非常重要的。由合成工艺可知，匹伐他汀钙手性杂质在由母核2 引入，在后续工艺中，手性碳不是反应位点，在反应中发生翻转的可能性较小。母核2 的手性杂质一旦引入，后续工艺中很难清除，最终转化成产品匹伐他汀钙的异构体杂质。基于源头控制和过程控制的理念，原料药生产企业如选择母核2 作为起始原料或关键中间体，应针对性地建立起手性杂质的内控标准。

手性色谱法可以准确直观地反映各立体异构体杂质的变化情况，是目前用于控制药物手性杂质的主要方法，其前提条件是获得被测杂质的对照品，才能进行专属性和定量限的验证。

现主要研究了匹伐他汀钙非对映异构体中的C-5 位差向异构体（+）-双-[（3R，5R，6E）-7-[2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基]-3，5-二羟基-6-烯庚酸]单钙盐（1），以及其关键中间体的C-5 位差向异构体（3R，5R，6E）-7-[2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基]-3，5-二羟基-3，5-O-亚异丙基-6-庚烯酸叔丁酯（4）和（3R，5R，6E）-7-[2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基]-3，5-二羟基-6-庚烯酸叔丁酯（5）的制备方法。制备上述3 种化合物可以为匹伐他汀钙生产中起始原料的质量控制、中间过程控制和终产品质量标准提供对照品，按照质量源于设计（QbD）的理念，实现对生产工艺的全过程控制。

李纬等[1]首次报道了匹伐他汀钙非对映异构体1 的合成方法，以3-（2-环丙基-4-（4-氟苯基）-3-喹啉基）丙-2-烯醛为原料，经手性辅助剂（R）-（+）-HYTRA 进行不对称羟醛缩合、四甲基三乙酰氧硼氢化铵进行反立体选择性还原、水解成盐而合成化合物1。其中经手性辅助剂（R）-（+）-HYTRA 比较昂贵，其手性纯度比较关键，否则经后续还原终产品中会产生3 个异构体。不对称羟醛缩合反应需要无水无氧和-78 ℃超低温环境，产物也需要柱层析纯化，对照品制备周期较长，无法大规模制备对照品。

本研究在文献报道[2]的基础上，对化合物1 的合成工艺进行了改进，以化合物2 为原料，经盐酸脱缩酮、二氧化锰氧化、四甲基三乙酰氧硼氢化铵进行反立体选择性还原，得到化合物5，再经水解成盐得到化合物1。参考文献[3]将化合物5 与2，2-二甲氧基丙烷在对甲苯磺酸的催化下，形成O，O-缩酮得到化合物4。合成路线见图2。

图2 匹伐他汀钙及中间体C-5 位差向异构体的合成

化合物1 的合成，选择市场容易获得且手性纯度较高的化合物2 作为原料，保证了C-3 位碳原子的构型为R。在氧化反应中，选择了活性二氧化锰作为催化剂，反应转化率高，后处理简单，无需柱层析纯化产品。化合物6 使用四甲基三乙酰氧硼氢化铵进行反立体选择性还原，产物经乙酸乙酯/正己烷精制后得（3R，5R）∶（3R，5S）两种构型，比例为98.6∶1.4。

1 仪器与药品、试剂

1.1 仪器

U3000 型高效液相色谱仪（美国UltiMate 公司）；7890 型高效液相色谱仪（美国Agilent 公司）；AV-500 型核磁共振仪（德国Bruker 公司）；6200 Q-TOF 型质谱仪（美国Agilent 公司）；SGW-2 型自动旋光仪（上海精密科学仪器有限公司）。

1.2 药品与试剂

柱层析使用100～200 目硅胶（青岛海洋化工五厂，试剂级）；化合物2（北京海美桐医药科技有限公司，含量99%）；活性二氧化锰（成都艾科达化学试剂有限公司，含量80%）；四甲基三乙酰氧硼氢化铵（成都吉安特医药科技有限公司，含量98%）；其他试剂均为市售分析纯；水为重蒸馏水。

2 试验方法

2.1 化合物3 的合成

将2（30.0 g，58.0 mmol）加入乙腈（300 mL）中，搅拌均匀。滴加1 mol·L-1盐酸（63.8 mL，63.8 mmol），升温至40 ℃，搅拌2 h。加入水（200 mL）稀释，饱和碳酸氢钠溶液调节pH 7，乙酸乙酯（200 mL）萃取。有机层用饱和NaCl 溶液（100 mL）洗涤，经无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压蒸除溶剂。固体物用乙酸乙酯/正己烷重结晶，得白色固体化合物3（26.1 g，以2 计收率94.2%）。[α]20D=+45.0°（c=1.0，MeOH）；1H-NMR（500 MHz，CDCl3）δ：7.95 (d，J=8.5 Hz，1H，Ar-H），7.55～7.59（m，1H，Ar-H），7.30～7.34（m，2H，Ar-H），7.15～7.29（m，4H，Ar-H），6.64（d，J=16.5 Hz，1H，=CH），5.61（dd，J=6.0，16.0 Hz，1H，=CH），4.40（m，1H，-CH），4.08（m，1H，-CH），3.71（br，1H，-OH），3.30（br，1H，-OH），2.44（m，1H，-CH2），2.34～2.40（m，2H，-CH2，-CH），1.44～1.49（m，10H，-CH2，-CH3），1.28～1.34（m，3H，-CH2），1.01～1.03（m，2H，-CH2）；HRMS-ESI calcd for C29H33FNO4[M＋H]+478.2388，found 478.2393。

2.2 化合物6 的合成

将3（25.0 g，52.34 mmol）溶于干燥二氯甲烷（250mL）中，分批加入活性二氧化锰（68.5g，0.63mol），回流搅拌6～8 h。抽滤，滤饼用二氯甲烷（50 mL×3）洗涤。合并滤液，滤液减压蒸除溶剂，得黄色油状化合物6（23.8 g，以3 计收率95.7%）。[α]20D=+14.1°（c=1.0，MeOH）；1H-NMR（500 MHz，CDCl3）δ：7.97（d，J=8.5 Hz，1H，Ar-H），7.62～7.68（m，2H，=CH），7.32～7.37（m，2H，Ar-H），7.19～7.26（m，4H，Ar-H），6.36（d，J=16.5 Hz，1H，=CH），4.39（br，1H，-OH），3.45（s，1H，-CH），2.62～2.72（m，2H，-CH2），2.40～2.42（m，2H，-CH2），2.32～2.36（m，1H，-CH），1.46（s，9H，-CH3），1.39～1.41（m，2H，-CH2），1.093（m，2H，-CH2）；MSESI m/z：476.1[M+H]+。

2.3 化合物5 的合成

依次将乙酸（240 mL）和四甲基三乙酰氧硼氢化铵（92.1 g，0.35 mol）溶于乙腈（240 mL）中，室温搅拌2 h。冷却至-20 ℃，将6（23.8 g，50.08 mmol）溶于乙腈（240 mL）和乙酸（80 mL）中，缓慢滴加到反应液中，继续搅拌4 h。将反应液加入饱和碳酸氢钠溶液（500 mL）淬灭，乙酸乙酯（300 mL×2）萃取。合并有机层，饱和NaCl 溶液（150 mL×2）洗涤，经无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压蒸除溶剂，得浅棕色油状物。该物用乙酸乙酯-正己烷重结晶，得浅黄色固体5（18.6 g，以6 计收率77.8%）。纯度98.6%[HPLC 归一化法：色谱柱OD-H（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相为正己烷-乙醇（95∶5）；检测波长245 nm；柱温30 ℃；流速1.0 mL·min-1。相对保留时间0.9（相对于化合物3）]。[α]20D=+8.9°（c=1.0，MeOH）；1H-NMR（500 MHz，CDCl3）δ:8.09（br，1H，Ar-H），7.62～7.65（m，1H，Ar-H），7.34～7.39（m，2H，Ar-H），7.20～7.31（m，4H，Ar-H），6.74（d，J=16.15 Hz，1H，=CH），5.73（dd，J=5.3，16.15 Hz，1H，=CH），4.48（s，1H，-CH），4.07（s，1H，-CH），3.63（br，1H，-OH），3.15（br，1H，-OH），2.44～2.51（m，1H，-CH），2.32～2.41（m，2H，-CH2），1.65～1.70（m，1H，-CH2），1.51～1.52（m，9H，-CH3），1.41～1.46（m，3H，-CH2），1.10～1.11（m，2H，-CH2）；HRMS-ESI calcd for C29H33FNO4[M＋H]+478.2388，found 478.2401。

2.4 化合物1 的合成

将5（10.0 g，20.94 mmol）溶于无水乙醇（60 mL）中，加入1 mol·L-1氢氧化钠（25.1 mL，25.1 mmol），室温搅拌1 h，减压蒸除乙醇。固体物加入水（140 mL）稀释，用0.1 mol·L-1盐酸调节pH 8。冰浴冷却，滴加1 mol·L-1乙酸钙（14.7 mL，14.66 mmol），搅拌3 h，过滤，滤饼水洗涤，烘干，得浅黄色固体1（8.9 g，以5计收率96.7%）。纯度98.11%[HPLC 归一化法：色谱柱C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相A 为pH3.8醋酸钠缓冲溶液，流动相B 乙腈，梯度洗脱条件为：0→20 min：A 为60%，20→40 min：A 为60%→30%，40→65 min：A 为30%。检测波长245 nm；柱温40℃；流速1.0 mL·min-1。相对保留时间1.1（相对于匹伐他汀钙）]。[α]20D=-0.4°（c=1.0，CH3CN/H2O=1/1）[文献[1]：[α]20D=-0.4°（c=1.0）]；1H-NMR（500 MHz，DMSO-d6）δ：7.87（d，J=8.35 Hz，1H，Ar-H），7.64（t，J=7.65 Hz，1H，Ar-H），7.27～7.39（m，6H，Ar-H），6.52（d，J=16.1 Hz，1H，=CH），5.665（br，1H，-OH），5.62（dd，J=5.15，16.15 Hz，1H，=CH），4.88（br，1H，-OH），4.20（s，1H，-CH），3.91（s，1H，-CH），2.55（m，1H，-CH），2.12（dd，J=8.9，15.35 Hz，1H，-CH2），2.02（q，J=8.9 Hz，1H，-CH2），1.15～1.22（m，4H，-CH2），1.03～1.05（m，2H，-CH2）；13C-NMR（125 MHz，DMSO-d6）δ：178.82，162.59，160.59，145.59，143.65，142.12，133.10，132.07，131.92，129.73，128.74，128.36，125.65，125.55，122.51，115.29，115.12，67.46，44.42，44.14，15.36，10.78；HRMS-ESI calcd for C25H25FNO4[M＋H]+422.1762，found 422.1769.

2.5 化合物4 的合成

将5（8.5 g，17.8 mmol）溶于2，2-二甲氧基丙烷（85 mL）中，加入一水对甲苯磺酸（0.85 g），室温搅6 h，减压蒸干。固体物经硅胶柱色谱[洗脱液：正己烷：乙酸乙酯（10∶1）]纯化，得浅黄色固体4（7.3 g，以5 计收率79.3%）。纯度97.6%[HPLC 归一化法：色谱柱C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；磷酸二氢钾溶液（pH 6.8）-乙腈（35∶65）。检测波长245 nm；柱温40 ℃；流速1.0 mL·min-1。相对保留时间1.1（相对于化合物2）]。1H-NMR（500 MHz，CDCl3）δ：7.96（s，1H，Ar-H），7.55～7.60（m，1H，Ar-H），7.27～7.41（m，2H，Ar-H），7.05～7.25（m，4H，Ar-H），6.53（d，J=16.3 Hz，1H，=CH），5.69（dd，J=6.05，16.25 Hz，1H，=CH），4.33（q，J=7.05 Hz，1H，-CH），4.14～4.19（m，1H，-CH），2.38～2.44（m，2H，-CH2，-CH），2.33（dd，J=5.5，15.1 Hz，1H，-CH2），1.48～1.58（m，2H，-CH2），1.44（s，9H，-CH3），1.33～1.34（m，8H，-CH2，-CH3），1.04～1.05（m，2H，-CH2）；13C-NMR（125 MHz，DMSO-d6）δ：169.98，163.25，161.73，160.67，141.35，137.90，135.22，133.14，131.97，128.81，128.46，125.99，125.43，115.27，100.40，80.58，67.73，63.47，42.20，36.77，28.08，25.55，24.73，15.92，10.50；MS-ESI m/z：540.3[M+Na]+。

3 结论

本研究成功地合成了匹伐他汀钙及其中间体非对映异构体中的C-5 位差向异构体，并经核磁共振氢谱、碳谱、质谱和比旋光度等确证结构，3 个目标化合物5、1 和4 的总收率分别为70%、68%和56%（以2 计），纯度经HPLC 法检测均在97.5%以上，可以作为匹伐他汀钙原料药及其中间体质量控制的对照品。