达比加群酯专利技术分析

李占成，胡新涛

(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215163)

0 引言

达比加群酯，化学名称为3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亚氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯，英文名为Dabigatran etexilate，属于口服抗凝血药物[1]，用于预防急性静脉血栓[2]。作为达比加群的前体药物，达比加群酯属于非肽类凝血酶抑制剂，口服经过胃肠吸收后，将在人体内部转化为能够直接抗凝血的达比加群[3]。相比于其他抗凝类药物，该药具有起效快、服用方便等优点。2013年4月达比加群酯在中国上市，商品名为“泰毕全”，其化合物专利于2018年2月16日在中国到期[4]。自达比加群酯被首次报道以来，其相关的专利申请量逐年递增，专利保护内容包括产品结构的改进、晶型的制备及合成方法等诸多方面。为分析达比加群酯相关技术专利的申请状况与合成路线，本文对达比加群酯的专利申请情况以及具有代表性的合成方法进行了整理。

1 达比加群酯专利申请概况

1997年德国贝林格尔英格海姆国际有限公司(Boehringer Ingelheim)首次在专利DE19706229A中记载了化合物3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亚氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯，该化合物为一系列通式化合物中的一个具体化合物，实际为后来命名的达比加群酯。之后一直到2001年，再无关于达比加群酯的专利申请。2001年，同样是贝林格尔英格海姆国际有限公司继续提出了申请号为DE10133786A1的专利申请，在该篇专利中报道了其用于治疗关节炎相关疾病。贝林格尔英格海姆国际有限公司于2002年继续申请了专利，专利号为DE10209985A1，在该篇专利中，首次报道了3-[[[2-[[[4-[[[(己氧基)羰基]氨基]亚氨甲基]苯基]氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯的甲磺酸盐，即达比加群酯甲磺酸盐，并报道了达比加群酯为以下化合物的双前药，见图1。

图1 达比加群酯在体内转化成的活性化合物

即在体内，达比加群酯仅仅转化成如图1所述的活性化合物。达比加群酯的主要适应症为手术后深静脉血栓形成的预防。该专利还记载了药学上可接受的盐，最优选的是甲磺酸盐，其作为活性成分，被制备成了药剂。贝林格尔英格海姆国际有限公司于2003年申请的专利DE10339862A1首次报道了达比加群酯的半水合物。该公司同年申请的另一份专利DE10337697A报道了一种特定的含有达比加群酯或其药学上可接受的盐(如酒石酸盐、富马酸盐、丁二酸盐、柠檬酸盐与苹果酸盐)，或其水合物的片剂。该公司于2004年在原DE19706229A的基础上，对达比加群酯的制备方法做了改进，并将其记载在专利EP1609784A1中。同样，在2004年，该公司在专利WO2004093881A2中报道：达比加群酯作为第二种活性成分，可用于制备一种药物组合物。从中可以看出，在2005年之前，除德国贝林格尔英格海姆国际有限公司之外，无任何其他公司或个人提出达比加群酯相关的专利申请。直到2005年，美国的Vddi Pharmaceuticals公司提出了一篇关于达比加群酯的专利申请WO2005087266A1。在2006年之前，国内仍未出现关于达比加群酯的专利申请，直到2006年，复旦大学才第一次提出关于达比加群酯的专利申请CN1861596A，结束了国内申请的空白。该专利主要对其制备方法进行了研究。自1997年出现第一份关于达比加群酯的专利申请以来，在该药物上市之前的一段时间，相关的专利申请量一直保持在个位数，申请量极少。该药物被批准上市之后，才正式走入公众视野。经统计，截至目前，专利申请量从高到低依次如下，排在第一的是中国，其次是美国、欧洲、印度、日本、韩国。通过对该领域的主要申请人进行统计发现，专利申请量最多的是该药物的开发公司贝林格尔英格海姆国际有限公司，国内在该领域专利申请量最多的是天津药物研究院，国内申请量排名靠前的公司还有四川海思科制药有限公司、浙江海正药业股份有限公司等。国内的专利申请都集中在该药物上市之后，因此起步较晚，但申请量却在全球遥遥领先。

2 达比加群酯合成技术的研究历程

2.1 原研专利首次报道的合成方法

早期对达比加群酯的合成报道较少，原研发公司德国贝林格尔英格海姆国际有限公司(Boehringer Ingelheim)于1997年在其首份专利DE19706229A中记载了达比加群酯的制备方法：以4-氯-3-硝基苯甲酸甲酯为原料，在甲胺水溶液中发生亲核取代反应，随后经Pd/C还原制得4-甲胺基-3-氨基苯甲酸甲酯，再与(4-氰基苯胺基)乙酸在EDCI(即1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐)和HOBT(即1-羟基苯并三唑)作用下缩合，得到3-[2-(4-氰基苯胺基)乙酰胺基]-4-甲胺基苯甲酸甲酯，随后在冰乙酸作用下得到苯并咪唑类化合物，再经氢氧化锂水解成酸，与氯化亚砜反应生成酰氯；酰氯与3-(吡啶-2-基胺基)丙酸乙酯反应得到氰基化合物；氰基化合物相继用氯化氢的饱和乙醇溶液及碳酸铵的乙醇溶液处理，制得脒类化合物，最后与氯甲酸正己酯在碱的作用下制得达比加群酯。该工艺路线使用了有强腐蚀性的氢氧化锂，有一定的危险性，不利于保护环境。另外，缩合剂EDCI对水分很敏感，易变质，易影响反应，且价格昂贵，生产成本高。

2.2 围绕原研专利合成方法的改进

在后专利即贝林格尔英格海姆国际有限公司在其公开的专利EP1609784A1中指出，上述原研专利DE19706229A通过使相应被取代的(4-苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲腈与氨反应制备被取代的4-(苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲脒。就生产成本而言，该方法的生产技术极为繁复，产生了令人担忧的酸处理的高负担。EP1609784A1提供了一种制备被取代的4-(苯并咪唑-2-基甲氨基)-苯甲脒的改进方法，用该方法可避免该生产制程中的繁复步骤，具体步骤为(a)将任选的合适的被取代的二氨基苯与2-[4-(1，2，4-二唑-5-酮-3-基)-苯氨基]-乙酸缩合，(b)将由此获得的产物氢化，及(c)任选地将甲脒基优选在有碱存在下以烷基卤素甲酸酯。同样，围绕上述原研专利中的制备方法，国内专利CN103275065A中提到的原研专利DE19706229A的合成方法中，化合物硝基的还原使用了钯碳加氢的方法。但是，这一方法的技术要求很高，且需要高压反应装置。更为重要的一点是，加氢还原反应很难得到高质量的产品IV，而通常反应得到的油状产物含有20%-40%的杂质，这为其分离纯化造成了极大的难度。接下来，合成苯并咪唑的反应收率通常只有50%左右，而且化合物VI的纯化需要柱色谱进行分离。正是由于上述缺点，使得这一合成达比加群酯的方法不适用于工业级的放大生产。另外，随后的脒化反应选择性也较差，而且会产生强酸性废水，并且由于氯甲酸正己酯含较多的异构体杂质，作为最后一步反应的主要原料，将导致最终产品需要多次精制才能制得合格产品。针对以上技术缺陷，专利中提供了一种新的生产达比加群酯的方法：以对甲氨基-间硝基苯甲酸为原料，进行酯化反应，将酯化产物中的硝基还原为氨基，将还原产物与化合物[4-(5-氧代-4，5-二氢-[1，2，4]噁二唑-3-基)-苯基氨基]-乙酸反应，然后再与氢气反应，接着将所得产物与氯甲酸酯反应，然后脱除结构中酯基的R1-O-，得到中间体(D7)；中间体(D7)与反应原料3-(吡啶-2-基氨基)-丙酸乙酯反应，得到达比加群酯。该生产方法的所需原料及试剂价廉易得，成本低，且各步反应良好，选择性高，生产方法操作简单，条件温和，总收率可达52%，纯度达99%以上，三废排放少，对环境友好，适合工业化大生产，且产品质量稳定，符合作为药物中间体的要求。专利CN102850327A中针对上述原研专利DE19706229A的不足，在制备达比加群酯时，引入了一种新的中间体化合物7，见图2。

利用该中间体一步反应就可以高收率的得到目标化合物达比加群酯。与现有技术相比，本发明专利提供的达比加群酯的制备方法采用的试剂价格便宜，各步反应时间短，收率高，条件温和，中间体纯化方便，无疑是一种高收率低成本制备达比加群酯的优良方法。

图2 CN102850327A公开的达比加群酯合成路线

2.3 其他主要创新性合成方法

此外，还存在一部分专利，并不是在原研专利的基础上进行的改进，而是提出了一系列全新的制备方法。复旦大学在专利CN1861596A中指出，2002年德国Boehringer Ingelheim Pharma KG公司的Norbert H.Hauel课题组报道的对凝血酶抑制剂 BIBR-953及BIBR-1048的合成路线(I)，即以价格较高的原料1开始，使用了后处理较麻烦的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂合成化合物2；化合物4在CDI(即N，N′-羰基二咪唑)的作用下合成化合物5，以及化合物5酸解后加(NH4)2CO3氨化得到化合物6，两步产率较低，给生产带来不便。而且这种合成路线的总产率较低(11.1%)。针对该技术缺陷，专利提出了一种改进的技术措施，即在化合物1制备化合物2的步骤中采用溶剂CH2Cl2替代已有技术路线中的DMF；采用化合物10或10′由化合物2合成中间体3或3′，其中，化合物10或10′采用廉价易得的化合物9或 9′制得；化合物4或4′采用缩合效果较好的1-羟基苯并三唑(HOBT)和1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)以及化合物12合成中间体5或5′。其中，化合物12采用廉价易得的化合物11制得；化合物5或5′酸解后直接采用饱和NH3的无水乙醇进行氨化得到化合物6或6′，结果较理想，目标化合物总收率接近50%。同时，该发明对其进行了类似物的合成，也得到了较好的结果。德国贝林格尔英格海姆国际有限公司的另外3份专利WO2007071743A1、WO2007071742 A1、WO2009153215A1公开了达比加群酯的另一种合成方法，即先用4-氨基苄腈依次与盐酸羟氨和乙醇钠反应得4-氨基-N，N′-羟基苯甲脒，继续依次与碳酸二甲酯和乙醇钠反应生成噁二唑类化合物，再和溴乙酸乙酯反应得到仲氨类化合物，经碱水解得到羟酸，然后在CDI存在下与3-[(3-氨基-4-甲胺基苯甲酰基)(吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯缩合得到苯并噻唑类化合物，经Pd/C催化还原后再与盐酸成盐，并在碱性条件下与氯甲酸正乙酯反应制得达比加群酯。该合成工艺中，各个化合物中间体难以精制提纯，不利于大规模生产。对此，专利CN105906607A对上述3份专利的制备方法做了改进，a、3-{[(3-氨基-4-甲胺基)苯甲酰基](吡啶-2-基)氨基}丙酸乙酯(2)经酰胺化，脱水缩合反应为3-[[[2-[[(4-氰基苯基)氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯(3)；b、(3)转化为3-[[[2-[[(4-脒基苯基)氨基]甲基]-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基]羰基](吡啶-2-基)氨基]丙酸乙酯(4)；c、(4)酰化为达比加群酯(1)。该工艺起始原料易得，反应条件温和、收率较高，易于工业化生产。专利WO2015027893A1同样针对上述德国贝林格尔英格海姆国际有限公司的3份专利中报道的制备路线进行了改进(见图3)，包括以下步骤：(1)以化合物A为原料，在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)缩合剂的作用下与化合物B反应，生成化合物C；(2)化合物C和化合物D在-30℃至-78℃的温度下，在二甲基亚砜(DMSO)为氧化剂和有机碱的作用下，在草酰氯的协同作用下进行 Swern氧化反应，生成化合物D；(3)化合物D与化合物E在酸的催化下生成亚胺中间体，然后未经处理在碘甲烷的作用下进行甲基化反应，生成化合物F；(4)化合物F在还原剂的作用下进行还原反应生成化合物G。该专利的达比加群酯的合成方法以化合物A为原料(化合物A的工业成本为大概100元/g)，大大降低了合成苯并咪唑环所花费的原料和试剂费用，具有可观的经济价值和较强的市场竞争力，且反应过程中不排出大量的废酸，具有环保价值。此外，该专利的合成方法收率较高，后处理方便，为达比加群酯的工业大规模生产提供了一条优选的方案。

3 结论

自达比加群酯研发以来，在其上市之前，关于其衍生物、制备、晶型、盐等的报道都非常少，国内更是直到2006年才首次报道了其制备方法。但在该药物上市之后，国内的研究热情空前，截至目前，专利申请量居世界首位，并处于遥遥领先的地位。专利涉及达比加群酯的晶型、盐、精制纯化、结构衍生优化、方法制备等方面。随着达比加群酯化合物专利于2018年2月16日在中国到期，该药物的使用成本明显降低。同时，科研人员将致力于通过结构修饰，制备出更多的新衍生物，这其中或许存在药效更好的化合物。总之，该药物的发展前景值得进一步跟踪关注。