盐酸阿考替胺三水合物合成工艺研究

刘晓莲，马宁宁，杨藏军，韩 啸，徐亚威，代国爱

（河北冀衡药业股份有限公司，河北 衡水 053400）

0 引 言

目前胃肠动力障碍被认为是功能性消化不良的主要病因，因此促胃肠动力药是目前治疗FD 的主要药物。常用的促胃肠动力药有多巴胺受体拮抗剂甲氧氯普胺、多潘立酮、伊托必利、左舒必利，5-HT4 受体激动剂莫沙必利、西沙必利和胃动素受体激动剂，以及乙酰胆酯酶（AChE） 抑制剂阿考替胺等。

阿考替胺是一种新型的、全球第一个获批的FD 治疗药物，盐酸阿考替胺，全称为N-[2-(二异丙基氨基)乙基]-2-[(2- 羟基-4 ,5- 二甲氧基苯甲酰)氨基]-1,3- 噻唑-4- 羧酸胺盐酸盐三水合物，自2013 年在日本上市以来，受到全球各界的广泛关注。

阿考替胺的主要官能团有酰胺基、去甲基、酯胺基等，根据官能团的引入顺序、引入方式，以及初始原料的选择不同，合成路线也不同。本实验以2，4，5-三甲氧基苯甲酸为起始原料，以氯化亚砜作缩合剂，成酰氯后与2-氨基噻唑-4-甲酸乙酯缩合得到2-[(2,4,5-三甲氧基苯甲酰基)氨基]-4-噻唑羧酸乙酯，以盐酸吡啶为原料，选择性脱甲基得到2-[(2-羟基-4，5-二甲氧基苯甲酰基)氨基]-4-噻唑羧酸乙酯，经N,N-二异丙基乙二胺胺解，最后与盐酸成盐得盐酸阿考替胺。

五步工序合成盐酸阿考替胺，起始原料及试剂易得，质量稳定可靠，合成过程中毒性小，安全性能好，“三废”处理简单，适合工业化生产。

1 主要实验仪器与试剂

主要实验仪器：UltiMate 3000 型高效液相色谱（赛默飞世尔科技（中国） 有限公司），PURELAB flex 型超纯水仪（威立雅水处理技术（上海） 有限公司），BSA224S 型电子分析天平（赛多利斯科学仪器（北京） 有限公司），KQ-250DB 型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），DF-101T型集热式恒温加热磁力搅拌器（上海耀裕仪器设备有限公司）、电子天平（上海浦春计量仪器有限公司）、加热套（北京中兴伟业仪器有限公司）、循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司），旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）。

主要实验试剂：2,4,5-三甲氧基苯甲酸（上海麦克林生化科技有限公司）；氯化亚砜（上海麦克林生化科技有限公司）；2-氨基噻唑-4-甲酸乙酯（上海麦克林生化科技有限公司）；盐酸吡啶（天津市大茂化学试剂厂）；DMF（天津市大茂化学试剂厂）；N,N-二异丙基乙二胺（天津市大茂化学试剂厂）；异丙醇（天津市大茂化学试剂厂）；以上均为分析纯试剂。磷酸氢二钠（天津市大茂化学试剂厂），优级纯试剂；乙腈（美国迪马科技有限公司），色谱纯试剂。

2 方法与结果

2.1 2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯的制备

2.1.1 反应方程式

2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯（AKTA-2） 合成方程式如图1 所示。

图1 2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯合成方程式Fig.1 2,4,5-Trimethoxybenzoyl chloride synthesis equation by Eq

2.1.2 影响反应的因素

（1） 反应溶剂类型对酰氯化反应的影响。

反应条件：2,4,5-三甲氧基苯甲酸（AKTA-1）（1 mol），二氯亚砜（2 mol），DMF（以AKTA-1计，w/w=1∶0.04），反应溶剂（以AKTA-1 计，w/w=1∶10），加热反应4 h，TLC 检测2,4,5-三甲氧基苯甲酸是否反应完全。

反应溶剂对酰氯化反应的影响见表1。

表1 反应溶剂对酰氯化反应的影响Table 1 Effects of reaction solvents on acyl chlorination

由表1 可知，2,4,5- 三基苯甲酸∶二氯亚砜（物质的量比为1∶2.0），二氯甲烷作溶剂，反应温度低（二氯甲烷沸点39 ℃），反应溶液澄清，但主原料不能反应完全，仍需加大主辅原料的物质的量比；甲苯作溶剂，反应体系温度高（甲苯沸点80℃），生成的酰氯析出，消耗二氯亚砜较少。综合考虑，甲苯作为酰氯化反应溶剂。

（2） 物料物质的量比对2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯的影响。

反应条件：2,4,5-三甲氧基苯甲酸（AKTA-1）（1 mol），不同质量二氯亚砜，DMF（以AKTA-1计，w/w=1 ∶0.04）， 甲 苯（以AKTA-1 计，w/w=1∶10），80 ℃反应4 h，TLC 检测2,4,5-三甲氧基苯甲酸是否反应完全。

物料物质的量比对2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯的影响见表2。

表2 物料物质的量比对2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯的影响Table 2 Effects of material molar ratio on 2,4,5-trimethoxybenzoyl chloride

由表2 可知，当2,4,5-三甲氧基苯甲酸和二氯亚砜物质的量比为1∶1.5 时，原料可以反应完全，随着原料和二氯亚砜物质的量比的增加，所得原料转化率，并没有显著变化，为节省原料，减少后处理难度，因此优选原料和二氯亚砜物质的量比为1∶1.5。

2.1.3 酰氯化反应小结

甲苯为溶剂，2,4,5-三甲氧基苯甲酸和二氯亚砜物质的量比为1∶1.5，80 ℃反应4 h，TLC 检测2,4,5- 三甲氧基苯甲酸是否反应完全。若反应完全，70 ～80 ℃减压浓缩2,4,5-三甲氧基苯甲酰氯，直至无液体流出，产品干燥为粉末为止。

2.2 AKTA-4 的合成及工艺优化

AKTA-4 合成（酰胺化反应） 反应方程式如图2 所示。

图2 AKTA-4 合成反应方程式Fig.2 The AKTA-4 synthesis reaction equation

酰胺缩合反应是第一步中间体AKTA-2 为原料，与起始原料AKTA-3（2- 氨基噻唑-4- 甲酸乙酯） 采用二氯甲烷作溶剂，DMAP 作催化剂，三乙胺做缚酸剂在回流条件下反应2 h，TLC 和HPLC 监控反应过程。

考察了2-氨基噻唑-4-甲酸乙酯用量、缚酸剂类型对酰胺化反应的影响。

投入二氯甲烷，在搅拌下加入AKTA-3（1 mol），三乙胺（5 mol） 和4- 二甲氨基吡啶（DMAP） （0.4 mol），往料液中滴加AKTA-2（5倍质量） 二氯甲烷溶液，滴加完毕，再加入剩余二氯甲烷溶液（共计30 倍，w/w，以AKTA-3 计）。加料完毕将料液升温至回流反应4 h。取样TLC 检测原料是否反应完毕。

2-氨基噻唑-4-乙酸用量对酰胺化反应的影响见表3。

表3 2-氨基噻唑-4-乙酸用量对酰胺化反应的影响Table 3 2-Effect of aminothiazole-4-acetic acid dosage on the amidation reaction

由于AKTA-2 是酰氯很不稳定，当AKTA-3使用量为1 mol 时，AKTA-2 为1.5 mol 即可反应完全，且收率大于上一种投料方法。

（2） 缚酸剂类型对酰胺化反应的影响。

在AKTA-4 的制备过程中有HCl 的逐渐生成，如果把生成的HCl 和缚酸剂有机碱反应成盐，将促进反应平衡的正向移动。本工艺选用的缚酸剂有三乙胺、吡啶，而没有选用氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱，是因为无机碱的碱性较强，不仅可以和HCl 反应，而且与产物也会发生反应。

缚酸剂类型对酰胺化反应的影响见表4。

表4 缚酸剂类型对酰胺化反应的影响Table 4 Effects of acid binding type on amidation

由表4 可得，不同的缚酸剂对酰胺化反应影响不大，AKTA-4 纯度几乎没有区别，但从安全角度出发，吡啶是致癌物，危险性较高，因此，缚酸剂最佳使用三乙胺。

国家科技计划项目是指在国家科技计划中实施安排，由单位或个人承担，并在一定时间周期内进行的科学技术研究开发活动。利用国家科技计划项目手段，一方面能够引导科技活动走向，将科技资源集中于战略性、前瞻性的项目；另一方面也能通过项目的合理计划和科学实施，实现国家科技资金的有效投入。在国家层面上，国家制定和出台的“高技术研究发展计划(“863”计划)”、国家重点基础研究发展计划(“973”计划) 以及支持基础研究的“国家自然科学基金”等有力的推动了国家在前沿科学和关键技术领域的突破，其作用不可替代。

2.3 AKTA-5 的合成及工艺优化

2.3.1 反应方程式

AKTA-5 合成反应（去甲基化反应） 方程式如图3 所示。

图3 AKTA-5 合成反应方程式Fig.3 The AKTA-5 synthesis reaction equation

该步反应是将2,4,5-三甲氧基苯甲酰胺噻唑衍生物苯环上的2 位甲氧基选择性的脱甲基化使其还原为羟基的反应。由于甲氧基的稳定性较高，因此脱甲基时一般需要比较剧烈的反应条件。

2.3.2 影响反应因素

在该步反应中，最终确定使用盐酸吡啶作为脱甲基化试剂，考察了反应时间、吡啶盐酸盐用量等工艺条件对AKTA-5 纯度的影响。

（1） 反应时间对AKTA-5 纯度的影响。

将AKTA-4（1 mol），盐酸吡啶（10 mol），吡啶（2 mol），DMF （10 倍质量，以AKTA-4 计），放入四口瓶中，加热至165 ℃，回流反应。取不同反应时间的反应液进行液相检测，考察反应时间对AKTA-5 纯度的影响。

反应时间对AKTA-5 纯度的影响见表5。

表5 反应时间对AKTA-5 纯度的影响Table 5 Effect of reaction time on AKTA-5 purity

由表5 可得，反应的转化率随着反应时间的推移逐渐增大。当反应时间为15.5 h 时，此时反应主原料AKTA-4 剩余量较少，反应已经基本结束，继续延长反应时间意义不大，因此可确定最佳反应时间为16 h。

（2） 盐酸吡啶用量对AKTA-5 纯度的影响。

反应条件如上，考察盐酸吡啶、吡啶对AKTA-5 纯度的影响，见表6。

表6 盐酸吡啶用量对AKTA-5 纯度的影响Table 6 Effects of the dosage of pyridine hydrochloride on the purity of AKTA-5

由表6 可得，三者物质的量比从1∶5∶1 增加到1∶10∶2 时，原料中间体AKTA-4 的剩余量明显降低，AKTA-5 纯度有所增加。推测反应体系中，盐酸吡啶的浓度应当适量高于原料中间体AKTA-4 的浓度，可促使反应更好地进行。因此确定AKTA-4 与盐酸吡啶、吡啶的物质的量比为1∶10∶2。

2.4 阿考替胺粗品的合成及工艺优化

2.4.1 反应方程式

阿考替胺粗品的合成（酯胺化反应） 反应方程式如图4 所示。

图4 AKTA 合成反应方程式Fig.4 The AKTA synthesis reaction equation

该步反应为酯的胺解反应，2-羟基苯甲酰胺噻唑衍生物B 中的乙氧基被N 取代，生成酰胺。

2.4.2 N,N-二异丙基乙二胺用量对AKTA 纯度的影响

将AKTA-5（1 mol）、不同质量的N,N- 二异丙基乙二胺、甲苯（10 倍质量，以AKTA-5 计），加入四口瓶，升温至120 ℃，反应4.5 ～5.5 h，取反应液，使用HPLC 检测，观察AKTA-5 是否完全反应。N,N-二异丙基乙二胺用量对AKTA-5 原料的影响见表7。

表7 N,N-二异丙基乙二胺用量对AKTA-5 原料的影响Table 7 Effect of dosage of N,N-diisopropyl ethylenediamine on AKTA-5 raw material

由表7 可得，当N,N-二异丙基乙二胺用量为2 mol 时，原料转化不完全，剩余量较多，当N,N-二异丙基乙二胺用量为10 mol 时，原料能够完全转化，剩余量较少，当继续增加N,N-二异丙基乙二胺用量，会明显增加N,N-二异丙基乙二胺回收能耗和生产成本。

所以最佳投料量为AKTA-5 与N,N-二异丙基乙二胺物质的量比为1∶10。

2.5 阿考替胺盐酸盐的合成及工艺优化

2.5.1 反应方程式

阿考替胺盐酸盐的合成（成盐反应） 反应方程式如图5 所示。

图5 盐酸阿考替胺三水合物合成反应方程式Fig.5 The equation for the synthesis reaction of acogtinamide trihydrate hydrochloride

2.5.2 成盐反应过程

搅拌下，依次将阿考替胺粗品（1 mol），80%异丙醇水溶液（5 倍质量，以阿考替胺粗品计） 加入到四口瓶中，冰水控温，控制温度＜10 ℃，向体系中滴加浓盐酸（10 mol），滴毕，回温至30℃，搅拌2 h，然后降温至0 ～5 ℃，过滤，得盐酸阿考替胺粗品。

3 结 语

以2,4,5-三甲氧基苯甲酸为起始原料，经酰氯化反应、取代反应、去甲基化反应、酯胺化反应及与盐酸成盐反应得盐酸阿考替胺三水合物。整个过程收率为20%，经HPLC 检测，成品纯度高达99.81%。