沙库巴曲钙的制备工艺优化

廖 俊，王定军，田玉林

（华中药业股份有限公司，湖北 襄阳 441021）

诺华公司开发的心血管治疗药物沙库巴曲缬沙坦钠于2015 年7 月经FDA 批准上市，用于治疗射血分数降低的心力衰竭患者，可有效降低心血管死亡和心衰住院风险[1]。作为新型治疗药物，沙库巴曲缬沙坦钠是近年来慢性心力衰竭治疗领域取得的突破性进展[2]。

目前合成沙库巴曲缬沙坦钠的方法，基本是由沙库巴曲与缬沙坦及氢氧化钠的水溶液共结晶而制得。沙库巴曲缬沙坦钠共晶体的工艺比较成熟，沙库巴曲为液态油状物，不便于纯化、贮存和运输，通常是先将其与钙离子成盐获得白色固体沙库巴曲钙，再与缬沙坦共晶制备沙库巴曲缬沙坦钠[3]。沙库巴曲与沙库巴曲钙的结构式如下所示：

文献报道的沙库巴曲钙及其中间体的制备方法主要有以下5 种：

1）以(2R,4S)-5-(联苯-4-基)-4-[(叔丁氧羰基)氨基)]-2-甲基戊酸(化合物1)为原料，先与氯化亚砜在乙醇溶剂中进行酯化和脱保护基反应，得到中间体Ⅱ(2R,4S)-5-([1,1'-联苯基]-4-基)-4-氨基-2-甲基戊酸乙酯盐酸盐，之后与丁二酸酐进行酰化反应可得到中间体Ⅲ（沙库巴曲），与氢氧化钠反应可得到中间体Ⅳ（沙库巴曲钠盐），与氯化钙成盐可得到沙库巴曲钙[4]。该工艺在工业化放大生产中存在以下问题：化合物1 与氯化亚砜进行酯化和脱保护反应的过程中会释放大量的氯化氢和二氧化硫，二氧化硫为三类致癌物，对操作人员的呼吸系统毒害较大。在氯化亚砜的作用下，化合物1 先与氯化亚砜生成酰氯，酰氯易与分子结构中脱保护后的氨基发生分子内酰胺化缩合反应，形成酰胺杂质。在与氢氧化钠生成沙库巴曲钠盐的过程中，由于碱性较强，易发生水解反应生成二钠盐杂质。在与氯化钙成盐制备沙库巴曲钙的过程中，因产品包裹有氢氧化钙，会导致含量偏低，制备得到的沙库巴曲钙颗粒极细，不易离心和干燥。具体的合成路线为：

在中间体Ⅱ的制备过程中，化合物1 与氯化亚砜反应会生成酰胺杂质，反应过程如下：

在中间体Ⅳ（沙库巴曲钠）的制备过程中，中间体Ⅲ（沙库巴曲）在强碱氢氧化钠的作用下易发生水解反应生成二钠盐杂质，反应过程如下：

2）专利CN 113135836A[5]以化合物(2R)-1-((1,1’-联苯)-4-基)-3-羟基丙烷-2-基-氨基芴甲氧羰酰酯为起始原料，经TEMPO 催化氧化，与叔丁氧甲酰基亚乙基三苯基膦发生Wittig 反应，由贵金属钯催化剂催化氢化，在氯化亚砜作用下与乙醇发生酯化反应，与丁二酸酐发生酰化反应，先后与氢氧化钠和氯化钙成盐而制备得到沙库巴曲钙盐。该工艺路线需要用到昂贵的催化剂TEMPO、含钯催化剂和叔丁氧甲酰基亚乙基三苯基膦，催化氢化需要在4～6MPa 压力下进行，对设备的要求较高，与氯化钙成钙盐制备得到的沙库巴曲钙盐，因颗粒极细而不易离心和干燥。整个路线存在生产成本高、安全风险较大的缺陷，不利于规模化放大应用。

3）专利CN110845349A[6]在酯化和脱保护基反应中，使用了过量很多的氯化亚砜，反应过程会产生大于1%的酰胺杂质，后处理需加入大量的乙酸乙酯，以去除酸及酰胺杂质，才能达到质量要求，致使收率较低。由于使用的氯化亚砜、无水乙醇、乙酸乙酯等试剂的用量过大，导致试剂和溶剂成本过高，存在明显的工艺缺陷。

4）专利CN110818581A[7]在酯化和脱保护基反应的后处理过程中，会加入缚酸剂与过量的氯化亚砜、盐酸等酸性物质发生反应，以形成酸式盐，反应液浓缩后，再用乙酸乙酯去除其中的不溶物，增加了后处理步骤，不利于工业化生产应用。

5）专利CN115677521A[8]公开了一种高纯度沙库巴曲钙的制备方法，仍然是在氯化亚砜的作用下进行酯化和脱保护基反应，与丁二酸酐酰化反应结束后，依然是先后与氢氧化钠成钠盐和氯化钙成盐制备得到沙库巴曲钙盐。该工艺路线无法避免在氯化亚砜作用下生成酰胺杂质、在强碱氢氧化钠的作用下生成二钠盐杂质，以及因氯化钙成钙盐不易离心和干燥的问题。

上述沙库巴曲钙的制备方法，无法有效解决工艺路线中生成酰胺杂质、二钠盐杂质，以及沙库巴曲钙盐不易离心和干燥的问题。为此，本研究对制备工艺进行了以下改进：在酯化和脱保护基反应中未使用氯化亚砜，成钠盐反应中用碳酸钠代替氢氧化钠，在成钙盐反应过程中加入助晶溶剂。以上改进有效避免了酯化和脱保护基反应步骤中酰胺杂质的生成，大幅减少了成钠盐工序二钠盐杂质的生成，有利于在成钙盐工序形成较大颗粒的沙库巴曲钙产品，可大幅缩短后续的离心和干燥时间。本方案的工艺路线如下：

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

1200 安捷伦液相色谱仪。

(2R,4S)-5-([1,1’-联苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸(化合物1)，其他试剂均为国产工业品，未进一步处理直接使用。

1.2 合成部分

向反应釜中投入400L 无水乙醇，搅拌下控温至10～15℃，滴加12kg 乙酰氯，滴加完毕，继续于10～15℃搅拌15min，得到备用的混合溶液。

将40kg 化合物1 加入上述制备好的混合溶液中，升温至35～40℃反应2h，继续升温至70～75℃反应2h。反应完毕，减压浓缩至干，降温至20℃，加入300L 乙酸乙酯，搅拌30min。降温至10℃，加入31.7kg 三乙胺，于10～20℃分次加入12.5kg 丁二酸酐，加入丁二酸酐的时间为20～30min，加毕继续于10～20℃反应1h。反应结束，加入60kg 水淬灭，用250kg、0.8mol·L-1的盐酸水溶液洗涤，静置分去水层，有机层中再加入100kg 水洗涤，静置分去水层，收集有机层。向有机层中加入240kg 质量百分比浓度为10%的碳酸钠水溶液，于15～20℃搅拌30min，静置分层。收集水层，有机层用120kg 水洗，向合并水层中加入32kg 乙酸乙酯，搅拌下于20～25℃滴加239.1kg、质量百分比浓度为8%的氯化钙水溶液。先滴加95kg、质量百分比浓度为8%的氯化钙水溶液，停止滴加和搅拌，静置30min；继续滴加剩余的144.1kg、质量百分比浓度为8%的氯化钙水溶液。滴加结束，于20～25℃保温搅拌3h，离心4h，45～50℃干燥6h，得到44.0kg 沙库巴曲钙，HPLC 纯度为99.98%，二钠盐杂质为0.02%，酰胺杂质未检出。

2 结果与讨论

本文在专利CN115677521A 的基础上，对酯化-脱保护反应中的反应试剂、成钠盐反应试剂、成钙盐反应加入的助晶溶剂等工艺条件进行了优化。

2.1 酯化-脱保护反应中不同反应试剂的影响

在沙库巴曲钙的制备过程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-联苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸（化合物1）为原料，固定采用丁二酸酐-三乙胺体系进行酰化反应，以氢氧化钠作为成钠盐碱性试剂，成钙盐反应中不加入助晶溶剂等反应条件，考察沙库巴曲钙的收率以及酰胺杂质和二钠盐杂质的生成情况，结果见表1。

表1 酯化-脱保护反应中不同的反应试剂对沙库巴曲钙的影响

在酯化-脱保护反应中，采用氯化亚砜作为反应试剂，化合物1 在氯化亚砜的作用下生成的酰氯，易与分子内部的氨基发生缩合反应而生成酰胺杂质。

采用乙酰氯作为反应试剂，可以有效避免酰氯的生成，进而避免产生酰胺杂质。产品沙库巴曲钙中未检出酰胺杂质，提高了沙库巴曲钙的收率和纯度，后续实验方案确定将乙酰氯作为酯化-脱保护工序的反应试剂。

2.2 成钠盐反应中不同反应试剂的影响

在沙库巴曲钙的制备过程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-联苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸（化合物1）为原料，固定以乙酰氯作为反应试剂进行酯化-脱保护反应，以丁二酸酐-三乙胺体系进行酰化反应，成钙盐反应中不加入助晶溶剂等反应条件，采用不同的碱性试剂进行成钠盐反应，考察沙库巴曲钙的收率以及酰胺杂质和二钠盐杂质的生成情况，结果见表2。

表2 成钠盐反应中不同的反应试剂对沙库巴曲钙的影响

在成钠盐制备沙库巴曲钠的过程中，以氢氧化钠作为碱性试剂时，沙库巴曲在强碱氢氧化钠的作用下，易发生水解反应而生成二钠盐杂质。

成钠盐反应中，分别用碳酸钠和碳酸氢钠替代氢氧化钠，2 种弱碱均可大幅减少二钠盐杂质的生成。采用碳酸氢钠进行反应时，存在水中的溶解性低、与沙库巴曲的反应活性低、成钠盐反应不彻底、反应时间较长等缺陷，对产品沙库巴曲钙的收率有很大影响。采用碳酸钠作为碱性试剂时，碳酸钠的水中溶解度及反应活性较适合，保证了沙库巴曲钙的收率和纯度，后续实验确定将碳酸钠作为成盐工序的反应试剂。

2.3 成钙盐反应中不同析晶方式的影响

在沙库巴曲钙的制备过程中，以(2R,4S)-5-([1,1'-联苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基)-2-甲基戊酸(化合物1)为原料，固定化合物1 的投料量为40kg，使用离心设备和干燥设备，以乙酰氯作为反应试剂进行酯化-脱保护反应，采用丁二酸酐-三乙胺体系进行酰化反应，以碳酸钠作为碱性试剂进行成钠盐反应等反应条件，成钙盐反应中采用加入和不加入助晶溶剂的不同析晶方式，考察析晶方式对沙库巴曲钙收率、离心时间和干燥时间的影响，结果见表3。

沙库巴曲钙的颗粒极细，在反应的后处理离心过程中存在跑料风险，少量物料会透过滤布进入母液中，带来物料损失。同时，钙盐类产品的晶型通常不太好，离心和干燥的时间很长。加入助晶溶剂，有助于在析晶过程中形成较大颗粒的沙库巴曲钙产品，从而大幅缩短后处理过程的离心和干燥时间。在相同的投料量和设备条件下，加入助晶溶剂的离心时间为4h，干燥时间为6h；不加入助晶溶剂的离心时间为10h，干燥时间为24h。根据实验结果，在沙库巴曲钙制备过程的成钙盐反应中确定加入助晶溶剂。

综上所述，沙库巴曲钙的优化制备工艺为：采用乙酰氯作为酯化-脱保护工序的反应试剂，碳酸钠为成盐工序的反应试剂，在成钙盐反应中加入助晶溶剂。

3 结论

本文在现有的沙库巴曲钙制备技术的基础上进行了工艺优化，以(2R,4S)-5-([1,1'-联苯]-4-基)-4-(叔丁氧羰基氨基 )-2-甲基戊酸(化合物1)为原料，经酯化-脱保护、丁二酸酐酰化、成钠盐、成钙盐等反应进行制备。在酯化-脱保护反应中用乙酰氯替代氯化亚砜，在成钠盐反应中用碳酸钠替代氢氧化钠，在成钙盐工序的结晶过程中使用了助晶溶剂。采取上述工艺优化措施，可有效避免酰胺杂质和二钠盐杂质的生成，有效改善沙库巴曲钙盐因结晶过细导致离心和干燥困难的问题，得到的沙库巴曲钙纯度不低于99.95%，其中水解二钠盐杂质不超过0.03%，酰胺杂质未检出。本制备技术具有工艺过程简洁、生产成本低、质量可控、适合工业规模化生产的特点。