盐酸丙酰左卡尼汀有关物质的合成研究

张　立

(武汉大学人民医院药品试剂供应科,湖北 武汉　430060)



盐酸丙酰左卡尼汀有关物质的合成研究

张立

(武汉大学人民医院药品试剂供应科,湖北 武汉430060)

摘要：目的为了更好的控制盐酸丙酰左卡尼汀产品的质量，建立健全盐酸丙酰左卡尼汀原料药的质量标准。方法根据盐酸丙酰左卡尼汀的合成路线及工艺条件，分析并合成了原料药中可能存在的4种有关物质并经1H-NMR、MS等进行了结构确证。结果合成了盐酸丙酰左卡尼汀中存在的4种有关物质，为以后合成建立药物质量标准所需对照品提供了参考。结论各个有关物质的合成方法所用起始原料经济、简单易得，收率较高，所得产品纯度较高，合成工艺简便、条件温和、易于操作，合成路线可行。

关键词：盐酸丙酰左卡尼汀；有关物质； 合成

盐酸丙酰左卡尼汀(Propionyl L-carnitine Hydrochloride，PLC，图1)化学名为(R)-3-羧基-2-丙酰氧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺盐酸盐，是由意大利Sigma-Tau公司研制开发的药物，于1998年7月在意大利上市，用于治疗外周微血管疾病,作为间歇性跛行的心血管保护剂，临床应用证明其具有良好的耐受性等优点[1-3]。

临床上所用药物可能引发的不良反应，不仅仅与主要活性成分的药理活性有关，还与药物中有关物质数目及含量有很大的联系，因此有关物质的研究是新药研制开发过程中非常重要的一项内容。为了更好的在药物的研发、生产过程中控制盐酸丙酰左卡尼汀的产品质量，建立完善合理的原料药的质量标准，需要制备其有关物质作为质量标准建立研究过程中的对照品。本研究根据盐酸丙酰左卡尼汀的化学结构、合成路线及工艺条件等，分析在其合成过程中存在以下四种有关物质，并对四种有关物质进行了合成工艺研究，同时进行了结构确证。

图1　盐酸丙酰左卡尼汀结构式

据相关的文献报道知[4-7]，盐酸丙酰左卡尼汀的合成主要是以L-天冬氨酸为起始原料，经过氯代、脱水、氨基化、水解、丙酰化反应而制得，产品中含有1个手性碳原子，其为(R)-构型，因起始原料手性纯度等原因，在得到的产品中可能含有其对映异构体即有关物质A；据有关文献报道知，合成得到的丙酰左卡尼汀比较容易发生去丙酰基反应，从而其中可能含有有关物质左卡尼汀，即有关物质B，同时，其也是参与反应的中间体，极大可能残留在产物中，质量研究过程中必须对其进行含量控制；合成的过程中，在苯甲磺酸或者其他催化剂存在的情况下，很可能会发生脱羟基反应，从而生成去羟基产物，即有关物质C；在合成产物的过程中，有关物质B和产物会同时存在在同一反应体系中很长时间，期间会发生聚合反应，从而产生杂质，即有关物质D，有关物质A、B、C、D的合成路线见图2。

图2有关物质A、B、C、D的合成路线

1仪器与试剂

玻璃反应瓶、旋转蒸发仪、电子天平、高压反应釜、循环水式真空泵、电热鼓风干燥箱、恒压滴液漏斗等。所用试剂均为分析纯试剂。

2四种有关物质的合成

2.1 (S)-3-羧基-2-丙酰氧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺盐酸盐(A)的合成将50.0 g D-天冬氨酸(0.37 mol，1.0当量)、11.0 g氯化钠(0.18 mol，0.50当量)、110 mL浓盐酸、50 mL水依次加入到500 mL三口瓶中，降低温度-5℃，氮气置换几次以除尽反应体系中的空气，在氮气保护下向其中分批次加入51.0 g亚硝酸钠(0.74 mol)，加入过程中控制温度保持在-5℃左右，加入完毕后，在此温度下反应3 h，升温至0 ℃，搅拌1 h后降温至 -15 ℃，在此温度下搅拌反应1.5 h，过滤，滤饼用45 mL冰水分3次洗涤，烘干得到粗品46.5 g，收率为79.1%。

将上一步得到的中间体45 g(0.30 mol，1.0当量)、180 mL乙酸酐加入到250 mL三口瓶中，加热至75℃，搅拌反应3 h，反应体系中有不溶物，趁热过滤，减压旋蒸蒸除滤液中大部分溶剂，向其中加入60 mL异丙醚，置于-15 ℃中搅拌2 h，有固体析出，过滤，滤饼用少量异丙醚洗涤，烘干得到中间体33.1 g，收率为83.5%。

将4.2 g硼氢化钠(0.11 mol，0.5当量)、21 mL无水四氢呋喃依次加入到 250 mL三口瓶中，降温至0℃，向其中滴加溶有30.0 g上一步中间体(0.22 mol，1.0当量)的90 mL无水四氢呋喃溶液，滴加过程中保持在0℃附近，滴加完毕后在此温度下反应8 h，加入水淬灭反应，在搅拌下向其中滴加4N氢氧化钠溶液，调节反应液pH至7.5，减压蒸除有机溶剂。将反应液转移到高压反应釜中，搅拌下向溶液中加入50 mL 40%的三甲胺水溶液，密封好，加热至70℃，反应16 h，降至室温，减压蒸除大部分溶剂，向剩余物中加入20 mL 4N的盐酸水溶液，蒸除溶剂，向剩余物中加入异丁醇，加热至回流，趁热过滤，滤饼使用热的异丁醇洗涤2次，合并滤液，减压蒸除溶剂得到中间体28.4 g，收率为65.0%。

将上一步得到的25.0 g中间体(0.13 mol，1.0当量)、100 mL无水丙酸依次加入到250 mL三口瓶中，加热至70℃，加入的反应原料全部溶解，反应液澄清，在搅拌下向其中缓慢滴加14.4 mL丙酰氯(0.16 mol，1.2当量)，滴加完毕后在此温度下反应2 h，HPLC监测反应进程，中间体反应完全后，降至室温，减压蒸除大部分溶剂，搅拌下向剩余物中缓慢加入50 mL丙酮，加入过程中有白色固体析出，加入完毕后，置于室温条件下搅拌1 h，过滤，滤饼用少量丙酮洗涤，于45℃鼓风干燥箱中烘3 h，得到25.6 g白色固体，mp=146～ 149℃，收率为79.8%，纯度为98.6%，ee值大于99%。 HPLC色谱条件为：采用Waters Symmetry C18色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，以磷酸盐缓冲液(取磷酸11.5 mL，加水1 900 mL，用1 mol·L-1氢氧化钠溶液约100 mL调节pH至2.4，加入庚烷磺酸钠1.1 g，振摇使其溶解)-甲醇(90∶10)为流动相，检测波长为225 nm，流速为 1.0 mL·min-1，柱温 30℃，有关物质A保留时间为14.3 min；HPLC色谱条件为：采用安捷伦ZORBAX Eclipse XDB C8色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；以二氯甲烷-甲醇-正己烷(10∶15∶75)为流动相，检测波长为225 nm，流速为 1.0 mL·min-1，柱温 30℃；有关物质A保留时间为8.7 min，盐酸丙酰左卡尼丁的保留时间为9.2 min。 MS-ESI(m/z)：241.2[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600MHZ)δ：0.96(t，3H，-CH2CH3)，2.31(q，2H，-CH2CH3)，2.39(dd，1H，-CH2COOH)，2.52(dd，1H，-CH2COOH)，3.07(S，9H，-N(CH3)3)，3.47(d，1H，-CH2-N)，3.75(dd，1H，-CH2-N)，5.47(m，1H，-O-CH-)，10.2(s，1H，-COOH)。

2.2 (R)-3-羧基-N，N，N-三甲基-1-丙胺盐酸盐(B)的合成以L-天冬氨酸为起始原料，按照有关物质A的合成工艺条件进行反应，得到黄色固体，mp=210～212℃，纯度为98.2%，HPLC检测条件同有关物质A，保留时间为13.7 min。MS-ESI(m/z)：185.2[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600MHZ)δ： 2.36(dd，1H，-CH2COOH)，2.43(dd，1H，-CH2COOH)，3.15(S，9H，-N(CH3)3) 3.37(m，1H-CH2-N)，3.50(m，1H，-CH2-N)，4.57(m，1H，-O-CH-)，9.8(s，1H，-COOH)，10.7(s，1H，-OH)。

2.3 (Z)-3-羧基-N，N，N-三甲基-2-丙烯1-胺盐酸盐(C)的合成将10.0 g有关物质B(60 mmol，1.0当量)、100 mL甲苯依次加入到250 mL三口瓶中，搅拌下向其中加入41.2 g无水对甲苯磺酸(240 mmol)，反应装置中增加分水器，加热至回流，反应10 h，反应过程中及时分出产生的水，HPLC监测反应进程，有关物质B基本反应完全后，降至室温，减压旋蒸大部分溶剂，在搅拌条件下向剩余溶液中加入50 mL的乙醚，有固体析出，室温条件下搅拌2 h，过滤，滤饼经乙醚溶液洗涤，于45℃鼓风干燥箱中烘3 h得到5.27 g黄色固体， mp=201～ 203℃，收率为58.0%，纯度为98.7%，HPLC检测条件同有关物质A，保留时间为7.6 min。MS-ESI(m/z)：167.3[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600 MHZ)δ：3.32(S，9H，-N(CH3)3)，3.96(dd，1H，-CHCOOH)，5.90(dd，1H，=CH-)，6.45～6.48(m，2H，-CH2-N)。

2.4(R)-4-((R)-1-羧基-3-(三甲基胺基)丙基-2-氧基)-N，N，N-三甲基-4-氧基-2-(丙酰氧基)丁基-1-胺基盐酸盐(D)的合成将12.0 g盐酸丙酰左卡尼汀(47.3 mmol，1.1当量)、8.5 g有关物质B(43.0 mmol，1.0当量)、100 mL乙腈依次加入到250 mL三口瓶中，再向其中加入5 mL浓硫酸，加热至回流反应16 h，反应过程中向其中补加2.5 mL浓硫酸，HPLC监测反应进程，有关物质B基本反应完全后，将反应降至室温，减压蒸除大部分溶剂，向剩余溶液中加入60 mL乙醚，有黄色固体析出，过滤，滤饼经过乙醚洗涤，于45℃鼓风干燥箱中烘3 h烘干得到6.4 g，mp=237～239℃，收率为34.6%，纯度为98.1%，HPLC检测条件同有关物质A，保留时间为15.6 min。MS-ESI(m/z)：385.7[M+Na]+，1H-NMR(D2O，600 MHZ)δ：1.16(t，3H，-CH2CH3)，2.34～2.38(m，2H，-CH2CH3)，2.38～2.62(m，4H，-CH2COOH)，3.32(S，9H，-N(CH3)3)，3.36～3.65(dd，4H，-CH2-N)，3.56(S，9H，-N(CH3)3)，3.78(dd，2H，-CH2-N)，4.92(m，1H，-O-CH-)，5.52(m，1H，-O-CH-)，10.2(S，1H，-COOH)。

3讨论

自盐酸丙酰左卡尼汀上市以来，其临床研究及治疗用途日渐广泛，国内研发此药物会越来越多，本研究合成了盐酸丙酰左卡尼汀中存在的四种有关物质，为以后合成建立药物质量标准所需对照品提供了参考。

本研究中各个有关物质的合成方法所用起始原料经济、简单易得，收率较高，所得产品纯度较高，合成工艺简便、条件温和、易于操作，合成路线可行。

参考文献：

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[4]Piero MB.Process for preparing R-(-)-carnitine from S-(-)-chlorosuccinic acid or from a derivative thereof [P].US6677476：6-8.

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[7]陈玉玲.氯化丙酰左卡尼汀的合成研究[J].科技创新与应用,2012(2):21.

Preparation of the related substances ofpropionyl

levocarnitine hydrochloride

ZHANG Li

(DepartmentofPharmaceuticalSupply,RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430060,China)

Abstract:Objective To establish and improve the quality standards for propionyl levocanrnitine hydrochloride API and to control the quality of the drug. MethodsFour related substances that might exist in the API were synthesized according to the technologic route and conditions of the synthesis, and the structures were confirmed by1H-NMR and MS.ResultsThese substances provided reference for the synthesis of reference substances needed for the quality standards of the drug. ConclusionsThe raw materials for the synthesis were available with high coefficient of recovery. The product had high purity. The processing was simple, operative and feasible.

Key words:propionyl L-carnitine hydrochloride;related substance;synthesis

收稿日期：(2015-08-14，修回日期：2015-11-09)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.01.012