4种他达拉非杂质的合成

2021-12-21刘文涛李新志孔祥雨

食品与药品 2021年6期

张彬，刘文涛，李新志，杨利，孔祥雨

（山东省药学科学院山东省化药重点实验室，山东济南 250101）

他达拉非，化学名为：(6R,12aR)-6-(1, 3-苯并二恶茂-5-基)-2-甲基-2, 3, 6, 7, 12, 12a-六氢化吡嗪并[1’, 2’: 1, 6]-吡啶并[3, 4-b]吲哚-1, 4-二酮，分子式：C22H19N3O4，相对分子质量：389.41。起初由葛兰素史克公司[1]研发，随后被转让给美国艾科斯（ICOS）公司，后经ICOS公司与礼来公司联合开发，并于2003年11月经美国药品食品监督管理局（FDA）批准上市。他达拉非是 FDA 和中国国家食品药品监督管理总局（CFDA）批准的唯一长效5型磷酸二酯酶抑制剂（PDE5），其半衰期为17.5 h，比西地那非长[2]，持续时间久，使用剂量小，心血管安全性好，不会增加心血管疾病的风险，具有良好的安全性和耐受性[3]。其适应症除勃起功能障碍（ED）外，分别于2009年5月和2011年10月经FDA批准用于治疗肺动脉高压[4-5]和良性前列腺增生[6]。此外，他达拉非还用于急性缺氧性肺血管收缩[7]和减少内脏脂肪蓄积[8]。2013年开始，他达拉非在销售额上超过西地那非，2015年实现23亿美元销售额，在市场份额和净销售额上全面超越其主要竞争对手，成为ED市场遥遥领先的全球领导者[9]。

他达拉非的合成需经与甲胺水溶液的环合反应[10]，质量控制研究中发现4类与甲胺有关的杂质，包括杂质I（(6R, 12aR)-6-(1, 3-苯并间二氧戊环-5-基)-2, 3, 6, 7, 12, 12a-六氢化吡嗪并[1’, 2’: 1, 6]-吡啶并[3, 4-b]吲哚-1, 4-二酮），杂质II（(6R, 12aR)-6-(1, 3-苯并间二氧戊环-5-基)-2-乙基-2, 3, 6, 7, 12,12a-六氢化吡嗪并[1’, 2’: 1, 6]-吡啶并[3, 4-b]吲哚-1,4-二酮），杂质III（(6R,12aR)-6-(1, 3-苯并间二氧戊环-5-基)-2-氨基-2, 3, 6, 7, 12, 12a-六氢化吡嗪并[1’, 2’: 1, 6]-吡啶并[3, 4-b]吲哚-1, 4-二酮），杂质IV（(1R, 3R)-1-(1, 3-苯并二恶茂-5-基)-2-(2-(二甲氨基)乙酰基)-2, 3, 4, 9-四氢-1H-吡啶并[3, 4-b]吲哚-3-羧酸甲酯），这是由于甲胺的工业制备过程中不可避免地会含有其他氨类化合物，这些化合物不容易被检测出来，而且会与环合之前的他达拉非中间体发生反应，从而在他达拉非原料药中引入这4种杂质。这4种杂质的合成方法未见文献报道，故对这4种杂质进行了合成研究，以便作为杂质对照品，为他达拉非原料及其中间体的质量控制研究提供指导和帮助。4种杂质的结构见图1。

图1 杂质I、杂质II、杂质III、杂质IV结构

1 仪器与材料

1.1 仪器

Inova-400超导核磁共振波谱仪（美国Varian，内标TMS）；Agilent 1260高效液相色谱仪（美国Agilent）；LCQ型质谱仪（美国Finnigan）；电子分析天平（瑞士Mettler Toledo）。

1.2 药品与试剂

N-氯乙酰代四氢-β-咔啉（(1R, 3R)-1-(1, 3-苯并二恶茂-5-基)-2-(2-氯乙酰基)-2, 3, 4, 9-四氢-1氢-吡啶并[3, 4-b]吲哚-3-羧酸甲酯）（实验室自制[10]）；30 %氨水（分析纯，莱阳市康德化工有限公司）；70 %一乙胺溶液（分析纯，天津大茂化学试剂厂）；80 %水合肼（分析纯，山东西亚试剂）；40 %二甲胺水溶液（分析纯，天津大茂化学试剂厂）；其余试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 杂质I的合成

合成路线见图2。

图2 杂质I的合成路线

取N-氯乙酰代四氢-β-咔啉（10 g，0.0235 mol），30 %氨水（35.5 g，0.305 mol），甲醇80 ml加入250 ml三口瓶中，搅拌加热至回流，回流反应30 h，HPLC监控至反应完全（N-氯乙酰代四氢-β-咔啉＜1 %），过滤，得白色固体，加至甲醇-水（1:1）100 ml中室温搅拌2 h，过滤，滤饼用少量甲醇淋洗，60 ℃真空干燥，得白色固体杂质I 7.8 g，HPLC纯度99.3 %。ESI-MSm/z实测值（计算值）：374.3（374.12）[M-H]-。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：11.06（s，1H），7.91（m，1H），7.82（s，1H），7.35～7.12（m，3H），6.92～6.87（m，3H），6.18 （s，1H），5.95（d，2H），4.39（dd，1H），4.21～4.03（m，2H），3.75（dd，1H），3.23（dd，1H）。

2.2 杂质II的合成

合成路线见图3。

图3 杂质II的合成路线

将N-氯乙酰代四氢-β-咔啉（10 g，0.0235 mol），乙醇80 ml，70 %一乙胺溶液（3.98 g，0.062 mol）加入250 ml三口瓶中，搅拌加热至回流，回流反应10 h，HPLC监控反应至反应完全（N-氯乙酰代四氢-β-咔啉＜1 %），降温至室温，过滤，得类白色固体，加至乙腈-水（2:1）100 ml中，室温搅拌2 h，过滤，少量乙腈淋洗滤饼，60 ℃真空干燥得白色固体杂质II 8.5 g，HPLC纯度99.5 %。ESI-MSm/z实测值（计算值）：402.1（402.15）[M-H]-。1H NMR（400 MHz， DMSO-d6）δ：11.06（s，1H），7.82（s，1H），7.35～7.12（m，3H），6.92～6.87 （m，3H），6.18（s，1H），5.95（d，2H），4.41（dd，1H），4.21～4.03（m， 2H），3.92（m，2H），3.72（dd，1H），3.21（dd，1H），1.23（t，3H）。

2.3 杂质III的合成

合成路线见图4。

图4 杂质III的合成路线

将N-氯乙酰代四氢-β-咔啉（10 g，0.0235 mol），甲醇80 ml，80 %水合肼（5.135 g，0.082 mol）加入250 ml三口瓶中，搅拌加热至回流，回流反应8 h，HPLC监控反应至反应完全（N-氯乙酰代四氢-β-咔啉＜1 %），降温至室温，过滤，得到类白色固体，加至甲醇-水（2:1）100 ml中，室温搅拌2 h，过滤，少量甲醇淋洗滤饼，60 ℃真空干燥得白色固体杂质Ⅲ 8.4 g，纯度99.2 %。ESI-MSm/z实测值（计算值）：389.3（389.13）[M-H]-。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6） δ：11.06（s，1H），7.82（s，1H），7.35～7.12（m，3H），6.92～6.87（m，3H）， 6.18（s，1H），5.95（d，2H），4.39（dd，1H），4.30（s，2H），4.19～4.01（m，2H），3.75（dd，1H），3.23（dd，1H）。

2.4 杂质IV的合成

合成路线见图5。

图5 杂质IV的合成路线

将N-氯乙酰代四氢-β-咔啉（10 g，0.0235 mol），乙醇30 ml，纯化水10 ml，40 %二甲胺水溶液（23.9 g，0.212 mol）加入100 ml三口瓶中，搅拌加热至65 ℃，反应3 h，HPLC监控反应至反应完全（N-氯乙酰代四氢-β-咔啉＜1 %），降温至室温，过滤，得白色固体，加至乙醇-水（1:1）100 ml中，室温搅拌2 h，过滤，少量乙醇淋洗滤饼，60 ℃真空干燥，得白色固体杂质IV 8.7 g，纯度99 %。ESI-MSm/z实测值（计算值）：434.1（434.18）[M-H]-。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：11.06（s，1H），7.81（s，1H），7.35～7.12（m，3H），6.92～6.87（m，3H），6.18（s，1H），5.95（d，2H），4.36（dd，1H），3.94（s，3H），3.75（s，2H），3.56（dd，1H），3.03（dd，1H），2.77（s，6H）。