奥扎格雷钠的合成工艺研究

2022-06-13王宇婷

锦州医科大学学报 2022年2期

王宇婷

(锦州医科大学附属第一医院，辽宁锦州 121000)

奥扎格雷钠是一种通过咪唑衍生物血栓素合成酶抑制作用相关研究而开发出来的药物[1]。可抑制脑梗死的出现并可使运动麻痹在早期得到改善[2]，因此认为其对脑梗死有望具有有效性，进而针对脑血栓形成急性期患者的运动障碍开展了临床试验，结果表明其具有实用性[3]。

1 奥扎格雷钠的研究概况

1.1 奥扎格雷钠的基本信息

奥扎格雷钠为两性化合物，当体系为酸性环境时，以季铵盐的形式存在，体系偏碱时，以羧酸盐形式存在[4]。药典名称：奥扎格雷钠，化学名称：反式-3-4-(1H-咪唑基-1-甲基)苯基-2-丙烯酸钠，结构式见图1。

1.2 奥扎格雷钠的临床应用

奥扎格雷钠对于治疗支气管哮喘口服盐酸奥扎格雷疗效很好，而且只对血栓素A2合成酶有影响[5]，对体内其它酶没有影响，此外还可以抑制抗原诱发的呼吸道收缩[6]。还可改善神经功能缺失和生活能力，是治疗脑梗死安全、有效的药物[7]。国内外均有许多文献报道奥扎格雷钠临床治疗脑血栓、脑梗死等疾病方面有很好的疗效[8-9]。

分子式：C13H11N2NaO2；相对分子量：250.25

1.3 奥扎格雷钠合成方法的研究进展

通过对文献[10]的分析，目前报道的奥扎格雷钠的合成方法有三条工艺路线，其中大部分报道的工艺路线见图2。

为了减少二取代物的产生，有文献[11]报道了奥扎格雷钠另一条工艺路线，见图3。

R为乙酰咪唑或者羰基二咪唑等，但该物料对水敏感，不易保存。另有文献[12]提供了另外一种改进的合成方法，其合成路线见图4。

图2 合成路线一

图3 合成路线二

图4 合成路线三

对溴甲苯经溴代、N-烷基化得到1-(4-溴苄基)-1H-咪唑，然后与丙烯酸甲酯在α-HPCD作用下经Heck偶联反应得到奥扎格雷甲酯，在碱性条件下水解制得抗血栓药奥扎格雷。该工艺偶联时使用到金属钯作为催化剂，对注射剂金属残留存在较大风险。

针对现有合成工艺的不足，本文找到一种较为安全环保、生产成本较低、易于操作、溶剂可回收利用的适合工业化的奥扎格雷钠的制备方法，合成工艺路线见图5。

图5 本文合成路线

该工艺中主要反应起始物料：对甲基肉桂酸甲酯、咪唑钠。这两种起始物料性状稳定，质量可控，目前国内市场都有稳定来源，其他原料或溶剂为常用原料和试剂，市场货源充足。该路线采用更安全的二类溶剂氯仿替代一类溶剂四氯化碳(CCl4)，采用过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，工艺路线较合理。

2 主要实验原料与仪器

主要实验原料信息见表1。

表1 实验原料与试剂

实验仪器与器材信息见表2。

表2 实验仪器与器材

3 制备工艺

3.1 化学反应方程式

具体反应方程式见图6。

图6 化学反应方程式

3.2 详细制备工艺描述

3.2.1 步骤1、溴代物的合成

(1)反应方程式见图7；(2)投料比见表3；(3)操作工序：将三氯甲烷350 g、对甲基肉桂酸甲酯80 g、N-溴代丁二酰亚胺90 g、过氧化苯甲酰2.7 g，加入500 mL三口瓶中，磁力搅拌，加热回流反应4 h。反应结束后降温至20 ℃，过滤，用100 g三氯甲烷洗涤，合并滤液和洗液。减压蒸除三氯甲烷至不流，得油状物。降温至室温，加入75 g甲醇，冰水浴中，析晶1 h。过滤，滤饼用0～5 ℃甲醇20 g洗涤，甩干。滤饼于40 ℃，干燥8 h。得中间体4-溴甲基肉桂酸甲酯52 g。

图7 步骤1反应方程式

表3 步骤1溴代反应投料配比

3.2.2 步骤2奥扎格雷甲酯的合成

(1)奥扎格雷甲酯粗品的合成；(2)反应方程式见图8；(3)投料量见表4；(4)操作过程(缩合反应)：将4-溴甲基肉桂酸甲酯50 g、乙腈50 g投入100 mL三口瓶中，磁力搅拌下，加热至溶解。将乙腈70 g、咪唑钠25 g投入500 mL三口瓶中，搅拌下，降温至室温，滴加4-溴甲基肉桂酸甲酯的乙腈溶液。滴加约1 h。滴加完后继续搅拌30 min，冰水浴中降温。将溶液倒入烧杯中，加入盐酸溶液，有白色固体析出，稀氢氧化钠溶液调pH值8。离心，水洗至中性，甩干。干燥8 h，得中间体奥扎格雷甲酯粗品40 g。

图8 奥扎格雷钠粗品反应方程式

表4 步骤2合成奥扎格雷甲酯粗品反应投料配比

奥扎格雷甲酯粗品精制：(1)投料量见表5；(2)操作过程：将乙酸乙酯200 g、正庚烷150 g、活性炭2.3 g、奥扎格雷甲酯粗品40 g投入500 mL三口瓶中，搅拌下，加热回流溶解0.5 h，降温至室温析晶。过滤，滤饼用正庚烷30 g液洗涤，滤饼于50 ℃，干燥4 h，得中间体奥扎格雷甲酯精制品32 g。

表5 步骤3奥扎格雷甲酯粗品精制反应投料配比

步骤3奥扎格雷钠的合成：(1)反应方程式见图9；(2)投料量见表6；(3)操作过程：将水70 g、氢氧化钠5.5 g、奥扎格雷甲酯精品30 g加入100 mL三口瓶中，加热溶解，加入活性炭2 g，继续搅拌脱色10 min，过滤，流液蒸馏至有白色固体析出，再加入无水乙醇150 g。搅拌回流40 min，降温至室温，过滤，40 g乙醇洗涤，干燥4 h，得白色结晶固体奥扎格雷钠粗品约23 g。

图9 奥扎格雷钠反应方程式

表6 奥扎格雷钠合成投料比

4 结果

将工艺改进后的奥扎格雷钠进行数据检测，参考文献[13-16]进行有效的实验数据分析，实验结果如下。

4.1 高分辨质谱(MS)

仪器型号：JEOL(日本)Accu TOF CS JMS T100CS，检测方法：ESI+，结果见表7。

表7 奥扎格雷钠高分辨质谱结果

由于高分辨质谱不能测量Na离子，通过高分辨质谱(ESI+)检测，故显示为该化合物的M+1质谱分子量为：229.0973，分子式为C13H12N2O2。

4.2 红外吸收光谱(IR)

测定条件：傅里叶FTIR-650红外分光光度计，测定方法：KBr压片，结果见表8。

表8 红外测定数据及图谱解析

IR解析：(1)3109.61 cm-1为苯环C-H(υ=C-H)的伸缩振动，864.52 cm-1为1，4二取代苯环C-H的弯曲振动，表明了芳环的存在；(2)1419.82 cm-1出现极强的吸收峰证明了结构中存在亚甲基，亚甲基与N相连；(3)3026.33 cm-1出现的吸收峰，为烯烃=CH伸缩振动，表明结构中含有烯烃；峰1637.31 cm-1为羧基(-COO-伸缩振动)吸收峰；(4)1236.61 cm-1分别为胺基吸收峰，说明样品中含有胺基结构；(5)1419.82 cm-1为CH面内弯曲振动，说明结构中存在亚甲基，亚甲基与N相连。

4.3 核磁共振谱

仪器：BRULER DPX-400核磁共振仪；溶剂：CD3OD；内标：TMS；测定内容：自制对照品1H-NMR、1H-NMR(D2O)、13C-NMR、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC。结果见图10、表9。

图10 1H-NMR测定数据及归属

表9 奥扎格雷钠的核磁共振信息归属汇总表

续表

解析：1H-NMR中，该化合物有11个氢。最高场的氢信号δ5.220(2H，s)为没有裂分的亚甲基峰，应为连接咪唑和苯环的亚甲基氢；氢信号δ7.107～7.113(1H，d，J=2.4 Hz)，δ6.987～6.992(1H，d，J=2.0 Hz)，δ7.750(1H，s)应为咪唑环上氢，其中有2个氢相邻，另一个氢为孤立的氢。氢信号δ7.219～7.239(1H，d，J=8.0 Hz)，δ7.499～7.520(1H，d，J=8.4 Hz)，表示低场区有4个芳香质子，且氢为对称的。氢信号δ7.351～7.391(1H，d，J=16.0 Hz)和δ6.493～6.533(1H，d，J=16.0 Hz)应为烯烃上的氢。

13C-NMR中可以看出，该化合物具有13个碳原子。最低场的碳信号δ174.072为羧酸羰基碳，即13C。碳信号δ138.445和碳信号δ126.026为烯烃上的碳。碳信号δ119.553，δ127.982，δ137.284为咪唑环上碳，最高场的碳信号δ49.857为咪唑环和苯环相连的碳，即4C。13C-NMR谱中，碳信号δ127.593和碳信号δ127.557的碳原子是成对出现的，这是由于苯环AB系统的芳香碳的对称结构，它们与氢信号δ137.550，δ135.919一起组成苯环AB系统。HSQC和HMBC谱中，氢信号δ7.107～7.113(1H，d，J=2.4 Hz)的氢与碳信号δ127.982、碳信号δ137.284的碳相关。氢信号δ5.220(2H，s)的氢与碳信号δ119.553、碳信号δ127.982、碳信号δ137.284，碳信号δ127.593的碳相关。氢信号δ7.219～7.239(1H，d，J=8.0 Hz)的氢与碳信号δ49.857、δ137.550，δ135.919，δ127.557，δ127.593的碳相关。氢信号δ7.351～7.391(1H，d，J=16.0 Hz)与碳信号δ127.557，δ135.919，δ127.557，δ126.026的碳相关。

4.4 钠含量分析测定

仪器型号：电感耦合等离子体发射光谱仪，检测方法：JY/T 015-1996感耦等离子体原子发射光谱方法通则，结果见表10。

表10 钠含量分析测定表(mg/kg)

通过ICP测得化合物中钠含量为95.5 g/kg，与理论值为91.9 g/kg相近，故确认奥扎格雷钠为单钠盐。

本品通过高分辨质谱和钠含量分析测定可以看出该化合物的分子式、分子量与报道的奥扎格雷钠一致，即为：分子式C13H11N2NaO2，分子量250.25。红外吸收光谱结果表明，该物质结构中存在1，4二取代苯环、亚甲基、烯烃、羧基、胺基等官能团存在。核磁氢谱表明该化合物有11个氢，无活泼氢，与报道结构一致；碳谱表明该化合物具有13个碳。同时，通过1H-NMR(CD3OD)、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC可以对氢和碳进行归属。结果表明：结构中有咪唑、苯环、亚甲基和烯烃等等官能团存在，所合成的化合物结构正确，为奥扎格雷钠。

5 讨论

5.1 溴代反应

该反应为卤素自由基取代反应，常用的卤代试剂为液溴、N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)等。而液溴存在污染大、腐蚀性强等缺点，逐渐被安全性好、污染小的N-溴代琥珀酰亚胺所取代。自由基取代反应一般以四氯化碳为溶剂，过氧化苯甲酰或者偶氮二异丁腈为引发剂进行制备。由于四氯化碳为一类溶剂，已知可以致癌并被对人和环境有害的溶剂，应避免使用这类溶剂，所以我们选择氯仿来替代四氯化碳为反应溶剂。

5.2 奥扎格雷甲酯的合成工艺

采用咪唑与对溴甲基肉桂酸甲酯进行N-烷基化反应可以得到奥扎格雷甲酯。通过实验研究发现在无碱条件下甲醇为溶剂室温反应，生成物中含有大量的杂质，该杂质为对溴甲基肉桂酸甲酯在溶剂中继续与奥扎格雷甲酯反应产生。而极性质子溶剂如甲醇、乙醇等促进该杂质产生。故研究时咪唑先与氢氧化钠反应生成咪唑钠，咪唑钠再与对溴甲基肉桂酸甲酯进行N-烷基化反应，由于该反应有强碱氢氧化钠，而极性质子溶剂如甲醇、乙醇等溶剂不能使用，故考虑非质子溶剂如乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮、乙腈、DMF、1，4-二氧六环等，但乙酸乙酯、丙酮室温下与强碱反应，不能使用；DMF沸点太高，不大容易除去；四氢呋喃与1，4-二氧六环相近但味道重，使用不方便。故研究以1，4-二氧六环、乙腈为溶剂对象进行制备研究。