十四烷基硫酸钠的有关物质合成与结构鉴定

吴洁 薛勐

(上海紫源制药有限公司 上海 201108)

十四烷基硫酸钠（sodium tetradecyl sulfate，1），化学名为7-乙基-2-甲基-4-十一醇硫酸钠（7-ethyl-2-methyl-4-undecanol sulfate sodium salt）是一种化学合成的阴离子表面活性剂，常用作治疗下肢静脉曲张和静脉畸形的硬化剂[1-2]。早期美国FDA 批准的十四烷基硫酸钠是由Elkins Sinn 公司制造和分销，但由于其疗效不稳定，已于2000 年停产。2005 年Bioniche Pharma Group Ltd.获得FDA 的批准以统一的名称“Sotradecol”进行十四烷基硫酸钠的销售和经营。另外，加拿大的Omega Pharmaceuticals Ltd 及英国的STD Pharmaceutical Products Ltd.也获准使用Trombovein 和Fibro-Vein 的名称销售十四烷基硫酸钠[3]。十四烷基硫酸钠是目前临床常用的泡沫硬化剂之一[4-6]。国内生产的十四烷基硫酸钠注射液还在产品研制阶段[7]。

目前十四烷基硫酸钠的合成主要是以7-乙基-2-甲基-4-十一醇（2）为原料，经氯磺酸（3）磺化为7-乙基-2-甲基-4-十一烷磺酸（4），再与氢氧化钠或碳酸钠成钠盐所得（图1）[8]。在对十四烷基硫酸钠产品进行色谱分析时发现4 个主要有关物质，其保留时间分别为5.59、6.08、6.12、6.51 min。经气-质联用技术分析，有关物质分子离子峰（m/z）均为196，推测其结构可能是十四烯的4 个同分异构体（图2）。

图1 十四烷基磺酸钠合成路线

图2 十四烷基磺酸钠中的四个主要有关物质

对原料药的合成来说，将药物中有关物质控制在安全、合理的范围内，有利于风险控制。出于此种考虑，也为了建立十四烷基硫酸钠的分析方法和质量控制标准，对十四烷基硫酸钠的质量进行研究和控制，本研究设计了有关物质合成路线（图3），化学合成了这4 个有关物质，即以2-甲基-7-乙基-4-十一醇为起始原料，在对甲苯磺酸催化下，加热进行脱水反应，得到的混合物经真空精馏和柱层析，分别得到4 种有关物质，并对它们的结构经质谱和核磁分析进行鉴定和确认，以期对十四烷基硫酸钠原料药的质量控制提供指导和帮助。

图3 十四烷基磺酸钠中的四个有关物质的合成路线

1 材料和方法

1.1 仪器与试剂

Thermo DFS 离子阱气-质联用仪（美国赛默飞世尔科技有限公司）；Brucker AM-500 NMR 核磁共振仪（德国Bruker 公司）；乙基-2-甲基-4-十一醇购自日本TCⅠ公司；甲苯、二氯甲烷、对甲苯磺酸、阻聚剂等均为市售分析纯试剂。

1.2 实验操作

250 mL 三口烧瓶，装有电磁搅拌、温度计、带平衡管滴液漏斗以及分水器（上接冷凝管），置于油浴中。反应瓶内加入2-甲基-7-乙基-4-十一醇72.5 g、甲苯35 mL、阻聚剂0.1 g、一水对甲苯磺酸0.1 g，油浴加热至回流（约120 ℃）脱水，直到基本无水（甲苯变澄清），再蒸出甲苯约25 mL，停止反应，冷却到室温，体系呈淡黄色透明液体。

反应瓶中加入饱和食盐水50 mL，搅拌10 min，转移到分液漏斗中，分出水相，水相用二氯甲烷萃取。有机相用饱和碳酸钠溶液中和。分出水相，有机相加入无水硫酸镁干燥。过滤，滤饼用少量二氯甲烷洗涤。合并滤液及洗液，旋转减压蒸馏脱去二氯甲烷及甲苯，残留物先进行减压精馏，再进行柱层析，分别得到4 种白色蜡状固体。对这4 种物质进行气相色谱、质谱和核磁共振分析。

2 结果

2.1 十四烷基硫酸钠的有关物质组成

十四烷基硫酸钠HPLC 检测结果表明，其原料中主要包含4 种有关物质，其中有两种有关物质在同一个保留时间出峰（图4）。

图4 十四烷基硫酸钠有关物质色谱图

2.2 结果鉴定与解析

EⅠ质谱显示四种有关物质的分子离子峰为均为196，结合核磁的氢谱碳谱，分子式推算为C14H28。对其进行1H-NMR、13C-NMR、DEPT-135、HSQC 碳氢相关、HMBC 碳氢远程相关分析，主要核磁共振数据见表1 和表2。

表1 四种有关物质的1H-NMR数据

表2 四种有关物质的13C-NMR数据

S1 的1H-NMR 数据显示一共有28 个氢信号，包含有四个甲基：化学位移δH0.95（双峰）属于偕二甲基，为1 位和1'位两个甲基；δH0.84 和δH0.89 分别是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH2.00 是5 位的两个质子；δH2.95 是2 位的一个质子；δH5.16、5.22 分别是3 位和4 位的两个烯质子；根据它们之间的偶合常数10.8 Hz，判断其为顺式双键。13C-NMR 数据显示有14 个碳，结合DEPT 和氢谱，显示共有4 个CH3，6 个CH2，4 个CH；δC137.3 和127.8 是3 位和4 位的烯碳。结合碳氢相关和质谱数据，确定有关物质S1 为（Z）-7-乙基-2-甲基十一烷-3-烯，与图2中化合物S1的化学结构相符合。

S2 的1H-NMR 数据显示一共有28 个氢信号（图5），包含有四个甲基：化学位移δH0.90（双峰）属于偕二甲基，为1 位和1'位两个甲基；δH0.86 和δH0.89 分别是7位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.98（三重峰）是6 位的两个质子；δH1.92（三重峰）是3 位的两个质子；δH5.40（多重峰）是4 位和5 位的两个烯质子；根据它们之间的偶合常数10.0 Hz，判断其为顺式双键。13C-NMR数据显示有14 个碳（图6），结合DEPT 和氢谱，显示共有4 个CH3，6 个CH2，4 个CH；δC129.2 和129.3 是4 位和5 位的烯碳。结合碳氢相关和质谱数据，确定有关物质S2 为（Z）-7-乙基-2-甲基十一烷-4-烯，与图2 中化合物S2 的化学结构相符合。

图5 S2核磁共振氢谱（1H-NMR）

图6 S2核磁共振碳谱（13C-NMR）

S3 的1H-NMR 数据显示一共有28 个氢信号，包含有四个甲基：化学位移δH0.95（双峰）属于偕二甲基，为1 位和1'位两个甲基；δH0.83 和δH0.89 分别是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.94 是5 位的两个质子；δH2.22 是2 位的一个质子；δH5.37 和5.34 分别是3 位和4 位的两个烯质子；根据它们之间的偶合常数15.4 Hz，判断其为反式双键。13C-NMR 数据显示有14 个碳，结合DEPT 和氢谱，显示共有4 个CH3，6 个CH2，4 个CH；δC137.3 和127.6 是3 位和4 位的烯碳。结合碳氢相关和质谱数据，确定有关物质S3 为（E）-7-乙基-2-甲基十一烷-3-烯，与图2中化合物S3的化学结构相符合。

S4 的1H-NMR 数据显示一共有28 个氢信号，包含有四个甲基：化学位移δH0.87（双峰）属于偕二甲基，为1 位和1'位两个甲基；δH0.84 和δH0.89 分别是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.96（三重峰）是6 位的两个质子；δH1.87（三重峰）是3 位的两个质子；δH5.34 和5.37 分别是4 位和5 位的两个烯质子；根据它们之间的偶合常数15.2 Hz，判断其为反式双键。13C-NMR数据显示有14 个碳，结合DEPT 和氢谱，显示共有4 个CH3，6 个CH2，4 个CH；δC130.3 和129.8 是4 位和5位的烯碳。结合碳氢相关和质谱数据，确定有关物质S4为（E）-7-乙基-2-甲基十一烷-4-烯，与图2 中化合物S4 的化学结构相符合。

3 讨论

众所周知，大多数醇在质子酸存在下加热时，会发生分子内脱水，且主要按E1 机理进行[9]。在十四烷基硫酸钠的合成反应过程中，由于所用的主要原料之一为氯磺酸，此为质子酸，不可避免地会催化2-甲基-7-乙基-4-十一醇的脱水反应[10]。其反应机理如下：在本反应过程中，4 位上的羟基先得到一个质子，然后脱去一分子水形成碳正离子，此碳正离子进行Saytzeff重排，再脱去质子得到2-甲基-7-乙基-3-十一烯和2-甲基-7-乙基-4-十一烯（分别有顺反两种异构体，共四个异构体，图2）。

根据有关物质的合成路线分析，十四烷基硫酸钠的合成中要尽量无水，反应温度要尽可能低，这样可以减少副产物的产生。对反应混合物的后处理可以用低极性的溶剂如正己烷、正庚烷来萃取处理，可以将同样是低极性的4 个副产物除去，从而得到符合要求的十四烷基硫酸钠。

致谢：感谢张斯勇和叶青老师在结构解析方面对本文的贡献。