達格列凈·(S)-(+)-1, 2-丙二醇·一水合物的合成及其有關物質的分離與結構鑒定

鄭云峰，吳高鑫，羅海榮

(1. 浙江海正藥業股份有限公司，浙江 臺州 318000；2. 銅仁學院 材料與化學工程學院，安徽 銅仁 554300)

達格列凈(Dapagliflozin)是第一個成熟的C-糖苷類用于治療2型糖尿病的鈉-葡萄糖協同轉運蛋白2(SGLT2)抑制劑，相比于早期的O-糖苷類SGLT2抑制劑，其化學穩定性和代謝穩定性均有顯著改善[1]，并且達格列凈抑制劑不會引起低血糖及體重增加等不良反應，且不需要注射給藥，提高了患者用藥的順應性，因此，達格列凈具有廣闊的應用前景[2]。達格列凈的化學名為(1S)-1,5-脫水-1-C-[4-氯-3-[(4-乙氧基苯基)甲基]苯基]-D-葡萄糖。達格列凈的結構式中，由于糖環結構含有四個羥基，自由分子狀態易吸潮變質，原研公司美國百時美施貴寶公司和瑞典阿斯利康公司采用達格列凈與(S)-(+)-1,2-丙二醇和水結合成共晶形式[3]，即達格列凈·(S)-(+)-1,2-丙二醇·一水合物(Dapagliflozin·(S)-(+)-1,2-Propanediol·Monohydrate，1)，先后于2012年11月、2014年1月在歐盟和美國上市，商品名為Farxiga[4]。

合成1的關鍵步驟是β-C-糖苷的合成[5]，文獻[6-8]采用經典的葡萄糖酸內酯合成法合成β-C-糖苷，即采用4-溴-1-氯-2-(4-乙氧基芐基)苯(2)和2, 3, 4, 6-四-O-三甲基硅基-D-葡萄糖酸內酯(3)在-78℃、正丁基鋰作用下縮合，然后在甲磺酸-甲醇作用下醚化得到4，4在三乙基硅烷-三氟化硼乙醚還原脫除縮醛結構的甲氧基，再經酯化、重結晶得到5，最后經水解脫保護，然后與(S)-(+)-1,2-丙二醇和水絡合[3]得到1。

為了合成高質量的1，本研究參照上述文獻方法[3，6-8]，并基于質量源于設計(QbD)的理念[9]，對多步操作進行了優化研究：甲磺酸/甲醇醚化步驟中，經研究發現，糖端基差向異構體(α-C-糖苷)比例隨反應時間延長逐漸減小，反應12 h后，糖端基差向異構體雜質<0.2%，反應16 h ～ 20 h時，糖端基差向異構體雜質均<0.1%，且隨著時間延長，異構體雜質并無明顯減少；在羥基乙酰化保護步驟中，我們采用N, N-二異丙基乙胺代替吡啶，避免了工業上異味的產生；在5的精制步驟中，對精制條件進行了優化，先乙酸乙酯/正己烷析晶，然后乙醇重結晶，糖端基差向異構體雜質<0.15%和五元環C-糖苷雜質<0.10%。1的合成路線如圖1。

為了研究1的質量，本研究通過富集5結晶后的母液，堿水解后經制備液相分離純化得到2個有關物質(圖2)：(1S)-1,4-脫水-1-C-[4-氯-3-(4-乙氧基芐基)苯基]-D-葡萄糖醇(6)和(1R)-1,5-脫水-1-C-[4-氯-3-(4-乙氧基芐基)苯基]-D-葡萄糖(7)。所得1及6, 7經1H NMR，13C NMR和ESI-MS確認。

圖1 達格列凈·(S)-1, 2-丙二醇·一水合物的合成路線

Fig.1 Synthetic route of dapagliflozin propanediol monohydrate

圖2 1的相關物質

1 實驗部分

1.1 2-氯-5-(1-甲氧基-D-吡喃葡萄糖-1-基)-4'-乙氧基二苯甲烷(4)

往反應罐內加入甲苯10 L，2(2.5 kg，7.6 mol)。在氮氣保護下攪拌溶清，將反應液降溫至≤-78℃，加正丁基鋰己烷溶液(1.6 M，5 L，1.05 eq)，在≤-78℃下反應45 min。再滴加含3(3.8 kg，8.0 mol)甲苯溶液10 L，滴畢后在≤-78℃下反應1 h。然后加入甲磺酸/甲醇(v∶v=1∶10，16.5 L)溶液，加完后將反應液自然升溫至20～30℃，攪拌反應15 h，結束反應。往反應釜中加入飽和碳酸氫鈉溶液20 L，淬滅反應，加入飲用水20 L稀釋，分層，水相用乙酸乙酯萃取10 L×2次，合并有機相，用飽和氯化鈉溶液洗滌10 L×2次，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液在45℃減壓濃縮至干，得糖漿物，直接用于下一步反應，ESI-MS(m/z)：456[M+NH4]+,1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.37 (s, 1H), 7.26 (m, 2H), 7.04 (d, J=8.6 Hz, 2H), 6.75 (d, J=8.6 Hz, 2H), 4.26 (s, 4H), 3.88～4.03 (m, 4H), 3.77～3.86 (m, 3H), 3.57～3.62 (m, 1H), 3.49～3.51 (m, 1H), 3.20 (d, J=9.3 Hz, 1H), 2.90～3.25 (s, 3H), 1.35 (t, J=7.0 Hz, 3H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ:157.3, 138.6, 136.6, 134.4, 131.4, 130.1, 129.6, 129.3, 126.7, 114.4, 100.9, 76.9, 74.7, 72.5, 70.0, 63.4, 61.9, 49.2, 38.5, 14.8。

1.2 2-氯-5-(2, 3, 4, 6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖-1-基)-4'-乙氧基二苯甲烷(5)

往反應罐內加入乙腈20 L，降溫至0℃，加入三氟化硼乙醚(2.2 kg，15.5 mol)和三乙基硅烷(2.0 kg，17.2 mol)，0℃反應45 min，再加入4的二氯甲烷溶液，，反應4 h，結束反應。向反應液中加入飽和碳酸氫鈉溶液10 L，用乙酸乙酯萃取10 L×2次，合并有機相，用飽和氯化鈉溶液洗滌10 L×2次，有機相用無水硫酸鈉干燥。抽濾，濾液冷卻至0℃，加入N, N-二異丙基乙胺(4.5 kg，35.0 mol)、乙酸酐 (3.6 kg，35.0 mol)和4-二甲氨基吡啶(50 g，0.4 mol)，反應45 min，結束反應，加入水25 L淬滅反應，用乙酸乙酯萃取10 L×2次，飽和氯化鈉溶液洗滌10 L×2次，有機相于25～35℃濃縮至干。濃縮物加入乙酸乙酯10 L，加熱溶清，趁熱加入正己烷40 L，冷卻至0℃攪拌，析出固體，過濾。濾餅用乙醇40 L，加熱至回流溶清，冷卻至10℃，攪拌，過濾，45℃真空干燥得白色固體(2.5 kg，以2計收率57.0%)，mp 119 ～ 121℃(文獻：mp 118 ～ 122℃[8])。

1.3 達格列凈·(S)-1, 2-丙二醇·水合物(1)

往反應罐內加入甲醇10 L，5(1.5 kg，2.6 mol)，攪拌均勻后加入3 mol/L氫氧化鈉3.75 L，加熱升溫至65～75℃。反應30 min，結束反應。

向反應液中加入1 mol/L鹽酸(約4.5 L)調pH值至6～7，45℃濃縮掉所有甲醇，乙酸乙酯萃取5 L×2次，有機相用飲用水洗滌5L×2次，分出乙酸乙酯層，過濾，濾液至另一反應罐。往濾液反應罐內加入S-(+)-1,2-丙二醇(280 g，3.6 mol)，室溫攪拌1 h，再冷卻至0℃，加入晶種適量，攪拌析晶2 h，加入正己烷16 L，維持0℃攪拌打漿，過濾，35℃減壓干燥得到白色固體1(1.1 kg，84.6%)。純度99.8% [HPLC歸一法：色譜柱(Merck RP-18，250*4.6mm，5μm)；流動相 水∶乙腈= 60∶40，檢測波長 220 nm；柱溫 40℃，流速1.0 mL/min]。mp 72.5℃(文獻[2]：71.4℃)，[α]D25= +15.1°(c = 1.0, MeOH)，ESI-MS(m/z)：431[M+Na]+;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 7.36 (d, J=8.2 Hz, 1H), 7.32 (d, J=1.9 Hz, 1H), 7.23 (dd, J=8.3, 2.0 Hz, 1H), 7.09 (d, J=8.6 Hz, 2H), 6.82 (d, J=8.6 Hz, 2H), 4.85 (s, 3H), 4.41 (s, 3H), 3.93～4.02 (m, 5H), 3.70 (dd, J=11.7, 1.3 Hz, 1H), 3.53～3.60 (m, 1H), 3.44 (dd, J=11.7, 5.6 Hz, 1H), 3.26～3.28 (m, 2H), 3.22～3.25 (m, 1H), 3.18～3.20 (m, 2H), 3.09～3.11 (m, 1H), 1.29 (t, J=7.0 Hz, 3H), 1.00 (d, J=6.3 Hz, 3H);13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ:157.4, 140.1, 138.3, 132.4, 131.7, 131.3, 130.0, 129.1, 127.8, 114.8, 81.7, 81.2, 78.8, 75.2, 70.8, 67.7, 67.6, 63.4, 61.8, 38.1, 20.4, 15.1。

1.4 (1S)-1,4-脫水-1-C-[4-氯-3-(4-乙氧基芐基)苯基]-D-葡萄糖醇(6)和(1R)-1,5-脫水-1-C-[4-氯-3-(4-乙氧基芐基)苯基]-D-葡萄糖(7)

將5的母液減壓濃縮至干物200 g，加入甲醇2 L，攪拌均勻后加入3 mol/L氫氧化鈉溶液0.5 L，加熱升溫至65～75℃。反應完畢后，向反應液中加入1mol/L鹽酸調pH至6～7，于35～45℃濃縮掉所有甲醇，采用制備色譜分離純化(色譜柱：50 DAC，流動相 甲醇∶水=55∶45，流速：80mL/min)，收集36.1～40.2 min洗脫液，減壓濃縮后得到糖漿物6(0.22 g)，ESI-MS(m/z)：431[M+Na]+;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 7.36～7.32 (m, 2H), 7.28 (dd, J=8.3, 1.6 Hz, 1H), 7.07 (d, J=8.5 Hz, 2H), 6.83 (d, J=8.6 Hz, 2H), 4.48 (d, J=2.6 Hz, 1H), 3.93～3.98 (m, 5H), 3.79～3.83 (m, 3H), 3.63～3.60 (m, 1H), 3.44～3.40 (m, 1H), 1.29 (t, J=7.0 Hz, 3H);13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ:157.4, 141.5, 138.5, 131.9, 131.6, 130.0, 129.7, 129.3, 126.5, 114.8, 87.1, 84.8, 81.9, 77.8, 69.9, 64.3, 63.4, 38.1, 15.1。收集47.4～52.8 min洗脫液，減壓濃縮后得到糖漿物7(0.31 g), ESI-MS(m/z)：431[M+Na]+;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 7.34 (d, J=8.2 Hz, 1H), 7.25 (s, 1H), 7.18 (dd, J=8.2, 1.4 Hz, 1H), 7.10 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.83 (d, J=8.5 Hz, 2H), 5.15 (d, J=3.9 Hz, 1H), 5.01 (d, J=2.6 Hz, 1H), 4.87 (d, J=4.4 Hz, 1H), 4.57 (d, J=5.6 Hz, 1H), 4.41 (t, J=5.6 Hz, 1H), 4.13 (m, 1H), 3.95～4.00 (m, 6H), 3.73～3.75 (m, 1H), 3.61～3.64 (m, 1H), 3.31～3.45 (m, 1H), 1.35 (t, J=7.0 Hz, 3H);13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ:157.3, 138.9, 137.9, 131.8, 131.6, 130.5, 130.0, 128.8, 127.5, 114.7, 82.1, 81.3, 78.4, 77.2, 70.0, 64.6, 63.4, 38.1, 15.1。