氯化琥珀膽堿合成工藝研究

陳小林

（上海旭東海普藥業有限公司，上海201203）

氯化琥珀膽堿為去極化型肌松劑，能與骨骼肌N2 膽堿受體結合，產生去極化狀態，使骨骼肌松弛,常用于全身麻醉時氣管插管和術中維持肌松。此藥物于1958 年首次發現，其合成工藝為：二（2- 氯乙醇基）琥珀酸為起始物料，以苯為溶劑，與三甲胺反應，總摩爾收率為46%，但因為三甲胺為氣體，工業上很難實現產業化[1]；經過半個多世紀的發展，其合成路線越來越多，但早期的工藝路線經常用到苯、氯仿等毒性強溶劑，有的路線中用到五氯化磷做酰氯化劑，這些高污染的物料已經不適宜現代綠色化工的理念，隨著化工環保的要求提升，急需找到一條綠色環保的合成路線；另外近年隨著藥品一致性評價工作的開展，中國的仿制藥需與原研藥達到等效，為了達成此目的，首要任務是提高原料藥的質量，只有原料藥優于原研制劑，制劑才有可能與原研等效[2-6]。在此背景下，作者以丁二酸為起始原料經過二氯亞砜酰氯化，氯化膽堿酯化和二甲亞砜及無水乙醇二次精制等工藝步驟，得到高質量的原料藥，以滿足仿制藥一致性評價中原料藥的要求，通過優化各步工藝，革除了毒性強的溶劑及試劑，具體反應路線如下圖1 所示：

圖1 氯化琥珀膽堿合成工藝反應線路示意圖

1 試驗

1.1 試劑與儀器

上述合成路線中用到的試劑及儀器如下表1 所示：

1.1.1 起始物料

1.1.2 溶劑

1.1.3 主要儀器設備及型號

天平（Sartorious/BSA4202S-CW）真空烘箱（上海禾氣玻璃儀器有限公司/DZF-6020）帶加熱磁力攪拌器（上海禾氣玻璃儀器有限公司/DF-101S）隔膜真空泵（上海禾氣玻璃儀器有限公司/M22CHT）

高壓液相儀（water/e2695-2998PDA）

液質聯用儀（Q-Tofmicro/Q-Tofmicro）

核磁共振波譜儀（BRUKER/BRUKER-400）

1.2 合成方法

1.2.1 丁二酰氯（中間體II）的合成

在2000ml 的三口瓶中加入丁二酸（100g），依次加入甲苯（500ml），DMF(5ml)；氮氣保護下升溫至內溫T=50-60℃下,緩慢滴加二氯亞砜（300g），此時有大量氯化氫氣體產生，注意氣體的安全導出及氣體充分吸收（防止泄露到空氣中造成污染），2h 內滴畢，升溫至T=80-90℃，繼續反應6h，降溫轉移至單口瓶于T≤55℃下減壓蒸餾得深褐色液體，液體無需進一步精制直接用于下一步，此步收率按100%計算。

1.2.2 氯化琥珀膽堿粗品（IV）的合成

在干燥的三口瓶（3L）中依次加入氯化膽堿（200g，氯化膽堿水分需預先用甲苯處理使其水分≤1.0%）、二氯甲烷（1.5L），氮氣置換保護后滴加中間體II 的二氯甲烷溶液；在T≤30℃下滴加，反應有放熱現象，注意滴加速度，滴畢，升溫至T=35-40℃下回流16h，轉移至單口瓶中，減壓蒸餾出二氯甲烷后加無水乙醇（1L），攪拌溶清，降溫至T≤10℃下滴加三乙胺，調節反應體系至PH=3-4 左右，加入水（150ml），繼續降溫至T=0±5℃，攪拌析晶16h 后，過濾，濾餅在50℃下真空干燥，得粗品206g，摩爾收率：61.2%。

1.2.3 成品的精制

1.2.3.1 DMSO 重結晶

在干燥好的單口瓶（2L）中加入上述粗品，加入DMSO(1L),升溫至T=80-100℃，繼續攪拌至固體溶清，保溫1h；趁熱過濾，降溫至T=10-20℃下析晶2h，過濾，濾餅用無水乙醇（300ml）淋洗，得一精物，一精物無需干燥直接進行下一步（收率按干燥失重計）。

1.2.3.2 乙醇重結晶

將上述一精物加入到干燥好的單口瓶（2L）中，加入無水乙醇1200ml，升溫回流至溶液澄清，趁熱過濾，濾液緩慢降溫至0±5℃，析晶4h 后過濾，濾餅用無水乙醇（200ml）淋洗后在50℃下真空干燥得成品（156.5g），兩步總摩爾收率：76%，HPLC純度（外標法）：99.86%[7-10]。M.p.159.0-159.5 ℃(藥典：157-163）；MS ESI+=145 (M+1）/2；1H-NMR(400MHZ,DMSO)δ:2.662(s，4H),3.178(s，18H),3.727-3.751(m，4H),4.483(s，4H)。

2 結果與討論

2.1 丁二酰氯（中間體II）的工藝優化

酰化反應主要通過酰氯甲酯化，通過HPLC 純度（面積歸一法）來評價工藝參數。這步中主要優化參數如下：

酰化溶劑篩選（甲苯、二氯甲烷、四氫呋喃）、溶劑體積篩選（3V、5V、10V）、二氯亞砜用量篩選（質量比：2eq、3eq、5eq）、反應時間（2h、6h、16h）、反應溫度篩選（55±5℃、65±5℃、85±5℃）。確定此步最佳工藝為：以5V 甲苯做反應溶劑，二氯亞砜滴加量為丁二酸的3 倍量（質量比），反應溫度為85±5℃，反應時間為6h，此步反應收率按理論計。

2.2 酯化反應條件的優化

酯化反應主要通過粗品的含量和收率來評價工藝參數。這步主要優化參數如下：

酯化溶劑篩選（甲苯、二氯甲烷、乙腈、丙酮）、反應溫度（20℃、30℃、40℃）、氯化膽堿摩爾當量（2eq、2.5eq、3eq）、調堿溶劑的篩選（無機堿：氫氧化鈉水溶液（30%）、碳酸氫鈉（飽和水溶液）、碳酸鉀飽和溶液、氨水（濃）；有機堿（吡啶、三乙胺、N，N-二異丙基乙胺（DIPEA））、調堿pH 值篩選（1-2、3-4、5-6）、調堿溫度的篩選（0±5℃、10±5℃、20±5℃）、析晶時間篩選（4h、8h、16h）。

確定此步最佳工藝為：以二氯甲烷為反應溶劑，氯化膽堿在甲苯中回流脫水至水分≤1.0%后溶解在二氯甲烷中使用，回流狀態（40℃）下滴加酰氯/二氯甲烷溶液；調堿溶劑選用三乙胺，調節溶液pH=3-4 時,析出大量固體，在T=0±5℃下析晶16 小時，此步摩爾收率在61%左右。

2.3 精制工藝條件篩選

精制工藝主要通過產物的HPLC 純度及收率來評價工藝參數。主要優化工藝參數如下：

2.3.1 第一次精制（精制溶劑：二甲亞砜）

精制溶劑篩選（乙醇、異丙醇、二甲亞砜、二氯甲烷，乙腈、四氫呋喃）、精制溶劑DMSO 體積篩選（3V、5V、10V）、析晶溫度（15±5℃、25±5℃）、析晶時間（2h，8h，16h）。

確定此步最佳工藝為：以DMSO（體積為5V）為精制溶劑，在15±5℃溫度下析晶2h，此步收率在85%左右（按干燥失重計）。

2.3.2 第二次精制（精制溶劑：無水乙醇）

無水乙醇溶劑體積篩選（5V、8V、10V、）、析晶溫度篩選（25±5℃、15±5℃、0±5℃）、析晶時間（2h，8h，16h）。

確定此步最佳工藝為：以無水乙醇（8V）回流下溶解，在0±5℃下析晶4h。此步摩爾收率在90%左右。

經過兩次重結晶的原料藥HPLC 純度（外標法） 達到99.80%以上，已遠超美國藥典98.5%的要求；此兩步總收率76%左右。

3 結論

此工藝路線經過酰氯化，酯化及重結晶步驟，得到HPLC 純度99.80%以上的產品，滿足最嚴美國藥典中原料藥純度≥98.50%和各已知單雜限度的要求，總摩爾收率為46.5%。此工藝路線革除了五氯化磷做酰氯化劑（使用二氯亞砜做酰化劑），革除了酯化中用到的氯仿做溶劑（使用二氯甲烷做酯化反應溶劑）；此工藝中使用溶劑和試劑都是常規試劑（未用到劇毒品），反應條件都為常規條件（未出現苛刻的反應條件）；通過重結晶溶劑篩選，發現DMSO 對產品中的氯化琥珀單膽堿和三乙胺鹽酸鹽有明顯的去除效果，通過優化重結晶的工藝參數，在不影響收率的前提下，通過DMSO 和無水乙醇的兩次精制，得到成品滿足制劑一致性評價對原料藥的要求，是一條綠色環保的工藝。