十四烷基硫酸鈉的有關物質合成與結構鑒定

吳潔 薛勐

(上海紫源制藥有限公司 上海 201108)

十四烷基硫酸鈉（sodium tetradecyl sulfate，1），化學名為7-乙基-2-甲基-4-十一醇硫酸鈉（7-ethyl-2-methyl-4-undecanol sulfate sodium salt）是一種化學合成的陰離子表面活性劑，常用作治療下肢靜脈曲張和靜脈畸形的硬化劑[1-2]。早期美國FDA 批準的十四烷基硫酸鈉是由Elkins Sinn 公司制造和分銷，但由于其療效不穩定，已于2000 年停產。2005 年Bioniche Pharma Group Ltd.獲得FDA 的批準以統一的名稱“Sotradecol”進行十四烷基硫酸鈉的銷售和經營。另外，加拿大的Omega Pharmaceuticals Ltd 及英國的STD Pharmaceutical Products Ltd.也獲準使用Trombovein 和Fibro-Vein 的名稱銷售十四烷基硫酸鈉[3]。十四烷基硫酸鈉是目前臨床常用的泡沫硬化劑之一[4-6]。國內生產的十四烷基硫酸鈉注射液還在產品研制階段[7]。

目前十四烷基硫酸鈉的合成主要是以7-乙基-2-甲基-4-十一醇（2）為原料，經氯磺酸（3）磺化為7-乙基-2-甲基-4-十一烷磺酸（4），再與氫氧化鈉或碳酸鈉成鈉鹽所得（圖1）[8]。在對十四烷基硫酸鈉產品進行色譜分析時發現4 個主要有關物質，其保留時間分別為5.59、6.08、6.12、6.51 min。經氣-質聯用技術分析，有關物質分子離子峰（m/z）均為196，推測其結構可能是十四烯的4 個同分異構體（圖2）。

圖1 十四烷基磺酸鈉合成路線

圖2 十四烷基磺酸鈉中的四個主要有關物質

對原料藥的合成來說，將藥物中有關物質控制在安全、合理的范圍內，有利于風險控制。出于此種考慮，也為了建立十四烷基硫酸鈉的分析方法和質量控制標準，對十四烷基硫酸鈉的質量進行研究和控制，本研究設計了有關物質合成路線（圖3），化學合成了這4 個有關物質，即以2-甲基-7-乙基-4-十一醇為起始原料，在對甲苯磺酸催化下，加熱進行脫水反應，得到的混合物經真空精餾和柱層析，分別得到4 種有關物質，并對它們的結構經質譜和核磁分析進行鑒定和確認，以期對十四烷基硫酸鈉原料藥的質量控制提供指導和幫助。

圖3 十四烷基磺酸鈉中的四個有關物質的合成路線

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

Thermo DFS 離子阱氣-質聯用儀（美國賽默飛世爾科技有限公司）；Brucker AM-500 NMR 核磁共振儀（德國Bruker 公司）；乙基-2-甲基-4-十一醇購自日本TCⅠ公司；甲苯、二氯甲烷、對甲苯磺酸、阻聚劑等均為市售分析純試劑。

1.2 實驗操作

250 mL 三口燒瓶，裝有電磁攪拌、溫度計、帶平衡管滴液漏斗以及分水器（上接冷凝管），置于油浴中。反應瓶內加入2-甲基-7-乙基-4-十一醇72.5 g、甲苯35 mL、阻聚劑0.1 g、一水對甲苯磺酸0.1 g，油浴加熱至回流（約120 ℃）脫水，直到基本無水（甲苯變澄清），再蒸出甲苯約25 mL，停止反應，冷卻到室溫，體系呈淡黃色透明液體。

反應瓶中加入飽和食鹽水50 mL，攪拌10 min，轉移到分液漏斗中，分出水相，水相用二氯甲烷萃取。有機相用飽和碳酸鈉溶液中和。分出水相，有機相加入無水硫酸鎂干燥。過濾，濾餅用少量二氯甲烷洗滌。合并濾液及洗液，旋轉減壓蒸餾脫去二氯甲烷及甲苯，殘留物先進行減壓精餾，再進行柱層析，分別得到4 種白色蠟狀固體。對這4 種物質進行氣相色譜、質譜和核磁共振分析。

2 結果

2.1 十四烷基硫酸鈉的有關物質組成

十四烷基硫酸鈉HPLC 檢測結果表明，其原料中主要包含4 種有關物質，其中有兩種有關物質在同一個保留時間出峰（圖4）。

圖4 十四烷基硫酸鈉有關物質色譜圖

2.2 結果鑒定與解析

EⅠ質譜顯示四種有關物質的分子離子峰為均為196，結合核磁的氫譜碳譜，分子式推算為C14H28。對其進行1H-NMR、13C-NMR、DEPT-135、HSQC 碳氫相關、HMBC 碳氫遠程相關分析，主要核磁共振數據見表1 和表2。

表1 四種有關物質的1H-NMR數據

表2 四種有關物質的13C-NMR數據

S1 的1H-NMR 數據顯示一共有28 個氫信號，包含有四個甲基：化學位移δH0.95（雙峰）屬于偕二甲基，為1 位和1'位兩個甲基；δH0.84 和δH0.89 分別是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH2.00 是5 位的兩個質子；δH2.95 是2 位的一個質子；δH5.16、5.22 分別是3 位和4 位的兩個烯質子；根據它們之間的偶合常數10.8 Hz，判斷其為順式雙鍵。13C-NMR 數據顯示有14 個碳，結合DEPT 和氫譜，顯示共有4 個CH3，6 個CH2，4 個CH；δC137.3 和127.8 是3 位和4 位的烯碳。結合碳氫相關和質譜數據，確定有關物質S1 為（Z）-7-乙基-2-甲基十一烷-3-烯，與圖2中化合物S1的化學結構相符合。

S2 的1H-NMR 數據顯示一共有28 個氫信號（圖5），包含有四個甲基：化學位移δH0.90（雙峰）屬于偕二甲基，為1 位和1'位兩個甲基；δH0.86 和δH0.89 分別是7位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.98（三重峰）是6 位的兩個質子；δH1.92（三重峰）是3 位的兩個質子；δH5.40（多重峰）是4 位和5 位的兩個烯質子；根據它們之間的偶合常數10.0 Hz，判斷其為順式雙鍵。13C-NMR數據顯示有14 個碳（圖6），結合DEPT 和氫譜，顯示共有4 個CH3，6 個CH2，4 個CH；δC129.2 和129.3 是4 位和5 位的烯碳。結合碳氫相關和質譜數據，確定有關物質S2 為（Z）-7-乙基-2-甲基十一烷-4-烯，與圖2 中化合物S2 的化學結構相符合。

圖5 S2核磁共振氫譜（1H-NMR）

圖6 S2核磁共振碳譜（13C-NMR）

S3 的1H-NMR 數據顯示一共有28 個氫信號，包含有四個甲基：化學位移δH0.95（雙峰）屬于偕二甲基，為1 位和1'位兩個甲基；δH0.83 和δH0.89 分別是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.94 是5 位的兩個質子；δH2.22 是2 位的一個質子；δH5.37 和5.34 分別是3 位和4 位的兩個烯質子；根據它們之間的偶合常數15.4 Hz，判斷其為反式雙鍵。13C-NMR 數據顯示有14 個碳，結合DEPT 和氫譜，顯示共有4 個CH3，6 個CH2，4 個CH；δC137.3 和127.6 是3 位和4 位的烯碳。結合碳氫相關和質譜數據，確定有關物質S3 為（E）-7-乙基-2-甲基十一烷-3-烯，與圖2中化合物S3的化學結構相符合。

S4 的1H-NMR 數據顯示一共有28 個氫信號，包含有四個甲基：化學位移δH0.87（雙峰）屬于偕二甲基，為1 位和1'位兩個甲基；δH0.84 和δH0.89 分別是7 位乙基上的甲基和11 位甲基；δH1.96（三重峰）是6 位的兩個質子；δH1.87（三重峰）是3 位的兩個質子；δH5.34 和5.37 分別是4 位和5 位的兩個烯質子；根據它們之間的偶合常數15.2 Hz，判斷其為反式雙鍵。13C-NMR數據顯示有14 個碳，結合DEPT 和氫譜，顯示共有4 個CH3，6 個CH2，4 個CH；δC130.3 和129.8 是4 位和5位的烯碳。結合碳氫相關和質譜數據，確定有關物質S4為（E）-7-乙基-2-甲基十一烷-4-烯，與圖2 中化合物S4 的化學結構相符合。

3 討論

眾所周知，大多數醇在質子酸存在下加熱時，會發生分子內脫水，且主要按E1 機理進行[9]。在十四烷基硫酸鈉的合成反應過程中，由于所用的主要原料之一為氯磺酸，此為質子酸，不可避免地會催化2-甲基-7-乙基-4-十一醇的脫水反應[10]。其反應機理如下：在本反應過程中，4 位上的羥基先得到一個質子，然后脫去一分子水形成碳正離子，此碳正離子進行Saytzeff重排，再脫去質子得到2-甲基-7-乙基-3-十一烯和2-甲基-7-乙基-4-十一烯（分別有順反兩種異構體，共四個異構體，圖2）。

根據有關物質的合成路線分析，十四烷基硫酸鈉的合成中要盡量無水，反應溫度要盡可能低，這樣可以減少副產物的產生。對反應混合物的后處理可以用低極性的溶劑如正己烷、正庚烷來萃取處理，可以將同樣是低極性的4 個副產物除去，從而得到符合要求的十四烷基硫酸鈉。

致謝：感謝張斯勇和葉青老師在結構解析方面對本文的貢獻。