咪達唑侖關鍵中間體的新合成工藝

摘要：目的 咪達唑侖關鍵中間體F的合成工藝研究。方法 以7-氯-5-（2-氟苯基）-1，3-二氫-2H-1，4-苯并二氮雜?-2-酮（化合物A）為原料，經縮合、取代、還原、環合等多步反應制備咪達唑侖關鍵中間體F。結果 新合成工藝制備中間體F的總收率為37%。結論 新工藝具有反應條件相對溫和、操作簡便等特點，不僅避免超低溫反應、高危險性催化氫化反應，而且避免亞硝胺雜質的引入，具有工業化放大的潛力。

關鍵詞：咪達唑侖中間體；合成工藝研究；亞硝胺雜質；工業化潛力

中文分類號：R9 文獻標志碼：A

The new synthetic process for key intermediates of midazolam

Lu Yiling1， Lai Haiyan1， Lu Honglong2， Li Qian1， and An Ran1

（1 Department of Pharmacy， the Third People's Hospital of Chengdu， Chengdu 610031; 2 Guangxi Medical College， Nanning 530023）

Abstract Objective To study the synthetic route to key intermediates of midazolam. Methods 7-Chloro-5-（2-fluoro-phenyl）-1，3-dihydro-2H-1，4-benzodiazepin-2-one（Compound A） was used as the starting material to synthesize the key intermediate F of midazolam via multi-step reactions， including condensation， substitution reaction， reduction， and cyclization reaction. Results The key intermediate F of midazolam was obtained at a 37% overall yield with the new synthetic route. Conclusion The newly developed synthetic process has many advantages， such as mild reaction conditions， simple operation， being free of ultra-low temperature， high-risk catalytic hydrogenation， and avoiding the production of nitrosamine impurities， which was suitable for industrial production.

Key words Midazolam intermediate; Study on the synthetic route; Nitrosamine impurities; Industrial production

苯二氮雜?類藥物是一類具有良好藥理活性的藥物，臨床上廣泛應用于鎮靜、催眠和抗焦慮，也可用于抗癲癇、抗驚厥、中樞性肌肉松弛。咪達唑侖（圖1）作為苯二氮雜?類藥物的典型代表，具備該類藥物的典型藥理學性質，其可快速通過血腦屏障，與苯二氮雜?受體結合，通過增加γ-氨基丁酸（GABA）的活性，使神經細胞超極化并產生抑制效應，產生鎮靜作用，誘導睡眠，因此，咪達唑侖在麻醉方面展現出巨大的臨床優勢，被廣泛應用于麻醉術前給藥。另外，咪達唑侖在臨床上經常與其他麻醉劑聯用，有效減少其他麻醉劑用量的基礎上，使患者有更好的生理心態接受手術治療[1-2]。

鑒于咪達唑侖在鎮靜催眠、抗焦慮/失眠、抗驚厥、中樞性肌肉松弛等方面所展現出的臨床優勢，其注射液自1982年首次在瑞士獲批上市以來，受到國內外各大藥企、科研院所的廣泛關注。

本文對文獻報道的咪達唑侖的合成工藝進行分析研究，基于質量源于設計（Quality by Design， QbD）的研發理念，針對其關鍵中間體F，開發出一條新的合成工藝路線。該工藝反應條件相對溫和、實驗操作簡便，且可以避免亞硝胺基因毒性雜質的引入。

1 文獻報道的咪達唑侖合成路線

人用藥物注冊技術要求國際協調會（ International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use， ICH）頒布的指導原則《M7評估和控制藥物中DNA反應性（致突變）雜質以限制潛在的致癌風險》中明確指出：有些結構基團被確定為具有較高的致癌性，即使攝入量低于毒理學關注閾值（threshold of toxicological concern，TTC）水平，理論上仍會有潛在的顯著致癌風險。這類高效致突變致癌物，被稱為“關注隊列”，包括黃曲霉素類、N-亞硝基化合物，以及烷基-氧化偶氮基化合物[3]。

2018年，纈沙坦中檢出基因毒雜質二甲基亞硝胺（N-nitrosodimethylamine， NDMA）后，美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration， FDA）和歐洲藥品管理局（European Medicines Agency， EMA）等監管機構對藥物生產和儲存過程中的亞硝胺雜質加以嚴格管理，分別對亞硝胺化合物的限值擬定為26.5和18 ng/d的可接受攝入量（Acceptable Intake，AI）標準[4]，提示在藥物研究過程中，需對可能存在的亞硝胺類化合物進行充分的研究，并嚴格控制其殘留限度。

文獻檢索發現，傳統的咪達唑侖合成一般以化合物A為起始原料，經甲胺縮合、亞硝化、取代、還原、縮合環化、氧化等步驟，制得咪達唑侖，其合成路線如圖2所示[5-7]。

該路線各步反應均為常規反應，條件較為溫和，但該路線在工藝設計上存在明顯的弊端，主要體現在兩個方面：①起始物料A與甲胺進行縮合反應時，需使用四氯化鈦，其腐蝕性很強、活性高，遇水反應劇烈，工業化生產上存在嚴重的安全隱患；②該路線中間體C結構中含有亞硝胺結構，屬于ICH M7中明確的高誘變致癌物；制備工藝采用NaNO2/AcOH體系，其產生的亞硝酸殘留可能與中間體D、中間體E的仲胺基團發生亞硝化反應，產生更多的亞硝胺雜質（圖3），導致藥物的質量風險很高。

2004年，Carlos等[8]報道新的合成路線，以中間體C為起始物料，在超低溫、BuLi條件下，與對甲基苯磺酰甲基異腈（Tos-MIC）反應制備中間體G，后經甲基化反應、鈉汞齊還原反應等步驟，制得咪達唑侖（圖4）；該工藝路線步驟較短，收率較高，但該路線仍無法避免亞硝胺類化合物引入，還需使用強堿、Tos-MIC、丁基鋰、鈉汞齊等高危險、高污染的試劑，工業化的可操作性差。

2 咪達唑侖的合成工藝設計

對現有的咪達唑侖合成路線進行分析發現，由于硝基甲烷親核性較弱，為促進該步親核取代反應的實施，因此在底物中引入離去能力較強的亞硝胺基團，但該基團的引入是一把雙刃劍，雖能提升親核取代反應活性，但是可能殘留的亞硝胺化合物卻對產品的質量控制產生明顯的安全風險。

基于質量源于設計的研發理念，針對已有合成路線的弊端和質量風險[9-10]，重新設計咪達唑侖關鍵中間體F的工藝路線（圖5）。以7-氯-5-（2-氟苯基）-1，3-二氫-2H-1，4-苯并二氮雜?-2-酮（化合物A）為起始物料，與氯磷酸二苯酯發生取代反應，制備中間體C-1，隨后在堿性條件下與硝基甲烷發生取代反應，再經還原、環化等步驟制得咪達唑侖關鍵中間體F。

新設計的合成路線，關鍵步驟在于從原料A經中間體C-1制備中間體D，因此，對該步驟的關鍵工藝參數，包括堿的種類、反應溫度等進行系統考察，（實驗第一步以四氫呋喃為溶劑，1.3當量氯磷酸二苯酯，0～5 ℃以制備活性中間體C-1；第二步反應的硝基甲烷為3當量），實驗結果如表1所示。

從表1中的研究數據可以看出，在有機堿DBU存在下，未能檢測到中間體D的產生；而LDA、叔丁醇鉀及氫化鈉均能有效促進親核取代反應的進行；其中，氫化鈉的反應收率較優。進一步對親核取代反應的溫度做考察，發現在-5～0 ℃，反應的收率達到54%，進一步降低溫度（-10～-5 ℃）沒有明顯提升。因此，擬定氫化鈉、-5～0 ℃作為優選實驗條件，進行批量放大，取得較好的實驗結果。

綜上所述，新工藝以氯磷酸二苯酯代替四氯化鈦、亞硝化反應體系，有效避免超低溫反應和高腐蝕性試劑的應用，以磷酸酯代替亞硝胺基團作為離去基團，在保證取代反應順利實施、縮短工藝步驟的同時，有效避免基因毒雜質亞硝胺化合物的引入，為咪達唑侖的工業化制備提供新的選擇。

3 實驗部分

3.1 中間體D的制備

將200 g化合物A（0.69 mol）和1.7 L四氫呋喃加入到反應瓶中，抽真空通氮，降溫至0～5 ℃，加入83 g NaH（2.08 mol），然后將溶有242 g氯磷酸二苯酯（0.9 mol）的四氫呋喃溶液緩慢滴加到反應液中，滴加完畢后保持0～5 ℃，攪拌反應20 h。中間態C-1：MS-ESI

（m/z）：521.0826[M+H]+，計算值：521.0828[M+H]+。

將反應液緩慢升溫至室溫，緩慢滴加127 g硝基甲烷（2.08 mol）至上述反應液中，滴畢，反應液緩慢升溫至35 ℃，繼續反應6～8 h，然后降溫至-5～0 ℃。向反應液中滴加5 L 3%的冰乙酸水溶液淬滅，攪拌析晶2 h，抽濾，固體用水淋洗，濾餅與2 L無水乙醇混合，升溫至回流溶清，緩慢降溫至0～10℃，攪拌析晶2 h；抽濾、干燥，得黃色固體132 g，收率57%。MS-ESI（m/z）： 332.1[M+H]+，計算值：332.1[M+H]+。1H NMR（CDCl3， 400 MHz）：δ（ppm）：11.29（s， 1H）， 7.58～7.46（m， 3H）， 7.30～7.19（m， 3H）， 7.13～7.06（m， 1H）， 6.75（s， 1H）， 4.33（s， 2H）。

3.2 中間體F的制備[5]

將1 L甲醇、110 g中間體D（0.33 mol）和2 L四氫呋喃依次加入到氫化釜中，攪拌混勻；加入55 g雷尼鎳，氮氣置換后抽真空，氫氣加壓至0.3～0.6 MPa；設置溫度40 ℃反應20 h；反應結束后，排空氫氣并用氮氣置換。墊硅藻土過濾反應液，用110 g無水甲醇淋洗反應釜和濾餅，合并濾液、濃縮，濃縮物用1.2 L甲苯溶清，得中間體E的甲苯溶液。攪拌下將80 g原乙酸三甲酯（0.67 mol）加入上述反應液中，升溫至回流反應5 h；反應完畢，將反應液降溫、減壓濃縮，向濃縮殘余物加入600 mL乙酸乙酯，升溫至50～60 ℃攪拌溶清，降溫至0～5 ℃析晶4 h；過濾、干燥，得類白色固體71 g，收率65%。MS-ESI（m/z）：328.1016[M+H]+，計算值：328.1011[M+H]+；1H NMR（CDCl3， 400 MHz）：

δ（ppm）：7.65～7.61（m， 1H）， 7.51～7.39（m， 2H）， 7.30～7.19（m， 2H）， 7.09（d， J=2.4 Hz， 1H）， 7.07～6.98（m， 1H）， 4.73～4.62（m， 1H）， 4.06～4.00（m， 2H）， 3.96～3.47（m， 2H）， 1.73（s， 3H）。

4 討論

本文在綜合分析文獻咪達唑侖工藝特點的基礎上，基于QbD設計理念，對咪達唑侖關鍵中間體F的合成路線進行設計，通過對各步反應條件的優化，成功開發出新工藝，縮短合成步驟，簡化工藝操作，避免超低溫、高危險試劑的使用，更重要的是避免基因毒亞硝胺雜質的引入，具有工業化生產的潛力。

參 考 文 獻

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