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bsport体育官方网站入口·工艺改进经典案例!氯喹和羟氯喹关键中间体的合成
发布时间:2024-04-17 06:15:32 来源:bsport体育平台 作者:Bsport体育官方网站

  氯喹于1934 年首次被发现,二战期间开始广泛用于疟疾的治疗,后由于抗氯喹耐药性疟原虫菌株的不断出现,氯喹逐渐从抗疟疾治疗和预防中排除,现在主要用于红斑狼疮、类风湿性关节炎等免疫相关疾病。

  上海医药工业研究院德高望重的王其灼先生,六十年代初从事氯喹和羟氯喹主环中间体的工艺研究,收率从15%提高至75%。该生产工艺沿用至今,仍有旺盛的生命力。

  经改进,加原甲酸乙酯参与反应,并找到硝酸铵为有效催化剂,控制适当的反应条件,从间氯苯胺至Ⅴ的四步反应,总收率为75-80%。即单批的收率较原法提高了5倍以上。

  4-羟基-7-氯喹啉酸(Ⅴ)经脱羧和氯化可制成4,7-二氯喹啉(Ⅶ),是4-氨基喹啉类抗疟药物如氯喹(chloroquine)及卡马喹(camoquine)等的重要中间体,其工业生产方法,主要有三:即(1)乙二酸酰乙酸乙酯法[1-3](本法系生成2-喹啉酸), (2)乙氧基次甲基丙二酸乙酯法[4,5],与(3)双间氯苯基甲脒(Ⅰ,以下简称甲脒)法[6,7]。

  其中因方法(1)有5-氯及7-氯的异构体形成,分离麻烦;方法(2)按原料间氯苯胺计算,收率虽高,但所用的乙氧基次甲基丙二酸乙酯系从原甲酸乙酯制得,收率仅50-60%[8],且消耗大量乙酐,蒸馏时要求较高真空度,是以各有缺点。方法(3)亦即国内的生产路线,其反应式如后。

  甲脒法的最薄弱环节,在于缩合反应,反应产物α-乙氧羰基-β-间氯苯胺基丙烯酸乙酯(Ⅱ)收率不高。若升高反应温度或延长反应时间,又均使反应中所必然释出的间氯苯胺与Ⅱ或丙二酸乙酯发生氨解,生成α-间氯苯胺羰基-β-间氯苯胺基丙烯酸乙酯(Ⅲ),此物虽能环合成3-间氯苯胺羰基-4-羟基-7-氯喹啉(Ⅷ),再用硫酸水解,得到Ⅴ;唯作用困难,收率殊劣。

  故Price[7]指明,应严格控制反应温度和时间,使此步缩合的转化率保持在40%左右(按甲脒计算。据称扣除回收的Ⅰ,Ⅱ的收率为90%)。我们多年的生产实践,亦验证了这一规律;可是实际上回收物的利用,很成问题;因此氯喹的生产,迄未能在技术上过关。

  Snyder [9] 曾用等分子的间氯苯胺、原甲酸乙酯及氰乙酸乙酯,在160-165℃反应,得到3-氰基-4-羟基-7-氯喹啉,收率十分满意(缩合94%,环合90%,合计85%)。但他以原甲酸乙酯及丙二酸乙酯各一分子,与间氯苯胺二分子,按同法进行,却只能得到Ⅲ(77%)和Ⅷ(50%),二步共38.5%,而未能取得Ⅱ和Ⅳ。

  我们认为Ⅲ只是缩合反应的最终产物,如能妥善掌握反应条件,应该完全有可能得到Ⅱ,更因间氯苯胺与原甲酸乙酯生成Ⅰ的反应速度较快,文献 [6] 收率高达93%,我们复试还要高些。

  故当原甲酸乙酯存在下,反应中所释出的间氯苯胺,不应有干扰或破坏作用,且可能使之与前者不断地循环作用,再生为Ⅰ,以资利用。这种推断,业经实验证明。推想中的循环反应,可能如下页反应式中虚线所示。

  更值得注意的是Ⅰ的可利用率加倍;原方法中二分子间氯苯胺,生成一分子甲脒,充其量只能有一分子产物Ⅵ;而新改进法却能有二分子产物。结果是缩合、环合及水解三步至Ⅴ的总收率达到70-74%(原方法作为对比,加以换算,只有15%)。即新改良法的单批收率较Price旧法提高4倍以上。

  新方法(见实验部分的乙法)推上生产后,却发现甲脒的质量愈纯,收率愈低(44.1-58.2%,见表1)。同时,我们曾用间氯苯胺和原甲酸乙酯制成甲脒,纯化后,续行脒酯缩合反应,至Ⅴ的收率也偏低(58.5%,见表1)。

  经将车间现场的甲脒作杂质检查,分离出有甲脒盐酸盐及氯化铵等物;假使将这些杂貭分别加到上述两种纯貭的甲脒原料中,收率又恢复至原有水平。

  接着在几种其他的酸性盐类中,找到硝酸铵的效用最满意;反应温度可从130℃降低至120℃,收率更为提高——包括甲脒制备至水解四步,Ⅴ的收率达75-80%,即单批收率较旧法提高了5倍以上(甲脒不必另行游离)。

  这个有效催化剂的找到,与一般应用原甲酸乙酯的合成反应中,添加某些酸性物质的情况一致,但作用机制及其在4-羟基喹啉类化合物的合成中,是否有泛用性,尚须另作探讨。

  按Price法[7]加以改进,以适应工业生产。甲酰间氯苯胺不予分离,经与间氯苯胺盐酸盐在沸腾二甲苯中进行脱水反应,以代替减压脱水法。所得甲脒盐酸盐收率接近理论值。再用氨水在甲苯中游离,得到甲脒盐基(游离率约85%),含量93%以上(另含氯化铵等杂质,用于乙法)。

  于装配有搅拌棒、滴液漏斗、温度计(此二者同按插在一叉管中)及顶端附有回流指形冷凝管的分馏柱(连接另一馏出冷凝管)等的500毫升三口圆底烧瓶内,加入间氯苯胺64克(含量99.6%;0.5克分子)和原甲酸乙酯37克(沸距140-147℃;0.25克分子),外用自动控制恒温油浴加热。

  先在指形冷凝管内通水,开动搅拌,回流2小时后,关掉冷水,徐徐馏出乙醇,至内温120℃,移去油浴俟稍冷,再加丙二酸乙酯98克(98% 0.6克分子),原甲酸乙酯18.5克(0.125克分子)及硝酸铵1.3克,重行回流反应2小时,然后从滴液漏斗滴下原甲酸乙酯18.5克(0.125克分子),控制在约1小时内加毕,继续回流1小时。在回流反应阶段,可酌量馏出一些乙醇,使内温不低于105℃。

  回流毕,放掉冷水,馏出乙醇至内温升至120℃,即在120±2℃保温反应6小时(包括蒸乙醇时间在内)。于是搅拌降温至约50℃,加甲苯200毫升,冷却下,滴加盐酸(28%) 20毫升,有少量未作用的甲脒以盐酸盐形式析出。

  洗净的甲苯液减压蒸去甲苯,得到Ⅱ的浓缩物,冷却至室温凝成蜡状,含有丙二酸乙酯等物。粗品Ⅱ约为165克,可直接进行环合反应。

  用甲脒盐基54.6克(含量97.1%;0.2克分子;含间氯苯胺微量,水分0.32%),丙二酸乙酯78.5克(0.48克分子)与原甲酸乙酯30克(0.2克分子,分前后两次加)。按上节“回流反应2小时……”进行,反应温度应改为130±2℃,得粗品Ⅱ135克。续经环合和水解,得到Ⅴ为69.5克(含量94%;折纯65.3克),纯收率73.1%(附注:乙法反应时,加氯化铵2.5克为催化剂,收率较稳)。

  3-乙氧羰基-4-羟基-7-氯喹啉(Ⅳ)和4-羟基-7-氯喹啉酸(Ⅴ):上文甲法所得Ⅱ的粗品,按照常法[7]在二苯醚中环合得Ⅳ。经呲啶重结晶,熔点291-293℃(文献[4]为295-297℃)。

  粗品Ⅳ的二苯醚混悬物,用10%NaOH水解[7],水解液分去二苯醚后,须充分冷却,或室温放置过夜;如有不溶物,乃副产品Ⅷ,务必滤去,但一般极少。

  溶液再用甲苯抽提所混有的二苯醚后,经酸化滤得Ⅴ,以水洗净,烘干得95.5克(含量92.8%,折纯88.6克),纯收率79.4%,用乙醇重结晶后,熔点265-266℃(文献[4]为273-274℃),脱羧分解。

  酸性盐类包括甲脒盐酸盐,都有不同程度的催化效应;氯化锌及氯化钙的作用,接近于硝酸铵,但酸化后的甲苯反应液,用水洗涤时,出现乳化层,较为麻烦。从下表中,可以看到硝酸铵为最理想,氯化铵次之。

  * 催化剂加入量,系按甲脒或间氯苯胺所用重量的百分比;括号内数字,是原料甲脒中作为杂质混入,非另添加者。

  ** 乙法收率按甲脒计算,包括缩合、环合及水解三步反应;甲法按间氯苯胺计算,再多一甲脒制备反应,共为四步。

  水分对收率影响最大,实验用具应保持干燥,所用原料的含水量严予控制。如反应物中含水量超过所用甲脒重量的0.5%,收率即显着下降。含水量为1,3及5%的批号,其收率分别降为66.5,53.6及29.5%。

  将温度予以固定(120-130℃),反应时间则以前阶段加料回流4小时,后阶段蒸乙醇和保温,计6小时为最佳。过与不足,均使收率略下降。

  乙法缩合或用氯化铵催化的甲法缩合,在反应时间相应地稍作调整下,控制温度在120-140℃,收率都不致有剧烈波动。唯用硝酸铵催化时,保持120℃较好,太高了会增多副产物。

  本研究工作承我院雷兴翰院长及张嘉生工程师关怀和支持。南京药学院吴元熙、杜方德、林楠三位同志参加初期的部分试验工作,化合物Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ的纯品系我室陈素琴同志精制所得。元素分析为我室分析组诸同志代做,均此致谢。

  1922年3月出生,福建省福州市人。1946年毕业于国立厦门大学化学系,毕业后在上海生化药厂、生机药物化学厂任职,1957年调至上海医药工业研究院从事合成药物研究。

  曾任合成药物研究室主任,上海医药工业研究院学术委员会顾问,国家科技进步奖评委会医药行业评审组评委,国家医药管理局科技进步奖评审组评委,硕士生导师。自1986年至2008年担任《中国医药工业杂志》主编。

  他早年研制的“爱美纳真”(Aminogen)为国内首先生产的水解蛋白质口服氨基酸制剂,在国内率先研制生产抗结核药对氨基水杨酸钠的新工艺,对抗疟药乙胺嘧啶、降压药胍乙啶、驱虫药噻嘧啶及利眠宁等生产工艺都作了重要改进,并用于工业生产。

  其中抗疟药氯喹工艺改进,解决了生产上的主要关键技术,此项技术发表于1964年《药学学报》,并列入高校教材《化学制药工艺学》专章论述。此项成果获1964年国家科委工业新产品三等奖。

  抗结核药乙胺丁醇工艺经他负责改进后,缩合收率有较大幅度提高,使生产技术达到国际先进水平,1983年获国家医药管理局科技进步二等奖。

  王其灼研究员从事药学研究工作已数十年,他不仅获得多项科研成果,还培养了一批药学科研人才。他曾在南京药学院(现中国药科大学)和华东化工学院(现华东理工大学)作专题讲授“略论合成药物的工艺研究”,并受聘为华东化工学院化学制药专业的兼职教授。


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