CN101914133B - 一种21(s)阿加曲班的定向合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种21(S)阿加曲班的定向合成方法。定向合成方法是以(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐作为原料，与(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰氯反应得中间体(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸酯，然后在氢氧化钠水溶液中水解，酸化，得中间体(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸，最后经钯碳催化氢化，得到单一非对映异构体21(S)阿加曲班。
Description
本申请是200810052383.1的分案申请。
技术领域
本发明属于医药技术领域，特别是涉及一种21(S)阿加曲班定向合成和晶体结构及一水合物的制备。
背景技术
阿加曲班作为一种凝血酶抑制剂已于1978年由日本Misubishi化学公司的S.Okamoto等首次进行了报导[US4101653]。1992年日本批准该药作为非肠道使用的凝血酶抑制剂[Hijikata-Okunomiya，A.，et al.，Thromb.Hemostasis，1992，18，135]。阿加曲班-(2R，4R)-1-[(2S)-5-[(aminoiminomethyl)amino]-1-oxo-2-[[(1，2，3，4-tetrahydro-3-methyl-8-quinolinyl)sulfonyl]amino]pentyl]-4-methyl-2-piperidinecarboxylic acid——其化学成分是21(R)和21(S)阿加曲班的混合物，通常两者的比例为64～65∶36～35[US 6 440 417，Cossy.J.，et al，Bioorganic & Medicine Chemistry Letters，11(2001)，1989-1992，Journal ofPharmaceutical Sciences，Vol.82，No.6，672(1993)]。
X＝CH3，Y＝H，21(S)阿加曲班(VIII)
X＝H，Y＝CH3，21(R)阿加曲班
阿加曲班是L-精氨酸的衍生物，其只与凝血酶活性位点相互作用，是凝血酶的竞争性抑制剂。该药能够直接灭活凝血酶(因子IIa)的活性；对凝血酶的产生没有直接作用，其作用不依赖于体内的抗凝血酶；其不仅可以灭活血液中游离状态的凝血酶，而且还能够灭活与纤维蛋白血栓结合了的凝血酶；阻断凝血瀑布的正反馈；极低浓度时即可抑制由凝血酶诱导的血小板凝聚反应，间接抑制凝血酶的产生。另外，阿加曲班的分子量小，其能够进入到血栓内部，因此可以直接灭活已经与纤维蛋白血栓结合的凝血酶，并对那些陈旧的血栓仍能发挥抗血栓作用。此外，阿加曲班还能够大大降低血浆中TAT(凝血酶-抗凝血酶复合物)的水平，有效改善患者的高凝状态，因此在慢性血栓栓塞性疾病中具有非常好的临床效果。
阿加曲班在世界各国治疗血栓等疾病的广泛应用引起了医学工作者对阿加曲班两个非对映异构体21(S)阿加曲班-(2R，4R)-1-[(2S)-5-[(aminoiminomethyl)amino]-1-oxo-2-[[[(3S)-1，2，3，4-tetrahydro-3-methyl-8-quinolinyl]sulfonyl]amino]pentyl]-4-methyl-2-piperidinecarboxylic acid和21(R)阿加曲班-(2R，4R)-1-[(2S)-5-[(aminoiminomethyl)amino]-1-oxo-2-[[[(3R)-1，2，3，4-tetrahydro-3-methyl-8-quinolinyl]sulfonyl]amino]pentyl]-4-methyl-2-piperidinecarboxylic acid的高度关注，主要涉及21(S)和21(R)阿加曲班的分离或立体选择性合成及二者生物活性的差异。近年来，世界各国卫生组织对药物成分的要求和规定越来越严格，除了规定各种杂质的总含量和单一杂质的最高含量之外，对药物成分中允许的异构体或光学异构体逐一进行分离鉴定，并严格控制其含量。消旋体药物是光学异构体的混合物，从降低治疗用量和减少对人体不良反应的角度，高活性单一成分光学活体作为药物代替消旋体是一个发展趋势。
2006年中国炜杰科技有限公司宋洪海等报导了21(S)和21(R)阿加曲班的注射液对正常犬凝血指标的影响实验，实验结果表明：单一成分的21(S)阿加曲班对延长正常犬全血凝固时间(CT)作用显著，其作用效果是21(R)阿加曲班的两倍；21(S)阿加曲班对延长正常犬复钙时间(RT)作用显著，其作用效果是21(R)阿加曲班的三倍；21(S)阿加曲班对延长正常犬凝血酶原时间(PT)作用显著，其作用效果是21(R)阿加曲班的两倍；21(S)阿加曲班对延长正常犬白陶土部分凝血活酶时间(APTT)作用显著，其作用效果是21(R)阿加曲班的两倍。21(S)阿加曲班对延长正常犬凝血酶时间(TT)作用显著，其作用效果比21(R)阿加曲班略强；21(S)阿加曲班对正常犬血小板粘附率和血小板聚集率有降低作用。显然21(S)作为凝血酶抑制剂将大大优于阿加曲班和21(R)阿加曲班[CN101032485A]。
阿加曲班两个非对映异构体21(S)和21(R)的分离工作吸引了众多研究者。由于二者物化性质极为相似，因此分离难度很大。1993年Rawson，Thomas E.；VanGorp，KimmieA.；Yang，Janet等首次用高压液相色谱法和柱层析法分离而获得了单一的21(S)和21(R)阿加曲班[Journal of Pharmaceutical Sciences vol.82，No.6，672]；Thibaudeau Karen等报导了Protein A层析分离法[US6440417]。但由于上述这些方法的分离量小、效率低，因此没有工业化实用价值。2006年中国天津炜杰科技有限公司宋洪海等报导了采用重结晶法分离21(S)和21(R)阿加曲班的方法[CN1951936A]，从而使批量生产21(S)阿加曲班成为可能，但该法收率低、操作繁杂、成本较高，并且产生大量含有少量21(S)的21(R)阿加曲班副产物，从工业化生产角度考虑，仍不是一种理想的方法。但到目前为止尚未发现21(S)阿加曲班定向合成及一水合物制备的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作过程相对简单、成本低且收率高的21(S)阿加曲班定向合成方法和一水合物的制备及有关晶体结构研究。
本发明提供的21(S)阿加曲班-水合物具有下述式I所示的化学结构式——(2R，4R)-1-[N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸一水合物：
本发明提供的上述21(S)阿加曲班的定向合成方法包括按顺序进行的下列步骤(见图1)：
1)以(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐作为原料，将其溶于二氯甲烷中，用三乙胺作为缚酸剂，滴加(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰氯，反应制得(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸酯VI；
2)将中间体VI在碱性溶液中水解酸化得中间体VII：
3)将中间体VII在醇中钯碳催化氢化脱硝基保护，得单一非对映异构体无水21(S)阿加曲班VIII：
4)将上述无水21(S)阿加曲班VIII与蒸馏水混合，在80～100℃的温度下加热0.5～1.0小时，至固体全部溶解，之后冷却降温后再低温放置数小时，直至析出晶体，最后过滤、水洗、真空干燥而得到下述式I所示的21(S)阿加曲班一水合物：
所述的步骤3)中氢化压力为1.0～100kg/cm2，反应温度为25～100℃，醇为甲醇或乙醇中的任一种。
所述的步骤4)中无水21(S)阿加曲班与蒸馏水的重量比为1∶30～150，真空干燥温度为40～60℃。
所述的步骤4)中冷却降温时的速度为：80～100℃→50℃ 2～4小时；
50℃→0℃ 2～4小时；
低温放置温度为0℃，放置时间为5～10小时。
所述的21(S)阿加曲班一水合物的水含量为3.3～3.8％。
将所述的无水21(S)阿加曲班VIII用蒸馏水重结晶得晶型I。
将所述的无水21(S)阿加曲班VIII用甲醇-水重结晶得晶型II。
本发明提供的21(S)阿加曲班的定向合成方法是将(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐与(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰氯缩合得(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸酯，然后经碱性水解及催化氢化脱硝基得单一非对映异构体21(S)阿加曲班，将21(S)阿加曲班溶于热水，控制冷却速度，制得21(S)阿加曲班一水合物。动物试验证明，21(S)阿加曲班一水合物的抗凝血作用为21(R)阿加曲班一水合物的2～3倍。将21(S)阿加曲班用蒸馏水重结晶而得到晶型I，经单晶和多晶粉末X衍射法，确认绝对构型为21(S)，晶体结构为正交晶系，19号空间群。将21(S)阿加曲班用甲醇-水重结晶而得到晶型II。
附图说明
图1为21(S)阿加曲班一水合物合成路线图。
图2为本发明提供的21(S)阿加曲班晶型I单晶X-衍射空间结构图。
图3为本发明提供的21(S)阿加曲班晶型I单晶X-衍射晶胞图。
图4为本发明提供的21(S)阿加曲班晶型I多晶粉末X-衍射图。
图5为本发明提供的21(S)阿加曲班晶型II多晶粉末X-衍射图。
图6为本发明提供的21(S)阿加曲班一水合物差热分析图。
具体实施方式
实施例1：
1)在500ml四口反应瓶内加入200ml氯仿和25g(0.061mole)(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐，冷却至5℃，然后加入18.5g(0.18mole)三乙胺，并滴加14.7g(0.061mole)(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰氯，室温下搅拌3小时，TLC跟踪反应，至(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐消失，反应结束，用50ml水洗两次，无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂，柱层析分离，得黄色固体状(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸酯VI 32.5g，收率为92.1％；
2)在500ml四口反应瓶内加入100ml乙醇和30g(0.052mole)中间体VI，搅拌下加入100ml 1N NaOH，室温下搅拌24小时，TLC跟踪反应，至中间体VI消失，反应结束，用1N NaOH调pH≈11，用100ml乙酸乙酯和100ml氯仿洗涤，水相用1N盐酸酸化，析出固体，过滤。20ml水洗，干燥，得白色固体状中间体VII 27g，收率为94.7％；
3)在100ml高压釜中加入1g中间体VII，0.02g三苯基磷，0.2g 5％pd/c，13ml无水乙醇和4ml冰乙酸，控制高压釜外温65.70℃。通入氢气，保持压力10atm，反应24小时，停止反应，过滤除去钯碳。脱溶，用20ml二氯甲烷溶解，饱和碳酸氢钠调节pH≈7，分出水层，再用10ml饱和氯化钠洗涤，静置，分出有机层，无水硫酸镁干燥，过滤，脱除二氯甲烷，得白色固体状无水21(S)阿加曲班VIII 0.75g，收率为82％；
4)将上述1g无水21(S)阿加曲班VIII加入到100ml蒸馏水中，搅拌，在0.5～1.0小时的时间内升温至100℃，此时固体全部溶解，然后冷却降温，冷却速度为约2小时内降至50℃，再2小时降至0℃。在0℃下放置10小时，直至析出结晶，然后过滤，水洗，并在40～50℃的温度下真空干燥，得21(S)阿加曲班一水合物0.73g，mp：227-229℃，含水量为3.8％(卡尔费休法)。差热分析表明，82℃时21(S)阿加曲班一水合物失结晶水，100℃时21(S)阿加曲班一水合物的结晶水挥发(见图6)。
实施例2：
将1g21(S)阿加曲班加入到150ml蒸馏水中，搅拌，在0.5～1.0小时的时间内升温至95℃，此时固体全部溶解，然后冷却降温，冷却速度为2小时内先匀速降至80℃，然后1小时内降至50℃，再2小时内降至0℃。在0℃下放置8小时，直至析出结晶，然后过滤，水洗，并在50～60℃的温度下真空干燥，得21(S)阿加曲班一水合物0.65g，含水量为3.4％(卡尔费休法)。
实施例3：
将1g无水21(S)阿加曲班VIII用蒸馏水重结晶得晶型I，经单晶和多晶粉末X衍射，确认其绝对构型21位为S体(见图2)，晶型I为正交晶系，P2(1)2(1)2(1)空间群(19号空间群)。晶胞参数：
α＝β＝γ＝90℃(见图3)。晶型I多晶粉末X衍射数据与单晶X衍射模拟数据相吻合(见图4，表1)。
表1 21(S)阿加曲班晶型I单晶X-衍射模拟数据与多晶粉末X-衍射数据对照
实施例4：
将1g无水21(S)阿加曲班VIII溶于95％甲醇-水溶液中，冷却，放置，直至析出晶体，然后过滤，水洗，并在60-70℃下进行干燥，得0.7g白色固体，晶型为晶型II，其多晶粉末X衍射图见图5，衍射数据见表2。
表2 21(S)阿加曲班晶型II多晶粉末X-衍射数据
实施例5：
21(S)和21(R)阿加曲班对正常犬凝血作用实验
试验材料
1、供试品：
实施例1～2中制备出的21(S)阿加曲班一水合物；
21(R)阿加曲班一水合物；
无色澄明液体，规格：20ml:10mg，贮存：遮光、室温密闭保存。
2、试剂：
0.9％氯化钠注射液，规格：500ml，批号：D510150401，由济南三九益民制药有限公司生产；枸橼酸钠，分析纯，规格：500g，批号：20021105，由山东博山化学试剂厂生产，使用时用生理盐水配成3.2％的溶液；
凝血酶原时间、凝血酶时间、活化部分凝血活酶时间试剂盒均由上海太阳生物技术有限公司提供；
ADP：由北京东方普利生科贸有限公司提供。
3、动物：
普通家犬(Canis familiaris Linne)，18条，雌雄各半，10-15kg，由市场购入。
4、主要仪器设备：HEMAVET-950型全自动血球计数仪，由Drew Scientific公司生产；
C2000型血凝仪，由北京东方普利生科贸有限公司生产；
LBY-NJ2型血小板聚集仪，由北京东方普利生科贸有限公司生产；
血小板粘附仪，由北京东方普利生科贸有限公司生产；
试验方法：
1、动物分组：
取健康普通家犬(Canis familiaris Linne)18只，随机分为三组，分别为正常对照组、阿加曲班注射液S体、R体三个试验组，每组6只动物。
2、给药剂量选择及依据：
供试品临床用法：通常对成人在开始的2日内1日6支(阿加曲班60mg)以适当量的输液稀释，经24小时持续静脉滴注。其后的5日中1日2支(阿加曲班20mg)，以适当量的输液稀释，每日早晚各1次，每次1支(阿加曲班10mg)，1次3小时静脉滴注。
参考阿加曲班注射液临床用量，以成人每天15mg计，按成人70kg和12kg犬等效剂量折算系数法可得犬用药剂量为：人用量×0.32/12，初步定为0.4mg/kg。
3、动物药液配制：
0.4mg/kg剂量溶液：取相应的供试品溶液0.8ml(0.5mg/ml测试药物)+0.9％氯化钠注射液9.2ml；
4、试验过程：
每只动物给药前取血测定全血凝固时间(CT)、复钙时间(RT)、凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)、白陶土部分凝血活酶时间(APTT)、血小板粘附率、血小板聚集率等指标作为药前值，测定完毕，每组动物按10ml/kg体积给予相应的动物药液，每天一次，连续3天，第三天给药后15分钟取血测以上凝血相关指标，测试结果见表3～9。
其中，全血凝固时间的测定方法：取试管3个，标号为1、2、3号。用一次性无菌注射器顺利地抽取犬静脉血3ml，自血流入针头开始计时，去针头后沿管壁每管缓慢注入血液1ml，置37℃水浴中。每隔一定时间将第一管倾斜1次，直至将试管倒置血液不流动为止；再依次观察第二管，第二管凝固后，再观察第三管。以第三管凝固时间为凝血时间。
复钙时间测定方法：取枸橼酸钠抗凝血1ml，离心取血浆0.2ml，加0.025mol/L的氯化钙溶液0.2ml，混匀后置于37℃水浴，从加钙起计时，直至凝固的时间为复钙时间。
其它测试采用仪器测定。
5、数据统计及结果判定：
每组动物药前和药后各个指标以均数±标准差
表示。将各药物组药后变化值与空白对照组药后变化值进行t检验，以判断药物的效果。
表3：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬全血凝固时间(CT)的影响(
n＝6)
*P＜0.05 **P＜0.01与正常对照组比较。
结果表明，与正常对照组相比，阿加曲班注射液S体和R体均能明显延长全血凝固时间(CT)，其中S体的作用效果约为R体的两倍。
表4：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬复钙时间(RT)的影响(
n＝6)
*P＜0.05 **P＜0.01与正常对照组比较。
结果表明，与正常对照组相比，阿加曲班注射液S体和R体均能明显延长复钙时间(RT)，其中S体的作用效果约为R体的三倍。
表5：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬凝血酶原时间(PT)的影响(
n＝6)
*P＜0.05 **P＜0.01与正常对照组比较。
结果表明，阿加曲班注射液S体能明显延长犬凝血酶原时间(PT)，与正常对照组比较，有显著性差异(P＜0.05或P＜0.01)；R体亦有一定的作用，但与正常对照组比较无显著性差异(P＞0.05)。S体的作用效果约为R体的两倍。
表6：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬凝血酶时间(TT)的影响(
n＝6)
*P＜0.05 **P＜0.01与正常对照组比较。
结果表明，阿加曲班注射液R体和S体均都能明显延长犬凝血酶时间(TT)，与正常对照组相比，有显著性差异(P＜0.01)，其中S体的作用效果略强于R体。
表7：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬白陶土部分凝血活酶时间(APTT)的影响(
n＝6)
*P＜0.05 **P＜0.01与正常对照组比较。
结果表明，阿加曲班注射液S体能明显延长犬白陶土部分凝血活酶时间(APTT)，与正常对照组相比，有显著性差异(P＜0.05)；R体亦有一定的作用，但与正常对照组比较无显著性差异(P＞0.05)。S体的作用效果约为R体的两倍。
表8：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬血小板粘附率的影响(
n＝6)
P＞0.05与正常对照组比较。
结果表明，阿加曲班注射液R体和S体对血小板粘附率都有一定的降低作用，但与正常对照组相比，无显著性差异(P＞0.05)。
表9：阿加曲班注射液S体、R体及正常对照组药液对正常犬血小板聚集率的影响(
n＝6)
P＞0.05与正常对照组比较。
结果表明，阿加曲班注射液R体和S体对血小板聚集率都有一定的降低作用，但与正常对照组相比，无显著性差异(P＞0.05)。
试验结果表明，21(S)阿加曲班一水合物比21(R)阿加曲班一水合物能更显著延长全血凝固时间(CT)；能更显著延长复钙时间(RT)；能更明显延长犬凝血酶时间，能更明显延长犬白陶土部分凝血活酶时间(APTT)，较强延长犬凝血酶时间(TT)，上述试验21(S)阿加曲班与正常对照组相比均有显著性差异。二者对血小板粘附率和聚集率均有降低作用，但无显著性差异。试验结果表明，21(S)阿加曲班一水合物与21(R)阿加曲班一水合物比较，有更显著的抗凝血作用，单一成分21(S)阿加曲班作为抗凝血酶药物将提高效果或降低用量。
Claims (1)
1.一种21(S)阿加曲班的定向合成方法，其特征为：所述的21(S)阿加曲班的定向合成方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)以(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐作为原料，将其溶于二氯甲烷或氯仿中，冷却至5℃，然后加入三乙胺缚酸剂，再滴加(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰氯，室温下搅拌至(2R，4R)-1-[NG-硝基-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸乙酯盐酸盐消失，反应制得(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸酯VI：
2)将中间体VI与乙醇混合，搅拌下加入氢氧化钠，然后室温下搅拌使中间体VI碱化溶解，用乙酸乙酯和氯仿洗涤反应物，之后将洗涤后的水相用盐酸酸化，析出固体得中间体VII——(2R，4R)-1-[NG-硝基-N2-[(3S)-1，2，3，4-四氢-3-甲基-8-喹啉磺酰基]-L-精氨酰基]-4-甲基-2-哌啶甲酸：
3)将中间体VII与钯碳、三苯基磷、乙醇和冰乙酸混合，在一定的温度和压力下利用钯碳催化氢化脱硝基保护，反应结束后将反应物过滤除去钯碳，得21(S)阿加曲班VIII：
所述的步骤3)中氢化压力为10kg/cm2，反应温度为65.70℃。
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| EP0008746A1 (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-19 | Mitsubishi Kasei Corporation | Alpha-(N-arylsulfonyl-L-argininamides, processes for their preparation and pharmaceutical compositions containing these substances |
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| EP0008746A1 (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-19 | Mitsubishi Kasei Corporation | Alpha-(N-arylsulfonyl-L-argininamides, processes for their preparation and pharmaceutical compositions containing these substances |
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