CN102633833A - 磷酸肌酸钠的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磷酸肌酸钠的制备方法。包括如下步骤：a)三氯氧磷与水在0℃~10℃的温度条件下反应2~3h生成氯磷酸；b)S-甲基异硫脲硫酸盐与氯磷酸在偶极非质子溶剂中反应生成磷酰化S-甲基异硫脲；c)磷酰化S-甲基异硫脲加水溶解后与肌氨酸反应生成磷酸肌酸；d)磷酸肌酸加入氢氧化钠或者甲醇钠调节pH至8~9后，加入无水乙醇，析晶、过滤、真空干燥得到磷酸肌酸钠。本发明通过将三氯氧磷制备成氯磷酸这一活性物质来引入磷酸基团，使得三氯氧磷的用量大大减小，并且对环境的污染也相应减轻，本发明为无钡工艺，不引入重金属、安全，副产物均为气体，后处理简单、且收率高、生产成本低。

Description

磷酸肌酸钠的制备方法

技术领域

本发明属于制药工程技术领域，涉及磷酸肌酸钠的制备方法，尤其涉及心血管系统药物磷酸肌酸钠的制备方法。

背景技术

磷酸肌酸钠由欧辉制药厂开发，1992年首先在意大利上市，目前已经在俄罗斯、波兰、阿根廷等国家上市。1995年我国开始进口本品，商品名“护心通”，2000年国家药监局批准意大利阿尔法韦士曼制药公司的“里尔统”（Neoton）在中国上市。磷酸肌酸钠英文名为Creatine PHospHate Sodium，化学名称为N-[亚氨基(膦氨基)甲基]-N-甲基甘氨酸二钠盐四水合物，CAS：922-32-7，分子量：327.14，化学结构式如下：

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磷酸肌酸在肌肉收缩的能量代谢中发挥重要作用，它是心肌和骨骼肌的化学能量储备，并用于ATP的再合成，ATP的水解为肌动球蛋白收缩过程提供能量。目前我国心血管疾病的死亡率排在所有疾病的第二位，随着社会老龄化及人民生活水平的提高,心血管疾病患者人数逐年快速增长。作为心肌保护和能量补充剂的磷酸肌酸钠是FDP（二磷酸果糖）换代产品，能效力约为二磷酸果糖的3.16倍，临床疗效确切，安全性高。

目前，该产品的合成方法主要分为两种，一种为生物合成（酶法），另外一种为化学合成法，化学合成法又分为：钡盐法，钙盐法，无钡法三种。

方法一：CN1478899提供了一种酶法生产磷酸肌酸钠的方法，吉林英联生物技术有限公司采用的就是该方法，也是国内目前唯一一家采用酶促工程生产磷酸肌酸钠的厂家。该方法从动物肌肉中提取的肌酸激酶，以三磷酸腺苷和肌酸在最适酶反应条件下生产磷酸肌酸。生产工艺完全模拟了人体内磷酸肌酸的合成过程。实际上由于磷酸肌酸钠本身为一简单的，无立体结构要求的化合物，酶法合成的优势无从发挥，另外反应结束后酶法亦没有解决产品的分离纯化问题，故目前化学合成法仍为生产磷酸肌酸钠的主要途径。

方法二：文献Hoppe-Seyler's Zeitschrift fuer PHysiologische Chemie; 1938(256), 193~196.中Zeile; Fawaz首次提到了磷酸肌酸钠的化学合成法，为钙盐法。以一水肌酸和三氯氧磷为主要原料，其合成步骤如下：

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大量溶剂的使用，繁琐的操作过程使得该工艺毫无生产价值。

在随后后的文献报道例如：De Marchi, Franco; Verra, C. Industrie Chimique Belge (1967), 32, 174-175；赵春山，哈尔滨理工大学学报2004年8月9卷4期，有针对上述工艺在实际生产中存在的问题提出的改进方法，并提出了与上述工艺路线大同小异的工艺路线，仅在后处理方面加以改进，即将生成的磷酸肌酸以钡盐的形式与无机盐分离，然后把钡盐转化成钠盐，即为钡盐法。钡盐的引入简化了操作，但同时磷酸肌酸钠中残留的钡离子也给该物质作为一个注射用药物带来了安全隐患。

CN10486730中提到的方法亦是对上述工艺的一种改进，先将肌酸和乙腈混合，搅拌使溶液变清，然后加入N，N-二异丙基乙胺最为吸酸剂，冷却后加入三氯氧磷，室温下搅拌60小时，减压下温度不高于50℃的情况下，蒸去大部分溶剂，然后加入氢氧化钠的水溶液成盐得产品磷酸肌酸钠。该工艺使用了N，N-二异丙基乙胺作为吸酸剂，避免了有毒物质三氯氧磷的大量使用，另外用乙腈作溶剂，方便进行减压浓缩。然而，由于肌酸为强极性物质，仅在热水中溶解，故当用乙腈做溶剂时，溶剂量较大，且吸酸剂的使用同样会有盐的产生，有机盐和产品同样具有在水溶解，加醇析出的特性，对产品质量影响显著。 

方法三：文献Jesus A. Process for the preparation of pHospHocreatine and or pHospHocreatinine: US, 3036087 [P]. 1962-05-22.提供了一条全新的无钡盐参与的工艺。以S-甲基异硫脲为原料，经二苄氧基磷酰化、氧化得氰基磷酰胺，后者与肌氨酸缩合，得到2-苄氧基磷酸肌酸酐，催化氢化完成脱苄基，碱性条件下水解，加过量乙醇，使产品分离，其步骤如下：

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该工艺是完全的无钡生产工艺，副反应少，产品易纯化，为医用原料的生产提供了参考。但是原料价格高，还需要用钯做催化剂进行氢化脱苄反应，整个工艺路线偏长,不过该工艺具有很好的启发意义,尤其是最后使用乙醇析晶的方式。

方法四：CN101033237以肌酐和三氯氧磷为主要原料，先制成肌酐磷酰氯，在碱性条件下开环水解制得磷酸肌酸钠。其步骤如下：

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该工艺也是无钡生产工艺,避免了使用大量溶剂，过量的三氯氧磷可以回收套用，另外该工艺还经过了中间体肌酐磷酰氯的纯化过程具有一定的生产价值。然而该工艺最终产品的纯化需通过阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，后处理繁琐，生产成本较高。

综上所述，制备磷酸肌酸钠的现有技术存在的缺点可以归结为：首先，多数方法由于使用了钡离子，产物中会引入的钡盐不仅影响了下游纯化工艺中产品的纯度，而且钡作为重金属对人体极其有害；其次，生物酶法生产工艺要求繁复，操作不便，生产成本高；再者，由于其他缺陷，使得不可避免地进入了复杂的纯化工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不引入重金属、安全且工艺简单、收率高、生产成本低的磷酸肌酸钠的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种磷酸肌酸钠的制备方法，包括如下步骤：

a）             三氯氧磷与水在0℃~10℃的温度条件下反应2~3 h生成氯磷酸；

b）S-甲基异硫脲硫酸盐与步骤a）中得到的氯磷酸在偶极非质子溶剂中反应生成磷酰化S-甲基异硫脲；

c） 步骤b）中得到的磷酰化S-甲基异硫脲加水溶解后与肌氨酸反应生成磷酸肌酸；

d）往步骤c）中生成的磷酸肌酸中加入氢氧化钠或者甲醇钠溶液调节pH至8~9后，加入无水乙醇，析晶、过滤、真空干燥得到磷酸肌酸钠。

该方法还包括步骤e），将步骤d）中得到磷酸肌酸钠加入水和无水乙醇，水和无水乙醇的体积比为1:3~4，析晶、过滤、真空干燥得到磷酸肌酸钠成品。

步骤b）中S-甲基异硫脲硫酸盐与氯磷酸的摩尔比为1:1~2，反应温度为20℃~60℃，反应时间为0.5~2 h。 

步骤b）中的偶极非质子溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、丙酮、吡啶、二恶烷、六甲基磷酰胺中的一种。

步骤c）中磷酰化S-甲基异硫脲和肌氨酸的摩尔比为1:1~1.2，反应温度为20℃~40℃，反应时间5~8 h。

步骤d）中所加无水乙醇与步骤c）中所加水的体积比为1:3~4。

上述真空干燥的干燥温度为45℃。

步骤a）中三氯氧磷与水的摩尔比为1:2。

本发明通过将三氯氧磷制备成氯磷酸这一活性物质来引入磷酸基团，使得三氯氧磷的用量大大减小，并且对环境的污染也相应减轻，磷酰化S-甲基异硫脲和肌氨酸的反应在水溶液中进行，所生成的仅有的反应副产物甲硫醇沸点为7.6℃，常温下为气体且不溶于水，会从反应液中排出，甲硫醇虽然有不愉快的气味，但用氢氧化钠溶液吸收后可以生成气味较小的甲硫醇钠，而随着甲硫醇的不断被吸收，反应也进行得更完全，所生成的产品更纯净，反应结束后，加入碱性物质，调节反应液pH至8~9，再加入无水乙醇，即可得到纯度较高的磷酸肌酸钠。本发明为无钡工艺，不引入重金属、安全，副产物均为气体，后处理简单、且收率高、生产成本低。

具体实施方式

本发明可由下述实例得到进一步的阐述，但并不是限制本发明。

试剂的准备：

1.      三氯氧磷POCl₃，市售，分析纯。

2.      S-甲基异硫脲CAS：867-44-7  C₂H₆N₂S，市售，分析纯。   

3.      N,N-二甲基甲酰胺DMF，市售，分析纯。

4.      乙腈CH₃CN，市售，分析纯。

5.      肌氨酸C₃H₇NO₂，市售，分析纯。

6.      氢氧化钠NaOH，市售，分析纯。

7.      乙醇C₂H₅OH，市售，分析纯。

实施例1

a)                  在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36g，2.0mol），加完后，控制反应液温度5℃~10℃搅拌2小时。密闭保存备用；

b)                  在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(60.0g，0.67mol），N，N-二甲基甲酰胺DMF 600mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸1mol，控制反应液温度35℃~40℃搅拌5小时，减压蒸去N，N-二甲基甲酰胺得到磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c)                      在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol），去氧离子水400mL，控制反应液温度20℃~25℃分批加入肌氨酸(71.3g，0.80mol），完毕后，控制反应液温度30℃~35℃搅拌6小时，用30%的氢氧化钠溶液调节pH至8~9，加入 1600mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（118.5 g，0.56 mol）收率84%；

d)                     在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（118.5g，0.56mol），加入去氧离子水300mL，加入1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（105.2g，0.50mol）收率89%。磷酸肌酸钠成品含量99.71%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例2

a)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36g，2.0mol），加完后，控制反应液温度0℃~5℃搅拌3小时。密闭保存备用；

b)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(45.0g，0.50mol），二甲亚砜450mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸1mol，控制反应液温度20℃~30℃搅拌6小时，减压蒸去二甲亚砜得到磷酰化S-甲基异硫脲(85.0g，0.5mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c） 在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(85.0g，0.50mol），去氧离子水300mL，控制反应液温度25℃~30℃分批加入肌氨酸(53.5g，0.60mol），完毕后，控制反应液温度35℃~40℃搅拌5小时，用30%的氢氧化钠溶液调节pH至8~9，加入900mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（94.0g，0.45 mol）收率90%；

d） 在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（94.0g，0.45mol），加入去氧离子水300mL，加入1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（80.0g，0.38mol）收率84%。磷酸肌酸钠成品含量99.89%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例3

a)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0 mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36 g，2.0 mol），加完后，控制反应液温度2℃~7℃搅拌2.5小时。密闭保存备用；

b)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(60.0g，0.67mol），丙酮600mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸0.67mol，控制反应液温度40℃~50℃搅拌2小时，减压蒸去丙酮得到磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol），去氧离子水400mL，控制反应液温度20℃~25℃分批加入肌氨酸，完毕后，控制反应液温度25℃~30℃搅拌8小时，用20%的甲醇钠溶液调节pH至8~9，加入 1600mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（125.0g，0.59mol）收率88%；

d)        在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（125.0 g，0.59 mol），加入去氧离子水300mL，加入900mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（109.4g，0.52mol）收率88%。磷酸肌酸钠成品含量99.75%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例4

a)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36g，2.0mol），加完后，控制反应液温度5℃~10℃搅拌2小时。密闭保存备用；

b)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(60.0g，0.67mol），吡啶400mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸1.34mol，控制反应液温度20℃~30℃搅拌5小时，减压蒸去吡啶得到磷酰化S-甲基异硫脲(114 g，0.67 mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c)        在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol），去氧离子水500mL，控制反应液温度20℃~25℃分批加入肌氨酸(71.3g，0.80mol），完毕后，控制反应液温度30℃~35℃搅拌6小时，用30%的甲醇钠溶液调节pH至8~9，加入 1500mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（118.5g，0.56mol）收率84%；

d)        在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（118.5g，0.56mol），加入去氧离子水300mL，加入1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（105.2g，0.50mol）收率89%。磷酸肌酸钠成品含量99.71%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例5

a)在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36g，2.0mol），加完后，控制反应液温度5℃~10℃搅拌2小时。密闭保存备用；

b)      在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(60.0g，0.67mol），乙腈500mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸1mol，控制反应液温度40℃~50℃搅拌3小时，减压蒸去乙腈得到磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c)在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol），去氧离子水400mL，控制反应液温度35℃~40℃分批加入肌氨酸，完毕后，控制反应液温度25℃~30℃搅拌8小时，用20%的甲醇钠溶液调节pH至8~9，加入 1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（125.0g，0.59mol）收率88%；

d)      在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（125.0g，0.59mol），加入去氧离子水300mL，加入1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（109.4g，0.52mol）收率88%。磷酸肌酸钠成品含量99.75%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例6

a)      在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入三氯氧磷POCl₃(153.33g，1.0 mol），冰水浴降温至0℃~5℃，慢慢滴加去氧离子水(36g，2.0mol），加完后，控制反应液温度5℃~10℃搅拌3小时。密闭保存备用；

b)      在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入S-甲基异硫脲(60.0g，0.67mol），二恶烷500mL，搅拌均匀后加入上述制备的氯磷酸0.67mol，控制反应液温度40℃~50℃搅拌2小时，减压蒸去二恶烷得到磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol）。该步反应的中间体无需纯化全量继续往下做；

c)      在已配置氢氧化钠吸收装置的反应瓶中，加入上述制备的磷酰化S-甲基异硫脲(114g，0.67mol），去氧离子水400mL，控制反应液温度20℃~25℃分批加入肌氨酸，完毕后，控制反应液温度30℃~35℃搅拌7小时，用20%的甲醇钠溶液调节pH至8~9，加入 1500mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠粗品（125.0g，0.59mol）收率88%；

d)      在反应瓶中，加入上述制备的磷酸肌酸钠粗品（125.0 g，0.59 mol），加入去氧离子水300mL，加入1200mL无水乙醇，室温搅拌析晶，过滤，滤饼用少量无水乙醇洗涤，45℃真空干燥，得磷酸肌酸钠成品（109.4g，0.52mol）收率88%。磷酸肌酸钠成品含量99.75%；有关物质检查采用HPLC法，有关物质小于0.1%。

实施例7

本实施例说明对产物的定性检测方法。

元素分析：

按磷酸肌酸钠的分子式C₄H₁₆N₃Na₂O₉P计算元素组成是，C:14.69%、H:4.93%、N:12.84%、P:9.47%、Na:14.06%；上述实施例制备得到的成品其实测平均值为：C:14.67%、H:4.93%、N:12.80%、P:9.6%、Na:13.9%；与理论值在误差均小于0.3%。且分析得出C:H:N:Na:P为4:16:3:2:1，元素组成与磷酸肌酸钠的分子式相符。

样品红外光谱：

实施例1制备得到的成品经红外光谱分析表明分子结构中有羟基、亚胺、不对称-CH₂、-P＝O、- C-N、-C-O、-P-N、-P-O等结构基团，上述红外吸收谱峰均与磷酸肌酸钠的主要官能团相符合。

实施例1制备得到的磷酸肌酸钠成品质谱：

质荷比210.0为 [M-2Na+H]^-，质荷比192.0为[M-H₂O-2Na+H]^-，质荷比232.0为[M-Na]^-，与磷酸肌酸钠的分子量211.12一致。

经元素分析、红外等分析，实施例制备得到的成品与目标化合物磷酸肌酸钠一致。

Claims (8)

1.一种磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)三氯氧磷与水在0℃~10℃的温度条件下反应2~3 h生成氯磷酸；

b)S-甲基异硫脲硫酸盐与步骤a）中得到的氯磷酸在偶极非质子溶剂中反应生成磷酰化S-甲基异硫脲；

c)步骤b）中得到的磷酰化S-甲基异硫脲加水溶解后与肌氨酸反应生成磷酸肌酸；

d)往步骤c）中生成的磷酸肌酸中加入氢氧化钠或者甲醇钠溶液调节pH至8~9后，加入无水乙醇，析晶、过滤、真空干燥得到磷酸肌酸钠。

2.根据权利要求1所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于还包括步骤e），将步骤d）中得到磷酸肌酸钠加入水和无水乙醇，水和无水乙醇的体积比为1:3~4，析晶、过滤、真空干燥得到磷酸肌酸钠成品。

3.根据权利要求1或2所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于步骤b）中S-甲基异硫脲硫酸盐与氯磷酸的摩尔比为1:1~2，反应温度为20℃~60℃，反应时间为2~6 h。

4.根据权利要求1所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于步骤b）中的偶极非质子溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙腈、丙酮、吡啶、二恶烷、六甲基磷酰胺中的一种。

5.根据权利要求3所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于步骤c）中磷酰化S-甲基异硫脲与肌氨酸的摩尔比为1:1~1.2，反应温度为20℃~40℃，反应时间5~8 h。

6.根据权利要求1所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于步骤d）中所加无水乙醇与步骤c）中所加水的体积比为：1:3~4。

7.根据权利要求1所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于真空干燥的干燥温度为45℃。

8.根据权利要求1所述的磷酸肌酸钠的制备方法，其特征在于步骤a）中三氯氧磷与水的摩尔比为1:2。