背景技术
盐酸莫西沙星(Moxifloxacin hydrochloride)化学名为:1-环丙基-6-氟-1,4-二氢-8-甲氧基-7-[(4αS,7αS)-八氢-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶-6-基]-4-氧代-3-喹啉羧酸盐酸盐,Cas No.: 151096-09-2,具有下式所示的化学结构。
盐酸莫西沙星是德国拜耳医药公司研制的超广谱喹诺酮类抗生素,于1999年9月首次在德国上市,同年12月获FDA批准在美国上市。在中国上市的有片剂、胶囊剂及注射剂。盐酸莫西沙星具有广谱的抗菌活性,尤其是对革兰氏阳性、支原体、衣原体、军团菌等活性远优于环丙沙星,并且对厌氧菌有效。它在人体半衰期长,每日给药1次400mg,即可达到满意的临床效果。临床主要用于治疗急性窦腺炎、慢性支气管炎的急性发作、社区获得性肺炎,以及无并发症的皮肤感染和皮肤软组织感染。本品具有广谱,高效,低毒,呈低水平耐药,几乎没有光敏反应等优点,被认为是“治疗呼吸道感染接近理想的药物”。
盐酸莫西沙星的质量标准在英国药典、欧洲药典和美国药典中已有收载,其中明确指出可能含有A、B、C、D、E共计5种杂质,结构如下:
在上述标准中,该5种杂质采用混合对照的方法进行系统适应性试验来控制杂质含量,但是并未采用杂质对照品法进行定量控制。
公开文献中已有Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2004,34:1125-1129和CHROMATOGRAPHIA,2009,69:993-999等报道了在盐酸莫西沙星中含有的杂质里包含式
化合物所示杂质。
此外,中国专利(申请号201210020365.1)公开了莫西沙星杂质F的制备方法,以及其酸加成盐或碱金属盐的形式及相应制备方法。具体地,该专利是首先将(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷的8位氨基连接保护基团,柱层析分离得到单Boc保护产物,进行甲基化反应,脱去Boc保护基,最终得到N-甲基化的(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷。最后按照大多文献报道的莫西沙星合成方法进行制备杂质F。
该制备方法反应步骤冗长(共约8步),制备步骤繁琐,体现为(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷上的两个氮原子连接Boc保护基的反应选择性差,第二步就涉及到难度较大的柱层析纯化。而且,壬烷衍生物属于环状烷烃,没有紫外荧光吸收,给监测反应进程和分离所需产品带来了困难,进而导致总体收率偏低。而且,该方法所述得到莫西沙星杂质F及其盐的形式,只是概述了其制备流程和操作方式,无论是中间体还是终产物,均没有提供充分的物理化学数据来确证其结构。
《化学药物杂质研究的技术指导原则》(【H】GPH3-1,第6-7页)指出:有机杂质的检测一般多采用HPLC法。如采用HPLC法,须采用峰面积法,具体定量方法采用外标法(杂质对照品法),外标法定量比较准确。因此,提供一种简便、高效的制备高纯度的莫西沙星杂质F的方法,对于莫西沙星杂质的相关研究意义重大。它可以用于莫西沙星生产中的杂质定性和定量分析,从而可以提高莫西沙星的质量标准,为人民群众安全用药提供重要的指导意义。
发明内容
为了提高盐酸莫西沙星的质量,降低临床用药的风险,本发明提供了一种莫西沙星杂质F的制备方法,快速、简便、高效地得到杂质对照品,对采用外标法(即杂质对照品法)来严格控制盐酸莫西沙星的质量做出贡献。
本发明提供一种莫西沙星杂质F(式
化合物)的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)将盐酸莫西沙星(式
化合物)溶于水,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7-8,用二氯甲烷萃取水相,得到莫西沙星游离碱(式
化合物)的二氯甲烷溶液;
(2)在莫西沙星游离碱(式
化合物)的二氯甲烷溶液中加入甲基化试剂和缚酸剂,在31-37℃搅拌反应8-12h,薄层板监测反应进程,待反应完全,过滤除去不溶物,得到富含式
化合物的反应液;
(3)向步骤(2)中得到的富含式
化合物的反应液中加入碱性水溶液,搅拌回流反应2h,薄层板监测反应进程。待反应完全,冷却至室温,采用冰醋酸调节pH至7,分取二氯甲烷层,加无水硫酸钠干燥,过滤,减压浓缩至干,得到淡黄色的莫西沙星杂质F(式
化合物)的粗品;
(4)将步骤(3)中得到的式
化合物粗品采用甲醇、乙醇或者它们和水的混合溶剂作为重结晶溶剂,回流条件下溶解澄清,过滤,滤液在-10至-5℃冷却析晶8h,得到式
化合物的晶状固体,即莫西沙星杂质F。
进一步地,步骤(2)中所述的甲基化试剂为碘甲烷、硫酸二甲酯、氟磺酸甲酯、三氟甲磺酸甲酯中的一种。优选碘甲烷或者三氟甲磺酸甲酯。
进一步地,步骤(2)中所述的缚酸剂为甲醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇钠、碳酸钾、碳酸钠,三乙胺、二异丙基乙基胺中的一种。优选叔丁醇钾或者碳酸钾或者三乙胺。
进一步地,所述的甲基化试剂、缚酸剂和盐酸莫西沙星(式
化合物)的摩尔比为2:2:1。
进一步地,步骤(3)中所述碱性水溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化锂溶液。优选氢氧化钠水溶液的浓度为10%(W/V,重量体积百分比)。
进一步地,步骤(4)中所述的重结晶溶剂优选为甲醇单一溶剂或者乙醇和水(体积比1:1)的混合溶剂。
本发明的有益效果为:
在现已公开的莫西沙星杂质F的制备方法(中国专利,申请号201210020365.1)中,其将(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷选择性地进行8位氨基连接Boc保护基,柱层析分离得到单Boc保护产物,进行甲基化反应,脱去Boc保护基后,得到N-甲基化的(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷,最后按照大多文献报道的莫西沙星合成方法进行制备杂质F。该方法存在如下缺陷:1)(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷两个氮原子上Boc单保护的选择性不高,第二步就涉及柱层析分离,且该壬烷衍生物属于环状烷烃,没有紫外荧光显示,给监测反应进程和分离所需产品带来了困难;2)反应步骤冗长;3)总体收率低;4)无论是中间体还是终产物,均没有提供充分的物理化学数据来确证其结构。
因此,本发明报道的莫西沙星杂质F的制备方法,是将盐酸莫西沙星为起始原料,经过碱化游离,甲基化反应以及碱性水解三步反应,经由一次重结晶操作,得到高纯度莫西沙星杂质F的结晶固体。本发明具有合成路线简短,操作简便,所得杂质产物纯度较高(HPLC纯度99.5%-99.8%),可应用于对照品研究等特点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例,对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
取盐酸莫西沙星(30g,0.068mol),用水600mL溶解,饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,加入二氯甲烷(300ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h,加入碘甲烷(18g,0.126mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),无水碳酸钾(18g,0.13mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),32-35℃搅拌反应12h,TLC监测反应。反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化钠溶液400ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,然后用冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约18.5g。将上述粗品固体悬浮在甲醇190mL中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约14.5g,总收率51%。HPLC纯度99.6%。
实施例2
取盐酸莫西沙星(15g,0.034mol),用水300mL溶解,饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(150ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h,加入碘甲烷(9.7g,0.068mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),叔丁醇钾(7.6g,0.068mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),30-32℃搅拌反应10h,TLC监测反应,反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化钠溶液220ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约9.1g。将上述粗品固体悬浮在甲醇和水的混合溶剂(85mL,甲醇和水体积比2:1)中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约6.9g,总收率约48%。HPLC纯度99.5%。
实施例3
取盐酸莫西沙星(20g,0.045mol),用水400mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(200ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h,加入碘甲烷(12.8g,0.09mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),三乙胺(9.1g,0.09mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),30-32℃搅拌反应10h,TLC监测反应,反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化锂溶液280ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约11.8g。将上述粗品固体悬浮在乙醇和水的混合溶剂(90mL,乙醇和水体积比1:1)中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约9.5g,总收率约50%。HPLC纯度99.6%。
实施例4
取盐酸莫西沙星(18g,0.041mol),用水360mL溶解,饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,加入二氯甲烷(180ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h,加入硫酸二甲酯(10.3g,0.082mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),无水碳酸钾(11.3g,0.082mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),35-37℃搅拌反应12h,TLC监测反应,反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化锂溶液250ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约10.3g。将上述粗品固体悬浮在甲醇110mL中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约8.0g,总收率约47%。HPLC纯度99.6%。
实施例5
取盐酸莫西沙星(12g,0.027mol),用水240mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(120ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h,加入硫酸二甲酯(6.8g,0.054mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),叔丁醇钾(6.1g,0.054mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),35-37℃搅拌反应12h,TLC监测反应,反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化锂溶液170ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约7.4g,。将上述粗品固体悬浮在乙醇和水的混合溶剂(60mL,乙醇和水体积比1:1)mL中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约5.5g,总收率约48%。HPLC纯度99.5%。
实施例6
取盐酸莫西沙星(30g,0.068mol),用水600mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(300ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h。然后加入三氟甲磺酸甲酯(20.6g,0.126mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),无水碳酸钾(17.3g,0.126mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),31-33℃搅拌反应8h,TLC监测反应。反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化钠溶液400ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,然后用冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约19.0g。将上述粗品固体悬浮在甲醇190mL中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约14.8g,总收率52%。HPLC纯度99.7%。
实施例7
取盐酸莫西沙星(15g,0.034mol),用水300mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(150ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h。然后加入三氟甲磺酸甲酯(10.3g,0.063mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),三乙胺(6.3g,0.063mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),31-33℃搅拌反应8h,TLC监测反应。反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化锂溶液220ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约9.2g。将上述粗品固体悬浮在乙醇和水的混合溶剂(75mL,乙醇和水体积比1:1)中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约7.6g,总收率53%。HPLC纯度99.8%。
实施例8
取盐酸莫西沙星(22g,0.050mol),用水440mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7-8,再加入二氯甲烷(220ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h。然后加入氟磺酸甲酯(11.4g,0.1mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),无水碳酸钾(13.8g,0.1mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),32-34℃搅拌反应9h,TLC监测反应。反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化钠溶液300ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约13.1g。将上述粗品固体悬浮在乙醇和水的混合溶剂(105mL,乙醇和水体积比1:1)中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约10.4g,总收率50%。HPLC纯度99.5%。
实施例9
取盐酸莫西沙星(18g,0.041mol),用水360mL溶解,用饱和碳酸氢钠溶液调节pH=7~8,再加入二氯甲烷(180ml×2)萃取水相,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥1h。然后加入氟磺酸甲酯(9.4g,0.082mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),三乙胺(8.2g,0.082mol,盐酸莫西沙星摩尔数的2倍量),33-36℃搅拌反应9h,TLC监测反应。反应完毕,抽滤除去不溶固体,滤液加入氢氧化锂溶液240ml(10%,重量体积比),回流2h,冷却到室温,冰醋酸调节pH=7,分液取有机相,无水硫酸钠干燥,真空浓缩,得到粗品固体约10.5g。将上述粗品固体悬浮在甲醇和水的混合溶剂(95mL,甲醇和水体积比2:1)中,加热回流,溶解澄清,过滤,在-10到-5℃冷却析晶8h,过滤,真空干燥(45±2℃,12h,真空度不小于0.08Mpa)得莫西沙星杂质F晶状固体约8.4g,总收率49%。HPLC纯度99.6%。
实施例10
莫西沙星杂质F的结构确证数据:
质谱(AGILENT 1100 LC/MS质谱仪,溶剂甲醇,ESI(+),70V)
MS(ESI):416.2[M+H]+
核磁氢谱和碳谱数据
1H-NMR(DMSO-d6)δ(ppm):0.9131-1.0532(m,2H),1.0756-1.2046(m,2H),1.5039-1.5232(d,1H),1.6130-1.6899(m,2H),1.7308-1.7771(t,1H),2.0658(s,1H),2.1796(s,1H),2.4024(s,1H),2.6448(s,1H),2.7255(s,1H),3.3884(m,1H),3.5537(s,3H),3.6334-3.6554(d,1H),3.7435(s,1H),3.8220-3.8553(t,1H),4.1216-4.1420(m,1H),7.6152-7.6432(d,1H),8.6379(s,1H),15.1950(s,1H).
13C-NMR(DMSO-d6)δ(ppm):8.22,9.47,21.33,22.53,36.88,40.64,43.62,52.40,54.09,54.15,61.02,63.95,106.05-106.37,116.84,134.44,136.92-137.07,140.73,149.95,151.27,154.57,165.77,175.88.
HPLC纯度测定方法:
取莫西沙星杂质F适量,加缓冲溶液(配置方法:0.5g四丁基硫酸氢铵,1.0g磷酸二氢钾,加水500ml溶解后,加2ml磷酸,用水稀释至1000ml,摇匀,即得)制得供试品液。采用Agilent苯基柱(5μm,4.6×250mm),调整流动相比例为缓冲溶液-甲醇(76:24),控制流速1.5ml/min,检测波长为293nm,柱温为45℃,分别精密量取10μl的供试品溶液注入液相色谱仪(岛津LC-20A高效液相色谱仪),记录色谱图和结果。
实施例11 对比实施例
按照中国专利(申请号201210020365.1)公开文本的实施例1(式1化合物的盐酸盐的合成)中的步骤(1),即N-甲基-(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷的合成中披露的制备方法进行如下对比试验。
实验方式:
量取N-甲基-(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷大约30g溶于干燥二氯甲烷200mL中,0℃下缓慢滴加入46.5g二碳酸二叔丁酯溶于50ml二氯甲烷的溶液。室温下搅拌3h,减压浓缩蒸除溶剂得到油状物。将该油状物进行TLC薄层板分析。尝试四种展开体系薄层板分析:单一正己烷,正己烷:乙酸乙酯=60:1,正己烷:乙酸乙酯=30:1,二氯甲烷:甲醇=20:1。显色剂选择:由于产物是属于环状烷烃胺结构,没有共轭基团,因而没有紫外吸收显示,利用氨基特有的茚三酮显溶液加上加热烘烤可以显色。
实验结果与分析:
Boc酸酐和底物(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷的投料摩尔比大约为1:1,两者在二氯甲烷中进行3h反应后,上述正己烷或者正己烷-乙酸乙酯展开剂体系下,TLC显示有绝大部分的起始原料(S,S)-2,8-二氮杂双环[4,3,0]壬烷没有参与反应,反应程度低。另外产生了少量不同于原料的新点(该点显色后颜色淡,需在浸渍茚三酮溶液之后较长时间烘烤才能显色),并且考虑到上Boc保护基对于那两个氮原子的选择性较差,故新点疑似为单保护产物和双保护取代产物的混合物。尝试用正己烷和乙酸乙酯体系无法将其分开的前提上,采用对照例所在中国专利(申请号201210020365.1)所述的二氯甲烷-甲醇(20:1)作为展开体系,结果发现原料和反应产物显示点汇集在一起,无法分开,初步判断是展开剂极性过大的缘故。
实验结论:
基于以上,采用该专利披露方法,难以将Boc单保护氨基的产物进行柱层析纯化操作,即使得到此步产物,即一定量的油状物产物,也给后续甲基化反应带来同样分离上的困难,同时导致整体产率偏低,给后续莫西沙星杂质F的纯化带来了更大的难度。
应当说明的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明的范围,凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改、等同的替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。