CN103553999B

CN103553999B - (s)-奥拉西坦晶型iii的制备方法

Info

Publication number: CN103553999B
Application number: CN201310544800.5A
Authority: CN
Inventors: 叶雷
Original assignee: Chongqing Runze Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Chongqing Runze Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: CN103553999A

Abstract

（S）-奥拉西坦晶型III的制备方法，将(S)-奥拉西坦以5mg/mL-30mg/mL溶解在水中制成水溶液，放入-18℃~-20℃的冰箱中冷冻，然后取出放入-70℃-85℃冰箱中进行预冻8-10个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干，得到(S)-奥拉西坦新晶型III。本发明所述制备方法制得的(S)-奥拉西坦新晶型III纯度高，制备方法条件温和，操作简便，引入杂质少，重现性好，生产过程易于控制，安全性高，适合工业化生产。

Description

(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法

技术领域

本发明涉及医药领域，确切的说涉及一种制备方法，具体的说涉及左旋奥拉西坦晶型III的制备方法。

背景技术

奥拉西坦(Oxiracetam)，CAS号为62613-82-5，为新一代脑代谢改善药，吡咯烷酮类(环GABOB)衍生物，吡拉西坦类似物，可促进磷酰胆碱和邻酰乙醇胺合成，促进脑代谢，通过血脑屏障对特异性中枢神经通路有刺激作用，改善智力和记忆。对脑血管病、脑损伤、脑瘤(术后)、颅内感染、痴呆、脑变性疾病等具有良好疗效。适用于轻中度血管性痴呆、老年性痴呆以及脑外伤等症引起的记忆与智能障碍。奥拉西坦由意大利史克比切姆公司于1974年首次合成，1987年上市，对记忆尤其是思维的集中比吡拉西坦更好，且毒性较小。有报道显示，奥拉西坦的左旋体比右旋活性高。

专利CN102050774A报道了一种奥拉西坦化合物的精制方法；专利CN101121688A公开了一种奥拉西坦的改进方法；专利CN101575309A、CN101367757、CN101575309分别公开了(S)-奥拉西坦的合成方法。专利CN102249975A公开了(S)-奥拉西坦晶型I及其制备方法。专利CN102351770B公开了一种奥拉西坦二水晶型。专利WO2013／020391A1公开了S-奥拉西坦晶型II和制备方法。

研发人员偶然发现，(S)-奥拉西坦除了已经公布的晶型I和晶型II外，还存在另一种新晶型。本发明所称晶型I为已中国专利CN102249975A公开的“(S)_4-羟基-2-氧代-1-吡咯烷乙酰胺晶型I及其制备方法和用途”中的晶型，所称晶型II为已公开的中国专利CN102558013A“(S)_4-羟基-2-氧代-1-吡咯烷乙酰胺晶型II及其制备方法”中公开的晶型。

对于药物的多晶型而言，不同的多晶型可以具有不同的特性，如化学稳定性、熔点、表观溶解度、溶解速率和密度等。这些性质可以直接影响原料药和制剂的处理和生产，并且会影响制剂的稳定性、溶解度和生物利用度。在药物的多晶型制成的固体制剂中，溶解度直接影响着生物利用度，通常，溶解度大的药品，生物利用度会更高。因此，药物的多晶型都与药物制剂的质量、安全性和有效性具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，本发明的完整特性如下文所述，但是为了方便起见，将所发现的(S)-奥拉西坦新晶型称为“晶型III”。该方法简单、成本低廉，制得的(S)-奥拉西坦晶型III纯度高、杂质含量低。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，采用冻干方式制备，按以下方法制得：

将(S)-奥拉西坦以5mg／mL-30mg／mL溶解在水中制成水溶液，放入-18℃～-20℃的冰箱中冷冻2.5-4小时，然后取出放入-70℃-85℃冰箱中进行预冻8-10个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干，得到(S)-奥拉西坦新晶型III。(S)-奥拉西坦水中溶解范围优选10mg／mL-20mg／mL。真空冷冻干燥机中进行冻干时间优选12-72小时。所述反应原料及试剂均为市售产品。

发明人在研发中偶然发现，(S)-奥拉西坦通过冻干的方式得到奥拉西坦晶型III，但是冷冻干燥过程中，水溶液中(S)-奥拉西坦的溶解情况存在很大的讲究，得到的(S)-奥拉西坦晶型存在很大的差异。随着(S)-奥拉西坦在水中的溶解度升高，冷冻干燥得到的(S)-奥拉西坦的晶型会纯度越来越低。

为了进一步提高晶型III的收率与纯度，优选如下方式制得的(S)-奥拉西坦：

(S)-奥拉西坦

先将S-4-氨基-3-羟基丁酸与5～20倍重量的乙醇混合，然后加入氯化亚砜在0～60℃下反应1～5小时，S-4-氨基-3-羟基丁酸与氯化亚砜摩尔比为1：1.5～1.65；获得含有中间体I的醇溶液，然后从含有中间体I的醇溶液中收集中间体I。

将从步骤(1)获得的中间体I，在S-4-氨基-3-羟基丁酸的10-15重量倍的四氢呋喃溶剂中与卤代乙酸酯在三乙胺或二甲基吡啶碱存在下催化反应5～10小时，反应温度为0～60℃，然后收集获得中间体II；中间体I与卤代乙酸酯的摩尔比为：1：1～3，中间体I与所述碱催化剂的摩尔比为：1：2～3。

将步骤(2)得到的中间体II，在甲苯溶剂中50～120℃条件下进行关环反应，时间为3～8小时，获得含有中间体III的溶液，然后从含有中间体III的溶液中收集得到中间体III。

将步骤(3)得到的中间体III，在20～30℃下与浓氨水反应4～16小时，然后从反应产物中收集目标产物(S)-奥拉西坦。

具体的说，上述(S)-奥拉西坦新晶型III的制备方法：

先将S-4-氨基-3-羟基丁酸与5～20倍重量的乙醇混合，然后加入氯化亚砜在0～60℃下反应1～5小时，S-4-氨基-3-羟基丁酸与酰化剂或催化剂(氯化亚砜)摩尔比为1：1.5～1.65；获得含有中间体I的醇溶液，然后从含有中间体I的醇溶液中收集中间体I。

将从步骤(1)获得的中间体I，在S_4-氨基-3-羟基丁酸的10-15重量倍的四氢呋喃溶剂中与卤代乙酸酯在三乙胺或二甲基吡啶碱存在下催化反应5～10小时，反应温度为0～60℃，然后收集获得中间体II；中间体I与卤代乙酸酯的摩尔比为：1：1～3，中间体I与所述碱催化剂的摩尔比为：1：2～3。

将步骤(2)得到的中间体II，在甲苯溶剂中50～130℃条件下进行关环反应，时间为3～8小时，获得含有中间体III的溶液，然后从含有中间体III的溶液中收集得到中间体III。

将上述步骤中制得的(S)-奥拉西坦以10mg／mL-20mg／mL溶解在水中制成水溶液，放入-19℃的冰箱中冷冻3-3.5小时，然后取出放入-80℃-85℃冰箱中进行预冻8-10个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干36_48小时，得到(S)-奥拉西坦新晶型III。

所述反应原料及试剂均为市售产品。

本发明的有益效果：

本发明制备方法制得的(S)-奥拉西坦新晶型III同样拥有奥拉西坦能促进磷酰胆碱和邻酰乙醇胺合成，促进脑代谢，通过血脑屏障对特异性中枢神经通路有刺激作用，改善智力和记忆，对记忆功能障碍效果明显的优点。本发明方法所制备的(S)-奥拉西坦新晶型III在水中溶解速度快，水中溶解度≥100mg／mL，生物利用度高。本发明所述制备方法制得的(S)-奥拉西坦新晶型III纯度高，制备方法条件温和，操作简便，引入杂质少，重现性好，生产过程易于控制，安全性高，适合工业化生产。

附图说明

图1是结晶型(S)-奥拉西坦晶型III的晶体结构图；

图2是结晶型(S)-奥拉西坦晶型III的晶胞堆积图；

图3是结晶型(S)-奥拉西坦晶型III单晶模拟X射线粉末衍射图；

图4是结晶型(S)-奥拉西坦晶型III单晶X射线粉末衍射图；

图5是结晶型(S)-奥拉西坦晶型III、(S)-奥拉西坦晶型II、(S)-奥拉西坦晶型I的单晶X射线粉末衍射对比图。从上到下分别为：左旋奥拉西坦无水晶型(晶型III)、无水晶型(晶型I)和0.5水晶型(晶型II)。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种(S)-奥拉西坦的合成方法，它按如下步骤进行，

(1)中间体I的制备：

取原料S-4-氨基-3-羟基丁酸50g，加入一单颈瓶中，加入乙醇250ml，搅拌，冰水浴冷却，缓慢滴入二氯亚砜150ml，保持温度不超过60℃，固体先有一个溶解过程，然后又析出，滴加快完成时固体又溶解，最后形成一个淡黄色澄清液体。继续搅拌5小时，点板见原料基本反应完全，停止反应，直接浓缩除去溶剂得淡黄色油状物，低温下固化得到中间体I。经核磁检测，中间体I为：1H-NMR(300MHz，D2O)：δ2.76-2.67(AB system,m,2H,)，3.31-3.23(AB system,m，2H)，3.75(s,3H)，4.40(m，1H)，4.70(bs，3H).13C-NMR(50MHz，D2O)：δ43.7(C-2)，48.4(C-4)，57.0(OCH，)，68.9(C-3)，177.5(C-I).中间体I为：

R1为甲基。

(2)中间体II的制备

将步骤(1)获得的中间体I溶解于500ml的四氢呋喃溶液中，冷却至外温0℃，加入三乙胺(3eq)，有大量固体生成，搅拌五分钟，开始滴加溴乙酸乙酯90ml(2eq)，滴加过程有放热现象，滴加完毕后继续搅拌2小时，点板见原料反应完全，停止反应，过滤，滤液加入EA(乙酸乙酯)500ml，水300ml，固体完全溶解，将水层用氯化钠固体饱和，分出有机层，水层用EA200ml萃取两次，合并有机层，有机层用2M的盐酸200ml洗三次，合并盐酸水相，有机相弃去，水相继续用碳酸氢钠调节pH至8，固体氯化钠饱和，EA300ml萃取三次，合并有机相，无水硫酸镁干燥，浓缩除去溶剂得到淡黄色油状物，低温下固化得到中间体II。经核磁检测，中间体II：1H-NMR(300MHz，D2O)：δ1.3(t,3H)，2.28-2.53(m,2H)，2.58-2.83(m,2H)3.51(s,2H)，3.67(s,3H)，4.09-4.12(m,3H).中间体II为：

R1为甲基，R2为乙基。

(3)中间体III的制备

将步骤(2)获得的中间体II用500ml甲苯溶解，升温至120℃，回流8小时，得到一红褐色溶液，点板见原料反应完全。停止反应，浓缩除去甲苯，加入EA(乙酸乙酯)溶解，过滤除去盐，活性炭脱色，浓缩除去得黄色油状物得到中间体III。经核磁检测，中间体III为：1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.280(t，3H)，2.38(dd，1H)，2.69(dd，1H)，3.34(dd，1H)，3.77(dd，1H)，3.93(d，1H)，4.18(d，1H)，4.19(q，2H)，4.30(bs，1H)，4.50(m，1H).中间体III：

R2为乙基。

(4)(S)-奥拉西坦的制备

将步骤(3)获得的中间体III加入浓氨水200ml，室温搅拌18小时，点板见原料反应完全，停止反应，浓缩去除水和氨气，得到黄色油状物，加入丙酮溶解油状物，加入少量品种搅拌，析出固体，少量丙酮冲洗瓶壁，-10℃结晶5小时，过滤得到类白色粗品36g。纯度99.3％，异构体比例0.2％。将该粗品溶解于100ml的水中，加热使其溶解，活性炭脱色半小时，过滤除去活性炭，冷却结晶，5℃放置过夜，次日过滤得白色固体32g，纯度99.9％，异构体比例0.1％，收率为48.2％，经核磁检测，左旋奥拉西坦：1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)δ2.10(d，1H)，2.57(dd，1H)，3.69(d，1H)，3.88(d，1H)，4.10(d，1H)，4.31(m，1H)，5.25(s，1H)，7.13(s，1H)，7.33(s，1H).旋光值：-37.3。(S)-奥拉西坦为结构式如下：

实施例2

一种(S)-奥拉西坦的合成方法，它按如下步骤进行，

(1)中间体I的制备：

取原料S-4-氨基-3-羟基丁酸1g，加入一单颈瓶中，加入乙醇20ml，搅拌，冰水浴冷却，缓慢滴入二氯亚砜30ml，保持温度不超过60℃，固体先有一个溶解过程，然后又析出，滴加快完成时固体又溶解，最后形成一个淡黄色澄清液体。继续搅拌5小时，点板见原料基本反应完全，停止反应，直接浓缩除去溶剂得淡黄色油状物，低温下固化得到中间体I。经核磁检测，中间体I为：1H-NMR(300MHz，D2O)：δ2.76-2.67(AB system,m,2H,)，3.31-3.23(AB system,m，2H)，3.75(s,3H)，4.40(m，1H)，4.70(bs，3H).13C-NMR(50MHz，D2O)：δ43.7(C-2)，48.4(C_4)，57.0(0CH，)，68.9(C-3)，177.5(C-I).中间体I为：

R1为甲基。

(2)中间体II的制备

将步骤(1)获得的中间体I溶解于100ml的四氢呋喃溶液中，冷却至外温0℃，加入二甲基吡啶(1eq)，有大量固体生成，搅拌五分钟，开始滴加溴乙酸乙酯(2eq)，滴加过程有放热现象，滴加完毕后继续搅拌2小时，点板见原料反应完全，停止反应，过滤，滤液加入EA(乙酸乙酯)100ml，水60ml，固体完全溶解，将水层用氯化钠固体饱和，分出有机层，水层用EA60ml萃取两次，合并有机层，有机层用2M的盐酸60ml洗三次，合并盐酸水相，有机相弃去，水相继续用碳酸氢钠调节pH至8，固体氯化钠饱和，EA60ml萃取三次，合并有机相，无水硫酸镁干燥，浓缩除去溶剂得到淡黄色油状物，低温下固化得到中间体II。经核磁检测，中间体II：1H-NMR(300MHz，D2O)：δ1.3(t,3H)，2.28-2.53(m,2H)，2.58-2.83(m,2H)3.51(s,2H)，3.67(s,3H)，4.09-4.12(m,3H).中间体II为：

(3)中间体III的制备

将步骤(2)获得的中间体II用100ml甲苯溶解，升温至120℃，回流8小时，得到一红褐色溶液，点板见原料反应完全。停止反应，浓缩除去甲苯，加入EA(乙酸乙酯)溶解，过滤除去盐，活性炭脱色，浓缩除去得黄色油状物得到中间体III。经核磁检测，中间体III为：1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.280(t，3H)，2.38(dd，1H)，2.69(dd，1H)，3.34(dd，1H)，3.77(dd，lH)，3.93(d，lH)，4.18(d，1H)，4.19(q，2H)，4.30(bs，1H)，4.50(m，1H).中间体III：

R2为乙基。

(4)(S)-奥拉西坦的制备

将步骤(3)获得的中间体III加入浓氨水50ml，室温搅拌18小时，点板见原料反应完全，停止反应，浓缩去除水和氨气，得到黄色油状物，加入丙酮溶解油状物，加入少量品种搅拌，析出固体，少量丙酮冲洗瓶壁，-10℃结晶5小时，过滤得到类白色粗品36g。纯度99.3％，异构体比例0.2％。将该粗品溶解于100ml的水中，加热使其溶解，活性炭脱色半小时，过滤除去活性炭，冷却结晶，5℃放置过夜，次日过滤得白色固体32g，纯度99.9％，异构体比例0.1％，收率为48.2％，经核磁检测，左旋奥拉西坦：1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)δ2.10(d，1H)，2.57(dd，1H)，3.69(d，1H)，3.88(d，1H)，4.10(d，1H)，4.31(m，1H)，5.25(s，1H)，7.13(s，1H)，7.33(s，1H).旋光值：-37.3。(S)-奥拉西坦为结构式如下：

实施例3

将实施例1制得的(S)-奥拉西坦以5mg溶解在1ml水中制成水溶液，放入-19℃的冰箱中冷冻3小时，然后取出放入-80℃冰箱中进行预冻8个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干48小时，为(S)-奥拉西坦新晶型III。

实施例4

将实施例3所制得的结晶型(S)-奥拉西坦晶型III晶体参数测定。

对(S)-奥拉西坦晶型III的单晶结构进行了解析，其晶胞为正交晶系，空间群为P4₁，a=6.583，b=6.583，c=33.532(4)，α=90.00°，β=90.00°，γ=90.00°，晶胞体积V=1453.059(17)，其晶体结构如图1所示，晶胞堆积如图2所示。

结晶型(S)-奥拉西坦晶型III的晶体学参数如下表所示：

^aR₁=∑||F_o|-|F_c||／∑F_o|.^bwR₂=[∑[w(F_o ²-F_c ²)²]／∑w(F_o ²)²]^1/2，w=1／[σ²(F_o)²+(aP)²+bP]，whereP=[(F_o ²)+2F_c ²]／3.

所述结晶型左旋奥拉西坦晶型III在衍射角度2θ为10.54、13.70、14.44、15.60、17.12、18.88、19.24、20.66、20.84、21.18、21.82、22.94、23.24、24.88、27.20、27.48、28.24、30.46、30.80、31.52、32.00、32.34、32.90、33.20、34.40、34.62、37.30、37.50、38.28、38.96、40.02度处有衍射峰，其单晶模拟X射线粉末衍射图如图3所示，其中2θ为14.44、17.12、18.88、19.24、20.66、20.84、21.18°处有衍射峰强峰出现。图3是上述结晶型(S)-奥拉西坦从单晶结构数据模拟的粉末衍射图，单晶模拟是以完美结晶为前提进行模拟的，而实际当中很难出现绝对完美，可能导致相近的两个峰便会合并成为一个峰，而导致峰宽化。图4和图3两者的峰基本重合，重合度在99％以上，从技术上讲可以认为制备的结晶型(S)-奥拉西坦晶型III为纯的单一晶型。

本发明的结晶型(S)-奥拉西坦晶型III，其粉末X射线图以晶面间距d、Bragg角(2θ)和相对强度的百分比I晶型表达，如下所示：

实施例5

将结晶型(S)-奥拉西坦晶型III、结晶型(S)-奥拉西坦晶型II、结晶型(S)-奥拉西坦晶型I做粉末衍射实验对比，如图5所示。

实施例6

将(S)-奥拉西坦以50mg溶解在2ml水中制成水溶液，放入-18℃的冰箱中冷冻2.5小时，然后取出放入-70℃冰箱中进行预冻10个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干36小时，将冻干得到的晶型用实施例4的方法鉴定，为(S)-奥拉西坦新晶型III。

实施例7

将(S)-奥拉西坦以40mg溶解在2ml水中制成水溶液，放入-20℃的冰箱中冷冻4小时，然后取出放入-80℃冰箱中进行预冻9个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干72小时，将冻干得到的晶型用实施例4的方法鉴定，为(S)-奥拉西坦新晶型III。

实施例8

将(S)-奥拉西坦以30mg溶解在1ml水中制成水溶液，放入-20℃的冰箱中冷冻3小时，然后取出放入-80℃冰箱中进行预冻8个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干12小时，将冻干得到的晶型用实施例4的方法鉴定，为(S)-奥拉西坦新晶型III。

实施例9

将(S)-奥拉西坦以10mg溶解在1ml水中制成水溶液，放入-18℃的冰箱中冷冻3小时，然后取出放入-75℃冰箱中进行预冻8个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干48小时，将冻干得到的晶型用实施例4的方法鉴定，为(S)-奥拉西坦新晶型III。

实施例10

在已有生物样品中测定左奥拉西坦的LC-MS方法基础上，实验选用健康Beagle狗6只，体重为8～10kg，分成二组，每组3只，用来观察不同晶型左奥拉西坦给狗口服后的生物利用度。研究左奥拉西坦I号晶型与左奥拉西坦III号晶型在犬体内的药代动力学，并以奥拉西坦为参比制剂，评价I号晶型与III号晶型的生物利用度是否等效。并通过计算其药代动力学参数对其进行生物等效性评价。结果：左奥拉西坦I号晶型与左奥拉西坦III号晶型在Beagle犬体内的主要药代动力学参数如下：Tmax分别为(1.561±0.398)、(1.498±0.3988)、Cmax分另为(198.076±80.462)、(186.205±50.321)mg／ml；T1／2分另为(0.915±0.125)、(0.909±0.112)h；AUCO-∞分另为(456.268±85.567)、(436.364±75.204)mg*h／ml。由此可见左奥拉西坦I号晶型与左奥拉西坦III号晶型生物利用度完全一致。

对比例1

将(S)-奥拉西坦以200mg溶解在2ml水中制成水溶液，放入-18℃的冰箱中冷冻3小时，然后取出放入-75℃冰箱中进行预冻8个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干48小时，将冻干得到的晶型进行鉴定，为晶型III和晶型II的混合物。

对比例2

将(S)-奥拉西坦以100mg溶解在2ml水中制成水溶液，放入-20℃的冰箱中冷冻3.5小时，然后取出放入-80℃冰箱中进行预冻8个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干48小时，将冻干得到的晶型进行鉴定，为晶型III和晶型II的混合物。

对比例3

将(S)-奥拉西坦以400mg溶解在2ml水中制成水溶液，放入-18℃的冰箱中冷冻2.5小时，然后取出放入-75℃冰箱中进行预冻10个小时，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干36小时，将冻干得到的晶型进行鉴定，为晶型III和晶型II的混合物。

Claims

1.（S）-奥拉西坦晶型III的制备方法，其特征在于，采用冻干方式制备，具体采用如下步骤：

将(S)-奥拉西坦以5mg/mL-30mg/mL溶解在水中制成水溶液，放入-18℃~-20℃的冰箱中冷冻，然后取出放入-70℃～-85℃冰箱中进行预冻，再放入真空冷冻干燥机中进行冻干，得到(S)-奥拉西坦晶型III；所述(S)-奥拉西坦晶型III在衍射角度2θ为10.54、13.70、14.44、15.60、17.12、18.88、19.24、20.66、20.84、21.18、21.82、22.94、23.24、24.88、27.20、27.48、28.24、30.46、30.80、31.52、32.00、32.34、32.90、33.20、34.40、34.62、37.30、37.50、38.28、38.96、40.02处有衍射峰。

2.如权利要求1所述(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，其特征在于：(S)-奥拉西坦在水中的溶解范围为10mg/mL-20mg/mL。

3.如权利要求1或2所述(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，其特征在于：所述冰箱中冷冻时间为2.5-4小时。

4.如权利要求3所述(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，其特征在于：所述冰箱中预冻时间为8-10个小时。

5.如权利要求3所述(S)-奥拉西坦晶型III的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥机中冻干时间为12-72小时。