CN103570781B - 一种卡培他滨的工业化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明对卡培他滨原料药的合成工艺进行了优化，特别是针对卡培他滨的纯化方法进行了改良，适合工业化生产，并显著降低了卡培他滨原料药中有关杂质的数量和限度，提高了卡培他滨原料药的质量。

Description

一种卡培他滨的工业化制备方法

技术领域

本发明属于药物化学技术领域，确切讲本发明涉及抗肿瘤药物卡培他滨原料药的制备工艺及产品纯化方法。

背景技术

卡培他滨(Capecitabine)，商品名希罗达，是由瑞士巴塞尔豪夫迈·罗氏有限公司首先研制开发的5-氟尿嘧啶(5-FU)前体抗癌药物，适用于紫杉醇和包括有蒽环类抗生素化疗方案治疗无效的晚期原发性或转移性乳腺癌的进一步治疗，也适用于不能手术的晚期或者转移性胃癌的一线治疗，还可以单药一线治疗转移性结直肠癌。其分子结构及绝对构型如式1所示：

早期卡培他滨的合成均以D-核糖或D-核糖的衍生物为起始原料，经过一系列的化学转换得到卡培他滨，其合成步骤较长，而且成本较高，不适于工业化生产。2000年，NobuoShimma小组报道了一条由5-脱氧-1,2,3-三乙酰脱氧核糖2为起始原料经由三步化学转化得到卡培他滨(N.Shimmaetal.Bioorg.Med.Chem.2000,8,1697-1706)，大大简化了合成步骤，提高了合成效率，降低了合成成本。之后，又有几个小组进行了一系列适用于工业化生产的改进，增加了本路线的工业化前景，其中中国专利201010150977.3和201010268897.8对这一路线进行了部分改进。

在现有合成技术中，都存在反应规模较小，卡培他滨原料纯度不高，含有杂质数量较多的缺点(其中美国FDA标准是含有9个已知结构杂质和几个未知杂质，其杂质总含量为1.5％)；同时，在最后一步重结晶纯化时已有路线中多采用乙酸乙酯单一溶剂重结晶(中国药物化学杂志，2005,15,173-187)或乙酸乙酯与其他溶剂混合溶剂重结晶(合成化学，2008,16,120-122；N.Shimmaetal.Bioorg.Med.Chem.2000,8,1697-1706)，但是在本发明的发明人操作过程中发现，乙酸乙酯对卡培他滨粗品的溶解非常缓慢，不利于大规模生产，如果升温溶解中又会出现卡培他滨中酰胺键断裂的情况。虽然中国专利201010180463.2专门公开了一种改进的后处理方法得到高纯度卡培他滨的方法，其HPLC纯度可达到99.86％，但是其最终产品是由2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5纯品水解而来，增加了对2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷纯化5的操作难度和要求，且操作规模较小。

发明内容

本发明提供一种比现有技术操作更简便、有关杂质含量更少、可以应用于工业化大规模生产的卡培他滨原料药的制备与纯化方法。

本发明的卡培他滨原料药制备及纯化方法包含如下步骤：

(1)将5-氟胞嘧啶1和六甲基二硅胺烷(HMDS)在甲苯中搅拌加热回流反应得三甲基硅保护的5-氟胞嘧啶白色粉末。然后将该白色固体粉末和5-脱氧-1,2,3-三乙酰脱氧核糖2在SnCl₄的作用下缩合得2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3粗品，该粗品在醇(甲醇、乙醇或异丙醇)溶液中重结晶可得产品2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3；

(2)将上步所得纯品2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3在有机碱的作用下与氯甲酸正戊酯4反应得黄色油状产品2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5粗产品，该产品无需分离，直接用于下一步；

(3)将上步所得2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5粗品在无机强碱的水溶液作用下得卡培他滨粗产品(微黄色油状物)，然后将该粗产品通过卤代烷烃与低沸点烷烃类溶剂混合溶剂重结晶操作可得高纯度的卡培他滨6原料药。

上述反应共3步，参见式2.

本发明上述的工业化卡培他滨原料药的制备与纯化方法中有如下优选措施：

步骤(1)中的反应必须在低温下进行，反应釜内温度不得高于8-10℃，在低温下进行该反应可以利用反应底物的空间位阻效应，最大程度的避免α-异构体的生成；

步骤(1)中所用的除去多余四氯化锡及其他锡盐的方法为反应结束后直接加入碳酸钠或碳酸钾，然后再滴入适量的水，用此方法所得卡培他滨中无锡残留；

步骤(1)中重结晶溶剂为异丙醇或乙醇，这两种醇在室温下对2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3的溶解度不大，但是在溶剂回流状态下对该产品又有比较大的溶解度，既利于在回流状态下将杂志完全溶解，又利于在室温状态下将大部分产品析出，提高其重结晶产率，且其一次重结晶后产品HPLC纯度可达到99.32％，并且经鉴定未发现α-异构体的存在；

步骤(2)中所用有机碱为三乙胺或吡啶，反应溶剂为卤代烷烃，包括二氯甲烷、氯仿，但不限于二者，本步骤用有机碱做缚酸剂，他们在下一步的后处理过程中均可以酸化成盐水洗除去，使本步骤可以不经分离直接用于下一步，大大减少了操作难度，降低了生产成本；

步骤(3)中所用无机强碱水溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，其浓度为10mol/L，且反应必须在低温下进行，反应过程中保持反应釜内温度不高于-5℃,低温反应减少了副反应的发生，高浓度强碱的利用减少了水的用量，使得萃取所用有机溶剂更少，降低了操作难度和生产成本；

步骤(3)中重结晶所用卤代烷烃包括二氯甲烷、氯仿但不仅限于此，所用低沸点烷烃包括正己烷、正庚烷、石油醚但不仅限于此，其操作方法为先将卡培他滨粗品用卤代烷烃溶解，然后在剧烈搅拌下加入低沸点烷烃，然后搅拌析出晶体。

本发明与现有手性合成技术相比有如下优点：

(一)操作规模为工业化规模，其规模可达到一次操作可得到17公斤高纯度卡培他滨；

(二)温度控制更加严格，低温下的反应大大降低了副反应的发生，降低了纯化难度；

(三)通过醇类溶剂重结晶得到了较高纯度的2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3，为高纯度卡培他滨的制备打下了基础；

(四)第二步无需分离直接用于第三步，大大降低了操作复杂度，降低了生产成本；

(五)本发明路线中，第三步的重结晶方法操作简单，用时较短，且产品损失较少，为了达到高纯度，经常需要反复重结晶2遍，其产品损失不到5％，在保证产率能和已有路线媲美的情况下，所得产品HPLC纯度可达99.83％(按照美国FDA标准进行测定)，更重要的是其杂质的数量减少为三个。

附图说明

图1为本发明实施例提供的反应路线图；

图2为本发明实施例1制备的2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3的核磁氢谱图；

图3为本发明实施例3制备的卡培他滨的核磁氢谱图；

图4为本发明实施例3制备的卡培他滨的HPLC谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

将14.2kg(110mol，1.1eq)5-氟胞嘧啶1加入到50L反应釜中，然后加入29.8LHMDS(143mol,1.43eq)，再加入20L甲苯，搅拌加热回流反应4h。减压(旋转蒸发仪浴温不高于70℃)去除溶剂，得白色固体粉末。

将上述白色固体粉末和5-脱氧-1,2,3-三乙酰脱氧核糖226kg(100mol，1eq)悬浮于100L二氯甲烷中，降温至反应釜内温度低于2℃时，用恒压漏斗滴加15.2L(130mol，1.3eq)SnCl₄的10L二氯甲烷溶液(滴加过程内温范围2℃至8℃)，滴毕慢慢恢复室温，在室温下继续搅拌反应12h后，低温下向体系中加入97.5kg无水Na₂CO₃(920mol，9.2eq),然后慢慢滴加H₂O26L(期间保持内温不高于25℃)，滴加完毕后保持内温不高于25℃继续搅拌3h。抽滤，用二氯甲烷(100L+90L+90L)浸泡滤饼洗涤，再抽滤，液相合并后再加入80L饱和碳酸钠溶液，搅拌均匀后静置分层，分出有机相，水相用二氯甲烷反萃(50L*2)，有机相合并，无水NaSO₄干燥，减压浓缩得白色微黄无定形固体。加入异丙醇88L，加热溶解固体，摇匀静置96h，抽滤，用异丙醇(10L+5L+5L)洗滤饼，再用乙醚洗滤饼(10L*3)，滤饼40℃真空干燥得白色晶体2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷324.5kg，产率74％。

相关分析数据如下：

¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ＝9.14-8.24(brs,1H),7.46(d,J＝5.5Hz,1H),6.92-6.50(brs,1H),5.96(d,J＝4.1Hz,1H),5.31(t,J＝5.2Hz,1H),4.99(t,J＝5.9Hz,1H),4.32–4.15(m,1H),2.093(s,3H),2.087(s,3H),1.45ppm(d,J＝6.4Hz,3H)；mp：190℃-192℃。

实施例2

将化合物2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷319.76kg(60mol,1eq)溶于49.4L二氯甲烷中(1kg:2.5L)，加入吡啶9.66L(120mol,2eq)，待反应釜内温降至-15℃以下，开始滴加氯甲酸正戊酯412.17L(84mol,1.4eq)，期间保持内温不高于-5℃。滴加完后自然恢复温度反应至TLC监测反应完全。加入20LH₂O和50L二氯甲烷，搅拌10min后，静置分层；分出有机相，用水洗(20L*2)；水相用二氯甲烷反萃(50L*2)；有机相合并，无水硫酸钠干燥，减压去除溶剂，得黄色油状产品2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5(直接用于下一步)。

实施例3

将上步所得粗品2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5溶于28L甲醇中，待反应釜内温度降至-10℃以下，开始滴加9.6kgNaOH(240mol，4eq)的24LH₂O溶液(10mol/L)，期间保持内温不高于-5℃，滴完后继续保持低温(-5℃以下)反应20min，然后逐滴加入浓盐酸约20L，调节PH至4-5，期间保持内温不高于-5℃，滴毕后加入10L水，100L二氯甲烷，静置分层，分出有机相。有机相用水洗(20L*2)。水相用二氯甲烷反萃(50L*2)。合并有机相，无水Na₂SO₄干燥，减压浓缩后的微黄色油状物。加入二氯甲烷25L溶解，再在搅拌下慢慢加入100L正己烷，有白色沉淀生成，搅拌2h后抽滤，得白色(微黄)固体，将该固体重新溶于30L二氯甲烷中，慢慢加入100L正己烷，搅拌3h，抽滤，滤饼用乙醚洗两次(每次浸泡完全)，干燥得产品17.7kg。将此固体再次溶于30L二氯甲烷中，慢慢加入100L正己烷，搅拌3h，抽滤，滤饼用乙醚洗两次(每次浸泡完全)，干燥得纯度远远优于现有标准的卡培他滨17kg，两步产率为79％。相关分析数据如下：

¹HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ＝11.77-10.44(br,1H),8.15-7.77(br,1H),5.69–5.44(m,1H),5.45-5.34(m,1H),5.04(d,J＝5.6Hz,1H),4.16-4.00(m,3H),3.95-3.82(m,1H),3.71-3.63(m,1H),1.66-1.65(m,2H),1.37-1.25(m,7H),0.88(t,J＝7.0Hz,3H)；MS(ESI):m/z(％):381.6[M+Na]⁺；mp：190℃-192℃。HPLC：99.86％(附液相图)。

Claims (13)

1.一种卡培他滨的工业化制备方法，包括：

(1)将5-氟胞嘧啶1和HMDS反应所得白色固体粉末和5-脱氧-1,2,3-三乙酰脱氧核糖2在SnCl₄的作用下发生缩合反应得白色晶体2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3，其反应式如下：

(2)将化合物2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟胞苷3与氯甲酸正戊酯4在吡啶或三乙胺的作用下，发生酰基化反应得2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5，其反应式如下：

(3)将2',3'-二-O-乙酰基-5'-脱氧-5-氟-N-[(戊氧基)羰基]胞苷5于甲醇中用碱于-10℃至-2℃水解得卡培他滨6，然后经过卤代烷烃与低沸点烷烃类溶剂混合溶剂重结晶可得杂质含量低于现有标准的卡培他滨原料药，其反应式如下：

2.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(1)中所用的缩合剂为四氯化锡，且在滴加四氯化锡时应保持内温10℃以下慢慢滴加，反应完毕除去多余的锡试剂的方法是加入过量的碳酸钠，然后加适量水。

3.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(1)中还包括对产品进行重结晶纯化步骤和洗涤所得晶体，产品纯化步骤所用重结晶溶剂为乙醇、异丙醇或其他醇类溶剂，洗涤所得晶体的溶剂为乙醚。

4.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(1)中产品纯化步骤所用重结晶溶剂为乙醇。

5.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(2)中所用溶剂为吡啶。

6.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(3)中所用碱为NaOH或KOH，碱的滴加过程必须在低温-10℃至-2℃下进行，反应完毕后体系用浓盐酸在内温不高于0℃下调pH值为5-6。

7.按照权利要求6所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(3)中碱的滴加过程必须在低温-10℃至-5℃下进行。

8.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(3)中水解之后向反应混合液加入水和二氯甲烷，静置分层，得到水相和有机相；采用萃取溶剂萃取水相后，将有机相合并；其中，萃取溶剂为二氯甲烷或氯仿。

9.按照权利要求8所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(3)中萃取溶剂为二氯甲烷。

10.按照权利要求1所述的工业化制备方法,其特征在于步骤(3)中混合溶剂重结晶操作方式为先用卤代烷烃将产物溶解，再慢慢加入低沸点烷烃至出现浑浊，然后搅拌状态下析出固体；重结晶操作的温度控制在20～45℃；重复此过程两到三遍即可得到产率和纯度都优于现有工艺的原料药卡培他滨。

11.按照权利要求9所述的工业化制备方法,其特征在于步骤(3)中低沸点烷烃为正己烷、正庚烷或石油醚。

12.按照权利要求9所述的工业化制备方法,其特征在于步骤(3)中重结晶操作的温度控制在25～35℃。

13.按照权利要求1所述的工业化制备方法，其特征在于步骤(3)中混合溶剂选自以下组合：二氯甲烷：正己烷或正庚烷＝1:3～6；二氯甲烷：石油醚＝1:4～8；氯仿：正己烷或正庚烷＝1:4～6；氯仿：石油醚＝1:4～8；1，2-二氯乙烷：正己烷或正庚烷＝1:3～6；1，2-二氯乙烷：石油醚＝1:3～6。