CN104387284B

CN104387284B - 一种氘标记d9‑盐酸克伦特罗的合成方法及其合成中间体的合成方法

Info

Publication number: CN104387284B
Application number: CN201410623547.7A
Authority: CN
Inventors: 李力; 李晶
Original assignee: WUHAN TONGBIAO STANDARDS TECHNICAL SERVICES Co Ltd
Current assignee: WUHAN TONGBIAO STANDARDS TECHNICAL SERVICES Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: CN104387284A

Abstract

本发明涉及一种稳定同位素氘标记D₉‑盐酸克伦特罗的合成方法，尤其是涉及其合成中间体的合成方法，属标准品合成和商品检验领域。该方法以4‑氨基‑α‑溴‑3,5‑二氯苯乙酮与D₉‑叔丁胺反应，改变投料比，选用其它有机碱替代D₉‑叔丁胺提供碱性环境，使D₉‑叔丁胺只用来参与反应，从而显著改善D₉‑叔丁胺的转化率。与现有技术相比，本发明减少了昂贵原料的用量，提高了D₉‑叔丁胺的利用率，优化了还原方法，提高了还原产率，还原产率高达94％，产品的化学纯度达到99％，具有良好的经济价值。

Description

一种氘标记D9-盐酸克伦特罗的合成方法及其合成中间体的合成方法

技术领域

本发明涉及一种稳定同位素氘标记D₉-盐酸克伦特罗的合成方法，尤其是涉及其合成中间体的合成方法，属标准品合成和商品检验领域。

背景技术

盐酸克伦特罗(Clenbuterol,CLB)，又名盐酸双氯醇胺、克喘素、氨必妥、瘦肉精，化学名为α-[(叔丁氨基)甲基]-4-氨基-3,5-二氯苯甲醇盐酸盐，白色或类白色的结晶粉末，熔点174～175.5℃，溶于水、乙醇，微溶于丙酮，不溶于乙醚，无臭，味苦。盐酸克伦特罗是一种β₂-肾上腺素受体促效剂，具有强劲持久的松弛支气管平滑肌的作用，在临床上常被用于治疗慢性阻塞性肺疾和哮喘。20世纪80年代初，美国Cyanamid公司意外发现盐酸克仑特罗可明显促进动物生长，并增加瘦肉率。它能够改变动物体内的代谢途径，促进肌肉，特别是骨骼肌中蛋白质的合成，抑制脂肪的合成，从而加快生长速度，瘦肉相对增加，改善胴体品质，于是其被畜牧业作为瘦肉精使用。但是盐酸克伦特罗吸收性好，在动物眼睛、毛发、肝、肾等组织中易于蓄积，以至于当人们食用了含有克伦特罗的食物后就会出现一系列的中毒症状。由于其副作用，盐酸克伦特罗成为了世界上普遍禁止使用的饲料添加剂。欧共体于1988年1月1日起禁止使用盐酸克伦特罗作饲料添加剂。美国食品和药物管理局(FDA)于1991年相继发出禁令。2002年9月10日，中国农业部、卫生部、国家药品监督管理局发布《禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录》，盐酸克仑特罗位列其中。2011年9月30日，中华人民共和国国家食品药品监督管理局发出通知，停止盐酸克仑特罗片剂在中国的生产、销售和使用，并撤销批准证明文件。但是近年来一些不法分子为了谋取经济利益，非法使用盐酸克伦特罗的事件却屡禁不止，对人们的饮食安全和身体健康造成了极大的威胁。为了防止由盐酸克伦特罗残留而造成的饮食安全隐患，相关部门一方面应该加强法规的制定与实施，严格规范盐酸克伦特罗的安全使用；另一面必须加强市场监督检验力度，对相关畜禽产品进行严格的检测。因此，一种方便有效的、灵敏度高、准确性好的检测技术的利用将对盐酸克伦特罗残留的防范起着至关重要的作用。

目前国内外用于检测动物性食品中各类残留的方法主要有高效液相色谱(HPLC)、毛细管区带电泳法(CE)、酶联免疫吸附法(ELISA)、气相色谱/质谱联用法(GC/MS)等，其中GC/MS联用法能够在多种残留同时存在的情况下对某种残留物进行定性、定量分析，而且灵敏度高，假阳性率低，因此发达国家对于食品、饲料中的β肾上腺受体激动剂残留均要求用质谱法来进行检测。我国也将GC/MS联用法作为检测CLB残留的确证性方法，用于最后确认和仲裁。但是在通常情况下，质谱定量检测需要使用内标，目的是为了消除离子化效率不稳定的影响，以及由前处理和进样误差带来的影响，提高检测的准确度和稳定性。例如欧盟发布的EUR 15127-EN-1994标准，以及中华人民共和国卫生部发布的GB/T 5009.192-2003国家标准和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布的SN/T 1924-2011进出口行业标准都对动物源性食品中克伦特罗等残留物的检测进行了详细的规定，就是使用了内标进行相关的质谱检测。由于同位素内标与待测目标物的理化性质一样，能够保证和待测目标物的离子化完全一致，因此同位素内标是最可靠的内标，在国家检验检疫总局发布的SN/T1924-2011标准中就是使用氘代克伦特罗(Clenbuterol-D₉)作为内标，以满足克伦特罗残留检测的需要。

目前，我国氘标记的盐酸克伦特罗(Clenbuterol-D₉)全部依赖进口，且其合成研究报道很少，可以查到的只有两篇(Journal of Labelled Compounds andRadiopharmaceuticals,1996,38:1007-1014；Journal of Labelled Compounds andRadiopharmaceuticals,1990,28:725-729.)。它们都是通过4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺反应之后经NaBH₄还原酮羰基而得到的。此方法在4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺反应这一步中使用的D₉-叔丁胺过量较多，为4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮的4倍之多，且该步骤反应产率并不理想，仅44％，导致D₉-叔丁胺转化率仅有12％，而D₉-叔丁胺的价格每克高达四千元，这样显然会极大增加合成成本。另外，其后续反应使用NaBH₄还原酮羰基，产率仅有35％，并且生成的硼酸、硼酸钠等副产品需要设法除去，这进一步降低了总产率，使昂贵的D₉-叔丁胺总转化率仅有约4％。

本专利研究4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺反应机理研究，改变投料比，选用其它有机碱替代D₉-叔丁胺提供碱性环境，使D₉-叔丁胺只用来参与反应，从而显著改善D₉-叔丁胺的转化率。在后续还原步骤中，可选择不同的还原方法来代替NaBH₄还原法，以提高酮羰基的还原产率，最终大大提高D₉-盐酸克伦特罗合成过程中的氘代原料转化率，极大降低生产成本，同时，填补国内D₉-盐酸克伦特罗生产的空白。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单高效的氘标记盐酸克伦特罗的合成方法，氘标记盐酸克伦特罗作为内标应用于动物源性食品中盐酸克伦特罗残留的检测，可以提高检测的准确度和稳定性，为CLB残留检测的确证提供强有力的保障。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氘标记克伦特罗的合成方法。在现有方法中，D₉-叔丁胺不仅作为氘代原料，同时还作为碱提供反应必须的碱性环境，吸收反应所生成的HBr。本专利用三乙胺等来替代D₉-叔丁胺提供碱性环境和吸收HBr，使D₉-叔丁胺仅作为反应物参加反应，从而极大提高在合成中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮时的D₉-叔丁胺转化率。然后，在极性或非极性溶剂中加入4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮，利用催化加氢还原法替代已有的硼氢化钠还原法，简化还原操作，极大提高还原产率，最终合成得到氘标记的D₉-盐酸克伦特罗。

一种氘标记盐酸克伦特罗的合成中间体的合成方法，中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮由4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺在叔胺有机碱、吡啶或DBU提供的碱性环境下反应得到，优选的，所述叔胺有机碱为三乙胺或N,N-二异丙基乙基胺，反应如下所示：

其中，4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺的摩尔比为1:1.5～4。

更优选的，4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺的摩尔比为1:1.5。

优选的，所述叔胺有机碱、吡啶或DBU与4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮的摩尔比为1～4:1。

更优选的，所述叔胺有机碱、吡啶或DBU与4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮的摩尔比为2:1。

上述反应在密闭容器中进行，例如封管等。

本发明还提供了一种氘标记D₉-盐酸克伦特罗的合成方法，包括以下步骤：

1)由本发明所提供的氘标记盐酸克伦特罗的合成中间体的合成方法制备中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮。

2)将步骤1)得到的中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮还原或催化氢化，得到D₉-克伦特罗，反应入下。

再将D₉-克伦特罗转化为D₉-盐酸克伦特罗。

或者，

将步骤1)得到的中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮转化为4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐。

再将4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐还原或催化氢化，得到D₉-盐酸克伦特罗。

优选的，所述步骤2)中还原时的还原剂为氢化铝锂(LiAlH₄)或硼氢化钠(NaBH₄)，其中，氢化铝锂与所述中间体的摩尔比为2～4:1，硼氢化钠与所述中间体的摩尔比为2～10:1。

优选的，所述步骤2)中还原时的还原剂为氢化铝锂，氢化铝锂与所述中间体的摩尔比为1:0.62。

优选的，所述步骤2)中的催化氢化的反应条件为：在氢气气氛中，在催化剂的作用下进行加氢还原，其中，所述的催化剂为Pd的重量百分含量为1％～30％的Pd/C，所述催化剂与所述中间体的重量比为1:3～25。

优选的，所述的催化剂为Pd的重量百分含量为5％的Pd/C，所述催化剂与所述中间体的重量比为1:7。

该方法以4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺反应，改变投料比，选用其它有机碱，例如三乙胺、N,N-二异丙基乙基胺、DBU、吡啶等替代D₉-叔丁胺提供碱性环境，使D₉-叔丁胺只用来参与反应，从而显著改善D₉-叔丁胺的转化率。与现有技术相比，D₉-叔丁胺的利用率由12％提高至53.3％，极大提高了这一昂贵原料的利用率，同时改变了酮中间体还原方法，提高了后续还原步骤的产率，还原步骤的总产率由现有的35％提高至76％，产品的化学纯度达到99％。该技术不仅填补了国内D₉-盐酸克伦特罗生产的空白，同时将D₉-盐酸克伦特罗合成过程中的核心原料D₉-叔丁胺的总转化率由4.2％提升至40.5％，具有良好的经济价值和社会价值。

具体实施方式

下面提供的实施例是为了进一步说明本发明，只表示一种代表例，申请专利范围不应该受到实施例罗列出来的范围的限制。

第一实施方式

实施例1

中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮的合成及成其盐酸盐：在500mL的烧瓶中加入5g 4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮(18mmol)，100mL三氯甲烷，5g D₉-叔丁胺(61mmol，同位素丰度为98atom％D)，回流反应3h之后，混合液水洗，无水Na₂SO₄干燥，加入10mmol HCl，将析出的晶体过滤，真空干燥，无水乙醇中重结晶，可得中间体到4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮的盐酸盐约为2.5g(7.8mmol)，产率约44％。高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D，昂贵的D₉-叔丁胺只有12.7％利用率。

实施例2

中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮的合成及成其盐酸盐：4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮投料为5g(18mmol)，D₉-叔丁胺投料为3g(36mmol，同位素丰度为98atom％D)，其它步骤和过程与实施例1相同，可得到4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐约为2.0g(6.2 mmol)，产率35％。高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。减少D₉-叔丁胺投料量，产率有所降低，但D₉-叔丁胺利用率升高到17.2％。

实施例3

中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮的合成及成其盐酸盐：4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮投料为5g(18mmol)，D₉-叔丁胺投料为3g(36mmol，同位素丰度为98atom％D)，同时在体系中加入三乙胺2.5mL(18mmol)，其它步骤和过程与实施例1相同，得到4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐约为3.1g(9.6mmol)，产率达到54％，高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。相比于实施例1，产率大大增加，昂贵原料D₉-叔丁胺的利用率增加到26.7％。

实施例4

中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮的合成及成其盐酸盐：4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮投料为5g(18mmol)，D₉-叔丁胺投料为2g(24mmol，同位素丰度为98atom％D)，同时在体系中加入N,N-二异丙基乙基胺5mL(36mmol)，其它步骤和过程与实施例1相同，得到4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐约为4.1g(12.8mmol)，产率达到72％，高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。相比于实施例3，产率进一步增加，昂贵原料D₉-叔丁胺的利用率增加到53.3％。

实施例5

D₉-盐酸克伦特罗的合成：在50ml的烧瓶中加入2.0g 4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐(6.2mmol)，30ml四氢呋喃，0.4g氢化锂铝(LiAlH₄，10mmol)，35℃下反应1h，产品用硅胶柱层析，氯仿-甲醇＝95-5，加入HCl的乙醇溶液，乙醇中重结晶，得到D₉-盐酸克伦特罗1.1g，产率达到54％。高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。

实施例6

D₉-盐酸克伦特罗的合成：在50ml的烧瓶中加入2.0g 4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐(6.2mmol)，30ml混合溶剂(四氢呋喃:水＝1:1)，室温下滴加0.7g硼氢化钠(18mmol)的2.0ml水溶液，滴加过程中用盐酸保持pH为3-7，滴加完后，将pH用NaOH调节至12。产品用硅胶柱层析，氯仿-甲醇＝95-5，加入HCl的乙醇溶液，乙醇中重结晶，得到D₉-盐酸克伦特罗0.8g，产率到40％。高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。

实施例7

D₉-盐酸克伦特罗的合成：在100ml的圆底烧瓶中，2.0g4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐(6.2mmol)，0.3g钯碳催化剂(Pd/C，5％)，40ml乙醇/水的混合溶剂(1/1)，通入氮气排出其中的空气之后，再用氢气置换氮气，在30℃下常压反应6小时，滤去催化剂，参照实施例6进行分离、提纯，可得到D₉-盐酸克伦特罗1.53g，产率达到76％。高效液相色谱检测，其纯度为99％，质谱检测，氘同位素丰度为98atom％D。

第二实施方式

实施例8

4-氨基-3,5-二氯溴代苯乙酮的合成

三口烧瓶中加入4-氨基-3,5-二氯苯乙酮1 15g(73.5mmol)，溴化铜33g(147mmol)，乙酸乙酯225mL，氯仿225mL，60℃下加热回流20min，然后加入无水乙醇75mL,继续回流反应,混合液由黑色逐渐变为绿色，并有大量白色沉淀物生成，2h后停止反应，趁热抽滤，滤饼用氯仿洗涤，滤液用水洗至无白色沉淀，无水硫酸钠干燥，旋干得淡黄色固体，硅胶柱层析得到白色固体 4-氨基-3,5-二氯溴代苯乙酮217g，收率82％。

1HNMR(DMSO-d6):7.87(s,2H),6.60(s,2H),4.77(s,2H)。

中间体1-(4-氨基-3,5-二氯苯基)-2-(叔丁基-D9胺基)乙酮的合成

4-氨基-3,5-二氯溴代苯乙酮2.8g(10mmol)溶于40mL丙酮，氩气下加入三乙胺2.8ml(20mmol)以及1.23g D₉-叔丁胺(15mmol)的10ml丙酮溶液，混合液在氩气保护下60度封管中搅拌2小时，冷却，过滤不溶物，旋掉溶剂，得到浅黄色油状液体，直接用于下一步。

D₉-克伦特罗的合成

上一步的产物溶于甲醇100mL，冰浴降温，氩气保护下分批加入硼氢化钠1.13g(30mmol)，加完后将反应升至室温搅拌2h，TLC检测反应完全后，冰浴冷却，加水淬灭反应，用二氯甲烷萃取，有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后旋干。产品用硅胶柱层析(氯仿/甲醇＝20/1)得到白色固体克伦特罗-D941.0g，纯度99.02％，两步总收率(按D₉-叔丁胺计算)：23.3％。

1HNMR(DMSO-d6):7.19(s,2H),5.37(s,2H),5.23(brs,1H),4.37(m,2H),2.53(m,2H)

ESI-MS(m/z)：286.64(M+)。

将D₉-克伦特罗成盐酸盐，既得D₉-盐酸克伦特罗。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氘标记D₉-盐酸克伦特罗的合成中间体的合成方法，其特征在于，中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮由4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺在N,N-二异丙基乙基胺提供的碱性环境下反应得到。

2.根据权利要求1所述的合成中间体的合成方法，其特征在于，N,N-二异丙基乙基胺与4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮的摩尔比为1～4:1。

3.根据权利要求1所述的合成中间体的合成方法，其特征在于：4-氨基-α-溴-3,5-二氯苯乙酮与D₉-叔丁胺的摩尔比为1:1.5～4。

4.根据权利要求1至3任一所述的合成中间体的合成方法，其特征在于：反应在密闭容器中进行。

5.一种氘标记D₉-盐酸克伦特罗的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过权利要求1至4任一所述的合成方法制备中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮；

2)将步骤1)得到的中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮还原或催化氢化，得到D₉-克伦特罗，再将所述D₉-克伦特罗转化为D₉-盐酸克伦特罗；或者将步骤1)得到的中间体4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮转化为4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐，再将4-氨基-α-D₉-叔丁基胺-3,5-二氯苯乙酮盐酸盐还原或催化氢化，得到D₉-盐酸克伦特罗。

6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中还原时的还原剂为氢化铝锂或硼氢化钠，其中，氢化铝锂与所述中间体的摩尔比为2～4:1，硼氢化钠与所述中间体的摩尔比为2～10:1。

7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中还原时的还原剂为氢化铝锂，氢化铝锂与所述中间体的摩尔比为1:0.62。

8.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中的催化氢化的反应条件为：在氢气气氛中，在催化剂的作用下进行加氢还原，其中，所述的催化剂为Pd的重量百分含量为1％～30％的Pd/C，所述催化剂与所述中间体的重量比为1:3～25。

9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于，所述的催化剂为Pd的重量百分含量为5％的Pd/C，所述催化剂与所述中间体的重量比为1:7。