CN1861598A

CN1861598A - 噻托溴铵无水物制备方法

Info

Publication number: CN1861598A
Application number: CN 200610054866
Authority: CN
Inventors: 陶腾峰; 吕良忠; 许军; 钱进; 彭红; 李平; 刘孝乐
Original assignee: Nanchang Hongyi Technology Co Ltd
Current assignee: Nanchang Hongyi Technology Co Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: CN100410254C

Abstract

本发明涉及以氢溴酸东莨菪碱为起始原料制备噻托溴铵无水物的方法。采用该方法制备的样品，经化学结构分析试验确证为噻托溴铵无水物。质量、稳定性和临床研究结果表明，该噻托溴铵无水物质量稳定可控，安全有效。

Description

噻托溴铵无水物制备方法

技术领域

本发明涉及噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于是以氢溴酸东莨菪碱为起始原料合成噻托溴铵无水物的方法。

背景技术

噻托溴铵(Tiotropium Bromide)于2001年11月在荷兰获准上市，用于治疗慢性阻塞性肺病(COPD)，其基本专利是EP418716，它是由德国BoehringerIngelheim公司于1990年9月12日提出的，其发明名称为“Thienylcarboxylicacid ester of aminoalcohols，their quaternary products，their preparationand use of the compounds”，该专利要求保护的是噻托溴铵一水合物及其以溴代噻吩为起始原料的合成路线和治疗COPD的用途等。经联网检索中国专利数据库(1985年～2005年)、中文科技期刊数据库(1989年～2005年)、数字化期刊全文数据库(万方)(1997年～2005年)、中国期刊全文数据库(清华同方)(1993年～2005年)、全国科技成果交易数据库(1987年～2005年)、中国适用技术成果库(2005年版)、中国学术会议论文数据库(1991年～2005年)、国家科技成果数据库(1990年～2005年)、中国科技经济新闻数据库(1992年～2005年)、PCT国际专利申请数据库(1980年～2005年)、欧洲专利数据库(1980年～2005年)、美国专利数据库(1978年～2005年)、美国化学文摘等，结果表明，尚没有以氢溴酸东莨菪碱为起始原料制得噻托溴铵无水物的报道。

发明内容

本发明提供了一种以氢溴酸东莨菪碱为起始原料合成噻托溴铵无水物的方法，该方法制备的噻托溴铵无水物的结构式为分子式为C₁₉H₂₂BrNO₄S₂，分子量为472.42。其合成路线见图1、工艺流程见图2。

具体实施方式

1.东莨菪醇(中间体一)的制备

取氢溴酸东莨菪碱，加甲醇、碳酸钾，加热搅拌，减压蒸干，加二氯甲烷，过滤，滤饼用二氯甲烷洗三次，合并滤液，无水硫酸钠干燥，减压蒸干，得东莨菪醇油状物(中间体一)，备用。

2.双(2-噻吩基)乙醇酸甲酯(中间体二)的制备

取溴代噻吩溶于钠干燥过的乙醚溶液中，滴加到镁屑与钠干燥过的乙醚溶液中，滴毕，回流，冷却备用。

取草酸二甲酯溶于乙醚中的溶液，滴加入上述格氏溶液，滴毕，回流反应，冷却，滴加稀硫酸，分出醚层，用碳酸钠水溶液洗，水洗，无水硫酸钠干燥，蒸干，用甲苯重结晶得结晶物(中间体二)，m.p.94-95℃。

3.双(2-噻吩基)乙醇酸东莨菪酯(中间体三)的制备

取等摩尔分子比的中间体二和中间体一混合，加入钠，加热，搅拌反应，同时减压抽真空，加入甲苯，继续反应，冷却，加乙酸乙酯稀释，水洗涤有机层2次，无水硫酸钠干燥，过滤，蒸干，乙腈重结晶，得固体(中间体三)，m.p.148-149℃。

4.噻托溴铵产品粗品的制备

取中间体三溶于无水二氯甲烷和无水乙腈的溶液，冷却。取冷的乙腈加入到冷至同样温度的溴甲烷中，加入到盛有无水二氯甲烷和无水乙腈的溶液中，密闭，升至室温反应，过滤，即得噻托溴铵粗品。

5.噻托溴铵的精制

取噻托溴铵粗品、乙腈-甲醇溶液、活性炭重结晶两次，重结晶液中加入乙醚析出结晶，过滤，真空干燥，得到噻托溴铵无水物精制品。

工业实用性

采用本发明方法制备的噻托溴铵无水物，进行以下试验研究：

一、确证化学结构

1.元素分析

①仪器型号：CARLO-ERBA 1106元素分析仪

②测试结果：见表1。

表1.元素分析数据列表

分析项目	测定值(％)	理论值(％)
分析项目	测定值(％)	理论值(％)	C	48.50 48.37	48.30
H	4.74 4.73	4.69	C	48.50 48.37	48.30
H	4.74 4.73	4.69	N	3.09 3.10	2.96
S	13.53 13.48	13.55	N	3.09 3.10	2.96
S	13.53 13.48	13.55	Br	17.15 16.95	16.91

样品的元素分析测定值与理论值基本一致。硫和溴的含量测定由半微量滴定法测得。

2.紫外光谱

①仪器型号：HP-8452A紫外可见分光光度计

②测试条件： C₂H₅OH 0.1mol/L HCl 0.1mol/L NaOH

样品浓度(μg/ml) 21.47 21.47 21.47

③测试结果：见表2。

表2.紫外光谱数据列表

溶剂	λ(nm)	ε(×10⁴)	E	λ(nm)	ε(×10⁴)	E	归属
溶剂	λ(nm)	ε(×10⁴)	E	λ(nm)	ε(×10⁴)	E	归属	C₂H₅OH	202	0.76	161.35	240	1.35	285.46	双键
0.1mol/L HCl	202	1.21	257.03	238	1.33	281.03	双键	C₂H₅OH	202	0.76	161.35	240	1.35	285.46	双键
0.1mol/L HCl	202	1.21	257.03	238	1.33	281.03	双键	0.1mol/L NaOH	218	1.25	263.87	238	1.43	303.41	双键

④解析：样品紫外光谱的主要吸收归属为双键。

3.红外光谱

①仪器型号：Nicolet FTIR-670红外光谱仪

②仪器校正：聚苯乙烯薄膜

③测试条件：KBr压片法

④测试结果：见表3。

表3.红外光谱数据列表

⑤解析

a、3441，1069cm^-1为羟基的伸缩振动和碳-氧单键伸缩振动。

b、3142，3055，712cm^-1为噻吩环、三元环的碳氢伸缩振动和噻吩环的碳氢摇摆振动。

c、2968，1434cm^-1为饱和碳氢(甲基、亚甲基等)的伸缩振动和弯曲振动。

d、1737，1202cm^-1为酯羰基伸缩振动和碳氧单键伸缩振动。

e、1251，922，859cm^-1为三元环氧的碳氧伸缩振动和骨架振动。

f、红外光谱数据说明结构中存在羟基、噻吩、三元环氧、甲基、亚甲基和酯等。

4.核磁共振谱

①仪器型号：Varian INOVA-400核磁共振仪

②测试条件：溶剂DMSO-d6 ¹H、¹³C、DEPT、COSY、HMQC、HMBC谱

③测试结果：

表4.核磁共振¹H、COSY谱数据列表

序号	δ_H	质子数	多重性(J/Hz)	COSY(位)
序号	δ_H	质子数	多重性(J/Hz)	COSY(位)	4 4’	1.90 2.67 2.71	4	d t 17.2 5.6	4’ 4
N(CH₃)₂	3.11 3.28	6	s		4 4’	1.90 2.67 2.71	4	d t 17.2 5.6	4’ 4
N(CH₃)₂	3.11 3.28	6	s		2 2’	3.52	2	s	3 3’
3 3’	4.20 4.21	2		4 4’	2 2’	3.52	2	s	3 3’
3 3’	4.20 4.21	2		4 4’	5	5.16	1	t 5.6	4 4’
10 10’	7.00	2	dd 3.6 4.8	9 9’ 11 11’	5	5.16	1	t 5.6	4 4’
10 10’	7.00	2	dd 3.6 4.8	9 9’ 11 11’	9 9’	7.13	2	dd 1.2 3.6	10 10’
OH	7.37	1	s		9 9’	7.13	2	dd 1.2 3.6	10 10’
OH	7.37	1	s		11 11’	7.50	2	dd 1.2 4.8	10 10’

④解析

a、结构中有两个甲基。两个甲基均为氮甲基，单峰；季铵盐的氮与不对称碳原子有相似性，故两个甲基不等价，有两个化学位移值。

b、结构中有两个亚甲基。4，4’位两个亚甲基的质子表现为不等价，既有邻位偶合，又有同碳偶合，具有不同的化学位移值。

c、结构中有五个次甲基。2，2’位两个次甲基重叠，在图谱上未显示偶合，呈一个单峰；虽然其与氧相邻，但三元环的张力影响甚大，其化学位移值于δ3.5左右。3，3’位质子的化学位移值为δ4.20，4.21。上述四个质子的偶合裂分不明显，可能因所处的化学环境使其偶合能力减弱，COSY谱显示的相关点亦很弱。5位质子邻氧，化学位移较低场，三重峰。

d、结构中有双键质子六个。两个噻吩环上的六个质子一一对应，重叠；既有邻位偶合，又有远程偶合。10，10’位质子分别与两个相邻的质子偶合，dd峰，均为邻位偶合，偶合常数稍大。9，9’位质子的dd峰为邻位偶合和间位偶合。11，11’位质子的峰形亦为邻位偶合和间位偶合，因邻硫，化学位移最低场。结构中有一个羟基质子，单峰，加重水后消失。

e、样品的核磁共振氢谱给出了氮甲基、两个对称的噻吩环、羟基、亚甲基和次甲基的信息。

表5.核磁共振¹³C、DEPT、HMQC、HMBC谱数据列表

序号	δ_C	碳原子数	DEPT	HMQC(δ_H) (δ_C)	HMBC(位)
序号	δ_C	碳原子数	DEPT	HMQC(δ_H) (δ_C)	HMBC(位)	4 4’	28.42	2	↓	1.90 2.67 2.72-28.42
N(CH₃)₂	47.43 55.69	2	↑	3.11-47.43 3.28-55.69		4 4’	28.42	2	↓	1.90 2.67 2.72-28.42
N(CH₃)₂	47.43 55.69	2	↑	3.11-47.43 3.28-55.69		2 2’	53.72	2	↑	3.52-53.71
5	63.84	1	↑	5.16-63.83		2 2’	53.72	2	↑	3.52-53.71
5	63.84	1	↑	5.16-63.83		3 3’	64.59	2	↑	4.20 4.21-64.59
7	76.44	1			OH	3 3’	64.59	2	↑	4.20 4.21-64.59
7	76.44	1			OH	9 9’	125.92	2	↑	7.13-125.92
11 11’	126.25	2	↑	7.50-126.25		9 9’	125.92	2	↑	7.13-125.92
11 11’	126.25	2	↑	7.50-126.25		10 10’	126.87	2	↑	7.00-126.87
8 8’	146.74	2			OH 9 9’	10 10’	126.87	2	↑	7.00-126.87
8 8’	146.74	2			OH 9 9’	6	169.83	1			OH 5

⑤解析

a、结构中有两个氮甲基，DEPT谱示↑。它们有两个化学位移值的原因与氢谱类似，HMQC谱示与它们的质子相关。

b、结构中有两个亚甲基，DEPT谱示↓。4，4’位的两个碳重叠，HMQC谱示与它们的质子相关。

c、结构中有五个次甲基。2，2’，3，3’位的四个次甲基两两重叠。5位次甲基归属为δ63.84。

d、结构中有双键CH碳六个。两个噻吩环对称，其六个CH碳两两重叠，HMQC谱示与它们的质子相关。

e、结构中有三个季碳。全谱最低场δ169.83的碳，由HMBC谱显示与5位和OH质子相关，故归属为6位酯羰基碳。次低场δ146.74的碳，归属为8，8’位噻吩环季碳，邻硫且由HMBC谱示与9，9’位质子和OH质子相关。δ76.44的饱和季碳，由HMBC谱显示与OH质子相关，归属为7位碳。

f、样品碳谱的碳原子数和类型与该化学结构相符，证明了羰基、两个噻吩环、氮甲基、亚甲基、次甲基等的存在，相关谱均有合理对应点。

5.质谱

①仪器型号：Q-Tof micro质谱仪

②测试条件：ESI源

③解析：该化合物C₁₉H₂₂BrNO₄S₂＝472，扣除溴其M＝392。由ESI法得到离子簇m/z392[M]⁺；m/z393[M+1]⁺；m/z394[M+2]⁺，符合ESI规律，与该化合物分子量相符。

6.热分析

①仪器型号：P-E DSC-7差示扫描量热仪 P-E TG-7热重仪

②测试条件：

③解析：DSC谱得到熔融峰的Onset值为229.15℃。

7.粉末X-射线衍射分析

①仪器型号：Bruker D8 Advance X-射线衍射仪

②测试条件：Target：Cu 40kv 40mA scanspeed 0.2

③测试结果：见表6。

表6.X-衍射数据列表

d-value	2Theta	I/I_o
d-value	2Theta	I/I_o	5.81	15.22	77
5.60	15.78	50	5.81	15.22	77
5.60	15.78	50	4.86	18.21	100
4.76	18.58	49	4.86	18.21	100
4.76	18.58	49	4.02	22.05	72
4.13	21.45	86.0	4.02	22.05	72

8.综合解析

①元素分析测定值与该化合物理论值基本一致。

②结构中

的特征表现：IR谱显示羟基，双键的吸收峰。¹HNMR和¹³CNMR(DEPT)谱低场区域显示对称的三组共六个质子和六个碳；¹³CNMR谱低场显示两个季碳重叠的峰；说明了两个噻吩环对称。¹HNMR谱低场有一个活泼氢；¹³CNMR谱中场有一邻氧季碳。这些信息均支持该片段的存在。

③结构中

的特征表现：IR谱中显示酯羰基，三元环醚，甲基的吸收峰。¹HNMR和¹³CNMR谱高场区域显示两组氮甲基，化学位移值相差一定距离，为季铵盐氮的不对称性所致，即说明季铵盐的存在。¹HNMR和¹³CNMR(DEPT)谱高、中场区域显示的亚甲基、次甲基，对称或重叠。¹³CNMR谱最低场的羰基峰。这些信息均支持该片段的存在。

④样品NMR谱质子数、碳原子数、碳的类型均符合该化学结构的要求。

⑤样品ESI质谱图，得到的离子簇[M]⁺与该化合物的化学结构相符。

⑥综上所述，样品的化学结构可以确证为噻托溴铵。

二、质量控制标准

本品为6β，7β-环氧-3α-[2-羟基-2，2-双(2-噻吩基)乙酰氧基]-8，8-二甲基-1αH，5αH-托烷基溴化物。按干燥品计算，含C₁₉H₂₂BrNO₄S₂不得少于98.0％。

【性状】本品为白色或类白色结晶性粉末；无臭或几乎无臭。

本品在水中溶解，在甲醇中溶解，在乙醇中略溶，在氯仿或乙醚中不溶。

熔点照熔点测定法(按照中国药典2005年版二部附录VI C)，本品的熔点为213～219℃，熔融时分解。

【鉴别】

(1)取本品，加水制成每1ml中含15μg的溶液，照分光光度法(中国药典2005年版二部附录IV A)测定，在238nm的波长处有最大吸收。

(2)本品的红外光吸收图谱应与对照品图谱一致。

(3)本品显托烷生物碱类的鉴别反应(中国药典2005年版二部附录III)。

(4)本品的水溶液显溴化物的鉴别反应(中国药典2005年版二部附录III)。

【检查】

有关物质取本品适量，加含量测定项下的流动相制成每1ml中分别含0.004mg与0.4mg的溶液，分别作为对照溶液和供试品溶液。照含量测定下的方法试验，取对照溶液20μl注入液相色谱仪，调节仪器检测灵敏度，使主成分色谱峰高约为记录仪满量程的10％-20％；再取供试品溶液和对照溶液各20μl，分别注入液相色谱仪，记录色谱图至主成分峰保留时间的4倍，供试品溶液的色谱图中如显示杂质峰，各杂质峰面积总和不得大于对照溶液主峰面积(1.0％)。

硫酸盐取本品0.1g，依法检查(中国药典2005年版二部附录VIII B)，与标准硫酸钾溶液0.5ml制成的对照液比较，不得更浓(0.05％)。

干燥失重取本品，在105℃干燥至恒重，减失重量不得过1.0％(中国药典2005年版二部附录VIII L)。

炽灼残渣不得过0.1％(中国药典2005年版二部附录VIII N)。

重金属取炽灼残渣项下遗留的残渣，依法检查(中国药典2005年版二部附录VIII H第二法)，含重金属不得过百万分之十。

有机溶剂残留取本品适量，精密称定，加水使溶解并制成每1ml中含100mg的溶液，依法检查(中国药典2005年版附录VIII P)，甲醇、乙腈、二氯甲烷及甲苯均不得过0.03％。

【含量测定】照高效液相色谱法(中国药典2005年版附录V D)测定。

色谱条件与系统适用性试验用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以磷酸溶液(磷酸5.5，加水至1000ml，三乙胺调节pH为3.2)-乙腈(80∶20)为流动相；检测波长为238nm。理论板数按噻托溴铵峰计算应不低于2000，噻托溴铵峰与相邻峰的分离度应符合要求。

测定法取本品约20mg，精密称定，置50ml量瓶中，加流动相使溶解并稀释至刻度，摇匀，精密量取5ml，置50ml量瓶中，加流动相稀释至刻度，摇匀，取20μl注入液相色谱仪，记录色谱图；另取经105℃干燥至恒重的噻托溴铵对照品约20mg，同法测定。按外标法以峰面积计算，即得。

三、稳定性研究

本品经影响因素(强光、高温、高湿)试验10天、加速试验6个月、长期试验9个月，结果表明，光照10天，本品除外观变为微黄色外，其它指标均未见明显变化；高温和高湿试验10天，本品各项考察指标未见明显改变，吸湿性很小。

四、急性毒性试验

本品小鼠灌胃给药LD₅₀为1279.38mg/kg，小鼠静脉注射给药LD₅₀为33.84mg/kg。

五、药代动力学研究

本品吸收迅速，吸入5分钟后即达血药浓度峰值，60分钟后回复到稳态浓度。半衰期约为6天。绝对生物利用度为20％。食物不影响其吸收。血浆蛋白结合率为70％。8％以药物原形从尿中排出。持续用药未见药物蓄积现象发生。

六、临床研究

200余例中至重度COPD患者经12周临床试验，结果表明，每天1次吸入本品18微克较每天4次吸入异丙托溴铵40微克其FEV1与FVC的谷值、峰值及均值均有显著升高，患者的呼吸困难症状明显改善，疗效明显优于异丙托溴铵和沙美特罗。本品的不良反应很少，最常见的不良反应是口干和咳嗽，多数患者继续治疗症状消失，不必中断治疗，不良反应发生率和严重程度并不呈剂量依赖性变化。

说明书附图说明

图1.噻托溴铵无水物合成路线图

图2.噻托溴铵无水物合成工艺流程图

图2a.水解反应工艺路线图

图2b.双(2-噻吩基)乙醇酸甲酯(中间体二)制备工艺流程图

图2c.双(2-噻吩基)乙醇酸东莨菪酯(中间体三)制备工艺流程图

图2d.噻托溴铵粗品制备工艺路线图

图2e.噻托溴铵精制工艺路线图

Claims

1.噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于是以氢溴酸东莨菪碱为起始原料合成噻托溴铵无水物的方法。

2.权利要求1所述的噻托溴铵无水物，其分子式为C₁₉H₂₂BrNO₄S₂，分子量为472.42，结构式为

3.权利要求1所述的噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于取氢溴酸东莨菪碱，加甲醇、碳酸钾，加热搅拌，减压蒸干，加二氯甲烷，过滤，滤饼用二氯甲烷洗三次，合并滤液，无水硫酸钠干燥，减压蒸干，制得东莨菪醇油状物(中间体一)。

4.权利要求1所述的噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于取溴代噻吩溶于钠干燥过的乙醚溶液中，滴加到镁屑与钠干燥过的乙醚溶液中，滴毕，回流，冷却备用。取草酸二甲酯溶于乙醚中的溶液，滴加入上述格氏溶液，滴毕，回流反应，冷却，滴加稀硫酸，分出醚层，用碳酸钠水溶液洗，水洗，无水硫酸钠干燥，蒸干，用甲苯重结晶得结晶物(中间体二)。

5.权利要求1所述的噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于取等摩尔分子比的中间体二和中间体一混合，加入钠，加热，搅拌反应，同时减压抽真空，加入甲苯，继续反应，冷却，加乙酸乙酯稀释，水洗涤有机层2次，无水硫酸钠干燥，过滤，蒸干，乙腈重结晶，得固体(中间体三)。

6.权利要求1所述的噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于取中间体三溶于无水二氯甲烷和无水乙腈的溶液，冷却。取冷的乙腈加入到冷至同样温度的溴甲烷中，加入到盛有无水二氯甲烷和无水乙腈的溶液中，密闭，升至室温反应，过滤，即得噻托溴铵粗品。

7.权利要求1所述的噻托溴铵无水物制备方法，其特征在于取噻托溴铵粗品、乙腈-甲醇溶液、活性炭重结晶两次，重结晶液中加入乙醚析出结晶，过滤，真空干燥，得到噻托溴铵无水物精制品。