氯化琥珀胆碱合成工艺研究

陈小林

（上海旭东海普药业有限公司，上海201203）

氯化琥珀胆碱为去极化型肌松剂，能与骨骼肌N2 胆碱受体结合，产生去极化状态，使骨骼肌松弛,常用于全身麻醉时气管插管和术中维持肌松。此药物于1958 年首次发现，其合成工艺为：二（2- 氯乙醇基）琥珀酸为起始物料，以苯为溶剂，与三甲胺反应，总摩尔收率为46%，但因为三甲胺为气体，工业上很难实现产业化[1]；经过半个多世纪的发展，其合成路线越来越多，但早期的工艺路线经常用到苯、氯仿等毒性强溶剂，有的路线中用到五氯化磷做酰氯化剂，这些高污染的物料已经不适宜现代绿色化工的理念，随着化工环保的要求提升，急需找到一条绿色环保的合成路线；另外近年随着药品一致性评价工作的开展，中国的仿制药需与原研药达到等效，为了达成此目的，首要任务是提高原料药的质量，只有原料药优于原研制剂，制剂才有可能与原研等效[2-6]。在此背景下，作者以丁二酸为起始原料经过二氯亚砜酰氯化，氯化胆碱酯化和二甲亚砜及无水乙醇二次精制等工艺步骤，得到高质量的原料药，以满足仿制药一致性评价中原料药的要求，通过优化各步工艺，革除了毒性强的溶剂及试剂，具体反应路线如下图1 所示：

图1 氯化琥珀胆碱合成工艺反应线路示意图

1 试验

1.1 试剂与仪器

上述合成路线中用到的试剂及仪器如下表1 所示：

1.1.1 起始物料

1.1.2 溶剂

1.1.3 主要仪器设备及型号

天平（Sartorious/BSA4202S-CW）真空烘箱（上海禾气玻璃仪器有限公司/DZF-6020）带加热磁力搅拌器（上海禾气玻璃仪器有限公司/DF-101S）隔膜真空泵（上海禾气玻璃仪器有限公司/M22CHT）

高压液相仪（water/e2695-2998PDA）

液质联用仪（Q-Tofmicro/Q-Tofmicro）

核磁共振波谱仪（BRUKER/BRUKER-400）

1.2 合成方法

1.2.1 丁二酰氯（中间体II）的合成

在2000ml 的三口瓶中加入丁二酸（100g），依次加入甲苯（500ml），DMF(5ml)；氮气保护下升温至内温T=50-60℃下,缓慢滴加二氯亚砜（300g），此时有大量氯化氢气体产生，注意气体的安全导出及气体充分吸收（防止泄露到空气中造成污染），2h 内滴毕，升温至T=80-90℃，继续反应6h，降温转移至单口瓶于T≤55℃下减压蒸馏得深褐色液体，液体无需进一步精制直接用于下一步，此步收率按100%计算。

1.2.2 氯化琥珀胆碱粗品（IV）的合成

在干燥的三口瓶（3L）中依次加入氯化胆碱（200g，氯化胆碱水分需预先用甲苯处理使其水分≤1.0%）、二氯甲烷（1.5L），氮气置换保护后滴加中间体II 的二氯甲烷溶液；在T≤30℃下滴加，反应有放热现象，注意滴加速度，滴毕，升温至T=35-40℃下回流16h，转移至单口瓶中，减压蒸馏出二氯甲烷后加无水乙醇（1L），搅拌溶清，降温至T≤10℃下滴加三乙胺，调节反应体系至PH=3-4 左右，加入水（150ml），继续降温至T=0±5℃，搅拌析晶16h 后，过滤，滤饼在50℃下真空干燥，得粗品206g，摩尔收率：61.2%。

1.2.3 成品的精制

1.2.3.1 DMSO 重结晶

在干燥好的单口瓶（2L）中加入上述粗品，加入DMSO(1L),升温至T=80-100℃，继续搅拌至固体溶清，保温1h；趁热过滤，降温至T=10-20℃下析晶2h，过滤，滤饼用无水乙醇（300ml）淋洗，得一精物，一精物无需干燥直接进行下一步（收率按干燥失重计）。

1.2.3.2 乙醇重结晶

将上述一精物加入到干燥好的单口瓶（2L）中，加入无水乙醇1200ml，升温回流至溶液澄清，趁热过滤，滤液缓慢降温至0±5℃，析晶4h 后过滤，滤饼用无水乙醇（200ml）淋洗后在50℃下真空干燥得成品（156.5g），两步总摩尔收率：76%，HPLC纯度（外标法）：99.86%[7-10]。M.p.159.0-159.5 ℃(药典：157-163）；MS ESI+=145 (M+1）/2；1H-NMR(400MHZ,DMSO)δ:2.662(s，4H),3.178(s，18H),3.727-3.751(m，4H),4.483(s，4H)。

2 结果与讨论

2.1 丁二酰氯（中间体II）的工艺优化

酰化反应主要通过酰氯甲酯化，通过HPLC 纯度（面积归一法）来评价工艺参数。这步中主要优化参数如下：

酰化溶剂筛选（甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃）、溶剂体积筛选（3V、5V、10V）、二氯亚砜用量筛选（质量比：2eq、3eq、5eq）、反应时间（2h、6h、16h）、反应温度筛选（55±5℃、65±5℃、85±5℃）。确定此步最佳工艺为：以5V 甲苯做反应溶剂，二氯亚砜滴加量为丁二酸的3 倍量（质量比），反应温度为85±5℃，反应时间为6h，此步反应收率按理论计。

2.2 酯化反应条件的优化

酯化反应主要通过粗品的含量和收率来评价工艺参数。这步主要优化参数如下：

酯化溶剂筛选（甲苯、二氯甲烷、乙腈、丙酮）、反应温度（20℃、30℃、40℃）、氯化胆碱摩尔当量（2eq、2.5eq、3eq）、调碱溶剂的筛选（无机碱：氢氧化钠水溶液（30%）、碳酸氢钠（饱和水溶液）、碳酸钾饱和溶液、氨水（浓）；有机碱（吡啶、三乙胺、N，N-二异丙基乙胺（DIPEA））、调碱pH 值筛选（1-2、3-4、5-6）、调碱温度的筛选（0±5℃、10±5℃、20±5℃）、析晶时间筛选（4h、8h、16h）。

确定此步最佳工艺为：以二氯甲烷为反应溶剂，氯化胆碱在甲苯中回流脱水至水分≤1.0%后溶解在二氯甲烷中使用，回流状态（40℃）下滴加酰氯/二氯甲烷溶液；调碱溶剂选用三乙胺，调节溶液pH=3-4 时,析出大量固体，在T=0±5℃下析晶16 小时，此步摩尔收率在61%左右。

2.3 精制工艺条件筛选

精制工艺主要通过产物的HPLC 纯度及收率来评价工艺参数。主要优化工艺参数如下：

2.3.1 第一次精制（精制溶剂：二甲亚砜）

精制溶剂筛选（乙醇、异丙醇、二甲亚砜、二氯甲烷，乙腈、四氢呋喃）、精制溶剂DMSO 体积筛选（3V、5V、10V）、析晶温度（15±5℃、25±5℃）、析晶时间（2h，8h，16h）。

确定此步最佳工艺为：以DMSO（体积为5V）为精制溶剂，在15±5℃温度下析晶2h，此步收率在85%左右（按干燥失重计）。

2.3.2 第二次精制（精制溶剂：无水乙醇）

无水乙醇溶剂体积筛选（5V、8V、10V、）、析晶温度筛选（25±5℃、15±5℃、0±5℃）、析晶时间（2h，8h，16h）。

确定此步最佳工艺为：以无水乙醇（8V）回流下溶解，在0±5℃下析晶4h。此步摩尔收率在90%左右。

经过两次重结晶的原料药HPLC 纯度（外标法） 达到99.80%以上，已远超美国药典98.5%的要求；此两步总收率76%左右。

3 结论

此工艺路线经过酰氯化，酯化及重结晶步骤，得到HPLC 纯度99.80%以上的产品，满足最严美国药典中原料药纯度≥98.50%和各已知单杂限度的要求，总摩尔收率为46.5%。此工艺路线革除了五氯化磷做酰氯化剂（使用二氯亚砜做酰化剂），革除了酯化中用到的氯仿做溶剂（使用二氯甲烷做酯化反应溶剂）；此工艺中使用溶剂和试剂都是常规试剂（未用到剧毒品），反应条件都为常规条件（未出现苛刻的反应条件）；通过重结晶溶剂筛选，发现DMSO 对产品中的氯化琥珀单胆碱和三乙胺盐酸盐有明显的去除效果，通过优化重结晶的工艺参数，在不影响收率的前提下，通过DMSO 和无水乙醇的两次精制，得到成品满足制剂一致性评价对原料药的要求，是一条绿色环保的工艺。