（有机化学专业论文）辛伐他汀合成新方法的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：盔垂垫! 日期：竺! 聋! 盟塑 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文 论文作者签名 2 舶 山东大学硕士学位论文 摘要 辛伐他汀( s v t ) 是洛伐他汀( l v t ) 经半合成而得到的降胆固醇药。它是一 种非活性的内酯化前体药物，通过肝脏水解成活性代谢产物或其衍生物而起作用 用于治疗高胆固醇血症。大量临床试验结果表明，辛伐他汀能够显著降低冠心病 的发病率、死亡率，具有有效的调脂作用，副作用少，长期应用耐受性好，是最有效 的降低l d l 2 c 药物之一。本论文主要研究侧链法合成辛伐他汀的工艺条件，其技 术水平已达到国际先进水平。 辛伐他汀的侧链法合成是从洛伐他汀酸( 发酵产物) 水解可得三醇酸( t l a ) ， 本论文对以三醇酸为原料的工艺进行了详细的研究，通过单因素实验的方法考察 了在合成过程中影响产品收率的各个因素，并确定了优化的合成工艺，降低了合 成费用，使最终产品对三醇酸的质量收率达到8 5 。 通过两种合成工艺路线的研究，对比介绍两种工艺的特点和技术水平，2 ，2 二甲氧基丙烷保护( 缩酮保护) 工艺是以三醇酸为启始物，而叔丁基二甲基氯硅 烷保护( 硅基保护) 工艺是以二醇酯为启始物，两种工艺不仅酰化反应基本相同，辛 伐他汀粗品的精制工艺条件也相同，都可以得到符合药品质量要求的产品。 ( 1 ) 二甲氧基丙烷保护工艺条件 三醇酸保护物( p t l a ) 的合成工艺条件：三醇酸1 3 6 9 ，2 ，2 一二甲氧基丙烷 2 0 m l ，对甲基苯磺酸0 5 9 ，甲苯2 0 0 m l ，反应温度2 5 3 04 c 。在此反应条件下， t l a 的转化率可达9 9 。 保护物的酰化反应条件：纯化处理的三醇酸保护物作为反应物，吡啶1 3 0 m l ， 2 ，2 一二甲基丁酰氯2 0 m l ，4 - 二甲基氨基吡啶0 3 9 ，反应温度1 0 0 1 0 5 ，氮气保 护。在此反应条件下，辛伐他汀保护物( p s v t ) 的转化率为9 5 以上。 辛伐他汀缩酮保护物的脱保护反应条件：将辛伐他汀保护物纯化处理后浓缩 至粘稠，乙腈2 0 0 m l ，1 0 m o l m l 的盐酸2 0 m l ，反应温度2 5 3 0 c 。此反应条件下， 脱保护产物可进一步内酯化生成辛伐他汀，转化率可达9 5 以上。 ( 2 ) 叔丁基二甲基氯硅烷保护工艺条件： 二醇酯( d l ) 保护反应条件：二醇酯3 1 0 9 ，咪唑2 2 0 9 ，叔丁基二甲基氯 硅烷4 2 9 精确称量，再加入3 0 m l 二氯甲烷，在氮气保护下开始搅拌，反应液浑 浊，升温回流1 5 小时，反应温度控制在4 0 4 2 。反应物经纯化处理后可得白色 晶体，纯度可达9 5 。保护物的酰化反应基本相同。 辛伐他汀硅基保护物脱保护反应的最佳条件为：辛伐他汀硅基保护物7 0 5 9 ， 再加入精确量取的3 6 4 m l t h f 和o 9 4 m l 乙酸，开启搅拌，冰水浴降温至0 。c ，将 山东丈学硕士学位论文 配制的6 7 5 9 _ - - - , e 四丁基氟化铵的t h f 溶液2 1 4 m l 办n x 恒压滴加器中，缓慢滴 加，保温2 0 分钟滴加结束，撤去冰水浴升温至3 5 4 0 c ，反应1 6 小时到反应终点。 反应物经纯化处理，结晶产物真空干燥可得辛伐他汀( s v t ) 粗品，纯度大于9 0 。 粗品进一步精制辛伐他汀含量可达9 9 以上。 本论文主要创新点： ( 1 ) 本论文提供了一种以三醇酸缩酮保护为基础的辛伐他r r - 步反应合成路 线，其特点是高效、简单、经济。 ( 2 ) 本论文提供的三步反应合成高纯度辛伐他汀，反应时间短，收率高，溶 剂使用少。 ( 3 ) 辛伐他汀三步反应合成路线，反应条件温和，设备占地少，能耗低，完 全可以工业化。 ( 4 ) 优化了以二醇酯为启始物的硅基保护合成法，解决了辛伐他汀硅基保护 物脱保护反应转化率低的问题。 关键词：辛伐他汀合成反应 内酯化 4 山东大学硕士学位论文 a b s t a c t s i m v a s t a t i ni sac h o l e s t e r o ll o w e r i n ga g e n tt h a ti sp a r t i a l l ys y n t h e s i z e d f r o ml o v a s t a t i n s i m v a s t a t i ni sa ni n a c t i v el a c t o n i z a t i o n p r e c u r s o r p a r m a c e u t i c a lw h i c ho p e r a t e db ya c t i v em e t a b o l i t e so r i t sd e r i v a t i r e sv i al i v e r h y d r o l y z a t i o n s i m v a s t a t i nc a nb eu s e di nc u r i n gh y p e h 0 1 e s t e r 0 1 l o t so f c l i n i c a lt e s t ss h o wt h a ts i m v a s t a t i nc a nr e m a r k a b l yd e c r e a s ei n c i d e n c ea n dt h e d e a t hr a t eo fc o r o n a r yh e a r td i s e a s e ，w h i c hi sc h a r a c t e r i z e db ye f f e c t i v e a d j u s t i n gb l o o dl i p i dl e v e l sw i t hf e ws i d ee f f e c t sa n dg o o de n d u r a n c eo fl o n g t e r mu s e s i m v a s t a t i nh a sb e e nc o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h em o s te f f e c t i v el d l l o w e r i n gd r u g t h i ss t u d yd e v e l o pan e wt e c h n o l o g yo fp r o d u c i n gs i m v a s t a t i n w h i c hc o u l dr e a c ht h ei n t e r n a t i o n a la d v a n c e d1 e v e l s i m v a s t a t i n ( s v t ) f r o mt r i l a c t o n ea c i d ( t l a ) a st h ei m p o r t a n ti n t e r m e d i a t e w a ss y n t h e s i z e db yar i n g e x p a n d i n gm e t h o d t h ec o n d i t i o n so ft h er e a c t i o n m a t e r i a la n dt h ep u r i f i c a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d b y t h e s i n g l e f a c t o r e x p e r i m e n t sw i t h f i n ey i e l d ，s i m p l er e a c t i o na n dl o wc o s to fs i m v a s t a t i n ( 1 ) t h ec o n d i t i o n so fd m pp r o t e c tr e a c t i o n t h eo p t i m i z e ds y n t h e s i sc o n d i t i o n so fp - t l aa r ef o l l o w s ：t l a1 3 6 9 ，d m p 2 0 m l ，p t s0 5 9 ，t o l u e n e2 0 0 m l ，t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ea t2 5 3 0 ，t h er e s u t i n g m i x t u r ei sa g i t a t e du n d e ran i t r o g e na t m o s p h e r e t h ey i e l dr e m a i n sr e l a t i v e l y h i g h ，a b o u t9 5 ，9 8 t h eo p t i m i z e ds y n t h e s i sc o n d i t i o n so fp - s v t ia r ef o l l o w s ：t h ep u r i f i c a t i o n p - t l a ，p y r i d i n e1 3 6 m 1 ，d m b c2 0 m l ，d m a p0 4 9 ，t h et e m p e r a t u r ea ti 0 0 一1 0 5 。c ，t h e m i x t u r ew a ss t i r r e df o r6hu n d e ran i t r o g e na t m o s p h e r e ，t h e nt h et e m p e r a t u r e a t1 5 2 0 ，i ti sa d d e dt ow a t e r5 0 m l ，t h ey i e l dw a sa b o u t9 0 ，9 5 a f t e r p u r i f i c a t i o n t h eo p t i m i z e ds y n t h e s i sc o n d i t i o n so fs v ta r ef o l l o w s ：t h ep - s v t ia f t e r p u r i f i c a t i o n ，a c e t o n i t r i l e2 0 0 r a l ，1 o m o l lh c i2 0 m l ，t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r e b e t w e e n2 5 3 0 。t h em i x t u r ew a sa g i t a t e du n d e ran i t r o g e na t m o s p h e r e ，t h e r o u t ec o m p r i s eo fs y n t h e s i so fs i m v a s t a t i na c i da n di t sf u r t h e rl a c t o n i z a t i o n t 。os i m v a s t a t i n 。、 ( 2 ) t h ec o n d i t i o n so fs i l y l a t i n ga g e n tp r o t e c t i o n 5 山东大学硕士学位论文 t h eo p t i m i z e ds y n t h e s i sc o n d i t i o n so fp - d la r ef o l l o w s ：d l1 3 6 9 ，i m 2 2 0 9 ，t - b t d m s c l4 2 9 ，m c3 0 m l ，t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ea t4 0 4 2 ，t h er e s u t i n g m i x t u r ei sa g i t a t e df o r1 5h o u ru n d e ran i t r o g e na t m o s p h e r e t h es y n t h e s i so fp - s v t lh a st h es i m i l a rp r o c e s s i n gt op - s v t 2 t h eo p t i m i z e ds y n t h e s i sc o n d i t i o n so fs v ta r ef o l l o w s ：t h ep - s v t 2a f t e r p u r l f i c a t i o n ，t h f3 6 4 m l ，a c e t i ca c i d0 9 4 m i ，a n dt h eb n f6 7 5 9i nt h f2 1 4 m 1i s d r o p p e dt ot h er e s u t i n gm i x t u r ea to c ，w h i c hi sa g i t a t e df o r1 6h o u r t h ea r tr o u t em a ye m p l o yaf i n a lp u r i f i c a t i o ns t e pt oo b t a i ns i m v a s t a t i n o fp h a r m a c o p e i a lg r a d e i n n o v a t i v ep o i n t sa r ef o l l o w s ： ( 1 ) t h ea r to fd m pp r o t e c tr e a c t i o np r o v i d e sas i m p l i f i e da n de f f i c i e n t m e t h o df o rt h ep r e p r a t i o no fs i m v a s t a t i nb yt h et h r e ep r o c e s s e s ，l e a d i n gt oa n e c o n o m i c a l l ym o r ea t t r a c t i v e ( 2 ) t h ea r te n a b l e st oo b t m e t h o do fm a n u f a c t u r e a i nt h e p u r es i m v a s t a t i nb yt h et h r e ep r o c e s s e s w h i c hw e r el e s st i m ec o n s u m i n ga n dp r o v i d eh i g h e ry i e l d su s i n gf e w e rn u m b e r s o f o f s o l v e n t s ( 3 ) t h et h r e ep r o c e s s e sa r em o r en a t u r a s p a c ea n de n e r g y ，a n dt h u s ，e n a b l ea ne c o f r i e n d l y ，n o td e m a n d i n gi nt e r m s n o m i c a ll a r g es c a l ep r o d u c t i o n ( 4 ) t h eo p t i m a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n so fs i l y l a t i n ga g e n tp r o t e c t i o na r e o b t a i n e db ye x p e r i m e n t sa n dt h em a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h eq u a l i t ya n dy i e l d o fp r o d u c ta r ed e t e r m i n e d k e yw o r d s ：s i m v a s t a t i n ，s y n t h e s i s ，p u r i f i c a t i o n 6 山东大学硕士学位论文 符号说明 l vt 洛伐他汀 s v t 辛伐他汀 t l a 三醇酸 d l 二醇酯 p t l a 三醇酸保护物 p dl ：“二醇酯保护物 p s v t l ”辛伐他汀缩酮保护物 p s v t 2 辛伐他汀硅基保护物 p t s 对甲基苯磺酸 d m p 2 ，2 一二甲基丙烷 t d m s 叔丁基二甲基氯硅烷 h p s 心脏保护研究 d m a p 4 - 二甲基氨基吡啶 m p i 孚苯 m c 二氯甲烷 b nf 三水合四丁基氟化铵 i m 咪唑 m c n 乙腈 e a 乙酸乙酯 h p l c 高压液相 山东大学硕士学位论文 第一部分前言 心血管疾病是一类严重危害人类健康的疾病。近年来，其发病率和死亡率都 呈明显上升态势，并逐渐成为人类健康的头号杀手。过去医药界防治心血管疾病 侧重在降压药的开发上，先后发明了不少有效的降压药。但是随着医药科学的不 断发展，人们认识到胆固醇、脂肪等含量过高是发生心血管疾病的基本病因，高 血脂是发生冠心病及高血压的主要危险因素。因此，人们开始把血脂调节药的开 发作为防治心血管疾病的重点i2 1 。 最近英国高血压学会认为，他汀类药物能有效地防治心血管疾病，可作为预 防和治疗心血管疾病的l 级及2 级药物。目前，医药界对他汀类药物在防治心血管 疾病方面的作用充满信心。专家认为，调脂疗法将成为2 1 世纪预防心血管疾病的 主要方法。 世界上第一个上市的他汀类药物是美国默克公司研制开发的洛伐他汀，于 1 9 8 7 年在美国上市。8 0 年代末上市的他汀类药物还有1 9 8 8 年在瑞典上市的辛伐 他汀，1 9 8 9 年在日本上市的普伐他汀。目前全世界已上市的他汀类药物还有氟伐 他汀、阿伐他汀、西立伐他汀、柏伐他汀、尼伐他汀等等。在中国市场上也有多 种他汀类药物上市【2 】。 一、辛伐他汀产品简介 辛伐他汀( s i m v a s t a t i n ) 为美国默克公司的专利产品，1 9 9 7 年由杭州默沙东 制药引入我国( 商品名舒降之) 。该药专利已于2 0 0 5 年1 2 月到期。该产品是以 洛伐他汀为原料半合成而成的h m g - c o a 还原酶( 3 - h y d r o x y - 3 - m e t h y l g l u t a r y c o e n z y m e ar e d u c t a s e ，3 - 羟基3 甲基戊二酰辅酶还原酶) 抑制剂，于1 9 8 8 年在瑞 典首次上市，1 9 9 1 年1 2 月获得美国f d a 批准，是治疗原发性高胆固醇血症的药 物。辛伐他汀为脂溶性物质，口服后能被迅速吸收，l 2 小时内达到血药浓度峰 值，半衰期为2 4 小时，在体内活性是普伐他汀的4 倍，能有效预防动脉粥样 硬化的发展和心脏病复发，降低非致死心肌梗死和心肌血管再形成手术的危险。 2 0 0 4 年5 月美国研究人员发表研究报告称，辛伐他汀能有效抑制多发性硬化症患 者的神经纤维损伤；另项为期5 年的心脏保护研究( h p s ) 糖尿病亚组分析结 ： 果显示，辛伐他汀对糖尿病患者具有保护作用1 3 j 。 山东犬学硕士学位论文 二、辛伐他汀的市场情况 辛伐他汀在国外销售业绩良好，2 0 0 0 年默克公司的舒降之销售额为5 2 8 亿 美元，2 0 0 1 年销售额达到6 6 7 亿美元的巅峰，2 0 0 2 年销售额回落到5 5 8 亿美元， 2 0 0 3 年销售额回升至6 l 亿美元。2 0 0 3 年统计数据显示，该产品在全球畅销品牌 药物销售排行榜上仅次于阿托伐他汀，名列第二，2 0 0 3 年该产品名列世界畅销药 品排行前5 0 0 强。我国习惯上用强心、利尿、扩血管的方式来治疗高血压、冠心 病、脑梗塞等心脑血管疾病，很少以降血脂的方式来主治。因此，该药作为降血 脂的他汀类药物，在我国上市以来其销售情况一直处于不瘟不火的状态，相对于 心脑血管系统用药，其增长速度较为缓慢。据康易医药商情网统计数据显示，辛 伐他汀在我国一直名列他汀类药物销售额的首位，2 0 0 1 年l 季度辛伐他汀名列循 环系统用药销售额第4 位，占循环系统用药市场份额的3 5 9 ，2 0 0 4 年1 季度辛 伐他汀名列循环系统用药销售额第9 位，占循环系统用药市场份额的2 8 6 。 由于国内辛伐他汀制剂市场需求增长缓慢，而导致了国内厂家生产的辛伐他 汀原料药以出口为主。辛伐他汀属于发酵一合成原料药，市场价格较高，但随 着辛伐专利的到期和生产技术水平的提高，其价格2 0 0 5 年已经下降到4 0 0 0 元 公斤左右。据有关数据显示，2 0 0 3 年世界他汀类原料药总量为4 2 7 吨，其中， 辛伐他汀( 欧洲版) 占6 7 9 的份额，洛伐他汀占1 4 4 ，荚伐洛汀占9 3 6 ， 普伐他汀占4 2 8 ，辛伐他汀( u s p 版) 占4 0 6 。国产辛伐他汀由四川抗生素 工业研究所于1 9 9 6 年抢仿成功，并实现了产业化生产。2 0 0 0 年6 月我国劳动和 社会保障部、原国家药品监督管理局等7 部门共同制定的“国家基本医疗保险药 品目录”中，在血脂调节药物的7 个品种里，他汀类药物就占了4 个，辛伐他汀 名列其中。相信随着国内对调脂疗法的认识日益明确，医生、患者对辛伐他汀接 受度的提高，该产品的市场需求会不断增大，由此会带动国内辛伐他汀原料药需 求的增长。 三、辛伐他汀的化学结构及其社会效益 某些六氢化萘衍生物作为羟甲基戊二酰辅酶( h m g c o a ) 还原酶一在人体 形成胆固醇的生物合成路径中的速度控制酶一的有效抑制剂是众所周知的。这些 药物都是治疗血液胆固醇过高的药物，其中以辛伐他汀效果优良。美伐他汀、洛 伐他汀、普伐他汀是天然的发酵产物。洛伐他汀的六氢化萘环状系统的8 位上具 有2 一甲基丁酸酯支链，与洛伐他汀唯一结构上的不同是辛伐他汀在同一位置上有 9 山东大学硕士学位论文 2 , 2 一二甲基丁酸酯支链。 ( 2 ) 辛伐他汀是以下化合物的通用药物名称：【1 s 一 1 a ，3 a ，7 b ，8 b ( 2 s ， 4 s ) ，8 a b 】一1 ，2 ，3 ，7 ，8 ，8 a 一六氢一3 ，7 一二甲基一8 2 一( 四氢一4 一 羟基一6 一氧代一2 h 一吡喃一2 基) 乙基 l 一萘基2 ，2 一二甲基丁 酸醋( c a s 登记号7 9 9 0 2 6 3 9 ) 。下面是辛伐他汀的分子结构，对 各原子作了标记以指示其编号。 h 队a ，n 、矽 ok 6 、o 毡c h ，c “、f 。、夕 辛伐他汀 图1 - 1 辛伐他汀及中间体结构图 由上资料可得，辛伐他汀还是种比较昂贵的药品，如何降低其价格，使我 国普通病患者能够得到有效治疗，这就要求我们科技人员进行技术创新降低成 本。另外，随着我国老龄化社会的到来，心脑血管疾病已经成为老年人的头号杀 手，他汀类药品的普及使用可以提高人们健康水平，因此，他汀类药品的研制具 有积极的社会意义。 四、辛伐他汀合成工艺背景 辛伐他汀的半合成路线主要包括直接甲基化、间接甲基化和m o n a c o l i nj 与 侧链2 , 2 二甲基丁酰氯合成法三种工艺。辛伐他汀的合成最早采用间接甲基化工 山东大学顶士学位论文 艺，由于此工艺反应步骤多、转化率低，后来逐渐被直接甲基化工艺取代，但是， 现在国外仍有公司用间接甲基化工艺生产辛伐他汀。目前，我国主要生产厂家都 采用直接甲基化工艺，其技术水平较高，但直接甲基化工艺反应条件苛刻，反应 使用许多昂贵原材料，因此，其生产成本较高。 目前，辛伐他汀研制文献资料较多，上述三个工艺路线均有最新文献报道。 但就半合成项目研究的趋势，提高技术水平的关键点是发酵产物的提取纯化与后 续合成结合起来，选择合适的合成启始物既可以缩短工艺路线，又可以降低生产 成本，目前，国外已经有其他药品的类似工艺报道。 国外正在进行洛伐他汀发酵产物纯化后直接进行辛伐合成的工艺研究，中国 医药行业中原料药主要出口，技术创新的能力高低决定其产品的市场竞争力，特 别是大规模出口的化学合成原料药。因此，进行辛伐他汀项目的半合成技术优化 是非常可行而且很有现实意义。 本论文主要采用发酵液中洛伐他汀酸的水解物三醇酸为起始原料，目的在于 开发出技术先进、经济合理的工艺生产路线。通过上述对比分析，本项目设计的 合成路线如下： 图1 - 2 本项目设计的合成路线 三醇酸是洛伐他汀发酵产物简单纯化后容易制得的中间体，成本低，作为 辛伐他汀合成也是非常理想的起始物，我们根据对现有文献的研究，找到了一条 切实可行经济实用的合成路线。 山东大学硕士学位论文 第二部分辛伐他汀缩酮保护合成工艺研究 辛伐他汀的半合成路线主要包括直接甲基化、间接甲基化和m o n a c o l i nj 与 侧链2 ，2 一二甲基丁酰氯合成法三种工艺。辛伐他汀的合成最早采用间接甲基化 工艺，由于此工艺反应步骤多、转化率低，后来逐渐被直接甲基化工艺取代，但 是，现在国外仍有公司用间接甲基化工艺生产辛伐他汀。目前，我国主要生产厂 家都采用直接甲基化工艺，其技术水平较高，但直接甲基化工艺反应条件苛刻， 反应使用许多昂贵原材料，因此，其生产成本较高。 直接甲基化工艺：基于洛伐他汀和类似物的8 - 酰基支链直接甲基化，在强碱 存在下使用一种甲基卤化物直接甲基化洛伐他汀( 在转变为其碱金属盐之后) 的 2 一甲基丁酸酯支链1 5j 。反应流程示意图如图2 1 。 n 图2 - 1 直接甲基化工艺反应流程示 这种方法生产投入大，生产成本高，由于目前技术水平已经比较高，我 ， 国生产厂家基本上都采用此工艺，因此，辛伐他汀的市场竞争非常激烈，通 过此工艺技术创新经济意义不大。 - 、 间接甲基化工艺( 侧链合成法) ：以洛伐他汀为起始原料，首先在碱性条件下水 2 山东人学硕上学位论文 解，使侧链2 一甲基丁酸酯的酯键断裂，然后对六元内酯环上的羟基进行保护，再 与2 ，2 二甲基丁酰氯反应生成酯，最后脱保护基得到辛伐他汀。反应流程示意 图如图2 2 。 。霈。k 。扣o h o 妒 i _ 一or 。o - 一o v 麝二车oo 蛳蔚二一 档三意搿导 i o h 八一 i p o 簿嚣一 图2 - 2 间接甲基化工艺反应流程 间接法( 侧链合成法) 主要包括几种不同工艺路线，区别在于采用不同的 羟基保护和脱保护方法。采用的保护剂主要包括：( 1 ) 硅基保护剂，如叔丁 山东大学硕士学位论文 基二甲基氯硅烷( t d m s ) 等：( 2 ) 醛、酮或缩醛、缩酮，如丙酮、二甲氧 基丙烷( d m p ) 等；( 3 ) 可形成环醚或环硫醚的化合物，如3 , 4 一二氢2 h 吡 喃等。其中采用价格昂贵的硅基保护基成本较高，工艺路线的经济性相对较 差。 就羟基保护后的酰化反应而言，可以采用酰氯或羧酸的三烷基膦衍生物 作酰化剂，前者反应温度较高，而后者反应条件温和，但原料三苯基膦价格 昂贵，应用受到限制。 m o n a c o l i nj 与侧链2 , 2 二甲基丁酰氯合成法，通过微生物发酵法产生 m o n a c o l i nj ，发酵液经提取、分离和纯化得到m o n a c o l i nj ，然后，以m o n a c o l i n j 为起始原料，经过羟基保护、与2 , 2 二甲基丁酰氯反应得到酯，再脱保护基 得到辛伐他汀，如图2 3 ： t d m s o 、丫，4 、1 尹t d m s o 、r 7 、伊 a 锄。一佣了。一h 耻。y 。 h 3 0 协帆黔吼 - - - - - - - i 卜 图2 - 3 辛伐他汀合成路线 由于受到m o n a c o l i nj 发酵水平低的限制，其生产成本较高，虽然，工艺路 线短，反应条件温和，但目前还是难于实现大规模工业化生产。 目前，辛伐他汀研制文献资料较多，上述三个工艺路线均有最新文献报道。 但就半合成项目研究的趋势，提高技术水平的关键点是发酵产物的提取纯化与后 续合成结合起来，选择合适的合成启始物既可以缩短工艺路线，又可以降低生产 成本，目前，国外已经有其他药品的类似工艺报道。 国外正在进行洛伐他汀发酵产物纯化后直接进行辛伐合成的工艺研究，中国 医药行业中原料药主要出口，技术创新的能力高低决定其产品的市场竞争力，特 ：l ：、 1 4 山东大学硕士学位论文 别是大规模出1 3 的化学合成原料药。因此，进行辛伐他汀项目的半合成技术优化 是非常可行而且很有现实意义。 本部分内容主要研究辛伐他汀侧链合成法的二甲氧基丙烷保护工艺，我们对 洛伐他汀发酵产物纯化后，进行水解制得三醇酸，并以其为原料直接进行辛伐合 成，此工艺路线短，反应条件温和，原料成本较低( 三醇酸价格低于洛伐他汀) ， 因此，我们的研究具有很高的应用价值。 山东大学硕士学位论文 1 三醇酸保护物( p t l a ) 的合成 我们使用的三醇酸是由鲁抗医药股份公司对其洛伐他汀发酵产物洛伐他汀酸纯 化后水解而得，三醇酸制备三醇酸保护物，即p - t l a 合成路线如图2 - 4 ： 图2 5 醇酸制备三醇酸保护物反应路线 但是，采用上述反应路线，三醇酸内酯化反应转化率比较低，反应过程中 带来许多氧化产物，影响产品质量。另外，三醇酸内酯化后的二醇酯进行保 护反应，还需要开环进行保护。因此，二醇酯可作为反应中间体，即由三醇 酸直接保护理论上是可行的。 三醇酸保护反应条件为：三醇酸1 3 6 9 ，2 , 2 二甲氧基丙烷2 0 m l ，对甲基 苯磺酸0 5 9 ，甲苯2 0 0 m l ，室温反应，用薄层色谱( 乙酸乙酯：正己烷= 3 ：l ， 硅胶g f 2 5 4 ) 控制反应终点。当反应液变为澄清后，3 小时反应即可完毕。 加l m l 吡啶中和对甲基苯磺酸，加过量纯化水，搅拌3 0 分钟，静置分去水相， 减压蒸馏，蒸出丙酮、甲醇及未水解的2 ，2 二甲氧基丙烷，反应转化率为9 5 以上。通过大量的实验，探索以三醇酸为原料生产三醇酸保护物的最佳工艺 条件，从而提高产品收率，降低成本。 1 6 山东大学顾士学位论文 1 1 实验部分 1 1 1 主要实验试剂和仪器 试剂：三醇酸( 鲁抗股份公司生产) 、2 , 2 一二甲氧基丙烷( d m p ) 、二氯 甲烷( m c ) 、乙酸乙酯( e a ) 、甲苯( m p ) 、对甲基苯磺酸( p t s ) ( 以上试 剂为工业级或分析纯) 、液化氮。 仪器：g s i i 电子衡速搅拌器一一上海医械专机厂 z f c 型三用紫外分析仪上海康禾光电仪器有限公司 硅胶板试剂g f 2 5 4 ( 规格2 5 7 5 m m ) 一一青岛海洋化工厂分厂 d k 5 2 2 型电热恒温水浴锅上海精宏实验设备有限公司 1 1 2 实验过程 在配有电动搅拌器、温度计和氮气通1 3 的5 0 0 m l 干燥的三颈烧瓶中，加 入1 3 6 9 t l a ，2 0 m l d m p ，0 5 9 p t s ，2 0 0 m l m p ，通氮气置换瓶中空气，在 2 5 保温条件下，关小氮气保护，搅拌3 小时，进行羟基和羧基保护反应， 用薄层色谱( e a ：正己烷= 3 ：1 ) 控制保护反应程度，保护完毕后加l m l 吡 啶中和催化剂p t s ，二者成盐易溶于水，可进行分离。 1 2 实验结果与讨论 1 2 1 酯保护反应d m p 的投入量对反应转化率的影响 控制其他条件不变，改变d m p 的投入量，考察d m p 的改变对转化率的 影响，实验结果如表2 1 ： 表2 1d m p 的投入量改变时对反应转化率的影响 由实验结果可以看出，随着d m p 的投入量逐渐加大，p t l a 的转化率增加， 当投入量2 0 m l 和2 2 m l 时转化率接近：反应3 小时2 0 m l 的转化率可以达到9 9 6 ， 考虑到d m p 价格较贵，为节约生产成本，d m p 投入量采用2 0 m l 反应3 小时，3 小时以上的实验表明，反应杂质增多，副反应加快。因此，保护反应的最佳条件 d m p 加量2 0 m l ，反应时间控制在3 小时以内。 1 2 2 温度对反应转化率的影响 在其他条件不变的条件下，考察反应温度改变对p t l a 转化率的影响，其实 山东大学硕士学位论文 由上表可以看出，保护反应的最佳温度为2 5 ，反应时间控制在3 小时内， 反应转化率可达9 7 以上。反应温度在2 5 以上时，虽然反应转化率较高，但 通过高压液相检测温度越高杂质越多( 高于3 0 c ) ，这表明温度较高，p t l a 在 酸性条件下发生分解反应。 保护反应转化率可由高压液相检测，其最佳反应条件下的高压液相图谱如 下： t kl b _ m i i v = = = = = ：芝量= 三苎羞要皇三羞苎羞要量= = 7 2 ； g； = n“ r r ；q 6j 6 嚣 阳罐 ( j ：! i 撵 i 二p i l 。队1 | | l 图2 - 6 保护反应转化率高压液相图谱 上图中保留时间2 8 l 的峰为反应原料，保留时间1 1 5 3 7 的峰为保护产物 山东大学硕士学位论文 p - t l a ，其他峰为分解杂质，由上图谱可知，p - t l a 的转化率( 峰面积百分比) 为9 9 8 。 1 3 小结 t l a 保护反应的最佳反应条件：t l a1 3 6 9 ，d m p2 0 m l ，p t s0 5 9 ，加 2 0 0 m l m p ，反应温度控制在2 5 。c ，氮气保护下强搅拌，3 小时反应完全。 由于t l a 的羟基具有很高活性，很容易发生氧化反应，反应过程中有氧气 存在或反应温度过高都会发生副反应。 山东大学硕士学位论文 2 保护反应混和物的后处理 由于保护反应产物直接作为下步酰化反应的反应物。考虑到生产成本、反 应收率、保护产物不通过结晶等方式获得纯品，只经过必要的处理手段得到比较 纯的保护反应溶液，其成分不影响酰化反应为前提。因此，保护反应产物的纯化 工艺也是下一步反应的一个关键因素。 除通过结晶方法纯化保护反应产物外，有报道1 6 】用硅胶层析可以得到较纯的 保护产物，其纯度可达到酰化反应的要求。但是层析过程也会造成部分收率损失， 特别是层析所使用的流动相、硅胶等原材料也会增加生产成本。 我们通过大量的实验，探寻保护反应产物纯化的最佳工艺条件，从而提高产 品质量，降低生产成本。保护反应主要除去反应混合物中的对甲基苯磺酸、2 ，2 一 二甲氧基丙烷、丙酮与甲醇、h 2 0 ，提高反应产物纯度，保证下一步酰化反应的 顺利进行。 2 1 实验部分 2 1 1 实验试剂与仪器 试剂：p t l ( 上步反应产物) 溶液、吡啶、纯化水 仪器：g s 1 1 电子恒速搅拌器一上海医械专机厂 z f c 型三用紫外分析仪上海康禾光电仪器有限公司 硅胶板试剂g f 2 5 4 ( 规格2 5 7 5 m m ) 一青岛海洋化工厂分厂 a h z d ( ) 循环小式真空泵一一巩义英峪予华仪器厂 r 一2 0 1 旋转蒸发器一一上海申胜生物技术有限公司 2 1 - 2 实验过程 在配有温度计装有上步反应产物( 到反应终点) 的三颈烧瓶中加入吡啶( 过 量) l m l ，继续搅拌加5 0 m l 纯化水，搅拌3 0 分钟。将混合液体转入分液漏斗分 层，静置2 0 分钟分层，分去水相。再加5 0 m l 纯化水洗涤反应混和液，搅拌1 0 分钟，转入分液漏斗静置3 0 分钟分层，分去水相。硅胶板检测吡啶翁盐残留情 况 洗后反应液加5 9 m g s 0 4 搅拌4 小时干燥，m g s 0 4 加量视溶液中m g s 0 4 结块 情况而定，如果m g s o 。搅拌有粉末状可视为其过量，保持其过量可以达到反应 液的除水要求。 干燥后反应物减压蒸馏，主要是蒸馏出未反应的2 ，2 二甲氧基丙烷及分解产 生的丙酮和甲醇，真空大于0 0 9 5 m p a ，温度控制在3 0 ( 2 ，有少量馏出液蒸出即 2 0 山东大学硕士学位论文 可。纯化后的反应物高压液相检测，纯度大于9 0 。 2 2 实验结果与讨论 2 2 1 水洗时间对保护反应产物纯度的影响 表2 5 水洗时间对保护反应产物纯度的影响 由上表可知，保护产物溶液中部分氧化杂质溶于水，水洗可使其进入水相使 得保护产物纯度提高，另外丙酮、甲醇和p t s 的盐都易溶于水而除掉，但水洗时 间过长，又会造成部分水解反应，影响保护物纯度。 2 2 2 除水程度对下一步酰化反应的影响 m g s o 。干燥是有机化学合成反应中较常用的有机相除水方法。通过观察 m g s 0 4 固体的性状而知其残存水分是否符合下步反应要求，实验证实m g s 0 4 结 合水后会结块，而只要有漂浮的m g s 0 4 ，可证明m g s 0 4 过剩，这样干燥才能达 到一般反应所需要的含水要求。 当体系中有水存在时，下一步酰化反应转化率影响很大。随着除水程度的提 高，产品的转化率也是逐步提高，副反应也较少。此步骤只是保证下一步酰化反 应的反应物达到反应要求的含量。其他原料反应体系都要进行严格的除水操作。 2 3 小结 这一步纯化处理重点考虑对下一步酰化反应的影响。减少保护物甲苯液中的 杂质。特别是影响酰化反应的对甲苯磺酸和水。另外甲醇、丙酮及2 ，2 一二甲氧丙 烷的去除，也可以使酰化反应尽量少发生副反应，提高产品纯度和反应转化率。 经过我们大量试验，以上后处理过程是下一步酰化反应顺利进行的关键步骤。 反应液洗涤过程中的乳化现象，除水是否彻底以及甲醇、丙酮、2 ，2 一二甲氧丙烷 的去除程度和进行顺序，都是以提高保护物溶液纯度，保证下一步酰化反应顺利 进行为前提，只有通过细心严谨的试验操作才能够确保达到以上这些要求。 另外，中和对甲基苯磺酸的吡啶稍微过量不会影响酰化反应，因为吡啶是酰 化反应的试剂和催化剂。 以上措施的实施，确保了辛伐合成关键的酰化反应顺利进行，这对整个工艺 提高辛伐他汀收率和产品质量至关重要。 2 1 山东大学硕士学位论文 保护物的酰化反应工艺研究 酰化反应路线如图2 7 ： c 叩价。僦 o o o h 人r ，c h s 眦人以 一 图2 7 保护物的酰化反应路线 由反应物结构式可知，反应物的羟基位发生酰化反应，空间位阻较大，反应 比较难发生。另外反应物2 ，2 二甲基丁酰氯易发生水解反应，生成活性更低的2 ，2 一 二甲基丁酸，反应会更难进行。因此反应体系的除水程度几乎关系到整个反应的 成败。 另外，吡啶的碱性环境也是影响反应进行的重要因素，吡啶可以与2 ，2 一二甲 基丁酰氯反应生成毗啶盐酸盐的固体结晶，其作为缚酸剂可提高2 ，2 一二甲基丁酰 氯的酰基活性。 但是，反应温度和催化剂都是保证酰化反应可以在6 8 小时转化率达到9 5 以上的重要因素，有报道【4 1 室温下加4 一氨基吡啶反应8 0 9 0 小时可达到9 0 转 化率，由于反应时间太长，此反应条件没有工业化前景。 我们研究的是一条高效低耗的能够满足工业化要求的工艺，目前还存在2 ，2 一 二甲基丁酰氯和4 二甲基氨基毗啶价格昂贵的不利因素。但是我们认为随着此工 艺工业化生产原料使用量的增大，会使这两种昂贵原料价格降低。 3 1 实验部分 3 1 1 实验试剂与仪器 试剂：保护物( 上一步反应物) ，吡啶( 无水处理) ，4 - 二甲基氨基吡啶，2 ，2 - 二甲基丁酰氯，盐酸，n a h c 0 3 。 仪器：g s 1 1 电子恒速搅拌器一一上海医械专机厂 z f c 型三用紫外分析仪上海康禾光电仪器有限公司 硅胶板试剂g f 2 5 4 ( 规格2 5 7 5 m m ) 青岛海洋化工厂分厂 a h z d ( ) 循环小式真空泵巩义英峪予