一种托伐普坦相关杂质、其合成方法及应用

技术领域

本发明涉及医药领域，特别是涉及一种托伐普坦的相关杂质、其合成方法及应用。

背景技术

托伐普坦(Tolvaptan，商品名：Samsca，苏麦卡)，化学名称：N-[4-[(5R)-7-氯-5-羟基-2,3,4,5-四氢-1-苯并氮杂

另外，2015年05月，托伐普坦于欧洲药品局(EMA)获批新适应症：用于减缓常染色体显性遗传性多囊性肾病(ADPKD)的治疗，商品名“Jinarc”。2018年04月于美国药监局(FDA)获批该适应症，商品名“Jynarque”。可用于治疗由充血性心衰、肝硬化以及抗利尿激素分泌不足综合症导致的低钠血症。

托伐普坦作为BCS分类Ⅳ类药物，其溶解性较差，在合成及纯化过程中极易裹挟其他杂质。目前已有专利报道的托伐普坦相关杂质如下：

对于中间体合成过程中产生的杂质，如果不能及时清除，其会在后续反应时随着工艺进一步衍生成其他杂质，衍生后几乎无任何方法清除，因此不易得到纯度较高的API。

为了更好地对托伐普坦进行质量控制，通常需要对其前端中间体各种杂质进行研究和控制，本申请提供了一种作为托伐普坦中间体新杂质的全新化合物式Ⅰ及其合成方法，并提供了一种由化合物式Ⅰ制备上图为化合物式Ⅶ的合成方法，为控制托伐普坦原料药质量提供了保障。此外Ⅵ、式Ⅶ化合物还具有后叶加压素拮抗活性，可用作后叶加压素拮抗剂。

发明内容

现有典型的托伐普坦合成路线中，经常伴随着各种杂质的产生，经实验发现，此路线中中间体中杂质式Ⅰ的含量为0.48％，杂质式Ⅵ的含量为0.76％，式Ⅰ化合物可残留至中间体中，或是在后续步骤中进一步生成成品杂质化合物式Ⅶ，托伐普坦成品中杂质式Ⅶ的含量为0.35％，远超出ICH中规定的限度。由此可见，对于托伐普坦中间体杂质的研究在制备工艺中显得尤为重要。

本发明首次研发了一种新化合物及其制备方法，为托伐普坦原料药和含有托伐普坦制剂的质量进行有效控制夯实了基础。

具体的说，本发明提供一种如下结构所示的化合物：

同时，本发明还提供了上述化合物的合成方法，合成步骤为：

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯分散于有机溶剂中，在碱性条件下反应得到式Ⅰ所示化合物

进一步地，

该方法中所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、乙腈、乙酸乙酯等非质子溶剂；优选为二氯甲烷；

该方法中所述碱为有机碱，如三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吗啉，或无机碱，如碳酸钠、碳酸钾，优选为N-甲基吗啉；

该方法中所述碱的量为1.0～5.0当量，进一步为2.0当量；

该方法反应温度为0～40℃，进一步为15～20℃；

该方法反应时间为0.5～10小时，进一步为6小时。

以上合成步骤进一步地，

该方法反应完毕后反应体系分别用水和稀盐酸洗涤，浓缩、柱层析即得式Ⅰ目标化合物。

所述式Ⅰ化合物可作为原料，用于合成式Ⅵ、式Ⅶ化合物，其合成步骤为：

步骤1)式Ⅰ化合物在氯化亚砜作用下转变为中间态；

步骤2)该中间态与7-氯-1,2,3,4-四氢苯并[B]氮杂卓-5-酮在碱存在下发生缩合反应生成式Ⅵ；

步骤3)式Ⅵ还原得到式Ⅶ。

进一步地，

步骤1中中间态的制备方法为：取式Ⅰ化合物，加入10倍重量的二氯甲烷和1.5当量的氯化亚砜，回流反应5～6小时，减压蒸干即得；

步骤2中所述有机溶剂为非质子溶剂，所述非质子溶剂为二氯甲烷、氯仿、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、乙腈、乙酸乙酯等的一种或其或混合液；优选为二氯甲烷；

步骤2中所述碱为有机碱，如三乙胺、吡啶、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吗啉，或无机碱，如碳酸钠、碳酸钾，优选为N-甲基吗啉；

步骤2中所述碱的量为1.0～6.0当量，进一步为1.5当量；

步骤2反应温度为0～40℃，进一步为25℃；

步骤2反应时间为0.5～6小时，进一步为6小时。

步骤2反应完毕后反应体系分别用水和稀盐酸洗涤，浓缩、柱层析即得式Ⅵ化合物。

步骤3中所述有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇、无水异丙醇、无水四氢呋喃，作为优选为无水甲醇；

步骤3中所述还原剂为硼氢化钠、三乙酰基硼氢化钠等，作为优选为硼氢化钠；

步骤3中所述还原剂的量为0.5～3.0当量，作为优选为0.6当量；

步骤3反应温度为-20℃～50℃，作为优选为0～10℃；

或者，步骤3中，采用异丙醇作为溶剂、异丙醇铝作为催化剂进行反应；异丙醇用量优选为式Ⅵ重量的7～10倍，异丙醇铝用量优选为式Ⅵ重量的0.4～0.5倍；反应温度优选70～80℃；

本发明的有益效果在于提供一种新化合物及其合成方法；所得化合物作为托伐普坦原料药中间体的杂质对照品，将其进一步衍生后成托伐普坦杂质式VII,可用于托伐普坦原料药、含有托伐普坦制剂的质量研究，能有效的、准确的监控托伐普坦中的有关物质和疑似基因毒性残留，从而使托伐普坦原料药符合有关物质标准和基因毒性标准，保证托伐普坦药品临床使用的安全性和有效性。

使用本化合物合成托伐普坦关键杂质式Ⅵ、式Ⅶ的方法简便，节约成本，得到的产品纯度高，收率高，符合绿色化学的要求。

附图说明

图1为式Ⅰ化合物核磁谱图；

图2为式Ⅵ化合物核磁谱图；

图3为中间体HPLC谱图；

图4为托伐普坦成品HPLC谱图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供托伐普坦杂质式Ⅰ和式Ⅵ、式Ⅶ化合物的制备方法实施实例。这些实施实例仅仅是解释、而不是限制本发明的范围。

在本公开中，除非特别定义，所采用的缩略语的含义如下所示：

min是指分钟；

h是指小时；

d是指天；

℃是指摄氏度；

mol/L是指摩尔每升；

TLC是指薄层色谱；

HPLC是指高效液相色谱；

LC-MS是指液相色谱-质谱联用。

实施例1：吡啶的量对合成式Ⅰ化合物的影响

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯(式Ⅴ)15.0g，加入二氯甲烷150g溶解，将溶液均分为A、B和C三份：A中加入吡啶1.38g(1.0当量)，B中加入吡啶2.06g(1.5当量)，C中加入吡啶2.75g(2.0当量)。室温(15～20℃)反应10小时。

反应体系分别用1mol/L盐酸(50mL)、饱和食盐水(20mL)洗涤，硫酸钠干燥浓缩，再经柱层析分离出产物。

LC-MS:准分子离子559.1621，[M+K]

各组实验式Ⅰ化合物产率对比如下表：

表1不同吡啶量下产品收率

由上表可以看出，吡啶作碱反应收率较低。增大吡啶用量，收率稍有提高，TLC显示，原料大量剩余，表明吡啶作碱，反应活性可能不够。

实施例2：三乙胺的量对合成式Ⅰ化合物的影响

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯(式Ⅴ)18.2g，加入二氯甲烷185.6g溶解，将溶液均分为A、B和C三份：A中加入三乙胺2.14g(1.0当量)，B中加入三乙胺3.22g(1.5当量)，C中加入三乙胺4.28g(2.0当量)。室温(20～25℃)反应8小时。

反应体系分别用1mol/L盐酸(50mL)、饱和食盐水(20mL)洗涤，硫酸钠干燥浓缩，再用柱层析分离出产物。

各组实验式Ⅰ化合物产率对比如下表：

表2不同三乙胺用量产率对比

对比实施例2和实施例3可见，三乙胺组收率明显高于吡啶组。其中，三乙胺用量在1.5～2.0当量时，收率最高可达约60％。柱层析前，TLC显示有较多杂质斑点。

实施例3：N-甲基吗啉的量对合成式Ⅰ化合物的影响

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯(式Ⅴ)21.3g，加入二氯甲烷220.6g溶解，将溶液均分为A、B和C三份：A中加入N-甲基吗啉2.51g(1.0当量)，B中加入N-甲基吗啉3.80g(1.5当量)，C中加入N-甲基吗啉5.02g(2.0当量)。室温(20～25℃)反应8小时。

反应体系分别用1mol/L盐酸(50ml)、饱和食盐水(20ml)洗涤，硫酸钠干燥，再用柱层析分离出产物。

各组实验式Ⅰ化合物产率对比如下表：

表3不同N-甲基吗啉用量产率对比

对比实施例1～3可见，N-甲基吗啉组收率明显高于吡啶和三乙胺组。由上表可看出，N-甲基吗啉用量在1.5～2.0当量时收率最高，约73％。柱层析前，TLC显示有杂质斑点，但杂质斑点明显浅于三乙胺组。

实施例4：不同溶剂对合成式Ⅰ化合物的影响

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯(式Ⅴ)28.0g，均分为4份。分别加入乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈和甲苯四种溶剂70g，再于室温下分别滴加N-甲基吗啉3.94g(1.6当量)。反应12小时后，后处理并经柱层析分离出产品，结果如下：

表4反应溶剂考察

上表中，二氯甲烷组收率最高。乙腈和甲苯组收率尚可，但后处理需浓缩、萃取，稍显复杂。乙酸乙酯可与中间态酯交换生成大量杂质，故收率低。

实施例5：反应温度对合成式Ⅰ化合物的影响

将2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氯(式Ⅴ)5.2g，加二氯甲烷52.5g，于不同温度下滴加N-甲基吗啉2.91g(1.6当量)，反应12小时后，后处理并经柱层析分离出产品；

各组收率对比如下：

表5反应温度考察

上表中，0～3℃反应温度较低，反应活性低导致原料剩余；40℃反应，产生杂质较大；15～20℃组反应收率最高。故优选15～20℃。

实施例6：反应时间的影响

取式Ⅴ化合物15.6g，加二氯甲烷156.2g，室温(15～20℃)下，滴加N-甲基吗啉8.78g(1.6当量)，室温反应，并分别于反应0.5h、3h、6h和10h后取样检测，以单点外标法计算反应体系中产品式Ⅰ的含量，结果如下：

表6反应时间考察

根据上表数据可知，反应前期随反应时间延长，产品含量逐渐增高。当反应时间达6h后，反应体系中产物式Ⅰ的含量基本达到最高，再延长反应时间无明显收益。

实施例7：2-甲基-4-(2-甲基-N-(2-甲基-4-(2-甲基苯甲酰胺基)苯甲酰基)苯甲酰胺基)苯甲酰氯的制备

取式Ⅰ化合物，加入10倍重量的二氯甲烷和1.5当量的氯化亚砜，回流反应5～6小时，减压蒸干即得。

实施例8：不同的碱对合成式Ⅵ化合物的影响

式Ⅰ化合物6.36g，按实施例17制备到中间态(式Ⅰ酰氯的形式)。加入二氯甲烷65.6g溶解，均分为A、B和C三份。分别加入1.5当量的吡啶、三乙胺和N-甲基吗啉，室温(15～20℃)反应5～6小时。柱层析分离出产品。各组式Ⅵ产率对比如下：

表7有机碱的考察

由上表可以看出，吡啶组收率最高。三乙胺碱性较强，导致产生较多杂质。而吡啶在中和反应产生的HCl的同时，还可与中间态(式Ⅰ酰氯)形成络合物，这在一定程度上增加了式Ⅰ酰氯的反应活性，从而促进反应的进行。

LC-MS:准分子离子698.2418，[M+H]

实施例9：碱的量对合成式Ⅵ化合物的影响

式Ⅰ化合物6.48g，按步骤1制备的到中间态(式Ⅰ酰氯的形式)。加入二氯甲烷65.0g溶解，再加入式Ⅲ化合物2.21g(式Ⅰ：式Ⅲ＝1.1:1，摩尔比)，固体溶清后将体系均分为A、B和C三份。分别加入吡啶0.33g(1.0当量)、1.01g(3.0当量)和1.97g(6.0当量)，室温(15～20℃)反应5～6小时。柱层析分离出产品。各组式Ⅵ产率对比如下：

表8碱的量的考察

由上表可知，吡啶1.5当量更为合理。偏低(1.0当量)则收率稍偏低，偏高(3.0或6.0)则无明显收益。

实施例10：反应温度和时间对合成式Ⅶ化合物的影响

式Ⅰ化合物5.20g，按步骤1制备的到中间态(式Ⅰ酰氯的形式)。加入二氯甲烷52.3g溶解，再加入式Ⅲ化合物1.78g(式Ⅰ：式Ⅲ＝1.1:1，摩尔比)。加入吡啶1.20g(1.5当量)，分别在不同温度下反应，产物含量随反应时间变化如下：

表9不同温度和时间的考察

0±3℃条件下，反应速度较慢，反应6h，产物含量仍未达到最高值。25±5℃条件下，反应2h，体系中式Ⅵ浓度基本已达最高，延长反应时间无明显收益。40℃反应(二氯甲烷回流)时，反应2h，体系中式Ⅵ浓度基本已达最高，延长反应时间无明显收益。相比25±5℃组，40℃反应温度偏高，杂质含量稍变大，收率稍有降低。

实施例11：不同溶剂对合成式Ⅶ化合物的影响

A～D组，分别取化合物Ⅵ溶于干燥甲醇、乙醇、异丙醇和四氢呋喃四种溶剂中。冰浴降温，各组分别加入硼氢化钠0.6当量。0～10℃反应3小时后，分别加入0.5mol/L盐酸淬灭，二氯甲烷萃取干燥，浓缩，得化合物Ⅶ。

各组收率对比如下：

表10溶剂的考察

A～C组收率差异不太大，甲醇稍好。因四氢呋喃为非质子溶剂，硼氢化钠在其体系中难以发生反应。

LC-MS:准分子离子700.2575，[M+H]

实施例12：不同还原剂对合成式Ⅶ化合物的影响

A、B两组分别取式Ⅵ化合物6.20g、6.22g，分别加入无水甲醇62.2g、63.0g，室温磁力搅拌。A组加入硼氢化钠0.17g(0.5当量)，B组加入三乙酰氧基硼氢化钠1.89g(1.0当量)，2h后TLC检视原料剩余，酌情进行还原剂的补加，结果如下：

表11还原剂的筛选

硼氢化钠组，0.6当量即可反应完全；而三乙酰氧基硼氢化钠应还原能力偏弱，使用3.0当量反应后仍有微量原料残留。

实施例13：不同温度对合成式Ⅶ化合物的影响

A、B、C、D、E五组分别取式Ⅵ化合物6.00g、6.02g、6.01g、6.00g和6.00g，分别加入无水甲醇60.2g、60.0g、60.2g、60.2g和60.3g；A组以冷阱降温至-20℃，加入硼氢化钠0.20g(0.6当量)并保温反应；B组以冰水浴降温至0℃，加入硼氢化钠0.21g(0.6当量)；C组于10℃下加入硼氢化钠0.21g(0.6当量)；D组于室温(15～20℃)下加入硼氢化钠0.21g(0.6当量)；E组水浴升温至47℃，加入硼氢化钠0.21g(0.6当量)；加毕，各组保温反应2h后TLC观察原料剩余，结果如下：

表12还原剂的筛选

根据上表原料剩余和杂质产生情况，故优选0～10℃

实施例14：异丙醇用量对合成式Ⅶ化合物的影响

还原反应中，采用异丙醇作为溶剂、异丙醇铝作为催化剂进行反应；异丙醇用量优选为式Ⅵ重量的5～10倍，异丙醇铝用量优选为式Ⅵ重量的0.3～0.5倍；反应温度优选70～80℃；

异丙醇用量考察：

分别称取式Ⅵ化合物5.00g、5.01g、5.00g，分别加入异丙醇25.0g、35.2g和50.0g，再分别加入异丙醇铝2.00g、2.01g和2.01g；磁力搅拌升温至70～75℃反应2小时结果如下：

表13异丙醇用量的筛选

5.0倍溶剂偏少，使得反应过程中原料式Ⅵ化合物不能溶解完全，因此无法参与反应。

实施例15：异丙醇铝用量对合成式Ⅶ化合物的影响

分别称取式Ⅵ化合物5.00g、5.01g、5.01g，分别加入异丙醇35.0g、35.5g和35.1g，再分别加入异丙醇铝1.50g(0.3倍)、2.01g(0.4倍)和2.51g(0.5倍)；磁力搅拌升温至70～75℃反应2小时结果如下：

表14异丙醇铝用量的筛选

异丙醇铝作为反应催化剂，0.3倍用量偏少，反应稍慢。

实施例16：反应温度对合成式Ⅶ化合物的影响

分别称取式Ⅵ化合物5.00g、5.01g、5.01g，分别加入异丙醇35.1g、35.1g和35.3g，再分别加入异丙醇铝2.01g(0.4倍)；磁力搅拌，分别升温至50℃、65℃和79℃(回流)反应2h，TLC跟踪原料剩余，结果如下

表15异丙醇铝用量的筛选

异丙醇铝在异丙醇中催化还原羰基，其中副产物为异丙醇被氧化后产生的丙酮(沸点56℃)，本身可理解为可逆反应。较低反应温度下，产物丙酮无法蒸出体系而累积与体系中，使正反应难以进行从而导致原料剩余。相对较高的温度有利于丙酮逸出反应体系，从而使正反应顺利进行。