阿哌沙班中間體的合成

王江霞，王 盼，劉立云，張赫明，尚振華

(1. 河北科技大學化學與制藥工程學院，河北石家莊 050018；2. 石藥集團中奇制藥技術(石家莊)有限公司，河北石家莊 050035)

阿哌沙班中間體的合成

王江霞1，王 盼1，劉立云2，張赫明2，尚振華1

(1. 河北科技大學化學與制藥工程學院，河北石家莊 050018；2. 石藥集團中奇制藥技術(石家莊)有限公司，河北石家莊 050035)

阿哌沙班是一種新型口服抗凝血藥物。以對硝基苯胺和5-氯戊酰氯為原料，依次經過酰化-環合、二氯化、縮合-消除、[3+2]環合-消除反應合成阿哌沙班的關鍵中間體。該方法4步反應總收率為58.1%，反應所需原料易得，反應條件溫和，反應步驟短，產品純度高達99.5%(HPLC法)，為阿哌沙班的合成提供了原料。

抗凝血藥；阿哌沙班；中間體；合成

阿哌沙班(apixaban)化學名為4,5,6,7-四氫-1-(4-甲氧基苯基)-7-氧代-6-[4-(2-氧代-1-哌啶基)苯基]-1H-吡唑并[3,4-C]吡啶-3-甲酰胺，作為一種新型口服抗凝血藥物，是由百時美施貴寶與輝瑞公司共同研發的Xa因子直接抑制劑，于2012年在美國上市。臨床研究證實，與依諾肝素相比，每天口服2次阿哌沙班對預防髖關節或膝關節置換手術后靜脈血栓栓塞療效更佳，且不會增加出血風險。由于阿哌沙班藥物安全性好，藥物相互作用的可能性小及其多種消除方式，有望用于患有肝病或腎臟功能損傷的特殊人群，因而有很大的市場前景[1-6]。

本文主要研究阿哌沙班的關鍵中間體(見圖1中化合物1)的合成，化合物1化學名稱為4,5,6,7-四氫-1-(4-甲氧基苯基)-6-(4-硝基苯基)-7-氧代-1H-吡唑并[3,4-C]吡啶-3-羧酸乙酯，文獻報道的化合物1的主要合成方法如圖1所示[7]。本文采用的合成路線是以廉價的對硝基苯胺為原料，在堿性條件下與5-氯戊酰氯經過酰胺化-環合反應得到化合物2，化合物2與五氯化磷進行α-活潑氫的二氯化得到化合物3，化合物3與過量嗎啉進行縮合-消除反應得到化合物4，化合物4與化合物5經[3+2]環合-消除反應得到化合物1。合成路線如圖2所示。

圖1 文獻報道的化合物1的主要合成方法Fig.1 Main synthetic methods reported in the literature for compound 1

圖2 阿哌沙班中間體(化合物1)的合成Fig.2 Synthesis of apixaban intermediate(compound 1)

1 實驗部分

1.1儀器和試劑

熔點由RY-Ⅰ型熔點測定儀(北京泰克儀器有限公司提供，溫度計未經校正)測定；1H NMR由AVANCE Ⅱ型超導核磁共振波譜儀(500 MHz，瑞士Bruker公司提供)測定；IR由FTS-135型傅里葉紅外光譜儀(美國BIO-RAD公司提供)測定。

對硝基苯胺，5-氯戊酰氯，嗎啉，對甲氧基苯胺，2-氯乙酰乙酸乙酯，力德士化學技術有限公司提供；五氯化磷，上?？低鼗び邢薰咎峁惶妓徕?，氫氧化鉀，四丁基溴化銨，碘化鉀，濃鹽酸，亞硝酸鈉，醋酸鈉，四氫呋喃，氯苯，二氯甲烷，乙酸乙酯等，天津市永大化學試劑有限公司提供，分析純。

1.2實驗方法

1.2.1 化合物2的合成

向反應瓶中加入對硝基苯胺(20.0 g, 145 mmol)、氯苯(50 mL)和四氫呋喃(50 mL)，攪拌全溶后加入碳酸鉀水溶液(碳酸鉀(34.1 g, 247 mmol)溶于50 mL水中)，冰水浴降溫至10 ℃，滴加5-氯戊酰氯(27.0 g, 174 mmol)的四氫呋喃(20 mL)溶液，滴加過程中控制反應瓶內溫度低于15 ℃。滴畢，控溫反應3 h后TLC確定反應完全。再向反應瓶中加入四丁基溴化銨(2.33 g, 7.25 mmol)、碘化鉀(1.20 g, 7.25 mmol)和水(10 mL)，再加入氫氧化鉀水溶液(氫氧化鉀(24.4 g, 435 mmol)溶于50 mL水中)，室溫反應1 h，再加熱至回流反應2 h后TLC確定反應完全。停止加熱，降至室溫后加入水(50 mL)和二氯甲烷(50 mL)，萃取分液，水洗有機層，加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾，所得粗品用乙醇重結晶，得26.4 g化合物2，收率為82.9%，熔點為97～98 ℃(文獻[8]：96～99 ℃)。1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ:8.23(d,J=8.8 Hz, 2H,Ar—H)；7.48(d,J=8.8 Hz,2H,Ar—H)；3.73(t,J=5.8 Hz,2H,Ar—N—CH2CH2CH2CH2—C=O)；2.61(t,J=6.5 Hz,2H,Ar—N—CH2CH2CH2CH2—C=O)；1.94～2.03(m, 4H, Ar—N—CH2CH2CH2CH2—C=O)。

1.2.2 化合物3的合成

向反應瓶中加入化合物2(20.0 g, 90.9 mmol)和氯苯(100 mL)，室溫下緩慢加入五氯化磷(56.9 g, 273 mmol)，加熱至70 ℃反應1 h后TLC確定反應完全。停止加熱，將反應液倒入碎冰(100 g)中，攪拌，靜置分液，有機層用碳酸氫鈉水溶液堿洗再水洗，加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾，所得粗品用乙酸乙酯重結晶，得23.0 g化合物3，收率為87.5%，熔點為134～136 ℃。1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ:8.26(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 7.48(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 3.83(t,J=6.2 Hz, 2H, Ar—N—CH2CH2CH2—)； 2.93～2.95(m, 2H, Ar—N—CH2CH2CH2—)； 2.27～2.32(m, 2H, Ar—N—CH2CH2CH2—)。

1.2.3 化合物4的合成

向反應瓶中加入化合物3(10.0 g, 34.6 mmol)和嗎啉(50 mL)，加熱至回流反應2 h后TLC確定反應完全。停止加熱，降至室溫后加入水(50 mL)和二氯甲烷(50 mL)，萃取分液，水洗有機層，加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾，所得粗品用乙醇重結晶，得9.3 g化合物4，收率為89.1%，熔點為154～157 ℃(文獻[8]：158～160 ℃)。1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ:8.23(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 7.54(d,J=8.9Hz, 2H, Ar—H)； 5.74(t,J=4.1 Hz, 1H, =C—H)； 3.87(t, 2H, Ar—N—CH2CH2)； 3.83(t, 4H, N—CH2CH2—O)； 2.89(t, 4H, N—CH2CH2—O)； 2.55(q, 2H, Ar—N—CH2CH2)。

1.2.4 化合物5的合成

向反應瓶中加入對甲氧基苯胺(15.0 g, 122 mmol)、濃鹽酸(36.1 g, 366 mmol)和水(30 mL)，冰水浴降溫至10 ℃，滴加亞硝酸鈉水溶液(亞硝酸鈉(10.1 g, 146 mmol)溶于15 mL水中)，滴畢，控溫反應1 h，分批加入醋酸鈉(23.0 g, 281 mmol)，再滴加2-氯乙酰乙酸乙酯(19.1 g, 116 mmol)的乙酸乙酯(10 mL)溶液，滴畢，控溫反應1 h后TLC確定反應完全。加入乙酸乙酯，萃取分液，水洗有機層，加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾，所得粗品用乙酸乙酯重結晶，得20.6 g化合物5，收率為65.7%，熔點為90～92 ℃(文獻[9]：87～89 ℃)。1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ:8.28(s, 1H, N—H)； 7.16(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 6.88(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 4.37(q,J=7.1 Hz, 2H, COOCH2CH3)；3.79(s, 3H, Ar—OCH3)； 1.39(t,J=7.1 Hz, 3H, COOCH2CH3)。

1.2.5 化合物1的合成

向反應瓶中加入化合物4(8.0 g, 26.4 mmol)、化合物5(8.1 g, 31.7 mmol)、碳酸鈉(8.4 g, 79.2 mmol)、碘化鉀(0.4 g, 2.64 mmol)、四丁基溴化銨(0.9 g, 2.64 mmol)和二氯甲烷(100 mL)，室溫反應10 h后TLC確定反應完全。向反應瓶中緩慢滴加稀鹽酸至體系pH值為2～3，繼續室溫反應2 h后TLC確定反應完全。加入水(100 mL)，萃取分液，水洗有機層，加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾，所得粗品用乙酸乙酯重結晶，得10.4 g化合物1，收率為89.9%，熔點為206～211 ℃，HPLC 99.5%。1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ:8.22(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 7.50(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 7.44(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 6.92(d,J=8.9 Hz, 2H, Ar—H)； 4.46(q, 2H, COOCH2CH3)； 4.20(t,J=6.2 Hz, 2H, Ar—N—CH2CH2—)； 3.82(s, 3H, Ar—OCH3)； 3.38(t,J=6.2 Hz, 2H, Ar—N—CH2CH2—)； 1.43(t,J=7.0 Hz, 3H, COOCH2CH3)。

2 結果與討論

4,5,6,7-四氫-1-(4-甲氧基苯基)-6-(4-硝基苯基)-7-氧代-1H-吡唑并[3,4-C]吡啶-3-羧酸乙酯是合成阿哌沙班的關鍵中間體，文獻報道的化合物1的合成方法主要有2種，分別是以對硝基苯胺[8-13]和環戊酮肟[8]為原料。以環戊酮肟為原料的合成路線中會用到價格較貴的對氟硝基苯和碘化亞銅，不適合工業化生產。以對硝基苯胺為原料的合成路線目標是合成親偶極體(如化合物4和化合物4′)，再與1,3-偶極體(化合物5)發生[3+2]環合反應得到目標化合物1，此路線原料廉價易得、操作簡單，基于文獻報道，通過優化反應條件，確定的實驗方法如1.2所述。

2.1化合物2的合成結果

文獻報道的以對硝基苯胺為原料的化合物2的合成方法中，文獻[8]—文獻[12]通過將對硝基苯胺和叔胺有機堿加入到無水溶劑中，與5-氯戊酰氯反應生成酰胺，繼續在反應液中加入堿性很強的金屬有機堿(NaH)，該方法操作過程中需要嚴格控制無水，且產生氫氣，反應條件苛刻，在放大過程中存在危險性。文獻[12]和文獻[14]采用5-溴戊酰氯，在無機堿碳酸鉀和氫氧化鉀作用下發生酰胺化-環合反應得到化合物2，反應時間較長(文獻[13]未報道，文獻[14]報道為6.5 h)，且5-溴戊酰氯相對于5-氯戊酰氯價格較貴，使生產成本增大。本文采用價格低廉的5-氯戊酰氯為酰胺化-環合試劑，在環合反應階段，通過加入碘化鉀和提高反應溫度縮短環合反應時間(3 h)，縛酸劑選用無機堿碳酸鉀和氫氧化鉀，避免叔胺有機堿和金屬有機堿的使用，降低生產成本和操作危險性。

2.2化合物3的合成結果

實驗考察了反應溫度對收率的影響，通過試驗確定在70 ℃的條件下反應1 h得到化合物3，收率為87.5%，較文獻值有較大提高(文獻[13]和文獻[14]是在53～55 ℃下反應1.5 h得到化合物3，收率為75%左右)。

2.3化合物4的合成結果

化合物4與化合物4′都是親偶極體，均可與化合物5(1,3-偶極體)進行[3+2]環合反應得到化合物1。文獻[13]和文獻[14]中化合物4′的合成需用到催化劑氯化鋰和縛酸劑碳酸鋰，且需要在氮氣下進行。化合物4的合成在過量嗎啉中回流即可完成，且過量嗎啉可回收，降低生產成本，因此選用化合物4作為親偶極體[15]。

2.4化合物1的合成結果

文獻[7]報道的方法是以三乙胺作縛酸劑，四氫呋喃為溶劑，回流反應14 h得到目標產品，收率為76.6%。本文選用的縛酸劑為無機堿碳酸鈉，二氯甲烷作溶劑，在碘化鉀和四丁基溴化銨催化下室溫反應10 h得到目標產品，收率為89.9%，反應條件溫和，后處理簡單。

3 結 語

本文所提出的阿哌沙班關鍵中間體的制備方法中，是以廉價的對硝基苯胺為原料，與通用試劑5-氯戊酰氯在碳酸鉀和氫氧化鉀作用下經酰胺化-環合反應得化合物2，化合物2在五氯化磷作用下進行α-活潑氫的二氯化得到化合物3，繼而與過量嗎啉進行縮合-消除反應得到化合物4，化合物4與化合物5發生[3+2]環合-消除反應得到化合物1。該方法4步反應總收率為58.1%(以對硝基苯胺計，文獻[11]為43.7%)，反應所需原料易得，反應條件溫和，反應步驟短，產品純度高達99.5%(HPLC法)，為阿哌沙班的合成提供了原料。

/

[1] 田國祥，魏萬林，張 靈．后華法林時代口服抗凝新秀：達比加群、利伐沙班、阿哌沙班[J]．中國循證心血管醫學雜志，2011，3(5)：403-406． TIAN Guoxiang, WEI Wanlin, ZHANG Ling. The new oral anticoagulants after the age of warfarin: Dabigatran etexilate, rivaroxaban, apixaban[J]. Chinese Journal of Evidence-Bases Cardiovascular Medicine, 2011, 3(5): 403-406.

[2] 任玉杰，杜 成，劉世夢．新型抗凝血藥合成及應用研究[J]．上海應用技術學院學報(自然科學版)，2012，12(4)：274-281． REN Yujie, DU Cheng, LIU Shimeng. The synthetic methods and application of new anticoagulants[J]. Journal of Shanghai Institute of Technology(Natural Science), 2012, 12(4): 274-281.

[3] 錢 毅．新型口服抗凝劑臨床應用的進展[J]．中國循環雜志，2012，27(4)：246-250． QIAN Yi. Progress in the clinical application of new oral anticoagulants[J]. Chinese Circulation Journal, 2012, 27(4): 246-250.

[4] 中華醫學會骨科學分會．中國骨科大手術靜脈血栓栓塞癥預防指南[J]．中華骨科雜志，2009，29(6)：602-604． Orthopaedic Surgery Branch of the Chinese Medical Association. Chinese major orthopedic surgery venous thromboembolism prevention guidelines[J]. Chinese Journal of Orthopaedics, 2009, 29(6): 602-604.

[5] 王 磊，鐘靜芬，時惠麟．口服Xa因子直接抑制劑阿哌沙班的臨床研究進展[J]．上海醫藥，2012，33(17)：17-20． WANG Lei, ZHONG Jingfen, SHI Huilin. Development of clinical research on apixaban, an oral direct inhibitor of factor Xa[J]. Shanghai Medical and Pharmaceutical Journal, 2012, 33(17): 17-20.

[6] 宋麗亞，周 圍，吳 燕．基于光學比濁法的血凝檢測系統[J]．河北科技大學學報，2010，31(2)：100-103． SONG Liya, ZHOU Wei, WU Yan. Cruor measurement system based on optical nephelometery[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2010, 31(2): 100-103.

[7] 陶海燕，米 斌，郭國賢，等．阿哌沙班的合成工藝研究[J]．中國藥物化學雜志，2013，23(5)：385-389． TAO Haiyan, MI Bin, GUO Guoxian, et al. Study on the synthesis of apixaban[J]. Chinese Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 23(5):385-389.

[8] 冀亞飛，江健安，劉 倩，等．一種抗血栓藥物阿哌沙班的制備方法[P]．中國專利：101967145A，2011-02-09． JI Yafei, JIANG Jian′an, LIU Qian, et al. A Preparation Process for the Anticoagulant of Apixaban[P]. CN: 101967145A, 2011-02-09.

[9] GANT T G, SHANBAZ M. Pyrazole Carboxamide Inhibitors of Factor Xa[P]. WO: 2010030983A2, 2010-03-18.

[10] 邢峻豪，張 媛，胡曉雯，等．阿哌沙班衍生物的合成及Xa因子抑制活性[J]．中國藥科大學學報，2013，44(4)：289-295． XING Junhao, ZHANG Yuan, HU Xiaowen, et al. Synthesis and factor Xa inhibitory activity of apixaban derivatives[J]. Journal of China Pharmaceutical University, 2013, 44(4): 289 -295.

[11] JIANG Jian′an, JI Yafei. Alternate synthesis of apixaban(BMS-562247), an inhibitor of blood coagulation factor Xa[J]. Synth Commun, 2013, 43(1):72-79.

[12] 趙紀山，徐 強，徐卓業，等．一種阿哌沙班的合成方法[P]．中國專利：102675314A，2012-09-19． ZHAO Jishan, XU Qiang, XU Zhuoye, et al. A Method for the Synthesis of Apixaban[P]. CN: 102675314A, 2012-09-19.

[13] RAFAEL S,LUCIUS T R,BOGUSLAW M M,et al．Process for Preparing 4,5-dihydro-pyrazolo[3,4-C]pyrid-2-ones[P]. US： 20060069258A1, 2006-03-30.

[14] ZHOU J C, MA P, LI H Y, et al. Synthesis of 4,5-dihydro-pyrazolo[3,4-C]pyrid-2-ones[P]. WO: 03049681A2, 2003-06-19.

[15] 王 冠，郭曄堃，鐘靜芬，等．阿哌沙班合成路線圖解[J]．中國醫藥工業雜志，2012，43(2)： 157-159． WANG Guan, GUO Yekun, ZHONG Jingfen, et al. Graphical synthetic routes of apixaban[J]. Chinese Journal of Pharmaceuticals, 2012, 43(2): 157-159.

Synthesis of apixaban intermediate

WANG Jiangxia1, WANG Pan1, LIU Liyun2, ZHANG Heming2, SHANG Zhenhua1

(1.School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018， China; 2. Zhongqi Pharmaceutical Technology (Shijiazhuang) Company Limited，CSPC，Shijiazhuang Hebei 050035， China)

Apixaban is a novel oral anticoagulant. Synthesis of apixaban intermediate from nitroaniline and 5-chloro-valeryl chloride is described through four steps, including acylation-cyclization, chlorination to the dichloro-intermediate, condensation-elimination of the chloro groups and [3+2] cyclization-elimination. The total yield of the 4-step procedure is 58.1%. The raw materials are easily available, the reaction steps are less, the reaction condition is mild, and the high product purity (by HPLC) reaches 99.5%. The procedure provides raw material for synthesis of apixaban.

anticoagulant; apixaban; intermediate; synthesis

2014-04-04；

2014-05-06；責任編輯：張士瑩

河北省百名優秀創新人才支持計劃(Ⅱ)

王江霞(1989-)，女，河北藁城人，碩士研究生，主要從事藥物及藥物中間體合成方面的研究。

尚振華副教授。E-mail：zhenhuashang@126.com

1008-1542(2014)04-0334-05

10.7535/hbkd.2014yx04005

R914.5

A

王江霞，王 盼，劉立云，等.阿哌沙班中間體的合成[J].河北科技大學學報,2014,35(4):334-338.

WANG Jiangxia, WANG Pan, LIU Liyun, et al.Synthesis of apixaban intermediate[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2014,35(4):334-338.