乙酰唑胺關(guān)鍵中間體的制備和反應(yīng)監(jiān)控

劉 杰，李世文，張芳芳

(河南中帥醫(yī)藥科技股份有限公司，河南 鄭州 450000)

乙酰唑胺由Wilier等首先合成，為弱效利尿劑，也曾一度用于心源性水腫和青光眼的治療。有文獻(xiàn)報道了其傳統(tǒng)制法[1]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，乙酰唑胺對碳酸酐酶有廣譜抑制作用，可改善生化代謝紊亂，目前臨床應(yīng)用已拓寬到催眠呼吸暫停綜合癥、老年性癡呆、角膜營養(yǎng)不良水腫、頑固性呃逆等疾病的治療。此外FDA也批準(zhǔn)本品用于急性高山病的預(yù)防性治療，在急速達(dá)到一定海拔高度之前和在此期間，每8～12h口服乙酰唑胺250mg(或每天口服控釋膠囊500mg)，可使急性高山病的一些嚴(yán)重癥狀明顯減少或者不發(fā)生[2-3]。對于乙酰唑胺用于高山病預(yù)防性新治療的臨床發(fā)現(xiàn)，我們重點(diǎn)研究乙酰唑胺關(guān)鍵中間體氯氧化物的制備和反應(yīng)過程監(jiān)控，并尋找一種穩(wěn)定化的工業(yè)化生產(chǎn)監(jiān)控方法。

關(guān)鍵中間體氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?；?1,3,4-噻二唑)的制備是由巰基氧化為磺酰氯基團(tuán)的過程，大多是采用在酸的水溶液中通入過量的氧化劑氯氣，在低溫條件下將硫醇氧化為磺酰氯，此方法比較傳統(tǒng)，且一直沿用至今，在此不再累述。一直以來，對于氯氧化反應(yīng)的重點(diǎn)監(jiān)控是一個空白，一般僅僅通過現(xiàn)象來觀察，具體為描述為：待反應(yīng)液為黃綠色，反應(yīng)瓶內(nèi)固體為白色，且尾氣吸收處的氣體均勻?qū)С鰰r，停止反應(yīng)[4-8]。顯而易見，此種方式是不科學(xué)且不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，鑒于以上空白，我們擬采用一種較為科學(xué)和有效的方法對氯氧化反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控和跟蹤。

本研究通過高效液相色譜儀(HPLC)對氯氧化反應(yīng)過程進(jìn)行監(jiān)控，并制備得到較優(yōu)品質(zhì)的乙酰唑胺，實(shí)驗結(jié)果表明，采用高效液相色譜儀(HPLC)的監(jiān)控方法是有效的，且能滿足工業(yè)化的需求。

1 實(shí)驗部分

1.1 主要儀器與試劑

1.1.1 反應(yīng)儀器

JJ-1電動攪拌器，低溫恒溫反應(yīng)浴。

1.1.2 檢驗儀器

高效液相色譜儀，用十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑的色譜柱。

1.1.3 檢測條件

波長：265nm；柱溫：30℃；流速：1.0mL/min；運(yùn)行時間：45min。

1.1.4 實(shí)驗試劑：

冰醋酸，氨水，硫酸，乙腈，水。

1.1.5 流動相

以0.43%無水醋酸鈉溶液-甲醇-乙腈(95∶2∶3，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至4.0士0.05)。

1.2 反應(yīng)機(jī)理

1.2.1 乙酰唑胺合成路線圖

圖1 乙酰唑胺合成路線圖

1.2.2 磺酰氯基團(tuán)液相監(jiān)控原理

磺酰氯本身不穩(wěn)定，在實(shí)際檢測中容易變質(zhì)，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)或失效，因此對磺酰氯的檢測應(yīng)先對其進(jìn)行保護(hù)或者取代。本實(shí)驗采用的方法為磺酰氯的氨基保護(hù)，進(jìn)而檢測和監(jiān)控反應(yīng)的進(jìn)程，已達(dá)到監(jiān)控的目的。

圖2 磺酰氯基團(tuán)液相監(jiān)控原理圖

1.3 實(shí)驗過程

1.3.1 氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?；?1,3,4-噻二唑)的制備

稱量10g的2-乙酰胺基-5-巰基-1,3,4-噻二唑投入到35mL冰醋酸和65mL水的混合體系中，攪拌降溫，5℃下通入氯氣，取樣監(jiān)控反應(yīng)。

樣品處理：取樣得到適量的反應(yīng)液，向反應(yīng)液中加入氨水，當(dāng)體系成堿性時，停止加入氨水，攪拌5min，然后加入鹽酸，當(dāng)體系中析出較多固體時，停止加入鹽酸，攪拌5～10min，抽濾至干，高效液相色譜儀進(jìn)樣檢測。

體系中的氯氧化反應(yīng)完全結(jié)束后，攪拌保溫1h，將反應(yīng)體系直接抽濾，水洗滌，60℃干燥，得到氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?；?1,3,4-噻二唑)。純度97%以上。

1.3.2 乙酰唑胺粗品的制備

將得到的氯氧化物(2-乙酰胺基-5-氯磺?；?1,3,4-噻二唑)加入到65mL氨水中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后，滴加硫酸進(jìn)行中和，體系達(dá)到中性后，停止滴加硫酸，抽濾水洗，60℃真空干燥得到乙酰唑胺粗品。純度98%以上。

1.3.3 乙酰唑胺的精制

將乙酰唑胺粗品、水、焦亞硫酸鈉依次加入到反應(yīng)瓶中，升溫至回流，降溫析晶，抽濾并水洗，50℃真空干燥，得到乙酰唑胺。純度99%以上。

2 反應(yīng)監(jiān)控HPLC圖

2.1 氯氧化物的反應(yīng)監(jiān)控液相圖

圖3 反應(yīng)監(jiān)控液相圖

注：數(shù)據(jù)處理方法：面積歸一化法

2.2 乙酰唑胺結(jié)構(gòu)表征

我們將合成得到的乙酰唑胺樣品進(jìn)行檢測和分析，經(jīng)UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖分析可知，產(chǎn)品為乙酰唑胺，具體分析如下：

(1)高分辨質(zhì)譜分析表明樣品的準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+為222.9953，可推斷其分子量為221.9880，與乙酰唑胺的理論精確分子量221.9881相比，誤差小于3ppm，元素匹配結(jié)果表明其元素組成為C4H6N4O3S2，與乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)一致，元素分析結(jié)果表明其元素組成正確。

(2)IR：3301.90cm-1：磺酰胺N-H的伸縮振動，3182.26 cm-1：乙酰胺基N-H的伸縮振動，1551.81cm-1：N-H的彎曲振動；1320.54cm-1：磺酰胺SO2的不對稱伸縮振動，1176.61cm-1：磺酰胺SO2的對稱伸縮振動，說明分子中含有磺酰胺基和乙酰胺基。1H NMR上δ13.013(1H，br，s)、8.333ppm(2H，br，s)的活潑氫，證明分子中存在NH和NH2。

(3)IR：2906.42，2783.91cm-1：乙酰甲基C-H的伸縮振動，1434.89cm-1：乙酰甲基C-H的彎曲振動，1680.38cm-1：酰胺羰基C=O 的伸縮振動，說明分子中含有乙酰胺基。1H NMR上δ2.255(3H，s)ppm的甲基質(zhì)子和13C NMR譜上δ22.326(伯C)ppm、13C NMR譜上δ169.376(季C)ppm的乙酰羰基碳，進(jìn)一步證明了它的存在。

(4)IR：1551.81cm-1：噻二唑C=N 的伸縮振動，證明分子中有C=N。13C NMR譜上δ164.263(季C)、δ161.085(季C)ppm進(jìn)一步證明了它的存在。

綜上所述，分子中含有磺酰胺基、乙酰胺基和噻二唑等基團(tuán)，與乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)相符，樣品的UV、IR、11H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖可由乙酰唑胺的結(jié)構(gòu)給以合理的解釋，證明樣品結(jié)構(gòu)與乙酰唑胺結(jié)構(gòu)一致。

3 結(jié)果與討論

3.1 氯氧化過程中氯氣用量的選擇

氯氣作為氯氧化反應(yīng)過程中重要的反應(yīng)物料，需對其用量做以研究，本實(shí)驗組對氯氣用量做以考察，實(shí)驗結(jié)果匯總?cè)缦隆?/p>

表1 氯氣用量對氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總

由氯氣用量對比試驗可知，隨著氯氣用量的增加，產(chǎn)品的收率和純度都隨之增加，在氯氣用量達(dá)到1.9～2.2倍時，產(chǎn)物(粗品)的純度已達(dá)到較好的水平，收率尚可，因此我們可暫選此用量范圍作為我們后續(xù)實(shí)驗的基礎(chǔ)，選擇氯氣用量為AMTD用量的1.9～2.2倍。

3.2 氯氧化過程中反應(yīng)溫度的選擇

反應(yīng)溫度作為一個重要的工藝參數(shù)，我們要對其進(jìn)行考察，擬采用不同反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，以觀察和比較不同反應(yīng)溫度對氯氧化反應(yīng)的影響，試驗數(shù)據(jù)如下：

表2 反應(yīng)溫度對氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總

由以上試驗可知，在不同的溫度條件下進(jìn)行氯氧化反應(yīng)，3批實(shí)驗的收率差別不大，但純度差異較大，其中5～10℃條件下，純度較低，不采用此溫度條件，優(yōu)先采用0～5℃為反應(yīng)溫度(氯氧化反應(yīng))。

3.3 氯氧化過程中的反應(yīng)時間

通過反應(yīng)監(jiān)控來觀察反應(yīng)進(jìn)程，判斷較優(yōu)反應(yīng)時間，使反應(yīng)時間達(dá)到最優(yōu)化，以利用整個反應(yīng)過程，試驗結(jié)果如下：

表3 反應(yīng)時間對氯氧化反應(yīng)的影響結(jié)果匯總

通過反應(yīng)監(jiān)控可知，氯氣量達(dá)到時，反應(yīng)已進(jìn)行了大半，后續(xù)反應(yīng)仍在進(jìn)行，但是反應(yīng)較慢，鑒于此種情況，我們暫定反應(yīng)時間為60min。

4 結(jié)論

在乙酰唑胺的合成中，我們重點(diǎn)研究了氯氧化反應(yīng)過程，氯氧化物的反應(yīng)增加了HPLC監(jiān)控的方法，使我們能夠更加清晰和準(zhǔn)確的掌控反應(yīng)進(jìn)程，進(jìn)而得到質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品。經(jīng)UV、IR、1H NMR、13C NMR、HR-MS譜圖分析，我們得到的產(chǎn)品為目標(biāo)產(chǎn)物乙酰唑胺。