帕米膦酸二鈉合成工藝路線研究

毛 輝,朱 健,陳鶴京,朱惠洪,劉振香,鄭柏勤,盛貽林,潘 滔

(1.金華職業(yè)技術學院，浙江 金華 321007;2.浙江奧托康制藥集團股份有限公司，浙江 金華 321053)

帕米膦酸二鈉是一種白色粉末，易溶于水和2N氫氧化鈉，微溶于0.1N鹽酸和0.1N乙酸中，通常不溶于有機溶劑。其分子C3H9NO7P2Na2/5H2O，其分子量為369.1。帕米膦酸二鈉是第二代雙膦酸類藥物，作用強度約為依替膦酸鈉的100倍。是破骨細胞性骨溶解抑制劑，對癌癥的溶骨性骨轉移所致的疼痛有止痛作用。其分子中的P-C-P結構可取代骨內(nèi)的P-O-P結構，從而能牢固地吸附在骨小梁表面，形成一層保護膜，選擇性地阻擋破骨細胞骨溶解作用，并有抑制破骨細胞發(fā)育成熟，抑制其向骨表面移動的作用。帕米膦酸二鈉作為骨吸收抑劑,用 于治療腫瘤高血鈣和惡性腫瘤骨轉移,療效顯著,副作用低。

鑒于帕米膦酸二鈉在臨床上具有廣泛的應用[1-3]，其結構的微小改造可能會對藥效產(chǎn)生很大的影響，因此國內(nèi)外許多科研機構和藥企都在尋求合適的合成工藝路線。在已發(fā)現(xiàn)的合成方法中，往往存在合成方法繁瑣、合成條件苛刻、不能批量生產(chǎn)等缺點，這樣造成了合成的帕米膦酸二鈉純度不夠、市場價格過高等問題，給患者造成了二次的痛苦，并造成了巨大的經(jīng)濟負擔，從而進一步削弱了患者與疾病作斗爭的意志。因此，通過簡易、溫和的合成方法去制備高純度的帕米膦酸二鈉分子， 一直是目前廣大科研工作者及企業(yè)在不斷追求的。

在目前合成帕米膦酸二鈉的工藝路線中，主要用溶劑法和熔融法制備[4-6]，分兩步進行(圖1)，該工藝存在的缺陷主要在于第一步聚合反應，收率不穩(wěn)定且整體收率不高，導致最終的成品率偏低。另外最大的挑戰(zhàn)在于，當小試放大至工藝批量時，帕米膦酸二鈉的產(chǎn)率出現(xiàn)急劇的下降。

圖1 帕米膦酸二鈉常規(guī)合成路線

經(jīng)過查閱相關文獻和前期積累的相關研究工作，我們發(fā)現(xiàn)采用溶劑法時，用乙苯代替毒性較大的氯苯，得到的產(chǎn)物性狀相同，產(chǎn)率基本一致，收率可超過40%。但是乙苯作為苯系化合物，仍存在一定的毒性，且溶劑后處理也存在一定的問題。因此我們將合成工藝的重心轉移到熔融法。采用熔融法時，用1∶1的三氯氧磷和五氯化磷的混合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中單一的五氯化磷，選擇合適的亞磷酸、混合物和β-丙氨酸配比，調整回流反應和水解時間，可以提高產(chǎn)物的產(chǎn)率。經(jīng)過前期的大量測試，當亞磷酸、混合物和β-丙氨酸摩爾比為2∶5∶1，回流時間2.5h，水解時間為4h時，我們得到了超過70%的粗產(chǎn)率，重結晶后的收率也達到43%。

原料藥中含有有關物質可能會降低藥物的療效、影響其穩(wěn)定性，對人體健康有害或者產(chǎn)生其他副作用。因此提高原料藥的純度是確保用藥安全、有效，保證藥物質量的一個重要方面。因此，在帕米膦酸析晶過程中，采用自然析晶的技術方法，減少了雜質的析出，提高了其純度。在帕米膦酸二鈉的精制過程中，添加了活性炭，既達到了一定的脫色目的，也吸附了部分雜質，達到了最終純化的目的，制備帕米膦酸二鈉的純度高于99%，在合成過程中β-丙氨酸的含量控制在0.1%以下，亞磷酸鹽的含量控制在0.2%以下，其比例遠遠低于中國藥典要求的分別控制在0.3%，0.5%以下的標準。并且合成的帕米膦酸二鈉生物限度符合要求，其中需氧菌小于800 Cfu/g， 霉菌和酵母菌小于80 Cfu/g，細菌內(nèi)毒素小于1.6 EU/mg。因此，通過對合成路線工藝的整體優(yōu)化，我們設計出了一條產(chǎn)生三廢少，易提純，是一種比較綠色的合成方法[7-8]。

我們利用核磁共振技術和紅外譜圖技術對制備的產(chǎn)物進行了分析。其中紅外譜圖數(shù)據(jù)：1108.5,1176.6,1652.2,2677.6,5578.3,3119.9,3365.8cm-1；核磁位移分別在3.33(t,J=11.3Hz,2H，CH2)和2.32-2.22(m,CH2)處，從而進一步確定了目標產(chǎn)物的存在，為我們以后繼續(xù)提高收率和純度奠定了良好的基礎。

帕米膦酸二鈉作為雙膦酸類化合物，在臨床應用上已經(jīng)取得很好的治療效果。帕米膦酸鹽結構的微小變化，對改善破骨細胞吸收能力的抑制方面，具有較大的潛力。如2002年，國外Leo Widler等合成出雙膦酸化合物唑來膦酸，并展現(xiàn)出良好的生物活性[9]。隨著合成化學技術的不斷發(fā)展，將來必定發(fā)現(xiàn)更優(yōu)的工藝路線合成具有更好生理活性的雙膦酸類藥物。我們研究組目前正在篩選合適的催化體系來提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)率。

結論

選擇合適的反應物投料比不僅能加快反應速率，還能在一定程度上提高反應的選擇性。通過對熔融法制備帕米膦酸二鈉的合成工藝進行研究，我們發(fā)現(xiàn)當選擇用1∶1的三氯氧磷和五氯化磷的混合物做試劑，亞磷酸、混合物和β-丙氨酸摩爾比為2∶5∶1，回流時間為2.5h，水解時間為4h時，產(chǎn)物的出產(chǎn)率高達70%，重結晶后的產(chǎn)率達到43%。同時，在帕米膦酸析晶過程中，采用自然析晶的技術方法，減少了雜質的析出，提高了其純度。最終，通過對合成路線工藝的整體優(yōu)化，制備出純度高于99%帕米膦酸二鈉，并且生物限度符合要求，是一種符合當前“綠色化學”主題的合成方法。