华法林钠羟酮缩合杂质的合成研究

江云兵, 周伟, 朱阳

上海医药 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (7) : 71-75.

PDF(1821 KB)
主管单位：上海市经济和信息化委员会
主办单位：上海医药行业协会
中国标准连续出版物号：
ISSN 1006-1533
CN 31-1663/R
更多内容请点击
PDF(1821 KB)
上海医药 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (7) : 71-75.
药物研发

华法林钠羟酮缩合杂质的合成研究

作者信息 +

Synthesis study of acetal impurities in warfarin sodium

Author information +
文章历史 +

摘要

目的：合成华法林钠生产工艺中产生的杂质WF-Z1~WF-Z6；方法：以2’-羟基苯乙酮（SM-1）为起始原料与碳酸二甲酯（SM-2）进行缩合反应生成4-羟基-1-苯并吡喃-2-酮（WF-1），然后与4-苯基-3-丁烯-2-酮（SM-3）进行迈克尔加成反应得到3-(α-丙酮基苄基)-4-羟基香豆素（WF），最后在酸性条件下与甲醇，乙醇或异丙醇进行缩酮反应得到相应的目标杂质WF-Z1~WF-Z6。结果：目标杂质采用液相联用质谱（LCMS），核磁共振氢谱（1H NMR），核磁共振碳谱（13C NMR）等检测手段鉴定了其化学结构。结论：合成的杂质可以作为华法林钠工艺杂质的杂质对照品，且本工艺路线起始原料廉价易得，有望用于工业化生产。

Abstract

Objective: To synthesize the impurities WF-Z1-WF-Z6 produced in the production process of warfarin sodium. Methods: Using 2′-hydroxyacetophenone (SM-1) as a starting material, 4-hydroxy-chromen-2-one (WF-1) was synthesized by condensation reaction with dimethyl carbonate (SM-2). Subsequently, Michael addition reaction with 4-phenyl-3-buten-2-one (SM-3) was carried out to obtain 3-(α-acetoneylbenzyl)-4-hydroxycoumarin (WF), and finally the corresponding target impurities WF-Z1-WF-Z6 were synthesized by reaction with methanol, ethanol or isopropanol under acidic conditions. Results: The chemical structure of these impurities were identified by LCMS, 1H NMR, 13C NMR. Conclusion: The synthesized impurities can be used as a reference material for the quality control of warfarin sodium and moreover, the starting materials used in this synthetic route are cheap and easy to obtain and it is expected to be used in industrial production.

关键词

华法林 / 华法林钠 / 工艺杂质 / 合成

Key words

warfarin / warfarin sodium / impurities / synthesis

引用本文

EndNote

Ris (Procite)

Bibtex

导出引用
江云兵, 周伟, 朱阳. 华法林钠羟酮缩合杂质的合成研究[J]. 上海医药, 2024, 45(7): 71-75
JIANG Yunbing, ZHOU Wei, ZHU Yang. Synthesis study of acetal impurities in warfarin sodium[J]. Shanghai Medical & Pharmaceutical Journal, 2024, 45(7): 71-75
中图分类号： O626.3   
华法林钠的化学名称为3-(3-氧代-1-苯基丁基)-4-羟基-2H-1-苯并吡喃-2-酮钠盐，为双香豆素的衍生物之一，于1954年6月被美国FDA批准上市，主要用于抑制血液中的血小板聚集，预防血栓栓塞性疾病，也可作为心肌梗死的辅助用药，是目前应用最广泛的抗凝血药。由于其结构与维生素K相似，具有竞争性抑制维生素K的作用，抑制肝细胞中凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成，从而起到抗凝血作用[1-2]。
作为抗凝血活性药物成分的华法林钠[3⇓⇓-6]，其化学合成方法受到广泛的关注并被报道[7⇓⇓-10]。其主要合成途径是利用中间体华法林与相应的碱金属或者碱性化合物成盐，然后经过脱色、喷雾干燥分离或不同的盐冷冻干燥等方式制备华法林钠。但是报道的合成路线中存在后处理操作繁杂、收率低、安全风险较高等问题，不适合工业化生产。
本工艺研究基于文献报道[11-12]的方法进行改进，利用2’-羟基苯乙酮（SM-1）和碳酸二甲酯（SM-2）为原料制备4-羟基-1-苯并吡喃-2-酮（WF-1），然后与4-苯基-3-丁烯-2-酮（SM-3）反应制备3-(α-丙酮基苄基)-4-羟基香豆素（WF），再与碱性氢氧化物或者碳酸盐反应，最终制备得华法林钠碱性盐。但是在中间体WF制备的过程中，会产生羟酮缩合杂质，该类有机杂质控制不当则会随后续反应影响成品华法林钠的质量控制，故对华法林羟酮缩合杂质的合成研究并且进行严格的质量控制具有重要的意义。同时本工艺研究对该类杂质在工艺中可能产生的机理进行了合理的推测解释。

1 仪器与试剂

RV10加热磁力搅拌器（德国IKA公司）；Bruker DMX 400 MHz 核磁共振仪、氘代氯仿（CDCl3）、氘代甲醇（MeOD）、四甲基硅烷（TMS）（瑞士Bruck BioSPin公司）；Agilent 5975C质谱仪（美国Agilent公司）；Waters 2695型高效液相色谱仪、沃特斯2489制备纯化仪器（美国Waters公司）；DZF-6050真空干燥箱（上海博讯实业有限公司）；RV8旋转蒸发仪（德国IKA公司）；PL2002分析天平（瑞士梅特勒公司）。
2’-羟基苯乙酮[密度为1.131~1.135 g/mL，气相（GC）含量≥99.0%，济南鲁欣化工科技有限公司]；碳酸二甲酯（密度为0.973~0.977 g/mL，GC含量≥99.0%，东营石大胜华新材料有限公司）；4-苯基-3-丁烯-2-酮（熔点为37.5~41.0 ℃，GC含量≥99.0%，武汉格罗丽材料有限公司）；二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等常规溶剂均为市售分析纯；浓盐酸、氢氧化钠、N,N-二异丙基乙胺等均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司）。

2 合成方法

首先以SM-1为起始原料，与SM-2进行缩合反应生成WF-1，再与SM-3进行迈克尔加成反应得到WF，然后与甲醇，乙醇或异丙醇作为溶剂在酸性条件下进行羟酮缩合反应得到相应的目标化合物杂质WF-Z1~WF-Z6，具体路线如图1所示。
图1 工艺杂质WF-Z1~WF-Z6的合成路线

Full size|PPT slide

2.1 化合物WF-1的合成

在反应瓶中分别加入氢氧化钠（58.4 g，1.46 mol）加入到无水乙醇（100 mL）和二甲苯（500 mL），氩气保护下，开启搅拌，加热至90 ℃，回流2 h，然后在快速搅拌下滴加SM-1（100.0 g，0.73 mol）和SM-2（193.0 g，1.63 mol）的混合溶液，加热至温度95 ℃，继续保温搅拌反应5 h。反应结束后，冷却，加去离子水，用浓盐酸调pH，过滤，滤饼洗涤，于70 ℃真空干燥，得类白色固体WF-1 95.0 g，收率79.8%。
1H NMR（400 MHz，MeOD）：δ 7.91（dd，J=7.8，1.3 Hz，1H），7.70~7.59（m，1H），7.35（dd，J=11.7，5.2 Hz，2H），4.89（s，2H）。
13C NMR （100.6 MHz， MeOD）： δ 166.92，164.63，153.89，132.39 ， 123.87， 123.11， 116.22， 115.89， 90.33。MS-ESI(m/z)：163.2[M+H]+。

2.2 化合物WF的合成

在反应瓶中依次加入WF-1（90.0 g，0.56 mol）、SM-3（98.4 g，0.672 mol）和水（800 mL），加入N,N-二异丙基乙胺（6.55 g），升温至100 ℃搅拌反应10 h。反应结束后，降温，向体系中再加丙酮加热溶解，冷却结晶，过滤得固体，于50~60 ℃真空烘箱干燥，得白色固体WF 116.0 g，收率67.8%。
1H NMR（400 MHz，MeOD）：δ 7.95（td，J=7.8，1.4 Hz，1H）， 7.62（dd，J=17.1， 8.5 Hz， 1H）， 7.32（dtd，J= 19.5， 12.5， 4.0 Hz， 6H），7.20~7.15（m，1H）， 4.17~4.05（m，1H）， 2.41（dt， J=13.0，6.5 Hz，1H），2.07~1.93（m，1H），1.73（s，3H）。
13C NMR（100.6 MHz，MeOD）：δ 162.24， 159.89， 152.77， 143.81， 131.78， 131.51， 128.26， 127.70， 127.09， 126.84， 125.81， 123.82， 122.60， 115.92， 103.69， 99.53， 42.75， 35.55， 26.39。MS-ESI(m/z)：309.3[M+H]+。

2.3 化合物WF-Z1和WF-Z2的合成

在反应瓶中，加入WF（20 g，0.064 9 mol），甲醇（100 mL），浓盐酸（20 mL），于60 ℃加热并回流5 h，反应完毕，减压浓缩至干得混合物，制备纯化，依据文献[13]描述确认构型，分别得到对映异构体 (2S,4S)-2-甲氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2R,4R)-2-甲氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z1）8 g，收率38.2%；对映异构体 (2R,4S)-2-甲氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2S,4R)-2-甲氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z2）5 g，收率23.9%。
WF-Z1：1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ 7.91（dd，J=7.9，1.3 Hz，1H），7.55（ddd，J=8.6，7.3，1.6 Hz，1H），7.36~7.27（m，4H），7.27~7.20（m，3H），4.16 （dd，J=11.7，7.0 Hz，1H），3.36 （s，3H），2.52（dd，J=14.0，7.0 Hz，1H），2.01（dd，J=14.4，11.4 Hz，1H），1.70（s，3H）。
13C NMR（100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.07， 158.13， 153.07， 143.45， 131.51， 128.63， 127.07， 126.45， 123.72， 122.36， 116.64， 115.73， 105.56， 101.34， 49.84， 43.44， 35.52， 22.26。MS-ESI(m/z)：323.2[M+H]+。
WF-Z2: 1H NMR（400 MHz， CDCl3）：δ 7.93（dd， J=7.9， 1.5 Hz，1H）， 7.66~7.51（m，1H）， 7.42~7.25（m，4H）， 7.25~7.17（m，3H）， 4.17（dd，J=7.4，3.9 Hz，1H）， 3.26（s，3H）， 2.49（dd，J=14.1，3.9 Hz，1H）， 2.35（dd，J=14.1，7.4 Hz，1H）， 1.6（s，3H）。
13C NMR（100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.84， 158.93， 153.01， 143.07， 131.74， 128.09， 127.40， 126.14， 123.84， 122.45， 116.73， 115.65， 103.19， 102.46， 49.28， 39.83， 35.36， 22.46。MS-ESI(m/z)：323.2[M+H]+。

2.4 化合物WF-Z3和WF-Z4的合成

在反应瓶中，加入WF（20 g，0.064 9 mol），乙醇（100 mL），浓盐酸（20 mL），于60 ℃加热并回流5 h，反应完毕，减压浓缩至干得混合物，制备纯化，依据文献[13]描述确认构型，分别得到类白色固体对映异构体 (2S,4S)-2-乙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2R,4R)-2-乙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z3） 7 g，收率32.1%；对映异构体 (2R,4S)-2-乙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2S,4R)-2-乙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z4）5 g，收率22.9%。
WF-Z3：1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ 7.90（dd，J=7.8，1.4 Hz，1H），7.55（ddd，J=8.6，7.3，1.6 Hz，1H），7.38~7.29（m，4H），7.29~7.20（m，3H），4.20（dt，J=14.8，7.4 Hz，1H），3.76（dq，J=9.1，7.0 Hz，1H），3.59（dq，J=9.1，7.1 Hz，1H），2.53（dd，J=14.0，6.9 Hz，1H），2.00（dd，J=14.0，11.8 Hz，1H），1.72（s，3H），1.13（t，J=7.1 Hz，3H）。
13C NMR （100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.96， 159.08， 153.01， 142.98， 131.68， 127.96， 127.58， 126.04， 123.80， 122.59， 116.72， 115.73， 102.96， 102.31， 57.87， 40.08， 35.19， 23.06， 15.03。MS-ESI(m/z)：337.2[M+H]+。
WF-Z4：1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ 7.91（dd，J=7.9，1.5 Hz，1H），7.58（ddd，J=8.6，7.4，1.6 Hz，1H）， 7.36（ddd，J=15.2，8.3，4.4 Hz，2H）， 7.30~7.14（m，5H）， 4.17（dd，J=7.4，3.7 Hz，1H）， 3.71~3.55（m，2H）， 2.51（dd，J=14.1，3.8 Hz，1H）， 2.33（dd，J=14.1，7.4 Hz，1H），1.67（s，3H），0.96（t，J=7.0 Hz，3H）。
13C NMR （100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.96， 159.08， 153.01， 142.98， 131.68， 127.96， 127.58， 126.04， 123.80， 122.59， 116.72， 115.73， 102.96， 102.31， 57.87， 40.08， 35.19， 23.06， 15.03。MS-ESI(m/z)：337.2[M+H]+。

2.5 化合物WF-Z5和WF-Z6的合成

在反应瓶中，加入WF（20 g，0.064 9 mol），异丙醇（100 mL），浓盐酸（20 mL），60 ℃加热，反应5 h，反应完毕，减压浓缩至干得混合物，制备纯化，依据文献[13]描述确认构型，分别得到类白色固体对映异构体 (2S,4S)-2-异丙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2R,4R)-2-异丙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z5）7.2 g，收率31.7%；对映异构体 (2R,4S)-2-异丙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮和(2S,4R)-2-异丙氧基-2-甲基-4-苯基-3,4-二氢-2H,5H-吡喃[2-c]色满-5-酮（WF-Z6）5.5 g，收率24.2%。
WF-Z5：1H NMR （400 MHz，CDCl3）：δ 7.95~7.81（m，1H）， 7.62~7.45（m，1H）， 7.33（dd，J=11.5，3.8 Hz，4H）， 7.29~7.19（m，3H）， 4.35~4.25（m，1H）， 4.20（dd，J=11.8，6.8 Hz，1H）， 2.49（dt，J=10.5，5.2 Hz，1H）， 2.02~1.91（m，1H）， 1.73（s，3H）， 1.23（d，J=6.2 Hz，3H）， 0.91（d，J=6.1 Hz，3H）。
13C NMR （100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.21， 158.54， 153.01， 143.68， 131.45， 128.58， 127.10， 126.38， 123.71， 122.54， 116.65， 115.84， 105.15， 101.47， 65.43， 44.14， 35.33， 24.18， 23.75， 23.62。MS-ESI(m/z)：351.2[M+H]+。
WF-Z6：1H NMR （400 MHz，CDCl3）：δ 7.88（dd，J=7.9，1.5 Hz，1H），7.63~7.50 （m，1H），7.41~7.30（m，2H），7.30~7.15（m，5H），4.26（dt，J=12.3，6.2 Hz，1H），4.15（dd，J=7.3，4.7 Hz，1H），2.46（dd，J=14.0，4.7 Hz，1H），2.30（dd，J=14.0，7.4 Hz，1H），1.67（s，3H），1.05（d，J=6.1 Hz，3H），1.02（d，J=6.2 Hz，3H）。
13C NMR （100.6 MHz，CDCl3）：δ 161.95， 159.40， 153.01， 143.03， 131.64， 127.93， 127.57， 125.97， 123.73， 122.68， 116.66， 115.84， 102.92， 101.47， 65.97， 40.94， 35.52， 24.09， 24.03， 23.45。MS-ESI(m/z)：351.2[M+H]+。

3 杂质来源

本工艺开发过程中涉及使用酸碱调节pH的操作工序，该类杂质来源主要是由华法林在酸性条件下与醇类进行的羟酮缩合反应所产生，与文献报道[13⇓-15]的合成该类杂质的方法和路径一致，因此推测其产生途径如图2所示，后期工艺开发的过程中可以考虑避免使用醇类溶剂，或者开发更合适的纯化工艺，降低该类杂质在中间体华法林的含量，确保有机杂质在中间体制定的标准范围以内，进而保证本工艺开发生产的华法林钠符合质量要求。
图2 华法林钠羟酮缩合杂质生成途径

Full size|PPT slide

4 讨论

本研究以SM-1为原料，通过缩合和迈克尔加成两步反应得到WF，然后以低级醇类作为溶剂在酸性条件下进行羟酮缩合反应得到相应的目标杂质WF-Z1~WF-Z6。由于其原料廉价易得，可以克级量制备相应的缩合杂质，避免工艺开发中杂质经过富集、纯化、再纯化等繁琐途径，从而为原料药的质量研究提供保障。另外，该杂质来源主要是由于华法林制备过程中在酸性条件下与醇类进行的羟酮缩合反应所导致，后期工艺开发的过程中可以考虑避免使用醇类溶剂，或者开发更合适的纯化工艺制备得到高质量华法林，进而避免该类杂质或者将其在华法林中的含量降低到工艺开发标准以下，最终可安全可靠地工业化生产出符合药典要求的华法林钠原料药。

参考文献

列表( 原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序 ) 可视化分析
[1]
Majerus PW, Broze GJ, Miletich JP, et al. Goodman and Gilman’s the pharmacological basis of therapeutics, 9th edition[M]. New York: McGraw-Hill Education, 1996: 1346-1350.
本文引用 [1]
[2]
李梦瑶, 蔡志强, 侯玲, 等. 新型小分子抗凝血药物的合成、作用机制及构效关系研究进展[J]. 合成化学, 2020, 28(4): 346-359.
本文引用 [1]
[3]
刘小冬, 孔毅. 抗凝血药物研究进展[J]. 医药卫生, 2017, 3(5): 287-289.
本文引用 [1]
[4]
胡章海. 抗血栓药物的临床应用研究进展[J]. 安徽医药, 2017, 21(5): 785-788.
本文引用 [1]
[5]
王秀, 夏泉. 抗凝血药物临床应用的现状及研究进展[J]. 安徽医药, 2011, 15(10): 1189-1192.
本文引用 [1]
[6]
陈新谦, 金有豫, 汤光. 新编药物学(第15版)[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2003, 527-528.
本文引用 [1]
[7]
Schroader CH, Madison, Link KP, et al. Process of making crystalline warfarin sodium: US2765321[P]. 1956-10-02.
本文引用 [1]
[8]
Schroader CH, Link KP, Madison W, et al. Warfarin sodium: US3077481[P]. 1963-02-12.
本文引用 [1]
[9]
Paul LK, Schroeder CH, Link KP, et al. Warfarin alkali metal derivative process: US3192232[P]. 1965-06-29.
本文引用 [1]
[10]
Ohnishi M, Sugawara R, Kusano T, et al. Structure-activity relationship between the hydro-phobicity of alkali metal salts of warfarin [3-(α-acetonyl-benzyl) -4-hydroxycoumarin] and the effectiveness of the taste response to these salts in mice[J]. Biosci Bintech Biochem, 1995, 59(6): 995-1006.
本文引用 [1]
[11]
Uwaydah IM, Mohammad A, Brown CH, et al. Syntheses based on 2-hydroxy acetophenone: WO9724347[P]. 1997-07-10.
本文引用 [1]
[12]
Bercovici S, Evron Y, Fuxman O, et al. Process for synthesis of pure warfarin acid, warfarin alkali metal salts and corresponding clathrates: US20020120155[P]. 2002-08-29.
本文引用 [1]
[13]
Rayar AM, Lagarde N, Martin F, et al. New selective cyclooxygenase-2 inhibitors from cyclocoumarol: synthesis, characterization, biological evaluation and molecular modeling[J]. Eur J Med Chem, 2018, 146(1): 577-587.
本文引用 [4]
[14]
Krstic LJ, Sukdolak S, Solujic S, et al. An efficient synthesis of warfarin acetals on montmorillonite clay k-10 with microwaves[J]. J Serb Chem Soc, 2002, 67(5): 325-329.
本文引用 [1]
[15]
Shahzadi S, Ali S, Asif I, et al. The mechanism and crystal structure of 2-methoxy-2-methyl-4-phenyl-3,4,4a,10b-tetrahydro-2H,H-pyrano[3,2-c]chromen-5-one. Acetal of warfarin acid[J]. Turk J Chem, 2006, 30(6): 703-709.
本文引用 [1]
PDF(1821 KB)

60

Accesses

0

Citation

Detail
段落导航
相关文章
《上海医药》编辑部　版权所有　严禁复制　地址：上海市黄浦区凤阳路250号　 邮编：200003　电话：021-63276921　 　友情链接：上海医药行业协会
沪ICP备12035940号-3 　 沪公网安备31010102003426号　技术支持：北京玛格泰克科技发展有限公司

/

〈 〉