阿哌沙班中间体的合成

王江霞，王 盼，刘立云，张赫明，尚振华

(1. 河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018；2. 石药集团中奇制药技术(石家庄)有限公司，河北石家庄 050035)

阿哌沙班中间体的合成

王江霞1，王 盼1，刘立云2，张赫明2，尚振华1

(1. 河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018；2. 石药集团中奇制药技术(石家庄)有限公司，河北石家庄 050035)

阿哌沙班是一种新型口服抗凝血药物。以对硝基苯胺和5-氯戊酰氯为原料，依次经过酰化-环合、二氯化、缩合-消除、[3+2]环合-消除反应合成阿哌沙班的关键中间体。该方法4步反应总收率为58.1%，反应所需原料易得，反应条件温和，反应步骤短，产品纯度高达99.5%(HPLC法)，为阿哌沙班的合成提供了原料。

抗凝血药；阿哌沙班；中间体；合成

阿哌沙班(apixaban)化学名为4,5,6,7-四氢-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，作为一种新型口服抗凝血药物，是由百时美施贵宝与辉瑞公司共同研发的Xa因子直接抑制剂，于2012年在美国上市。临床研究证实，与依诺肝素相比，每天口服2次阿哌沙班对预防髋关节或膝关节置换手术后静脉血栓栓塞疗效更佳，且不会增加出血风险。由于阿哌沙班药物安全性好，药物相互作用的可能性小及其多种消除方式，有望用于患有肝病或肾脏功能损伤的特殊人群，因而有很大的市场前景[1-6]。

本文主要研究阿哌沙班的关键中间体(见图1中化合物1)的合成，化合物1化学名称为4,5,6,7-四氢-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，文献报道的化合物1的主要合成方法如图1所示[7]。本文采用的合成路线是以廉价的对硝基苯胺为原料，在碱性条件下与5-氯戊酰氯经过酰胺化-环合反应得到化合物2，化合物2与五氯化磷进行α-活泼氢的二氯化得到化合物3，化合物3与过量吗啉进行缩合-消除反应得到化合物4，化合物4与化合物5经[3+2]环合-消除反应得到化合物1。合成路线如图2所示。

图1 文献报道的化合物1的主要合成方法Fig.1 Main synthetic methods reported in the literature for compound 1

图2 阿哌沙班中间体(化合物1)的合成Fig.2 Synthesis of apixaban intermediate(compound 1)

1 实验部分

1.1仪器和试剂

熔点由RY-Ⅰ型熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司提供，温度计未经校正)测定；1H NMR由AVANCE Ⅱ型超导核磁共振波谱仪(500 MHz，瑞士Bruker公司提供)测定；IR由FTS-135型傅里叶红外光谱仪(美国BIO-RAD公司提供)测定。

对硝基苯胺，5-氯戊酰氯，吗啉，对甲氧基苯胺，2-氯乙酰乙酸乙酯，力德士化学技术有限公司提供；五氯化磷，上海康拓化工有限公司提供；碳酸钾，氢氧化钾，四丁基溴化铵，碘化钾，浓盐酸，亚硝酸钠，醋酸钠，四氢呋喃，氯苯，二氯甲烷，乙酸乙酯等，天津市永大化学试剂有限公司提供，分析纯。

1.2实验方法

1.2.1 化合物2的合成

向反应瓶中加入对硝基苯胺(20.0 g, 145 mmol)、氯苯(50 mL)和四氢呋喃(50 mL)，搅拌全溶后加入碳酸钾水溶液(碳酸钾(34.1 g, 247 mmol)溶于50 mL水中)，冰水浴降温至10 ℃，滴加5-氯戊酰氯(27.0 g, 174 mmol)的四氢呋喃(20 mL)溶液，滴加过程中控制反应瓶内温度低于15 ℃。滴毕，控温反应3 h后TLC确定反应完全。再向反应瓶中加入四丁基溴化铵(2.33 g, 7.25 mmol)、碘化钾(1.20 g, 7.25 mmol)和水(10 mL)，再加入氢氧化钾水溶液(氢氧化钾(24.4 g, 435 mmol)溶于50 mL水中)，室温反应1 h，再加热至回流反应2 h后TLC确定反应完全。停止加热，降至室温后加入水(50 mL)和二氯甲烷(50 mL)，萃取分液，水洗有机层，加入无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压蒸馏，所得粗品用乙醇重结晶，得26.4 g化合物2，收率为82.9%，熔点为97～98 ℃(文献[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

向反应瓶中加入化合物2(20.0 g, 90.9 mmol)和氯苯(100 mL)，室温下缓慢加入五氯化磷(56.9 g, 273 mmol)，加热至70 ℃反应1 h后TLC确定反应完全。停止加热，将反应液倒入碎冰(100 g)中，搅拌，静置分液，有机层用碳酸氢钠水溶液碱洗再水洗，加入无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压蒸馏，所得粗品用乙酸乙酯重结晶，得23.0 g化合物3，收率为87.5%，熔点为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

向反应瓶中加入化合物3(10.0 g, 34.6 mmol)和吗啉(50 mL)，加热至回流反应2 h后TLC确定反应完全。停止加热，降至室温后加入水(50 mL)和二氯甲烷(50 mL)，萃取分液，水洗有机层，加入无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压蒸馏，所得粗品用乙醇重结晶，得9.3 g化合物4，收率为89.1%，熔点为154～157 ℃(文献[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

向反应瓶中加入对甲氧基苯胺(15.0 g, 122 mmol)、浓盐酸(36.1 g, 366 mmol)和水(30 mL)，冰水浴降温至10 ℃，滴加亚硝酸钠水溶液(亚硝酸钠(10.1 g, 146 mmol)溶于15 mL水中)，滴毕，控温反应1 h，分批加入醋酸钠(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，滴毕，控温反应1 h后TLC确定反应完全。加入乙酸乙酯，萃取分液，水洗有机层，加入无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压蒸馏，所得粗品用乙酸乙酯重结晶，得20.6 g化合物5，收率为65.7%，熔点为90～92 ℃(文献[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

向反应瓶中加入化合物4(8.0 g, 26.4 mmol)、化合物5(8.1 g, 31.7 mmol)、碳酸钠(8.4 g, 79.2 mmol)、碘化钾(0.4 g, 2.64 mmol)、四丁基溴化铵(0.9 g, 2.64 mmol)和二氯甲烷(100 mL)，室温反应10 h后TLC确定反应完全。向反应瓶中缓慢滴加稀盐酸至体系pH值为2～3，继续室温反应2 h后TLC确定反应完全。加入水(100 mL)，萃取分液，水洗有机层，加入无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压蒸馏，所得粗品用乙酸乙酯重结晶，得10.4 g化合物1，收率为89.9%，熔点为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 结果与讨论

4,5,6,7-四氢-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关键中间体，文献报道的化合物1的合成方法主要有2种，分别是以对硝基苯胺[8-13]和环戊酮肟[8]为原料。以环戊酮肟为原料的合成路线中会用到价格较贵的对氟硝基苯和碘化亚铜，不适合工业化生产。以对硝基苯胺为原料的合成路线目标是合成亲偶极体(如化合物4和化合物4′)，再与1,3-偶极体(化合物5)发生[3+2]环合反应得到目标化合物1，此路线原料廉价易得、操作简单，基于文献报道，通过优化反应条件，确定的实验方法如1.2所述。

2.1化合物2的合成结果

文献报道的以对硝基苯胺为原料的化合物2的合成方法中，文献[8]—文献[12]通过将对硝基苯胺和叔胺有机碱加入到无水溶剂中，与5-氯戊酰氯反应生成酰胺，继续在反应液中加入碱性很强的金属有机碱(NaH)，该方法操作过程中需要严格控制无水，且产生氢气，反应条件苛刻，在放大过程中存在危险性。文献[12]和文献[14]采用5-溴戊酰氯，在无机碱碳酸钾和氢氧化钾作用下发生酰胺化-环合反应得到化合物2，反应时间较长(文献[13]未报道，文献[14]报道为6.5 h)，且5-溴戊酰氯相对于5-氯戊酰氯价格较贵，使生产成本增大。本文采用价格低廉的5-氯戊酰氯为酰胺化-环合试剂，在环合反应阶段，通过加入碘化钾和提高反应温度缩短环合反应时间(3 h)，缚酸剂选用无机碱碳酸钾和氢氧化钾，避免叔胺有机碱和金属有机碱的使用，降低生产成本和操作危险性。

2.2化合物3的合成结果

实验考察了反应温度对收率的影响，通过试验确定在70 ℃的条件下反应1 h得到化合物3，收率为87.5%，较文献值有较大提高(文献[13]和文献[14]是在53～55 ℃下反应1.5 h得到化合物3，收率为75%左右)。

2.3化合物4的合成结果

化合物4与化合物4′都是亲偶极体，均可与化合物5(1,3-偶极体)进行[3+2]环合反应得到化合物1。文献[13]和文献[14]中化合物4′的合成需用到催化剂氯化锂和缚酸剂碳酸锂，且需要在氮气下进行。化合物4的合成在过量吗啉中回流即可完成，且过量吗啉可回收，降低生产成本，因此选用化合物4作为亲偶极体[15]。

2.4化合物1的合成结果

文献[7]报道的方法是以三乙胺作缚酸剂，四氢呋喃为溶剂，回流反应14 h得到目标产品，收率为76.6%。本文选用的缚酸剂为无机碱碳酸钠，二氯甲烷作溶剂，在碘化钾和四丁基溴化铵催化下室温反应10 h得到目标产品，收率为89.9%，反应条件温和，后处理简单。

3 结 语

本文所提出的阿哌沙班关键中间体的制备方法中，是以廉价的对硝基苯胺为原料，与通用试剂5-氯戊酰氯在碳酸钾和氢氧化钾作用下经酰胺化-环合反应得化合物2，化合物2在五氯化磷作用下进行α-活泼氢的二氯化得到化合物3，继而与过量吗啉进行缩合-消除反应得到化合物4，化合物4与化合物5发生[3+2]环合-消除反应得到化合物1。该方法4步反应总收率为58.1%(以对硝基苯胺计，文献[11]为43.7%)，反应所需原料易得，反应条件温和，反应步骤短，产品纯度高达99.5%(HPLC法)，为阿哌沙班的合成提供了原料。

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[1] 田国祥，魏万林，张 灵．后华法林时代口服抗凝新秀：达比加群、利伐沙班、阿哌沙班[J]．中国循证心血管医学杂志，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，刘世梦．新型抗凝血药合成及应用研究[J]．上海应用技术学院学报(自然科学版)，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] 钱 毅．新型口服抗凝剂临床应用的进展[J]．中国循环杂志，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] 中华医学会骨科学分会．中国骨科大手术静脉血栓栓塞症预防指南[J]．中华骨科杂志，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，钟静芬，时惠麟．口服Xa因子直接抑制剂阿哌沙班的临床研究进展[J]．上海医药，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] 宋丽亚，周 围，吴 燕．基于光学比浊法的血凝检测系统[J]．河北科技大学学报，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，郭国贤，等．阿哌沙班的合成工艺研究[J]．中国药物化学杂志，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] 冀亚飞，江健安，刘 倩，等．一种抗血栓药物阿哌沙班的制备方法[P]．中国专利：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，张 媛，胡晓雯，等．阿哌沙班衍生物的合成及Xa因子抑制活性[J]．中国药科大学学报，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] 赵纪山，徐 强，徐卓业，等．一种阿哌沙班的合成方法[P]．中国专利：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，郭晔堃，钟静芬，等．阿哌沙班合成路线图解[J]．中国医药工业杂志，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；责任编辑：张士莹

河北省百名优秀创新人才支持计划(Ⅱ)

王江霞(1989-)，女，河北藁城人，硕士研究生，主要从事药物及药物中间体合成方面的研究。

尚振华副教授。E-mail：zhenhuashang@126.com

1008-1542(2014)04-0334-05

10.7535/hbkd.2014yx04005

R914.5

A

王江霞，王 盼，刘立云，等.阿哌沙班中间体的合成[J].河北科技大学学报,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.