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米拉贝隆的合成工艺改进

- ORCID：
韩成群
- ORCID：
邹巧根
- ORCID：
孙茜
- ORCID：
夏云燕

南京工业大学药学院，南京 211800

中图分类号： R914

最近更新：2020-09-17

DOI：10.11665/j.issn.1000-5048.20200409

摘要

米拉贝隆是一种β-3肾上腺素受体的激动剂，用于治疗膀胱过度活动症。本研究在文献方法的基础上，对米拉贝隆的合成工艺进行了改进。以盐酸对硝基苯乙胺、(R)-扁桃酸和2-氨基噻唑-4-乙酸为起始原料，经过酰胺缩合、羰基还原、硝基还原及酰胺缩合4步反应以及一步精制，得到高纯度的目标产物，总收率39%。将第3步硝基还原的氢源，由氢气改为了甲酸铵，增加了工业化可行性；并且对米拉贝隆的精制进行了研究，提高了米拉贝隆的纯度。改进后的工艺操作简化，反应条件温和，为米拉贝隆的制备和精制提供了一种新的方法。

关键词

米拉贝隆; 膀胱过度活动症; 硝基还原; 工艺改进; 合成

米拉贝隆（mirabegron，1）是一种β-3肾上腺素受体的激动剂，由其通过刺激β-3肾上腺素受体，松弛逼尿肌平滑肌，从而增加了膀胱容量，用于治疗膀胱过度活动症(OAB)的症状，如急迫性尿失禁、尿急和尿频^[

1]。2011年9月16日在日本上市，2012年6月28日经FDA批准用于治疗成年人OAB^{[参考文献 2-3}2-3]。米拉贝隆作为一种全新作用机制的药物，对于OAB的治疗具有重要意义^{[参考文献 4-7}4-7]。

文献报道的米拉贝隆的合成方法主要有以下4种。

路线1^[

8-10]：以(R)-氧化苯乙烯和对硝基苯乙胺为原料，缩合得氨基醇，然后经氨基保护、硝基还原、与2-氨基噻唑-4-乙酸缩合、脱保护基，得到米拉贝隆。该路线使用的(R)-氧化苯乙烯属中等毒性化学品，且价格比较昂贵；另外使用氢气还原，对设备和环境要求较高，不适合大规模生产。

Scheme 1 Synthesis of mirabegron by route 1

路线2^[

11]：2-氨基噻唑-4-乙酸为起始物料，首先对氨基Boc保护，再与4-氨基苯乙醇缩合，然后用氧化剂氧化成醛，最后与(R)-2-氨基-1-苯乙醇反应，同时脱去Boc，得米拉贝隆。该路线使用的原料(R)-2-氨基-1-苯乙醇价格昂贵，考虑工艺成本，不适合大规模生产；另外，第三步羟基氧化，易引入不必要的杂质(如酸的杂质)等。

Scheme 2 Synthesis of mirabegron by route 2

路线3^[

12]：以对硝基苯乙腈为起始物料，经硝基还原、氰基还原、与(R)-氧化苯乙烯缩合，最后与2-氨基噻唑-4-乙酸缩合得到米拉贝隆。本工艺由于对氨基苯乙胺有两个活性基团，故与(R)-氧化苯乙烯反应时易产生杂质；另外雷尼镍价格昂贵，成本较大。

Scheme 3 Synthesis of mirabegron by route 3

在分析文献方法的基础上^[

13-17]，本研究对米拉贝隆的制备工艺进行了改进。以对硝基苯乙胺盐酸（2）、(R)-扁桃酸（3）和2-氨基噻唑-4-乙酸（4）为起始原料，经过酰胺缩合、羰基还原、硝基还原及酰胺缩合4步反应。第三步的硝基还原反应文献均采用氢气作为还原剂，并且需要加压才能反应完全，收率90%，本研究采用甲酸铵作为氢源，收率90%，易于工业化生产。最后采用乙醇-水为重结晶溶剂对米拉贝隆进行精制，为获得纯度更高的米拉贝隆提供了依据。

Scheme 4 Synthetic route of mirabegron

1 实验部分

1.1　仪器及试剂

Waters高效液相色谱仪，Waters Q-TOF Micro^TM质谱仪（美国Waters公司）；AV-300型核磁共振仪（德国Bruker公司，TMS为内标）；WZZ-1自动指示旋光仪（上海精密科学仪器有限公司）。

(R)-扁桃酸（芷威化学科技有限公司，纯度99.9%，光学纯度99.9%）；盐酸对硝基苯乙胺（芷威化学科技有限公司，纯度99.7%）；2-氨基噻唑-4-乙酸（芷威化学科技有限公司，纯度98.9%）；所用溶剂均为工业级（南京试剂有限公司）；其他所用试剂均为市售分析纯。

1.2　化学合成

1.2.1　(R)-2-羟基-N-[2-（4-硝基苯基）乙基]-2-苯乙酰胺（5）的制备　向500 mL反应瓶中加入N, N-二甲基甲酰胺100 mL，然后水浴控制温度，搅拌下依次加入对盐酸硝基苯乙胺（26.6 g，0.13 mol，2）、(R)-扁桃酸（20.0 g，0.13 mol，3）、三乙胺 13.3 g、1-羟基苯并三氮唑（HOBT）17.7 g和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDCI）27.7 g（有放热现象）。30 ℃搅拌反应，TLC监控（GF₂₅₄薄层板，展开剂：乙酸乙酯-甲醇，5∶1）至SMB荧光点消失。反应液中加入水和乙酸乙酯萃取分相；水相再用乙酸乙酯萃取，合并有机相；再分别用1 mol/L盐酸、20%碳酸钾溶液和水洗涤。有机相用无水硫酸钠搅拌干燥2 h，抽滤。母液40 ℃减压浓缩至干。

向浓缩物中加入甲苯100 mL搅拌，加热使其溶解。降温至20 ℃，保温搅拌2 h，过滤。50 ℃鼓风干燥至恒重，获得黄色结晶性粉末32.2 g，收率：81.6%。光学纯度99.9%；mp 108~111 ℃；ESI/MS m/z：323.2 [M+Na]⁺，299.2 [M-H]^-。

¹H NMR（DMSO-d₆, 300 MHz） δ：2.86~2.90(2H,t, J=6.8 Hz, CH₂)，3.33~3.47(2H, m, CH₂)，4.87~4.88(1H, d, J=4.4 Hz, CH)，6.11~6.12(1H, d, J=4.5 Hz, OH)，7.26~7.34(5H, m, Ar-H)，7.37~7.40(2H, d, J=8.5 Hz, Ar-H) ，8.04~8.07(3H, m, Ar-H, NH)。

1.2.2　(R)-2-[[2-(4-硝基苯基)乙基]氨基]-1-苯乙醇盐酸盐（6）的制备

向500 mL反应瓶中加入四氢呋喃90 mL，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI）90 mL，搅拌下加入中间体5（30.0 g，0.10 mol）至溶解。降低温度至-15 ℃，滴加入1 mol/L甲硼烷合四氢呋喃溶液（BH₃·THF）200 mL。滴加完毕后，混合物升至70 ℃搅拌反应，TLC（GF₂₅₄薄层板，展开剂：乙酸乙酯）监控至中间体5荧光点消失。将反应液降低温度至0 ℃，再向反应液中缓慢依次滴加入甲醇15 mL和浓盐酸20 mL，滴加完毕后，反应液升至65 ℃，搅拌淬灭1 h。降低温度，向反应液中加入30%碳酸钾溶液和乙酸乙酯萃取分相；水相再用乙酸乙酯萃取，合并有机相；用水搅拌洗涤3次。有机相用无水硫酸钠搅拌干燥2 h，抽滤。母液40 ℃减压浓缩至干。

向浓缩物中加入异丙醇40 mL，升温搅拌使其溶解。再滴加入浓盐酸10.0 g，有白色固体析出，降低温度至20 ℃，保温搅拌5 h，过滤。50 ℃鼓风循环干燥至恒重，获得淡黄色结晶性粉末29.0 g，收率89.9%。光学纯度99.9%；mp 121~124 ℃；ESI/MS(m/z)：287.3[M-HCl+H]⁺。

¹H NMR（DMSO-d₆, 300 MHz） δ：3.01~3.25(6H, m, CH₂)，5.07~5.10(1H, d, CH)，6.24（1H, s, OH），7.29~7.43(5H, m, Ar-H)，7.56~7.59(2H, d, J=8.3 Hz, Ar-H)，8.17~8.19(2H, d, J=8.3 Hz, Ar-H)，9.48(2H, br, NH, HCl)。

1.2.3　(R)-2-[[2-(4-氨基苯基)乙基]氨基]-1-苯乙醇盐酸盐（7）的制备

在500 mL反应瓶中，加入甲醇250 mL，中间体6（25.0 g，0.08 mol），0.5%钯炭（Pd/C）2.5 g，甲酸铵25.0 g，升温至50~60 ℃反应，TLC（GF₂₅₄薄层板，展开剂：乙酸乙酯-甲醇（4∶1）监控至中间体6荧光点消失。降低温度，过滤钯炭，40 ℃减压浓缩除去甲醇。向浓缩物中加入乙酸乙酯和饱和碳酸氢钠水溶液萃取分相；水相再用乙酸乙酯萃取，合并有机相；再依次用水搅拌洗涤3次。有机相用无水硫酸钠搅拌干燥2 h，过滤。母液40 ℃减压浓缩至干。

向浓缩物中加入异丙醇180 mL，升温搅拌使其溶解。再滴加入浓盐酸10.0 g，有白色固体析出。降低温度至20 ℃，保温搅拌5 h，过滤。50 ℃鼓风循环干燥至恒重，获得类白色结晶性粉末20.4 g，收率90.0%。光学纯度99.9%；mp 130~133 ℃；ESI/MS m/z：257[M-HCl+H]⁺。

¹H NMR（DMSO-d₆, 300 MHz）δ：2.87~2.90(2H, m, CH₂), 2.97~3.16(4H, m, CH₂)，5.06~5.09(3H, m, OH, NH₂), 6.22(1H, s, CH), 6.55~6.57（2H, d, J=7.7 Hz, Ar-H）, 6.88~6.91(2H, d, J=7.7 Hz, Ar-H)，7.29~7.42(5H, m, Ar-H), 9.22(2H, br, NH, HCl)。

1.2.4　(R)-2-(2-氨基噻唑-4-基)-N-4′-[2-[(2-羟基-2-苯基乙基) 氨基乙基]苯基]乙酰胺（米拉贝隆，1）的制备

在500 mL反应瓶中，依次加入纯化水200 mL，浓盐酸6.6 g，搅拌下加入中间体7（20.0 g，0.07 mol）和2-氨基噻唑-4-乙酸（10.9 g，0.07 mol，4），再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDCI）14.4 g，30 ℃搅拌反应，TLC（GF₂₅₄薄层板，展开剂：乙酸乙酯-甲醇，5∶1）监控至中间体7荧光点消失。向反应液中缓慢滴加NaOH水溶液，滴加完毕后，室温搅拌1 h，过滤，纯化水淋洗。

将固体湿品转入反应瓶中，再加入纯化水 200 mL，搅拌打浆0.5 h，抽滤，纯化水淋洗至滤液的pH 7~8，50 ℃鼓风循环干燥至恒重，获得类白色粉末状固体24.2 g，收率89.4%。光学纯度99.9%；mp 141~143 ℃（文献值^[

18]：约144 ℃）；ESI/MS m/z：397[M+H]⁺。

¹H NMR（DMSO-d₆, 300 MHz） δ：1.64(1H, s, NH), 2.65~2.67(4H, m, CH₂)，2.75~2.77(2H, m, CH₂), 3.48(2H, s, CH₂), 4.61~4.65(1H, br, CH), 5.27(1H, br, OH), 6.32(1H, s, Ar-H), 6.93(2H,s, NH₂), 7.11~7.14(2H, d, J=7.7 Hz, Ar-H), 7.20~7.24(1H, m, Ar-H), 7.27~7.35(4H, m, Ar-H), 7.51~7.54(2H, d, J=7.7 Hz, Ar-H), 10.02(1H, br, NH)。

¹³C NHR（DMSO-d₆, 300 MHz）δ：35.35, 39.49, 50.70, 57.47, 71.45, 102.53, 118.99, 125.81, 126.67, 127.83, 128.70, 135.08, 137.11, 144.54, 145.82, 167.73, 168.21。

文献值^[

15]：¹H NMR(DMSO-d₆, 500 MHz)δ：1.60(1H, s), 2.59~2.66(4H, m), 2.68~2.80(2H, m), 3.45(2H, s), 4.59(1H, br), 5.21(1H, br), 6.30(1H, s), 6.89(2H, s), 7.11(2H, d, J=8.5 Hz), 7.19~7.23(1H, m), 7.27~7.33(4H, m), 7.49(2H, d, J=8.5 Hz), 9.99(1H, s)。

1.2.5　米拉贝隆（1）的精制

在500 mL反应瓶中，依次加入乙醇200 mL，水200 mL，米拉贝隆粗品20.0 g，活性炭0.2 g，升温至80 ℃。加入保温搅拌1 h。趁热抽滤，固体弃去。母液在室温下自然缓慢降温至20 ℃，然后保温搅拌析晶8 h。抽滤，50%乙醇水溶液淋洗，50 ℃鼓风干燥至恒重，获得类白色结晶性粉末13.2 g，收率为66.0%，纯度99.88%，光学纯度99.92%， ${[α]}_{d}^{20}$ :-20.9°（文献值^[

18]：-19.8°）。

元素分析：C 63.83%, H 6.32%, N 13.86%（理论：C 63.61%, H 6.10%, N 14.13%）。

2 结果与讨论

本研究以盐酸对硝基苯乙胺（2）、(R)-扁桃酸（3）和2-氨基噻唑-4-乙酸（4）为起始原料，经过酰胺缩合、羰基还原、硝基还原、酰胺缩合4步反应，再通过乙醇/水为溶剂，对米拉贝隆进行精制，获得高纯度的米拉贝隆。经高效液相色谱法检测纯度为99.88%，核磁共振谱图和质谱图分析均与米拉贝隆结构基本一致。经过改进后的合成工艺，反应条件温和，避免使用氢气的安全隐患，并且未使用昂贵和较大毒性试剂，为米拉贝隆的制备提供了一种安全可靠的新方法。

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