利鲁唑合成工艺优化

广东化工2020年第5期·18·第47卷总第415期
利鲁唑合成工艺优化
毛远湖1,3，王丽丽2，齐双双1，张丽1，张吉泉1,3，汤磊1,3*
(1．贵州医科大学药学院，贵州贵阳550004；
2．贵州医科大学医药卫生管理学院，贵州贵阳550004；3．贵州省化学合成药物研发利用工程技术研究中心，贵州贵阳550004)
[摘要]以4-三氟甲氧基苯胺和硫氰酸铵为原料，经缩合反应得N-[4-(三氟甲氧基)苯基]-硫脲(4)，随后在二氧化锰催化下，经H2SO4/NaBr 作用环合得到2-氨基-6-三氟甲氧基苯并噻唑(1，利鲁唑)，总收率为85.3%，终产物纯度大于99%。

中间体及终产物结构经1H NMR、13C NMR、HRMS确证。

此外，通过单因素考察，获得了合成利鲁唑的最佳工艺条件。

[关键词]利鲁唑；肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)；苯并噻唑；工艺优化
[中图分类号]R914.5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2020)05-0018-02
Improved Synthesis of Riluzole
Mao Yuanhu1,3,Wang Lili2,Qi Shuangshuang1,Zhang Li1,Zhang Jiquan1,3,Tang Lei1,3*
(1.School of Pharmacy,Guizhou Medical University,Guiyang550004；2.School of Medicine and Health Management,Guizhou Medical University,Guiyang550004；3.Guizhou Provincial Engineering Technology Research Center for Chemical Drug R&D,Guiyang550004,China)
Abstract:Starting from4-(trifluoromethoxy)aniline and ammonium thiocyanate,1-(4-(trifluoromethoxy)phenyl)thiourea(4)was synthesized via condensation,which was subjected to cyclization under H2SO4/NaBr using MnO2as the catalyst,and the title compound riluzole(1)was obtained in total yield of 85.3%and a purity of more than99%.The structures of intermediate4and target compound1were characterized by1HNMR and13CNMR.Besides,the optimal preparation conditions were obtained via the investigation of single factor.
Keywords:Riluzole；amyotrophic lateral sclerosis(ALS)；benzothiazole；process improvement
利鲁唑(Riluzole，1)，化学名2-氨基-6-三氟甲氧基苯并噻唑，是由赛诺菲公司研发的第一个获美国FDA和欧盟EMEA批准用于治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS，渐冻人症)的药物，对延长ALS患者存活期、缓解症状及改善生活质量具有非常重要的作用。

该药具有广泛的药理学作用，包括谷氨酸、天冬氨酸抑制及钠、钙离子通道抑制作用等，其应用研究包括神经保护、镇痛、抗抑郁、抗焦虑、抗癫痫、抗心律失常等[1-2]。

1于1996年获美国FDA 和欧盟EMEA批准上市，1999年在中国上市，目前对其合成方法的研究较少。

文献报道的利鲁唑合成方法有一步合成法和两步合成法。

一步合成法主要有三种路线：(1)以4-三氟甲氧基苯胺和硫氰酸盐为原料，在乙酸中经液溴氧化“一锅反应”合成1[3-5]。

研究发现，该方法生成的中间体未经分离纯化，导致反应液杂质较多，且液溴挥发性大、毒性强，对操作者危害较大，同时造成严重环境污染。

(2)以4-三氟甲氧基苯胺和硫氰酸盐为原料，在乙腈中经苄基三甲基溴化铵/苄基三甲基三溴化铵氧化“一锅反应”合成1[6-7]，该方法使用固体溴化试剂替代液溴，虽然挥发性和毒性减小，但固体溴化剂价格较为昂贵且产物需柱层析纯化，增加了工艺成本和操作难度，很难实现工业化生产。

(3)以4-三氟甲氧基苯胺和硫氰酸盐为原料，经N-溴代琥珀酰亚胺或者N-氯代琥珀酰亚胺氧
化合成1[8]，该方法成本较高，且后处理繁琐。

两步合成法先合成4，再环合得到1：(1)4的合成以4-三氟甲
氧基苯胺和硫氰酸盐为原料，在三氟乙酸[9]、苯甲酰氯[10]、苯甲
酰基异硫氰酸酯/NaOH[11]条件下反应得到，三氟乙酸与苯甲酰氯具有较强的腐蚀性和刺激性，而苯甲酰基异硫氰酸酯/NaOH成本
较高且操作繁琐；(2)4合成1，文献方法为Br2/LiBr氧化环合得到[9]，该路线也使用到剧毒的液溴。

文献[12]报道的1的结构类似
物2-氨基-6-三氟甲氧基-7-氯苯并噻唑合成方法为浓硫酸摩尔量
为原料的12.2eq，溴化钠摩尔量为原料的1eq，100℃反应30min，
该方法硫酸和溴化钠用量较大，增加了生产成本和废物排放。

鉴于此，本研究在文献[13-14]方法基础上改进得到了以下合成
工艺：4-三氟甲氧基苯胺与硫氰酸铵在稀盐酸中120℃反应得到
中间体N-[4-(三氟甲氧基)苯基]-硫脲(4)，然后以二氧化锰为催化
剂，经H2SO4/NaBr氧化环合得到2-氨基-6-三氟甲氧基苯并噻唑(利鲁唑)。

优化后的合成工艺虽然增加了一步反应步骤，但得总收率仍较高，且产物质量稳定、纯度高，反应成本较低，对操作者危害小，对环境污染小，更适合放大生产。

合成路线如下调所示。

图1利鲁唑合成路线Fig.1Synthesis route of Riluzole
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
XT-4型显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司；ZF-2三用紫外分析仪(上海安亭电子仪器厂)；Varian Mercury-400核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Xevo G2-XS QTof高分辨质谱仪(美国Waters公司)；e2695型高效液相色谱仪(美国Waters公司)。

4-三氟甲氧基苯胺(99%，上海麦克林生化科技有限公司)；硫氰酸铵(99%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；NaBr(99%，上海展云化工有限公司)；二氧化锰(85%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；其余所用试剂均为分析纯。

1.2实验方法
1.2.1N-[4-(三氟甲氧基)苯基]-硫脲(4)的合成[13]
两颈瓶中加入4-三氟甲氧基苯胺63.8g(360mol)，硫氰酸铵
[收稿日期]2020-01-31
[基金项目]贵州医科大学化学药仿创技术应用国家地方联合工程技术研究中心(无编号)；贵州省高层次创新型人才支持计划(黔科合人才(2016)4015)；贵州省研究生教育创新计划项目(黔教合YJSCXJH(2018)019)；贵州省科技支撑计划项目(黔科合[2016]支撑2819)；贵州省卫生健康委科技基金(gzwjkj2019-1-179)；贵阳市科技基金(筑科合[2017]30-28号)；贵州省大学生创新计划项目(2018520343，20195200137，2018520355，20195200128)
[作者简介]毛远湖(1985-)，男，汉族，四川合江人，主要从事药物化学研究。

*为通讯作者：汤磊(1974-)，男，汉族，贵州赫章人，教授，博士，主要从事药物化学研究。

30.2g(396mmol，1.1eq)，水120mL，浓盐酸29mL(347mmol)，搅拌下于120℃反应5h。

反应毕，搅拌下逐渐降至室温，析出大量白色固体，置冰柜4℃静置结晶过夜。

抽滤，滤饼用200mL 纯净水洗涤，55℃减压干燥滤饼，得白色粉末产物80.4g，产率94.6%，m.p.135~137℃(参考文献[11]：136~137℃)；1HNMR (DMSO-d6，400MHz)，δ：9.79(s，1H)，7.55(d，J=9.0Hz，2H)，7.31(d，J=8.3Hz，2H)；HR-MS(ESI)m/z：237.0314[M+H]+。

1.2.2利鲁唑的合成[14]
两颈瓶中加入470.8g(300mmol)，溴化钠3.09g(30mmol，0.1eq)，二氧化锰0.3g(3mmol，0.01eq)，搅拌均匀，控温10℃以下，缓慢滴加浓硫酸120g(1.2mol，4.0eq)，85℃密封反应4h。

反应毕，降至室温，反应液滴加到剧烈搅拌的150mL冰水中，析出白色固体，控温10℃以下，用饱和氢氧化钠溶液调pH=8~9，白色固体增多，抽滤，滤饼55℃减压干燥得灰白色粗品69.2g，用200mL50%乙醇加热溶解，加入活性炭3.5g于60℃搅拌30 min，趁热抽滤，滤液室温静置2h。

抽滤，100mL50%乙醇洗涤，滤饼55℃减压干燥，得白色粉末产品42.2g，产率90.2%，m.p.116~118℃(参考文献[15]：118℃)；1HNMR(DMSO-d6，400 MHz)，δ：7.76(d，J=1.7Hz，1H)，7.63(s，2H)，7.36(d，J=8.7Hz，1H)，7.17(ddd，J=8.7，2.5，0.8Hz，1H)；13CNMR((DMSO-d6，100MHz)δ：167.75，152.02，142.12，131.96，121.56，118.97，117.98，114.44；HR-MS(ESI)m/z：235.0157[M+H]+。

2结果与讨论
鉴于第一步反应较稳定，收率较高，纯度较好，因此本研究重点对第二步反应的主要影响因素进行了考察。

2.1溴化钠用量
投料比n(4)︰n(二氧化锰)︰n(浓硫酸)=1︰0.01︰4，85℃密封反应4h，考察溴化钠的不同用量对收率的影响，结果见表1。

由表1可见，溴化钠用量不足会影响反应效果，溴化钠用量超过0.1eq后，收率略微下降，可能原因是生成的HBr、Br2增多，导致副反应发生，因此溴化钠摩尔量为4的0.1eq为宜。

表1溴化钠用量对收率的影响
Tab.1Effect of NaBr amount on the yield of product
n(4)︰n(溴化钠)1︰0.051︰0.11︰0.15收率/%78.490.087.2
2.2浓硫酸用量
投料比n(4)︰n(溴化钠)︰n(二氧化锰)=1︰0.1︰0.01，85℃密封反应4h，考察浓硫酸用量对收率的影响，结果见表2。

由表2可见，浓硫酸量不足会影响反应效果，浓硫酸用量超过4eq后，收率反而降低，且会增加氢氧化钠用量，因此浓硫酸摩尔量为4的4eq为宜。

表2浓硫酸用量对收率的影响
Tab.2Effect of Concentrated sulfuric acid amount on the yield of
product
n(4)︰n(浓硫酸)1︰3.51︰41︰4.51︰5收率/%75.589.581.481.72.3二氧化锰用量
投料比n(4)︰n(溴化钠)︰n(浓硫酸)=1︰0.1︰4，85℃密封反应4h，考察二氧化锰的不同用量对收率的影响，结果见表3。

由表3可见，不加二氧化锰反应仍能进行，但原料反应不完全；二氧化锰用量超过0.01eq后，收率几乎不变，因此没有必要再增加用量。

表3二氧化锰对收率的影响
Tab.3Effect of MnO2amount on the yield of product
n(4)︰n(二氧化锰)不添加1︰0.0051︰0.011︰0.015收率/%50.875.489.488.1
2.4反应温度
投料比同2.1，密封反应4h，考察不同温度对收率的影响，结果见表4。

由表4可见，85℃收率最高(90.3%)，温度再增加会使收率降低，同时TLC显示杂质增多，因此反应温度85℃即可。

表4反应温度对收率的影响
Tab.4Effect of reaction temperature on the yield of product
反应温度/℃80859095收率/%82.790.386.078.5
2.5反应时间
投料比同2.1，85℃密封反应，考察不同反应时间对收率的影响，结果见表5。

由表5可见，反应4h收率最高(89.4%)，反应时间不足会导致反应不彻底，产物收率较低，反应时间过长则会导致副产物增加，产率下降，纯化困难，反应时间宜为4h。

表5反应时间对收率的影响
Tab.5Effect of reaction time on the yield of product
反应时间/h 3.54 4.55
收率/%80.790.487.384.5
2.6反应是否密封
投料比同2.1，85℃反应4h，考察密封与否对收率的影响，结果见表6。

由表6可见，密封反应效果较好(89.4%)，敞开反应原料反应不完全，可能是敞开状态生成的HBr/Br2挥发。

表6反应密封状态对收率的影响
Tab.6Effect of reaction sealing state on the yield of product 是否密封密封未密封
收率/%89.456.8
2.7反应机理
浓硫酸与溴化钠、二氧化锰反应生产Br2，然后进攻C=S键得到加成产物5，再脱去两分子溴化氢得到利鲁唑的二氢溴酸盐6[16]，反应式见Scheme2。

该反应于密封容器进行可使溴循环参与反应，从而减少溴化钠的用量。

图2利鲁唑合成机理
Fig.2The mechanism of riluzole synthesis
3结论
以4-三氟甲氧基苯胺和硫氰酸铵为起始原料，在稀盐酸条件下，120℃反应5h得到4，重点对4环合条件进行了单因素考察，当n(4)︰n(溴化钠)︰n(二氧化锰)︰n(浓硫酸)=1︰0.1︰0.01︰4，85℃密封反应4h时，总收率能达85%以上，纯度达99%以上。

该工艺主要优点是密封反应减少了溴化钠用量，同时二氧化锰的用量也较小；另外，第二步反应处理避免了有机溶剂萃取，较大的简化了操作。

优化后的工艺反应稳定，操作简便，成本较低，绿色环保，适合工业生产。

参考文献
[1]Verma S K，Arora I，Javed K，et al．Enhancement in the Neuroprotective Power of Riluzole Against Cerebral Ischemia by using Brain Targeted Drug Delivery Vehicle[J]．ACS Appl Mater Inters，2016，8(30)：19716-19723．[2]李海亮，李游嘉，杜潇洒，等．利鲁唑药理学作用研究进展[J]．中国药学杂志，2015，50(14)：1165-1168．
[3]Khotavivattana T，Verhoog S，Tredwell M，et al．18F-Labeling of Aryl -SCF3，-OCF3And-OCHF2with[18F]Fluoride[J]．Angew Chem Int Edit，2015，54(34)：9991-9995．
(下转第37页)
表4不同超声时间的包封率
Tab.4Encapsulation rate at different ultrasound times
超声时间盐酸二甲双胍/mg吸光度包封率/% 010.60.85249.4
510.80.75256.1
1010.20.81249.8
1510.80.94644.8
2010.1 1.01436.7
2.4.4水浴温度的考察
按照2.1所述步骤改变水浴温度制备脂质体。

按照2.3.2中所述步骤进行脂质体透析5h，取透析袋内溶液，测定其吸光度，结果如表5，确定最佳水浴温度为40℃。

表5不同水浴温度的包封率
Tab.5Encapsulation efficiency at different water bath temperatures 水浴温度盐酸二甲双胍/mg吸光度包封率/% 2010.70.81352.1
3010.60.79852.6
4010.30.72455.7
5010.60.75555.1
6010.40.79552.3
2.5最优处方及验证
按照2.1所述步骤以最佳配方。

按照2.3.2中所述步骤进行脂质体透析5h，取透析袋内溶液，测定其吸光度，结果如表6。

表6最优处方的包封率
Tab.6Encapsulation rate for optimal prescription 编号盐酸二甲双胍/mg吸光度包封率/%
110.40.77553.0
210.20.75153.6
310.20.73654.5
410.20.75553.4
510.50.79154.3
3讨论
3.1脂质体制备方法
朱婷等[7]归纳分析了近几年国内外关于水溶性药物脂质体的制备方法，指出一般方法制得的水溶性药物脂质体包封率普遍较低，而冻融法能得到高的包封率，但能源消耗较大，本实验采用薄膜分散-超声法制备盐酸二甲双胍脂质体，方法简单，操作简便，包封率较高53.76±0.76%。

3.2测定包封率的方法
药物和辅料在233nm波长处均有吸收，见图4，本实验采用反透析法测定脂质体包封率，透析袋拦截分子量为200，盐酸二甲双胍分子量为166，卵磷脂、胆固醇和吐温-80的分子量均大于200，因此，只有药物能穿过透析袋，而辅料均被拦截，不会药物浓度的测定造成干扰。

此方法平均回收率在98.31%~101.29%之间，RSD在0.92%~2.64%
之间，方法准确、可靠。

图4空白脂质体紫外扫描图谱
Fig.4Blank liposome UV scan
3.3最优处方
根据对脂质体包封率的考察，最终确定大豆卵磷脂与胆固醇最佳比例为8︰2，吐温-80最佳浓度为0.4%，最佳超声时间为5 min，水浴温度为40℃，透析时间5h，制备的脂质体包封率为53.76±0.76%(n=5)。

参考文献
[1]杨波．双胍类降糖药物对2型糖尿病治疗价值的重新认识[J]．中国医药指南，2016，14(29)：296．
[2]侯婷．国内盐酸二甲双胍缓释制剂的研究进展[J]．天津药学，2012，24(5)：73-75．
[3]高媛媛，张维农．脂质体的制备与检测方法研究进展[J]．武汉工业学院学报，2010，29(3)：44-52．
[4]郭丽丽，范丽丽，王爱潮，等．丹参酮I脂质体的制备及表征[J]．天津中医药，2015，32(5)：308-311．
[5]林珈好，王秀丽，曹唯仪，等．甘草次酸-丹参酮IIA复方脂质体包封率测定方法研究[J]．北京中医药大学学报，2013，36(10)：701-704．[6]高晓黎，季兴梅．葡聚糖凝胶柱色谱法测定脂质体包封率的条件筛选[J]．中国药学杂志，2003，38(7)：515-517．
[7]朱婷，李永吉．提高水溶性药物脂质体包封率制备方法的研究[J]．科学技术创新，2015(21)：77-77．
(本文文献格式：尹家琪，卢廷雪，刘素君．盐酸二甲双胍脂质体最佳工艺条件的探索[J]．广东化工，2020，47(5)：35-37)
(上接第19页)
[4]Hroch L，Benek O，Guest P，et al．Design，synthesis and in vitro evaluation of benzothiazole-based ureas as potential ABAD/17β-HSD10modulators for Alzheimer’s disease treatment[J]．Bioorg Med Chem Lett，2016，26(15)：3675-3678．
[5]Lawrence R M，Miller M，Seiffert M M，et al．Imidazothiadiazole derivatives as protease activated receptor4(par4)inhibitors for treating platelet aggregatio：WO13163244[P]．2013-10-31．
[6]Anzini M，Giordani A，Makovec F，et al．Amidine，thiourea and guanidine derivatives of2-aminobe-nzothiazoles and aminobenzothiazines for their use as pharmacological agents for the treatment of neurodege-nerative pathologies：WO0940331[P]．2009-4-2．
[7]Anzini M，Chelini A，Mancini A，et al．Synthesis and biological evaluation of amidine，guanidine，andthiourea derivatives of2-amino(6-trifluoromethoxy) benzothiazole as neuroprotective agents potentially useful in brain diseases[J]．J Med Chem，53(2)：734-744．
[8]Urbasek M I，Hradil P P，Grepl M I，et al．Process for preparing and processing6-(trifluoromethoxy)-2-benzothiazolamine(riluzole)with high purity：CZ302430[P]．2011-5-11．
[9]Rothweiler U，Stensen W，Brandsdal B O，et al．Probing the ATP-binding pocket of protein kina-se DYRK1A with benzothiazole fragment molecules[J]．J Med Chem，2016，59(21)：9814-9824．[10]Rodi C B，Vogt D，Kretschmer S B M，et al．Multi-dimensional target profiling of N,4-diaryl-1,3-thiazole-2-amines as potent inhibitors of eicosanoid metabolism[J]．Eur J Med Chem，2014，84：302-311．
[11]Shearer B G，Lee S L，Oplinger J A，et al．Substitute N-Phenylisothioureas： Potent Inhibitors of Human Nitric Oxide Synthase with Neuronal Isoform Selectivity[J]．J Med Chem，1997，40(12)：1901-1905．[12]Wellmar U，East S，Bainbridge M，et al．Imidazo[2,1-b]thiazole and 5,6-dihydroimidazo[2,1-b]t-Hiazole derivatives useful as s100-inhibitors：WO16042172[P]．2016-3-24．
[13]刘波，高惠强，周洵钧．合成芳基硫脲的新方法[J]．化学通报，1994(05)：42-43．
[14]胡善明．一锅法合成2-氨基苯并噻唑[D]．合肥：合肥工业大学，2012．
[15]Wang L L，Li S S，Tang P X，et al．Characterization and evaluation of synthetic riluzole withβ-cyclodextrin and2,6-di-O-methyl-β-cyclodextrin inclusion complexes[J]．Carbohyd polym，2015，129：9-16．
[16]孙昌俊，曹晓冉，王秀菊．药物合成反应——理论和实践[M]．北京：化学工业出版社，2007：432．
(本文文献格式：毛远湖，王丽丽，齐双双，等．利鲁唑合成工艺优化[J]．广东化工，2020，47(5)：18-19)。