枸橼酸西地那非原料药新的未知杂质的发现与合成

收稿日期：２０１９－０２－０７
作者简介：李淑恒（１９８７—），女，回族，甘肃张家川，硕士研究生，专业方向：有机合成。

枸橼酸西地那非原料药新的未知杂质的发现与合成
李淑恒１，宋煜伟２，申鹏翠１，董静静１，潘会歌１
（１．新乡制药股份有限公司药物研究所，河南新乡　４５３０００；２．洛阳职业技术学院食品药品学院，河南洛阳　４７１０００）
摘要：枸橼酸西地那非原料药合成过程中出现的新的未知杂质进行了提纯、结构表征及合成。

将氯气通入５－（２－乙氧苯基）－１－甲
基－３－丙基－１，６－二氢－７Ｈ－吡唑［４，３－ｄ］嘧啶－－酮的氯仿溶液中合成杂质－（－氯－－乙氧苯基）－１－甲基－３－丙基－１，６－二氢－７Ｈ－吡唑［４，３－ｄ］嘧啶－７－酮，并经过ＬＳ－ＭＳ、ＮＭＲ、ＩＲ确证结构。

此杂质未见报道，文献调研及实验研究发现该杂质是造成枸橼酸西地那非原料药纯度降低的主要因素之一，为确保药物安全有效，合成过程中严格控制该杂质的含量。

本研究论文侧重于对该杂质形成机理及结构进行表征分析。

关键词：枸橼酸西地那非；杂质；表征；合成中图分类号：Ｒ９７９．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０８－００５４－０４
ＴｈｅＤｉｓｃｏｖｅｒｙｄｎｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮｅｗＵｎｋｎｏｗｎＩｍｐｕｒｉｔｙｉｎＣｉｔｒａｔｅＳｉｌｄｅｎａ
ＬｉＳｈｕｈｅｎｇ１，ＳｏｎｇＹｕｗｅｉ２，ＳｈｅｎｇＰｅｎｇｃｕｉ１，ＤｏｎｇＪｉｎｇｊｉｎｇ１，ＰａｎＨｕｉｇｅ
１
（１．ＸｉｎｘｉａｎｇＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ　４５３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＬｕｏｙａｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄａｎｄＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌｕｏｙａｎｇ　４７１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｅｗｕｎｋｎｏｗｎｉｍｐｕｒｉｔｙａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｓｉｌｄｅｎａｃｉｔｒａｔｅｗａｓｐｕｒｉｆｉｅｄ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄａｎｄ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ．Ｔｈｅｃｈｌｏｒｉｎｅｇａｓｂｕｂｂｌｅｄｉｎｔｏｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ５－（２－ｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）－１－ｍｅｔｈｙｌ－３－ｐｒｏｐｙｌ－１，６－ｄｉｈｙｄｒｏ－７Ｈ－ｐｙｒａｚｏｌｏ［４，３－ｄ］ｐｙｒｉｍｉｄｉｎ－７－ｏｎｅｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ５－（５－ｃｈｌｏｒｏ－２－ｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）－１－ｍｅｔｈｙｌ－３－ｐｒｏｐｙｌ－１，６－ｄｉｈｙｄｒｏ－７Ｈ－ｐｙｒａｚｏｌｏ［４，３－ｄ］ｐｙｒｉｍｉｄｉｎ－７－ｏｎｅ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙＭＳ、ＮＭＲ、ＩＲ．Ｔｈｉｓｉｍｐｕｒｉｔｙｗａｓｎｏｔｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈａｔｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｕｒｉｔｙｏｆｓｉｌｄｅｎａｆｉｌｃｉｔｒａｔｅ．ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｄｒｕｇｉｓｓａｆｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｓｔｒｉｃｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｙｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｓｈｏｕｌｄｂｅｔａｋｅｎｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｌｄｅｎａｆｉｌｃｉｔｒａｔｅ；ｉｍｐｕｒｉｔｙ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ 枸橼酸西地那非药品标准已经列入欧洲药典（ＥＰ），美国药典（ＵＳＰ）和印度药典（ＩＰ），目前明确了的有关物质２有：合成工
艺控制中残留的３个有关物质，
分别为１－甲基－３－丙基－４－氨基吡唑－５－甲酰胺（盐酸盐），１－甲基－３－丙基－４－（２－乙氧基苯甲酰基）吡唑－５－甲酰胺（Ⅰ），１－甲基－３－丙基－５－（２－乙氧基苯基）－６，７－二氢－１Ｈ－吡唑并［４，３－ｄ］嘧啶－７－酮（Ⅱ）。

药典规定的其他有关物质有：５－［（２－乙氧基－５－（４－甲基哌嗪－１－磺酰基）苯基］－１－甲基－３－（２－甲基丙基）－１，６－二氢吡唑并［４，３－ｄ］嘧啶－７－酮（Ⅲ），３－乙氧基－３－（１－甲基－７－氧代－３－丙基－６，７－二氢－１Ｈ－吡唑并［４，４－ｄ］嘧啶－５－基）苯磺酸（Ⅳ），１－［（４－乙氧基－３－［５－（６，７－二氢－１－甲基－７－氧代－３－丙基－１Ｈ－吡唑并［４，３－ｄ］嘧啶）］苯磺酸基〗－４－甲基哌嗪－４－氧化物（Ⅴ）
，５－［（２－羟基－５－（４－甲基哌嗪－１－磺酰基）苯基］－
１－甲基－３－丙基－１，６－二氢吡唑并［４，３－ｄ］嘧啶－７－酮（Ⅵ）
，结构式详见图１。

在我公司枸橼酸西地那非的实验中，高效液相色谱检测枸
橼酸西地那非过程中，存在一个未知杂质（以下均简称Ｉ
ｍｐ２－１
），此杂质非图１所示的有关物质，并且作为枸橼酸西地那非原料药的最大单杂存在，高于药典规定的单杂控制限度。

因此对Ｉｍｐ２－１的研究以此展开，确保药物安全有效，对该杂质的定性与含量控制应受到重视。

１　实验１．１　仪器与试剂
Ｗａｔｅｒｓ２６９５高效液相色谱仪，Ｗａｔｅｒｓ２６９５质谱联用仪及ｅｍｐｏｗｅｒ数据处理工作站（美国沃特世科技有限公司）；核磁共
振仪ｂｒｕｋｅｒＤＰＸ－４０Ｍ（德国布鲁克科技有限公司）；ｐｅｒｋｉｎｅｌｍｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｔｗｏ红外光谱仪（铂金埃尔默公司）；旋转蒸发器（郑州长城科工贸有限公司）；循环水式真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）。

图１　有关物质的结果
Ｆｉｇ．１　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｒｅｌａｔｅｄｓｕｂｓｔａｎｃｅ
１－甲基－３－正丙基－４－氨基吡唑－５－甲酰胺盐酸盐
（盐酸盐）、氯磺酸、
Ｎ－甲基哌嗪、乙酸乙酯、三乙胺、氢氧化钾、无水乙醇、碳酸氢钠、一水合柠檬酸、二氯甲烷、色谱级乙腈、色谱级甲醇、去离子超纯水。

１．２　枸橼酸西地那非原料药的合成工艺
枸橼酸西地那非原料药的合成方法报道较多［
３－１１］。

方法大同小异，必需原料与反应路径相同。

一般的合成方法如图２：（１）将盐酸盐、乙酸乙酯，三乙胺投
入反应瓶，１０℃以下慢慢滴加邻乙氧基苯甲酰氯，抽滤干燥得Ⅰ。

（
２）将Ⅰ、氢氧化钾和无水乙醇投入三颈烧瓶回流，反应液降至室温盐酸调节ｐ
Ｈ值至，抽滤干燥得Ⅱ。

（３）将氯磺酸滴加入反应瓶，１
０℃以下分批缓慢加入Ⅱ，３０℃反应。

反应结束后，将反应液缓慢倒入冰水和二氯甲烷的混合液中搅拌分层，有机相Ⅳ收入反应瓶中，滴加Ｎ－甲基哌嗪，反应液用饱和碳酸氢钠溶液、去离子超纯化水分别萃取一次，有机相减压蒸馏得西地那非。

酸，乙醇，西地那非至三颈烧瓶中回流，降温结晶抽滤，得枸橼酸西地那非粗品。

枸橼酸西地那非粗品经活性炭，％乙醇回流精制，
得枸橼酸西地那非成品。

图２　枸橼酸西地那非的合成路线
Ｆｉｇ．２　ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＲｏｕｔｅｏｆｓｉｌｄｅｎａｆｉｌｃｉｔｒａｔｅ
１．３　Ｉｍｐ２－１的研究
在该合成工艺下，枸橼酸西地那非成品中检测出杂质Ｉｍｐ２
－１，液相百分比高于０．１％。

在本研究发现Ｉｍｐ２－１之前，依
据欧洲药典中所列的枸橼酸西地那非有关物质检测项下的
ＨＰＬＣ条件，在该ＨＰＬＣ条件下，Ｉｍｐ２－１保留时间靠后而未被检测出，为此本研究制定了一个针对Ｉ
ｍ２－１的ＨＰＬＣ条件。

经过ＨＰＬＣ保留时间对比，Ｉｍｐ２－１在中间体Ⅱ中已经存在（含０．
２％左右，见图３），经过后续第３步反应，生成产物Ⅳ的二氯甲烷萃取液中，Ｉｍｐ２－１在薄层色谱上清晰可见。

在第３步反应
的基础上，Ⅱ在改变氯磺酸用量以及反应温度的体系中，所得产物Ⅳ中，Ｉｍｐ２－１的液相百分比可提升至１５％，接着对Ⅳ进行质谱分析，得Ｉｍｐ２－１分子质量为３４６．９。

由于第２步与第步反应产物都存在Ｉｍｐ２－１，而两步反应唯一相同的元素为体系里都含有氯化氢（氯磺酸分解产生Ｈ２ＳＯ４和ＨＣｌ）。

最终推测出Ｉｍｐ２－１的结构可能为５－（５－氯－２－乙氧苯基）－１－甲基－３－丙基－１，６－二氢－７Ｈ－吡唑［４，３－ｄ］嘧啶－７－
酮。

图３　Ｉｍｐ２－１和中间体ⅡＨＰＬＣ峰综合报告
Ｆｉｇ．３　ＰｅａｋＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＲｅｐｏｒｔｏｆＨＰＬＣｏｆＩｍｐ２－１ａｎｄⅡ
２　Ｉｍｐ２－１的合成及结构表征２．１　Ｉｍｐ２－１的合成
具体的合成方法如图４：将１０ｇⅡ、
１００ｍＬ氯仿投入三口瓶１中，加入１ｍＬ氯磺酸搅拌均匀；１０ｇ高锰酸钾投入三颈烧瓶２中，恒压滴液漏斗中加入６０ｍＬ盐酸装与三颈烧瓶２，三颈烧瓶１与三颈烧瓶２之间连起通气管，通气管口应没入氯仿液面以下，设备准备完毕，开启盐酸滴注，观察三口瓶１的气泡，确定盐酸滴注速度，同时开启搅拌并加热回流三颈烧瓶１。

当不再
有氯气气泡产生时停止反应。

用水萃取，减压蒸馏有机相，乙
酸乙酯重结晶，干燥得产物１
ｇ，液相纯度达９７％以上。

通过液相保留时间与质谱对比，确认得到的产物为５－
（５－氯－２－乙氧苯基）－１－甲基－３－丙基－１，６－二氢－７Ｈ－吡唑［４，３－
ｄ］嘧啶－７－酮。

在没有氯磺酸存在的体系中，直接通入氯气，
并不能得到Ｉ
ｍｐ２－１。

图４　Ｉｍｐ２－１的合成路线Ｆｉｇ．４　ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＲｏｕｔｅｏｆＩｍｐ２－１２．２　杂质的结构表征Ｉｍｐ２－１的ＮＭＲ见表１，ＩＲｓｐｅｃｔｒａ见图５，ＬＳ－ＭＳ见图６。

表１　Ｉｍｐ２－１的核磁数据Ｔａｂ．１　ＮＭＲｏｆＩｍｐ２－
１
图５　Ｉｍｐ２－１的红外图谱Ｆｉｇ．５　ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆＩｍｐ２－
１
图６ Ｉｍｐ２－１的液相质谱Ｆｉｇ．６　ＬＳ－ＭＳＳｐｅｃｔｒｕｍｏｆＩｍｐ２－１
２．３　Ｉｍｐ２－１的普遍性
在对Ｉｍｐ２－１研究的同时，我们也购入了其他公司生产的枸橼酸西地那非，其他厂家的产品也同样存在Ｉｍｐ２－１（图７，还有其他厂家的样品同样含有Ｉｍｐ２－１，由于大量图谱的名称以代码形式显示不具有代表性而未在此图列出）。

因为ＨＰＬＣ进样方法采用点样，枸橼酸西地那非主峰高不同，但是已经超
出了药典规定的有关物质检测浓度，不影响有关物质及Ｉｍｐ２－
１的含量检测。

图中可见，其他厂家的Ｉｍｐ２－１明显存在，可见大部分生产厂家也是在本文列出的工艺下生产的。

本公司实验室小试产品为枸ＸＤＮＦ２＃，通过工艺改进（工艺涉嫌机密，无法列出），已将Ｉｍｐ２－１彻底除去，并将Ｉｍｐ２－１列入了枸橼酸西地那非成品的质量标准中加以控制。

图７　枸橼酸西地那非ＨＰＬＣ峰综合报告
Ｆｉｇ．７　ＰｅａｋＣｏｍｂｒｅｈｅｎｓｉｖｅＲｅｐｏｒｔｏｆＨＰＬＣｓｉｌｄｅｎａｆｉｌｃｉｔｒａｔｅ
３　总结
Ｉｍｐ２－１未见报道，研究表明Ｉｍｐ２－１是由体系中存在ＨＣｌ而产生的，而氯磺酸是工艺中必不可少的原料，氯磺酸自身在其磺化反应过程中会产生大量ＨＣｌ。

由此可以推论在有氯磺酸作为原料参与的枸橼酸西地那非合成工艺中，必然会产生Ｉｍｐ２－１。

若Ｉｍｐ２－１无法有效的除去，会掺杂在枸橼酸西地那非成品中，影响枸橼酸西地那非原料药纯度以及可能作为药品在人体引起毒副作用。

故Ｉｍｐ２－１应作为杂质定入枸橼酸西地那非成品的质量标准中控制其含量，保证药品的质量安全。

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