二碘异酞酰氯类化合物、其制备方法和应用
阅读说明：本技术 二碘异酞酰氯类化合物、其制备方法和应用 (Diiodoisophthaloyl chloride compound, preparation method and application thereof ) 是由 辛坤云 李壮 童耀 危军 吴灵静 王晶翼 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酰氯和5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酰氯、其制备方法及其在起始物料5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯和/或碘普罗胺等造影剂的质量控制中的用途。其有利于进一步提高5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯及其后续终产物的药物质量,减少可能导致的副作用,有利于提高用药安全性。(The invention relates to 5-amino-4-chloro-2, 6-diiodoisophthaloyl chloride and 5-amino-2-chloro-4, 6-diiodoisophthaloyl chloride, a preparation method thereof and application thereof in quality control of starting materials, namely 5-amino-2, 4, 6-triiodoisophthaloyl chloride and/or iopromide and other contrast agents. The method is favorable for further improving the medicine quality of the 5-amino-2, 4, 6-triiodo isophthalic acid chloride and subsequent final products thereof, reducing possible side effects and improving the medicine safety.)
技术领域
本发明涉及二碘异酞酰氯类化合物、其制备方法及应用。
背景技术
X射线造影剂是X射线诊断学中的一种重要诊断用药。其中非离子型碘造影剂如：碘普罗胺、碘海醇、碘帕醇、碘佛醇、碘美普尔、碘克沙醇等由于其渗透压低、造影密度高、毒性低等优点被广泛应用于诊断医学中。目前非离子型碘造影剂可应用于尿路、血管、心室、脑室、淋巴管道、胃肠造影剂和CT检查中许多病变的造影检查，具有良好的应用前景。
上述碘造影剂的结构通式如下：以三碘苯环为母核，苯环的1、3位的羧酸基团以酰胺键的形式与两个氨基醇相连接，5位氨基通过烷基化反应或酰胺化反应与烷基链相连接。
5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯具有非离子型单体类碘造影剂的母核结构，从5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯出发合成非离子型碘造影剂只需经过后续官能团转化，因此，5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯常作为合成非离子型碘造影剂的关键起始物料。例如：碘普罗胺原研公司的化合物专利US4364921，公开的就是以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料经过3步酰胺化反应合成碘普罗胺。中国专利CN201410155481.3以及CN201410157384.8中均以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料用于碘普罗胺的合成。此外，英国专利GB1472050中报道的碘帕醇合成方法中，同样以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料；美国专利US5705692中报道合成碘海醇的方法也是以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯作为起始物料。
目前，对于5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯的合成通常以间苯二甲酸为起始原料，经过硝化、还原、碘代、酰氯化来制备。其中，碘代反应多采用一氯化碘作为碘代试剂，由于氯化碘与有机物发生碘化作用时，同时会呈现氯化作用，不可避免地会产生氯代化合物，在研究过程中，我们也检测到了氯代化合物的存在。主要的氯代化合物为5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酰氯(化合物1)和5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酰氯(化合物2)。
5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酰氯(化合物1)和5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酰氯(化合物2)与5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯结构相似具有比较类似的化学性质，在制备纯化过程中较难除去，会随着工艺路线的流向进入到后续中间产品和终产物中，影响最终产品的质量，甚至存在临床安全风险。
以碘普罗胺的合成过程为例，目前通常采用专利US4364921公开的方法合成碘普罗胺，其合成路线如下所示：
该工艺路线，是以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料，与甲氧基乙酰氯发生酰胺化反应生成中间体1。随后，中间体1与2,3-二羟基丙胺，在缚酸剂的作用下发生酰胺化反应得到中间体2。最后，中间体2与3-甲氨基-1,2-丙二醇，在缚酸剂的作用下发生酰胺化反应生成碘普罗胺。
在上述碘普罗胺的合成过程中，起始物料中的化合物1与化合物2会发生相应的副反应，并随着合成步骤的流向残留到后续中间体以及终产物中，其杂质流向如下所示：
化合物1的流向：
化合物1与甲氧基乙酰氯反应生成杂质A，随后，杂质A和氨基丙二醇发生酰胺化反应，生成杂质B，杂质B再与甲氨基丙二醇发生反应生成杂质C。
化合物2同样会发生上述反应，生成相应的杂质D、杂质E和杂质F，如下反应所示：
此外，专利GB1472050公开了碘帕醇的合成方法，同样以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料，其合成路线如下所示：
该路线从5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯出发，通过与(L)-2-乙酰氧基丙酰氯发生酰胺化反应得到中间体3，之后中间体3通过与2-氨基-1,3-丙二醇发生酰胺化反应，再经过水解脱保护得到碘帕醇。
在上述碘帕醇的合成过程中，化合物1、化合物2同样会发生相应的副反应，影响后续产物及终产物的质量安全。除了上述描述的工艺外，其他以5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯为起始物料制备得到的非离子型碘造影剂，同样存在上述物质残留的风险。
因此，非常有必要通过定向合成提供高纯度的化合物1和/或化合物2作为对照品，用于5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯或后续原料药中杂质的定性及定量分析，对于确保碘普罗胺等非离子型碘造影剂药物的质量安全性和有效性具有重要意义。
发明内容
为此，本申请第一方面提供下式所示化合物1和化合物2，
化合物1的化学名称为5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酰氯；化合物2的化学名称为5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酰氯。
本申请第二方面提供化合物1的制备方法，如下所示：
其中，R为C1-4烷基；优选地，R选自甲基、乙基和正丙基；
所述方法包括：
步骤a).化合物3溶于醇类溶剂中，在催化剂催化下，发生酯化反应得到化合物4；或者，化合物3在碱性条件下与C1-4卤代烃或硫酸酯类化合物反应生成酯；
步骤b).化合物4溶于有机溶剂中，在氯代试剂作用下发生氯代反应，得到化合物5和化合物6；
步骤c).化合物5在碱性条件下发生水解反应得到化合物7；
步骤d).化合物7在碘代试剂作用下，发生碘代反应得到化合物8；
步骤e).化合物8在酰氯化试剂作用下，经酰氯化反应生成化合物1。
在部分实施方案中，步骤a)中所述催化剂为酸或能水解成酸的物质，优选地，所述催化剂选自硫酸、三氯化磷和二氯亚砜等；
在部分实施方案中，步骤a)中所述醇溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇和苯甲醇；
在部分实施方案中，步骤b)中所述氯代试剂选自N-氯代丁二酰亚胺和氯气；
在部分实施方案中，步骤c)中所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾；
在部分实施方案中，步骤d)中所述碘代试剂选自一氯化碘、N-碘代丁二酰亚胺、碘单质和碘化钾与碘酸钾的组合；
在部分实施方案中，步骤e)中所述酰氯化试剂选自二氯亚砜，草酰氯和三氯化磷。
在部分实施方案中，骤a)中所述碱为碳酸氢钠、碳酸氢钾或三乙胺；
在部分实施方案中，骤a)中所述C1～4卤代烃选自碘甲烷，碘乙烷和碘丙烷；
在部分实施方案中，骤a)中所述硫酸酯类化合物选自硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丙酯和硫酸二丁酯。
本申请第三方面提供化合物2的制备方法，如下所示：
其中，所述方法包括：
步骤f).化合物6在碱性条件下发生水解得到化合物9；
步骤g).化合物9在碘代试剂作用下，发生碘代得到化合物10；
步骤h).化合物10发生酰氯化反应生成化合物2。
在部分实施方案中，步骤f)中所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾等；
在部分实施方案中，步骤g)中所述碘代试剂选自一氯化碘、N-碘代丁二酰亚胺、碘单质和碘化钾与碘酸钾的组合；
在部分实施方案中，步骤h)中所述酰氯化试剂选自二氯亚砜，草酰氯和三氯化磷等。
本发明的第三方面，提供化合物1和/或化合物2在非离子型造影剂和/或5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯的质量控制中的用途。
在部分实施方案中，本申请提供化合物1和/或化合物2在碘普罗胺的质量控制中的用途。
在部分实施方案中，本申请提供化合物1和/或化合物2在如下所示化合物的质量控制中的用途：
本发明的化合物1及化合物2对生物体有潜在的威胁健康的风险，通过制备和提供化合物1及化合物2作为对照品，应用于造影剂或其起始物料的质量控制，有助于建立更为完善的质量标准，从而能够在整个制备、纯化工艺中检测和控制其含量，对进一步提高造影剂原料药及其制剂的质量，以及用药安全性都有重要意义。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明的各方面，本发明的各个优点将通过以下实施例显示出来。
本发明中所述英文缩写化合物对应的中文名称如下所示：
DMSO：二甲亚砜 NCS：氯代丁二酰亚胺
SOCl2：氯化亚砜(或二氯亚砜)
1、LC-MS液-质联用测定
用高分辨率质谱(Agilent Technologies 1260 Infinity II液相色谱)，在正、负离子模式、ESI电离源、扫描范围50m/z～1000m/z条件下进行测试。
2、1H-NMR核磁共振测定
用Qone-WNMR-I-AS400型核磁共振仪进行测试，溶剂d6-DMSO，测试温度28℃。
3、5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯中化合物1和2的检测方法：
采用HPLC法对起始物料5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯中的化合物1与化合物2进行检测，具体检测方法如下：
实施例1：5-氨基异酞酸二甲酯(化合物4A)的合成
称取5-氨基异酞酸(15.00g,82.64mmol)于反应瓶中，加入75mL甲醇溶解，搅拌下向体系中缓慢滴加氯化亚砜(24.57g,206.61mmol),加完后将体系升温至65℃回流反应7h，至原料转化完全。将反应液冷却至室温，加入500mL水搅拌溶解，用饱和碳酸氢钠溶液调节PH至8，体系中析出大量固体，搅拌0.5h后过滤，滤饼用20mL水洗涤，放入50℃鼓风干燥箱中烘干，得化合物4A，15.76g白色固体，收率：91％，LCMS[M+H+]+:210.05。
实施例2：5-氨基-4-氯异酞酸二甲酯(化合物5A)及5-氨基-2-氯异酞酸二甲酯(化合物6A)的合成
将5-氨基异酞酸二甲酯(15.76g,75.41mmol)于反应瓶中，加入200mL乙腈搅拌溶解，向体系中分三批加入氯代丁二酰亚胺(10.07g,75.41mmol)，于室温下反应3h至原料基本无变化。将反应液冷却至室温，加入500mL乙酸乙酯和500mL水搅拌均匀，静止分层后，取有机相浓缩，所得粗品用制备色谱柱分离(洗脱体系为：30％水和乙腈)，得化合物5A浅黄色固体7.93g(收率：43％)和化合物6A浅黄色固体2.07g(收率11％)；
化合物5A：
LCMS[M+H+]+:244.1,
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J＝2.0Hz,1H),7.54(d,J＝2.0Hz,1H),4.44(s,2H),3.91(s,3H),3.88(s,3H).
化合物6A：
LCMS[M+H+]+:243.95.
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.06(s,2H),3.90(s,6H).
实施例3：5-氨基-4-氯异酞酸(化合物7)的合成
将5-氨基-4-氯异酞酸二甲酯(2.50g,10.28mmol)于反应瓶中，加入20mL甲醇和5mL水溶解，加入氢氧化钠(1.60g,41.10mmol)后，于室温下反应4h至原料转化完全。旋蒸除去甲醇，残余物用冰水浴冷却，滴加2N HCl调节PH至3，搅拌0.5小时后，抽滤，将所得固体烘干，得化合物7，1.87g白色固体，收率84％。LCMS[M-H+]-:213.95.
实施例4：5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酸(化合物8)的合成
将氯化碘(4.03g,24.69mmol)和氯化钾(5.75g,39.50mmol)于反应瓶中，加入12mL水溶解，搅拌5min后过滤，取滤液备用。将5-氨基-4-氯异酞酸于反应瓶中，加入30mL 1mol/L盐酸溶解，将上述过滤所得滤液缓慢滴入反应体系中，1h滴加完全，升温至60℃反应3天，至原料转化完全。移至室温下冷却，冰水浴降温至0℃搅拌0.5h后抽滤，滤饼用10mL水洗涤，干燥得化合物8，3.70g黄色固体，收率：96％。LCMS[M+NH4 +]+:484.7.
实施例5：5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酰氯(化合物1)的合成
称取5-氨基-4-氯-2,6-二碘异酞酸(0.74g,1.59mmol)于反应瓶中，加入7.4mL二氯亚砜，加热至80℃回流反应5h，至反应完全。冷却至室温，旋蒸除去二氯亚砜，加入20mL乙酸乙酯溶解，依次用15mL饱和碳酸氢钠，15mL饱和氯化钠溶液洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得化合物1，0.77g黄色固体，收率：96％，纯度96.18％。
LCMS[M-H+]-:501.5,
13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ169.89,167.17,147.48,145.69,142.03,112.70,78.64,68.87.
实施例6：5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酸(化合物10)的合成
将5-氨基-2-氯异酞酸二甲酯(0.77g,3.16mmol)于反应瓶中，加入6.2mL甲醇和1.5mL水溶解，加入氢氧化钠(0.51g,12.66mmol)后，于室温下反应3h，至原料转化完全。用1N HCl调节PH至3，浓缩，所得粗品未进行进一步处理，直接进行下一步反应。
将氯化碘(1.55g,9.48mmol)和氯化钾(2.21g,15.17mmol)于反应瓶中，加入5mL水溶解，搅拌5min后过滤，取滤液备用。将上述所得粗品加入10mL 1N HCl溶解，升温至60℃反应45h，至原料转化完全。将反应液冷却至室温后，移至冰水浴下冷却，0.5h后，抽滤，烘干得化合物10，1.00g灰色固体(两步收率：68％)，LCMS[2M-H+]-:932.45.
实施例7：5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酰氯(化合物2)的合成
称取5-氨基-2-氯-4,6-二碘异酞酸(1.00g,2.14mmol)于反应瓶中，加入10mL二氯亚砜，加完后加热至80℃回流反应8h，至反应完全。冷却至室温，旋蒸除去二氯亚砜，加入25mL乙酸乙酯溶解，依次用20mL饱和碳酸氢钠，20mL饱和氯化钠溶液洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得化合物2，1.05g黄色固体，收率：98％，纯度：92.83％。
LCMS[M-H+]-:501.5.
13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ167.12(2C),143.55,143.10(2C),121.78,98.44(2C).
试验例1起始物料中化合物1及化合物2的检测
分别购买5个不同厂家的起始物料(5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯)，采用HPLC法检测该起始物料中化合物1与化合物2的含量情况，采用面积归一化法计算起始物料的纯度以及化合物1与化合物2的含量，测定结果如下表1所示。
表1起始物料检测结果
厂家
5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯纯度％
化合物1含量％
化合物2的含量％
A
96.05
0.21
0.07
B
93.72
0.34
0.33
C
94.93
0.43
0.08
D
96.12
0.53
0.09
F
95.45
0.25
0.12
从上表数据可以看出，起始物料5-氨基-2,4,6-三碘异酞酰氯中均含有较大量的化合物1与化合物2，对后续产品存在质量安全风险。
试验例2 Ames实验(细菌回复突变实验)
对实施例5制备得到的化合物1进行标准Ames实验，实验方法如下：
1)菌液制备
将冻存菌株于37℃水浴中速融后，取50μl冻存菌液接种于5ml营养肉汤培养液中，120rpm避光振荡培养16-18h左右。
2)实验步骤
采用预培养法，其中代谢活化条件加入0.5ml S9混合液，非代谢活化条件加入0.5ml磷酸盐缓冲液(0.2mol/L，pH7.2～7.4)，分别与0.1ml菌液，0.1ml供试品溶液或溶媒对照品溶液，或0.1ml阳性对照品溶液于离心管中，混合均匀后37℃培养20min。
培养结束后，向离心管中添加约2ml的顶层培养基，充分混匀后，迅速倾入底层培养基上，转动平皿使顶层培养基均匀分布在底层上，平放固化后将培养皿倒置，37℃遮光培养48～72h，计数每皿的回变菌落数。
3)实验结果
实验结果表明在有或无代谢活化系统条件下，该化合物对TA97a、TA98、TA100、TA1535菌株有致突变作用，试验结果为阳性。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种苯肾上腺素杂质及其制备方法和应用