（知识点）非离子型X射线造影剂之一

（知识点）非离子型X射线造影剂之一

本发明涉及一种由相应的5位取代的氨基衍生物（即（S）-N，N'-双[2-羟基-1-（羟甲基）乙基]-5-[（2-羟基-1-氧代丙基）-氨基]-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺）开始制备碘帕醇的新方法，以及用该方法制备的新中间体。背景技术众所周知的碘帕醇为式（I）所示的（S）-N，N'-双[2-羟基-1-（羟甲基）乙基]-5-[（2-羟基-1-氧代丙基）-氨基]-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺：是世界上使用最广泛的非离子型X射线造影剂之一。它最早被描述于，其中报道了它通过如下方案中概述的两种路线合成。 合成路线（1）：上述合成路线目前在工业上仍被广泛采用，但其不足之处之一是在整个路线的早期，即与2-氨基-1,3-丙二醇进行酰胺化之前，将5-保护的手性合成子（S）-2-（乙酰氧基）丙酰基引入到氨基上。过早引入的手性中心会因产率问题在后续步骤中造成较大的损失，从而造成昂贵的手性原料（S）-2-（乙酰氧基）丙酰氯（APC）的浪费。 合成路线（2）：合成路线（2）中，通过5-氨基-N，N′-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-2，4，6-三碘-1，3-邻苯二甲酰胺与（S）-2-(乙酰氧基)丙酰氯反应引入该手性基团，会导致酰胺取代基上反应性更强的羟基优先酰化，造成昂贵的手性反应物的大量浪费。

WO00/50385描述了一种制备多元醇（包括碘帕醇）的方法，该方法包括将下式的酰化化合物脱酰化的步骤：其中R4和R5是酸性条件下任选酰化的二羟基化合物烷基，R6是烷基，R3是甲基。根据WO00/50385，在脱酰化反应之后，用除酸树脂批量处理除去反应中产生的所有酸；将由此得到的产物的水溶液通过非离子聚合物吸附树脂纯化；将洗脱液浓缩为油；并从乙腈/乙醇或乙醇中结晶油。据说上述方法可减少手性碳上的外消旋化，根据WO00/50385，每当使用碱性条件除去手性取代基的R6CO保护基时，就会发生外消旋化。 WO00/50385 中报道的酰基的例子有甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、新戊酰基、戊酰基、三氟乙酰基和苯甲酰基。对于碘帕醇，WO00/50385 描述了通过在 5-氨基-2,4,6-三碘-1,3-苯二甲酰胺碱的四酰化物的 5-氨基上引入 R6CO 保护来制备起始酰化化合物的手性取代。然后通过所要求的方法将分离的五酰化产物转化为碘帕醇，即在高酸性条件下除去酰基。 /描述了在酰胺取代基的羟基已被适当酰化的N,N′-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-2,4,6-三碘-1,3-苯二酰胺的5-氨基上引入(S)-2-(乙酰氧基)丙酰基取代基，然后在碱性条件下脱除所有酰基，无需分离中间产物，这整个方法的确有很高的收率，且得到的碘帕醇有极高的光学纯度。

这是本发明的创新之处，在碘帕醇的合成路线中提出了一种新的保护基，并提出了相应的新的中间体，即5-氨基-N，N'-双[任选2-单取代或2，2-二取代的1，3-二氧杂环己烷-2-基]-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺，并将其经APC酰化得到的产物(S)-N，N'-双[任选2-单取代或2，2-二取代的1，3-二氧杂环己烷-2-基]-5-[2-乙酰氧基-1-(氧代丙基)氨基]-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺。 二者的结构通式如下： 发明内容 本发明公开了一种碘帕醇的合成方法，其中羟基保护剂“混合酸酐”采用廉价易得的原料，不需分离，直接与式（Ⅱ）化合物反应，所得产物即式（Ⅲ）化合物产率极高，且易于分离，同时可除去式（Ⅱ）化合物引入的杂质。 式（Ⅲ）化合物与（S）-2-（乙酰氧基）丙酰氯反应，将其5-氨基酰化，得到五酰化碘帕醇，即式（Ⅳ）化合物。 五酰化碘帕醇在碱性或酸性条件下水解脱酰，或五酰化碘帕醇醇脱酰，可得到光学纯度极高的式（Ⅰ）最终产物——碘帕醇。

其中，R1、R2、R3、R4和R5定义如下。此外，还确定了本发明的方法有利于从五酰化化合物中除去低分子量杂质。还发现，在式(III)化合物中，将(S)-2-(乙酰氧基)丙酰基取代基引入到其中羧酰胺取代基的羟基已被适当酰化的5-氨基上，然后在分离中间产物的情况下，在碱性或酸性条件下水解，或通过醇解除去所有酰基，可使总体工艺仍然具有很高的产率。在酸性水解条件下除去酰基具有特别的优势。即当使用适当的溶剂体系时，可以在后处理过程中通过水分离来调整反应溶剂的组成，使得产物碘帕醇可以直接从体系中结晶出来。大部分酸和其他电解质进入母液中与产品分离。 这大大降低了碘帕醇脱盐步骤的难度，仅需少量的阴、阳离子交换树脂即可达到良好的效果，且产率较碱性水解条件有进一步提高。若通过醇分解脱除酰基，则生成与脱除的酰基相对应的酯，该酯很容易通过蒸馏等手段从反应体系中分离出来。由于脱除酰基时不产生酸，该脱酰方法也大大降低了碘帕醇脱盐步骤的难度。综上所述，醇脱酰更方便应用于工业生产。 发明详述本发明的第一目的是一种制备式(I)化合物即碘帕醇的方法：该方法从式(II)化合物开始：该方法包括：a)将式(II)化合物与保护剂，即式(a)化合物发生“混合酸酐”反应：得到羟基被保护的式(III)化合物的“混合酯”：式中R1为氢或甲基，R2为C1-C4直链或支链烷基，X为F、Cl、Br或I；且R3、R4和R5各自独立地为R2或R6，其中R6优选为R1为氢或甲基，R2为C1-C4直链烷基或支链烷基，且X为F或Cl；更优选为R1为氢，R2为甲基，并将其5-氨基酰化，得到式(IV)化合物：式中R1和R3-R5定义如上； c) 将式（IV）化合物在碱性或酸性条件下水解，或通过醇解除去所有存在的酰基，得到式（I）化合物碘帕醇。

式(II)化合物为已知产物，其制备可采用任何已知方法进行，例如，或US 5,278,311中所述的方法。式(a)的保护剂化合物“混合酸酐”由化合物A和化合物B反应制备，化合物A和化合物B可直接与式(II)化合物反应，无需分离。化合物A化合物B混合酸酐其中R1、R2和X定义如上，X1为Cl或Br，M为Na、K或(1/2)Ca；优选X1为Cl，M为Na。步骤a)的反应在偶极非质子有机溶剂(例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、丁酮等)及其混合物的有机溶剂中进行。 步骤a)制备式(III)化合物的反应优选是，在式(II)化合物在N，N-二甲基乙酰胺中的溶液中存在相对于式(II)化合物略微化学计量过量的适当选择的“混合酸酐”和任选的催化量(通常为0.01至0.1摩尔/1摩尔式(II)化合物)4-(二甲氨基)吡啶。任选的4-(二甲氨基)吡啶可以原样添加到反应混合物中或负载在树脂上。每摩尔起始化合物(II)必须使用四摩尔“混合酸酐”。然而，通常略微过量，例如过量约10％、20％或甚至25％，优选摩尔过量高达约50％；优选每摩尔起始化合物(II)使用五摩尔“混合酸酐”。

步骤a)的反应通常在室温下进行，但也可以在较低或较高的温度下进行。例如，已证明5至60°C的温度范围适合于步骤a)，优选40至45°C。步骤a)中保护基团的引入优选在略有不同的反应条件下进行，这取决于所用的具体反应物。本领域技术人员将意识到这些差异并根据其个人知识和技能优化反应条件。例如，上述方法中的步骤a)优选在催化剂存在下进行。更具体地，该反应通常在少量催化量(通常为5×10-4至5×10-1 mol/1 mol起始化合物(II))的4-(二甲氨基)吡啶存在下进行。下面进行。 如上所述，反应溶剂可选自偶极非质子有机溶剂(例如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、丁酮等)及其混合物。当然，也可以使用吡啶等弱碱性有机溶剂。令人惊奇的是，尽管反应物化合物(II)和产物(III)在所选溶剂如丙酮中的溶解度可能很低，但该反应在非均相悬浮体系中仍能完全进行。；式(II)化合物逐渐溶解，转化为产物后从溶液中结晶出来；正是反应物式(II)化合物的逐渐溶解和产物的完全析出促进了反应的完全进行。该反应一般需要几个小时到一天的时间，取决于所采用的反应条件； 反应完成后，用水、甲醇和/或乙醇稀释反应混合物，然后通过过滤分离受保护的式（III）化合物。

上述总体方法中的步骤b)为每mol式(III)化合物使用至少1.0mol(可选范围为1.0至4.0mol，优选约2.5mol)的(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯对5-氨基进行酰化，得到式(IV)化合物。另一方面，步骤b)优选在催化剂(通常为5×10-4至5×10-1mol/1mol起始式(III)化合物)4-(二甲氨基)吡啶存在下进行，这样可以减少(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯的使用量，例如减少至约1.5mol。步骤b)的反应溶剂可以选自上述偶极非质子有机溶剂，例如N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮及其混合物。 以及其中存在酸的类似溶剂。在步骤b)中也可以使用合适的酸，例如可以使用偶极非质子有机溶剂的氢卤化物，例如N，N-二甲基乙酰胺盐酸盐，或者优选通过将盐酸通入反应混合物中而容易地将盐酸引入反应混合物中而无需无水氯化氢气体，从而原位形成盐酸盐。所用酸的量通常为约0.1至约0.4mol/1mol式(III)化合物。该反应步骤的温度通常为约5至60°C。然而，优选反应在室温或略高于室温的温度下进行(约30至40°C)。步骤b)的反应通常在约2至20小时内完成，具体取决于所用的溶剂和所采用的反应条件。

在下一步c)中，在碱性条件或酸性条件下水解除去式(IV)中间体化合物中存在的所有酰基，或通过醇解反应除去。碱性水解通常在水中或在水和水可混溶的有机溶剂中进行，例如C1-C4直链或支链烷醇或偶极非质子有机溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮及其混合物和类似溶剂的混合物。通过加入强无机碱，例如NaOH或KOH(通常以其水溶液的形式)或Ca(OH)2固体，将反应混合物的pH保持在9至11之间，优选在10至11之间。反应通常在约10至约60°C的温度下进行，优选在约20至约40°C的温度下进行。 然后，在碱性条件下水解得到最终产物碘帕醇，方法是直接向其中加入NaOH或KOH水溶液或Ca(OH)2固体，加入量应保持pH在9至11左右，优选在10至11之间。可按照如下方式从得到的碱性水解液中分离出式(I)化合物：将步骤c)得到的水解液的pH调节至5至6，在真空条件下蒸发溶液，向得到的油状残渣中加入甲醇使式(I)化合物溶解，同时通过过滤除去80％以上的无机盐或通过电渗析直接从步骤c)得到的水解液中除去98％以上的无机盐，然后将得到的产品装填在阴离子和阳离子交换树脂柱上，进一步除去盐和低分子量杂质；或直接将水解液装填在阴离子和阳离子交换树脂柱上进行脱盐。

浓缩脱盐水解物得到的式(I)化合物可以通过从低级(C1-C4)烷醇如乙醇中结晶而进一步纯化。从碱性水解物中分离出的式(I)化合物通常通过使溶液通过离子交换树脂系统并任选通过纳滤单元(如专利US5,811,581或EP-A-888,190中所述)来纯化，然后从低级(C1-C4)烷醇中结晶式(I)化合物(如美国专利号5,571,941中所公开)。酸性水解通常也可以在水中或水与水混溶性有机溶剂(如C1-C4直链或支链烷醇)的混合物中进行。但是，如果需要在反应完成后实现产物式(I)从体系中结晶和沉淀，则必须使用上述含水混合溶剂。 酸性水解条件所需的酸性环境是通过向体系中加入催化量的强酸来实现的。强酸一般指无机强酸，例如硫酸、磷酸、盐酸等。强酸的用量一般为约0.01至约0.1mol/1mol式（IV）化合物；对于多元酸例如硫酸、磷酸，仅以离子化程度最完全的第一级离子化计算。反应可在40至90℃的温度下进行。式（I）产物可按照如下方式从所得酸性水解液中分离：将步骤c）所得水解液用活性炭脱色，过滤，然后转入Dean-Stark水分离装置。 在此条件下分水回流，除去体系中的水，搅拌保温，直至析出式（I）产物碘帕醇，即为碘帕醇水解粗品。

将上述酸性水解方案步骤c)得到的碘帕醇水解粗产物配制成10-20％水溶液，装填于阴阳离子交换树脂柱上，进一步除去盐和低分子量杂质。与碱性水解方案一样，浓缩脱盐水解液得到的产物式(I)化合物可以通过从低级(C1-C4)烷醇如乙醇中结晶进一步纯化。从酸性水解液中分离出来的式(I)化合物通常采用与上述碱性水解相同的方式纯化：将溶液通过离子交换树脂系统，并任选通过纳滤单元，然后浓缩，得到式(I)化合物。式(I)化合物从低级(C1-C4)烷醇中结晶。 当采用醇解反应脱除酰基时，上一步制备式（IV）化合物的酰化反应不是用水淬灭，而是将醇解反应所用的醇加入到反应体系中进行淬灭。醇一般指低级（C1-C4）烷醇。醇解反应需要向体系中加入催化剂，催化剂一般指无机强酸，如硫酸、磷酸、盐酸等。反应可在40～90℃温度下进行。式（I）产物可按照如下方式从所得醇解反应液中分离出来：将步骤c）所得醇解反应液减压浓缩为油状物，加水配制成20-35％溶液。 将活性炭脱色过滤后加水稀释成10～20%溶液，装填于阴、阳离子交换树脂柱上，进一步除去盐类及低分子量杂质。

与碱性/酸性水解方案一样，浓缩脱盐水解液得到的式(I)化合物产物可以通过从乙醇等低级(C1-C4)烷醇中结晶而进一步纯化。从醇解反应溶液中分离出来的式(I)化合物通常采用与上述水解相同的方式纯化：将溶液通过离子交换树脂系统并任选通过纳滤单元，然后浓缩得到式(I)化合物从低级(C1-C4)烷醇中结晶。以下实施例仅旨在以本发明的一些优选实施方案来说明本发明，而不应理解为限制其范围。 实施例1 N，N'-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-5-硝基-1，3-苯二甲酰胺的制备加入5-硝基-2-甲基-1，3-苯二甲酰胺(120g，0.50mol)、2-氨基-1，3-丙二醇(136g，1.50mol)、甲醇(960mL)，搅拌，加热至回流，24小时；冷却至20℃，过滤，滤饼用甲醇(20mL×2)洗涤两次，干燥。反应得产物178.4g，收率为99.5％。1H-NMR、13C-NMR、IR和MS与所示结构一致。 实施例2N，N′-双[2-羟基-1-羟甲基乙基]-5-氨基-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺(式(II)化合物的制备)将实施例1制备的N，N′-双[2-羟基-1-羟甲基乙基]-5-硝基-1，3-苯二甲酰胺(120g，0.34mol)悬浮于90℃水(℃)中，搅拌，用乙酸调节pH至5以下；在氮气保护下加入30g(湿重)雷尼镍，将氮气置换为氢气并加压至1.4MPa，保温在90℃左右反应6小时以上。

反应结束后过滤。将滤液加热至50℃，开始缓慢滴加二氯碘化钾(KICl2，263g，1.11mol)水溶液，滴加完毕后，保温90℃继续搅拌反应3小时以上。反应结束后，升华回收过量的碘。将反应液冷却至20℃，过滤，滤饼用50mL×4水洗，干燥，得标题化合物220g，收率为93％。1H-NMR、13C-NMR、IR和MS与所示结构一致。 实施例3 式（III）化合物（其中R1为氢原子，R2为甲基，X为Cl）的制备： 将300mL丙酮加入无水乙酸钠（135g，1.65mol）中，搅拌，降至30℃以下，加入氯乙酰氯（170g，1.50mol）；搅拌10小时，过滤；向滤液中加入DMAP催化剂（2.0g）和式（II）化合物（200g，0.28mol），控温至38-50℃，搅拌反应。HPLC监测反应完全后，加入乙醇回流，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇和水洗涤，干燥，得标题化合物266.8g，收率为95％（测得平均分子量约990）。 该固体的组成如表1所示。表1：式（III）化合物即“混合酯”的组成表实施例4式（III）化合物（其中R1为氢原子，R2为甲基，X为Cl）的制备：称取无水乙酸钠（338kg，4.）投入到2000L反应釜中，加入600kg丙酮，搅拌，在20℃以下滴加氯乙酰氯（425kg，3.）。

搅拌5小时；加入DMAP(5.0kg)和式(II)化合物(500kg，0.)，控制温度至40-50℃，搅拌反应。HPLC监测反应完全后，加入乙醇回流，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇和水洗涤，干燥，得标题化合物(653kg)。测得平均分子量约990，收率为93％。固体组成见表2。表2：式(III)化合物即“混合酯”组成表实施例5式(III)化合物(其中R1和R2为甲基，X为Cl)的制备将300mL丙酮加入无水乙酸钠(135g，1.65mol)中，在搅拌下，在350℃以下滴加2-氯丙酰氯(191g，1.50mol)。 搅拌10小时后，过滤；向滤液中加入DMAP催化剂(2.0g)和式(II)化合物(200g，0.28mol)，控制温度至38-50℃搅拌反应，HPLC监测。反应结束时，加入乙醇回流，冷却至室温，过滤，滤饼用乙醇和水洗涤，干燥，得标题化合物，其组成见表3。表3：式(III)化合物即“混合酯”的组成表实施例6 (S)-N，N′-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-5-[(2-羟基-1-氧代丙基)氨基]-2，4，6-三碘-1，3-苯二甲酰胺(I)的制备(碱性水解条件)将实施例3制备的式(III)化合物(100g，)溶于N，N-二甲基乙酰胺(200mL)中。 在搅拌并保持反应混合物的温度低于40°C的同时，在50分钟内逐滴加入(S)-2-(乙酰基)丙酰氯(48g，)。

HPLC检测，约24小时后反应结束。加入水(200mL)，搅拌1.0小时。在40℃以下，向剧烈搅拌的反应混合物中滴加20％NaOH水溶液，维持pH为10.5～11.5；维持pH在10.5～11.5，5小时内停止滴加NaOH水溶液，用盐酸调节pH至5.5～6.5。反应混合物减压浓缩为油状残余物，残余物用水(500mL)稀释，再加入适量水(200mL)，溶液经纳膜过滤。将残余物上样至XAD-16.00树脂柱(300mL)，用水洗脱，浓缩洗脱液，上样至阴阳离子交换树脂柱，浓缩洗脱液，固体残余物用乙醇结晶，得碘帕醇(74.5g，)。 产率：95％。 实施例7 (S)-N,N′-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-5-[(2-羟基-1-氧代丙基)氨基]-2,4,6-三碘-1,3-苯二甲酰胺(I)的制备(碱性水解条件) 将实施例4制备的式(III)化合物(113.4kg,0.)溶解于含有DMAP(1.0kg)的N,N-二甲基乙酰胺(170kg)中，搅拌下保持反应混合物的温度低于40℃，在1.5小时内滴加(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯(25.8kg,0.)。

HPLC检测显示反应约24～30小时后结束。加水（）并在室温下搅拌2小时。将所得悬浮液过滤并用水（2×200kg）洗涤固体。将湿滤饼悬浮于水中（400kg），在25℃或更低的温度下在2小时内将Ca(OH)2固体（约25kg）加入到剧烈搅拌的反应混合物中。将所得悬浮液加热至45℃，搅拌24小时，然后完全水解。用盐酸将pH调节为5.5至6.5。将水解混合物浓缩为油状残留物，用水（400kg）稀释并用纳膜过滤。 经电渗析除盐后，装于XAD-16.00树脂柱(300L)上，用水洗脱，浓缩洗脱液，装于阴、阳离子交换树脂柱上，浓缩洗脱液，固体残渣用乙醇除去。结晶，得碘帕醇(82.8kg，0.05kg)。收率：93％。 实施例8 (S)-N,N'-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-5-[(2-羟基-1-氧代丙基)氨基]-2,4,6-三碘-1,3-苯二甲酰胺(I)的制备(酸性水解条件) 将实施例4制备的式(III)化合物(113.4kg,0.)溶解在含有DMAP(1.0kg)的N,N-二甲基乙酰胺(120kg)溶液中，在搅拌的同时，保持反应混合物的温度低于40℃，在1.5小时内滴加(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯(S)25.8kg,0.)。

HPLC检测显示反应约24-30小时后结束。加入水（），室温下搅拌2小时。过滤所得悬浮液，用水（2×200kg）洗涤固体。将湿滤饼悬浮于正丁醇（500kg）中，小心地将浓硫酸（10kg）加入搅拌的反应混合物中，同时控制温度为15-30℃。将所得悬浮液加热至60-80℃，搅拌24小时，直至水解完全。在40-60℃下减压分水，直至无水出来，继续搅拌直至固体析出。 过滤收集固体，在8～12℃下用正丁醇(约21kg)洗涤滤饼，干燥，加340kg水溶解，过滤出纳米膜并装填于阴阳离子交换树脂柱上，洗脱液再装填于XAD-16.00树脂柱上(300L)，用水洗脱，浓缩洗脱液，固体残余物从乙醇中结晶，得碘帕醇(85.2kg，0.05kg)。收率：96％。 实施例9 (S)-N,N′-双[2-羟基-1-(羟甲基)乙基]-5-[(2-羟基-1-氧代丙基)氨基]-2,4,6-三碘-1,3-苯二甲酰胺(I)的制备(经醇解反应) 将实施例4制备的式(III)化合物(80.0g,0.)溶解于含有DMAP(0.8g)的N,N-二甲基乙酰胺(85g)溶液中，搅拌下保持反应混合物的温度低于40℃，在1.5小时内滴加(S)-2-(乙酰氧基)丙酰氯(25.8kg,0.)。

HPLC检测，约24~30小时反应结束，加入甲醇（160g），再将浓硫酸（3.0g）小心地加入到搅拌的反应混合物中，加热至55~65℃，搅拌24小时，减压蒸干甲醇，加入50mL甲醇，保温反应5小时。 减压蒸馏至体系呈油状，加水160g，用Ca(OH)2调pH为5.5~6.5，活性炭脱色，过滤，浓缩至油状残留物，用水(290kg)稀释残留物，用纳米膜过滤，然后装于阴离子、阳离子交换树脂柱上，洗脱液再装于XAD-16.00树脂柱(300L)上，用水洗脱，洗脱液浓缩，固体残留物用乙醇结晶，得碘帕醇(76.8g,0.)。收率：96％。