國(guó)產(chǎn)1類“高效低毒”非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥—艾瑞昔布工藝&雜質(zhì)研究
恒豐萬(wàn)達(dá)（湖北）醫(yī)藥科技有限公司，湖北
摘要：
艾瑞昔布（Imrecoxib,CAS:395683-14-4），化學(xué)名為N-正丙基-3-(4-甲基苯基)-4-(4-甲磺?；交?/span>)-2,5-二氫-1H-2-吡咯酮，是我國(guó)自主研發(fā)的第一個(gè)COX-2選擇性抑制劑，屬于非甾體抗炎藥（NSAIDAs），用于治療膝關(guān)節(jié)炎，抗炎鎮(zhèn)痛作用明顯。
與傳統(tǒng)非甾體抗炎藥相比，艾瑞昔布對(duì)消化系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等的不良反應(yīng)明顯更少，本文不僅研究了艾瑞昔布API的工藝路線，還研究了艾瑞昔布代謝產(chǎn)物、工藝雜質(zhì)、堿降解雜質(zhì)，更重點(diǎn)研究并解析了系列光降解雜質(zhì)。
關(guān)鍵詞：
艾瑞昔布、“高效低毒”非甾體藥物、工藝雜質(zhì)、降解雜質(zhì)、光降解雜質(zhì)。
圖1艾瑞昔布構(gòu)效關(guān)系
引言
傳統(tǒng)非甾體抗炎藥，其對(duì)胃炎腸道副作用一直是藥學(xué)家的夢(mèng)魘。
在上世紀(jì)九十年代末國(guó)外科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)這類藥物的靶標(biāo)環(huán)氧合酶（COX）存在兩種工具酶COX-1和COX-2，據(jù)此輝瑞和MERCK公司先后研發(fā)了塞來(lái)昔布（Celecoxib）和羅非昔布（Rofecoxib）。尤其是塞來(lái)昔布的出現(xiàn)，作為全球首款選擇性非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥，成功解決了傳統(tǒng)非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥物對(duì)胃腸損傷方面的難題，被譽(yù)為“里程碑式的突破”。
江蘇恒瑞醫(yī)藥敏銳洞悉，引用藥效團(tuán)和骨架躍遷理念，緊跟其后。自上世紀(jì)90年代起，艾瑞昔布開(kāi)始布局，歷史14年深耕，于2011年6月獲批上市。艾瑞昔布的成功獲批，是我國(guó)醫(yī)藥創(chuàng)新領(lǐng)域的一大突破。
恒瑞醫(yī)藥從研發(fā)初期，秉承“適度抑制”理念，平衡了高選擇性COX-2抑制和COX-1抑制。這一行為旨在抑制炎癥和疼痛的同時(shí)，繼續(xù)維持體內(nèi)PGI2與TxA2的平衡，從而降低了胃腸道刺激和心血管損傷的幾率。
昔布類藥物誕生到上市一直倍受關(guān)注，也曾引起人們對(duì)昔布藥物安全性的爭(zhēng)論，部分昔布藥物如羅非昔布、伐地昔布和羅美昔布因心血管不良反應(yīng)，在2004年后相繼撤市。“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村。”我國(guó)科研人員在研發(fā)實(shí)力和輔助工具稍落后的時(shí)候，刻苦鉆研，成功研發(fā)出了實(shí)現(xiàn)了一款“高效低毒”的國(guó)產(chǎn)新藥-艾瑞昔布，實(shí)現(xiàn)了此類結(jié)構(gòu)藥物安全和療效果上的飛躍。
圖2從左到右：塞來(lái)昔布、羅非昔布、艾瑞昔布、帕瑞昔布
江蘇恒瑞醫(yī)藥名下該產(chǎn)品目前雖尚未在國(guó)外上市，但市場(chǎng)表現(xiàn)和競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)明顯。目前艾瑞昔布的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括塞來(lái)昔布和注射用帕瑞昔布鈉。盡管二者占據(jù)較高的市場(chǎng)份額，但隨著消費(fèi)者對(duì)生活品質(zhì)和健康的關(guān)注與需求的不斷提升，艾瑞昔布憑借其較低的胃腸道刺激和心血管損傷風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于長(zhǎng)期用藥者來(lái)說(shuō)是更優(yōu)勢(shì)選擇。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，艾瑞昔布獲批上市后銷售額穩(wěn)步攀升，并于2017年進(jìn)入國(guó)家醫(yī)保，2023年期銷售額更是高達(dá)9.83億元。艾瑞昔布的市場(chǎng)占有率是昔布類藥物中增長(zhǎng)最快的品種，且目前尚無(wú)其他仿制產(chǎn)。憑借其“高效低毒”性，未來(lái)關(guān)節(jié)炎用藥格局的變化將使艾瑞昔布獲得更大的市場(chǎng)前景。
艾瑞昔布的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相當(dāng)完善，化合物專利在2020.4.17到期，晶型專利于2029年到期，制劑專利將延續(xù)到2038年。這也將是艾瑞西布仿制研究和創(chuàng)新研究的窗口期，市場(chǎng)潛力未來(lái)可期。
本文通過(guò)對(duì)艾瑞昔布API合成路線的研究和體內(nèi)代謝產(chǎn)物的分析，綜合研究了艾瑞昔布各類雜質(zhì)。包括代謝產(chǎn)物、工藝雜質(zhì)、堿降解雜質(zhì)、光降解雜質(zhì)等，更是系統(tǒng)全面的研究并解析了光降解原理和產(chǎn)生的各類的光致降解雜質(zhì)，提供了全面雜質(zhì)和雜質(zhì)生產(chǎn)研究過(guò)程。
1.艾瑞昔布API合成路線
1.1經(jīng)典路線A（見(jiàn)圖3）
圖3艾瑞昔布API經(jīng)典合成路線A
1.2改進(jìn)路線B（見(jiàn)圖4）
圖4艾瑞昔布API改進(jìn)合成路線B
經(jīng)典路線A的每一步得到的都是固體，易于純化、收率較高，但是步驟較長(zhǎng)（6步）。
同樣的起始物料，改進(jìn)后的路線B反應(yīng)步驟減少至三步，是一條更具有生產(chǎn)價(jià)值的新路線：將不飽和內(nèi)酯通過(guò)正丙胺胺解，其不飽和內(nèi)酯直接變換為不飽和內(nèi)酰胺，在不改變?cè)系那疤嵯?，顯著提高了艾瑞昔布的收率和質(zhì)量。但是I048008到I048009的環(huán)合反應(yīng)收率較低，最后一步反應(yīng)也不是太干凈，純化工作量較大。
2.雜質(zhì)研究
2.1代謝產(chǎn)物
圖5所示，艾瑞昔布經(jīng)過(guò)CYP3A酶代謝，其結(jié)構(gòu)中的4,-甲基氧化為4,-羥甲基化合物（CAS:896729-07-0），由于其t1/2較短，會(huì)快速氧化代謝為4,-羧基化合物（CAS:896729-08-1），并以4,-羧基化合物與其葡萄糖醛酸結(jié)合物的形式排除。經(jīng)過(guò)相關(guān)資料表明通過(guò)化學(xué)合成化合物896729-07-0和896729-08-1的選擇性和抗炎活性與API相近。
圖5艾瑞昔布代謝產(chǎn)物I048001和I048003
2.2堿性氧化降解雜質(zhì)
艾瑞昔布對(duì)酸比較穩(wěn)定，但對(duì)堿不穩(wěn)定，經(jīng)典路線A第六步關(guān)環(huán)反應(yīng)在堿性條件進(jìn)行，容易產(chǎn)生堿性氧化降解產(chǎn)生雜質(zhì)3038592-00-3和雜質(zhì)3038592-01-4，如下圖6所示。
圖6艾瑞昔布?jí)A降解雜質(zhì)I048004和I048005
2.3工藝雜質(zhì)
采用上述1.1經(jīng)典路線，產(chǎn)生的中間體雜質(zhì)如下圖7所示。
中間體3（CAS號(hào):93114-06-8）采用正丙胺開(kāi)環(huán)會(huì)產(chǎn)生極少量的異構(gòu)體雜質(zhì)I048021；
同時(shí)中間體3和開(kāi)環(huán)后的中間體4（CAS號(hào):479679-98-6）再次發(fā)生開(kāi)環(huán)產(chǎn)生雜質(zhì)4A；
中間體4和5縮合成6（CAS號(hào):657419-48-2）的過(guò)程中，過(guò)量的羰基二咪唑縮合劑可與中間體4反應(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)I048020和雜質(zhì)4B。同時(shí)該步反應(yīng)，中間體4結(jié)構(gòu)中的氨基為高活性第一反應(yīng)位點(diǎn)，但羥基也有可能發(fā)生縮合而產(chǎn)生雜質(zhì)I048012。
備注：工藝中間體及中間體雜質(zhì)匯總?cè)缦率霰?/span>1中所示。
圖7艾瑞昔布工藝雜質(zhì)
2.4光降解雜質(zhì)
通常藥物分子結(jié)構(gòu)中含有光敏基團(tuán)（如烯烴、芳香族化合物等），在光照（圖8所示）條件下，藥品分子中的共軛體系發(fā)生解離產(chǎn)生自由基。這些自由基可以繼續(xù)引發(fā)其他分子的光降解反應(yīng)，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成新的化合物，導(dǎo)致藥物活性喪失。也可能是藥品分子吸收能量后直接導(dǎo)致化學(xué)鍵的斷裂，生成新的化學(xué)物質(zhì)。
圖8光照波長(zhǎng)
本文對(duì)艾瑞昔布API進(jìn)行常溫高壓紫外照射，摸索了降解時(shí)長(zhǎng)、光照能量對(duì)其降解程度的影響。通過(guò)比較藥物分子在光照前后的HPLC色譜特征和質(zhì)譜圖，研究其光降解程度、光降解產(chǎn)物（圖9所示）以降解產(chǎn)物占比并探討了光降解機(jī)理。
圖9艾瑞昔布光降解雜質(zhì)
3.結(jié)論
表1艾瑞昔布工藝中間體雜質(zhì)、CAS號(hào)、恒豐萬(wàn)達(dá)貨號(hào)
表2艾瑞昔布代謝產(chǎn)物、CAS號(hào)、恒豐萬(wàn)達(dá)貨號(hào)
表3艾瑞昔布?jí)A降解產(chǎn)物、CAS號(hào)、恒豐萬(wàn)達(dá)貨號(hào)
表4艾瑞昔布光降解產(chǎn)物、CAS號(hào)、恒豐萬(wàn)達(dá)貨號(hào)