甲钴胺的制备

背景及概述

甲钴胺(Mecobalamin)化学名为Coα-[α-(5,6)-二甲基苯并咪唑基]-Coβ-甲钴酰胺，由日本卫材株式会社开发研制，化学名称为甲钴胺，商品名为弥可保，于上个世纪80年代中期在日本上市，1996年弥可保进入中国。甲钴胺在医学上主要用于治疗周围神经疾病及缺乏维生素B12引起的巨红细胞性贫血。与其他辅酶型维生素B12类药物相比，甲钴胺向神经组织传导性好，可以顺利地进入神经细胞器中，促进核酸、蛋白质和卵磷脂的合成。通过刺激轴突和鞘的再生，修复受损的神经，是目前临床上治疗糖尿病周围神经病变、多发性神经炎等周围神经疾病比较有效的药物刚，尤其对麻木、麻痹、疼痛等症状有明显效果，还可以同时改善其他植物神经病变。甲钴胺是维生素B12(氰钴胺)的活性衍生物。主要用于糖尿病引起的周围神经性疾病及因缺乏维生素B12引起的巨幼红细胞性贫血，在临床上得到广泛使用，副作用少。甲钴胺英文名称：methylcobalamin，中文别名：甲基维生素B，CAS号：13422-55-4，分子式：C63H91CoN13O14P，分子量：1344.380。其结构式如下图：

图1 甲钴胺的结构式图

制备

已有的甲钴胺合成方法均为氰钴胺还原和甲基化两步，实际操作为一锅化反应，常见的合成方法主要有：以氰钴胺为原料经硼氢化钠还原，碘甲烷甲基化的制备甲钴胺方法；以氰钴胺为原料经硼氢化钠还原，硫酸二甲酯甲基化的制备甲钴胺方法；以氰钴胺为原料经硼氢化钠还原，对甲苯磺酸甲酯甲基化的制备甲钴胺方法；在钴盐或铁盐存在下，硼氢化钠还原氰钴胺，再用三甲基碘化亚砜或三甲基溴化亚砜进行甲基化制备甲钴胺方法；用硼氢化钠还原氰钴胺再用碳酸二甲酯进行甲基化制备氰钴胺的方法。据文献报道，以氰钴胺和碘甲烷为原料通过反应合成甲钴胺有两条路线，起始原料均相同，只是在溶剂的使用上有差别，其条路线以甲醇为溶剂，而第二条路线则使用水为溶剂。本实验采用反复结晶、沉淀除盐，缩短了反应后处理的时间，降低了因产品曝露时间过长而导致其分解的可能性[1]。

实验部分

1)仪器和试剂仪器：500mL四口瓶，电动搅拌器，减压蒸馏装置，抽气泵，高压氮气，层析柱；试剂：氰钴胺，硼氢化钠，碘甲烷，30％醋酸，丙酮，酸性氧化铝。

2)甲钴胺的制备在暗室中，首先将6g氰钴胺加入500mL四口瓶中，通入高纯氮气以保护体系，加入蒸馏水190mL，并开始搅拌。缓慢升温至40℃，加入1.5g硼氢化钠(溶于30mL水中)，反应液呈灰黑色。加入6mL碘甲烷，反应10min。停止加热，降至室温，用30％醋酸调节pH值为6.0。抽滤，将滤液减压浓缩以除去过量的碘甲烷，浓缩液加入200 mL蒸馏水稀释，加入500mI，丙酮，静置析晶后，抽滤。晶体加入蒸馏水溶解，用丙酮沉淀析晶4次，经氧化铝柱层析，HPLC做跟踪检测。洗脱液过滤后，加入丙酮析晶。晶体用少量丙酮洗涤，于燥后即得产品。

结果与讨论

溶剂的选择

用水和甲醇分别作溶剂时，两种溶剂在实验中的差别不大，都符合实验要求，产品的质量分数和收率都很高。本实验采用水为溶剂。

反应物配比对产率的影响

氰钴胺是主要的反应原料，硼氰化钠是还原剂，碘甲烷是提供甲基的反应物。但氰钴铵价格较高，所以只探讨碘甲烷对产率的影响。通过改变加入的碘甲烷的物质的量来观察生成甲钴胺的质量分数和产率，以确定适当的投料比例，当碘甲烷与氰钻铵物质的量之比等于10：1时，产率较低，这说明由于碘甲烷用量不足，使得反应进行不够充分，当反应中加入的碘甲烷与原料氰钴胺的物质的量之比大于20：1时，反应进行的才会比较彻底。但从工业生产的角度考虑，在能够达到技术要求的情况下，尽量减少成本的投入，所以，确定碘甲烷与氰钻胺的投料配比为20：1。

温度对反应的影响

由于维生素B12类化合物在高温下极易分解，所以实验所选择的温度范围不大，在30～45℃范围内以5℃为间隔的温度变化进行的一组实验，从这些实验数据分析可知，随着温度的升高，反应进行的程度是不断提高的，但温度高于40℃时，由于部分产物发生分解，导致产率降低，可见，反应温度应控制在40℃左右。

时间对反应的影响

为考察反应时间对收率的影响，按碘甲烷与氰，钴胺的物质的量比20：1投料，反应温度控制在40℃时间间隔为2皿取样分析，实验数据表明，在反应的开始阶段，由于新加入碘甲烷，体系中还原态的氰钴胺和游离态的甲基的量浓度都很大，所以反应速率很高，在前4 mjn几乎成直线上升。随着时间的延长，溶液内反应物的量浓度减小，反应速率明显减慢。在10min之后，甲钻胺的质量分数几乎不再增加，说明反应已经达到终点，各种组份之间已达到平衡。基于以上分析，选择反应时间为10 min较为合适。

结论

1)反应适宜以水作为溶剂。

2)碘甲烷与氰钴胺的投料配比是物质的量之比为20：1。

3)反应温度为40℃，反应时间为10min。

参考文献

[1] EP1394174 A1,