碳青黴烯類抗生素法羅培南鈉的製備方法

2023-10-05 17:37:24 1

專利名稱：碳青黴烯類抗生素法羅培南鈉的製備方法
技術領域：
本發明涉及藥物化學技術領域。具體涉及碳青黴烯類抗生素法羅培南鈉的製備方法。
背景技術：
碳青黴烯是一組新型的β-內醯胺類抗生素，結構不同於傳統的β-內醯胺類產品如青黴素和青黴烯類，其母核與其他青黴烷、青黴烯不同之處在於5元環上由碳代替了硫，且2，3位之間存在一個C＝C雙鍵。另外其6位羥乙基側鏈為反式構象。研究證明，正是這個構型特殊的基團，使該類化合物對β-內醯胺酶具有高度的穩定性。與通常青黴烯的順式構象顯著不同。該類抗生素具有抗菌譜廣的特點，對G+和G-菌、需氧菌、厭氧菌都有很強的抗菌活性，且對β-內醯胺菌穩定。
法羅培南在青黴烯母核的2-位上接有一個四氫呋喃基團，化學結構較穩定。它對需氧和厭氧的革蘭陽性菌、革蘭陰性菌顯示出廣譜的抗菌活性，特別是對耐藥的葡萄球菌、腸球菌等革蘭陽性菌和擬桿菌等厭氧菌的活性都優於現有的口服抗菌劑，對各種β-內醯胺酶都很穩定，較少產生耐藥，但對綠膿桿菌的活性較弱。
法羅培南是世界上第一個口服有效的，對β-內醯胺酶穩定的青黴烯類抗生素。其體外的抗菌作用與很多抗生素進行了比較研究，如頭孢特侖、頭孢克肟、頭孢克洛、阿莫西林等。抑制厭氧菌作用比參與試驗的抗生素均強。到目前為止它是抗厭氧菌最強的β-內醯胺抗生素。它對葡萄球菌、肺炎球菌、鏈球菌及很多革蘭氏陰性菌比頭孢特侖、頭孢克肟、頭孢克洛、阿莫西林有效，比第三代頭孢菌素強5～10倍。本品對臨床分離的所有菌的MIC為0.78μg/ml，它對彎曲桿菌比紅黴素、甲紅黴素、羅紅黴素、氧氟沙星有效得多；它抑制Peptostreptococci、艱難梭菌很有效，MIC90≤1μg/ml；對脆弱擬桿菌MIC90≤4μg/ml。抗菌作用不受食物的影響，本品具有殺菌作用。對各類β-內醯胺酶穩定，對腎肽酶(DHP-1)也很穩定。
關於法羅培南鈉的製備方法現有是以光學活性物質(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基-4-乙醯氧基氮雜環丁-2-酮為起始原料，與(R)-四氫呋喃-2-硫代羧酸發生醯基取代反應生成硫酯，然後用常規方法硫酯轉化為5，分子內Witting環化反應得到青黴烯6，再脫保護得到最終產品。
但上述方法反應收率較低，總收率僅12.5％。同時側鏈3為巰基化合物，氣味極臭，且製備複雜，需不斷通入有毒氣體硫化氫得到，對人體和環境有一定的危害。另外，反應過程中使用三苯基膦進行分子內Witting環化，反應得到青黴烯主副產物較難分離，收率較低，不利於工業化生產。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服上述不足之處，設計一種成本低，操作簡便的製備方法。
本發明提供了一種製備法羅培南鈉的方法。該方法以光學活性物質(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基-4-乙醯氧基氮雜環丁-2-酮為起始原料，與三苯甲硫醇在鹼性條件下進行醯基取代反應得到硫代三苯甲基保護的氮雜環丁酮iii，在二異丙基乙基胺的存在下與烯丙氧基草醯氯發生縮合反應，得到草醯胺iv，不經純化，直接轉化為金屬銀硫化物v，v不經純化直接與(R)-四氫呋喃-2-甲醯氯發生置換反應得到vi，vi以三乙氧磷誘導進行環化反應得到vii，vii在氟化四丁銨存在下脫去保護基矽醚烷，在四(三苯基磷)鈀、三苯基磷和2-乙基己酸鈉存在下脫去烯丙基得到法羅培南鈉。
在該反應過程中，把中間體VII-VIII的反應分兩步進行首先中間體VII在三乙氧磷的存在下生成過度產物VII-1，使得VII-1在無水的條件下自身環合，生成中間體VIII，並根據實際反應收率選擇三乙氧磷作為誘導試劑，避免了強刺激物質，同時各步反應條件溫和，中間產物無需分離純化即可直接用於下步反應，並可進行無水操作，方法簡便，適合產業化生產。
用本發明的方法製得的法羅培南鈉經理化分析，符合產品規定指標，見下列分析結果
(一)元素分析1、儀器型號CARLO-ERBA 1106元素分析儀2、測試結果表1、元素分析數據列表

樣品的元素分析測定值與分子式理論值一致。
(二)紫外光譜1、儀器型號HP-8452A紫外可見分光光度計2、儀器校正鈥玻璃3、測試條件 H2O 0.1mol/L HCl0.1mol/L NaOH樣品濃度(μg/ml) 36.06 32.05 34.054、測試結果表2、紫外光譜數據列表

5、解析樣品紫外光譜的主要吸收為π→π*躍遷，歸屬為雙鍵的K帶。
(三)紅外光譜1、儀器型號Nicolet FTIR-670紅外光譜儀2、儀器校正聚苯乙烯薄膜3、測試條件KBr壓片法4、測試結果表3、紅外光譜數據列表


5、解析a、3000-3500cm-1為羥基伸縮振動和水的吸收。
b、2974，2859，1311cm-1為飽和碳氫的伸縮振動和彎曲振動。
c、1754cm-1為β-內醯胺的羰基伸縮振動。
d、1650cm-1為雙鍵的骨架振動。
e、1578，1382cm-1的寬強峰為羧酸鹽的非對稱和對稱伸縮振動。
f、1058cm-1為碳氧單鍵伸縮振動。
g、樣品的紅外光譜證明了羧酸鹽、β-內醯胺、甲基、亞甲基、羥基和水等基團的存在(四)核磁共振譜1、儀器型號Varian INOVA-400核磁共振儀2、測試條件溶劑D2O1H、13C、DEPT、COSY、HMQC、HMBC譜3、測試結果

表4、核磁共振1H、COSY譜數據列表


4、解析a、結構中有一個甲基，與鄰位的次甲基偶合，二重峰。
b、結構中有三個亞甲基，均顯示為不等價即每個亞甲基有兩個化學位移值。14位亞甲基鄰氧，故其化學位移值較低場。
c、結構中有四個次甲基。β-內醯胺5位質子與6位質子偶合，二重峰；6位質子還與8位質子偶合dd峰；8位質子顯示五重峰；11位質子顯示三重峰。
d、由於該化合物僅在水中溶解度較好，故用重水為溶劑，活潑氫未觀測到。
e、核磁共振氫譜給出了甲基、亞甲基、次甲基的信息。
表5、核磁共振13C、DEPT、HMQC譜數據列表

5、解析
a、結構中有一個甲基，DEPT譜示↑，全譜最高場的為9位甲基碳，HMQC譜示與其質子對應。
b、結構中有三個亞甲基，DEPT譜示↓。HMQC譜顯示三個碳對應的六個質子存在各自的化學位移值即三個亞甲基的質子均不等價，14位鄰氧的亞甲基碳化學位移稍低場。
c、結構中有四個次甲基，DEPT譜示↑，HMQC譜顯示與它們的質子對應。
d、結構中有四個季碳。①羰基碳(2個)位於全譜的最低場，HMBC譜中顯示了7位碳與5，6，8位質子相關；10位碳未見相關點。③雙鍵季碳(2個)2和3位碳在HMBC譜上顯示了與11，14位質子的相關和12位質子的相關；3位碳直接鄰氮，所以其化學位移值比2位碳低場些。
e、碳譜說明甲基、亞甲基、次甲基、雙鍵和羰基等的存在，其碳的類型與該化學結構相符。
(五)質譜1、儀器型號Q-Tof micro質譜儀2、測試條件ESI源3、測試結果4、解析該化合物C12H14NNaO5S的分子量為307(M)。準分子離子峰m/z308[M+H]+與其分子量相符。其它離子峰的歸屬m/z330[M+Na]+；m/z637[2M+Na]+。圖譜中的離子峰歸屬合理，符合ESI規律。
(六)熱分析1、儀器型號PE DSC-7差示掃描量熱儀 PE TG-7熱重儀2、測試條件3、測試結果4、解析DSC圖譜顯示在80-120℃之間有一吸熱峰；150-180℃之間有一放熱峰，Onset值為163.49℃。TG譜在100℃-170℃之間顯示的失重量為12.93％，該化合物2.5份水的理論含量為12.78％，二者基本一致。
(七)粉末X射線衍射分析1、儀器型號Philips Analytical X-Ray B.V.
2、測試條件TargetCu 40kv 20mA scanspeed 0.23、測試結果表7、X-衍射數據列表

樣品的X-射線衍射圖譜給出了角度、面間距和相對強度的數椐。
(八)綜合解析1、樣品的元素分析測定值與該化合物分子式理論值一致。
2、結構中

的特徵表現IR譜中顯示羥基、羰基和甲基的吸收峰。1HNMR譜顯示甲基且為二重峰、β-內醯胺的5，6位質子。13CNMR譜低場區域顯示了醯胺羰基碳、雙鍵季碳、次甲基碳、甲基碳。這些信息支持該片段的存在。
3、結構中

的特徵表現IR譜顯示了醚鍵的吸收峰。1HNMR譜顯示了呋喃環上亞甲基質子的不等價。13CNMR(DEPT)譜顯示了與這些質子相應的碳。這些信息支持該片段的存在。
4、結構中

的特徵表現IR譜顯示COO-的對稱和非對稱吸收峰。13CNMR譜顯示羰基碳。
5、結構中2.5H2O的特徵IR譜顯示在約3000-3500波數之間水的吸收寬峰。TG譜顯示了2.5份水的失重。
6、核磁共振氫譜的質子數，碳譜的碳原子數，DEPT譜碳的類型均與該化合物相符。
7、質譜的準離子峰，分子量加鈉峰，與該化合物的分子量相符。
8、綜上所述，樣品的化學結構可以確證為法羅培南鈉。
通過本發明方法製得的法羅培南鈉，經理化分析得以確證。
具體實施例方式
實施例1、製備(3S，4R)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基]-4-三苯甲硫基-氮雜環丁-2-酮(III) 7.65g鈉氫溶於164ml DMF中，於0℃滴加到52.77g三苯基硫醇(294.35)/287ml DMF溶液，在0.5小時內滴加完畢，混合物攪拌10分鐘後，在15分鐘內加入50g 4AA/164ml DMF溶液，保持0℃，繼續攪拌45分鐘，將反應混合物到入900g飽和氯化銨的冰水溶液中，用1000ml乙醚萃取(三次)，乙醚層用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌兩次，無水硫酸鈉乾燥，蒸乾，固體殘留物用300ml乙醚洗滌兩次，抽乾，乾燥，稱重，得72g固體，收率82.2％。熔點94-96℃TLC石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1 Rf＝0.3實施例2、製備(3S，4R)-1-(烯丙氧草醯基)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基]-4三苯甲硫基-氮雜環丁-2-酮(IV)
在1000ml的三口瓶中，加入50g「III」和50ml二氯甲烷溶解，在冰鹽浴中冷卻到-10℃，滴加單草醯氯烯丙酯25g的二氯甲烷(40ml)溶液，再滴加三乙胺18g的二氯甲烷(40ml)溶液，保持滴加溫度不超過-5℃，混合物於-5℃--10℃反應1.5小時，加水(150ml)稀釋，用二氯甲烷(100ml)提取，合併有機相，用水洗，碳酸氫鈉飽和溶液洗滌，無水硫酸鈉乾燥，旋蒸得淡黃色固體58g，收率95％。
TLC石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1 Rf＝0.4實施例3、製備(3S，4R)-1-(烯丙氧草醯基)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基]-4-硫銀基-氮雜環丁-2-酮(V) 將上步產物「IV」溶於1000ml甲醇中，加入吡啶2ml(25mmol)和硝酸銀(100g)的甲醇(500ml)溶液。混合物再10℃以下避光攪拌3小時，濃縮，二氯甲烷(1000ml)提取。有機層用水(800ml)洗，無水硫酸鎂乾燥，蒸乾得銀鹽。無需純化，直接用於下步反應。
實施例4、製備(3S，4R)-1-(烯丙氧草醯基)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基]-4-[(2R)-四氫呋喃基硫基]氮雜環丁-2-酮(VII)
R-四氫呋喃-2-甲酸31.9g與60ml氯化亞碸在室溫下混合，攪拌至無氣泡冒出，加熱回流15小時後，將溶液減壓蒸乾，加入350ml二氯甲烷溶解，在0℃下滴加入產物V的700ml二氯甲烷溶液中。加畢，避光攪拌15分鐘，有黑灰色固體產生。抽濾，濾液以飽和碳酸氫鈉水溶液(500ml)洗滌，水(500ml)洗，無水硫酸鈉乾燥，減壓蒸去溶劑，得黃色油狀物，可直接投下一步反應。TLC石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1 Rf＝0.4。
實施例5、製備(5R，6S)-6-[(1R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基]-2-[(2R)-四氫-2-呋喃]青黴烯-3-羧酸烯丙酯(VIII) 粗品「VII」在室溫下同47g三乙氧磷混合，升溫至70℃攪拌1小時，減壓蒸掉多餘三乙氧磷，反應混合物在200ml的二甲苯中回流3小時，到入100ml水中，乙酸乙酯(600ml)萃取，合併有機層，無水硫酸鈉乾燥，蒸掉溶劑，快速柱(100-200目矽膠2000g)色譜(乙酸乙酯∶石油醚＝1∶4)純化，得白色固體「VIII」31g，mp＝70～72℃。收率55～60％。
TLC石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1 Rf＝0.7
實施例6、製備(5R，6S)-6-[(1R)-1-羥乙基]-2-[(2R)-四氫呋喃-2-基]青黴烯-3-羧酸烯丙酯(IX) 90g「VIII」溶於1000ml THF中，室溫下分別加入四丁基氟化銨的THF(174g/500ml)，室溫下攪拌72小時，TLC檢測至原料點消失，待反應結束，蒸掉THF，乙酸乙酯(1000ml)稀釋，碳酸氫鈉水(500ml×4)溶液洗滌，乾燥，蒸乾得目標物「IX」45g。
TLC石油醚∶乙酸乙酯＝3∶1 Rf＝0.4實施例7、製備(5R，6S)-6-[(1R)-1-羥乙基]-7-氧代-3-[(2R)-四氫呋喃-2-基]-4-硫雜-1-氮雜雙環[3.2.0]庚-2-烯-2-甲酸鈉二倍半水合物 「IX」41g溶於370ml二氯甲烷中，分別加入三苯基磷1.64g和四(三苯基磷)鈀1.5g，異辛酸鈉20g的乙酸乙酯(230ml)溶液，室溫攪拌3.5小時，TLC檢測原料點消失，加入150ml水，攪拌分層，水層用乙酸乙酯(100ml×3)洗滌，控溫50℃以下，減壓蒸除水，殘餘物加入丙酮(200ml)，攪拌，有固體析出，抽濾，丙酮洗滌，室溫減壓乾燥得粗品。
權利要求
1.一種法羅培南鈉的製備方法，其特徵在於該方法包括下列步驟(1)以光學活性物質(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基矽氧乙基-4-乙醯基氧基氮雜環丁-2-酮為起始原料，與三苯甲硫醇在鹼性條件下進行醯基取代反應得到硫化三苯甲基保護的氮雜環丁酮iii；(2)在二異丙基乙基胺的存在下化合物iii與烯丙氧基草醯氯發生縮合反應，得到草醯胺iv；(3)化合物iv不經純化，直接轉化為金屬銀硫化物v；(4)化合物v不經純化直接與(R)-四氫呋喃-2-甲醯氯發生置換反應得到vi；(5)化合物vi以三乙氧磷誘導進行環化反應得到vii；(6)化合物vii在氟化四丁銨存在下脫去保護基矽醚烷，在四三苯磷鈀、三苯基磷和2-乙基己酸鈉存在下脫去烯丙基得到法羅培南鈉。
2.根據權利要求1所述的一種法羅培南鈉的製備方法，其特徵在於其中步驟(1)的反應溫度為0℃，鹼性條件為pH＝8-10，採用弱鹼為硫酸銨或氯化銨。
3.根據權利要求1所述的一種法羅培南鈉的製備方法，其特徵在於其中所述的步驟(2)的反應，在反應器中先放入化合物iii和溶劑，然後於-5--10℃條件下，先滴加單草醯氯烯丙酯的二氯甲烷溶液，再滴加三乙胺的二氯甲烷溶液，反應溫度為-5--10℃。
4.根據權利要求1所述的一種種法羅培南鈉的製備方法，其特徵在於其中所述的步驟(6)從化合物vii製備法羅培南鈉包括下列步驟(1)製備化合物viii化合物vii與三乙氧磷混合，升溫至70℃攪拌1小時，減壓除去多餘三乙氧磷，反應物在二甲苯中回流3小時，反應畢，將反應物倒入水中，乙酸乙酯萃取，合併有機層、乾燥，除溶劑，經柱層析及色譜純化後得化合物viii；(2)製備化合物ix化合物viii溶於THF，加入四丁基氟化銨的THF溶液，室溫攪拌72小時，用TCL控制反應結束，除去THF，乙酸乙酯稀釋，碳酸氫鈉水溶液洗滌、乾燥、蒸乾得化合物ix；(3)製備法羅培南鈉2.5水合物化合物ix溶於二氯甲烷，加入三苯基磷、四(三苯基磷)鈀和異辛酸鈉的乙酸乙酯溶液，室溫攪拌3.5小時，TCL控制反應結束，加水，分層，水層用乙酸乙酯洗滌三次，50℃溫度下減壓蒸除水，殘餘物加丙酮，攪拌，析出固體，過濾，濾餅用丙酮洗滌，室溫乾燥後得法羅培南鈉2.5水合物。
全文摘要
本發明提供了一種製備法羅培南鈉的方法。本發明的方法反應路線較短，此合成路線避免了使用強刺激性物質巰基化合物和氯化亞碸，同時各步反應條件溫和，中間產物無需分離純化即可直接用於下步反應，操作簡便適於規模型的工業化生產。
文檔編號C07D499/06GK1887886SQ20051002724
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月29日 優先權日2005年6月29日
發明者柯慧, 商鼎, 劉紅, 管海蓉 申請人:上海醫藥科技發展有限公司