碳青霉烯類抗生素法羅培南鈉的制備方法

專利名稱：碳青霉烯類抗生素法羅培南鈉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及藥物化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及碳青霉烯類抗生素法羅培南鈉的制備方法。
背景技術(shù)：
碳青霉烯是一組新型的β-內(nèi)酰胺類抗生素，結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的β-內(nèi)酰胺類產(chǎn)品如青霉素和青霉烯類，其母核與其他青霉烷、青霉烯不同之處在于5元環(huán)上由碳代替了硫，且2，3位之間存在一個(gè)C＝C雙鍵。另外其6位羥乙基側(cè)鏈為反式構(gòu)象。研究證明，正是這個(gè)構(gòu)型特殊的基團(tuán)，使該類化合物對(duì)β-內(nèi)酰胺酶具有高度的穩(wěn)定性。與通常青霉烯的順式構(gòu)象顯著不同。該類抗生素具有抗菌譜廣的特點(diǎn)，對(duì)G+和G-菌、需氧菌、厭氧菌都有很強(qiáng)的抗菌活性，且對(duì)β-內(nèi)酰胺菌穩(wěn)定。
法羅培南在青霉烯母核的2-位上接有一個(gè)四氫呋喃基團(tuán)，化學(xué)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。它對(duì)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(duì)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(yōu)于現(xiàn)有的口服抗菌劑，對(duì)各種β-內(nèi)酰胺酶都很穩(wěn)定，較少產(chǎn)生耐藥，但對(duì)綠膿桿菌的活性較弱。
法羅培南是世界上第一個(gè)口服有效的，對(duì)β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定的青霉烯類抗生素。其體外的抗菌作用與很多抗生素進(jìn)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(yàn)的抗生素均強(qiáng)。到目前為止它是抗厭氧菌最強(qiáng)的β-內(nèi)酰胺抗生素。它對(duì)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(qiáng)5～10倍。本品對(duì)臨床分離的所有菌的MIC為0.78μg/ml，它對(duì)彎曲桿菌比紅霉素、甲紅霉素、羅紅霉素、氧氟沙星有效得多；它抑制Peptostreptococci、艱難梭菌很有效，MIC90≤1μg/ml；對(duì)脆弱擬桿菌MIC90≤4μg/ml?？咕饔貌皇苁澄锏挠绊?，本品具有殺菌作用。對(duì)各類β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，對(duì)腎肽酶(DHP-1)也很穩(wěn)定。
關(guān)于法羅培南鈉的制備方法現(xiàn)有是以光學(xué)活性物質(zhì)(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基-4-乙酰氧基氮雜環(huán)丁-2-酮為起始原料，與(R)-四氫呋喃-2-硫代羧酸發(fā)生酰基取代反應(yīng)生成硫酯，然后用常規(guī)方法硫酯轉(zhuǎn)化為5，分子內(nèi)Witting環(huán)化反應(yīng)得到青霉烯6，再脫保護(hù)得到最終產(chǎn)品。
但上述方法反應(yīng)收率較低，總收率僅12.5％。同時(shí)側(cè)鏈3為巰基化合物，氣味極臭，且制備復(fù)雜，需不斷通入有毒氣體硫化氫得到，對(duì)人體和環(huán)境有一定的危害。另外，反應(yīng)過程中使用三苯基膦進(jìn)行分子內(nèi)Witting環(huán)化，反應(yīng)得到青霉烯主副產(chǎn)物較難分離，收率較低，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述不足之處，設(shè)計(jì)一種成本低，操作簡(jiǎn)便的制備方法。
本發(fā)明提供了一種制備法羅培南鈉的方法。該方法以光學(xué)活性物質(zhì)(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基-4-乙酰氧基氮雜環(huán)丁-2-酮為起始原料，與三苯甲硫醇在堿性條件下進(jìn)行?；〈磻?yīng)得到硫代三苯甲基保護(hù)的氮雜環(huán)丁酮iii，在二異丙基乙基胺的存在下與烯丙氧基草酰氯發(fā)生縮合反應(yīng)，得到草酰胺iv，不經(jīng)純化，直接轉(zhuǎn)化為金屬銀硫化物v，v不經(jīng)純化直接與(R)-四氫呋喃-2-甲酰氯發(fā)生置換反應(yīng)得到vi，vi以三乙氧磷誘導(dǎo)進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)得到vii，vii在氟化四丁銨存在下脫去保護(hù)基硅醚烷，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(yīng)過程中，把中間體VII-VIII的反應(yīng)分兩步進(jìn)行首先中間體VII在三乙氧磷的存在下生成過度產(chǎn)物VII-1，使得VII-1在無水的條件下自身環(huán)合，生成中間體VIII，并根據(jù)實(shí)際反應(yīng)收率選擇三乙氧磷作為誘導(dǎo)試劑，避免了強(qiáng)刺激物質(zhì)，同時(shí)各步反應(yīng)條件溫和，中間產(chǎn)物無需分離純化即可直接用于下步反應(yīng)，并可進(jìn)行無水操作，方法簡(jiǎn)便，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
用本發(fā)明的方法制得的法羅培南鈉經(jīng)理化分析，符合產(chǎn)品規(guī)定指標(biāo)，見下列分析結(jié)果
(一)元素分析1、儀器型號(hào)CARLO-ERBA 1106元素分析儀2、測(cè)試結(jié)果表1、元素分析數(shù)據(jù)列表

樣品的元素分析測(cè)定值與分子式理論值一致。
(二)紫外光譜1、儀器型號(hào)HP-8452A紫外可見分光光度計(jì)2、儀器校正鈥玻璃3、測(cè)試條件 H2O 0.1mol/L HCl0.1mol/L NaOH樣品濃度(μg/ml) 36.06 32.05 34.054、測(cè)試結(jié)果表2、紫外光譜數(shù)據(jù)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(hào)Nicolet FTIR-670紅外光譜儀2、儀器校正聚苯乙烯薄膜3、測(cè)試條件KBr壓片法4、測(cè)試結(jié)果表3、紅外光譜數(shù)據(jù)列表


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

表4、核磁共振1H、COSY譜數(shù)據(jù)列表


4、解析a、結(jié)構(gòu)中有一個(gè)甲基，與鄰位的次甲基偶合，二重峰。
b、結(jié)構(gòu)中有三個(gè)亞甲基，均顯示為不等價(jià)即每個(gè)亞甲基有兩個(gè)化學(xué)位移值。14位亞甲基鄰氧，故其化學(xué)位移值較低場(chǎng)。
c、結(jié)構(gòu)中有四個(gè)次甲基。β-內(nèi)酰胺5位質(zhì)子與6位質(zhì)子偶合，二重峰；6位質(zhì)子還與8位質(zhì)子偶合dd峰；8位質(zhì)子顯示五重峰；11位質(zhì)子顯示三重峰。
d、由于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(cè)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(shù)據(jù)列表

5、解析
a、結(jié)構(gòu)中有一個(gè)甲基，DEPT譜示↑，全譜最高場(chǎng)的為9位甲基碳，HMQC譜示與其質(zhì)子對(duì)應(yīng)。
b、結(jié)構(gòu)中有三個(gè)亞甲基，DEPT譜示↓。HMQC譜顯示三個(gè)碳對(duì)應(yīng)的六個(gè)質(zhì)子存在各自的化學(xué)位移值即三個(gè)亞甲基的質(zhì)子均不等價(jià)，14位鄰氧的亞甲基碳化學(xué)位移稍低場(chǎng)。
c、結(jié)構(gòu)中有四個(gè)次甲基，DEPT譜示↑，HMQC譜顯示與它們的質(zhì)子對(duì)應(yīng)。
d、結(jié)構(gòu)中有四個(gè)季碳。①羰基碳(2個(gè))位于全譜的最低場(chǎng)，HMBC譜中顯示了7位碳與5，6，8位質(zhì)子相關(guān)；10位碳未見相關(guān)點(diǎn)。③雙鍵季碳(2個(gè))2和3位碳在HMBC譜上顯示了與11，14位質(zhì)子的相關(guān)和12位質(zhì)子的相關(guān)；3位碳直接鄰氮，所以其化學(xué)位移值比2位碳低場(chǎng)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(xué)結(jié)構(gòu)相符。
(五)質(zhì)譜1、儀器型號(hào)Q-Tof micro質(zhì)譜儀2、測(cè)試條件ESI源3、測(cè)試結(jié)果4、解析該化合物C12H14NNaO5S的分子量為307(M)。準(zhǔn)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(guī)律。
(六)熱分析1、儀器型號(hào)PE DSC-7差示掃描量熱儀 PE TG-7熱重儀2、測(cè)試條件3、測(cè)試結(jié)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(hào)Philips Analytical X-Ray B.V.
2、測(cè)試條件TargetCu 40kv 20mA scanspeed 0.23、測(cè)試結(jié)果表7、X-衍射數(shù)據(jù)列表

樣品的X-射線衍射圖譜給出了角度、面間距和相對(duì)強(qiáng)度的數(shù)椐。
(八)綜合解析1、樣品的元素分析測(cè)定值與該化合物分子式理論值一致。
2、結(jié)構(gòu)中

的特征表現(xiàn)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(nèi)酰胺的5，6位質(zhì)子。13CNMR譜低場(chǎng)區(qū)域顯示了酰胺羰基碳、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(jié)構(gòu)中

的特征表現(xiàn)IR譜顯示了醚鍵的吸收峰。1HNMR譜顯示了呋喃環(huán)上亞甲基質(zhì)子的不等價(jià)。13CNMR(DEPT)譜顯示了與這些質(zhì)子相應(yīng)的碳。這些信息支持該片段的存在。
4、結(jié)構(gòu)中

的特征表現(xiàn)IR譜顯示COO-的對(duì)稱和非對(duì)稱吸收峰。13CNMR譜顯示羰基碳。
5、結(jié)構(gòu)中2.5H2O的特征IR譜顯示在約3000-3500波數(shù)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(zhì)子數(shù)，碳譜的碳原子數(shù)，DEPT譜碳的類型均與該化合物相符。
7、質(zhì)譜的準(zhǔn)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(xué)結(jié)構(gòu)可以確證為法羅培南鈉。
通過本發(fā)明方法制得的法羅培南鈉，經(jīng)理化分析得以確證。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、制備(3S，4R)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-三苯甲硫基-氮雜環(huán)丁-2-酮(III) 7.65g鈉氫溶于164ml DMF中，于0℃滴加到52.77g三苯基硫醇(294.35)/287ml DMF溶液，在0.5小時(shí)內(nèi)滴加完畢，混合物攪拌10分鐘后，在15分鐘內(nèi)加入50g 4AA/164ml DMF溶液，保持0℃，繼續(xù)攪拌45分鐘，將反應(yīng)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，無水硫酸鈉干燥，蒸干，固體殘留物用300ml乙醚洗滌兩次，抽干，干燥，稱重，得72g固體，收率82.2％。熔點(diǎn)94-96℃TLC石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1 Rf＝0.3實(shí)施例2、制備(3S，4R)-1-(烯丙氧草?；?-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4三苯甲硫基-氮雜環(huán)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℃，滴加單草酰氯烯丙酯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℃，混合物于-5℃--10℃反應(yīng)1.5小時(shí)，加水(150ml)稀釋，用二氯甲烷(100ml)提取，合并有機(jī)相，用水洗，碳酸氫鈉飽和溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，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(shí)施例3、制備(3S，4R)-1-(烯丙氧草?；?-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-硫銀基-氮雜環(huán)丁-2-酮(V) 將上步產(chǎn)物“IV”溶于1000ml甲醇中，加入吡啶2ml(25mmol)和硝酸銀(100g)的甲醇(500ml)溶液?；旌衔镌?0℃以下避光攪拌3小時(shí)，濃縮，二氯甲烷(1000ml)提取。有機(jī)層用水(800ml)洗，無水硫酸鎂干燥，蒸干得銀鹽。無需純化，直接用于下步反應(yīng)。
實(shí)施例4、制備(3S，4R)-1-(烯丙氧草酰基)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-[(2R)-四氫呋喃基硫基]氮雜環(huán)丁-2-酮(VII)
R-四氫呋喃-2-甲酸31.9g與60ml氯化亞砜在室溫下混合，攪拌至無氣泡冒出，加熱回流15小時(shí)后，將溶液減壓蒸干，加入350ml二氯甲烷溶解，在0℃下滴加入產(chǎn)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(chǎn)生。抽濾，濾液以飽和碳酸氫鈉水溶液(500ml)洗滌，水(500ml)洗，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，得黃色油狀物，可直接投下一步反應(yīng)。TLC石油醚∶乙酸乙酯＝2∶1 Rf＝0.4。
實(shí)施例5、制備(5R，6S)-6-[(1R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-2-[(2R)-四氫-2-呋喃]青霉烯-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(shí)，減壓蒸掉多余三乙氧磷，反應(yīng)混合物在200ml的二甲苯中回流3小時(shí)，到入100ml水中，乙酸乙酯(600ml)萃取，合并有機(jī)層，無水硫酸鈉干燥，蒸掉溶劑，快速柱(100-200目硅膠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(shí)施例6、制備(5R，6S)-6-[(1R)-1-羥乙基]-2-[(2R)-四氫呋喃-2-基]青霉烯-3-羧酸烯丙酯(IX) 90g“VIII”溶于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(shí)，TLC檢測(cè)至原料點(diǎn)消失，待反應(yīng)結(jié)束，蒸掉THF，乙酸乙酯(1000ml)稀釋，碳酸氫鈉水(500ml×4)溶液洗滌，干燥，蒸干得目標(biāo)物“IX”45g。
TLC石油醚∶乙酸乙酯＝3∶1 Rf＝0.4實(shí)施例7、制備(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(huán)[3.2.0]庚-2-烯-2-甲酸鈉二倍半水合物 “IX”41g溶于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?cái)嚢?.5小時(shí)，TLC檢測(cè)原料點(diǎn)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，殘余物加入丙酮(200ml)，攪拌，有固體析出，抽濾，丙酮洗滌，室溫減壓干燥得粗品。
權(quán)利要求
1.一種法羅培南鈉的制備方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)以光學(xué)活性物質(zhì)(3R，4R)-3-(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基-4-乙?；趸s環(huán)丁-2-酮為起始原料，與三苯甲硫醇在堿性條件下進(jìn)行酰基取代反應(yīng)得到硫化三苯甲基保護(hù)的氮雜環(huán)丁酮iii；(2)在二異丙基乙基胺的存在下化合物iii與烯丙氧基草酰氯發(fā)生縮合反應(yīng)，得到草酰胺iv；(3)化合物iv不經(jīng)純化，直接轉(zhuǎn)化為金屬銀硫化物v；(4)化合物v不經(jīng)純化直接與(R)-四氫呋喃-2-甲酰氯發(fā)生置換反應(yīng)得到vi；(5)化合物vi以三乙氧磷誘導(dǎo)進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)得到vii；(6)化合物vii在氟化四丁銨存在下脫去保護(hù)基硅醚烷，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(jù)權(quán)利要求1所述的一種法羅培南鈉的制備方法，其特征在于其中步驟(1)的反應(yīng)溫度為0℃，堿性條件為pH＝8-10，采用弱堿為硫酸銨或氯化銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種法羅培南鈉的制備方法，其特征在于其中所述的步驟(2)的反應(yīng)，在反應(yīng)器中先放入化合物iii和溶劑，然后于-5--10℃條件下，先滴加單草酰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(yīng)溫度為-5--10℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種種法羅培南鈉的制備方法，其特征在于其中所述的步驟(6)從化合物vii制備法羅培南鈉包括下列步驟(1)制備化合物viii化合物vii與三乙氧磷混合，升溫至70℃攪拌1小時(shí)，減壓除去多余三乙氧磷，反應(yīng)物在二甲苯中回流3小時(shí)，反應(yīng)畢，將反應(yīng)物倒入水中，乙酸乙酯萃取，合并有機(jī)層、干燥，除溶劑，經(jīng)柱層析及色譜純化后得化合物viii；(2)制備化合物ix化合物viii溶于THF，加入四丁基氟化銨的THF溶液，室溫?cái)嚢?2小時(shí)，用TCL控制反應(yīng)結(jié)束，除去THF，乙酸乙酯稀釋，碳酸氫鈉水溶液洗滌、干燥、蒸干得化合物ix；(3)制備法羅培南鈉2.5水合物化合物ix溶于二氯甲烷，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?cái)嚢?.5小時(shí)，TCL控制反應(yīng)結(jié)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，殘余物加丙酮，攪拌，析出固體，過濾，濾餅用丙酮洗滌，室溫干燥后得法羅培南鈉2.5水合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備法羅培南鈉的方法。本發(fā)明的方法反應(yīng)路線較短，此合成路線避免了使用強(qiáng)刺激性物質(zhì)巰基化合物和氯化亞砜，同時(shí)各步反應(yīng)條件溫和，中間產(chǎn)物無需分離純化即可直接用于下步反應(yīng)，操作簡(jiǎn)便適于規(guī)模型的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07D499/06GK1887886SQ20051002724
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者柯慧, 商鼎, 劉紅, 管海蓉 申請(qǐng)人:上海醫(yī)藥科技發(fā)展有限公司