一種高純度美羅培南側(cè)鏈的制備工藝研究

張平 王建軍

(珠海保稅區(qū)麗珠合成制藥有限公司 廣東珠海 511030)

1 概述

美羅培南為人工合成的廣譜碳青霉烯類抗生素,通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成而產(chǎn)生抗菌作用,美羅培南容易穿透大多數(shù)革蘭陽(yáng)性和陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,而達(dá)到其作用靶點(diǎn)青霉素結(jié)合蛋白(PBPS)。(2S,4S)-2-(二甲基氨基甲酰)-4-巰基-1-(對(duì)硝基芐氧基甲酰)-1-吡咯烷(美羅培南側(cè)鏈)是合成美羅培南的關(guān)鍵性原料之一,因此,其合成方法的選擇對(duì)美羅培南的成本至關(guān)重要。本研究是優(yōu)化了一條制備美羅培南側(cè)鏈的方法,我們利用反式4-羥基-L-脯氨酸為起始原料,先利用氯甲酸對(duì)硝基芐酯(PNZ-Cl)對(duì)反式4-羥基-L-脯氨酸進(jìn)行保護(hù),然后通過(guò)四個(gè)分步驟得到硫醇內(nèi)酯,最后進(jìn)行一個(gè)開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。該方法具有產(chǎn)物收率高、純度高、易于產(chǎn)業(yè)化等特點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 所需實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

上海精密科學(xué)儀器有限公司W(wǎng)RS-2A型毛細(xì)管法熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正);美國(guó)尼高利Avatar330型紅外測(cè)定儀;日本島津公司GC-2010型氣相色譜儀;Agilent 1200型液相色譜儀。

2.1.2 試劑

反式4-羥基-L-脯氨酸,氯甲酸對(duì)硝基芐酯,氯甲酸異丙酯,甲磺酰氯,九水合硫化鈉,三乙胺,二甲胺鹽酸鹽,氫氧化鈉,乙醇,二氯甲烷,乙酸乙酯。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟和方法

2.2.1 合成工藝路線圖

該工藝路線較短,操作較簡(jiǎn)便,具體路線見(jiàn)圖1。

2.2.2 M1的合成

在250ml三口瓶,加入M0(13.1g,0.1mol)和110ml 2N NaOH溶液,攪拌溶清。用冰水浴將反應(yīng)物溶液降溫至0～5℃,然后滴加溶有PNZCl(25.9g,0.12mol)的二氯甲烷溶液20ml,溫度不超過(guò)5℃。滴加完后保溫至0~5℃,反應(yīng)3小時(shí)。TLC監(jiān)控反應(yīng)完畢,分層,有機(jī)相用10ml水萃取;合并水相,再用35ml二氯甲烷洗滌。將水相降溫至0～5℃,緩慢滴加98%濃硫酸,調(diào)pH=1～3。降溫至0～5℃,慢攪養(yǎng)晶1h。抽濾,用冷凍純化水洗2次。產(chǎn)物置于烘箱50℃真空干燥6h,得28.6g白色固體,收率約為92.3%,HPLC純度:99.6%。

圖1

2.2.3 M1的重結(jié)晶

將50gM1粗品固體和250ml乙酸乙酯置于500ml三口燒瓶,加熱至60-65℃溶解,再自然冷卻析晶,抽濾,用冷凍乙酸乙酯洗2次,產(chǎn)物置于烘箱50℃真空干燥2h,得白色固體35g,收率約為70%,HPLC純度:99.8%,熔點(diǎn)為134-135.1℃。

2.2.4 M2的合成

將經(jīng)純化后的M1(18.0g,0.058mol)、330ml DCM置于1L三口瓶,降溫至-20℃,依次加入ClCOOi-Pr(8.2g,0.067mol)和TEA(8.2g,0.081mol),溫度不超過(guò)-15℃,-20～-15℃反應(yīng)15分鐘。再依次加入MsCl(9.0g,0.079mol)和TEA(8.5g,0.084mol),溫度不超過(guò)-15℃,-20～-15℃反應(yīng)40分鐘。降溫至-25℃,快速攪拌下,5s內(nèi)迅速加入Na2S·9H2O(42.0g,0.175mol)和H2O(75ml)溶液,升溫至25℃攪拌1h。降溫至0℃,用1NHCl調(diào)pH約等于2,分層,有機(jī)相用純化水洗2次。加入DIPEA(9.6g,0.074mol),加熱至50℃回流2h。冷卻至0℃,分別用1NHCl(pH約等于2)、5%NaCO3(調(diào)pH約等于8)、飽和食鹽水洗1次。有機(jī)相加入無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾,濃縮干。用95%乙醇加熱至85℃回流溶解油狀物,加入3.0g活性炭,趁熱過(guò)濾,再自然冷卻析晶,抽濾,用冷凍冷乙醇洗2次,產(chǎn)物置于烘箱50℃真空干燥2h,得到白色固體10g,收率約為70%,HPLC純度:99.8%。

2.2.4 M3的合成

將M2(15.0g,0.049mol)溶于300ml二氯甲烷,降溫至0℃,依次加入Me2NH·HCl(6.3g,0.077mol)和TEA(10.4g,0.103mol),于0～5℃反應(yīng)2h。分別用1N HCl(pH約等于2)、5%NaCO3(調(diào)pH約等于8)、飽和食鹽水洗1次。有機(jī)相加入無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾,旋干得油狀物。將油狀物10g溶于乙酸乙酯之中,降溫至0℃,用0.025N氫氧化鈉溶液調(diào)pH等于10.5～11,0～5℃攪拌30分鐘。分層得水相,往水相加入1/10體積丙酮,降溫至0℃,用1N HCl調(diào)pH約為8.2,加入晶種慢攪1h。再繼續(xù)滴加1N HCl調(diào)pH=3～4,0～5℃保溫1h養(yǎng)晶,抽濾得M3。

2.2.5 M3的檢驗(yàn)條件

色譜柱:用十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑;流動(dòng)相:磷酸溶液(取85%磷酸5.5ml,加水至950ml,以三乙胺pH至4.0)-乙腈(60:40);檢測(cè)波長(zhǎng):254nm;流速:1.0ml/min。

3 分析與結(jié)論

該工藝路線只有3步就得到產(chǎn)品,因此工藝路線較短,收率較高。另外關(guān)鍵性中間體硫醇內(nèi)酯可以和不同的胺類反應(yīng)得到不同的培南側(cè)鏈(比如多尼培南、厄他培南),因此該路線的應(yīng)用較廣泛。所以該路線較其它路線有很多優(yōu)勢(shì),因此比較適合工業(yè)化生產(chǎn)。

[1]Matsumura H,Bando T,Sunagawa M,An efficient synthesis of(2S,4s)-2-substituted 4-mereapto pyrolidine derivatives[J].Heterocycles, 1995,41(1):147-159.