去克拉定糖阿奇霉素的合成研究

李亞林， 蘇永青， 張志霞

(1.石藥集團(tuán)歐意藥業(yè)有限公司 十車間，河北 石家莊 052165；2.河北師范大學(xué) 附屬民族學(xué)院，河北 石家莊 050024)

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去克拉定糖阿奇霉素的合成研究

李亞林1， 蘇永青1， 張志霞2

(1.石藥集團(tuán)歐意藥業(yè)有限公司 十車間，河北 石家莊 052165；2.河北師范大學(xué) 附屬民族學(xué)院，河北 石家莊 050024)

研究了去克拉定糖阿奇霉素的制備工藝，探討了重結(jié)晶溶劑種類、催化劑種類、溫度、pH值等對(duì)去克拉定糖阿奇霉素反應(yīng)效果的影響.結(jié)果表明，以水為反應(yīng)體系，在室溫下用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.0，反應(yīng)結(jié)束后用氨水調(diào)節(jié)pH值至10.0，粗品用丙酮和水混合體系精制，HPLC檢測(cè)產(chǎn)品純度可達(dá)99.9%.

阿奇霉素；去克拉定糖阿奇霉素；HPLC；pH值；精制

阿奇霉素作為第二代紅霉素類產(chǎn)品，是第一個(gè)半合成氮雜十五元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯抗生素，被譽(yù)為“21世紀(jì)抗感染藥重磅炸彈”.其化學(xué)名為9-去氧-9a-氮雜-9a-甲基-同型紅霉素A，是由紅霉素A衍生的廣譜抗菌素化合物.它由南斯拉夫Pliva制藥公司首先創(chuàng)制，美國(guó)Pfizer制藥公司開發(fā)上市.阿奇霉素與紅霉素相比，具有半衰期長(zhǎng)、給藥次數(shù)少、療程較短、不良反應(yīng)發(fā)生率低等優(yōu)勢(shì)[1].

紅霉素作為第一代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，比青霉素抗菌效果更加廣泛，同時(shí)藥物副作用較小，產(chǎn)品上市后，成為對(duì)青霉素過敏者的首選替代藥物.紅霉素雖然沒有過敏反應(yīng)，但其在胃酸作用下迅速降解而失去藥效，因此吸收不穩(wěn)定，生物利用率低，降解產(chǎn)物還會(huì)引起胃腸道的不良反應(yīng)，極大地限制了它的使用.鑒于此，科學(xué)家們對(duì)紅霉素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾，衍生了第二代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，克拉霉素、阿奇霉素、羅紅霉素等克服了紅霉素酸性降解的問題，提高了抗菌活性，它們的出現(xiàn)是20世紀(jì)末醫(yī)藥界最重大的成就之一.然而，近年來，濫用抗生素導(dǎo)致了各種耐藥性病原菌的大量出現(xiàn)，極大地威脅了人類健康，也向醫(yī)藥領(lǐng)域提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn).越來越多的細(xì)菌出現(xiàn)耐藥性，其耐藥水平也越來越高，細(xì)菌對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的耐藥性也隨之出現(xiàn)并日益加劇.在現(xiàn)有的條件下，通過限制抗生素的濫用、制備新型抗生素或制備疫苗來治療耐藥細(xì)菌感染性疾病還存在一定困難.相比較而言，通過對(duì)現(xiàn)有抗生素的結(jié)構(gòu)改造來尋找高效、低毒、抗耐藥菌的藥物成為目前解決抗生素耐藥性的一條重要途徑[2].

基于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的作用機(jī)制，在藥物分子中引入易于與堿基形成氫鍵的結(jié)構(gòu)基團(tuán)將有助于化合物與靶酶的相互作用，在阿奇霉素結(jié)構(gòu)中的克拉定糖羥基、去克拉定糖羥基或去氧氨基糖氮原子上通過不同的連接基團(tuán)引入不同的糖基，獲得高效、低毒、抗菌譜廣、能克服耐藥性的大環(huán)內(nèi)酯糖基衍生物具有十分重要的意義.去克拉定糖阿奇霉素是衍生物的中間體，該物質(zhì)的合成和純化對(duì)生產(chǎn)阿奇霉素衍生物具有重要的意義.

目前，國(guó)產(chǎn)阿奇霉素的主要雜質(zhì)為去克拉定糖阿奇霉素，該雜質(zhì)化合物的制備和物化性質(zhì)健全了阿奇霉素雜質(zhì)的數(shù)據(jù)庫，為提高阿奇霉素的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和控制要求提供了保障.

1 去克拉定糖阿奇霉素合成現(xiàn)狀

文獻(xiàn)報(bào)道的合成條件是用鹽酸在溶劑或者水體系中進(jìn)行.文獻(xiàn)[3]研究了去克拉定糖阿奇霉素來自甲基化過程中的阿奇霉素的酸性降解.在甲基化反應(yīng)過程中控制不好反應(yīng)液的酸用量，會(huì)造成15元環(huán)3-O上脫去克拉定糖而生成雜質(zhì).

1.1 溶劑體系中生產(chǎn)去克拉定糖

文獻(xiàn)[2]在室溫下將阿奇霉素溶解在無水甲醇中，用1 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至1.0～1.5，攪拌24 h，用1 mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH=10.5～11.0，在室溫下繼續(xù)攪拌24 h.加入5%NaHCO3至反應(yīng)停止，用二氯甲烷萃取，有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得白色固體，收率為92.1%.見圖1.

圖1 文獻(xiàn)[2]的反應(yīng)方程式

文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]先將阿奇霉素溶解在甲醇和水的混合溶劑中，用2 mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH至1.79，攪拌24 h后升溫至50 ℃，攪拌4.5 h，降至室溫后繼續(xù)攪拌24 h.蒸發(fā)甲醇溶劑，使用二氯甲烷萃取3次并調(diào)節(jié)pH至1.79，分層棄去有機(jī)相，水層加入二氯甲烷萃取3次并調(diào)節(jié)pH至9.02，分層，收集有機(jī)相并用飽和食鹽水清洗6次.有機(jī)相用無水Na2SO4干燥，減壓濃縮，得白色固體，收率為74.0%.

文獻(xiàn)[6]研究了阿奇霉素或阿奇霉素的中間體脫去克拉定糖化合物的制備工藝，提出將阿奇霉素或阿奇霉素中間體溶解于低級(jí)醇、低級(jí)醚、鹵代烴、低級(jí)酮或低級(jí)酯中，加入適量的水后，在-5～40 ℃，滴加無機(jī)酸或有機(jī)酸或者無機(jī)酸和有機(jī)酸的混合酸進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)液pH值控制在0

1.2 水體系中生產(chǎn)去克拉定糖

文獻(xiàn)[7-8]將阿奇霉素溶在6 mol/L的鹽酸溶液中，0 ℃反應(yīng)4 h，反應(yīng)結(jié)束后加入冰和50%氫氧化鈉溶液，使用乙酸乙酯萃取，分層后在水層加入50%的氫氧化鈉溶液，再用二氯甲烷萃取，有機(jī)層用Na2SO4干燥，減壓蒸餾，得無色固體，收率100%.

文獻(xiàn)[9]將氮雜紅霉素溶在水和35%的甲醛溶液中，加入甲酸，回流反應(yīng)30 h，反應(yīng)結(jié)束后降至室溫，用乙酸乙酯萃取，分層，水層用氫氧化鈉溶液調(diào)pH至11，繼續(xù)用乙酸乙酯萃取，合并有機(jī)層并用水洗，有機(jī)相干燥、濃縮得白色固體.用甲基叔丁基醚洗滌固體，抽濾，干燥得目標(biāo)物，收率61%.見圖2.

圖2 文獻(xiàn)[9]的反應(yīng)方程式

文獻(xiàn)[10]在研究阿奇霉素相關(guān)物時(shí)，提出將阿奇霉素加入1 mol/L鹽酸，待完全溶解后，保持室溫反應(yīng)1 h，然后加入乙酸乙酯萃取，有機(jī)層分別用水和飽和NaCl溶液洗滌，然后有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸干得白色固體，收率30.0%.

文獻(xiàn)[11]在制備阿奇霉素相關(guān)物時(shí)，提出將阿奇霉素懸浮于水中，在磁力攪拌下滴加濃鹽酸溶解，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.0左右，TLC(薄層色譜)監(jiān)控反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液用甲基叔丁基醚萃取2～3次去除克拉定糖，分層，去除有機(jī)相，水相用氨水中和至中性，析出去克拉定糖阿奇霉素，抽濾，粗品用丙酮-水精制3次以上至HPLC(高效液相色譜)純度大于95%，得白色純品，收率40.6%.見圖3.

圖3 文獻(xiàn)[11]的反應(yīng)方程式

文獻(xiàn)[12]在研究大環(huán)內(nèi)酯類抗菌化合物及其藥學(xué)上可接受的鹽中，以去克拉定糖阿奇霉素制備3-O-取代阿奇霉素糖基衍生物時(shí)提出，將阿奇霉素懸浮于水中，滴加濃鹽酸調(diào)pH至1～2，攪拌3 h，反應(yīng)結(jié)束后，冰浴條件下滴加氨水至pH=8～9，析出白色固體，抽濾，濾液加入氯化鈉固體至飽和，繼續(xù)析出白色固體，抽濾，固體經(jīng)水洗，干燥，丙酮結(jié)晶，得白色固體，收率91%.見圖4.

圖4 文獻(xiàn)[12]的反應(yīng)方程式

從工業(yè)化角度綜合考慮原料成本、產(chǎn)率高低、操作難易、步驟長(zhǎng)短、污染是否嚴(yán)重以及是否易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等因素，本文采用以水為反應(yīng)溶劑來進(jìn)行研究.這是因?yàn)樗章矢?，而且成本低，不污染環(huán)境，后處理簡(jiǎn)便，易于操作，適合工業(yè)化生產(chǎn).

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器

本試驗(yàn)所用儀器見表1.

2.1.2 試劑

阿奇霉素(自制)、鹽酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、氨水、丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷，均為分析純.

2.2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟

將10 g阿奇霉素置于250 mL單口瓶中，加入60 mL水，室溫條件下滴加濃鹽酸至pH=1～2，磁力攪拌3 h，反應(yīng)結(jié)束后，冰浴條件下滴加濃氨水至pH=8～11，析出白色固體，抽濾，固體經(jīng)水洗，得粗品.粗品用丙酮和水(2∶1)重結(jié)晶，真空干燥至恒重，得產(chǎn)品7.17 g，收率91%.

表1 試驗(yàn)用儀器及制造廠家

2.3 色譜條件

色譜柱：Waters XbridgeTm shield RP 18(5μm)(L=0.25 m，φ=4.6 mm).

流動(dòng)相：流動(dòng)相A用稀磷酸或稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)1.8 g/L無水磷酸氫二鈉溶液的pH值至8.9；流動(dòng)相B為甲醇∶乙腈=250∶750.

流速：1.0 mL/min.

柱溫：60 ℃.

檢測(cè)器：210 nm.

進(jìn)樣體積：50 μL.

3 結(jié)果與討論

3.1 催化劑種類的選擇

為了選擇合適的催化劑，分別考察了鹽酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸作為催化劑對(duì)結(jié)果的影響，見表2.

表2 催化劑種類對(duì)收率和質(zhì)量的影響

由表2可見，不同酸對(duì)產(chǎn)品收率和質(zhì)量的影響不大.由于鹽酸物美價(jià)廉，工業(yè)運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用均比較成熟，為此本研究選鹽酸作為催化劑.

3.2 反應(yīng)pH和溫度的選擇

分別以不同濃度的鹽酸和水作為反應(yīng)溶劑，鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值，均在室溫下進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果見表3-4.

表3 鹽酸濃度對(duì)收率和質(zhì)量的影響

表4 pH值對(duì)收率和質(zhì)量的影響

由表3和表4可以看出，當(dāng)反應(yīng)溶液的H+濃度很低時(shí)，不利于反應(yīng)進(jìn)行，pH值為2.5時(shí)，24 h原料的轉(zhuǎn)化率只有51.3%；pH值大于2.5時(shí)，48 h基本不反應(yīng).但當(dāng)H+濃度過高，pH<1.5時(shí)，收率基本保持一致，只是縮短了反應(yīng)時(shí)間；同時(shí)，鹽酸濃度越高，中和所需的氨水消耗量越大.綜合經(jīng)濟(jì)效果和反應(yīng)時(shí)間，本研究認(rèn)為pH值為1.0時(shí)最佳.

在試驗(yàn)過程中,升高溫度即可加快反應(yīng)速度，但也會(huì)使副產(chǎn)物增加.因此，選擇室溫下進(jìn)行反應(yīng).

3.3 后處理的選擇

以水為反應(yīng)溶劑，后處理可選擇提取法和析出法.提取法:反應(yīng)結(jié)束后溶液可采用有機(jī)溶劑，如乙酸乙酯、二氯甲烷等萃取去除克拉定糖，分層，水相用堿析出.析出法:反應(yīng)溶液用堿直接調(diào)pH析出.提取法收率一般在95%左右，操作復(fù)雜，配套設(shè)備較多，投資大；而析出法操作簡(jiǎn)便，但收率稍低，一般為90%～95%.從工業(yè)化角度，采用析出法更加合適.

3.4 析出法pH的選擇

后處理可選用氫氧化鈉固體或溶液、氨水等調(diào)節(jié)pH值.由于氨水價(jià)格便宜，因此本研究的后處理選用氨水調(diào)節(jié)pH值，同時(shí)考察了不同pH值下的反應(yīng)結(jié)果，見表5.

表5 pH值對(duì)收率和質(zhì)量的影響

由表5可見，后處理采用氨水調(diào)節(jié)pH值至10.0時(shí)，收率最高，繼續(xù)滴加氨水，收率沒有明顯變化.為此，后處理pH值調(diào)至10.0時(shí)最佳.

3.5 精制溶劑的選擇

為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，分別考察了不同溶劑對(duì)產(chǎn)品精制的影響，結(jié)果見表6和圖5.

由表6可見，使用丙酮與水作為精制溶劑，收率和質(zhì)量最高.為此，本研究選用丙酮和水來精制產(chǎn)品.由圖5和表7可見，選用丙酮和水精制產(chǎn)品，HPLC含量達(dá)99.9%.

表6 精制溶劑對(duì)收率和質(zhì)量的影響

圖5 去克拉定糖阿奇霉素HPLC含量

峰號(hào)保留時(shí)間/min峰高/mV響應(yīng)值峰面積/%面積/%含量/%峰型120．513．7213807172159512982899．948130．0518799．948130．051878888

4 結(jié)語

去克拉定糖阿奇霉素作為大環(huán)內(nèi)酯類抗菌化合物3-O-取代阿奇霉素糖基衍生物的關(guān)鍵中間體，優(yōu)化其合成工藝具有重要意義.以水為反應(yīng)溶劑時(shí)，收率高，而且溶劑成本低，不污染環(huán)境，后處理方便，操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn).

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責(zé)任編輯：金 欣

Synthesis research of 3-decladinosylazithromycin

LI Ya-lin1, SU Yong-qing1, ZHANG Zhi-xia2

(1.Ouyi Pharmaceutical Co.,Ltd, China Shijiazhuang Pharmaceutical Company, Shijiazhuang, Hebei 052165, China; 2.The Minzu College, Hebei Normal University, Shijiazhuang, Hebei 050024, China)

The production technology is discussed about 3-decladinosylazithromycin in relation to effect of solvents, catalysts, pH and reactions.Results show that water that acts as the solvent may be first adjusted with pH to 1.0 with HCl at room temperature, and adjusted with pH to 10.0 after the immunoreaction.The purity of product, through recrystallization with acetone and water, is as high as 99.9% according to the determination by HPLC.

azithromycin; 3-decladinosylazithromycin; HPLC; pH; purification

2015-06-02

李亞林 (1982-)，男，河北石家莊人，石藥集團(tuán)歐意藥業(yè)有限公司工程師，主要從事有機(jī)合成和藥物合成研究.

1009-4873(2015)04-0009-06

R914

A