乙酰氨基阿維菌素的合成工藝

溫賽　陳長(zhǎng)京

摘要： 乙酰氨基阿維菌素是一種高效廣譜驅(qū)蟲(chóng)獸藥。本研究以阿維菌素經(jīng)AVMB1C5—OH保護(hù)反應(yīng)、C4″—OH氧化反應(yīng)的產(chǎn)物（4″-氧-5-O-烯丙氧甲?；⒕S菌素B1）作為起始原料，在反應(yīng)器中連續(xù)進(jìn)行氨化反應(yīng)、還原反應(yīng)、解C5的保護(hù)基反應(yīng)，將所得反應(yīng)液進(jìn)行過(guò)濾、萃取，得到的有機(jī)液相直接進(jìn)行乙酰化反應(yīng)，再通過(guò)結(jié)晶、干燥后得到乙酰氨基阿維菌素成品。該路線與現(xiàn)有工藝比較，減少了工藝步驟，更換了氨化反應(yīng)催化劑，優(yōu)化了合成條件，使總收率提高4 6～6 8百分點(diǎn)，形成了一條適宜工業(yè)化生產(chǎn)的合成工藝路線。

關(guān)鍵詞： 阿維菌素；乙酰氨基阿維菌素；合成工藝

中圖分類號(hào)：O629 9；S859 79+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）08-0216-03

乙酰氨基阿維菌素（eprinomectin，4″-表-4″-脫氧-乙酰氨基阿維菌素B1，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1）是一種高效、廣譜、低殘留的獸用驅(qū)蟲(chóng)藥物，是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐盟批準(zhǔn)的唯一應(yīng)用于泌乳奶牛不需棄奶的廣譜驅(qū)蟲(chóng)藥，其制劑已在美國(guó)、歐盟、新西蘭等國(guó)批準(zhǔn)上市。中國(guó)農(nóng)業(yè)部于2006年批準(zhǔn)為二類新獸藥，填補(bǔ)了我國(guó)奶牛寄生蟲(chóng)病防治藥物的一項(xiàng)空白，也是防治家畜體內(nèi)外各種寄生蟲(chóng)的首選藥劑 [1-3]。

[ （W13][TPWS1 tif]

目前，制備乙酰氨基阿維菌素的路線有2種，第1種是糖苷法，但該方法工藝復(fù)雜，反應(yīng)流程過(guò)長(zhǎng)，收率較低；第2種是直接合成法 [3-4]，工藝路線是以阿維菌素B1（avermectin B1，簡(jiǎn)寫(xiě)為AVMB1，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2）為起始原料，經(jīng)過(guò)7個(gè)步驟[（1）AVMB1C5—OH保護(hù)反應(yīng)→（2）C4″—OH的氧化反應(yīng)→（3）AVMB1C4″[FY=，1]O的亞氨化反應(yīng)、還原反應(yīng)→（4）解C5的保護(hù)基反應(yīng)→（5）氨基AVMB1的洗提、純化，得到干基中間體→（6）氨基AVMB1乙?；磻?yīng)→（7）乙酰氨基阿維菌素經(jīng)過(guò)結(jié)晶]得到成品。其中步驟（3）以氯化鋅作催化劑，該步反應(yīng)收率較低，需要探索新的催化劑，且反應(yīng)物經(jīng)過(guò)了過(guò)濾、液相分離、減壓脫溶等處理后才可進(jìn)行步驟（4），操作繁瑣。此外，需對(duì)步驟（5）反應(yīng)產(chǎn)物采用硅膠吸附洗脫，分離純化為固體中間體，再進(jìn)入步驟（6）的乙?；磻?yīng)，但是硅膠吸附洗脫工藝在工業(yè)生產(chǎn)中效率低，難以實(shí)行。

[ （W12][TPWS2 tif]

本試驗(yàn)針對(duì)文獻(xiàn)路線存在的不足進(jìn)行了優(yōu)化。以步驟（1）（2）的反應(yīng)產(chǎn)物（即4″-氧-5-O-烯丙氧甲?；⒕S菌素B1）為研究起點(diǎn)，對(duì)后續(xù)合成工藝主要進(jìn)行了3項(xiàng)改進(jìn)：第一，將步驟（3）（4）合并，連續(xù)進(jìn)行合成反應(yīng)；第二，對(duì)步驟（3）的AVMB1C4″[FY=，1]O氨化反應(yīng)，采用新催化劑三氟乙酸鋅代替氯化鋅 [4-6]，收率達(dá)到89 5%，比文獻(xiàn)[4]提高了4 5百分點(diǎn)；第三，優(yōu)化步驟（5），省略了硅膠吸附洗脫進(jìn)行分離純化這個(gè)工業(yè)化難以實(shí)現(xiàn)的方法，并省略了脫溶操作，而以液態(tài)中間體進(jìn)行步驟（6）。

1 材料與方法

1 1 材料與試劑

氧化物（4″-氧-5-O-烯丙氧甲?；⒕S菌素B1），自制。六甲基二硅氮烷（hexamethyldisilazane，HMDS），[（CH3）3Si]2NH，市售工業(yè)品，含量≥99%，相對(duì)密度0 77。三氟乙酸鋅[zinc trifluoroacetate，（CF3COO）2Zn]，市售工業(yè)品，使用時(shí)配制成濃度為15%的乙酸異丙酯溶液。乙酸異丙酯（CH3COOC3H7），市售工業(yè)品，水分≤0 05%。硼氫化鈉（NaBH4），市售工業(yè)品，含量≥99%。無(wú)水乙醇，C2H5OH，市售工業(yè)品，水分≤0 05%。四（三苯基膦）鈀，Pd[P（C6H5）3]4，市售工業(yè)品，鈀含量≥9 9%。乙酸（CH3COOH），市售工業(yè)品，含量≥99%。氫氧化鈉（NaOH），市售工業(yè)品。乙酸酐[（CH3CO）2O]，市售工業(yè)品，含量≥98%。乙腈（CH3CN），市售工業(yè)品，含量≥98%。

1 2 試驗(yàn)設(shè)備

FC204型電子分析天平、R200 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、HHS-4s 型電子恒溫不銹鋼水浴鍋、CL-200集熱式恒溫磁力攪拌器、DLSB-5/20型低溫冷卻液循環(huán)泵、SHB-ⅣA 型循環(huán)水式多用真空泵、L-7000高效液相色譜儀。

1 3 氨化反應(yīng)

稱量阿維菌素經(jīng)AVMB1C5—OH保護(hù)反應(yīng)、C4″—OH氧化反應(yīng)的產(chǎn)物（4″-氧-5-O-烯丙氧甲?；⒕S菌素B1，簡(jiǎn)稱為氧化物）97 5 g，配制成25%乙酸異丙酯溶液390 mL，投入干燥四頸燒瓶中。按表1比例投入六甲基二硅氮烷、三氟乙酸鋅（乙酸異丙酯溶液，濃度15%），按不同反應(yīng)溫度和不同反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，完成后取樣，分析后移入冰液中降溫。C4″[FY=，1]O被氨加成，氨來(lái)自六甲基二硅氮烷，生成亞胺。

反應(yīng)式：

1 4 還原反應(yīng)

連續(xù)以上氨化反應(yīng)，將氨化反應(yīng)的物料溫度降低到0～5 ℃ 時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，按表2加入一定量硼氫化鈉，緩慢滴加定量無(wú)水乙醇，約1 h加完，30 min后取樣，分析合格。該反應(yīng)以NaBH4/EtOH為還原劑，利用硼氫化鈉和無(wú)水乙醇反應(yīng)生成的 [H]，將C4″[FY=，1]NH的亞胺雙鍵還原為氨基，生成C4″—NH2 [5-6]。

反應(yīng)式：

1 5 解保護(hù)反應(yīng)

連續(xù)以上還原反應(yīng)，溫度保持在-2～0 ℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入催化劑四（三苯基膦）鈀少量，先一次加入一定量硼氫化鈉，再緩慢加入定量無(wú)水乙醇，約30 min加完，取樣，以HPLC分析無(wú)C5保護(hù)物為合格。之后，在0 ℃以下滴加乙酸溶液消耗過(guò)量的硼氫化鈉，以終止反應(yīng)，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至6 0，再滴加5 mol/L NaOH溶液，中和過(guò)量的乙酸，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至8 0。過(guò)濾得到含有氨基AVMB1的物料，濾液靜止分層，水相用乙酸異丙酯萃取2次，合并有機(jī)相，直接用于乙?；＝獗Ｗo(hù)用Pd催化劑，硼氫化鈉和乙醇?xì)浣?，脫?位保護(hù)基團(tuán)。

反應(yīng)式：

1 6 乙?；磻?yīng)

將以上有機(jī)相投入干燥四口燒瓶中，漏斗中加入乙酸酐與無(wú)水乙酸異丙酯溶液，待反應(yīng)液冷卻到0 ℃以下時(shí)開(kāi)始滴加，保持（0±2） ℃反應(yīng)，保溫15 min后取樣，HPLC分析合格，用飽和NaHCO3液終止反應(yīng)，調(diào)pH值至8 0，靜置分層，水相用含水異丙酯溶液洗提2次，合并有機(jī)相，蒸干即制得乙酰氨基AVMB1粗品。

反應(yīng)式：

1 7 結(jié)晶

在四頸燒瓶中，加入粗品乙酰氨基AVMB1，加入工業(yè)乙腈，水浴加熱，直至粗品乙酰氨基AVMB1全部溶解，熱過(guò)濾，轉(zhuǎn)入另一四頸燒瓶中緩慢降溫析晶，約2 h，繼續(xù)降溫至 35 ℃，維持析晶溫度下陳化1 h，抽濾，濾餅用冷乙腈洗2次，晶體真空干燥。

結(jié)晶條件：乙酰氨基AVMB1粗品 ∶ 乙腈=1 g ∶ 3 2 mL，析晶溫度下限：35 ℃。

2 結(jié)果與分析

2 1 氨化反應(yīng)

在氨化反應(yīng)中，氨化劑用量對(duì)反應(yīng)結(jié)果有直接影響，同時(shí)反應(yīng)溫度也有較大影響。溫度較高時(shí)，收率降低；溫度較低時(shí)，盡管延長(zhǎng)了反應(yīng)時(shí)間但收率仍偏低，反應(yīng)不完全（表1）。綜合考慮，最佳反應(yīng)條件是：投料比為乙酰氨基阿維菌素 ∶ 六甲基二硅氮烷 ∶ 三氟乙酸鋅=1 ∶ 4 8 ∶ 0 18，反應(yīng)溫度為（60±1） ℃，反應(yīng)時(shí)間≥210 min。

文獻(xiàn)[4，7]中的氨化反應(yīng)均以氯化鋅作催化劑，投料比為乙酰氨基阿維菌素 ∶ 氯化鋅=1 ∶ 0 48，收率為85%。本研究以三氟乙酸鋅代替了氯化鋅，投料比為乙酰氨基阿維菌素 ∶ 三氟乙酸鋅=1 ∶ 0 18，收率為89 5%?？梢?jiàn)，三氟乙酸鋅的催化活性優(yōu)于氯化鋅。

2 2 還原反應(yīng)

由表2可見(jiàn)，在還原反應(yīng)中，當(dāng)投料比為乙酰氨基阿維菌素 ∶ 硼氫化鈉 ∶ 無(wú)水乙醇=1 ∶ 3 ∶ 40時(shí)，反應(yīng)收率較低；當(dāng)投料比為1 ∶ 2 ∶ 47時(shí)，反應(yīng)收率較高。這說(shuō)明還原反應(yīng)是溫和反應(yīng)，不宜過(guò)快，降低硼氫化鈉的用量，有利于減緩反應(yīng)速度，減少副產(chǎn)物的生成，提高還原反應(yīng)產(chǎn)物的含量和收率。

為了清晰驗(yàn)證反應(yīng)溫度的影響，單獨(dú)進(jìn)行比較試驗(yàn)。分別在20、0 ℃下加入70 mL無(wú)水乙醇，緩慢加入2 0 g NaBH4，約40 min加完，進(jìn)行氨化反應(yīng)和還原反應(yīng)。由表3可知，在20 ℃時(shí)還原時(shí)間短，反應(yīng)速度快，但是所得到的還原產(chǎn)物的含量和收率低。低溫（0 ℃）雖然延長(zhǎng)了還原反應(yīng)時(shí)間，但副反應(yīng)少，使含量和收率提高。綜合考慮，還原反應(yīng)溫度選擇在0 ℃左右為宜。

綜合考慮，還原反應(yīng)最佳條件是：投料比為乙酰氨基阿維菌素 ∶ 硼氫化鈉 ∶ 無(wú)水乙醇=1 ∶ 2 ∶ 47，反應(yīng)溫度0 ℃左右，反應(yīng)時(shí)間120 min。

2 3 解保護(hù)反應(yīng)

解保護(hù)反應(yīng)平穩(wěn)，收率（相對(duì)氧化物）達(dá)到了74 2%，最佳條件：投料比乙酰氨基阿維菌素 ∶ 硼氫化鈉 ∶ 無(wú)水乙醇=1 ∶ 1 ∶ 26，反應(yīng)溫度-5～0 ℃，反應(yīng)時(shí)間60 min。

2 4 乙?；磻?yīng)

在乙?；磻?yīng)中，乙酸酐作為?；瘎c氨（胺）形成酰胺，乙酸酐投料應(yīng)過(guò)量。為篩選出適宜量，本研究將有機(jī)相調(diào)整為氨基AVMB1含量52 4%，氨基AVMB1 ∶ 乙酸酐摩爾比分別為1 ∶ 1 5、1 ∶ 1 3。結(jié)果表明，氨基AVMB1 ∶ 乙酸酐=1 ∶ 1 5 適宜，收率達(dá)到96 4%，高于1 ∶ 1 3時(shí)的收率95 4%。

2 5 結(jié)晶

在乙酰化反應(yīng)物的結(jié)晶過(guò)程中，利用乙酰氨基阿維菌素相對(duì)于其他雜質(zhì)在乙腈中的溶解度隨溫度變化較大的高選擇性，分離出乙酰氨基阿維菌素。即先將粗品乙酰氨基阿維菌素溶解于熱的乙腈中，再緩慢降溫，使精品乙酰氨基阿維菌素析出。該創(chuàng)新有效縮短了工藝流程。

3 結(jié)論

文獻(xiàn)報(bào)道中，氨化反應(yīng)與還原反應(yīng)為1步進(jìn)行，解保護(hù)為1步進(jìn)行，解保護(hù)反應(yīng)液再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、萃取、脫溶，得到干基，且2步銜接需要物料轉(zhuǎn)移，必有物料損失而未計(jì)入。本研究將氨化、還原、解保護(hù)合并進(jìn)行是可行的，基于體系中始終存在乙酸異丙酯，能溶解氨化、還原、解保護(hù)各中間目標(biāo)產(chǎn)物，具備了與其他原料進(jìn)行液-液相反應(yīng)的條件，盡管各反應(yīng)物質(zhì)的濃度有所降低不利于相互接觸，但結(jié)果表明這3個(gè)合成反應(yīng)較易進(jìn)行，可通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、增加次要原料比例來(lái)改善。另外，合并步驟后的收率為74 2%，盡管比文獻(xiàn)降低了，但由于在3個(gè)合成反應(yīng)完成后，再對(duì)混合液進(jìn)行過(guò)濾以除去固體物質(zhì)，分離水相轉(zhuǎn)移出系統(tǒng)，最大限度地把目標(biāo)產(chǎn)物保留在系統(tǒng)內(nèi)，從而保證總收率高于文獻(xiàn)值。

本研究以4″-氧-5-O-烯丙氧甲?；⒕S菌素B1為起始原料，在一個(gè)反應(yīng)器中連續(xù)進(jìn)行AVMB1C4″[FY=，1]O的氨化反應(yīng)、AVMB1C4″—NH2還原反應(yīng)、C5—O—COOCH2CH[FY=，1]CH2的解保護(hù)反應(yīng)。所得反應(yīng)物料進(jìn)行過(guò)濾、萃取，將液態(tài)有機(jī)相直接用于乙?；磻?yīng)，反應(yīng)所得有機(jī)相蒸干得乙酰氨基AVMB1粗品，再經(jīng)結(jié)晶得到乙酰氨基阿維菌素，反應(yīng)總收率比文獻(xiàn)值分別提高了4 6、6 8百分點(diǎn)（表4）。該方法縮短了工藝流程，操作方便，過(guò)程易控，所用原料易購(gòu)，收率較高，產(chǎn)品純度達(dá)到92%，是較理想的合成方法。

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