3′-N-去甲基阿奇霉素的合成研究

李亞林，蘇永青，張志霞

（1.石藥集團歐意藥業(yè)有限公司，河北石家莊052165；2.河北師范大學附屬民族學院，河北石家莊050024）

3′-N-去甲基阿奇霉素的合成研究

李亞林1，蘇永青1，張志霞2

（1.石藥集團歐意藥業(yè)有限公司，河北石家莊052165；2.河北師范大學附屬民族學院，河北石家莊050024）

綜述了國內(nèi)外去甲基阿奇霉素的合成路線，研究了去甲基阿奇霉素的制備工藝，探討了重結(jié)晶溶劑種類、氧化劑、還原劑種類以及pH值等對反應(yīng)效果的影響.結(jié)果表明，以甲醇為反應(yīng)體系，在回流下用雙氧水氧化，亞硫酸氫鈉還原，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，產(chǎn)品純度通過HPLC檢測達到99.4%.

阿奇霉素；去甲基阿奇霉素；HPLC；pH值；精制

0 引言

阿奇霉素作為第二代紅霉素類產(chǎn)品，是第一個半合成氮雜十五元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯抗生素，被譽為“二十一世紀抗感染藥重磅炸彈”.其化學名為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.它是由南斯拉夫Pliva制藥公司首先創(chuàng)制，美國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、給藥次數(shù)少、療程較短、不良反應(yīng)發(fā)生率低等優(yōu)勢[1].

近年來，隨著新型儀器設(shè)備的普及和科研投入的增大，中國藥物標準的提升工作也越來越深入.《中國藥典》2010版[2]阿奇霉素的藥品標準中，除了采用HPLC法檢測藥物的有關(guān)物質(zhì)含量之外，還要求控制5中有關(guān)物質(zhì)的含量，包括紅霉素A偕亞胺醚，3′-N-去甲基阿奇霉素與3-O-去克拉定糖阿奇霉素，阿奇霉素雜質(zhì)Gx和阿奇霉素B.《歐洲藥典》[3]、《美國藥典》[4]和《英國藥典》[5]的阿奇霉素標準中分別要求控制16種、13種和16種有關(guān)物質(zhì).與歐美藥典相比，中國阿奇霉素藥品標準中要求控制的有關(guān)物質(zhì)數(shù)量并不多，但是對紅霉素A肟這樣的有關(guān)物質(zhì)含量進行控制，卻是中國藥品標準的特色.

目前3′-N-去甲基阿奇霉素不僅是國產(chǎn)阿奇霉素中雜質(zhì)相關(guān)物的一種，還是其他幾種雜質(zhì)相關(guān)物的前體化合物.該化合物的制備和物化性質(zhì)健全了阿奇霉素雜質(zhì)數(shù)據(jù)庫，滿足了中國阿奇霉素的質(zhì)量標準和控制.

13 ′-N-去甲基阿奇霉素合成現(xiàn)狀

文獻報道的紅霉素類化合物可行的五種選擇性3′-N-去甲基方法，它們是：①I2，強堿，甲醇/水，加熱；②α-氯-乙基氯甲酸酯，酸處理；③芐基氯甲酸酯，堿，氫化；④DEAD或DIAD；⑤N-氧化，F(xiàn)eSO4，甲醇.而涉及到阿奇霉素3′-N-去甲基方法，文獻中報道有兩種方法：①紫外燈，NaOAc·3H2O，I2；見式一.

②N-氧化，F(xiàn)eSO4，甲醇.

2004年姜建國等[6]在研究阿奇霉素中相關(guān)物質(zhì)時，用反相高效液相色譜從阿奇霉素中分離出相關(guān)物質(zhì)，并用現(xiàn)代波譜技術(shù)（UV、IR，MS，NMR及1H-1HCOSY，HMQC，HMBC等2D相關(guān)譜）對相關(guān)物的化學成分進行了鑒定，并首次從阿奇霉素粗品中分得并鑒定出新化合物.取阿奇霉素粗品，用流動相溶解，濾膜過濾，注入液相色譜儀，以甲醇-水-三乙胺（918∶80∶2）為流動相，按峰收集洗脫液，于50℃水浴上蒸發(fā)并同時用N2輕吹液體表面至甲醇水揮發(fā)完全，得3′-N-去甲基阿奇霉素等粗品，用上述色譜條件將制得的各相關(guān)物質(zhì)粗品進行2次制備，得3′-N-去甲基阿奇霉素精品.

2008年Chen Shili等[7]將阿奇霉素和NaOAc溶解在80%甲醇溶液中，加熱到50℃，在3 min內(nèi)分3次加入固體碘，用1N氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8-9，繼續(xù)攪拌2 h，TLC監(jiān)控反應(yīng)結(jié)束.降至室溫，加入水，用三氯甲烷萃取3次.合并有機相，水洗有機相.有機相用Na2SO4干燥，濃縮得白色固體.產(chǎn)物使用柱層析純化，流動相為CH2Cl2∶MeOH∶NH4OH=18∶1∶0.05至10∶1∶0.05，得純品，收率55%.

2010年Alihodzic sulejman等[8]和2012年Kristina Starcevic等[9]將阿奇霉素溶解在丙酮中，緩慢滴加稀DEAD溶液，在室溫下反應(yīng)24 h，結(jié)束后濃縮至干.白色固體加入甲醇和飽和氯化銨溶液，回流反應(yīng)1 h，濃縮至干，加入水并使用氨水調(diào)節(jié)pH值至9.4，溶液用二氯甲烷萃取4次，合并有機相并用Na2SO4干燥，濃縮至干得白色固體，收率77.9%.

2012年付艷杰等[10]在研究阿奇霉素雜質(zhì)與工藝關(guān)系時，3′-N-去甲基阿奇霉素是通過阿奇霉素3′-N-氧化物的進一步還原而得到，也可能是原料紅霉素中相應(yīng)的雜質(zhì)經(jīng)過反應(yīng)而產(chǎn)生的.除了原料紅霉素的原因之外，在氧化-還原工藝中催化劑的效能降低使還原產(chǎn)物比例失調(diào)，結(jié)果生產(chǎn)較多的3′-N-去甲基阿奇霉素.

2013年CN103319553[11]提出3′-N-去甲基阿奇霉素的制備方法為：將阿奇霉素溶解在甲醇溶液中，加入氧化劑溶液，攪拌至反應(yīng)結(jié)束，干燥得3′-N-阿奇霉素氧化物粗品，該粗品可用丙酮溶液溶解后重結(jié)晶得3′-N-阿奇霉素氧化物；將所述粗品溶于有機溶劑中，使其濃度為0.033 mol/L，然后加入還原劑的鹽酸水溶液，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾除不溶物得溶液，用堿液使溶液的pH值為10，然后用萃取溶液萃取，合并有機相，干燥得3′-N-去甲基阿奇霉素.該方法反應(yīng)試劑無毒，不用紫外光照，產(chǎn)品純度提高，還原劑可過濾分離，反應(yīng)簡便，還原劑為硫酸亞鐵時反應(yīng)進行快，產(chǎn)率高.

2013年劉嘯等[12]在研究阿奇霉素相關(guān)物時，提出將阿奇霉素加入甲醇中，全溶后，加入氫氧化鈉水溶液，攪拌，升溫到40℃，然后慢慢加入固體碘，加完后反應(yīng)12 h，然后把反應(yīng)液倒入到水中，用氯仿萃取，合并有機相然后再用水，飽和食鹽水各洗滌一次，用無水硫酸鈉干燥.過濾后減壓蒸干得類白色.過柱：硅膠柱350 g，洗脫劑：乙酸乙酯∶正己烷∶二乙胺=10∶10∶2，用TLC檢測收集到的樣品，合并單斑點的收集瓶，濃縮，加入丙酮重結(jié)晶.得到白色固體，收率24%.

2014年劉聰?shù)萚13]在制備阿奇霉素相關(guān)物時，提出將阿奇霉素加入到甲醇和水的混合體系中溶解，攪拌下滴加NaOAC，加熱到50℃，分批加入固體碘，紫外光照射.反應(yīng)中用1N的NaOH保持體系pH在10-11，結(jié)束后加入NaHSO3和水，調(diào)節(jié)pH到10，析出白色固體.粗產(chǎn)品在氯仿中重結(jié)晶得純品，總收率42.8%.

用紫外光照法合成3′-N-去甲基阿奇霉素時我們發(fā)現(xiàn)，由于阿奇霉素分子結(jié)構(gòu)與其它第二代紅霉素不同，除了德糖胺上的二甲氨基外在9a位也有一個N-甲基，所以用紫外光照法合成的阿奇霉素去甲基反應(yīng)的產(chǎn)物除了3′-N-去甲基阿奇霉素以外還有9a-N-去甲基阿奇霉素，即氮雜紅霉素，這樣就給3′-N-去甲基阿奇霉素的純化和大量制備帶來了困難.

為了解決這個問題，我們先用H2O2處理阿奇霉素，得到阿奇霉素-3′-N-氧化物，再以該化合物為原料經(jīng)Polonovski反應(yīng)生成3′-N-去甲基阿奇霉素.由于Polonovski反應(yīng)只作用于二甲氨基結(jié)構(gòu)，所以只有一種N-去甲基產(chǎn)物.雖然該反應(yīng)的得率較低，但由于生成的3′-N-去甲基阿奇霉素在氯仿中溶解性較低，可以通過在氯仿中重結(jié)晶的方法來大量制備純品.

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

主要儀器制造廠家TD-18型調(diào)溫電熱套D8401型多功能攪拌器YP601N型電子臺秤DF-1集熱式恒溫磁力攪拌器RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀8-J加熱真空干燥箱DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋星火牌玻璃儀器氣流烘干器ZF-I型三用紫外分析儀XT-4型顯微熔點測定儀PE-M-1730型紅外光譜儀BRUKERAC-P500核磁共振譜儀GC7890F氣相色譜儀SPD-20A高效液相色譜儀黃驊渤海電器廠華平科技有限公司華平科技有限公司黃驊渤海電器廠上海亞榮生化儀器廠上海精宏實驗設(shè)備有限公司鄭州長成科工貿(mào)有限公司上海顧村電光儀器廠北京泰克儀器有限公司日本柳本美國瓦里安瑞士布魯克拜厄斯賓有限公司上海天美科學儀器有限公司日本島津

阿奇霉素（自制），雙氧水，高錳酸鉀，重鉻酸鉀，過氧乙酸，硫酸亞鐵，硫酸亞鐵銨，亞硫酸鈉，亞硫酸氫鈉，氫氧化鈉，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 實驗方法和步驟

將10 g阿奇霉素置于250 mL單口瓶中，加入60 mL甲醇，加入1.5 mL 30%雙氧水，回流反應(yīng)至TLC監(jiān)控反應(yīng)結(jié)束.反應(yīng)結(jié)束后，降至室溫，加入4mL飽和NaHSO3溶液2h，TLC監(jiān)控反應(yīng)結(jié)束.加入氨水調(diào)節(jié)PH值至10，加入120mL水析出粗品.粗品用丙酮和水（2∶1）進行重結(jié)晶，真空干燥至恒重，得產(chǎn)品7.17g，收率91%.

3 結(jié)果與討論

3.1 氧化劑種類的選擇

為了選擇合適的氧化劑，我們分別考察了雙氧水、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過氧乙酸等做氧化劑，結(jié)果見表1.

表1 氧化劑種類對收率和質(zhì)量的影響

由表1可見，不同氧化劑對產(chǎn)品收率和質(zhì)量影響不大，由于雙氧水物美價廉，工業(yè)運輸、儲存和使用均比較成熟，為此選取雙氧水作為氧化劑.

3.2 還原劑種類的選擇

還原劑選為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉，結(jié)果見下表2.

表2 還原劑種類對收率和質(zhì)量的影響

由表2可見，不同還原劑對產(chǎn)品收率和質(zhì)量影響不大，反應(yīng)時間也相差不多.由于亞硫酸氫鈉物美價廉，工業(yè)運輸、儲存和使用均比較成熟，為此選取亞硫酸氫鈉作為還原劑.

3.3 析出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，氨水價格便宜，為此后處理選用氨水調(diào)節(jié)pH值，同時考察了不同pH值的反應(yīng)結(jié)果，見表3.

表3 pH值對收率和質(zhì)量的影響

由表3可見，后處理采用氨水調(diào)節(jié)pH值至10時，收率最高，繼續(xù)滴加氨水，收率沒有明顯變化，只是增加氨水的浪費.為此，后處理pH值調(diào)至10為最佳.

3.4 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產(chǎn)品進行精制，結(jié)果見表4.

表4 精制溶劑對收率和質(zhì)量的影響

由表4可見，使用丙酮與水作為精制溶劑，收率和質(zhì)量最高，得到了高質(zhì)量的去甲基阿奇霉素.為此，選用丙酮和水精制產(chǎn)品.

由圖1可見，選用丙酮和水精制產(chǎn)品，HPLC含量達到99.4%.

圖1 去甲基阿奇霉素HPLC含量

4 結(jié)論

去甲基阿奇霉素不僅是國產(chǎn)阿奇霉素中雜質(zhì)相關(guān)物的一種，還是其他幾種雜質(zhì)相關(guān)物的前體化合物，優(yōu)化其合成工藝具有重要意義.以甲醇為反應(yīng)溶劑，使用氧化劑氧化還原劑還原，該方法反應(yīng)試劑無毒，不用紫外光照，產(chǎn)物純度提高，反應(yīng)簡便，反應(yīng)進行快，收率高，而且溶劑成本低，不污染環(huán)境，后處理方便，操作簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn).

[1]孫立權(quán)，付艷杰，劉聰，等.阿奇霉素相關(guān)物的研究進展[J].中國抗生素雜志，2013，38（5）：393.

[2]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[S].（2010年版二部）.北京：中國醫(yī)藥出版社，2010：395-396.

[3]CouncilofEurope.EuropeanPharmacopoeia[S].（7thed.）.Strasbourg，2010.

[4]USPharmacopeialConvention.TheUnitedStatesPharmacopoeia[S].（34thed.）.Rockville，MD，2011.

[5]TheStationeryOffice.BritishPharmacopoeia[S].（7thed）.London，2013.

[6]姜建國，張西茹，吳如今，等.阿奇霉素中相關(guān)物質(zhì)的研究[J].中國藥科大學學報，2004，35（1）：43-46.

[7]Chen Shili，Bhattacharjee Ashoke，Duffy Erin M，et al.Macrolide Compounds and Methods of Making and Using the Same：Europe Patent，2008143729[P].2008-11-27.

[8]Alihodzic Sulejman，Starcevic Kristina.3′-N-substituted9-deoxo-9A-methyl-aza-homoerythromycin having Antimalarial：Europe Patent，2010086351[P].2010-08-05.

[9]KristinaStarcevic，DijianaPesic，AnaToplak，etal.NovelHybridMoleculesBasedon15-memberedasPotentialAntimalarialAgens[J]. EuropeanJournalofMedicinalChemistry，2012，49（2）：365-378.

[10]付艷杰，孫立權(quán)，范新苑，等.淺析阿奇霉素藥典標準提高與藥品生產(chǎn)工藝的關(guān)系[J].中國藥品標準，2012，12（2）：83-86.

[11]孫立權(quán)，程曉東，付艷杰，等.一種制備3′-N-去甲基阿奇霉素的方法：中國專利，201310236710[P].2013-09-25.

[12]劉嘯，陳宇瑛，王瑛瑛，等.阿奇霉素中相關(guān)物的研究[J].國外醫(yī)藥抗生素分冊，2013，34（2）：77-83.

[13]劉聰，付艷杰，聶乙嬌，等.阿奇霉素相關(guān)物的制備[J].北京理工大學學報，2014，34（1）：106-110.

（責任編輯 李健飛）

Synthesis Research of 3'-N-Demethyl Azithromycin

LI Ya-lin1，SU Yong-qing1，ZHANG Zhi-xia2
（1.CSPC Ouyi Pharmaceutical Co.，Ltd，Shijiazhuang，Hebei 052165，China；2.Institute for Nationalities Attached to Hebei Normal University，Shijiazhuang，Hebei 050024，China)

The synthesis process line of 3'-N-Demethyl azithromycin synthesis research at home and abroad is reviewed，and the method for 3'-N-Demethyl azithromycin is studied.The effect of solvent，oxidant,reductant，pH，etc.is discussed.The results that with methanol as solvent，using H2O2as oxidant at reflux，and using NaHSO3as reductant，after the immunoreaction，pH is adjusted to 10.0 with ammonia.Recrystallization is prepared with acetone and water.The purity of product is as high as 99.9%according to the determination by HPLC.

azithromycin；3'-N-Demethylazithromycin；HPLC；pH；purification

Q938.8

：A

：1673-1972（2015）06-0020-05

2015-08-03

李亞林（1982-），男，河北唐山人，碩士研究生，主要從事有機合成研究.