舒巴坦酸制備工藝研究

摘" " " 要：舒巴坦酸是人工合成的不可逆的競爭性β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，本身的抗菌活性弱，略強(qiáng)于克拉維酸，單用時(shí)僅對淋球菌和不動桿菌屬有殺菌作用。但是，與青霉素類或頭孢菌素類藥物聯(lián)用，能夠出現(xiàn)明顯的協(xié)同作用，并且極大地提高了青霉素類或頭孢菌素類藥物的抗菌活性，同時(shí)也擴(kuò)大了抗菌譜，降低了耐藥性。以6-APA為起始原料，經(jīng)過重氮化、溴化、氧化及金屬鋅粉還原制得舒巴坦酸產(chǎn)品。該方法操作便捷，工藝穩(wěn)定，收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。

關(guān)" 鍵" 詞：6-APA；酸度；舒巴坦酸

中圖分類號：TQ465.1" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A" " "文章編號： 1004-0935（2023）06-0833-04

舒巴坦酸，分子式為C14H21NO7S，相對分子質(zhì)量為347，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。舒巴坦酸是一種不可逆的競爭性β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，對革蘭氏陽性菌和陰性菌產(chǎn)生的絕大多數(shù)β-內(nèi)酰胺酶有抑制作用，其通過對酶的抑制，保護(hù)抗生素免受破壞，提高抗菌活性[1]。舒巴坦酸本身抗菌活性弱，但與青霉素類或頭孢菌素類藥物聯(lián)用，則表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用，其與酶發(fā)生不可逆的反應(yīng)后使酶失活，抑制劑清除后也不能使酶的活性得到恢復(fù)，不僅提高了抗菌活性，也擴(kuò)大了抗菌譜[1]。因此，臨床上基本使用的都是舒巴坦的復(fù)方制劑，主要有其與氨芐西林、阿莫西林、哌拉西林、頭孢哌酮、頭孢噻肟、頭孢曲松的復(fù)方制劑。舒巴坦與頭孢哌酮的復(fù)方制劑在國內(nèi)市場占有較大的比重，在醫(yī)院用抗感染品種中已連續(xù)兩年居第四位，約占抗感染藥市場7.0%的份額[2]。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)舒巴坦酸的方法主要是以6-APA為起始原料，經(jīng)與亞硝酸鈉在酸性條件下進(jìn)行重氮化反應(yīng)，然后與溴素進(jìn)行溴化反應(yīng)，再經(jīng)過高錳酸鉀氧化，最后用金屬鋅粉還原制得所需化合物舒巴坦酸[2]。鄭裕義[2]等為避免生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵污染，提升一線員工的作業(yè)環(huán)境，提出6-APA采用酸溶液的形式滴加至反應(yīng)體系中；陳建林[3]等將反應(yīng)過程中使用的稀硫酸溶液采用低氘水作為溶劑，并以此提升反應(yīng)收率，使得反應(yīng)收率大于90%。趙" "勇[4]等將氧化劑高錳酸鉀更換為雙氧水，不僅降低了原料成本、反應(yīng)操作簡單便捷，也更加綠色環(huán)保、更適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。陳貴軍[5]等采取滴加亞硝酸鈉水溶液的方式進(jìn)行重氮化和溴化反應(yīng)，不僅在源頭上減少了三廢的排放，大幅減少了生產(chǎn)過程中有機(jī)物和廢鹽的排放，而且也大幅度降低了副反應(yīng)的發(fā)生和原料成本。

6-氨基青霉烷酸（6-APA）俗稱無側(cè)鏈青霉素，分子式為C8H12N2O3S，相對分子質(zhì)量是216，其結(jié)構(gòu)式如圖2所示。6-APA雖具備青霉素母核，但抑菌能力很低，不能直接用于臨床。但是，對其進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，引入不同結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈，則可以制備出對青霉素耐藥菌敏感、抗菌譜更廣的新的半合成青霉素[6]。因此，6-APA是制備各種半合成青霉素的重要中間體，用途很廣。

6-APA為白色或微黃色結(jié)晶性粉末，微溶于水，不溶于乙酸丁酯、乙醇或丙酮，遇堿易分解，對酸比較穩(wěn)定[7]。根據(jù)6-APA的結(jié)構(gòu)式可以看出，其本身是一種有機(jī)弱酸，因此其在弱酸性環(huán)境中比較穩(wěn)定，在強(qiáng)酸性環(huán)境中易分解，也就是說，在重氮化反應(yīng)過程中，pH的控制直接影響產(chǎn)品舒巴坦的產(chǎn)量，因此考察6-APA水溶液的酸度對實(shí)際生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義[7-8]。鑒于此，本研究針對6-APA水溶液，考察了在不同pH值的條件下舒巴坦酸的產(chǎn)出量及質(zhì)量情況，從而優(yōu)化舒巴坦酸的制備工藝，為舒巴坦酸的生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1" 實(shí)驗(yàn)部分

1.1" 試劑

6-APA、亞硝酸鈉、濃硫酸、溴素、乙酸乙酯、亞硫酸氫鈉、高錳酸鉀、氯化鈉、氫氧化鈉、鋅粉，沈陽東瑞精細(xì)化工有限公司；純化水，產(chǎn)品檢驗(yàn)中心自制。

1.2" 儀器

低溫恒溫槽，上海衡平儀器儀表廠；數(shù)顯電動攪拌器，金壇區(qū)西城新瑞儀器廠；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海申順生物科技有限公司；SHZ-D（III）循環(huán)水式多用真空泵，上海力辰邦西儀器科技有限公司；DZF型真空干燥箱，北京市永興明醫(yī)療儀器有限公司。

1.3" 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1" 6，6-二溴青霉烷酸的制備

向250 mL四口瓶中加入30 mL純化水和7.1 g亞硝酸鈉，攪拌溶解。加入60 mL乙酸乙酯，降溫到-10～ -15 ℃，滴加濃硫酸1.5 g。控制料液溫度-10～ -15 ℃，向250 mL三口瓶中緩慢滴加18 g溴素，再滴入6-APA弱酸性水溶液（6-APA純量為" "10 g）保溫反應(yīng)1 h。滴加亞硫酸氫鈉水溶液，直至料液近白色為止。靜止分層后分掉水層，酯層用于下一步制備6，6-二溴青霉烷砜酸。

1.3.2" 6，6-二溴青霉烷砜酸的制備

向6，6-二溴青霉烷酸乙酸乙酯溶液中加入" "70 mL純化水，滴加氫氧化鈉水溶液，直至料液pH在7.0～7.5之間。靜置分層后將水層分出裝入500 mL三口瓶中，控制溫度在3～10 ℃，滴加高錳酸鉀和濃磷酸水溶液，直至料液呈紫色后停止滴加，于3～10 ℃保溫反應(yīng)1 h。加入80 mL乙酸乙酯，控制溫度5～8 ℃，緩慢滴加濃硫酸，直至料液pH＜0.5，然后少量多次加入亞硫酸氫鈉固體，直至二氧化錳完全溶解料液變?yōu)槌吻逋该鞯囊后w，靜置分層后分掉水層，酯層用于下一步制備舒巴坦酸。

1.3.3" 舒巴坦酸的制備

向6，6-二溴青霉烷砜酸乙酸乙酯溶液中加入 35 mL 純化水、0.5 g碳酸氫鈉，控制溫度0～5 ℃，緩慢加入鋅粉2.3 g，同時(shí)滴加稀硫酸水溶液使得pH控制在4.0左右，鋅粉全部加入后于0～5 ℃保溫反應(yīng)2 h，過濾，靜置分層后用25 mL乙酸乙酯對下層料液萃取兩次，然后合并上層料液，加入無水硫酸鎂，干燥，過濾，加入活性炭1 g，脫色1 h后過濾，濾液控制溫度在30 ℃下進(jìn)行減壓濃縮，當(dāng)有大量晶體析出時(shí)，停止?jié)饪s，攪拌30 min后將結(jié)晶料液均勻倒入布氏漏斗內(nèi)，過濾直至無母液滴出，裝入表面皿內(nèi)，30 ℃真空干燥8 h，干燥后得舒巴坦酸產(chǎn)品。

2" 結(jié)果與討論

重氮化反應(yīng)是芳香族伯胺和亞硝酸作用（在強(qiáng)酸性介質(zhì)下）生成重氮鹽的反應(yīng)，一般在低溫進(jìn)行，因?yàn)榇蟛糠种氐}在低溫環(huán)境下比較穩(wěn)定，隨著溫度的升高會加快重氮鹽的分解速度，另外亞硝酸在較高溫度下也容易分解[9-11]。

重氮化反應(yīng)的機(jī)理是由一級胺與重氮化試劑結(jié)合，然后通過一系列質(zhì)子轉(zhuǎn)移，最后生成重氮鹽[11]。在重氮化反應(yīng)中，強(qiáng)酸性介質(zhì)的作用有3個(gè)方面：使芳胺溶解、和亞硝酸鈉生成亞硝酸、與芳胺作用生成重氮鹽[12]。重氮鹽一般是不穩(wěn)定、容易分解的，只有在過量的酸性溶液中才比較穩(wěn)定，因此要使反應(yīng)得以進(jìn)行，酸必須適當(dāng)過量一些，一般是過量25%～100%[12-13]。當(dāng)重氮化反應(yīng)酸的用量不足時(shí)，生成的重氮鹽很容易和未反應(yīng)的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物，這是一種不可逆的自偶合反應(yīng)，它能夠使重氮鹽的質(zhì)量變差、影響偶合反應(yīng)的正常進(jìn)行并且還能降低偶合收率[14]。當(dāng)重氮化反應(yīng)用較弱的酸時(shí)，亞硝酸在溶液中與三氧化二氮達(dá)成平衡，有效的重氮化試劑是三氧化二氮；而當(dāng)重氮化反應(yīng)用較強(qiáng)的酸時(shí)，重氮化試劑是質(zhì)子化的亞硝酸和亞硝酰正離子；由于芳香族一級胺堿性較弱，因此需要用較強(qiáng)的亞硝化試劑，所以重氮化反應(yīng)通常在較強(qiáng)的酸性下進(jìn)行[15]。由此可以看出，在重氮化反應(yīng)中，控制適當(dāng)?shù)膒H值是很重要的。鑒于此，本研究考察了6-APA水溶液不同pH條件下對舒巴坦酸的產(chǎn)量、收率及質(zhì)量的影響，考察的pH條件分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3和3.5，由于6-APA水溶液本身的pH為3.7，故本文考察的pH條件到3.5為止。

2.1nbsp; 不同pH對舒巴坦酸產(chǎn)量及收率的影響

不同pH對舒巴坦酸產(chǎn)量及收率的影響如表1所示。當(dāng)pH在1.5及以下時(shí)，舒巴坦酸的產(chǎn)量及收率較低，且pH越低產(chǎn)量及收率越低；當(dāng)pH在2及以上時(shí)，舒巴坦酸的產(chǎn)量及收率比較平穩(wěn)。

2.2" 不同pH對舒巴坦酸質(zhì)量的影響

不同pH對舒巴坦酸質(zhì)量的影響如表2所示。不同pH條件下，舒巴坦酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在99%以上，主要雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在0.1%以下，都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本研究通過對6-APA水溶液pH值的精準(zhǔn)控制，有效提升了舒巴坦酸產(chǎn)品的收率，明確了6-APA水溶液的pH值控制在2.0～3.5之間舒巴坦酸的收率能夠達(dá)到平穩(wěn)的狀態(tài)，進(jìn)一步而言，如果將pH值控制在2.5～3.5之間，舒巴坦的收率能夠達(dá)到75%以上，并且制備出的舒巴坦酸產(chǎn)品質(zhì)量都能夠符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3" 結(jié) 論

本研究考察了6-APA水溶液7個(gè)不同pH值對舒巴坦酸產(chǎn)量、收率及質(zhì)量的影響，明確了6-APA水溶液pH的控制條件，對舒巴坦酸生產(chǎn)工藝的優(yōu)化控制具有重要意義。但是，由于制備舒巴坦酸的生產(chǎn)工藝流程長、操作繁瑣且復(fù)雜、影響因素眾多，是否還有其他因素制約產(chǎn)品收率和質(zhì)量還需進(jìn)一步補(bǔ)充研究。另外，在舒巴坦酸生產(chǎn)工藝中，需要使用的溴素、高錳酸鉀等原料，其危害性大、環(huán)境污染嚴(yán)重，是否可以使用其他無毒無危害或者低毒低危害、對環(huán)境無污染或者污染僅通過簡單的處理就能夠?qū)崿F(xiàn)無污染的原料進(jìn)行替代，仍需進(jìn)一步探索研究。

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Abstract：" Sulbactam acid is an irreversible competitive β-lactamase inhibitor with weak antibacterial activity， slightly stronger than clavulanic acid， and only has bactericidal effect on gonococci and Acinetobacter spp. However， in combination with penicillin or cephalosporins， there can be obvious synergistic effects， which greatly improves the antibacterial activity of penicillins or cephalosporins， while also expands the antibacterial spectrum and reduces drug resistance. In this paper， sulbactam acid products were prepared via diazotization， bromination， oxidation and metal zinc powder reduction using 6-APA as the starting material. The method is convenient to operate， stable process， and has high yield and good product quality.

Key words： 6-APA; Acidity; Sulbactam acid