硫酸头孢匹罗的合成

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1 实验部分
1. 1 主要试剂和仪器
主要试剂: MAEM ( 邹平县鸿汇化工有限公 司) ,7-ACA、六甲基二硅烷、碘( 天津阿法埃莎 化学有限公司) ,2,3-环戊烯并吡啶( 连云港市中 成化工有限公司) ,PA-B 树脂( 沈阳摩尔化工科 技有限公司) 均为工业品; 其它所用试剂均为分 析纯.
将头孢匹罗氢碘酸盐( 10. 0 g,13. 0 mmol) 、 水 30 mL、甲苯 60 mL 和 PA-B 液体树脂 20 mL 混合,室温反应 3. 5 h,分相,有机层用水( 10 mL × 2) 萃取,合并水相,用 40 mL 甲苯洗涤,加活 性炭( 2. 0 g ) 脱色 30 min,抽滤,滤饼用 10 mL 水洗涤. 滤液加 6 mol / L 硫酸 5 mL,加乙醇 60 mL 至混浊,养晶 30 min,继续加乙醇 180 mL,使 得结晶完全,室温搅拌 1 h,抽滤,用丙酮 20 mL 洗涤. 减压干燥,得白色结晶性粉末 1 ( 7. 3 g, 收率: 80 % ) .
以整个工艺步骤简单,可控性好,产品质量有保 证. 但该路线还不完善,为此,本研究对其合成方 法进行改进,以期更适合工业化生产,进一步降 低生产成本. 以 7-氨基-3-乙酰氧基甲基头孢-3烯-4-羧酸 ( 7-ACA,2 ) 、( Z) -2-( 2-氨 基 噻 唑-4基) -2-甲氧亚胺基硫代乙酸-2'-苯并噻唑活性酯 ( M AEM ,3) 和 2,3-环戊烯并吡啶为原料,通过 改进工艺得到新的合成硫酸头孢匹罗的路线:
2. 3 转盐的过程
在由头孢匹罗二氢碘酸盐制备头孢匹罗硫 酸盐的过程中,文献多采用进口的的弱碱性离子 交换树脂 Amberlite LA2,其价格较为昂贵. 本研 究尝试使用国产、价格便宜的强碱离子交换树脂 711,但是交换效果不理想,碘离子交换不完全或 者在交换过程中使产品降解,造成转盐收率仅有 20 % . 通过改变原有工艺中单纯用水作离子交 换介质的方法,采用 v( 水) ∶ v ( 甲苯) = 1∶ 2 作为 溶剂,利用国产新型液态离子交换树脂 PA-B 去
收稿日期: 2010 - 11 - 13 作者简介: 宋艳玲( 1977 - ) ,女,吉林通化人,副教授,博士,主要从事药物及中间体的研究. 通讯联系人: 孟艳秋( 1963 - ) ,辽宁沈阳人,教授,博士,主要从事药物化学及合成的研究.
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沈阳化工大学学报
2011 年
将 7-ACA 和 M AEM 的反应条件改为在三 乙胺和 吡 啶 的 催 化 作 用 下 发 生 缩 合 反 应,在 THF / HCl 条件下析出头孢噻肟酸( 4) . 头孢噻肟 酸( 4) 与 2,3-环戊烯并吡啶的取代反应过程中 用六甲基二硅烷( HM DS ) 和碘的反应条件替代 原工艺 中 三 甲 基 碘 硅 烷 条 件,反 应 完 毕 改 用 CH3 CH2 OH / HCl 析出( 5) . 最后的转盐过程中采 用水和甲苯的混合溶剂,利用国产新型液态离子 交换树脂 PA-B 去除化合物( 5) 的碘离子,最后 与硫酸成盐即可制得硫酸头孢匹罗( 1) .
主要仪器: XT-24A 显微熔点测定仪( 上海 济成分析仪器有限公司) ; FTM S-2000 型质谱仪 ( 瑞士 Bruker 公司) ; ARX-300M Hz 核磁共振仪 ( 瑞士 Bruker 公司) ; LC-10AT 型高效液相分析 仪( 日本岛津公司) ; 磁力搅拌器( 河南省太康科 技仪器厂) .
1. 2 硫酸头孢匹罗的制备
1. 2. 1 头孢噻肟( 4) 的合成 M AEM ( 41. 0 g,117. 1 mmol) 、7-ACA( 30. 0
g,110. 6 mmol) 、二氯甲烷 300 mL 和吡啶 1 mL
加置 500 mL 烧瓶中,搅拌降温至 0 ~ 5 ℃ ,滴加 三乙胺 20 mL,在 0 ~ 5 ℃ 下反应约 4 h,液相检 测 7-ACA 残留小于 1 % . 加水 160 mL,分相,再 用水( 50 mL × 2) 二次萃取. 合并水相,加入四氢 呋喃 70 mL,用 3 mol / L 盐酸调 pH 至 3. 0,析晶 1 h,抽滤. 滤饼用丙酮( 10 mL × 2) 洗涤,减压干 燥,得白色固体 4( 46. 3 g,收率: 92 % ) . mp 200 ℃ ( 分解) [文献[3]: 205 ℃ ( 分解) ]. 1. 2. 2 二氢碘酸头孢匹罗( 5) 的合成
在实验过程中,利用三乙胺和吡啶催化 7氨基-3-乙酰氧基甲基头孢-3-烯-4-羧酸( 7-ACA, 2) 和( Z) -2-( 2-氨基噻唑-4-基) -2-甲氧亚胺基硫 代乙酸-2'-苯并噻唑活性酯 ( M AEM ,3 ) 的缩合 反应,反应结束后在 THF / HCl 条件下析出头孢 噻肟酸( 4) ,将此步反应收率提高至 92 % .
二 氯 甲 烷 200 mL 和 碘 ( 20. 0 g,78. 8 mmol) 加置 500 mL 烧瓶中,缓慢滴加六甲基二 硅烷( 20 mL,99. 7 mmol) ,30 ℃ 反应 6 h,至反 应液无色. 冷却反应液至 5 ℃ ,滴加 2,3-环戊烯 并吡啶( 20 mL,170. 8 mmol) ,滴毕,加入头孢噻 肟酸( 10. 0 g,22. 0 mmol) ,加热回流反应 2. 5 h. 再降温到 10 ℃ ,缓慢滴加乙醇 10 mL,再缓慢滴 加 3 mol / L 盐酸 35 mL,缓慢搅拌 30 min,结晶、 抽滤. 滤饼依次用水 40 mL、乙醇-水 40 mL ( 体 积比 1∶ 1) 、丙酮 60 mL 洗涤,减压干燥,得浅黄 色晶体 5 ( 14. 4 g,收率: 85 % ) ,mp 177 ~ 179 ℃ ( 分解) [文献[4]: 179 ~ 181 ℃ ( 分解) ]. 1. 2. 3 硫酸头孢匹罗( 1) 的合成
参考文献:
[1] 张致平. 合成、半合成抗生素研究的进展[J]. 中国 抗生素杂志,1996,21( Z1) : 48 - 53.
[2] 蒋瑛,盂宪春. 第四代头孢菌素———头孢匹罗[J]. 天津药学,2000,12 ( 1) : 12 - 13.
[3] Schw ab W,Duerckheimer W,Rirrstetter R,et al. Process for the Preparation of Cephem Compounds: US,4667028[P]. 1987 - 05 - 19.
宋艳玲1 , 王晓欢2 , 姜璐璐1 , 孟艳秋1
( 1. 沈阳化工大学 化学工程学院,辽宁 沈阳 110142; 2. 中油辽河工程有限公司油气加工所,辽宁 盘锦 124010)
摘 要: 7-ACA 和 M AEM 在三乙胺和吡啶的催化作用下缩合得到头孢噻肟酸,头孢噻肟酸在六
甲基二硅烷和碘条件下与 2,3-环戊烯并吡啶发生取代反应,得到头孢匹罗二氢碘酸盐,再经过新
碘离子,最后与硫酸成盐即可制得硫酸头孢匹罗 ( 1) ,此方法减少了原工艺过程中头孢匹罗的降 解破坏,提高了转盐的收率( 达 80 % ) .
3结论
以 7-ACA、苯并噻唑活性酯和 2,3-环戊烯 并吡啶为原料,通过改进工艺得到了新的合成硫 酸头孢匹罗的路线,总收率提高至 63 % ( 以 7ACA 计,文献[5]: 总收率为 50 % ) . 用六甲基 二硅烷与碘替代三甲基碘硅烷,降低 2,3-环戊 烯并吡啶的使用量,将生产成本降低了 30 % 左 右. 最终产品结构经氢谱、质谱确证.
第 25 卷 第 3 期 2011. 09
沈阳化工大学学报
JOURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY
文章编号: 2095 - 2198( 2011) 03 - 0225 - 04
Vol. 25 No. 3 Sep. 2011
硫酸头孢匹罗的合成
型离子交换树脂进行转盐反应,获得最终产品硫酸头孢匹罗,总收率为 63 % ( 以 7-ACA 计) . 目标
化合物结构经核磁共振氢谱及质谱确证.
关键词: 头孢匹罗; 抗生素; 合成; 改进
中图分类号: R978. 1
文献标识码: A
硫酸头孢匹罗( Cefpirome sulfate) ,化学名 为 1-[[( 6R,7R) -7-[[( 2Z ) -2-( 2-氨 基-4-噻 唑 基) ( 甲 氧 亚 胺 基) 乙 酰 基]氨 基]-2-羧 基-8-氧 代-5-硫杂-1-氮杂 二 环[4. 2. 2]辛-2-烯-3-基]甲 基]-6,7-二氢-5H-环戊烷并[b]吡啶内鎓盐硫酸 盐,是由德国 Hoechst ( 现为 Aventis) 公司研发 的第 4 代头孢菌素类抗生素,1992 年首次在瑞 典上市[1]. 本品是已知的第 3 代和第 4 代头孢菌 素中对革兰阳性细菌抗菌活性最强的抗生素,对 链球菌、肺炎球菌等有很强的活性,尤其对一般 第 3 代头孢菌素不敏感的金葡菌、表葡菌以及肠 球菌也具抗菌作用,具有抗菌作用强、抗菌谱广、 维持有效血药浓度时间长、疗效显著等优点[2]. 随 着 专 利 过 期,目 前 国 内 已 有 多 家 制 药 企 业 仿 制,但只有少数厂家真正具有该药的生产能力. 目前关于硫酸头孢匹罗的合成方法[3 - 10],主要 是以 7-氨基头孢烷酸 ( 7-ACA ) 为原料,经两种 途径合成: ①以 7-ACA 为原料,经 2,3-环戊烯并 吡啶取代,再与活性酯缩合,得头孢匹罗; ② 以 7-ACA 为原料,与活性酯酰化反应得到头孢噻 肟酸,再与 2,3-环戊烯并吡啶进行取代反应,得 头孢匹罗. 这些路线各有优缺点,比较而言,路线 ②由于头孢噻肟酸的制备工艺已经相当成熟,所
2. 2 头孢噻肟酸(4) 和 2,3-环戊烯并吡啶的取 代反应
文献报道的头孢噻肟酸( 4) 和 2,3-环戊烯 并吡啶的取代反应过程中,用到硅烷基化试剂三 甲基碘硅烷( TM SI) ,其与头孢噻肟酸的物质的 量比为 7∶ 1( 摩尔比) . 由于 TMSI 性质不稳定且 价格较贵,所以,其消耗的成本几乎占了头孢匹 罗原料成本的三分之一. 本实验采用六甲基二硅 烷与碘反应生成三甲基碘硅烷,减少了 TM SI 在 储存运输过程中与空气潮解和见光分解的现象, 保证了 TM SI 的活化性能,同时降低了 2,3-环戊 烯并吡啶的用量,将文献中 2,3-环戊烯并吡啶 和头孢噻肟酸的物质量比由 12∶ 1( 摩尔比) 降到 8∶ 1( 摩尔比) . 在结晶过程中,文献报道采用加 入碘化钾析晶,造成了原材料的浪费,本研究采 用盐酸的乙醇溶液滴加到反应体系中,通过控制 体系的 pH 使头孢匹罗氢碘盐沉淀析出,达到分 离纯化的目的.
1. 3 产品的鉴定
熔点: 200 ℃ ( 分解) [文献[5]: mp > 200 ℃ ( 分 解) ]. 纯 度: 99. 1 % ( HPLC 归 一 化 法 ) . 1 H NM R( DM SO-d6) ,δ: 9. 61 ( d,1H,J = 810 Hz) ; 8. 66( d,1H,J = 610 Hz ) ; 8. 42( 1H,J = 716 Hz) ; 7. 91 ~ 7. 94 ( t,1H) ; 7. 2 ( s,2H) ; 6. 72 ( s, 1H) ; 5. 84 ~ 5. 87( d,1H,J = 814 Hz ) ; 5. 44 ~ 5. 56 ( d-d,2H,J = 1 512 Hz) ; 5. 19( d,1H,J = 418 Hz) ; 3. 82( s,3H) ; 3. 41( s,2H) ; 3. 25 ~ 3. 30 ( m,2H) ;
ห้องสมุดไป่ตู้
第3 期
宋艳玲,等: 硫酸头孢匹罗的合成
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3. 12 ~ 3. 16 ( m,2H) ; 2. 19 ~ 2. 25 ( m,2H) . MS ( m / z,C22 H22 N6 O5 S2 ) : 515. 05 [M + H]+ .
2 结果与讨论
2. 1 7-ACA(2) 和 M AEM (3) 的缩合反应
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