阿奇霉素的合成工艺研究

阿奇霉素的合成工艺研究

张建州

(郑州师范高等专科学校化学系,河南郑州450044)

摘　要:以红霉素6,9-亚胺醚为原料,采用硼氢化钾还原,以简单方法制备结晶9-脱氧-9a-氮杂-9a-同型红霉素A水合物,然后再将其甲基化得到阿奇霉素,收率为92%,并确定了还原反应的温度、时间、以及甲基化水解反应的试剂和催化剂。

关键词:阿奇霉素;红霉素6,9-亚胺醚;结晶9-脱氧-9a-氮杂-9a-同型红霉素A水合物

Study on the Synthesis Route of Azithromycin

ZHA N G Jian2z hou

(Department of Chemistry,Zhengzhou Teachers College,Zhengzhou　450044,China)

Abstract:By using erythromycin6and92imino ether,a straightforward procedure was taken to obtain92 deoxo29a2aza29a2homoerythromycin A that was methlated to obtain azithromycin with92%high field.Tempera2 ture of reducing reaction,time of reducing reaction,field of NaBH4different mole equivalent,dissolvent of metla2 te hydrolyse reaction and catalyst of metlate hydrolyses reaction were ascertained.

K ey w ords:azithromycin;erythromycin6;92imino ether;92deoxo29a2aza29a2homoerythromycin A hydrate

阿奇霉素(Azithromycin AZI)(3)是对红霉素A结构进行修饰后产生的衍生物;是新型红霉素的两个最具代表的药物之一,是将9位酮基肟化后进行Beckman重排和N上甲基化反应,内脂环被插入了一个氮原子而扩大的15圆氮杂环内脂类抗生素。与红霉素在抗菌机制上具有共同性,均通过与细菌细胞中核糖体50s亚基结合,阻碍细菌转肽过程,抑制依赖于RNA的蛋白质的合成而达到抗菌作用。其结构的改变,使其碱性更强,对酸稳定,抗菌谱比红霉素更广,特别是对革兰氏阴性菌作用增强。本品易口服吸收,组织分布广,组织浓度很高,大于血药浓度,半衰期大于24h。静脉注射用阿奇霉素可提高生物利用度,本品经静脉给药后能快速分布到组织间隙,并保持较高的组织浓度。广泛应用于呼吸系统、泌尿系统及皮肤软组织感染等,美国FDA批准替代青霉素类药物作为抗感染药物的一线药物。目前国内的抗感染类药物的应用中,阿奇霉素制剂已排到第一位,因此,前景非常广阔。

阿奇霉素的合成是以红霉素A为原料,经过肟化、贝克曼重排、还原和甲基化反应得到的。在阿奇霉素的合成中,肟化、贝克曼重排的技术已经相当成熟,还原反应是目前大家研究的热点和难点。还原反应是影响整个反应收率和成本的关键步骤,只有较好的解决还原反应,才能降低整个反应的成本,提高反应速度,以简单、经济的方式提供结晶9-脱氧-9a-氮杂-9a-同型红霉素A(2),本研究力求突破还原反应的瓶颈,以性质稳定、价格低廉的硼氢化钾为还原剂,为工业化生产打下坚实的基础。

1　实验材料与方法

111　实验仪器和试剂

数字显示熔点仪(WC-1型,上海物理光学仪器厂); AgiLent1100液相色谱仪(Agilent公司美国);惠普色谱工作站(Agilent公司美国);紫外检测器(Agilent公司美国);全自动进样器;大连依利特Hypersil-ODS柱(4.6×250mm,5μm)。

红霉素6,9-亚胺醚为自制,硼氢化钾,甲醛,甲酸,氯仿等试剂均为国产分析纯,阿奇霉素标准品(郑州思创化学生物科技有限公司提供)。

112　

阿奇霉素的合成方法

图1

11211　中间体的合成

在-20℃～10℃下用4～16摩尔当量的K BH4还原溶解在甲醇中的图(1)红霉素6,9-亚胺醚,用含枸橼酸的酸性丙酮溶液处理反应混和物,并且用稀氢氧化钠将溶液p H 调节至10.5至12.0,获得图(2)的9-脱氧-9a-氮杂-9a -同型红霉素A结晶水合物[1-5]。

1121111　反应温度的确定

将反应中的时间定为10h,K BH

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的摩尔量为红霉素6, 9-亚胺醚的16倍[7],分别测-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃下的收率。

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・广州化工2007年35卷第2期

1121112　反应时间的确定

根据(1)温度的测定,选择适宜的温度,K BH4的摩尔量为红霉素6,9-亚胺醚的16倍[7],分别测5、8、10、15、20h 时的收率。

1121113　K BH4的摩尔量的确定

根据1121111温度的测定和1121112时间的测定,选择适宜的温度和时间,分别测5、7、9、12、16倍时的收率。11212　目标产物的合成

在有机溶剂中用含水甲醛-甲酸混和物将化合物(2)N -甲基化制备阿奇霉素[1-5]。

1121211　结构的确证

采用熔点和高效液相色谱测定。

2　结果与讨论

211　条件的测定

21111　还原反应温度的选择

表1　不同还原反应温度的收率

温度Π℃-20-15-10-505

收率Π%90.590.378.959.753.240.7

还原工艺中温度是最重要的影响因素,低温可明显地减少副产物的生成。K BH4在室温即可与反应溶剂剧烈反应,只有避免这种现象的发生,才能使还原试剂达到最高的利用率。K BH

4

分批加入的方法,使反应趋向于温和。根据表1可知,-20℃的收率最高,考虑到成本和操作的因素,决定选择的适宜反应温度为-15℃。

21112　还原反应时间的选择

表2　不同还原反应时间的收率

时间Πh58101520收率Π%62.585.690.490.590.7 延长中间体的合成的反应时间可使反应完全,明显提高还原反应收率,后处理简洁,根据表2可知,最好的反应时间为20h,但是反应时间过长还可能诱导较多的副反应,考虑到生产的实际情况和成本,选择适宜的反应时间为10h。21113　K BH4不同摩尔当量的选择

表3　不同摩尔当量的收率

摩尔当量5791216

收率Π%85.190.090.188.092.0

根据表3可知7倍～16倍当量的收率差别不大,考虑

到过多的K BH

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会和红霉素6,9-亚胺醚生成较多的硼氢酸酯和成本问题,选择适宜的摩尔当量为6.58倍。

212　合成路线的确定

21211　中间体的合成

在100mL单口瓶中加入50mL甲醇和9.0g(0.012 mol)红霉素6,9-亚胺醚,然后使溶液冷至-15℃,在1小

时内加入3.0g(0.079mol)K BH

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,之后,并在-15℃反应10 h。然后将溶液缓慢加热至室温并减压蒸馏浓缩。然后,向所得残余物中加入100mL二氯甲烷和100mL水,分离并浓缩有机层。向所得残余物中加入60mL丙酮和100mL水,并向其中加入8.0g柠檬酸一水合物。待柠檬酸溶解后,用6N盐酸将溶液p H调至2.5,并在室温下搅拌30min,将所得溶液冷却至10℃以下,向其中缓慢加入20%的氢氧化

钠,将p H值调到11.5,并在相同温度下搅拌1h。过滤沉淀的晶体,并用冷水洗滤,在40℃下干燥过夜。得到7.7g固体。(收率:85.5%)。[1-5]

21212　目标产物的合成

在反应液中加入1.5mL甲酸和2.5mL甲醛和二氯甲烷50mL。之后加热至回流,反应5h左右(TLC监控反应完全),加水100mL,调节p H至3.8～4,分层,分出水层。加入100mL二氯甲烷,调节p H至9.5,分层,弃水相。有机相加无水硫酸钠干燥、过滤,减压蒸馏,得到白色泡沫状阿奇霉素粗品9.4g,产率92%(阿奇含量90%)[1-5]。

21213　目标产物的确证

熔点(mp.)119～121℃。用液相测定和阿奇霉素标准品保留位置和紫外吸收峰一致。

213　合成处理方法及溶剂的选择

21311　还原工艺目前主要有以下三种:(1)催化还原(PtO2、RhΠC等)[1-3](2)电解还原[4](3)化学还原(金属硼氢化物、乙硼烷等)[1-2]。美国辉瑞公司和印度生产阿奇霉素的公司基本上也都是采用催化还原,药品的质量虽好,但昂贵的价格使阿奇霉素成为“贵族药”。美国专利第4328334号中公开了通过用诸如NaBH

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(16倍当量或更多)的还原剂在保持于4℃的甲醇溶液中还原化合物(1)而制备化合物(2)的方

法。但是该方法需要大大过量的NaBH

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,并且以硼酸络合物形式存在的还原产物必须接受诸如使用烟酸等无机酸的进一步水解,水解诱导副反应,产生大量的杂质[7]。西班牙的Astur公司研究利用NaBH4还原,不进行酸性水解,得到的产物甲基化反应后水解得到阿奇霉素,但中间体难分离,产率低,工业化前景不容乐观。电解还原需要使用大量的贵金属催化剂和65psi或更高的高氢气压力的问题,另外电还原不适于大规模生产。本研究发现在-15℃下用少量的K BH4还原红霉素6,9-亚胺醚和用枸橼酸的酸性溶液水解硼酸酯,接着中和,可以高收率的制备结晶9-脱氧-9a-氮杂-9a-同型红霉素A水合物。本反应中红霉素6,9-亚胺醚和K BH4的摩尔当量为1∶6.58,减少了K BH4的用量,降低了成本,保证了阿奇霉素的内在质量。

21312　甲基化的反应试剂与反应活性密切相关,实验中考察了二氯甲烷、氯仿和乙酸乙酯,只有二氯甲烷才能使甲基化顺利进行,所以选二氯甲烷为反应试剂。

3　结论

考虑到成本和操作的因素,在-15℃下,采用硼氢代钾作还原剂,且红霉素6,9-亚胺醚和K BH4的摩尔当量为1∶6158,还原时间10h,用枸椽酸的酸性溶液水解,选二氯甲烷为甲基化试剂,可以得到较高收率的阿奇毒素。

参考文献

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56865871997,11-111

[2]　Slobodan Djokic,G abrijela K obrebel,G orjana lazarevski,et al.

Erythromycin Series.Part II.Ring expansion of erythromycin A

oxime by the Beckmann Rearrangement[J].J.Chem.Soc.Per2

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