头孢匹胺的合成

中国抗生素杂志2010年4月第35卷第4期.277.文章编号: 1001-8689 (2010) 04-0277-04头孢匹胺的合成陈林游莉石克金李江红张晓刘家健(中国医药集团总公司四川抗菌素工业研究所，成都610052)摘要:目的研究头孢匹胺的合成工艺。 方法(R)2-(6-甲基 4羟基吡啶3.羰基)_氨基]2-<4.羟基苯基)乙酸乙酯(NPA-Et)经水解、成盐得到(R)2-(6- 甲基4-羟基吡啶3~羰基)-氨基]-2-<4-羟基苯基)乙酸钠( NPA-Na). NPA-Na 与7-TMCA,即: (6R,7R)3-(1-甲基-1H-四唑-5~硫代甲基)-8~氧代_5~硫杂-1-氨杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸)缩合得头孢匹胺粗品，再成三乙胺盐，转酸，得到头孢匹胺成品。结果第一 步收率84.6%，第二步收率69.3%。结论本工艺易操作， 三废少，收率较高，为中试生产提供了依据。关键词: NPA-Na; 7-TMCA: 头孢匹胺中图分类号: R978.1*1 文献标识码: ASynthesis of cefpiramideChen Lin*, You Li, Shi Ke-jin, Li Jiang-hong, Zhang Xiao and Liu Jia-jian(Sichuan Indutrial Institute of Antibiotics, China National Pharmaceutical Group Corporation, Chengdu 610052)Abstract Objective The process for synthesis of cefpiramide was studied. Methods()-[(4-hydroxy-6-methyl-3-pyridinyl)carbonyl]amino]-2-(4-hydroxyphenyl)acetic acid ethyl ester (NPA- Et) was hydrolysizedand then consendated with sodium salt to give (R)-2-[[(4-hydroxy-6 methyl-3-pyridinyl)carbonyl]amino]-2-(4-hydroxypheny)acetic acid sodium salt(NPA-Na). By preparing from NPA-Na and (6R,7R)-7-[(2R)-[[(4-hydroxy-6-methyl-3-pyridinyl)carbonyl]amino](4-hydroxypheny)acety1]amin)]3-[(1-methyl-1H-tetrazol-yl)thio]methyl]-8--0x0 5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene 2-carboxylic acid(7-TMCA),the crude cefpiramide was getten, followedby formation of its triethylamine salt and then the salt was converted to the pure cefpiramide. Results The yield inthe first step was 84.6% and it was 69.3% in the second step. Conclusion This process was prone to operate in highyield and the less three wastes while it provided a basis for pilot scale production.Key words NPA-Na; 7-TMCA; Cefpiramide头孢匹胺(cefpiramide 1,结构见图1), 化学名:1合成方法(6R,7R)7-[(R)2-[(6-甲基-4-羟基吡啶-3-羰基)-氨基]-1的合成方法归纳起来大致有如下四条(见图2-(4-羟基苯基)-乙酰氨基]-3-(1-甲基-1H-四唑_5_硫代2): (1)、 7-ACA 与1-甲基-5-巯基四氮唑(MTTA)在甲基)-8~氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧3-位进行缩合反应，制得3-(1-甲 基-1H-四唑-5-硫代酸，为第三代注射用广谱头孢菌素，由日本住友制甲基)-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧药公司和山之内制药公司联合开发，于1985年在日酸(7TMCA戒甘朴酴朴再与D-对羟基苯甘氨酸本首次上市，随后，在世界多个国家上市销售。(DHI中国煤化工后与6-甲基-4-经基烟TYHCNMHG收稿日期: 2009-10-27作者简介:陈林，男，生于1977年，助理研究员，主要从事新药的研究与开发。E-mail:cbdlin@126.com.278.头孢匹胺的合成陈林等H,C、酸反应得到头孢匹胺2; (2)、 DHPG与6-甲基-4--OH羟基烟酸反应制得2-(6-甲基-4-羟基吡啶-3-羰基)-氨基]-2-(4-羟基苯基)乙酸乙酯(NPA-Et)，再水解得H3CHN、)H到2-(6-甲基-4_羟基吡啶-3-羰基)-氨基]-2-(4-羟基苯基)乙酸(NPA-H), NPA-H活化后再与7-TMCA进行酰胺化反应得到头孢匹胺”3]; (3)、 7-ACA与DHPG在7-位缩合，再与6-甲基-4~羟基烟酸反应，最后于母体3-位与MTTA缩合得到头孢匹胺12.4; (4)、图1头孢匹胺的结构7-ACA先于7位与NPA-H缩合，再与MTTA反应得Fig. 1 The structure of cefpiramide到头孢匹胺1.21。H2N-MTTAHS-DHPG或行生物COOHCHy路线37-ACAhNiuHN-HCOH ^o Ny-chQCCH3.HO、F0NHOH路线47-TMCAFoOH 0。NPA-H路线1DHPG或衍生物hcN'路线2i是0HC^ N"CH2OCCH3)H H,C"OH0H;C~NH3 ;MTTA 7pH 0in_sCH2Sot中国煤化工YHCNMHG图2 文献报道的头孢匹胺合成路线Fig.2 Synthetic routes of cefpiramide reported in scientific or technical literatures中国抗生素杂志2010年4月第35卷第4期.279.路线(1)和路线(3)中，DHPG的手性中心和β-内路线(2)时，NPA-H的活化一般有两种方法: A.酰胺环会多次参与反应，由于DHPG易消旋，且头孢NPA-H溶于溶剂，加TEA催化，用氯甲酸酯制备的β-内酰胺环容易破坏，条件不易控制，不是好的混合酸酐叫; B、NPA-Na溶于溶剂，加吡啶催化,选择。路线(4)中，DHPG的手性中心也多次参与反用特戊酰氯制备混合酸酐[3]。方法A要求温度低应，且3-位缩合条件剧烈，易导致消旋化，所以也.至-40C，而方法B温度只需要-20C，比较而言，方不是好的选择。路线(2)先行合成NPA-H,而DHPG法A更耗能源，对设备的要求也更高，因此制备混.的手性是可以保持不变的，同时，市场上大量销售合酸酐时选择方法B。综上述，本文选择的路线见7-TMCA，所以，比较而言，该路线更优异。采用图3所示。HzC、-OH) OHHzC-=0HO、=oNHOHiHNa+Na-IH)HOfNPA-EtNPAHNPA-NaNa-Q_OHHzCaHQ是” H;CCH3H;CT CH3混合酸酐HzHsi-CH3 .(HC)zSiHN--CH2S'“凡COOHHC-Ssi~CH3HsCCOos(CH3) CH37-TIMCABSAi月_ _s、TEACPM.TEACPMHHzC^ NCH2S中国煤化工头孢匹胺粗品头孢匹脚MYHCNMHG图3本文选择的头孢匹胺合成路线Fig. 3 Synthetic route of cefpiramide intoduced in this paper.280.头孢匹胺的合成陈林等2实验部分献157.8%)，纯度98.5%(文献196.4%)。2.1 仪器设备及试剂20g头孢匹胺三乙胺盐溶解于200mL水中，调WRS-1B型数字熔点仪(未校正); SCL-10Avp型PH2.5，析出晶体，过滤，烘干,得成品16.4g,收率岛津高效液相色谱仪，色谱条件: ODS柱，检测波94.9%(文献179.3%)，纯度99.1%(文献("98.4%)。长: 254nm， 流速: 1mL/min, 柱温: 30C，流动3结果与讨论.相: A、磷酸二氢钾0.01 mol/L(lmol/L氢氧化钠调与文献相比，本文综合起来有以下几个特点。pH6.8)，B、甲醇，A:B=75:25; Perkin-Elmer241型3.1 关于NPA-H的制备旋光仪; YP1201N型电子天平。文献[1用BSA硅化保护DHPG及其类似物，再与NPA-Et, 7-TMCA，BSA为市售工业级，其他试酰氯反应，条件温和，不会消旋，但是，实验发现剂为市售分析纯。BSA硅化DHPG保护不完全，收率较低。2.2 实验过程文献!"用TEA水解NPA-Et,实验表明，虽可脱掉2.2.1 NPA-H的制 备乙基保护基，但由于反应时间较长，消旋较严重，50gNPA-Et置于500mL三口瓶，滴加乙醇和[a]B°≈-20°C, D-型仅约60%，L-型约40%。 如果缩短氢氧化钠水溶液500mL，于一定温度下搅拌至反反应时间，乙基脱除又不彻底，收率很低。应完全，盐酸调节pH值2.5，结晶，过滤，烘干，用氢氧化钠水溶液水解，即使温度至0C,消旋得39.4g产物，收率86.3%， D-型纯度大于98.0%，也很严重，这可能因为体系碱性太强。[a]_20=-129.74°(c=1，DMF)(另，-71.32°， c=1,本文方法既能很好地脱除保护基，又能很好的5%NaHCO,), mp: 239-240C(文 献228-229"C)。保持手性中心，可以得到比较理想的收率。文献无2.2.2 NPA-Na的 制备比旋度数据，本文测试了NPA-H [a]',可供科技工50gNPA-H悬浮于100mL水中，加入碳酸钠，搅作者参考。拌，并升温至45C，加入5-10倍丙酮，搅拌，结3.2关 于NPA-Na的制备晶，过滤，烘干，得NPA-Na52.6g，收率98.0%，该制备方法未见文献报道。[a]6*=-131.54°(c=1，DMF)(另，-59.03°, c=1,最初用有机溶剂溶解NPA-H，再将此溶液滴加5%NaHCO; -59.26°, c=l, 水)，mp: 259-261C,至异辛酸钠的溶液中，按此工艺，NPA-Na含有较多D-型纯度大于98.0%。溶剂，烘烤时易于结胶，难以除去，计量不准确;2.2.3头 孢匹胺粗品的制备而实验所用方法，简单易操作，无消旋化，计量准84.6gNPA-Na溶解于400mL DMF中，加入3.0mL确。文献无比旋度及熔点数据，本文测试了NPA-Na吡啶，搅拌，冷却至-20"C.40mL特戊酰氯滴入反应的[a]°及熔点。.液。加毕后，200mL CH,CI,洗器壁，加入反应液，33 关于CPM-H的制备搅拌反应1.5h。备用。文献[3)中，CPM-H粗品收率100.7%，纯度65.6g7-TMCA悬浮于350mL CH,Cl中，搅拌，81.0%，但按其操作实际收率仅约70%，而且溶剂难加入74mL BSA。再50mL CH,CI,洗器壁，室温搅拌于回收，易污染，不经济。改变条件后，有机溶剂至全清。缓慢滴加至前述混合酸酐溶液中，再加入易回收，环境污染少。细化操作，减少了母液中的48mL TEA，搅拌反应过夜。损失，收率97.3%， 纯度89.0%， 在几乎维持收率的水200mLx3提取反应液，合并水相，CH,C1,同时，样品纯度也略有提高。同时，精制收率高于1000mLx3洗涤水相。调节水相pH值2.5,过滤，炒文献值，由45.8%提 高至71.2%。干，重120.5g， 收率97.3%(文献[)100.7%), 纯度总之，本工艺易操作，三废少，收率较高，为89.3% (文献B181.0%)。中试生产提供了依据，易于工业化生产。2.2.4头 孢匹胺成品的制备中国煤化工61.2g头孢匹胺粗品悬浮于300mL甲醇中，加入14.7mL TEA.搅拌30min, 加入活性炭3g,脱色lhDHCNM H G。.D-7-[-(4-Hydroxy-6-后过滤。室温搅拌滤液，加入390mL THF,搅拌至methylnicotinamido)-4hydroxyphenylacetamido]-3-(1-微混，养晶，过滤，干燥，得53.5g，收率75.0%(文(下转304页).304.中国抗生素杂志2010年4月第35卷第4期成功构建蛋白质接合界面，并应用于人体工程学,参考文献这为β-内酰胺酶抑制肽的开发提供了新的途径。本1] Doran J L, Leskiw B K, Aippersbach s, et al. Isolation and研究通过计算机分子三维模拟设计，成功构建并合characterization of a beta-lactamase inhibitory protein from成了6段β-内酰胺酶抑制肽，但是在鉴定活性的过程Streptomyces clavuligerus and cloning and analysis of the中发现抑制肽②和抑制肽⑤无法溶解，抑制肽④在corresponding gene[J]. J Bacteriol, 1990, 172(9): 4909-保存途中大部分已经分解，故仅鉴定其它3段抑制肽4918.活性，考虑原因可能跟合成的抑制肽性质不稳定有2] Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance关。目前尚无对β-内酰胺酶抑制肽活性鉴定的标准Standards for Antimicrobial Susceptibility testing Document方法，故我们采用试管稀释法，选择要进行底物动M100-S17[S]. CLSI, 2007.力学研究的8株细菌，测定加入抑制肽前后的MIC来[3]朱为民， 钱元恕. TEM型B-内 酰胺酶动力学研究[J].中初步判断抑制肽有无活性，而经过鉴定其余3段抑制国抗生素杂志, 2001, 26(6): 460-463.肽均具有- -定β~内酰胺酶抑制活性。结果显示，3段[4] 陈惠黎,李文杰分子酶学[M].北京:人民卫生出版杜,抑制肽的抑制活性及抑制范围有限，因对抑制肽活1983: 177-312.性的初步鉴定，我们随机选取1 : 1的抗生素与抑制[5] Davies J. Inactivation of antibiotics and the dissemination of肽配比浓度，而抗生素与抑制肽之间的不同配比浓resistance genes[J]. Science, 1994, 264: 375-382.度以及抑制肽本身的抑制效力都可能对结果造成影[6] Imtiaz U, Billings E, Knox J R, et al. Inactivation of classA响，这有待进一步研究。B-lactamase by clavulanic acid:the role of arginine 244 inMatusumoto等I9]研究发现β-内酰胺酶抑制蛋白a proposed nonconcerted sequence of events[J]. Jam Chem(肽)不是对所有的B-内酰胺酶均有抑制作用，而且抑Soc, 1993, 115: 45-4442.制活性差别较大。对3段抑制肽的抑制动力学研究结[7] Reichmann D, Rahat O, Albeck S, et al. The modular果显示3段抑制肽的抑酶方式均为竞争性抑制，且抑architecture of protein-protein binding interfaces[]. Proc制常数较大，说明抑制活性较弱，而且3段抑制肽对Nat IAcad Sci USA, 2005, 102(): 57-62.酶的亲和力大小无一定规律性， 这可能与抑制肽抑[8] Reichmann D, Cohen M, Abramovich R, et al. Binding Hot酶的选择性有关，与国外文献报道基本一致。面对Spots in the TEM1-BLIP Interface in Light of is Modular越来越严重的细菌耐药问题，开发强力有效的β-内Architecture[]. J Mol Biol, 2007, 365(3): 663-679.酰胺酶抑制肽及其它类型β-内酰胺酶抑制剂，以抵9] Matusumoto T, Beach D. Premature initiation of mitosis in抗耐药性致病菌株，将为临床治疗严重感染提供有yeast lacking RCCI or an interacting GTPase[J]. Cell, 1991,效的新药。66: 426-428.(.上接280页)cephalosporin compound : JP, 59065094[P].1984-04-13.methyltetrazo1-5-yl)thiomethyl-3- cephem-4-carboxylic[4] Yamada H, Tobiki H, Jimpo K, et al. New broad-sectrumacid[P/JP54030197,1979-03-06.cephalosporins with antipseudomonal activity. II.[2] Yamada H, Tobiki H, Jimpo K, et al. New broad-spectrumSynthesis and antibacterial activity of 7b-[D-2-(4-hydroxy-cephalosporins with Antipseudomonal atiyityll.Synthesis6-methylpyridine-3-carbonylamino)-2-(4-hydroxyphenyI)and antibacterial activity of 7b-[2-acylamino-2-(4-acetamido]-3-(methyl or substituted methyI) cepb-3-em-4hydroxyphenyl)acetamido]-3-[(1-methyl-1H-tetrazol-5-yl)中国煤化工。, 36(5): 543-51.thiomethylceph-3-em-4-carboxylic acids[J]. J Anibiot,[$]1. 7-(N-Sustituted-2-1983, 36(5): 532-42.TYHC N M H -rcpen-roxyic[3] Tskeuchi Y, Yanagida T, Jinbo s, et al. Preparation ofacid derivatives:DE, 2737066[P]. 1978-2-23.