硫酸依替米星的合成工藝改進

硫酸依替米星的合成工藝改進

硫酸乙二醇是中國科學家開發(fā)的一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的半合成氨基糖苷類抗生素。它具有高效、低毒、抗耐藥性等特點。這是唯一獲得國家藥物證書的抗感染藥物。硫酸依替米星的體外抗菌作用研究和Ⅱ、Ⅲ臨床試驗均證明了本品治療常見的細菌性感染具有較高的安全性和有效性。廣泛適用于對本品敏感的綠膿桿菌、變形桿菌、沙雷氏菌屬等引起的感染以及對慶大霉素、卡那霉素、甲氧西林、阿米卡星等多種藥物耐藥的克雷伯氏菌屬、大腸桿菌屬、葡萄菌屬等引起的感染,此外還適用于對青霉素過敏的患者作為優(yōu)良治療劑。硫酸依替米星具有較高的臨床總有效率及細菌清除率,同時具有較低的耳、腎毒性不良反應發(fā)生率,證明了硫酸依替米星是臨床應用中高效、安全的新一代半合成氨基糖苷類廣譜抗生素。發(fā)明專利報道了1-N-乙基慶大霉素C1a衍生物可制成片劑、注射液、粉針劑、滴眼劑、軟膏劑、氣霧劑等多種劑型,目前臨床應用的有注射液、粉針劑兩種。目的專利報道的半合成反應存在著反應選擇性不高,分離程序復雜且效率較低,導致總收率偏低等問題。因此,開展硫酸依替米星原料藥高收率或高選擇性合成工藝的改進必將促進其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進程。本課題的研究以發(fā)明專利報道的半合成路線為基礎,從慶大霉素C1a出發(fā),通過設計更合理的反應條件及分離條件,采用選擇性更好的反應及經(jīng)濟、有效的基團保護方法,以及對工藝參數(shù)進一步優(yōu)化,探索選擇性更高且更加經(jīng)濟的半合成工藝。專利合成路線GMC1a?→??????DMF或DMSO醋酸鈷?乙酐3?2′?6′?GΜC1a→DΜF(xiàn)或DΜSΟ醋酸鈷?乙酐3?2′?6′-三(N-乙酰)慶大霉素C1a(P1)?→脫鈷處理柱分離?濃縮P1C1a(Ρ1)→脫鈷處理柱分離?濃縮Ρ1(純度90～95%)?→?低溫反應乙醛?硼氫化鈉3?2′?6′?90～95%)→低溫反應乙醛?硼氫化鈉3?2′?6′-三(N-乙酰)-1-N-乙基慶大霉素C1a(P2)?→層析柱分離C1a(Ρ2)→層析柱分離純度較高的P2?→????????水解回流反應1mol?L?1NaOHΡ2→水解回流反應1mol?L-1ΝaΟΗ水解液?→柱分離1?N?→柱分離1-Ν-乙基慶大霉素C1a(純度90%以上)→炭脫色成鹽→炭脫色成鹽冷凍干燥?→→硫酸依替米星成品實驗1儀器、試劑和儀器主要儀器:三口反應瓶;冷凝管;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(R-201);電動攪拌機(JB50-D);真空冷凍干燥機(GZL6B);高效液相色譜儀(HP1100);自動旋光儀(WZZ-2B)。試劑:慶大霉素C1a凍干粉為工業(yè)級(含量≥88%);二甲基亞砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、二氯甲烷、六甲基二硅胺烷、硼氫化鉀、鹽酸、氫氧化鈉為化學純;醋酸鈷、醋酐、乙醛、乙醇、濃硫酸為分析純。2實驗設計步驟2.13dmso的去除A.在裝有攪拌裝置的500ml干燥三口反應瓶中,投入120gDMSO,保溫,再加入15g慶大霉素C1a凍干粉,攪拌溶解后投入16g的醋酸鈷,攪拌反應并保溫,緩慢滴加醋酐8ml,繼續(xù)攪拌至反應完全。加入去離子水200ml,冷卻至室溫,調(diào)節(jié)反應液?pH3～4后,進行脫鈷處理,真空抽濾得到澄清濾液。將濾液通入陽離子交換柱中,通去離子水以去除溶劑,再通入2mol·L-1氨水進行氨水解,收集出口處有旋光值的流出液,將收集液真空抽濾,濾液經(jīng)真空濃縮至40ml后,冷凍干燥得淡黃色固體15.6g,經(jīng)計算含量為90.3%,收率為81.25%(對流出液檢測,未檢出鈷離子)。B.將A.中溶劑DMSO分別換成等量的去離子水、DMF,重復實驗A.,結(jié)果如表1。C.將A.中醋酸鈷分別換成等摩爾數(shù)的醋酸銅、醋酸鋅各12.8g、14.1g,重復上述實驗A.,結(jié)果如表2。2.21分離-n-乙基慶大霉素aA.在裝有帶干燥管的回流冷凝管、攪拌裝置的500ml干燥三口反應瓶中,投入乙二醇二甲醚80ml,乙腈20ml,六甲基二硅胺烷19g,濃硫酸分別0.1、0.2、0.3、0.4ml(反應情況見表3),攪拌均勻后,加入3,2′,6′-三(N-乙酰)慶大霉素C1a凍干粉15g,加熱回流,待反應完全后,改為蒸餾裝置常壓加熱蒸出溶劑約70ml。B.將A.中得到的反應液降至室溫后,投入二氯甲烷50ml,室溫條件下,邊攪拌邊滴加乙醛1.6g,加入硼氫化鉀2.0g,硼酸緩沖液20ml,攪拌反應1h后,常壓加熱蒸餾,蒸出部分溶劑。C.加入20%NaOH溶液100ml,加熱回流12h,降至室溫,真空抽濾得澄清濾液。D.將濾液通入大孔樹脂柱,用去離子水沖柱,至出口pH為8～9時,換用5%的乙醇沖柱,至出口流出液慶大霉素C1a含量與1-N-乙基慶大霉素C1a含量相等時,換用10%的乙醇沖柱,收集1-N-乙基慶大霉素C1a含量≥90%的流出液,當其含量<90%以后,換用15%的乙醇沖柱,至1-N-乙基慶大霉素C1a含量≥90%時收集流出液,合并1-N-乙基慶大霉素C1a含量≥90%的流出液,真空抽濾,濾液用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至約50ml溶液。E.用專利路線合成1-N-乙基慶大霉素C1a,與設計實驗的結(jié)果比較見表4。2.3制備濾液、濾液在以上濃縮液中滴加8mol·L-1硫酸至pH=5～6,加入活性炭1g,加熱保溫下,攪拌1h,真空抽濾,得無色濾液。將濾液冷凍干燥得白色固體8.6g。用HPLC法檢測含量為91.2%,以3,2′,6′-三(N-乙酰)慶大霉素C1a計算收率46.0%,硫酸依替米星合成總收率為37.3%(以慶大霉素C1a含量90%計算)。結(jié)果1小試驗試驗的結(jié)果2實驗結(jié)果與分析采用工業(yè)級原輔料實施硫酸依替米星合成工藝的中試放大,中試工藝中原料配比、溫度參數(shù)和反應條件與實驗研究的條件相同,每批投料量以慶大霉素C1a凍干粉15kg計,連續(xù)投料10批,中試生產(chǎn)工藝穩(wěn)定,均獲得了符合國家藥品標準的硫酸依替米星原料藥成品(中試結(jié)果如表5),平均總收率為36.8%,與該工藝實驗研究結(jié)果基本一致。本工藝產(chǎn)生的廢水排入廢水處理站經(jīng)厭氧、好氧、曝氣等工序處理,達到國家二級排放標準后由城市污水處理廠接管作深度處理,產(chǎn)生的固體廢棄物桶裝后送城市固廢處理中心處理。結(jié)論本文在查閱大量文獻資料的基礎上,通過對大量反應條件進行實驗比較及優(yōu)化,采用了減少副反應的新步驟,對發(fā)明專利合成工藝進行了成功的改進。以硫酸依替米星發(fā)明專利報道的合成工藝為基本路線,從起始原料慶大霉素C1a凍干粉出發(fā),采用了過渡金屬離子絡合法保護部分氨基,并應用了發(fā)明專利未曾報道的硅烷化羥基保護新步驟,最后對目標反應基團C-1位氨基進行縮合-