专利名称：口服非酯型抗生素头孢丙烯的制备方法
技术领域：
本发明涉及药物化学技术领域。具体涉及第二代口服非酯型抗生素头孢丙烯的制备方法。
背景技术：
β内酰胺类抗生素通过共价键与细胞壁合成有关的青霉素结合蛋白(PBPs)结合而抑制细菌细胞壁的合成、选择性好.是最重要的一类抗感染药物；半个多世纪来在化学结构上，由青霉烷衍生物发展到氧青霉烷、青霉烯、氧青霉烯、碳青霉烯、头孢烯、氧头孢烯、碳头孢烯乃至单环β内酰胺；在来源上，产生菌由真菌发展到放线菌乃至细菌，而半合成与全合成β内酰胺又有效地弥补了天然β内酰胺的缺陷；在抗菌作用上，由仅对G菌与少数G菌有效发展到对绝大多数细菌都有较强作用，并出现了抗菌作用以外的生物活性。
1990年至今，各国首次应用的β内酰胺类抗生素共18种.其中有头孢菌素14种.碳青霉烯2种。还有一批颇具特色的新品种正在研究开发中。
头孢丙烯为抗革兰阳性、阴性菌的半合成广谱头孢菌素，对葡萄球菌、肺炎链球菌活性优于头孢克洛，对金葡球菌青霉素酶稳定性比头孢克洛强。本品口服后血药浓度高，半衰期约1.3h，血清蛋白结合率约45％，尿中24h原型回收率约70％～80％。CFPZ剂量达1000mg时耐受性仍良好，主要由肾清除。口服吸收良好，呈线性药动学关系。它适用于咽喉炎、扁桃炎、急性支气管炎、肺炎、猩红热、急性化脓性中耳炎、化脓性淋巴疖炎、包皮炎、疖、脓疡、葡萄球菌性综合征、脓痂疹、尿道感染等治疗，是一种很有希望的新口服半合成头孢菌素。
关于头孢丙烯的制备方法为以二苯基甲基-7-氨基-3-氯甲基-3-头孢烯-4-羧酸酯(1)为初始物，以N-叔-丁氧羰基(Boc)保护的苯甘氨酸(2)用二环己基碳二酰胺(DCC)酰化，定量得到7-(N-Boc—苯甘氨酰基)-3-氯甲基头孢羧酸酯(3)，再用NaI处理得到相应的碘化物，三苯膦处理则碘化物转成为三苯膦鎓碘化物(4)。在绝大多数情况下从1的氯化物不经分离可制备(4)，碘化物总收率约60％～90％。
(4)在二氯甲烷或氯仿中在碱如NaOH、Na2CO3或NaHCO3存在下，于室温用适当的醛完成Wittig反应，其混和物用硅胶柱纯化，得3-烷烯基衍生物(5)，收率20％～80％。该法进行的Wittig反应物3-位侧链以顺式(cis-)异构体占优势，尽管HPLC分析(5)的小组份的反式(trans-)异构体含量15％～20％，但它们不经分离而用于下步反应。
(5)在室温下用三氟乙酸(TFA)、茵香醚去保护得终产物的TFA盐粗品，以反相柱色谱纯化得到主要为顺式异构物(6)和小组份反式异构物(7)的产物。
消旋苯甘氨酸衍生物用于7-N-酰化。从化合物3到化合物6而得到为相应对应空间异构体的混合物。最后一步反应产物上反相色谱柱以分离7-位侧链α-碳D-、L-型异构体，3-位侧链为顺式构型，但相应的3-位反式异构体量很少而不能被分离。头孢丙烯的总收率40％。
该方法路线长，反应收率较低，所用试剂复杂，反应条件苛刻，很难实施工业化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，设计一种成本低，操作简便的制备方法。
本发明提供了一种制备头孢丙烯的方法。该方法包括下列步骤(1)以7-苯乙酰氨基-3-氯甲基-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯为起始原料，在10～20克碘化钠存在下与25～35克三苯基膦反应生成关键中间体磷鎓盐；其中温度26～28℃；反应时间2小时；溶剂二氯甲烷和水；(2)步骤(1)的磷鎓盐与乙醛进行Wittig反应生成7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；其中温度-10℃；反应时间16～20小时；溶剂二氯甲烷；(3)步骤(2)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；其中温度0～10℃；反应时间1.5小时；溶剂二氯甲烷；(4)步骤(3)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；用15～25ml间甲酚去除甲氧基苄基后得到7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸；其中温度-10～-20℃；反应时间1.5小时；溶剂二氯甲烷和水；(5)步骤(4)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；在3～10克固定化青霉素乙酰化酶的作用下与对羟基苯丙氨酸缩合，制得头孢丙烯；其中温度0～5℃；反应时间1小时；溶剂甲醇和水。
在该反应过程中，GCLE到中间体GPRE的反应条件较温和，容易操作。中间体GPRE到APRA的反应为“一锅勺”进行，中间产物无需分离纯化即可直接用于下步反应，简化了生产过程。适合产业化生产。
具体实施例方式
1、7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯(GPRE)的制备1L反应瓶中投入GCLE 50g(102.7mmol)、碘化钠16.2g(107.8mmol)、三苯基磷28.3g(107.8mmol)，搅拌，加入300ml二氯甲烷和300ml水，氮气保护下在26～28℃反应2小时。分出有机相，冷至0℃，加入0.5N的氢氧化钠溶液，搅拌约3小时，收集有机相，用水(200ml)洗涤，分去水层，加200ml二氯甲烷，冷至-10℃，加入2-丙醇250ml及40％的乙醛130ml，搅拌16小时。加入20％的硫代硫酸钾水溶液250ml，搅拌25分钟，分出有机相，再加入20％的硫代硫酸钾水溶液200ml，搅拌10分钟，分出有机相，用水(300ml)洗涤，收集有机相，旋蒸浓缩至干，加入200ml异丙醇继续旋蒸浓缩至有大量固体析出，在冰水浴中加入水100ml，搅拌3小时。过滤，45℃真空干燥，得淡黄色固体36.1g，收率73.3％。
2、7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸(APRA)的制备100ml反应瓶中投入五氯化磷5g、二氯甲烷25ml，搅拌下加入吡啶1.48ml，冷至10℃，加入GPRE，保持温度不超过5℃，搅拌反应1.5小时，冷至-20℃，滴加1，2-丙二醇5ml，加毕在-10℃搅拌1.5小时后，加入20ml间甲酚，使温度不超过-5℃搅拌3小时。向反应液中加入50ml水，搅拌10min，收集有机相，用2N盐酸25ml分三次萃取，合并水层，用50ml二氯甲烷洗，分除有机层。所得水溶液加入活性炭搅拌30min，过滤，用20％氢氧化钠溶液调pH到2.0，析出固体，过滤，分别用水和丙酮洗涤，减压干燥，得APRA 2.15g，收率85.6％。
3、头孢丙烯的制备3.1对羟基苯丙氨酸乙酯制备在100ml烧瓶中加入15ml乙二醇(269.0mmol)、对羟基苯丙氨酸10g(59.82mmol)，混匀，室温下加入5ml浓硫酸，然后升温至55℃，搅拌反应17小时，反应完毕后，将混合物的温度降至0～3℃℃，加水10ml，用25％的氨水调节pH至1.0。对羟基苯丙氨酸乙酯溶液(溶液A)不需要精制或进一步的净化，可直接用于下步反应。
3.2头孢丙烯DMF盐制备取上述A溶液20.7ml，室温下加入水31.5ml。用25％氨水调节pH至7.5，再入APRA(cis/trans＝95/5)2.4g(pH约为7.0)，用25％氨水复调pH 7.5。将反应液冷却至10～15℃，用4N-HCl溶液调pH至6.5，再加入4.8g固定化青霉素乙酰化酶做催化剂。在此温度下搅拌反应1.5～2.0小时，并用25％氨水调节pH在6.0～6.5之间，用HPLC监测头孢丙烯APRA大约为20。反应完毕后，将催化剂过滤，滤层用水洗涤。HPLC检测滤液含量为92％。
在上述滤液中加入10ml DMF，减压浓缩，有头孢丙烯-DMF盐结晶析出。再加入DMF 20ml，搅拌室温反应30min。反应完毕后，将混合液过滤，滤层用1mlDMF及5ml丙酮洗涤，滤液进行减压干燥，得头孢丙烯-DMF盐(即头孢丙烯粗品)，收率为85.7％。
3.3头孢丙烯的制备将所得头孢丙烯粗品加入预先冷却至0～5℃的15ml水中，用0.5N-HCl调节混合液的pH值至4.5，加入预先冷却至5℃的甲醇15ml，并在此温度下搅拌反应1小时。过滤，滤层用7ml 50％的甲醇和10ml丙酮洗涤。减压干燥，得头孢丙烯，(含量不低于90.1％，顺反比为95.8∶3.7，结晶水含量不低于5.5％(KF))，收率为86.7％。
4、结构确证
4.1元素分析仪器型号CARLO-ERBA 1106元素分析仪1、测试结果表1、元素分析数据列表
样品的元素分析测定值与理论值(按1.5份水计算)一致。
4.2紫外光谱1、仪器型号HP-8452A紫外可见分光光度计2、仪器校正钬玻璃3、测试条件H2O0.1mol/L HCl0.1mol/LNaOH样品浓度(μg/ml) 5.03 8.3816.774、测试结果表2、紫外光谱数据列表
5、解析样品紫外光谱的主要吸收为π→π*跃迁，归属为苯环的K带和B带。
4.3红外光谱1、仪器型号Nicolet FTIR-670红外光谱仪2、仪器校正聚苯乙烯薄膜3、测试条件KBr压片法4、测试结果表3、红外光谱数据列表
5、解析a、3542，3460cm-1为胺基、羟基的伸缩振动。
b、～3200cm-1的宽峰可能为水的吸收。
c、3051，1515，812cm-1为苯环的碳氢伸缩振动、骨架振动和摇摆振动，且为对位取代。
d、3000-2800，1396cm-1为饱和碳氢的伸缩振动和弯曲振动。
e、1760cm-1宽而强的吸收峰为羧酸、β-内酰胺的羰基伸缩振动。
f、1682cm-1为酰胺羰基伸缩振动(酰胺I)。
g、1561cm-1的宽强峰为碳氮单键伸缩振动和胺基弯曲振动的加合(酰胺II)。
h、1235cm-1为羟基苯的碳氧单键伸缩振动。
i、样品的红外光谱证明了苯环、酰胺、羧酸、甲基、亚甲基、水等基团的存在4.4核磁共振谱1、仪器型号Varian INOVA-400核磁共振仪2、测试条件溶剂D2O1H、13C、DEPT、COSY、HMQC、HMBC谱3、测试结果
表4、核磁共振1H、COSY谱数据列表
4、解析a、结构中有一个甲基。19位甲基可能因构像翻转的原因(重水的粘度较大)，显示两个二重峰。紧邻左边的弱二重峰，可能为其异构体峰。
b、结构中有一个亚甲基。巯杂-氮杂双环2位亚甲基为典型的AB型。
c、结构中有三个次甲基。β-内酰胺6，7位两个质子相互偶合，各显示二重峰；10位质子显示单峰。
d、结构中有双键质子两个。17，18位两个质子，前者粗略地显示为二重峰，后者为多重峰。
e、结构中有苯环质子四个。13，15位质子位于酚羟基的邻位，化学位移高于正常的苯环质子。对位取代的四个质子显示典型的AA’BB’型。
f、由于该化合物仅在水中溶解度较好，故用重水为溶剂，活泼氢未观测到。
g、核磁共振氢谱给出了甲基、亚甲基、次甲基、双键、苯环的信息。
表5、核磁共振13C、DEPT、HMQC谱数据列表
5、解析a、结构中有一个甲基，DEPT谱示↑。全谱最高场的为19位甲基碳，HMQC谱示与其质子对应。
b、结构中有一个亚甲基，DEPT谱示↓。2位亚甲基位于次高场，HMQC谱示与AB型的两个质子对应。
c、结构中有三个次甲基，DEPT谱示↑。由HMBC谱确定了6，10位碳，谱图显示前者与2位质子相关，后者与12，16位质子相关。7位碳对应的氢与6位氢相关(COSY谱)。
d、结构中有双键CH碳二个，DEPT谱示↑。在HMBC谱上，17，18位碳均显示与19位质子的相关，但17位碳还显示了与2位质子的相关而18位碳未显示。
e、结构中有苯环CH碳四个，DEPT谱示↑。13，15位碳位于活化基团羟基的邻位，其化学位移值高于常规的苯环碳；12，16位碳的化学位移值类似于常规苯环碳。四个碳两两重叠，峰高很明显。
f、结构中有七个季碳。①羰基碳(3个)位于全谱的最低场，HMBC谱中显示了8位碳与7位质子相关；9位碳与10位质子相关；20位碳未见相关点。②苯环季碳(2个)14位碳直接邻氧，化学位移较低场；11位碳稍高场。③双键季碳(2个)3，4位碳在HMBC谱上均显示了与2位质子的相关，4位碳直接邻氮，所以其化学位移值比3位碳低场些。
g、碳谱说明甲基、亚甲基、苯环、双键和羰基等的存在，其碳的类型与该化学结构相符。
4.5质谱1、仪器型号Q-Tofmicro质谱仪2、测试条件ESI源3、测试结果与解析该化合物未含水的分子量为389。m/z390[M+1]+为分子量加1；m/z412[M+Na]+为分子量加钠；m/z779[2M+1]+为2倍的分子量加1；m/z801[2M+Na]+为2倍的分子量加钠。图谱中的离子峰归属合理，符合ESI规律。
4.6热分析1、仪器型号PE DSC-7差示扫描量热仪PE TG-7热重仪2、测试条件
3、试结果与解析DSC图谱显示在203℃有一放热峰。TG谱在50℃-200℃之间显示的失重量为5.7％，规定的水份含量在4％-6％之间。
4.7粉末X-射线衍射分析1、仪器型号Philips Analytical X-Ray B.V.
2、测试条件TargetCu 40kv 20mA scanspeed 0.23、测试结果表7、X-衍射数据列表
样品的X-射线衍射图谱给出了角度、面间距和相对强度的数椐。
4.8综合解析4.8.1样品的元素分析测定值与该化合物分子式理论值一致。
4.8.2结构中 的特征表现IR谱中显示苯环、胺基、羟基和酰胺的吸收峰。
NMR氢谱中苯环质子AA’BB’的裂分类型和碳谱中四个碳的两两重叠峰为典型的对位取代；碳谱低场区域显示一个邻氧苯环季碳和一个邻碳苯环季碳。碳谱低场区域亦显示了酰胺羰基碳。这些信息支持该片段的存在。
4.8.3结构中 的特征表现IR谱显示了羧酸、β-内酰胺羰基的吸收峰。
1HNMR谱及COSY谱显示了甲基且与双键质子的相关；巯杂-氮杂双环上亚甲基质子典型的AB型裂分；β-内酰胺6，7位质子各为二重峰的典型特征。13CNMR谱低场区域显示了β-内酰胺羰基和羧酸羰基峰，以及双键的两个季碳且能区别邻氮或邻碳。这些信息支持该片段的存在。
4.8.4结构中H2O的特征IR谱显示在约3200波数左右水的吸收宽峰。TG谱显示了水的失重。
4.8.5核磁共振氢谱的质子数，碳谱的碳原子数，DEPT谱的类型均与该化合物相符。
4.8.6质谱的离子峰，分子量加钠峰，与该化合物的分子量相符。
4.8.7样品的HPLC图谱显示，其Z、E构型与进口Z、E标准品对照保留时间一致。
4.8.8综上所述，样品的化学结构可以确证为头孢丙烯。
权利要求
1.一种头孢丙烯的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤(1)以7-苯乙酰氨基-3-氯甲基-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯为起始原料，在10～20克碘化钠存在下与25～35克三苯基膦反应生成关键中间体磷鎓盐；其中温度26～28℃；反应时间2小时；溶剂二氯甲烷和水；(2)步骤(1)的磷鎓盐与乙醛进行Wittig反应生成7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；其中温度-10℃；反应时间16～20小时；溶剂二氯甲烷；(3)步骤(2)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；其中温度0～10℃；反应时间1.5小时；溶剂二氯甲烷；(4)步骤(3)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；用15～25ml间甲酚去除甲氧基苄基后得到7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸；其中温度-10～-20℃；反应时间1.5小时；溶剂二氯甲烷和水；(5)步骤(4)的7-苯乙酰氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯在3～8克五氯化磷、1～2ml吡啶、3～8ml 1，2-丙二醇存在下去除7位保护基生成7-氨基-3-(丙-1-烯基)-4-头孢烷酸对甲氧基苄酯；在3～10克固定化青霉素乙酰化酶的作用下与对羟基苯丙氨酸缩合，制得头孢丙烯；其中温度0～5℃；反应时间1小时；溶剂甲醇和水。
全文摘要
本发明提供了一种口服非酯型抗生素头孢丙烯的制备方法。本发明的方法反应路线较短，各步反应条件温和，中间产物无需分离纯化即可直接用于下步反应，操作简便，适于规模型的工业化生产。
文档编号C07D501/22GK101024649SQ200610024099
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者初秀海, 朱晔, 柯慧 申请人:上海医药科技发展有限公司