专利名称：吡咯烷衍生物中间体及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的吡咯烷衍生物中间体及其制备方法，属于化学合成领域。
背景技术：
碳青霉烯类抗生素由于其广泛的抗菌活性而得到重视。已经上市的该类药品有亚胺培南、美洛培南等，由式(II)表示多尼培南是一个新的1β-甲基碳青霉烯抗生素，2位侧链是氨基磺酰胺取代的四氢吡咯环。构效关系研究表明，多尼培南侧链氨基的酰化或磺酰化有利于抗菌活性的增加，对革兰氏阳性菌的抑制活性高于美洛培南，对革兰氏阴性菌的抑制活性高于亚胺培南，对亚胺培南耐药菌也有效，对丝氨酸β-内酰胺酶和肾脱氢肽酶稳定，可用于脑部、肾脏和肺部的严重感染的治疗中国新药杂志2003年第12卷第9期700-703。
多尼培南的生产路线目前有两种，路线1是采用(1R，5R，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸二苯甲基酯和(2S，4S)-1-叔丁氧羰基-2-(N-叔丁氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基4-巯基吡咯烷反应生成保护的吡咯烷硫基碳青霉烯，然后用路易斯酸三氯化铝脱保护制备多尼培南(Organic Process Research &Development 2003，7，846-850；CN1032257)(如图-3所示)，该路线所使用的羧酸二苯甲基酯中间体国内尚无原料供应，成本非常高，采用路易斯酸三氯化铝脱保护后需使用二乙烯苯型大孔树脂柱进行纯化，给工业化生产带来不便，同时产品中残余的铝离子很难除尽，产品纯化的难度很大。
另一种路线2，采用(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-叔丁氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷用硫酸脱除叔丁氧羰基和乙酰基得到(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-氨磺酰氨基)甲基4-巯基吡咯烷，然后用和(1R，5R，6S)6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯反应生成保护的吡咯烷硫基碳青霉烯，再用钯/碳作催化剂进行氢解脱保护制备多尼培南(Organic ProcessResearch & Development 2003，7，846-850；CN1032257)(如图-4所示)，该路线使用硫酸脱除叔丁氧羰基和乙酰基制备(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷的过程中产生的碳正离子带来了较多副反应，产生的杂质很难除去，如果加入碳正离子捕捉剂则提高了生产成本，且硫酸脱保护所得中间体常温下为油状物，给工业化生产的计量投料带来困难。
发明内容
本发明的技术方案在于提供一种新型的吡咯烷衍生物中间体，本发明另一技术方案是提供该中间体的制备方法和将其应用于制备1β-甲基碳青霉烯抗生素-多尼培南。
本发明提供的吡咯烷衍生物中间体具有式(I)的结构 其中，PNZ表示对硝基苄氧羰基，R为-Ac(乙酰基)或-H。
本发明提供的式(I)的结构吡咯烷衍生物中间体制备方法，它由(2S，4S)-4-乙酰硫基-1-对硝基苄氧羰基吡咯烷-2-甲醇和N-对硝基苄氧羰基磺酰胺反应生成。
具体地说它包括(如图1)a、N-对硝基苄氧羰基磺酰胺的制备将对硝基苄醇先与氯磺酰基异氰酸酯经加成反应生成N-对硝基苄氧羰基氨基磺酰氯，再通入氨气经过N-酰化反应，得到N-对硝基苄氧羰基磺酰胺，再用酸酸化，溶剂萃取并重结晶得到N-对硝基苄氧羰基磺酰胺片状结晶；b、乙酰硫基吡咯烷衍生物的制备将(2S，4S)-4-乙酰硫基-1-对硝基苄氧羰基吡咯烷-2-甲醇、N-对硝基苄氧羰基磺酰胺和三苯基膦溶解，冰浴冷却下滴加偶氮二甲酸二异丙酯(与三苯基膦形成活性中间体作为缩合剂)，滴加完毕后升至室温继续反应30-240分钟，将反应液减压浓缩后加入无水乙醇溶解，冷冻析出沉淀即得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷。
(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷脱乙酰基得到巯基吡咯烷衍生物。
本发明提供的多尼培南的制备方法，是由上述吡咯烷衍生物中间体为原料制备，包括(如图2)a、乙酰硫基吡咯烷衍生物脱乙酰基制备巯基吡咯烷衍生物；b、巯基吡咯烷衍生物经过亲核取代反应制备(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯；c、(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯脱保护即得。
其中，a步骤所述脱乙酰基的方法为(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷溶解于四氢呋喃等有机溶剂，冰浴下加入无机碱(氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂等)的水溶液水解脱除乙酰基得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷的盐，用酸酸化，析出固体粘稠物，将之用少量溶剂溶解、加入另一种溶剂使之沉淀、过滤、干燥即得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷。
b步骤所述亲核取代反应反应是将摩尔比为1∶1-1.5的(1R，5R，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄基酯和(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷溶于DMF(N，N-二甲基甲酰胺)，冰浴冷却下加入叔胺(二异丙基乙胺或三乙胺等)反应1～4小时，反应混合物用乙酸乙酯稀释，依次用盐酸、饱和碳酸氢钠和饱和盐水洗涤以洗去叔胺、DMF、以及生成的磷酸二苯脂，无水硫酸钠干燥后浓缩至小体积，加入溶剂析出沉淀，过滤、干燥即得。
c步骤所述脱保护的方法为将(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯溶解、氢解还原得(1R，5S，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-[(3S，5S)-5-氨磺酰氨基甲基吡咯烷-3-基]硫基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸。
本发明提供的新型的吡咯烷衍生物中间体不含叔丁氧羰基(Boc)保护基团，制备方法简单，用于制备多尼培南，避免了酸解所产生的副反应，给产品的纯化带来便利。同时由该中间体脱乙酰基所得的(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷是固体粉末，这就为工业化生产中的计量投料带来便利。
图1是本发明吡咯烷衍生物中间体的制备路线；图2是本发明采用吡咯烷衍生物中间体制备多尼培南的路线；图3是多尼培南制备路线1；图4是多尼培南制备路线2。
以下通过具体实施例的方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明的限定。凡基于本发明上述方案作出的多种形式的修改、变换或替换均属于本发明。
具体实施例方式
实施例1吡咯烷衍生物的制备步骤1N-对硝基苄氧羰基磺酰胺的制备将38.285g(250mmol)的对硝基苄醇四氢呋喃溶液冷却至-40℃，向其中滴加21.75ml(250mmol)氯磺酰基异氰酸酯，滴加完毕后继续搅拌30分钟，然后通入氨气，30分钟后反应混合物用1当量盐酸酸化，将生成的沉淀用乙酸乙酯溶解，依此用水和盐水洗涤、无水硫酸钠干燥，减压浓缩后于乙酸乙酯-己烷中重结晶，得白色片状结晶55g(收率80％)，熔点160-162℃。
ESI-MS298[M+Na]+，314[M+K]+1HNMR(600MHz，DMSO-d6)δ5.29(s，2H，-O-CH2-Ar)，7.54(br，2H，-SO2NH2)，7.64(A2B2，2H，J＝8.7Hz，-ArNO2间位)，8.26(A2B2，2H，J＝8.7Hz，-ArNO2邻位)，11.38(br，1H，-CO-NH-SO2-)；13C NMR(600MHz，DMSO-d6)δ65.6(-O-CH2-Ar)，124.1(-Ar-NO2邻位)，128.8(-Ar-NO2间位)，144.3(-Ar-NO2对位)，147.6(-Ar-NO2原位)，152.0(C＝O，PNZ-)。
步骤2乙酰硫基吡咯烷衍生物的制备将(2S，4S)-4-乙酰硫基-1-对硝基苄氧羰基吡咯烷-2-甲醇35.5克(100mmol)、N-对硝基苄氧羰基磺酰胺41.25克(150mmol)和三苯基膦34.125克(130mmol)溶解于1000毫升四氢呋喃，冰浴冷却下滴加22ml(130mmol)偶氮二甲酸二异丙酯，滴加完毕后升至室温继续反应120分钟，将反应液减压浓缩后加入500毫升无水乙醇溶解，冷冻、沉淀出淡黄色无定形固体粉末54克，收率88％。
ESI-MS610.2[M-H]-；1H NMR(600MHz，CDCl3)δ1.6(m，1H，吡咯环H-3β)，2.33(s，3H，AcS-)，2.59(dt，1H，J＝14.0，8.7Hz，吡咯环H-3α)，3.17(dd，1H，J＝11.9，6.24Hz，吡咯环H-5β)，3.71(dd，1H，J＝14.9Hz，-CH2N(PNZ)SO2-)，3.92(m，1H，吡咯环H-4)，4.10(dd，1H，J＝15.3，10.2Hz，-CH2N(PNZ)SO2-)，4.20(dd，1H，J＝11.7，7.5Hz，吡咯环H-5α)，4.52(m，1H，吡咯环H-2α)，5.16(ABq，2H，J＝13.4Hz，-O-CH2-Ar)，5.25(br，2H，-O-CH2-Ar)，5.86(br，2H，-SO2NH2)，7.47(A2B2，2H，J＝8.46Hz，-ArNO2间位)，7.51(A2B2，2H，J＝8.46Hz，-ArNO2间位)，8.21(A2B2，2H，J＝8.52Hz，-ArNO2邻位)，8.23(A2B2，2H，J＝8.28Hz，-ArNO2邻位)；13C NMR(600MHz，CDCl3)δ30.5(Me-，AcS-)，34.7(吡咯环C-3)，39.1(吡咯环C-4)，50.6(-CH2NSO2-)，52.2(吡咯环C-5)，56.7(吡咯环C-2)，66.1(-OCH2-Ar)，67.4(-OCH2-Ar)，123.9(-ArNO2，邻位)，124.0(-ArNO2，邻位)，128.0(-ArNO2，间位)，128.5(-ArNO2，间位)，141.7(-ArNO2，对位)，143.1(-ArNO2，对位)，147.8(-ArNO2，原位)，148.0(-ArNO2，原位)，152.7(C＝O，PNZ-)，155.4(C＝O，PNZ-)，194.6(C＝O，AcS-)。
实施例2(3S，5S)-吡咯烷硫基碳青霉烯衍生物的合成步骤1巯基吡咯烷衍生物的制备将(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷50克(81.8毫摩尔)溶于200毫升四氢呋喃，冰浴下滴加6克氢氧化锂的20毫升水溶液，滴加完毕后继续搅拌120分钟，用6当量盐酸酸化，析出固体粘稠物，将之用乙酸乙酯溶解后再加入乙醇，冷冻、沉淀出淡黄色无定形固体粉末32克，收率68.8％。
ESI-MS592.1[M+Na]，608.1[M+K]+13C NMR(600MHz，CD3COCD3)δ34.3(吡咯环C-3)，39.0(吡咯环C-4)，50.2(-CH2NSO2-)，55.3(吡咯环C-5)，57.1(吡咯环C-2)，65.4(-OCH2-Ar)，66.8(-OCH2-Ar)，123.5(-ArNO2，邻位)，128.2(-ArNO2，间位)，128.4(-ArNO2，间位)，143.5(-ArNO2，对位)，144.6(-ArNO2，对位)，147.6(-ArNO2，原位)，147.7(-ArNO2，原位)，152.9(C＝O，PNZ-)，154.9(C＝O，PNZ-)。
步骤2保护的吡咯烷硫基碳青霉烯的制备将(1R，5R，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄基酯(17.82克，30毫摩尔)和(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷(22克，38.66毫摩尔)溶于250毫升DMF，冰浴冷却下加入二异丙基乙胺(7.23毫升，42.5毫摩尔)，120分钟后，反应混合物用乙酸乙酯稀释，依此用1当量盐酸、饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩至小体积，加入甲苯沉淀出固体，过滤、干燥得淡黄色无定形固体粉末27克(收率98.5％)。
ESI-MS911.9[M-H]-，13C NMR(600MHz，CD3COCD3)δ16.6，22.3，34.1，40.2，43.6，50.1，54.3，56.1，56.8，60.2，64.8，65.2，65.3，66.8，67.7，123.4，123.5，125.0，128.2，128.3，128.4，143.4，143.9，144.5，147.6，147.7，149.6，152.9，154.9，160.1，173.4。
步骤3脱保护将(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯(10克，10.95毫摩尔)溶于180毫升四氢呋喃中，加入120毫升水和10克10％钯/碳(含水量54％)，于0.5MPa氢气压下搅拌4小时后，反应混合物过滤除去催化剂，加入1.4克六水氯化镁，再加入300毫升四氢呋喃分相，分出水相后加入三倍体积的异丙醇，冷冻，将沉淀物减压干燥得(1R，5S，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-[(3S，5S)-5-氨磺酰氨基甲基吡咯烷-3-基]硫基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸的白色粉末2.269g(收率49％)。
ESI-MS421.1[M+H]+；1H NMR(600MHz，D2O)δ1.11(d，J＝7.26Hz，3H)，1.18(d，J＝6.48Hz，3H)，1.62-1.67(m，1H)，2.60-2.65(m，1H)，3.25-3.35(m，3H)，3.36(dd，J＝2.58，6Hz，1H)，3.43(dd，J＝4.77，10.11Hz，1H)，3.60(dd，J＝6.96，12.48Hz，1H)，3.8-3.84(m，1H)，3.92-3.96(m，1H)，4.12-4.16(m，2H)。
总之，本发明制备多尼配南使用了新型的吡咯烷衍生物中间体，该中间体不含叔丁氧羰基(Boc)保护基团，用于制备多尼培南，制备方法简单，避免了使用硫酸脱除叔丁氧羰基和乙酰基制备(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷的过程中产生的碳正离子带来了较多副反应的缺陷；同时，避免使用成本非常高的羧酸二苯甲基酯中间体，而且避免采用路易斯酸三氯化铝脱保护，克服残余的铝离子难以除尽的缺陷。同时由本发明提供的中间体脱乙酰基所得的(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷是固体粉末，这就为工业化生产中的计量投料带来便利。
权利要求
1.具有(I)结构的吡咯烷衍生物中间体 其中，PNZ表示对硝基苄氧羰基，R为-Ac或-H。
2.根据权利要求1所述的吡咯烷衍生物中间体，其特征在于所述R为-Ac。
3.根据权利要求1所述的吡咯烷衍生物中间体，其特征在于所述R为-H。
4.制备权利要求2所述的吡咯烷衍生物中间体的方法，其特征在于它由(2S，4S)-4-乙酰硫基-1-对硝基苄氧羰基吡咯烷-2-甲醇和N-对硝基苄氧羰基磺酰胺缩合反应生成。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于它包括a、N-对硝基苄氧羰基磺酰胺的制备将对硝基苄醇先与氯磺酰基异氰酸酯经加成反应生成N-对硝基苄氧羰基氨基磺酰氯，再通入氨气经过N-酰化反应，得到N-对硝基苄氧羰基磺酰胺，再用酸酸化，溶剂萃取、重结晶得到N-对硝基苄氧羰基磺酰胺片状结晶；b、乙酰硫基吡咯烷衍生物的制备将(2S，4S)-4-乙酰硫基-1-对硝基苄氧羰基吡咯烷-2-甲醇、N-对硝基苄氧羰基磺酰胺和三苯基膦溶解，冰浴冷却，滴加偶氮二甲酸二异丙酯或偶氮二甲酸二乙酯，升温至室温继续反应30-240分钟，将反应液减压浓缩后加入无水乙醇溶解，冷冻析出沉淀即得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷。
6.制备权利要求3所述的吡咯烷衍生物中间体的方法，其特征在于它是由(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷经水解脱乙酰基得到。
7.一种多尼培南的制备方法，其特征在于它由权利要求2所述的吡咯烷衍生物中间体为原料，制备方法包括a、乙酰硫基吡咯烷衍生物脱乙酰基制备巯基吡咯烷衍生物；b、巯基吡咯烷衍生物经过与(1R，5R，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄基酯进行亲核取代反应制备(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯；c、(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯经加氢还原脱保护即得多尼培南。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于a步骤所述脱乙酰基的方法为(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-乙酰硫基吡咯烷溶解于有机溶剂，加入无机碱的水溶液水解，脱除乙酰基反应得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷的盐，用酸酸化，析出固体粘稠物，有机溶剂溶解、精制、过滤、干燥即得(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于b步骤所述亲核取代反应是将摩尔比为1∶1～1.5的(1R，5R，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-二苯氧磷酰氧基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄基酯和(2S，4S)-1-对硝基苄氧羰基-2-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基-4-巯基吡咯烷溶于DMF，冰浴冷却下加入叔胺反应1～4小时，反应混合物用乙酸乙酯稀释，依次用盐酸、饱和碳酸氢钠和饱和盐水洗涤以洗去叔胺、DMF、以及生成的磷酸二苯脂，用无水硫酸钠干燥后浓缩，精制，过滤、干燥即得。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于c步骤所述脱保护的方法为将(1R，5R，6S)-2-[(3S，5S)-1-对硝基苄氧羰基-5-(N-对硝基苄氧羰基-N-氨磺酰氨基)甲基吡咯烷-3-基]硫基-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸对硝基苄酯溶解，氢解还原得(1R，5S，6S)-6-[(1R)-1-羟乙基]-2-[(3S，5S)-5-氨磺酰氨基甲基吡咯烷-3-基]硫基-1-甲基-1-碳代-2-青霉烯-3-羧酸。
全文摘要
本发明提供一种式(I)的化合物，其中，PNZ表示对硝基苄氧羰基，R为－Ac(乙酰基)或－H。本发明还提供了该化合物的制备方法和该化合物作为中间体，制备新型1β－甲基碳青霉烯抗生素－多尼培南的方法。本发明提供的吡咯烷衍生物中间体不含叔丁氧羰基(Boc)保护基团，制备方法简单，用于制备多尼培南，避免了酸解所产生的副反应，给产品的纯化带来便利。
文档编号C07D477/20GK1896057SQ200510021270
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者徐大勇, 唐云, 周武春, 于源, 刘忠荣, 李伯刚 申请人:成都地奥九泓制药厂