专利名称：一种亚胺培南中间体及亚胺培南的制备方法
技术领域：
本发明涉及N-甲亚胺基硫霉素(亚胺培南)合成中的一种新的中间体化合物(I)及制备亚胺培南的方法。
背景技术亚胺培南是一种著名抗生素，已经在许多专利及文献中报道过，如USP4,292,436，4,374,772，2002/0095034及Sletzinger et al.，Tetrahedron Lett.，21，4221-4224(1980)。
合成亚胺培南目前有三种路线(1)MERCK&CO INC，US4292436，1981-09-29路线
该工艺的优点是培南母核与亚胺侧链一步缩合而成，路线短收率高。缺点是保护的亚胺侧链(VI)非常不稳定在空气，水及酸碱情况下极易分解，或按下面反应结构发生变化为(VII)。
在实际操作中基本得不到亚胺侧链(VI)。
(2)MERCK & CO INC，US4374772，1983-02-22路线 该工艺的优点是避开了亚胺侧链(VI)合成难实现的缺点，实现了亚胺培南的商业化生产。缺点是合成路线长，成本高，且硫霉素(X)本身不稳定，反应难于操控。
(3)ACS DOBFAR SPA(IT)，ITMI20010077D D0-2001-01-17路线
该工艺的优点是避开了硫霉素(X)本身不稳定，反应难于操控的缺点，工艺稳定性提高，成本有所降低。缺点是合成路线长，成本仍然较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚胺培南侧链制备的新化合物(I) 其中R为羰基酯类 即烯丙基氧羰基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、4-硝基苄氧羰基等或硅烷类-Si(CH3)3、-Si(CH3)2Et、-Si(CH3)2C(CH3)3、-Si(CH3)2CH2C6H5等-Si(R3)3，其中R3可以是C1～C6相同或不同的烷基基团，或是C7～C12的苯烷基基团。
这些化合物制备方法简便、稳定性高，分离容易、含量和收率高、成本低廉。现用时可方便地转变为(VI)，从而克服了现有技术合成(VI)困难并容易分解的不足。
本发明还提供亚胺培南侧链的制备方法，包括以下三个步骤的反应 第一步反应中R-Cl可以是氯甲酸烯丙酯、氯甲酸苄酯、氯甲酸4-硝基苄酯等氯甲酸酯类保护基团试剂，也可以是三甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷等氯硅烷保护基团试剂；亚胺醚盐酸盐中的R2可以是乙基、异丙基或苄基等，用量为0.7～5当量(相对于氯甲酸酯，或氯硅烷，以下到第二步反应均是)，优选1～2当量；有机碱可以是嘧啶、咪唑、2，6-二甲基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺等优选三乙胺、二异丙基乙胺，用量为1～6当量，优选2～4当量。反应中使用的溶剂可以是二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基(或乙基)吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈一种或多种，其中优选乙腈和二甲基甲酰胺。反应温度为50～-78℃，优选-15～-40℃。反应在无水情况下进行，反应结束后为澄清透明溶液(XIV)，该溶液不经过处理直接用于第二步反应。
第二步反应中原料(XV)为胱氨盐酸盐，用量为0.2～1当量，优选0.4～0.6当量，有机碱可以是嘧啶、咪唑、2，6-二甲基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、三乙胺、二异丙基乙胺等优选三乙胺、二异丙基乙胺，用量为1～3当量，优选1～2当量。反应中使用的溶剂可以是二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基(或乙基)吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈一种或多种，其中优选乙腈和二甲基甲酰胺。反应温度为50～-78℃，优选10～-40℃。反应产物为晶体沉淀物(I)。过滤，晶体水洗、甲醇洗后真空干燥，低温储存。
第三步反应中有机膦可以是三烷基膦，其烷基可以是乙基、丙基、丁基等C2～6低碳烷烃基。三芳基膦，其芳基可以是苯基、甲苯基、甲氧苯基等。亚磷酸酯，其烷基可以是乙基、丙基、丁基等C2～6低碳烷烃基。优选三丁基膦、三苯基膦和亚磷酸三乙酯。反应中使用的溶剂可以是二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基(或乙基)吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙腈一种或多种，其中优选乙腈和二甲基甲酰胺。反应中还需加入1～20当量的水，优选3～10当量。反应在无氧情况下进行，反应结束后为澄清透明溶液(VI)，该溶液可以直接用于下一步与母核的缩合。
本发明还提供亚胺培南的制备方法，其路线基本上与MERCK&CO INC相同，但以本发明的中间体生成亚胺培南的侧链，工艺进行了优化，这样反应得到的(VI)的纯度高，且容易制备，生成的(V)收率高，纯度也高， 式中R1为 X为-OPO(Oph)2。
在本发明中，各缩写表示如下Et乙基；PNZ对硝基苄氧羰基；PNB对硝基苯甲基；Ph苯基；boc叔丁氧羰基；tms三甲基硅基；tbdms叔丁基二甲基硅基。
具体实施例方式
本发明所用的试验材料，如无特别说明，均为市售购买产品。
实施例1N，N’-二[(N-对硝基苄氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di(N-p-nitrobenzyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine的制备
在氩(或氮)气保护下，加入51.5g(0.30mol)的亚氨苄醚盐酸盐和100ml的乙腈形成悬浮液。干冰-乙醇浴使反应液降温到-40℃以下，搅拌下加入73.0g(98ml，0.565mol)的二异丙基乙胺，然后在在相同温度下加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液，搅拌20min，得到的清澈的溶液为含N-(对硝基苄氧羰基)-亚胺甲酸苄酯(Benzyl(N-p-nitrobenzyloxycarbonyl)formimidate)的溶液，为反应液A。
在一个250ml的单口瓶中，加入胱胺二盐酸盐26.7g(0.119mol)，然后加入100ml的吡咯烷酮和31g(0.238mol)二异丙基乙胺震荡溶解。得到的反应混合物为反应液B。将反应液B冷却到0℃后，倒入滴液漏斗中，滴加到反应液A中(反应温度保持在-40～-20℃)，搅拌反应，则有大量的沉淀物生成，在-10℃下搅拌反应1小时。过滤，滤饼分别用300ml的水和300ml的乙酸乙酯打浆洗涤，40℃真空干燥，P2O5助干，得到N，N’-二[(N-对硝基苄氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-p-nitrobenzyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine]57g(收率85％，含量96％)。
Mp113～115℃化合物的物理性质测定结果MsM+1＝565IRmaxneat(cm-1)1702，1642 1606，1520，1443，1344，1246，1175，8541H-NMR(δ，DMSO-d6)2.91(4H，m，SCH2)，3.58(4H，m，NCH2)，5.18(4H，s，OCH2)，7.60和8.20(8H，m，ArH)，8.39(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)36.3(SCH2)，39.1(NCH2)，65.3(OCH2)，123.9(Ar-C3，5)，128.7(Ar-C2，6)，145.5(Ar-C1)，147.3(Ar-C4)，161.5(NCH＝N)，164.0(NCO2).
实施例2N，N’-二[(N-苄氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di((N-benzyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine的制备
除实施例1中的加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液代替为40.6g(0.238mol)的氯甲酸苄酯溶于50ml乙腈的溶液外，其他加量和方法均相同。得到N，N’-二[(N-苄氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-benzyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine]33.9g(收率60％，含量96％)。
Mp120～122℃化合物的物理性质测定结果MsM+1＝475IRmaxKBrcm-11739，1699，1675，1639，1447，1241，1168，761.
1H-NMR(δ，DMSO-d6)2.89(4H，m，SCH2)，3.55(4H，m，NCH2)，5.05(4H，s，OCH2)，7.34(10H，m，ArH)，8.38(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)36.3(SCH2)，39.1(NCH2)，66.5(OCH2)，128.2～128.8(Ar-C2，3，5，6)，137.5(Ar-C1，4)，161.2(NCH＝N)，164.2(NCO2).
实施例3N，N’-二[(N-烯丙氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di((N-allyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine的制备 除实施例1中的加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液代替为28.7g(0.238mol)的氯甲酸烯丙酯溶于50ml乙腈的溶液外，其他加量和方法均相同。得到N，N’-二[(N-烯丙氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-allyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine]33.4g(收率75％，含量95％)。
Mp108～110℃化合物的物理性质测定结果MsM+1＝375
IRmaxKBrcm-11698，1640，1449，1336，1241，1178，1085，983，794.
1H-NMR(δ，DMSO-d6)2.91(4H，m，SCH2)，3.53(4H，m，NCH2)，4.50(4H，d，OCH2)，5.23(4H，m，＝CH2)，5.91(2H，m，-CH＝)，8.35(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)36.4(SCH2)，39.4(NCH2)，65.5(OCH2)，117.6(＝CH2)，134.0(-CH＝)，161.2(NCH＝N)，164.0(NCO2).
实施例4N，N’-二[(N-叔丁氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di((N-tert-butyloxycarbonyl)forimidoyl)cystamine的制备 除实施例1中的加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液代替为51.9g(0.238mol)的二碳酸二叔丁酯溶于50ml乙腈的溶液外，其他加量和方法均相同。得到N，N’-二[(N-叔丁氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-tert-butyloxycarbonyl)forimidoyl)cystamine]41.1g(收率85％含量95％)。
Mp108～110℃化合物的物理性质测定结果MsM+1＝407IRmaxKBrcm-12960，2870，1698，1640，1460，1449，1380，1336，1241 1178，1085，983，794.
1H-NMR(δ，DMSO-d6)1.40(18H，s，CCH3)，2.89(4H，m，SCH2)，3.55(4H，m，NCH2)，8.3 8(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)28.5(CH3)，36.4(SCH2)，39.4(NCH2)，83.2(O-C-)，161.2(NCH＝N)，164.0(NCO2).
实施例5]N，N’-二[(N-三甲基硅基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di((N-trimethylsilyl)formimidoyl)cystamine的制备
除实施例1中的加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液代替为25.9g(0.238mol)的三甲基氯硅烷溶于50ml乙腈的溶液外，其他加量和方法均相同。最后用氯仿/丙酮(3∶1v/v)为洗脱液过硅胶柱，得到N，N’-二[(N-三甲基硅基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-trimethylsilyl)formimidoyl)cystamine]14.6g(收率35％，含量95％)单组分油状物。
化合物的物理性质测定结果MsM+1＝351IRmaxKBrcm-12960，2870，1698，1640，1460，1449，1380.
1H-NMR(δ，DMSO-d6)0.08(18H，s，Si(CH3)3)，2.89(4H，m，SCH2)，3.20(4H，m，NCH2)，8.38(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)1.0(CH3)，36.4(SCH2)，39.4(NCH2)，161.2(NCH＝N).
实施例6N，N’-二[(N-叔丁基二甲基硅基)亚胺甲撑基]胱胺N，N’-Di((N-tert-butyldimethylsilyl)formimidoyl)cystamine的制备 除实施例1中的加入51.2g(0.238mol)的氯甲酸对硝基苄酯溶于50ml乙腈的溶液代替为36.0g(0.238mol)的二甲基叔丁基氯硅烷溶于50ml乙腈的溶液外，其他加量和方法均相同。最后用氯仿/丙酮(3∶1v/v)为洗脱液过硅胶柱，得到N，N’-二[(N-叔丁基二甲基硅基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-tert-butyldimethylsilyl)formimidoyl)cystamine]28.5g(收率55％，含量96％)单组分油状物。
化合物的物理性质测定结果MsM+1＝436IRmaxKBrcm-12960，2870，1698，1640，1460，1380.
1H-NMR(δ，DMSO-d6)0.08(12H，s，Si(CH3)2)，1.00(18H，s，C(CH3)3)，2.89(4H，m，SCH2)，3.20(4H，m，NCH2)，8.38(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)-6.5(Si(CH3)2)，27.1(C(CH3)3)，36.4(SCH2)，39.4(NCH2)，161.2(NCH＝N).
实施例7双保护亚胺培南的合成 1、烯磷酯(IV)的合成氩(氮)气保护下，加入20.0g(57.4mmol)双环酮酯(III)和100ml的无水乙腈。体系冷却到-15℃左右。在-15℃以下搅拌下加入DIPEA 8.2g(11.0ml，63.1mmol)，反应体系变为棕红色，然后加入DPC 15.4g(57.4mmol)。在相同温度下搅拌反应1小时，反应结束。混合物为烯磷酯(IV)的溶液。保存在-10℃待用(为反应A液)。
2、亚胺侧链(VI)的合成取250ml单口烧瓶。加入17.8g(31.6mmol)N，N’-二[(N-对硝基苄氧羰基)亚胺甲撑基]胱胺[N，N’-Di((N-p-nitrobenzyloxycarbonyl)formimidoyl)cystamine](I)和100ml的乙腈形成悬浮液，再入加3.5ml水，在氩(或氮)气保护下加入7.0g(34.4mmol)的TnBP，密封烧瓶，搅拌45分钟，白色固体完全溶解，反应结束，混合物为N-[(N-对硝基苄氧羰基)亚胺甲撑基]胺基乙基硫醇[N-((N-p-nitrobenzyloxycarbonyl)formimidoyl)aminoethylthiol](VI)溶液。不用任何处理用于下步反应使用(为反应B液)。
3、双保护亚胺培南(V)的合成将反应A液在氩(或氮)气保护下用干冰-乙醇浴使反应液降温到-10℃以下，搅拌下加入DIPEA8.2g(11.0ml，63.1mmol)。再将反应B液在氩(或氮)气保护下转入200ml的滴液漏斗中。在相同温度下30min将反应B液加入到反应A液中，然后温度升到10℃，搅拌1小时，为淡黄色有结晶物的混合物，在0～10℃搅拌下滴加2000ml的水，搅拌30分钟，过滤得到粗的双保护亚胺培南，然后分别用3×30ml的水，30ml的甲醇和50ml的甲基叔丁基醚打浆洗涤产品，抽干，真空干燥后得到28g(收率79.5％，纯度94％)的双保护亚胺培南(V)。
Mp116～118℃化合物的物理性质测定结果MsM+1＝614IRmaxKBrcm-1 1H-NMR(δ，DMSO-d6)1.10(3H，s，CH3)，3.07(2H，s，SCH2)，3.16(1H，s，6-H)，3.52(2H，s，4-H)，3.94(2H，s，NCH2)，4.16(2H，s，8-H，5-H)，5.18-5.41(4H，m，OCH2)，7.60，7.68，8.21和8.32(8H，m，ArH)，8.41(2H，d，NCH＝N).
13C-NMR(ppm，DMSO-d6)22.1(C9)，30.5(SCH2)，39.3(NCH2)，41.2(C4)，52.3(C5)，64.2，64.9(2×OCH2)，65.5，66.8(C6，C8)，122.8(C2)，124.0(2×ArC3，5)，128.6，128.7(2×ArC2，6)，144.5，145.6(2×Ar-C1)，147.3，147.5(2×Ar-C4)，150.9(C3)，160.8(COOR)，161.6(NCH＝N)，164.0(NCO2)，177.9(C7).
以上对本发明较佳实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种亚胺培南中间体，具有如式(I)所示结构 其中R为如下式所示的羰基酯类 即烯丙基氧羰基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、4-硝基苄氧羰基；或如下式的硅烷类-Si(CH3)3、-Si(CH3)2Et、-Si(CH3)2C(CH3)3、-Si(CH3)2CH2C6H5、-Si(R3)3，其中R3为C1～C6相同或不同的烷基基团，或为C7～C12的苯烷基基团。
2.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为对硝基卞氧羰基，具有如下式所示结构
3.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为卞氧羰基，具有如下式所示结构
4.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为烯丙基氧羰基，具有如下式所示结构
5.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为叔丁氧羰基，具有如下式所示结构
6.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为三甲基硅基，具有如下式所示结构
7.权利要求1所述的亚胺培南中间体，其特征在于所述R为叔丁基二甲基硅基，具有如下式所示结构
8.一种制备亚胺培南侧链的方法，包括下述步骤1)将R-Cl与式(XI)化合物在有机碱存在下反应生成式(XIV)化合物；2)将式(XIV)化合物与式(XV)化合物在有机碱存在下反应生成式(I)化合物，即亚胺培南中间体；3)在有机膦存在下将式(I)化合物转变为式(VI)化合物，即亚胺培南侧链；反应路线如下 其中，R-Cl为氯甲酸酯类保护基团试剂或氯硅烷保护基团试剂；R为如下式所示的羰基酯类 即烯丙基氧羰基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、4-硝基苄氧羰基；或如下式的硅烷类-Si(CH3)3、-Si(CH3)2Et、-Si(CH3)2C(CH3)3、-Si(CH3)2CH2C6H5、-Si(R3)3，其中R3为C1～C6相同或不同的烷基基团，或为C7～C12的苯烷基基团；R2为乙基、异丙基或苄基。
9.权利要求8所述的制备亚胺培南侧链的方法，其中所述步骤1)中R-Cl为氯甲酸烯丙酯、氯甲酸苄酯、氯甲酸4-硝基苄酯的氯甲酸酯类保护基团试剂，或为三甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷的氯硅烷保护基团试剂；R2为乙基、异丙基或苄基，用量为相对于氯甲酸酯或氯硅烷的量的0.7～5当量；所述有机碱选自嘧啶、咪唑、2，6-二甲基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、三乙胺和二异丙基乙胺；反应中使用的溶剂选自二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基(或乙基)吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙腈的一种或多种；所述步骤2)中式(XV)化合物为胱氨盐酸盐，用量为相对于氯甲酸酯或氯硅烷的量的0.2～1当量，有机碱选自嘧啶、咪唑、2，6-二甲基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、三乙胺和二异丙基乙胺，用量为相对于氯甲酸酯或氯硅烷的量的1～3当量；反应中使用的溶剂选自二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基(或乙基)吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙腈的一种或多种，反应温度为50～-78℃；所述步骤3)中有机膦为三烷基膦，其中烷基为C2～C6低碳烷烃基，或三芳基膦，其中芳基为苯基、甲苯基或甲氧苯基，或亚磷酸酯，其中烷基为C2～C6低碳烷烃基；反应中使用的溶剂选自二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二异丙醚、甲基或乙基吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙腈的一种或多种，反应中加入1～20当量的水，反应在无氧条件下进行。
10.权利要求9所述的制备亚胺培南侧链的方法，其中所述步骤1)中R2用量为1～2当量；有机碱为三乙胺或二异丙基乙胺，用量为2～4当量；反应中使用的溶剂为乙腈和二甲基甲酰胺，反应温度为-15～-40℃；反应结束后溶液不经过处理直接用于第二步反应；所述步骤2)中式(XV)化合物的用量为0.4～0.6当量，有机碱为三乙胺或二异丙基乙胺，用量为1～2当量，反应中使用的溶剂为乙腈和二甲基甲酰胺，反应温度为10～-40℃，反应产物为晶体沉淀物(I)；所述步骤3)中有机膦为三丁基膦、三苯基膦或亚磷酸三乙酯，反应中使用的溶剂为乙腈和二甲基甲酰胺，反应中加入3～10当量的水。
11.亚胺培南的制备方法，包括下述步骤1)在有机膦存在下将式(I)化合物转变为式(VI)化合物，即亚胺培南侧链；2)将亚胺培南母核式(IV)化合物与式(VI)化合物进行缩合反应得到式(V)化合物，即双保护亚胺培南；3)将式(V)化合物脱保护基得到亚胺培南；反应路线如下 其中R为如下式所示的羰基酯类 即烯丙基氧羰基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、4-硝基苄氧羰基；或如下式的硅烷类-Si(CH3)3、-Si(CH3)2Et、-Si(CH3)2C(CH3)3、-Si(CH3)2CH2C6H5、-Si(R3)3，其中R3为C1～C6相同或不同的烷基基团，或为C7～C12的苯烷基基团；R1为 ；X为-OPO(Oph)2。
全文摘要
本发明涉及亚胺培南合成中的一种新的中间体化合物(I)，现用时可方便地转变为制备亚胺培南的侧链，从而克服了现有技术合成侧链困难并容易分解的不足，本发明还提供制备亚胺培南侧链和亚胺培南的方法。
文档编号C07D477/20GK1948281SQ20061011183
公开日2007年4月18日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年7月5日
发明者张工, 张艳丽, 杨东 申请人:上海巴迪生物医药科技有限公司