一种培南类药物中间体4-AA前体及中间体4-AA的制备方法与流程

本发明属于β-内酰胺类药物的生产领域，具体涉及一种新的β-内酰胺药物的关键中间体4-aa前体((3r,4r)-4-乙酰氧基-3-[(r)-1-叔丁基二甲基硅氧代-乙基]-n-甲氧苯基-2-氮杂环丁酮)及其中间体4-aa的制备方法。
背景技术：
：培南类抗生素是迄今已知抗菌药物中抗菌谱最广、抗菌作用最强的一类抗生素。这类抗生素能选择性地与细菌膜上的青霉素结合蛋白(pbp)结合，使之不能交联，而造成细胞壁的缺损，致使细菌细胞破裂而死亡。培南类抗生素对人体细胞的毒性很低，在其有效抗菌浓度内对人体细胞无影响，且具有超广谱、半衰期长、高效能的抗菌活性和药代动力学特性。在培南类抗生素的制备过程中，关键中间体4-aa占有非常重要的地位，所有的碳青霉烯类药物都要通过他来进一步制备。4-aa的制备路线有多种，其中，以苏氨酸为原料的路线一直以原料廉价、易得备受重视。在1984年时，m.shiowuki(mauoshiozakinoboruishida，etal.tetrahedron，198440(10):1795-1802)等报道了这一合成的路线；后来，又有多个相关的报道，比如，tae-subhwang，etal.koreanpatantlaid-openno.96-41141；leemi-jungetal.wo9807690a1；j.chromatogr.a.，1999，832，259；bull.koreanchem.soc.，1997，18，475等。在这些4-aa的制备方法中，无一例外均需要通过如下式所示的关键的前体，即培南类药物中间体4-aa前体，通常称其为氧化物。目前，氧化物的生产方法有两种，分别为以下两种制备方法：第一种制备方法利用的是拜尔-维立格氧化，插入氧原子制备氧化物，第二种制备方法则是利用脱羧乙酰氧化制备氧化物。目前，这两种生产方法都面临很大的困境：第一种制备方法需要原位制备过氧乙酸，这导致了大量的酸性废水，处理难度大，成本高；而第二种制备方法则需要用到剧毒的强氧化剂pb3o4，这完全不符合绿色化学的理念，安全风险很高。基于上述论述可知，目前培南类药物中间体4-aa前体的生产中存在着严重的环保和安全隐患，这严重限制了这种药物中间体的生产，对这一类重要的抗生素的长期应用也产生负面的不确定因素，亟待在工艺方法进行技术改进。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种安全、环保的培南类药物中间体4-aa前体的制备方法。为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：本发明第一方面提供了培南类药物中间体4-aa前体的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：将如下式ⅱ所示的化合物在氧化剂存在的条件下反应，生成如下式ⅰ所示的培南类药物中间体4-aa前体；其中，所述的氧化剂为臭氧；在本发明的制备过程中，本发明人研究发现，通入的臭氧的浓度过低，会影响体系的反应速度，若通入的臭氧的浓度过高会导致过度氧化产物增多，收率下降。在一些具体的实施方式中，通入的臭氧的体积浓度可以控制在1～5％；在一些优选地实施方式中，臭氧的体积浓度为2～4％，比如，3％。在本发明制备过程中，所使用到的臭氧可以采用本领域技术人员公知的技术方法得到，比如，由臭氧发生器电解产生。在本发明中，式ⅱ所示的化合物在混合溶剂至溶解并进行反应，所述的混合溶剂为乙酸与其他溶剂的混合物，所述其他溶剂选自二氯甲烷和/或氯仿；所选用的混合溶剂可以是乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，乙酸和氯仿的混合溶剂或者乙酸、二氯甲烷和氯仿的混合溶剂。在一些具体的实施方式中，所述的乙酸与其他溶剂的体积比为5:2～5:6，比如，5:3。在本发明的制备过程中，所述反应的温度控制在-20℃～10℃范围之家，优选地，控制在-5℃～0℃范围之间。本发明中，所述反应至完全后，反应体系中还会残留一部分未反应的氧化剂，为消除其对后续反应的影响，所述反应进行完全后，除去其中残余的氧化剂并进行干燥处理；例如在一些具体实施方式中，搅拌下向其中加入还原性溶液以促使其与残余的氧化剂充分地接触，静置、分层后得到有机层，再将有机层依次使用饱和食盐水洗涤、并用无水硫酸钠干燥；滤除硫酸钠后，将溶剂蒸除后得到淡黄色油状液体，即为培南类药物中间体4-aa前体。上述的蒸除方法可以采用本领域技术人员较为熟知的技术手段，以除去溶剂即可，比如，蒸馏等。在本发明中，使用还原性溶液除去体系中残余的氧化剂，如本领技术人员所熟知，淀粉碘化钾试纸可以用于检测氧化性物质是否存在的方法；在一些具体的实施方式中，将除去残余氧化剂的体系中使用淀粉碘化钾试纸检测氧化剂是否被完全除去，若否，可以向体系中继续加入还原性溶液直至检测到氧化剂被消耗完全为止。在一些具体的实施方式中，上述提到的还原性溶液可以采用为亚硫酸钠水溶液，所述亚硫酸钠水溶液的质量百分比浓度为8％～15％，比如，10％。本发明第二方面提供了制备培南类药物中间体4-aa的方法，包括如下步骤：(1)制备式ⅰ所示的培南类药物中间体4-aa前体；(2)采用式ⅰ所示的培南类药物中间体4-aa前体制备所述的培南类药物中间体4-aa；其中，步骤(1)采用的上述的方法制备所述式ⅰ所示的培南类药物中间体4-aa前体。本发明方法得到的培南类药物中间体4-aa的如下式所示：在一些具体实施方式中，步骤(2)中，将式ⅰ所示的中间体4-aa前体在氧化剂存在的条件下进行反应，制备所述的培南类药物中间体4-aa，反应温度可以控制在-20～-15℃之间；优选地，所述的氧化剂为臭氧，所述臭氧的体积浓度为1％-5％。在发明中，步骤(2)中，式ⅰ所示的中间体4-aa前体在有机溶剂中溶解并进行反应，在一些具体的实施中，所述的有机溶剂选自甲醇。上述反应至完全后，可以通过后处理除去再次氧化反应后体系中残余的氧化剂，其具体方式可采用本领域常规的技术手段，比如：向反应液中加入硫代硫酸钠溶液，保持0℃～10℃下搅拌1～2小时；再向其中加入硫脲，升温至40℃～50℃反应1～2小时后蒸除溶剂并向其中加入蒸馏水，析晶、过滤得到粗品，粗品经重结晶后得到所述的培南类药物中间体4-aa。本发明中，可以采用本领域常规的技术方法来检测反应进行的程度，在一些具体的实施方式中，本发明的方法在制备过程中采用的是薄层色谱法(英文缩写为tlc)检测反应进行的程度。采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：本发明中制备培南类药物中间体4-aa前体的方法，采用臭氧作为反应的氧化剂，没有毒副作用，相比于其他方法来说，不会产生大量的酸性废水和其他副产物，符合绿色化学的理念，制备方法安全。附图说明图1为实施例1制备得到的培南类药物中间体4-aa前体的色谱图。具体实施方式为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。实施例或对比例中所用原料均为市售原料，以下对部分原料的具体信息进行介绍(见表1)，未标明供应商信息的产品均为本领域常规试剂，所用的纯度规格均为分析纯。以下实施例采用的式ⅱ所示的化合物采用tae-subhwang,etal.koreanpatantlaid-openno.96-41141中的方法制备或购买于江苏汉阔公司市售产品均可。本发明以下实施例采用如下检测方法：(1)tcl检测方法：采用的展开剂为体积比为2:1的石油醚/乙酸乙酯混合溶剂；(2)纯度测定方法：采用hplc测定产物的纯度；(3)收率测定方法：实际产物的产量/理论产物的产量*100％；(4)紫外-液相联用的检测方法：检测波长：254nm，流速：1ml/min，进样量1μl；色谱柱：c184.6×250mm，5μm，柱温：30℃。实施例1称取如式ⅱ所示的化合物38.2g(0.1mol)加入到250ml二氯甲烷和150ml乙酸的混合溶剂中，搅拌下溶解并降温至-5℃～0℃的范围之内，缓慢通入臭氧(臭氧的体积浓度为2％)，约1小时后tlc监控原料反应完全；向其中加入质量百分比浓度为10％的亚硫酸钠水溶液200ml，至淀粉碘化钾试纸试验不变色，静置、分层后得到有机层，将有机层用200ml饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，滤除硫酸钠；然后常压蒸馏下蒸除二氯甲烷溶剂后，得到38.5g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体；测出纯度为98.3％，收率为95％；经紫外-液相测定后，得到如图1所示的色谱图，具体信息见表1。表1将上述谱图与培南类药物中间体4-aa前体的标准样品进行比对，出峰时间相同，并且将其应用于制备培南类药物中间体4-aa，经检测，制备得到的产物为培南类药物中间体4-aa。实施例2此实施例与实施例1的区别在于：使用的混合溶剂为250ml的氯仿和150ml的乙酸，得到39.1g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为98.3％，收率为96.5％。实施例3此实施例与实施例2的区别在于：通入的臭氧的浓度为3％，通入约0.5小时后tlc监控原料反应完全，得到39.3g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为98.4％，收率为97.1％。实施例4此实施例与实施例2的区别在于：通入的臭氧的浓度为1％，通入约3小时后tlc监控原料反应完全，得到28.5g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为91％，收率为65.4％。实施例5此实施例与实施例2的区别在于：通入的臭氧的浓度为5％，通入约0.5小时后tlc监控原料反应完全，得到20.0g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为73％，收率为36.7％。实施例6此实施例与实施例2的区别在于：反应温度控制在-15～-10℃范围之间，通入约4小时后tlc监控原料反应完全，得到37g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为96％，收率为89.2％。实施例7此实施例与实施例2的区别在于：反应温度为5～10℃范围之间，通入约0.5小时后tlc监控原料反应完全，得到18g淡黄色油状液体，即培南类药物中间体4-aa前体，测出纯度为88％，收率为40％。将实施例1得到的培南类药物中间体4-aa前体采用如下方法制备中间体4-aa：用150ml甲醇溶解20g培南类药物中间体4-aa前体，室温下搅拌至澄清，将温度降至-20℃，通入体积浓度为1～5％之间任意浓度的臭氧进行反应，温度保持在-20～-15℃范围之间至tlc检测反应至完全；向反应体系中滴加30％的硫代硫酸钠溶液110ml，滴完后0℃搅拌1小时，继续向其中分批加入硫脲，共计11.5g；升温至40℃反应2小时后减压蒸除大部分甲醇，加入蒸馏水200ml，析晶，过滤得到粗品，将所述粗品用正己烷重结晶，即得培南类药物中间体4-aa，测得纯度为99％，收率为90％。将上述实施例中所获得的培南类药物中间体4-aa，均通过核磁碳谱(13c-nmr)、氢谱(1h-nmr)，红外(ir(kbr))，旋光度([α]20d)和熔点(m.p.)测试进行了结构确证，具体数据如下，并与培南类药物中间体4-aa的标准样品进行了hplc的出峰时间比对，所有信息均与培南类药物中间体4-aa的标准品一致。其中，13c-nmr：170.7，166.4，74.9，64.8，63.7，25.6，20.8，20.5，17.8，-4.4，-5.1；1h-nmr：0.01(d,j＝6.0,6h)，0.8(s,9h)，1.20(d,j＝6.4,3h)，2.04(s,3h)，3.1(t,j＝2.4,1h)，4.14(m,1h)，5.76(s,1h)，7.04(s,1h)；ir(kbr)：v3200，2958，2929，2890，2855，1782，1745，1470，1377，1363，1340，1300，1255，1234，1163，1135，1107，1080，1039，984，945，896，877cm-1；[α]20d：+51.5°(c＝1.0,chcl3)；m.p.：104℃。实施例2～7均采用上述方法制备得到培南类药物中间体4-aa，经检测，纯度和收率如下表2。表2实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7纯度(％)99.19998.195.398.596收率(％)928987779082通过本发明的方法，可以高效地制备培南类药物中间体4-aa前体及其中间体4-aa，有效地改善了现有方法的生产过程中酸性废水量大，安全风险高的技术问题。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。当前第1页12