CN100457760C - 尔他培南钠盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种化工技术领域的尔他培南钠盐的制备方法，包括以下两步反应：(1)由[4R，5S，6S，8R]-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯及(2S，4S)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇制得脱保护前体；(2)上一步反应体系未经分离，直接以钯-炭作为催化剂、碳酸氢钠作为碱化剂进行氢化脱保护制得尔他培南钠盐。本发明具有如下优点：1)在保持收率的同时，大大降低了成本，简化了操作；2)使用结晶精制法，易于工业化生产；3)原料来源方便，提高收率、降低成本；4)所需试剂价格低廉，并对环境友好。目标化合物的结构式如下。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种医药技术领域的制备方法，具体是一种尔他培南钠盐的制备方法。
技术背景
尔他培南(ertapenem，MK-0826，L-749,345，商品名INVANZTM)为美国默克制药公司新近开发的新型广谱碳青霉烯类抗生素。本品分别于2001年11月和2002年4月在美国和欧洲上市，是唯一非胃肠道给药的I-β甲基碳青酶烯类抗生素，具有广泛的抗菌活性，包括革兰阳性与阴性需氧菌和厌氧菌。
经对现有技术的文献检索发现，现有技术中制备尔他培南均为两步反应，如US 0,235,817中揭示的制备方法：(1)由(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸-(4-硝基苯基)甲酯及(2S，4S)-2-[(3-羟基羰基)苯基]-氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇反应制得反应中间体；(2)在钠盐作为碱化剂的情况下，通过钯/炭作催化剂进行催化氢解脱保护制得尔他培南钠盐。但是该技术存在以下不足：1.所需原料合成麻烦，而且稳定性较差，其反应步骤长，在制备过程中需多步结晶，操作麻烦，成本高，实验操作不方便；2.反应过程中所用试剂如溶剂、碱等都价格较高，使得生产成本较高；3.脱保护过程的后处理所需试剂也比较昂贵，使其在大规模工业生产中受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种尔他培南钠盐的制备方法，以国内外均已工业化的用于制备美洛培南(meropenem)的中间体(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯为原料之一，以(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇为另一原料，两步反应通过一锅法进行，后一步反应中同时脱去羧基与仲氨上的保护基，设计合理，操作方便，生产成本低且适用于工业化制备尔他培南的制备工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下两步反应：
(1)由(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯及(2S，4S)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇反应，缩合得到反应中间体，即[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S]-5-[[(N-对硝基苄氧羰基-3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯)；
所述的(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇，通过以下方法制备：(1)由反-4-羟基L-吡咯烷与对硝基苄基碳酰氯反应，得到N-对硝基苄氧基羰基-反-4-羟基-L-吡咯烷；(2)N-对硝基苄氧基羰基-反-4-羟基L-吡咯烷经过一锅法得到硫代内酯；(3)硫代内酯与间氨基苯甲酸反应得到目标化合物。
(2)上一步反应体系未经分离，直接以以钯-炭作为催化剂、碳酸氢钠作为碱化剂进行氢化脱保护制得尔他培南钠盐，即[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[(3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸单钠盐。
步骤(1)中，反应是制备生成脱保护前体，两种原料的溶液混合温度保持在0℃，在碱的存在下、反应在溶剂中进行，碱的用量为底物的2～4当量之间，反应温度为-20℃～-60℃之间。反应的溶剂是乙腈、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的单一溶剂或它们的混合溶剂。两种原料应是在0℃将其溶液进行混合。采用的碱可以是二异丙基乙基胺、二异丙基胺或三乙胺等。
步骤(2)中，反应是制备目标化合物[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[[(3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸，反应可以分离出其反应中间体，但最好的方法是直接进行氢化，避免了该产物因不稳定而变质，同时也减化了操作。前一步反应的体系在0℃时氮气氛下倾入氢化瓶，氢气的压力应在5～20个大气压之间。碳酸氢钠的用量为底物的1～3当量之间。催化剂的用量0.1～0.2当量之间。反应的后处理应首先于冰水浴及氮气氛下用活性碳处理，再以乙酸乙酯与异戊醇进行萃取除杂，最后于混合溶剂中蒸发结晶得粗品，再通过洗涤得产品。更具体的，反应体系经萃取后加入丙酮及丙醇并除去不溶物，产物是通过蒸发结晶的方式使之析出，然后分别以95％乙醇及醋酸甲酯洗涤进行纯化。
本发明方法的合成路线如下：
现有技术中采用(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯、尔他培南侧链(2S，4S)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇为原料制备尔他培南，由于该侧链在合成时需先脱掉仲胺上的保护基，合成步聚长，且后处理时也比较麻烦。再者，在尔他培南的制备过程的最后一步为脱去双环上羧基的保护基，这样两个保护分为两步脱，显然设计有欠妥之处。
本发明将两个保护基设计为同一类型，然后再在同一步反应中将其脱去，按照这种构想，首先合成出仲胺上带保护的侧链，该方法不仅将反应的步聚缩短了一步，且后处理非常简便，生成的产物为沉淀，只需过滤与洗涤滤饼即可，大大简化了操作。在脱保护过程中，本发明在最终提取产品时采用了蒸发结晶的方法，再加以洗涤，得到较好的效果。
本发明具有如下优点：1)在保持收率的同时，大大降低了成本，简化了操作；2)使用结晶精制法，易于工业化生产；3)原料来源方便，提高收率、降低成本；4)所需试剂价格低廉，并对环境友好。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例，首先制备原料(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇，具体过程如下：
(1)N-对硝基苄氧基羰基-反-4-羟基L-吡咯烷的制备
反-4-羟基-L-脯氨酸(20g，153mmol)溶于100ml水中，搅拌下加入碳酸钾(27.5g，1.3equ.)，冰水浴下，滴加PNZCl(37.4g，1.1equ.)的甲苯溶液(35mL)，保温搅拌1h，TLC监测反应终点。分出水层，活性碳脱色，于冰浴下滴加浓盐酸至体系的pH＝2，其间不断搅拌以免结块，约1h后，静置2h后抽滤，以适量水洗涤，烘干至恒重，得产品45.8g，y＝96％。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：8.23-8.16(m，2H，Ar-H)，7.62-7.56(m，2H，Ar-H)，5.26-5.11(m，2H，-OCH2-Ar)，4.33-4.17(m，2H，C-2H and C-4H)，3.52-3.34(m，2H，C-5H)，2.48(m，1H，C-3H)，1.99-1.87(m，1H，C-3H).
(2)N-(4-硝基苄氧羰基)-2-硫杂-5-氮杂二环[2，2，1]庚-3-酮的制备
N-对硝基苄氧基羰基-反-4-羟基L-吡咯烷(12.4g，40mmol)溶于THF(250mL)中，控温在-12℃下依次加入DIPEA(17.3mL，2.5equiv.)和二苯基次磷酰氯(8mL，1.05equiv.)，保温40min，然后再于室温反应20min。再降温至-12℃，依次加入吡啶(3.4g，1.1equiv.)和甲基磺酰氯(3.7ml，1.2equiv.)。再保温40min，然后再于室温反应20min。将硫化钠(Na2S·9H2O，11.5g，1.2equiv.)溶于20mL水，剧烈搅拌下加入体系中。室温搅拌过夜，以甲苯萃取，有机相再依次以10％稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，旋蒸除去甲苯得粗品，以醋酸重结晶，得淡绿色固体(9.9g，y＝80％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：8.23(d，J＝8.6Hz，2H)，7.54(d，J＝8.6Hz，2H)，5.31(d，J＝13.7Hz，1H)，5.21(d，J＝13.7Hz，1H)，4.62-4.70(m，1H，C-2H)，4.15-4.19(m，1H，C-4H)，3.85-3.90(m，1H，C-5H)，3.67-3.72(m，1H，C-5H)，2.11-2.27(m，2H，C-3H)。
(3)(2S，4S)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-[(3-羟基羰基)-苯基氨基甲酰基]-吡咯烷-4-基硫醇的制备
向N-保护的硫代内酯(8.0g，30mmol)和间氨基苯甲酸(4.3g，36mmol)中加入醋酸(50mL)，室温搅拌过夜。过滤，滤饼以适量醋酸及乙醚洗涤，烘干得产物(12.6g，y＝96％)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：12.80(br，1H，-COOH)，10.28(d，J＝8.8Hz，1H，-NH)，8.25-7.39(m，8H，Ar-H)，5.27-4.99(m，2H，-OCH2)，4.41-4.29(m，1H，C-2H)，4.04-3.90(m，1H，C-4H)，3.42-3.11(m，2H，C-5H)，2.73-2.66(m，1H，C-3H)，1.90-1.80(m，1H，C-3H).
实施例1
[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[[(3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸单钠盐的制备
(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯(2，0.595g，1mmol)溶于N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺((10mL，v/v＝3∶1)，搅拌下于0℃时加入(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-烯丙氧羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇(0.445g，1equiv.)的N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)溶液，转入-40℃的冷浴中，10min后快速加入二异丙基乙基胺(0.38mL，2.2equiv.)，剧烈搅拌，于4h时反应结束。
向氢化瓶中加入20mL经超声和氮气鼓泡处理的去离子水，加入无水碳酸氢钠(84mg，1equiv.)、10％钯/炭(0.29g，0.2equiv.)于0℃时氮气氛下倾入上述反应液，并在20atm下保温5h。
滤去钯/炭，滤液于冰水浴及氮气氛下用活性炭处理，然后依次以冷的乙酸乙酯(50mL*2)和异戊醇(50mL*2)各萃取两次，所得液体向其中加入丙酮和丙醇各50mL，静置、过滤，滤液浓缩至10mL，过滤，固体分别以95％乙醇及醋酸甲酯洗涤，真空干燥得尔他培南钠盐(0.33g，y＝66.2％)。
m.p.：261-263℃(dec.)
1H NMR(400MHz，dioxane as reference at d＝3.75)δ：d 7.86(s，1H)，7.71(d，1H，J＝7.2Hz)，7.65(d，1H，J＝8.0Hz)，7.47(t，1H，J＝8.0Hz)，4.60(t，1H，J＝8.4Hz)，4.23～4.17(m，2H)，4.05(m，1H)，3.80(dd，1H，J＝12.8，6.8Hz)，3.47～3.42(m，2H)，3.31(m，1H)，3.00(m，1H)，2.20(m，1H)，1.27(d，3H，J＝6.4Hz)，1.17(d，3H，J＝6.8Hz)
MS(ESI)：476.0(M+1)，498.1(M+Na)。
实施例2
[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[[(3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸单钠盐的制备
(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯(2，0.595g，1mmol)溶于N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)，搅拌下于0℃时加入(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-烯丙氧羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇(0.445g，1equiv.)的N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)溶液，转入-20℃的冷浴中，10min后快速加入二异丙基乙基胺(0.38mL，2.2equiv.)，剧烈搅拌，于4h时反应结束。
向氢化瓶中加入20mL经超声和氮气鼓泡处理的去离子水，加入无水碳酸氢钠(84mg，1equiv.)、10％钯/炭(0.29g，0.2equiv.)于0℃时氮气氛下倾入上述反应液，并在18.5atm下保温7h。
滤去钯/炭，滤液于冰水浴及氮气氛下用活性炭处理，然后依次以冷的乙酸乙酯(50mL*2)和异戊醇(50mL*2)各萃取两次，所得液体向其中加入丙酮和丙醇各50mL，静置、过滤，滤液浓缩至10mL，过滤，将固体分散在甲醇中，经超声处理后离心，真空干燥得尔他培南钠盐(0.30g，y＝60.0％)。
实施例3
(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯(2，0.595g，1mmol)溶于N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)，搅拌下于0℃时加入(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-烯丙氧羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇(0.445g，1equiv.)的N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)溶液，转入-60℃的冷浴中，10min后快速加入二异丙基乙基胺(0.38mL，2.2equiv.)，剧烈搅拌，于8h时反应结束。
向氢化瓶中加入20mL经超声和氮气鼓泡处理的去离子水，加入无水碳酸氢钠(0.25g，3equiv.)、10％钯/炭(0.15g，0.1equiv.)于0℃时氮气氛下倾入上述反应液，并在20atm下保温11h。
滤去钯/炭，滤液于冰水浴及氮气氛下用活性炭处理，然后依次以冷的乙酸乙酯(50mL*2)和异戊醇(50mL*2)各萃取两次，水相以醋酸调节pH＝7.5，所得液体向其中加入丙酮和丙醇各50mL，静置、过滤，滤液浓缩至10mL，过滤，固体分别以95％乙醇及醋酸甲酯洗涤，真空干燥得尔他培南钠盐(0.23g，y＝46.2％)。
实施例4
(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯(2，0.595g，1mmol)溶于N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)，搅拌下于0℃时加入(2S，4R)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-烯丙氧羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇(0.445g，1equiv.)的N-甲基吡咯烷酮+N，N-二甲基甲酰胺(10mL，v/v＝3∶1)溶液，转入-40℃的冷浴中，10min后快速加入二异丙基乙基胺(0.38mL，2.2equiv.)，剧烈搅拌，于4h时反应结束。
向氢化瓶中加入20mL经超声和氮气鼓泡处理的去离子水，加入无水碳酸氢钠(0.17g，2equiv.)、10％钯/炭(0.29g，0.2equiv.)于0℃时氮气氛下倾入上述反应液，并在20atm下保温5h。
滤去钯/炭，滤液于冰水浴及氮气氛下用活性炭处理，然后依次以冷的乙酸乙酯(50mL*2)和异戊醇(50mL*2)各萃取两次，水相以醋酸调节pH＝7.5，所得液体向其中加入丙酮和丙醇各50mL，静置、过滤，滤液浓缩至10mL，过滤，固体分别以95％乙醇及醋酸甲酯洗涤，真空干燥得尔他培南钠盐(0.31g，y＝62.2％)。
以上实例中，以实施例1中反应时间短，收率高，是优选的反应路线。本发明设计合理，操作方便，生产成本低。
Claims (8)
1、一种尔他培南钠盐的制备方法，其特征在于，包括以下两步反应：
(1))由(4R，5S，6S，8R)-3-[(二苯氧膦酰)氧]-6-(1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯及(2S，4S)-1-(4-硝基苄氧羰基)-2-(3-羟基羰基苯基氨基甲酰基)吡咯烷-4-基硫醇反应，缩合得到[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[[(N-对硝基苄氧羰基-3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸(4-硝基苯基)甲酯)；
(2)上一步反应体系未经分离，直接以钯-炭作为催化剂、碳酸氢钠作为碱化剂进行氢化脱保护制得尔他培南钠盐，即[4R，5S，6S]-3-[[(3S，5S)-5-[[(3-羧基苯基)氨基]羰基]-3-吡咯烷基]硫基]-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧-1-氮杂二环[3.2.0]庚-2-烯-2-羧酸单钠盐。
2、根据权利要求1所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，步骤(1)中，两种原料的溶液混合温度保持在0℃，在碱的存在下、反应在溶剂中进行，碱的用量为底物的2～4当量之间，反应温度为-20℃～-60℃之间。
3、根据权利要求2所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，碱是二异丙基乙基胺、二异丙基胺或三乙胺。
4、根据权利要求1所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，步骤(2)中，直接进行氢化，前一步反应的体系在0℃时氮气氛下倾入氢化瓶，氢气的压力在5～20个大气压之间。
5、根据权利要求1所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，步骤(2)中，碳酸氢钠的用量为底物的1～3当量之间。
6、根据权利要求1所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，步骤(2)中，催化剂的用量0.1～0.2当量之间。
7、根据权利要求1所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，步骤(2)中，反应的后处理：首先于冰水浴及氮气氛下用活性碳处理，再以乙酸乙酯与异戊醇进行萃取除杂，最后于混合溶剂中蒸发结晶得粗品，再通过洗涤得产品。
8、根据权利要求7所述的尔他培南钠盐的制备方法，其特征是，反应体系经萃取后加入丙酮及丙醇并除去不溶物，产物是通过蒸发结晶的方式使之析出，然后分别以95％乙醇及醋酸甲酯洗涤进行纯化。
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| CN1602312A (zh) * | 2001-09-26 | 2005-03-30 | 麦克公司 | 用于生产碳青霉烯化合物的方法 |
| US20040186089A1 (en) * | 2001-11-08 | 2004-09-23 | Scolnick Edward M. | Compounds useful in the treatment of anthrax |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| invanz. 张军.中国新药杂志，第13卷第6期. 2004 |
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| practical synthesis of the new carbapenem antibioticertapenem sodium. j michael williams.J.Org.Chem.,Vol.70 No.19. 2005 |
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| 艾他培南的药理和临床研究. 谭玲等.中国新药杂志，第12卷第1期. 2003 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1752090A (zh) | 2006-03-29 |
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