KR100214392B1 - C-3 위치가 치환된 세펨 유도체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 C-3 위치가 치환된 세펨 유도체를 티아졸린 아제티디논 화합물을 원료로 하여 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 세펨 유도체는 세팔로스포린계 항생제를 만드는 중간체로서 유용한 물질이다.

[화학식 1]

상기식에서 X는 Cl 또는 Br 이다.

Description

[발명의명칭]

C-3 위치가 치환된 세펨 유도체의 제조방법

[발명의상세한설명]

[발명의목적]

본 발명은 하기 화학식 1의 C-3 위치가 치환된 세펨 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

화학식 1

상기식에서 X는 Cl 또는 Br 이다.

좀 더 상세하게는, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 C-3 위치가 치환된 세펨 유도체를 티아졸린-아제티디논으로부터 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 세펨 유도체는 세팔로스포린계 항생제를 만드는 중간체로 유용한 물질이다.

[발명이속하는기술분야및그분야의종래기술]

세팔로스포린계 항생제는 항균활성이 우수하고 독성도 낮아 현재 가장 많이 사용되는 베타 락탐계 항생제로서, 미생물의 세포벽의 합성을 저해하여 항균효력을 갖기 때문에 진핵세포(Eucaryote) 또는 인체에 거의 독성을 나타내지 않으면서 강력한 항균력을 갖는 매우 우수한 항생제이다.

세팔로스포린계 항생제는 세팔로스포린 C (이하 CPC라고 약칭한다)로부터 만들어지는 항생제를 말하며, CPC는 아크레모늄 크리소제늄 (Acremonium chrysogenium)의 발효산물에서 분리된 물질로서 화학식 2의 구조를 가지고 있다.

[화학식 2]

이 세팔로스포린 C는 3위치의 아세톡시 그룹이 쉽게 제거 또는 치환될 수 있으며, 7위치의 아미드 그룹이 쉽게 가수분해 또는 치환될 수 있다.

세팔로스포린계 항생제는 여러 가지 유도체들의 개발이 진행되어 1세대에서 3세대 세팔로스포린계 항생제들이 이미 상품화되었으며 최근에는 4세대 항생제도 활발히 개발되고 있다.

제 1세대 세팔로스포린계 항생제에는 세팔로틴(Cephalothin)이 있으며, 그람 음성균에 대한 효과가 크나, 경구 흡수율이 낮고, 근육 주사시 통증이 있고, 슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aeruginosa) 등의 일부 균주에 대해서는 효과가 없으며, 투여후 체내에서 너무 빨리 소실된다는 단점이 있다.

제 2세대, 제 3세대 세팔로스포린계 항생제는 3 위치와 7 위치가 치환된 것으로 그람 음성균 뿐만 아니라 그람 양성균에도 효과가 큰 광범위 항생제이다. 특히 제 3세대 세팔로스포린계 항생제는 전에는 치료가 매우 어려웠던 그람 음성균에도 잘 듣는다. 최근 이들에 대한 내성균이 발생함에 따라 제 4세대 세팔로스포린계 항생제에 대한 연구도 활발하다.

이와 같이 세팔로스포린계 항생제는 여러 세대가 개발됨에 따라 다양한 유도체를 만들 필요가 있으며, 세팔로스포린은 C-3 위치의 치환기에 따라 베타락탐 고리의 카르보닐기의 활성이 달라지며 이에 따라 항균 효력이 변화되고 수용성이 달라지므로, C-3 위치에 여러 가지 치환기를 도입함으로써 다양한 세팔로스포린계 항생물질을 만들 수 있다. 이에 따라 세팔로스포린계 항생물질의 개발 및 생산에는 C-3위치에 치환기를 도입할 수 있는 중간물질의 합성이 매우 중요하며, 현재 사용되고 있는 유용한 중간원료 물질에는 7-아미노디아세톡시 세팔로스포란산 (7-Amino diacetoxy cephalosporanic acid; 이하 7-ADCA라고 약칭한다)과 7-아미노세팔로스포란산 (7-Amino cephalosporanic acid; 이하 7-ACA라고 약칭한다)이 있다.

세팔로스포린계 항생제는 사용하는 중간원료물질에 따라 최종생산물질이 달라지는데, 세프라딘 (Cefradine), 세팔렉신 (Cephalexin), 세팔드록실은(Cephadroxil)은 7-ADCA를 중간원료로 하고, 이들을 제외한 대부분의 세팔로스포린계 항생제는 7-ACA를 중간원료 물질로 하여 합성되고 있다.

7-ADCA 또는 7-ACA를 제조하는 방법은 화학공정에 의한 방법과 효소공정에 의한 방법으로 대별되는데, 지금까지는 화학공정에 의한 합성보다는 효소공정에 의한 방법이 주를 이루고 있다.

효소공정에 의해 7-ADCA 또는 7-ACA를 제조하기 위해서는 CPC를 가수분해할 수 있는 효소가 필요한데, CPC의 7번 탄소위치의 카르보닐 결합이 매우 안정하므로 아직까지는 한 단계 효소공정에 의해 CPC로부터 직접 7-ADCA 또는 7-ACA를 제조하는 방법을 산업에 적용하기는 부적합하여 현재는 두종류의 효소를 이용한 2단계 반응공정에 의해 7-ADCA 또는 7-ACA를 제조하고 있다.

한편 세팔로스포린 C의 구조가 알려진 1960년대 초부터 세팔로스포린을 유기합성 방법에 의해 제조하려는 시도가 이루어졌으나, 7-ACA를 화학공정에 의해 제조하는 방법은 다단계의 초저온 반응을 필요로 하며 반응중 사용되는 유독성 용매가 최종제품에 잔존하거나 환경을 오염시키는 등의 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있는 실정이었다. 이에 최근에는 중간원료 물질로 7-ACA 또는 7-ADCA 대신 C-3위치가 염소나 브롬으로 치환된 세펨 유도체들이 사용되고 있으며, 특히 세팔로스포린 C의 생산비용이 페니실린에 비해 10배 정도 비싼 것에 착안하여 값싸게 생산할 수 있는 페니실린에서 이들 C-3 위치가 염소나 브롬으로 치환된 세펨 유도체를 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 그러나 아직까지는 제조공정이 복잡하고 수율이 낮은 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명자들은 페니실린에서 C-3 위치가 치환된 화학식 1의 세펨 유도체를 제조하고자 집중 연구한 결과 본 발명의 방법으로 제조하는 경우 종래 방법에 비하여 수율이 높아질 뿐만 아니라 경제적으로 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

[발명이이루고자하는기술적과제]

본 발명은 티아졸린-아제티디논으로부터 C-3 위치가 치환된 화학식 1의 세펨 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은

가) 화학식 3의 티아졸린-아제티디논 화합물을 할로겐화시켜 화학식 4의 화합물을 얻는 단계 (제 1단계);

나) 상기 제 1단계에서 얻은 화학식 4의 화합물을 환원시켜 화학식 5의 화합물을 얻는 단계 (제 2단계);

다) 상기 제 2단계에서 얻은 화학식 5의 화합물을 고리 열림 반응시켜 화학식 6의 화합물을 얻는 단계 (제 3단계);

라) 상기 제 3단계에서 얻은 화학식 6의 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 7의 화합물을 얻는 단계 (제 4단계);

마) 상기 제 4단계에서 얻은 화학식 7의 화합물을 가수분해하는 단계 (제 5단계)

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 C-3 위치가 치환된 화학식 1의 세펨 유도체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 세펨 유도체의 제조방법의 출발물질인 티아졸린-아제티디논은 페니실린 G로부터 공지의 방법에 의하여 얻을 수 있다.

[발명의구성및작용]

본 발명은 세펨 모핵의 C-3 위치에 클로로 또는 브로모기를 가진 세팔로스포린계 항생제의 중간체를 티아졸린-아제티디논으로부터 제조하는 방법에 관한 것으로 다음 반응식에 따라 제조한다.

[반응식 1]

상기식에서 X는 Cl 또는 Br을 의미하며, R1은 디페닐메틸(CHPh2), 벤질(CH2Ph), p-메톡시벤질, p-니트로벤질 또는 메틸기를 의미하며, R2는 각종 다이설파이드의 잔기를 의미한다.

본 발명의 각 단계 반응에 대해서 아래와 같이 보다 구체적으로 설명한다.

제 1단계 반응; 티아졸린 화합물의 전기 할로겐화 (electrohalogenation) 반응

[반응식 2]

화학식 3의 티아졸린-아제티디논 화합물을 적절한 용매하에서 과량의 할로겐화 시약과 소량의 산을 가해 용해시키고, 일정한 온도에서 전류를 흘려주어 전기 할로겐화 반응을 통해 할로겐 3개가 도입된 화학식 4의 화합물을 얻을 수 있다.

전기 할로겐화시 대부분의 경우 유기 용매는 전류의 부도체이기 때문에 전류의 전도성과 pH 조절을 위해 산을 소량 가하여 전해를 실시하는데 이 때 사용하는 산으로는 염산, 질산, 황산, 인산 등이 바람직하다. 이 때 산의 역할이 중요한데 산을 가하지 않은 경우에는 할로겐이 하나 또는 두 개가 도입된 물질이 많이 생긴다.

두 층 전기분해 반응시 수층에는 아래와 같은 반응의 평형이 이루어진다.

2HOCl ↔ Cl2O + H2O

이 때 생성된 Cl2O는 수층보다 유기층에 훨씬 잘 용해되어 엔-타입 (ene-type) 염소화 반응이 서서히 진행된다.

이 때 적절한 용매라 함은 소수성 용매를 의미하며, 소수성 용매에는 메틸렌 클로라이드 (CH2Cl2), 클로로포름 (CHCl3), 에틸 아세테이트 (AcOEt) 등이 포함될 수 있다. 만약 THF, CH3CN, CH3CN-THF 또는 CH2Cl2-THF 등과 같은 친수성 용매를 사용하면 베타락탐 고리가 깨어진다.

또한 이 때 적절한 할로겐화 시약에는 NaCl, Cl2, HOCl, HClO2, Cl2O, N-클로로석신이미드 (NCS) 및 t-부틸하이포클로라이드(t-BuOCl) 등 또는 이들의 브롬 유사체인 NaBr, Br2 및 NBS(N-브로모석신이미드) 등이 포함될 수 있으며, 여기서 사용되는 할로겐화 시약의 양은 과량인 것이 바람직하다. 과량의 기준은 예를 들어 H2O 3ml에 NaCl 1g이 녹아 있는 것이다. 이 때 만약 할로겐의 농도가 낮은 경우에는 벤질릴 클로라이드와 알릴릴 클로라이드가 혼합물로 생성된다.

또한 이 때 가해주는 전압은 6V 내지 15V 가 바람직하다.

제 2단계 반응; 환원반응

[반응식 3]

3개의 할로겐이 도입된 화학식 4의 티아졸린 화합물을 적절한 유기 용매에 녹인 후 냉각시킨 다음 적절한 산을 가해 준다. 여기에 적절한 금속 환원제를 넣어 주고 격렬하게 교반하여 화학식 5의 환원된 화합물을 얻는다. 반응 후에 완충용액을 가하여 산을 중화시킴과 동시에 환원제로 사용한 금속을 침전으로 제거한다.

이 때 적절한 용매에는 클로로포름, 메틸렌 클로라이드 등이 포함될 수 있으며, 바람직하기로는 메틸렌 클로라이드가 사용될 수 있다.

또한 적절한 산에는 아세트산, 인산, 개미산, 염산 또는 이들의 무기염이나 암모늄염 수용액의 혼합액 등이 포함될 수 있으며, 바람직하기로는 아세트산이 사용될 수 있다.

또한 적절한 금속 환원제에는 아연, 주석, 알루미늄, 비소 또는 마그네슘이 포함될 수 있으며, 바람직하기로는 아연이 사용될 수 있다.

또한 적절한 완충용액에는 인산 완충용액이 사용될 수 있다.

또한 적절한 반응 온도는 0℃ 내지 상온이고, 바람직하기로는 상온이다.

또한 적절한 반응 시간은 30분 내지 1시간이고, 바람직하기로는 30분이다.

제 3단계 반응; 티아졸린 화합물의 고리 열림 반응

[반응식 4]

적절한 용매에 화학식 5의 화합물과 다이설파이드를 넣어 주고 여기에 산을 서서히 첨가시켜서 고리가 열린 화학식 6의 화합물을 얻는다.

이 때 적절한 용매라 함은 THF, 디에틸에테르, 디옥산 또는 DMF 등을 의미한다.

또한 적절한 다이설파이드라 함은 2-벤조티아졸일 다이설파이드, 5-메톡시-2-벤조티아졸일 다이설파이드, 5-클로로-2-벤조티아졸일 다이설파이드, 6-에톡시-2-벤조티아졸일 다이설파이드, 5-메틸-2-벤조티아졸일 다이설파이드, 5-니트로-2-벤조티아졸일 다이설파이드, 5-술폰산의 나트륨염이나 다른 금속염의 2-벤조티아졸일 다이설파이드 또는 4,6-디메틸-2-메르캅토피리미딘, 4-아미노-6-히드록시-2-메르캅토피리미딘, 2-메르캅토-4-메틸피리미딘, 2-메르캅토벤조이미다졸, 2-메르캅토-5-벤즈이미다졸 술폰산과 이들의 무기염, 2-메르캅토벤즈옥사졸, 6-메르캅토퓨린, 4-메르캅토-1H-피라졸로[3,4,d]피리미딘, 2-메르캅토-4(3H)-퀴나졸리논, 2-메르캅토티아졸린, 2-메르캅토피리미딘, 1H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 2-메르캅토피리딘, 2-메르캅토피리딘-4-옥사이드, 2-메르캅토-5-니트로피리딘, 4-메틸-4H-1,2,4-트리아졸-3-티올, 5-메틸-1,3,4-티아디아졸-2-티올, 2-메르캅토-1-메틸이미다졸, 2-메르캅토니코틴산, 5-메르캅토-1-메틸테트라졸, 2-메르캅토이미다졸 등의 다이설파이드 유도체를 포함할 수 있다.

또한 적절한 산이라 함은 염산, HClO4, 트리플루오르 아세트산, 트리클로로 아세트산, H2SO4, H3PO4, HBr, HF 등이 사용될 수 있다.

또한 적절한 반응 온도는 20℃ 내지 30℃이고, 바람직하기로는 25℃이다.

또한 적절한 반응 시간은 산을 서서히 30분 내지 50분 동안 적가하고 그 후 10분 내지 30분 동안 반응을 더 진행시킨다.

제 4단계 반응; 고리화 반응

[반응식 5]

고리화 과정은 일반적으로 산 또는 염기를 사용한다. 여기서는 적절한 용매 하에서 염기를 사용하여, 활성화된 수소를 염기가 공격하여 이중결합의 이동이 일어나면서 고리화가 이루어져 C-3 위치에 염소가 치환된 화학식 7의 화합물을 얻는다.

이 때 적절한 용매로는 DMF, DMSO, THF, CH2Cl2 등이 있다.

또한 적절한 염기로는 암모니아 가스, NaOH, KOH, NH4OH, DBU, DBN, 트리에틸아민, AcONa, KI 등이 있으며, 암모니아 가스가 가장 바람직하다. 암모니아 가스 외의 염기들은 수득률이 매우 낮았다.

제 5단계 반응; 가수분해 반응

[반응식 6]

화학식 7의 화합물을 적절한 용매에 녹여 적절한 온도 하에서 강산으로 처리한다. 이를 적절한 알코올로 처리한 후 물을 가하여 가수분해시킴으로써 7-위치가 가수분해된 화합물을 얻는다.

상기에서 얻은 물질을 적절한 용매에 용해시킨 다음 희석시킨 염화알루미늄을 넣어 주고, 이를 아니솔 (anisole; 메톡시벤젠)로 처리한 후 수층을 산성화시켜 역추출하여 4-위치가 가수분해된 화학식 1의 목적 화합물을 얻는다.

이 때 적절한 용매라 함은 메틸렌 클로라이드를 의미한다.

또한 이 때 적절한 반응온도는 -78 ℃ 내지 0℃ 를 의미한다.

또한 이 때 화학식 5의 화합물을 처리하는 강산으로는 PCl5, PCl3 또는 SOCl2 가 바람직하다.

또한 이 때 적절한 알코올에는 메탄올, 에탄올, 프로판올, i-프로판올, n-부탄올, s-부탄올 또는 t-부탄올 등이 있다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 7-아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실산의 제조

(단계 1) 디페닐 3-(클로로메틸)-2-[3-페닐 디클로로메틸-7-옥소-4-티아 -2,6-디아자바이시클로[3.2.0]2-헵텐-6일]의 제조

1000ml 비커에 NaCl 100g을 넣고, 여기에 증류수 300ml를 가하여 NaCl을 용해시켰다. 여기에 엑소-티아졸린(exo-thiazoline) 5g(10.36mmol)과 CH2Cl2 500ml를 가한 다음 H2SO4 6.3ml를 넣어 주었다. 이 용액에 Pt 전극 (가로 5.7cm×세로 10.9cm) 두 개를 DC 전류계 (+),(-) 극에 연결한 뒤 DC 6 볼트 전류를 실온에서 일정하게 흘려주었다. 실온에서 7시간 동안 전기분해 시킨 후 유기층을 5% NaHCO3 (100ml×2)와 소금물 100ml로 씻어 주었다. 황산마그네슘으로 건조시킨 후 필터로 감압증류하여 조 생성물 5.2g (수율 85%)을 얻었다. 에틸 아세테이트-헥산 (1:5)에서 실리카겔 관 크로마토그라피를 이용하여 분리하였다 (Rf=0.29).

IR(CHCl3) 1780, 1745, 1603 cm-1

1H-NMR (80MHz, CDCl3) δ 3.80(2H, s, CH2), 4.89(1H, s, CH-COO), 5.31(2H, s, CH2), 6.0(2H, dd, H-1, H-5), 6.88(1H, s, COOCH), 7.4-7.2 (15H, m, 3ph)

(단계 2) 2-(7-옥소-2,6-디아자-4-티아바이시클로[3.2.0]2-헵텐-6일)-3-클 로로메틸-3-부테노에이트의 제조

250ml 둥근 바닥 플라스크에 트리클로리네이션 (trichlorination)된 티아졸린 18g (0.0306mol)을 CH2Cl2 에 녹여 넣었다. 냉각조를 이용하여 용액을 0℃로 냉각시킨 다음 아세트산 25ml를 가해 주었다. 여기에 아연 (zinc dust) 4.0g (2.0 당량)을 넣어 주면서 격렬하게 30분 동안 교반시켰다. 30분 후에 반응물을 분액 깔때기로 옮겨 CH2Cl2 100ml로 희석시킨 후에 증류수 200ml 를 가하여 과량의 아세트산으로 씻어 주었다. 다음에 완충용액을 사용하여 산을 중화시키고 금속 아연을 침전으로 제거하였다. 유기층을 필터링하여 분리한 후 로터리(rotary)에서 용매를 날려보냈다. 잔류물을 에틸아세테이트 200ml에 녹이고 5% NaHCO3 100ml로 잔류하는 아세트산을 제거시킨 다음 소금물로 씻어 주었다. 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후 로터리에서 용매를 날려보내고 진공펌프로 감압건조시켜 조 생성물을 13.8g 얻었다.

IR(CHCl3) 1774, 1743 cm-1

1H-NMR (80MHz, CDCl3) δ 3.80(4H, s, CH2Cl, CH2Ph), 4.85(1H, s, CH-COO), 5.25(2H, d, C=CH2), 5.85(2H, dd, H-5, H-1), 6.90(1H, s, COOCH), 7.4-7.2 (15H, m, 3Ph)

(단계 3) 디페닐메틸 2-(2-벤조티아졸리디티오)-α-[1-(클로로메틸)에트 닐]-4-옥소-3-페닐아세트아미도-1-아제티딘 아세테이트의 제조

THF 600ml에 모노클로리네이션된 티아졸린 4.06g (7.82mmol)과 2-벤조티아졸일 다이설파이드 2.86g (1.1당량)을 넣어주었다. 여기에 5% 염산 120ml를 적하 깔때기 (dropping funnel)에 넣어서 40분 동안 서서히 첨가시켰다. 실온에서 20분 동안 더 반응시킨 다음, 교반을 중지하고 반응액을 1000ml 분액 깔때기에 부어서 5% NaHCO3으로 씻어 염산을 서서히 중화시켰다. 이 때 층이 분리되면 유기층만 분리해서 로터리에서 용매를 날려보내면 잔유물이 남는다. 이 잔유물을 에틸 아세테이트 100ml에 녹여 내면 반응 후 남은 설파이드가 용해되지 않고 소량 침전으로 남아 있다. 침전으로 떨어진 설파이드는 필터로 제거시킨 다음 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조 후 감압 증류하여 조 생성물을 5.22g 얻었다. 이 조 생성물을 에틸 아세테이트-헥산 (1:2)에서 실리카겔 관 크로마토그라피 방법으로 컬럼하여 생성물 1.44g을 얻었다.

IR(CHCl3) 3280, 1775, 1745, 1660 cm-1

1H-NMR (200MHz, CDCl3) δ 3.68(2H, s, PhCH2), 4.0-4.2(ABq, 2H), 5.07(1H, s, CH-COO), 6.38(1H, d, NH), 7.0-7.4(15H, m, 3Ph), 7.0-7.4 (4H, m, 벤조티아졸 고리의 수소)

(단계 4) 디페닐메틸-7-페닐메틸아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실레이트 의 제조

디페닐메틸-7-페닐메틸아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실레이트를 제조하기 위한 고리화 반응은 사용하는 염기를 달리하여 다음과 같은 세가지 방법으로 수행하였다.

1) 100ml 둥근 바닥 플라스크에 2-벤조티아졸일 다이설파이드 1.3g (1.85mmol)을 벤젠 50ml에 용해시켰다. 반응 온도를 20-25℃ 로 유지시키면서 30% KOH 수용액 1.7ml를 넣어준 다음 격렬하게 1시간 30분 동안 교반시켰다. 처음 용액의 색이 노란색을 띠다가 KOH 수용액이 들어가면 점점 진한 갈색으로 색이 변한다. TLC로 반응 상태 확인 후 교반을 멈추고, 반응 용액을 250ml 분액 깔때기에 옮긴 후 포화 NH4Cl로 씻어 주었다. 벤젠층만 따로 분리해 내고, 물층은 다시 벤젠으로 역추출하였다. 용매를 로터리에서 날려보내면서 실리카겔에 흡착하여 에틸아세테이트-헥산 (1:3)에서 컬럼하여 생성물 0.5g을 얻었다.

IR(CHCl3) 3300, 3050, 1785, 1725, 1670 cm-1

1H-NMR (200MHz, CDCl3) δ 3.6-3.7(4H, m, PhCH2, 2-H), 4.1-4.8(ABq, 2H, CH2Cl), 4.90(1H, d, 6-H), 5.85(1H, dd, 7-H), 6.39(1H, d, NH), 6.96(1H, s, CHPh2), 7.2-7.6(15H, m, 3Ph)

2) 100ml 둥근바닥 플라스크에 다이설파이드 0.64g (0.83mmol)을 넣고, 여기에 DMF 20ml를 가하여 용해시켰다. 이 용액을 아세톤조 (aceton-bath)에서 -30℃ 이하로 냉각시킨 다음 28% NH4OH 0.4ml (5당량)를 서서히 가하였다. 이 때 용액의 색이 짙은 갈색으로 급격히 변한다. 동 온도에서 1시간 30분 동안 반응시킨 다음 에틸 아세테이트 50ml를 가하여 추출하였다. 증류수 100ml로 2번 씻어 준 다음 분리한 유기층을 로터리에서 감압증류하였다. 잔류물을 다시 에틸 아세테이트 100ml에 추출하여 황산마그네슘으로 건조시킨 다음 다시 감압증류하여 생성물을 얻었다.

3) DMF 20ml에 반응물의 2당량에 해당하는 암모니아 가스를 용해시켜 100ml 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 여기에 다이설파이드 1g (1.42mmol)을 넣어 주고 -30℃에서 한시간 동안 교반시켰다. TLC 로 반응 유무를 확인한 다음 교반을 멈추고 에틸 아세테이트 50ml를 넣어 반응 용액을 희석시켰다. 유기층만 따로 분리하여 5% 염산으로 중화시킨 다음 황산마그네슘으로 건조시켰다. 감압증류하여 생성물을 얻었다 (수율 74%).

(단계 5) 7-아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실산의 제조

단계 4에서 얻은 화합물의 7-위치를 가수분해하기 위하여 하기와 같이 실험하였다.

100ml 둥근 바닥 플라스크에 PCl5 0.7g (3.17mmol)을 CH2Cl2 10ml에 가하여 슬러리를 만들었다. 얼음으로 냉각한 상태에서 피리딘 0.3g (3.17mmol)을 가해 주고 한시간 동안 교반시켰다. 5℃ 온도에서 상기 (단계 4)에서 얻은 3-클로로메틸-Δ3-세펨 화합물 1g (2.64mmol)을 넣어 주고 10℃에서 1시간 30분 동안 교반시켰다. 상기 반응물을 -35℃까지 냉각시킨 후에 메탄올 10ml를 한꺼번에 가해준 다음 -10℃ 이하에서 1시간 30분 동안 교반시켰다. 5℃에서 H2O 50ml를 가해준 다음 감압농축하였다. 잔유물에 H2O와 Et2O를 가하여 7-위치가 가수분해된 디페닐메틸-7-아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실레이트 화합물 (0.6g)을 얻었다.

IR(Nujol) 3350, 1770, 1710 cm-1

1H-NMR (DMSO-d6) δ 3.65(2H, s, 2-H), 4.1-4.8(ABq, 2H, CH2Cl), 4.91(1H, d, 6-H), 5.80(1H, d, 7-H), 6.95(1H, s, CHPh2), 7.1-7.6(10H, m, Ph2)

또한 상기에서 얻은 화합물의 4-위치를 가수분해하기 위하여 하기와 같이 실험하였다.

디페닐메틸-7-아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실레이트 1.0g을 CH2Cl2 10ml에 용해시킨 다음 얼음으로 냉각시키고, 여기에 AlCl3 (950mg, 3.0당량)을 CH3NO2 20ml에 희석시켜 넣어 주었다. 여기에 아니솔 (anisole, 1.5g, 6.0 당량)을 CH2Cl2 20ml에 용해시켜 넣어 준 다음 실온에서 4시간 반 동안 교반시켰다. 반응용액을 에틸아세테이트 50ml로 묽힌 후 희석된 염산과 5% 중탄산나트륨(NaHCO3)으로 유기층을 씻어 주었다. 수층은 다시 염산으로 산성화시켜 역추출하였다. 다시 물 50ml로 씻어준 다음 감압건조시켜 목적화합물인 7-아미노-3-클로로메틸-3-세펨-4-카르복실산을 얻었다.

1H-NMR (DMSO-d6) δ 3.80(2H, s, 2-H), 4.1-4.8(ABq, 2H, CH2Cl), 4.90(1H, d, 6-H), 5.30(1H, d, 7-H)

[발명의효과]

본 발명은 C-3 위치가 할로겐으로 치환된 세펨 유도체를 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 페니실린 G로부터 공지의 방법에 의해 제조할 수 있는 티아졸린-아제티디논을 출발물질로 하여 C-3 위치가 할로겐으로 치환된 세펨 유도체를 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법은 가격이 저렴한 티아졸린-아제티디논으로부터 매우 경제적인 방법으로 수율 높게 3-클로로 또는 3-브로모 세팔로스포란산을 제조할 수 있는데, 이들의 3-클로로나 3-브로모기를 아세톡시나 니트로젠 화합물 또는 메르캅토 화합물로 치환하면 많은 종류의 세팔로스포린 항생물질을 합성할 수 있는 중요한 원료가 된다.

Claims (9)

1. 가) 화학식 3의 화합물을 할로겐화시켜 하기 화학식 4의 화합물을 얻는 단계 (제 1단계);

   나) 상기 제 1단계에서 얻은 화학식 4의 화합물을 환원시켜 하기 화학식 5의 화합물을 얻는 단계 (제 2단계);

   다) 상기 제 2단계에서 얻은 화학식 5의 화합물을 고리 열림 반응시켜 화학식 6의 화합물을 얻는 단계 (제 3단계);

   라) 상기 제 3단계에서 얻은 화학식 6의 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 7의 화합물을 얻는 단계 (제 4단계);

   마) 상기 제 4단계에서 얻은 화학식 7의 화합물을 가수분해하는 단계 (제 5단계)

   로 이루어지는 것을 특징으로 티아졸린-아제티디논으로부터 화학식 1의 세펨 유도체를 제조하는 방법.

   반응식 1

   

   상기식에서 X는 Cl 또는 Br을 의미하며, R1은 디페닐메틸(CHPh2), 벤질(CH2Ph), p-메톡시벤질, p-니트로벤질 또는 메틸기를 의미하며, R2는 각종 다이설파이드의 잔기를 의미한다.
2. 제 1항에 있어서, 1단계의 할로겐화 방법은 전기분해 방법이며, 소량의 산을 가하여 전기분해하는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 할로겐화 반응의 용매는 소수성 용매이며, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 에틸 아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 할로겐화 시약은 NaCl, Cl2, HOCl, Cl2O, N-클로로석신이미드 (NCS), t-부틸하이포클로라이드, NaBr, Br2 및 N-브로모석신이미드 (NBS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 전기분해에 가해주는 전압은 6V 내지 15V의 직류전압인 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 제 2단계의 환원반응에서 환원제는 아연이고, 반응온도는 0℃ 내지 10℃인 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 제 2 단계의 환원반응 후 인산 완충용액을 가하여 산을 중화시킴과 동시에 환원제로 사용한 아연 금속을 침전으로 제거시키는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법
8. 제 1항에 있어서, 제 3단계의 티아졸린 화합물의 고리열림 반응은 용매 존재하에서 다이설파이드를 가하여 주고 산을 가하는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법
9. 제 1항에 있어서, 제 4단계의 고리화 반응은 적절한 용매하에서 염기를 사용하는 것을 특징으로 하는 세펨 유도체를 제조하는 방법