CN102212077B

CN102212077B - 比阿培南的制备方法

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Publication number: CN102212077B
Application number: CN2010101416942A
Authority: CN
Inventors: 刘相奎; 袁哲东; 朱雪焱; 杨玉雷; 沈裕辉; 俞雄
Original assignee: Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry
Current assignee: Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry; Chia Tai Tianqing Pharmaceutical Group Co Ltd
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-04-08
Also published as: CN102212077A

Abstract

本发明公开了一种比阿培南的制备方法，以具有式I化合物为原料，在水和有机溶剂的混合溶剂中，与H2进行催化氢化反应，反应后立即加入有机碱调节pH值，再加入有机溶剂析出比阿培南结晶，晶体在水和有机酸以及醇或酮中重结晶得到比阿培南精制品。本发明的制备方法，操作简单，氢化时不需要缓冲盐调节pH值，氢化后不需要树脂纯化，不需要特殊设备，用水量大大减少，收率高，所得到产品纯度高，适合工业化生产。

Description

比阿培南的制备方法

技术领域

本发明涉及比阿培南的制备方法。

背景技术

碳青霉烯类抗生素是20世纪70年代发现、90年代发展起来的一类新型的非典型β-内酰胺类广谱抗生素。碳青霉烯类药物对革兰阴性菌的外膜透过性很好，也能适度透过革兰阳性菌的胞壁粘肽层，属广谱抗菌药物。碳青霉烯抗生素能与革兰阴性菌的PBP-2与PBP-3结合，或者与革兰阳性菌的PBP-1与PBP-2结合显示出很强的杀菌活性。碳青霉烯抗生素对大多数β-内酰胺酶稳定，对超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)亦稳定，分子中的β-内酰胺环不容易被β-内酰胺酶水解失活。

第一个上市的碳青霉烯类抗生素是默克公司的亚胺培南，于1985年应用于临床。但亚胺培南易被肾脱氢肽酶I(DHP-I)降解而失效，且因其在肾内高度代谢和潜在的肾毒性，便开发了DHP-I抑制剂——西司他丁，西司他丁与亚胺培南合用，可阻止后者肾内代谢并消除肾毒性。1994年三共公司上市的帕尼培南对DHP-I的稳定性比亚胺培南好，但仍有部分在体内降解、经肾排泄，具有一定肾毒性，需与有机阴离子转运抑制剂-苯甲酰胺丙酸(倍他米隆)联合使用来降低肾毒性。亚胺培南、帕尼培南属于第一代碳青霉烯类抗生素。后来研究表明，在C-1位引入β-甲基，可增强碳青霉烯的化学稳定性及对DHP-I的稳定性。此后开发上市的1β-甲基碳青霉烯类药物如：住友公司的美罗培南、默克公司的厄他培南、氰胺公司的比阿培南、盐野义公司的多尼培南和氰胺公司的替比培南酯等属于第二代碳青霉烯类抗生素。

比阿培南是美国氰胺制药公司开发的新型1β-甲基碳青霉烯类抗生素，2002年3月首次在日本上市，对DHP-I稳定。比阿培南与主要的青霉素结合蛋白高度结合，具有广谱抗菌活性，对革兰阴性菌的活性优于亚胺培南，对革兰阳性菌的活性优于美罗培南，并能耐受多种β-内酰胺酶的水解，耐药性较其他β-内酰胺类抗生素低。而且对耐药的绿脓杆菌、厌氧菌等均具有较强的抗菌活性。

比阿培南化学名称为：6-[(4R，5S，6S)-2-羧基-6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-3-基]硫基-6，7-二氢-5H-吡唑并[1，2-α][1，2，4]三唑-4-鎓内盐，其结构式如下：

目前，比阿培南的制备方法均以具有下面式I化合物为原料，脱除保护基R而获得：

现有技术主要有以下几种方法：

第一种是以Pd(OH)₂或Pd/C为催化剂，在磷酸盐缓冲液中加压氢化，经离子交换树脂Dowex50-X4纯化、浓缩、冻干后得到产品，收率低于30％(J.Antibiotics.1989，42，374-381)；

第二种是以Pd/C为催化剂，在乙酸盐缓冲液中加压氢化，经大孔吸附树脂SP-207纯化、浓缩、冻干重结晶得到产品，收率60％(US5412103)；

第三种是以锌粉为催化剂，在pH＝5.6的磷酸盐缓冲液中脱除保护基，经大孔吸附树脂SP-207纯化后得到产品(J.Org.Chem.1998，63，8145-8149)。

上述三种现有方法的缺点在于：为避免反应产物比阿培南在酸性较强的环境中被破坏，反应时都会加入缓冲盐以控制反应液的pH，但是该缓冲盐的存在使反应所得含有比阿培南的溶液无法结晶，因此，反应后必须先用树脂纯化去除该缓冲盐；而在洗脱时又需要用到大量的水。如下面三篇文献中记载：

(1)专利EP0289801中的实施例6中记载，以吸附树脂HP-40纯化，以含3％丙酮的水洗脱，洗脱液冷冻干燥；

(2)J.Org.Chem.1992，57(15)，4243-4249中4249页记载，以离子交换树脂Dowex50-X4纯化，需用水洗脱，洗脱液冷冻干燥；

(3)J.Org.Chem.1998，63，8145-8149中8149页记载，以吸附树脂SP-207纯化，以含3％丙酮的水洗脱。

由于比阿培南是一种热敏性物质，在水中不稳定，水中加热比阿培南会裂解，所以无法用长时间加热蒸馏的方法去除水，只能够用冷冻干燥的方法。但冷冻干燥存在投资大、设备复杂、干燥速率低、时间长、能耗高，维护费用高等缺点，因而使得产品成本居高不下，增加了工业化投资成本，也使得生产效率低下。

此外，比阿培南的水溶性较差，重结晶需要大量的水，造成结晶时所用水量大，结晶损失大，收率低。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有方法制备比阿培南存在的缺陷，提供一种能适应工业化生产且产率高的制备方法。

经过大量的实验研究，本发明的发明人发现，虽然比阿培南在pH值3.0～7.0的水溶液中稳定，但在进行氢化反应时，水和有机溶剂混合液中无需加入缓冲盐以控制反应液的pH，只需在反应后立即加入有机碱调节pH到一定范围，再加入有机溶剂即可得到结晶比阿培南；而在比阿培南重结晶时加入有机酸可以增加比阿培南在水中的溶解性，能减少水的用量，提高结晶收率。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种比阿培南的制备方法，其包括以下步骤：

(a)、以具有式I化合物为原料，在水和有机溶剂的混合液中，与H₂进行催化氢化反应，脱除保护基R；

其中R为羧基保护基。

(b)、滤除步骤(a)反应所用催化剂后加入有机碱调节pH值或在步骤(a)反应液中加入有机碱调节pH值后滤除反应所用催化剂；分液，则水相含有比阿培南；

(c)、向步骤(b)所得比阿培南水溶液中加入有机溶剂，析出比阿培南结晶。

本发明的制备方法还包括：(d)将步骤(c)所得比阿培南结晶加入到水和有机酸中，再加入醇或酮重结晶。

其中，上述羧基保护基R包括碳青霉烯行业内众所周知的能够与羧基反应或脱除而不引起该分子内其他部分的任何所不希望变化的羧基保护基。具体地，该羧基保护基R包括C1～C8的成酯性烷基，较佳的为甲基、甲氧甲基、乙基、乙氧乙基、碘乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、三氯乙基或叔丁基；C3～C8的链烯基，较佳的为丙烯基、乙烯基、异丙烯基、苯丙烯基或己烯基；C7～C19的芳香烷基，较佳的为苄基、甲基苄基、二甲基苄基、甲氧基苄基、乙氧基苄基、对硝基苄基、氨基苄基、二苯甲基、苯乙基、三苯甲基、二叔丁基羟基苄基或苯甲酰甲基；C6～C12的芳香基，较佳的为苯基、甲苯基、二异丙基苯基、二甲苯基、三氯苯基或五氯苯基；C1～C12的氨基，较佳的为丙酮肟或苯乙酮肟；C3～C12的烃化甲基烷基，较佳的为三甲基硅烷基、二甲基甲氧基硅烷基或叔丁基二甲基硅烷基。更佳的为对硝基苄基、苄基或对甲氧基苄基。最佳的为对硝基苄基。

步骤(a)中所使用的有机溶剂没有特别限制，目的是为了溶解具有式I化合物的原料，并溶解反应后脱下的保护基R，只要它们不对该反应产生有害影响即可，所述有机溶剂包括C1～C4的卤代烷烃，较佳的为二氯甲烷、氯仿或二氯乙烷；C1～C4的腈类，较佳的为乙腈或丙腈；C1～C4的醇类，较佳的为甲醇或乙醇；C1～C4的酮类，较佳的为丙酮或丁酮；C1～C8的乙酸酯，较佳的为乙酸乙酯或乙酸甲酯；C1～C4的醚，较佳的为乙醚或四氢呋喃；C3～C4的酰胺，较佳的为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；C6～C10的含苯溶剂，较佳的为甲苯、二甲苯或氯苯。一般选用醚类或乙酸酯类。最优选的有机溶剂为四氢呋喃。

步骤(a)中所使用的催化剂为氢化领域常用到的催化剂，如钯碳、氢氧化钯、乙酸钯、铂碳、二氧化铂或镍，催化剂的用量为具有式I化合物的重量的5～50％。

步骤(a)中氢化时的压力为1～100Kg/cm²，优选4～20Kg/cm²；

步骤(a)中氢化时的反应温度为0～100℃，优选10～30℃。

步骤(a)中所述的反应时间为0.5～5小时。

步骤(b)中，既可以滤除催化剂后调节pH值，也可以先调节pH后滤除催化剂。如果采用先滤除催化剂后调节pH值，为了防止步骤(a)生成的比阿培南在反应后的酸性介质中被破坏，应在尽可能短的时间内执行步骤(b)，较佳地，在步骤(a)反应完成后的60分钟内执行步骤(b)中的操作，更佳地，在步骤(a)反应完成后的20分钟内执行步骤(b)中的操作；如果先调节pH后滤除催化剂，对处理时间没有特别要求，只要不让反应液放置太久导致比阿培南被破坏即可。

步骤(b)中所述的pH值为1～8，优选为3～6。

步骤(b)中所述的有机碱为芳香含氮杂环、脂肪族三元胺或脂肪族二元胺等碱性化合物，其中芳香含氮杂环有机碱包括吡啶、4-二甲氨基吡啶、2-甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶或吡咯；脂肪族三元胺有机碱包括三甲胺、三乙胺、二异丙基乙基胺、N-甲基吗啉、N-甲基吡咯烷、N-甲基哌啶或三丁胺；脂肪族二元胺有机碱包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、哌啶、吗啉、甲基乙基胺或四氢吡咯。最优选的有机碱是N-甲基吗啉、N-甲基哌啶或4-二甲氨基吡啶。

步骤(c)中所使用的有机溶剂没有特别限制，只要它们和水混溶即可，所述有机溶剂包括C1～C4的腈类，较佳的为乙腈或丙腈；C1～C4的醇类，较佳的为甲醇、乙醇或异丙醇；C1～C4的酮类，较佳的为丙酮或丁酮；C1～C4的醚，较佳的为四氢呋喃；C3～C6的酰胺，较佳的为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-吡咯烷酮。一般选用醇类或酮类。最优选的有机溶剂为丙酮或乙醇。

步骤(c)中结晶温度为0～100℃，优选0～25℃。

步骤(c)中结晶时间为0.5～3小时。

步骤(d)中所使用的醇包括C1～C4的醇类，较佳的为甲醇或乙醇；酮包括C1～C4的酮类，较佳的为丙酮或丁酮。优选乙醇、丙酮。

步骤(d)中所使用的有机酸为C1～C10的脂肪酸，较佳的为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丁二酸、丙二酸、草酸、柠檬酸、马来酸、富马酸或丙酮酸；C7～C10的芳香酸，较佳的为苯甲酸，水杨酸，酒石酸。优选乙酸或丙酸。

步骤(d)中重结晶温度为0～100℃，优选0～25℃。

步骤(d)中重结晶时间为0.5～3小时。

本发明方法所用的试剂和原料均市售可得。

各步反应结束后可按照本领域常规处理方法进行。

本发明具有以下积极进步有益效果：本发明在制备比阿培南的氢化过程中不需要缓冲盐以保证反应液的pH，只需在反应后立即用有机碱调节pH到一定范围，再加入有机溶剂即可析出比阿培南的晶体，最后用水和有机酸重结晶得比阿培南精制品。本制备方法操作简单，也无需吸附树脂或离子交换树脂纯化，提高了生产效率，降低了能耗，减少了设备投资；在重结晶时加入有机酸增加其在水中的溶解性，减少了水的用量，提高了结晶收率和纯度，适合工业化生产。

具体实施方式

实施例1

6-[(4R，5S，6S)-2-(4-硝基苄氧羰基)-6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-3-基]硫基-6，7-二氢-5H-吡唑并[1，2-α][1，2，4]三唑-4-鎓·氯化物(I，R＝O₂NPhCH₂)300g(0.58mol)，加入到水1.5L和四氢呋喃1.0L中，搅拌溶解，加入钯碳(10％)70g，控制氢化压力4～5Kg/cm²，10～20℃反应2.5小时；反应结束后立即过滤掉钯碳，用4-二甲氨基吡啶调节pH为3.0～6.0，分液，水相加入丙酮4.0L，10～20℃搅拌3.0小时，析出晶体，过滤，固体用丙酮300ml洗涤，减压干燥，得到比阿培南180g，(收率：90％)。

实施例2

6-[(4R，5S，6S)-2-(4-硝基苄氧羰基)-6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-3-基]硫基-6，7-二氢-5H-吡唑并[1，2-α][1，2，4]三唑-4-鎓·氯化物(I，R＝O₂NPhCH₂)600g(1.16mol)，加入到水3.0L和四氢呋喃2.0L中，搅拌溶解，加入氢氧化钯(10％)120g，控制氢化压力10～15Kg/cm²，10～15℃反应1.0小时；反应结束后用N-甲基吗啉调节pH为3.0～6.0，过滤掉氢氧化钯，分液，水相加入乙醇8.0L，0～5℃搅拌0.5小时，析出晶体，过滤，固体用乙醇600ml洗涤，减压干燥，得到比阿培南364g，(收率：91.0％)。

实施例3

6-[(4R，5S，6S)-2-(4-硝基苄氧羰基)-6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-3-基]硫基-6，7-二氢-5H-吡唑并[1，2-α][1，2，4]三唑-4-鎓·氯化物(I，R＝O₂NPhCH₂)600g(1.16mol)，加入到水3.0L和四氢呋喃2.0L中，搅拌溶解，加入铂碳(5％)200g，控制氢化压力20Kg/cm²，25～30℃反应0.5小时；反应结束后10分钟内过滤掉铂碳，用N-甲基哌啶调节pH为4.0～6.0，分液，水相加入乙醇8.0L，5～10℃搅拌2.0小时，析出晶体，过滤，固体用乙醇600ml洗涤，减压干燥，得到比阿培南360g，(收率：90％)。

实施例4

6-[(4R，5S，6S)-2-(苄氧羰基)-6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂二环[3、2、0]庚-2-烯-3-基]硫基-6，7-二氢-5H-吡唑并[1，2-α][1，2，4]三唑-4-鎓氯化物(I，R＝PhCH₂)132g(0.252mol)，加入到水1.0L，乙酸乙酯600ml，搅拌溶解，加入二氧化铂(10％)40g，控制氢化压力10～15Kg/cm²，15～20℃反应5.0小时；反应结束后用N-甲基吗啉调节pH为4.0～6.0，过滤掉二氧化铂，分液，水相加入乙醇2.0L，20～25℃搅拌1.5小时，过滤，固体用乙醇300ml洗涤，减压干燥，得到比阿培南77.6g，(收率：88％)。

实施例5

用三乙胺替代实施例1中的4-二甲氨基吡啶，其他不变，收率：75％。

实施例6

用吡啶替代实施例2中的N-甲基吗啉，其他不变，收率：65％。

实施例7

用丁二胺替代实施例3中的N-甲基哌啶，其他不变，收率：56％。

实施例8

用二异丙基乙基胺替代实施例1中的4-二甲氨基吡啶，其他不变，收率：80％。

实施例9

用N-甲基吡咯烷替代实施例2中的N-甲基吗啉，其他不变，收率：72％。

实施例10

用乙二胺替代实施例1中的4-二甲氨基吡啶，其他不变，收率：69％。

实施例11

用三丁胺替代实施例3中的N-甲基哌啶，其他不变，收率：76％。

实施例12

实施例1中得到比阿培南180g加入2.7L的注射用水中，加入乙酸(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)5.0ml，搅拌溶解，加入针用活性炭18g，搅拌20分钟，滤除活性炭，滤液用0.22μ滤膜过滤，在滤液中滴加10.8L无水乙醇(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)，滴加完毕，冷却到0～5℃，搅拌2.0小时，过滤，滤饼真空干燥，得到比阿培南精制品170g，纯度：99.66％。

实施例13

实施例4中得到比阿培南77.6g加入1.2L的注射用水中，加入丙酸(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)3.0ml，搅拌溶解，加入针用活性炭18g，搅拌20分钟，滤除活性炭，滤液用0.22μ滤膜过滤，在滤液中滴加3.5L丙酮(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)，滴加完毕，冷却到0～5℃，搅拌3.0小时，过滤，滤饼真空干燥，得到比阿培南精制品72.1g，纯度：99.87％。

实施例14

实施例3中得到比阿培南360g加入5.6L的注射用水中，加入酒石酸(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)10.6g，搅拌溶解，加入针用活性炭18g，搅拌20分钟，滤除活性炭，滤液用0.22μ滤膜过滤，在滤液中滴加21.5L无水乙醇(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)，滴加完毕，冷却到5～10℃，搅拌3.0小时，过滤，滤饼真空干燥，得到比阿培南精制品324g，纯度：99.13％。

实施例15

实施例1中得到比阿培南180g加入2.7L的注射用水中，加入马来酸(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)5.0g，搅拌溶解，加入针用活性炭18g，搅拌20分钟，滤除活性炭，滤液用0.22μ滤膜过滤，在滤液中滴加12.2L丙酮(先经过过滤除菌和除细菌内毒素)，滴加完毕，冷却到20～25℃，搅拌0.5小时，过滤，滤饼真空干燥，得到比阿培南精制品152g，纯度：98.78％。

Claims

1.一种比阿培南的制备方法，其包括以下步骤：

(a)以具有式Ι化合物为原料，在水和有机溶剂的混合液中，与H₂进行催化氢化反应，脱除保护基R；

其中R为羧基保护基对硝基苄基；

(b)滤除步骤(a)反应所用催化剂后加入有机碱调节pH值或在步骤(a)反应液中加入有机碱调节pH值后滤除反应所用催化剂，所述的有机碱为N-甲基吗啉、N-甲基哌啶或4-二甲氨基吡啶；分液，则水相含有比阿培南；

(c)向步骤(b)所得比阿培南水溶液中加入有机溶剂，析出比阿培南结晶，

步骤(a)中的有机溶剂为四氢呋喃，催化剂为钯碳、氢氧化钯、乙酸钯、铂碳、二氧化铂或镍，且所述催化剂的用量为具有式I化合物的重量的5～50%，氢化时的压力为4～20Kg/cm²，氢化时的反应温度为10～30℃，反应时间为0.5～5小时，在步骤(a)反应完成后的20分钟内执行步骤(b)，步骤(b)中所述的pH值为3～6。

2.根据权利要求1所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(c)中的有机溶剂为C1～C4的腈类、C1～C4的醇类、C1～C4的酮类、C1～C4的醚或C3～C6的酰胺。

3.根据权利要求2所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：所述C1～C4的腈类为乙腈或丙腈；C1～C4的醇类为甲醇、乙醇或异丙醇；C1～C4的酮类为丙酮或丁酮；C1～C4的醚为四氢呋喃；C3～C6的酰胺为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-吡咯烷酮。

4.根据权利要求3所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(c)中的有机溶剂为丙酮或乙醇。

5.根据权利要求1所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(c)中结晶温度为0～100℃。

6.根据权利要求5所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(c)中结晶温度为0～25℃。

7.根据权利要求1所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(c)中结晶时间为0.5～3小时。

8.根据权利要求1至7任一项所述的比阿培南的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：(d)将步骤(c)所得比阿培南结晶加入到水和有机酸中，再加入醇或酮重结晶。

9.根据权利要求8所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中的醇为C1～C4的醇类，酮为C1～C4的酮类。

10.根据权利要求9所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中的醇为乙醇，酮为丙酮。

11.根据权利要求9所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中的有机酸为C1～C10的脂肪酸或C7～C10的芳香酸。

12.根据权利要求11所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：所述C1～C10的脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丁二酸、丙二酸、草酸、柠檬酸、马来酸、富马酸或丙酮酸；C7～C10的芳香酸为苯甲酸，水杨酸或酒石酸。

13.根据权利要求12所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中的有机酸为乙酸或丙酸。

14.根据权利要求8所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中结晶温度为0～100℃。

15.根据权利要求14所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中结晶温度为0～25℃。

16.根据权利要求8所述的比阿培南的制备方法，其特征在于：步骤(d)中结晶时间为0.5～3小时。