CN102925510A

CN102925510A - 一种氨曲南中间体的合成方法

Info

Publication number: CN102925510A
Application number: CN2011102259290A
Authority: CN
Inventors: 姜维平; 何亮; 王庆
Original assignee: CHONGQING CHANGJIE MEDICAL CHEMICAL Co Ltd; Chongqing Shenghuaxi Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: CHONGQING CHANGJIE MEDICAL CHEMICAL Co Ltd; Chongqing Shenghuaxi Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102925510B

Abstract

本发明是一种氨曲南中间体的合成方法，具体涉及一种脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰保护基的方法。本发明用L-苏氨酸制备苯乙酰基-L-苏氨酰胺，通过β位羟基的磺酰化，末端氨基的磺酸化，再通过环合制备氨基被苯乙酰基保护的氨曲南主环中间体，然后在青霉素G酰化酶的存在下进行水解，脱掉氨基上的保护基得到氨曲南主环中间体。本发明方法具有工艺条件温和，后处理简单，成品纯度高，收率较高的优势，适合于工业化生产。

Description

一种氨曲南中间体的合成方法

技术领域

本发明是一种氨曲南中间体的合成方法，主要涉及氨基保护的氨曲南主环中间体的脱保护方法。

背景技术

氨曲南主环中间体，（3S-反式）-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，是生产抗感染药物氨曲南的重要的中间体，其结构如下图所示：

对于该中间体3位氨基，主要采用叔丁氧羰基和苄氧羰基作为保护基。叔丁氧羰基可以在酸性的条件下脱除（WO2004/13133 A1；GB 2071650），但四元母核结构在酸性环境下容易发生副反应。苄氧羰基则主要采用在钯作为催化剂的情况下，加氢脱掉苄基（US5194604A1，US5254681A1，EP411541A2，WO2007/65288A2），但钯碳价格较贵，工业化成本高。有资料采用苯乙酰基作为氨基保护基，采用光气作为脱保护试剂（Journal of Organic Chemistry 1982，47，176-178），该法的缺点是光气毒性大，对仪器的腐蚀性强，而且容易造成污染。

酶法脱保护技术已经在头孢菌素类抗生素的合成中取得了工业化应用。本发明的目的就是针对于氨曲南主环中间体现有合成方法所存在问题，提出一种新的制备方法。本发明的优点是：采用酶法脱除保护氨曲南主环中间体3位氨基上的苯乙酰基氨基保护基，采用水为溶剂，成本降低而且环保。该反应操作简单、反应条件温和可避免开环产物和聚合物的产生，因此产品纯度高、可工业化大规模生产。

发明内容

本方法涉及一种脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，根据文献用L-苏氨酸（Ⅰ）与苯乙酰氯制备苯乙酰基-L-苏氨酰胺（Ⅱ），经过β位羟基的甲磺酰化，末端氨基的磺酸化，再环合成为氨基被苯乙酰氨基保护的氨曲南主环中间体（Ⅴ），最后用青霉素G酰化酶脱除保护基，合成流程如下：

其中，β位羟基的磺酰化选用芳香族磺酰卤和脂肪族磺酰卤作为磺酰化试剂。芳香族磺酰化试剂包括苯磺酰氯和对甲苯磺酰氯；脂肪族磺酰化试剂包括甲基磺酰氯、乙基磺酰氯、甲基磺酰溴和乙基磺酰溴；傅酸剂为吡啶或三乙胺。末端氨基的磺酸化选用氯磺酸作为磺酸化试剂，所用的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷或1,2-溴乙烷；反应温度在-10℃~10℃。随后，从中间体Ⅳ到Ⅴ的环合反应在二氯甲烷和碳酸氢钾水溶液中进行，反应温度为回流。

得到苯乙酰基氨基保护的氨曲南主环中间体后，在青霉素G酰化酶的存在下，在0℃~50℃和pH3~9的条件下在水溶液中或在有机溶剂和水的混合溶液中进行水解，脱除苯乙酰基氨基保护基。酶水解反应中，氨基被苯乙酰氨基保护的氨曲南主环与青霉素G酰化酶的质量比为：1:0.5~3。反应温度优选10℃~30℃，pH优选6~8。使用的有机溶剂为可与水混溶的有机溶剂，包括C_1~4的醇类溶剂、丙酮、丁酮、乙腈、四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。

该方法的要点在于氨曲南主环中间体的氨基保护基选自苯乙酰基，并通过青霉素G酰化酶的酶解作用得到氨曲南主环中间体，优选固定化青霉素G酰化酶进行酶解。

通过本方法脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上的苯乙酰基保护基而合成氨曲南主环，有工艺条件温和、后处理简单、成品纯度高、收率较高等优点，适合于工业化生产。

为了是使本发明的特征清楚，现详细描述一些本发明的非限制性实施方案。

实施例

A、苯乙酰基-L-苏氨酰胺的制备

在烧瓶中加入1000 mL甲醇，冷却至0 ℃，130 mL氯化亚砜在0-10 ℃加入，再冷却至0℃，加入59.5g （0.5 mol）L-苏氨酸，然后缓慢上升至室温，搅拌6小时，混合物浓缩，并真空减压蒸馏0.5小时，得到的无色粘稠的油状物。将该物质溶解在3000 mL甲醇中，冷却至-5 ℃，溶液中用氨气饱和，然后移去冷却，密封的烧瓶可以静置3天，直到TLC检测L-苏氨酰胺甲酯基本反应完全。然后将溶液浓缩至大约1000mL，加入250 mL 3M的氢氧化钾溶液，再将反应液浓缩成粘稠的溶液，用500 mL水稀释，73.3 mL （0.55 mol）苯乙酰氯，得到的混合物在室温搅拌过夜，用氯化钠饱和反应液，用乙酸乙酯萃取反应液数次，浓缩成固体，再用200 mL乙酸丁酯重结晶，过滤，母液浓缩后用正己烷稀释降低极性，过滤可以得到另一部分产品，合并后产品总重85.2 g（收率72.1%，对L-苏氨酸计），该产物称为“酰胺W”，熔点162-163 ℃。

B、苯乙酰基-L-苏氨酰胺-O-甲磺酸酯的制备

通过A得到的产物“酰胺W”23.6g （0.1 mol），溶解于600 mL二氯甲烷，冷却至-5 ℃，加入16.8 mL三乙胺（0.12 mol），再缓慢加入9.3 mL(0.12 mol) 甲磺酰氯，滴加时间约为1小时，搅拌4小时，同时温度缓慢上升至30 ℃，然后将反应液倾入分液漏斗，用水125 mL×2洗涤2次，用盐水200 mL洗涤一次，二氯甲烷用硫酸钠干燥，过滤，浓缩，固体残余物用大约100 mL乙酸乙酯溶解，再加入100 mL正己烷，半小时后，沉淀过滤，干燥，得到22.3g苯氧羰基-L-苏氨酰胺-O-甲磺酸酯（收率 71%），称为“甲磺酸酯X”，熔点132-133 ℃。

C、苯乙酰基-L-苏氨酰胺-O-甲磺酸酯-N-磺酸的制备

通过B的到的“甲磺酸酯X”35.5 g (0.09 mol) 溶解于200 mL二氯甲烷，冷却至-5 ℃，然后氯磺酸5.97 mL （0.09 mmol）在保持内温低于5 ℃的情况下加入，得到的浅黄色溶液搅拌30 min，二氯甲烷30 mL的溶液加入，得到的溶液回流16-20小时，然后倾入 500mL pH= 5.0 的磷酸盐缓冲液（0.5 M），再用120 mL二氯甲烷稀释，分出有机相，并用100 mL缓冲盐（0.5 M）洗涤，分出有机相，用100mL缓冲液洗涤一次，合并水相，用300 mL二氯甲烷萃取一次，150 mL×2萃取2次，合并有机相，硫酸钠干燥，过滤浓缩得到33.0 g白色泡沫状物，称为“磺酸Y”（收率93%）。

D、3-苯乙酰氨基-4-甲基-2-氮杂环丁烷-1-磺酸的制备

通过C得到的“磺酸Y” 9.86g （0.025 mol）溶于160 mL二氯甲烷和5.52g （0.04 mol）碳酸氢钾，水20 mL回流30min，冷却混合物，加入二氯甲烷，分层，有机层干燥后蒸干得到7.38 g 产物，称为“磺酸Z”（收率99%）。可以用乙酸乙酯重结晶得到样品，熔点145-146 ℃。

E-1、3-苯乙酰氨基-4-甲基-2-氮杂环丁烷-1-磺酸的制备(酶水解制备氨曲南主环)

室温下将D得到的“磺酸Z”5.3g（17.78mmol）悬浮于120 mL水中，悬浮液在37度用2M NaOH处理pH 6.5。固体在10-15分钟溶解。然后加入固定化青霉素G酰化酶10g，待初始物料完全消失后，滤出固定化酶，真空浓缩反应混合物至30 mL，然后冷却，酸化至pH2.5，过滤得到沉淀，固体用二氯甲烷洗涤，无水乙醇洗涤过滤器，在用含水乙醇结晶得产品，2.62 g（收率 82%）。

E-2、3-苯乙酰氨基-4-甲基-2-氮杂环丁烷-1-磺酸的制备(酶水解制备氨曲南主环)

室温下将D得到的“磺酸Z”7.9g（0.02mol）悬浮于200 mL水中，悬浮液在37度用2M NaOH 处理至pH = 7.5。固体在20分钟溶解。然后加入固定化青霉素G酰化酶12g，待初始物料完全消失后，滤出固定化酶，真空浓缩反应混合物至44 mL，然后冷却，酸化至pH2.5，过滤得到沉淀，固体用异丙醇重结晶得得到样品2.54 g（收率 84%）。

E-3、3-苯乙酰氨基-4-甲基-2-氮杂环丁烷-1-磺酸的制备(酶水解制备氨曲南主环)

室温下将D得到的“磺酸Z”28g（0.094mol）悬浮于1000 mL水中和200 mL乙腈中，悬浮液在37度用4M NaOH处理至pH= 7.0。固体在60分钟溶解。然后加入固定化青霉素G酰化酶56g，待初始物料完全消失后，滤出固定化酶，真空浓缩反应混合物至200 mL，然后冷却，酸化至pH2.5，过滤得到沉淀，固体用乙醇洗涤，含水乙醇重结晶得到样品13.7 g（收率 81%）。

Claims

1.一种脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，用L-苏氨酸与苯乙酰氯制备苯乙酰基-L-苏氨酰胺，经过β位羟基的甲磺酰化，末端氨基的磺酸化，再环合成为氨基被苯乙酰氨基保护的氨曲南主环中间体，最后用青霉素G酰化酶脱除保护基，其特征在于氨基保护基选自苯乙酰基，通过在青霉素G酰化酶的存在下，在温度0℃~50℃和pH3~9条件下，在水溶液中或在有机溶剂和水的混合溶液中进行酶水解反应，脱除苯乙酰基氨基保护基。

2.根据权利要求1所述的脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，其特征在于所说的酶水解反应选用的酶为青霉素G酰化酶，优选固定化青霉素G酰化酶。

3.根据权利要求1或2所述的脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，其特征在于所说的酶水解反应中，氨基被保护的氨曲南主环与青霉素G酰化酶的质量比为：1:0.5~3。

4.根据权利要求1所述的脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，其特征在于所说的酶水解反应选用的有机溶剂为可与水混溶的有机溶剂，包括C₁~₄的醇类溶剂、丙酮、丁酮、乙腈、四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求1所述的脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，其特征在于所说的酶水解反应温度0℃~50℃，优选10℃~30℃。

6.根据权利要求1所述的脱除氨曲南主环中间体3-氨基位上苯乙酰基保护基的方法，其特征在于所说的酶水解反应pH3~9，优选pH6~8。