CN105061471A - 一种低溶剂残留盐酸头孢替安酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗感染药物盐酸头孢替安酯((6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸1-(环己烷氧基碳酰氧基)乙酯二盐酸盐)的合成方法。本发明以盐酸头孢替安(市售)为原料,经过三步合成步骤制备盐酸头孢替安酯。相比现有文献报道的方法,本发明制备的盐酸头孢替安酯成品溶剂残留更低,收率、纯度更高,关键质检指标都优于日本药典规定的限度。该方法有效、实用,可以放大到工业规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及药物合成领域,具体涉及一种广谱抗感染药物盐酸头孢替安酯的合成方法。
背景技术
盐酸头孢替安酯,英文名CefotiamHexetilHydrochloride,化学名(6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸1-(环己烷氧基碳酰氧基)乙酯二盐酸盐,是由日本武田制药最早开发的,系注射用盐酸头孢替安进行酯化而成的口服抗生素。本品自身并无抗菌作用,是口服后在肠道粘膜迅速水解为头孢替安(CTM)而被吸收。CTM对革兰阳性和阴性菌的都有较好的抗菌活性,而且对β-内酰胺酶稳定。盐酸头孢替安酯最大的优势是其安全性,可以口服,给药方便,而且适用于儿童用药,为患者的健康提供更加有力的保障。头孢菌素具有高效、低毒和广谱等优点,在临床上得到大量使用。我国人口众多,头孢菌素类产品市场前景广阔。作为口服制剂,头孢替安酯克服了盐酸头孢替安只能注射的缺点,因此在未来的市场有好的潜力。
目前国内已有数家公司申报注册盐酸头孢替安酯作为3类新药上市。但是由于原料含b-内酰胺环化学结构,具有对酸、碱及温度的不稳定性,对合成技术有较高要求。现有的合成技术制备的产品杂质、溶剂残留含量偏高,酯化步骤收率偏低,具有明显的缺陷,导致规模化生产成本较大,以及产品质量不稳定,所以在合成工艺技术方面迫切需要改进、创新。
目前已公开的盐酸头孢替安酯的合成技术,可见于数篇专利或公开专利申请(如CN101948476B,CN101993449B,CN102127093B,CN102895213B,CN102127093B,CN101993449B,CN101948476B,CN101955493A等)。一般的工艺步骤是以1-氯乙基环己基碳酸酯为原料制备1-碘乙基环己基碳酸酯。通过盐酸头孢替安制成钾盐,该钾盐与碘乙基环己基碳酸酯进行酯化反应形成头孢替安酯;头孢头孢替安酯在有机溶剂中与氯化氢或氯化氢溶液(非水溶液)反应形成盐酸头孢替安酯。盐酸头孢替安酯的精制过程一般是在有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、异丙醚等中结晶或者打浆,过滤后得到湿品。湿品在室温下真空干燥制得成品,典型的例子如公开专利申请CN101948476A描述的技术。但是,现有的合成技术无论是在1-碘乙基环己基碳酸酯或者头孢替安的酯化工艺过程都有明显的缺陷。比如已公开的1-碘乙基环己基碳酸酯的合成技术(如专利CN101619069A中描述的),一般是通过1-氯乙基环己基碳酸酯在乙腈中与碘化钠发生置换取代反应制成,但该方法反应不完全,转化率只有80%左右,导致原料浪费,从而增加制备成本。我们对现有工艺技术做了改进,碘化反应中加入无水氯化钙粉末或分子筛作催化剂,使碘代转化率得到95%左右,提高了1-碘乙基环己基碳酸酯的收率,从而提高了原料1-氯乙基环己基碳酸酯的利用率。在酯化及成品精制工艺方面,根据我们开发盐酸头孢替安酯工艺的经验,以及文献报道和对多个现有公开技术的验证,我们看到现有的盐酸头孢替安酯的合成工艺技术,成品盐酸头孢替安酯溶剂残留(如乙醇、丙酮、异丙醇)等都偏高,普通高于0.5%,不符合中国药典对化学药物溶剂残留的规定要求(三类溶剂)。由于盐酸头孢替安酯对热不稳定性,不能通过提高干燥温度的办法来去除产品溶剂残留,只能寻求新的方法。专利CN101948476B报道的超临界CO2去除有机溶剂的方法,需要专门的设备,设备昂贵,生产成本高,难以实现规模化生产。我们在制备盐酸头孢替安酯成品时,首先制成水溶液,然后进行冷冻干燥,避免了有机溶剂,成品未检出任何有机溶剂。该技术完全消除了有机溶剂残留,而且在相对较低的温度制备成品,最大限度地避免了杂质的产生。此外,我们对酯化反应温度做了优化,发现最佳反应温度为-100C。现有的技术,都没有报道酯化步骤的最佳反应温度。我们通过实验验证,反应温度在-15~-200C时,收率偏低,摩尔收率只有50%左右,即以63.75g的盐酸头孢替安为原料只能制得35-40g头孢替安酯。很明显,当反应温度过低时,反应不完全,1-碘乙基环己基碳酸酯利用率偏低从而导致收率偏低。其它的公开技术,收率都低于本发明的收率,比如专利CN101993449B描述的收率为60%。此外,其它公开的工艺技术,描述的酯化反应温度多在在0~-50C,反应温度相对较高,容易发生产物->D3-异构体的转换,因此在此反应温度下,有关物质,尤其D3-副产物(有关物质1)含量相对较高,因而产物纯度偏低。如专利CN101948476B,酯化反应温度在-50C,成品纯度只有97.0%。
发明内容
有鉴于上面描述的情况,本发明的目的是克服现有盐酸头孢替安酯合成方法中存在的问题,提供一种溶剂残留低、收率纯度较高、实用的合成盐酸头孢替安酯的合成工艺步骤。我们以盐酸头孢替安(市售)为原料,经过三步反应制得盐酸头孢替安酯。本发明采用如下合成路线:
具体步骤如下:
以盐酸头孢替安(市售)为起始原料,经过下列工艺步骤制得盐酸头孢替安酯:
步骤1:向反应罐中加入乙腈、无水NaI、细粉状CaCl2,搅拌下加热到500C。向上述混合体系中加入1-氯乙基环己基碳酸酯,在45~500C搅拌。反应结束后,在400C减压浓缩至干。浓缩残留物冷却至0~100C,依次加入二氯甲烷、纯化水,搅拌溶解,静置、分层,收集有机层。向有机层中加入饱和Na2S2O3 .5H2O溶液中,在0~100C搅拌、静置、分层,收集有机层,用饱和NaHCO3溶液洗涤,无水硫酸钠干燥。减压浓缩至干。残留物于50C以下保存。
步骤2:室温下在反应器中加入碳酸氢钾、纯化水、丙酮,搅拌混合,向混合体系中缓慢加入盐酸头孢替安,搅拌使反应完全。向反应体系中加入丙酮,搅拌,然后静置、分层。倾去上层清液得到头孢替安钾盐。在室温下将N,N-二甲基乙酰胺(DMA)加入到头孢替安的钾盐,搅拌使钾盐溶解。将混合液冷却至-6~-150C,然后快速将1-碘乙基-环己基碳酸酯加入到混合液中。控温-6~-150C搅拌。将酯化反应液加入到乙酸乙酯与NaHSO3溶液混合混合体系中。搅拌、静置、分层,收集有机层。将冷的纯化水、35%的盐酸同时滴加到有机层中。搅拌、静置、分层,收集水层。将水层用乙酸乙酯洗涤。洗涤后的水层,在室温减压抽除残余乙酸乙酯。加入纯化水稀释,冷却至50C,获得盐酸头孢替安酯的水溶液。向该水溶液中加入CH2Cl2,冷却至50C。用2.5%的氨水调节溶液的PH至7.5~8.0。静置、分层,收集有机层。有机层用0.7%NaHCO3溶液洗涤,无水硫酸钠干燥。将有机层减压浓缩至总体积的1/4,加入到丙酮异丙醚的混合液,搅拌,然后滴加异丙醚,搅拌结晶。在室温减压浓缩至剩余至约1/2原溶液体积。在0~50C,静置、结晶,获得头孢替安酯的混悬液。过滤,用异丙醚洗涤,在400C真空干燥,得头孢替安酯白色固体。
步骤3:在反应容器中放入头孢替安酯52.0g,加入水310mL,搅拌形成悬浮混合液。将15%的盐酸溶液40g冷却至50C,加入到混悬液中,在0~50C下搅拌1小时,完全溶清。将化合物溶液进行冷东干燥(冷冻温度-300C,真空度0.01torr),得到白色粉末盐酸头孢替安酯,57.4g,收率70.0%。
在本发明优选的实施方案中,步骤(1)所述的溶剂为乙腈、1,4-二氧六环,优选乙腈;所用反应催化剂为无水氯化钙、分子筛,优选无水氯化钙。反应温度为40~500C,优选500C。1-氯乙基碳酸酯、碘化钠摩尔配比为1:1.0~1:1.5,优选1:1.3。
在本发明的优选方案中,步骤(2)所述的反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺,优选N,N-二甲基乙酰胺。摩尔配比为头孢替安钾盐:1-碘乙基-环己基碳酸酯为1:1.0~1:5.0,优选1:3.3;反应温度为-5~-150C,优先-100C。
在本发明的优选方案中,步骤(3)所述的盐酸试剂是10%-25%盐酸,优选15%盐酸。冷冻温度为-20~-400C,优选-300C。真空度为13.3~1.33pa,优选1.33pa。头孢替安酯、盐酸摩尔配比为头孢替安酯:盐酸1:2。
-----------------------与现有技术相比,本发明的有益技术效果体现在:本发明制备的盐酸头孢替安酯有机溶剂残留极低(未检出),纯度98.5%以上,如上所述的工艺路线总收率60%以上,明显优于文献报道。
附图说明
-----------------------图1是盐酸头孢替安酯((6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸1-(环己烷氧基碳酰氧基)乙酯)lHNMR谱图。
-----------------------图2是盐酸头孢替安酯((6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸1-(环己烷氧基碳酰氧基)乙酯)MS谱图。
具体实施方式
实施例11-碘乙基环己基碳酸酯的合成:
向反应罐中加入乙腈2900mL、无水碘化钠69.5g(464mmol)、粉状氯化钙12.5g,搅拌下加热到510C。向上述混合体系中加入1-氯乙基环己基碳酸酯74.0g(358mmol),在40~450C搅拌98min。反应结束后,减压浓缩至干。浓缩残留冷却至0~100C,将预冷至0~100C的CH2Cl2315mL加入到残留中。继续向残留中加入纯化水195mL,残留溶解。在0~100C搅拌3min,静置分层5-15min,收集有机层。将Na2S2O3 .5H2O12.5g溶解于195mL纯化水中,再冷却至0~100C。将有机层加入到Na2S2O3 .5H2O溶液中,在0-100C搅拌、静置、分层,收集有机层。将NaHCO312.5g,溶解于195mL纯化水中,冷却至0~100C。将有机层加入到NaHCO3溶液中,在0~100C搅拌、静置、分层,收集有机层。有机层在200C减压浓缩至干。得1-碘乙基环己基碳酸酯107.0g,淡黄色油状物,收率99%。
实施例2头孢替安酯((6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸)的合成:把碳酸氢钾50.0g(499mmol)、纯化水15.5mL、丙酮32.0mL混合并于5~150C搅拌。向混合体系中缓慢加入盐酸头孢替安63.75g(106.5mmol),然后在10~150C搅拌混合,使反应完全。向反应体系中加入丙酮715mL,搅拌、静置、分层,倾去上清液得到头孢替安的钾盐。在室温将DMA278mL加入到盐酸头孢替安的钾盐,然后混合体系在室温下减压搅拌60min,使钾盐溶解。将混合液冷却至-10~-150C,然后将预冷的1-碘乙基环己基碳酸酯107.0g(358mmol)加入到混合液中,控温-100C~-150C搅拌10min。将酯化反应液加入到乙酸乙酯1725mL与0.6%的NaHSO3溶液850mL混合并冷却至5-100C以下的混合体系中。在5~100C以下搅拌、静置,收集有机层。将冷的纯净纯化水1350mL,35%的HCl(67.5mL)同时滴加到有机层中。搅拌、静置,收集纯化水层。将纯化水层用乙酸乙酯500mL洗涤。于15~250C减压浓缩至约1550mL。浓缩液用冷纯化水25mL稀释,冷却至50C,获得盐酸头孢替安酯的水溶液。向盐酸头孢替安酯溶液中加入CH2Cl21200mL,再冷却至0~50C。在60min内用2.5%的氨水调节溶液的PH至7.5~8.0。静置,收集有机层和纯化水层。有机层用0.7%NaHCO3溶液1670mL洗涤,收集有机层。有机层用无水硫酸钠50g干燥。在5~100C,将有机层减压浓缩至总体积的25%。将丙酮635mL,异丙醚635mL混合,并冷却至0~50C。将有机层的浓缩液加入到丙酮异丙醚的混合液中搅拌结晶。将冷异丙醚加入到结晶溶液中,保持温度0~50C。减压浓缩至剩余约1275mL,然后停止搅拌,静置过夜结晶,获得头孢替安酯的混悬液。浓缩溶液,冷却至0~50C结晶,过滤,用异丙醚洗涤,在400C真空干燥,得到白色固体产物头孢替安酯52.0g,收率70%。
实施例3盐酸头孢替安酯((6R,7R)-7-[2-(2-氨基噻唑-4-基)乙酰氨基]-3-[[[1-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]-1H-四氮唑-5-基]硫]甲基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸1-(环己烷氧基碳酰氧基)乙酯二盐酸盐)的合成:在反应容器中放入头孢替安酯52.0g(74.7mmol),加入纯化水310mL,搅拌形成悬浮混合液。将15%的盐酸溶液40g冷却至1~50C,加入到混悬液中,在0~50C下搅拌1小时,完全溶清。将化合物溶液进行冷东干燥(冷冻温度-300C,真空度0.01torr),得到白色粉末盐酸头孢替安酯57.4g,收率99%,纯度98.7%(HPLC).1HNMR(500MHz,D2O),NMR(Bruker400MHz,DMSO-d6):化学位移1.3-1.8(m,10H),1.54and1.55(d,3H),2.82(s,6H),3.60(m,1H),3.63(t,2H),3.73&3.90(m,2H,),4.30(m,2H),4.50(d,1H),4.60(m,1H),4.81(t,2H),5.12(d,1H),5.75(dd,1H),6.64(s,1H),6.81(dt,1H),9.10(b,2H),9.20(d,1H),11.30(b).MS(ESI)m/z:696.2[M-2HCl+H]+,718.4(M-2HCl+Na)+。溶剂残留(Agilen7890AGCSystem,顶空进样法):丙酮,未检出;乙酸乙酯,未检出;二氯甲烷,未检出。光谱数据符合预期的分子结构。
Claims (6)
1.一种盐酸头孢替安酯的合成方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1:向反应罐中加入乙腈、无水NaI、细粉状CaCl2,搅拌下加热到50℃。向上述混合体系中加入1-氯-乙基环己基碳酸酯,在45~50℃搅拌。反应结束后,在40℃减压浓缩至干。浓缩残留物冷却至0~10℃,依次加入二氯甲烷、纯化水,搅拌溶解,静置、分层,收集有机层。向有机层中加入饱和Na2S2O3·5H2O溶液中,在0~10℃搅拌、静置、分层,收集有机层,用饱和NaHCO3溶液洗涤,无水硫酸钠干燥。减压浓缩至干。残留物于5℃以下保存。
步骤2:室温下在反应瓶中加入碳酸氢钾、纯化水、丙酮,搅拌混合,向混合体系中缓慢加入盐酸头孢替安,搅拌使反应完全。向反应体系中加入丙酮,搅拌,然后静置、分层,倾去上层清液得到头孢替安钾盐。在室温下将N,N-二甲基乙酰胺(DMA)加入到头孢替安的钾盐,搅拌使钾盐溶解。将混合液冷却至-6~-15℃,然后快速将1-碘乙基-环己基碳酸酯加入到混合液中。控温-6~-15℃搅拌30min。将酯化反应液加入到乙酸乙酯与NaHSO3溶液混合混合体系中。搅拌、静置、分层,收集有机层。将冷的纯化水、35%的盐酸同时滴加到有机层中。搅拌、静置、分层,收集水层。将水层用乙酸乙酯洗涤。洗涤后的水层,在室温减压抽除残余乙酸乙酯。加入纯化水稀释,冷却至5℃,获得盐酸头孢替安酯的水溶液。向该水溶液中加入CH2Cl2,冷却至5℃。用2.5%的氨水调节溶液的PH至7.5~8.0。静置、分层,收集有机层。有机层用0.7%NaHCO3溶液洗涤,无水硫酸钠干燥。将有机层减压浓缩至总体积的1/4,加入到丙酮异丙醚的混合液,搅拌,然后滴加异丙醚,搅拌结晶。在室温减压浓缩至剩余至约1/2原溶液体积。在0~5℃,静置、结晶,获得头孢替安酯的混悬液。过滤,用异丙醚洗涤,在40℃真空干燥,得头孢替安酯白色固体。
步骤3:在反应瓶中放入头孢替安酯52.0g,加入水310mL,搅拌形成悬浮混合液。将15%的盐酸溶液40g冷却至5℃,加入到混悬液中,在0~5℃下搅拌1小时,完全溶清。在冷冻温度-20~-40℃,真空度0.1~0.01torr下,将化合物溶液进行冷东干燥,得到白色粉末盐酸头孢替安酯,57.4g,收率70.0%。
2.按照权利要求1所述的合成方法,其特征在于步骤(1)所述有机溶剂为乙腈、1,4-二氧六环;碘化试剂为碘化钠、碘化钾;反应催化剂为无水氯化钙、分子筛。
3.按照权利要求l所述的合成方法,其特征在于步骤(2)所述碱化盐酸头孢替安使用的溶剂为丙酮-水、甲醇-水。
4.按照权利要求l所述的合成方法,其特征在于步骤(2)所述酯化反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。反应温度为-6~-15℃。
5.按照权利要求l所述的合成方法,其特征在于步骤(3)所述的酸化试剂为15%盐酸水溶液。
6.按照权利要求l所述的合成方法,其特征在于步骤(3)盐酸头孢替酯制备方法为冷冻干燥,冷冻温度为-20~30℃,真空度为0.1~0.01torr。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |