CN106866755A - 一种阿米卡星的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阿米卡星的合成方法。该合成方法为：首先制备卡那霉素A的部分硅烷化保护产物；然后将其与PHBA在DCC作用下脱水，得到酰化产物；酰化产物经水解、腈解反应以及柱层析提纯得到阿米卡星。本发明的合成方法不再使用NOP，去掉了现有专利报道的酯化合成活性酯步骤，大幅降低对职工健康的损害；而且生产过程产生的固体废弃物可大幅减少，产品收率提高，非常适合工业化生产。

Description

一种阿米卡星的合成方法

技术领域

本发明涉及一种阿米卡星的合成方法，属于医药领域。

背景技术

酸酸阿米卡星为半合成氨基糖苷类抗生素，其抗菌谱较广，对多种细菌均有较强的抗菌能力。硫酸阿米卡星自上个世纪70年代上市后，凭借其疗效确切很快被广泛应用，成为世界上临床常用的一线抗感染药。在我国硫酸阿米卡星已被列入国家基本药物目录，也被收入到《国家基本医疗保险和工伤保险药品目录》甲类药物中。

阿米卡星，又称丁胺卡那霉素。现有的阿米卡星合成路线中最常用的是硅烷化保护路线，该路线包括：(1)以卡那霉素A为原料经过硅烷化保护反应得到卡那霉素A的硅烷化保护产物；(2)酯化反应：以γ-邻苯二甲酰亚氨基-α-羟基丁酸(PHBA)和N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NOP)为原料，N，N-二环己基碳二酰亚胺(DCC)为脱水剂形成活性酯；(3)酰化反应：以卡那霉素A的硅烷化物与活性酯进行酰化反应生成酰化产物；(4)水解反应：酰化产物和水在酸性条件下水解得水解产物；(5)肼解反应：水解产物在硫酸肼作用下生成阿米卡星。具体反应路线如下：

上述路线存在以下问题：(1)卡那霉素A的7个羟基和4个氨基需要全部硅烷化保护，需要较长的反应时间；(2)为了提高PHBA羧基的活性，使用NOP和PHBA形成的活性酯进行酰化反应，活性酯经过酰化反应后又脱除了NOP。这不仅造成工艺的复杂，同时由于NOP是高致敏物质，在作为原料使用及作为副产物的后处理过程(如回收丙酮中析出NOP)中都会对职工健康造成损害；(3)在实际生产上，作为副产物的NOP大部分随着物料进入肼解步骤，NOP在肼的作用下形成了邻苯二甲酰肼，邻苯二甲酰肼由于纯度较差，再利用价值低，另外该副产物不易生物降解，对环境危害较大，一般处理方式为焚烧，但仍对环境产生一定的危害。因此寻找一条新的路线，避免或者减少该副产物的生成十分必要。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种新的阿米卡星的合成方法。该方法控制卡那霉素A分子的硅烷化的程度，使得1位、3位和3’氨基不被保护，然后进一步喷雾干燥得到除去六甲基二硅氮烷的粉末化硅烷化物。粉末化的硅烷化物裸露的卡那霉素1位氨基在DCC作用下与PHBA的羧基进行酰化反应后，再经过水解、肼解和柱层析步骤得到阿米卡星。该路线不仅缩短了反应步骤(由5步缩短为4步)，并且不再使用NOP，杜绝了NOP对职工健康的损害。

本发明的技术方案是：一种阿米卡星的合成方法，其特征是，

1)硅烷化保护反应：制备卡那霉素A的部分硅烷化保护产物，即所有的羟基、与亚甲基相连的6”氨基进行硅烷化保护，其余的3个氨基未被保护；

2)酰化反应：然后卡那霉素A的部分硅烷化保护产物与γ-邻苯二甲酰亚氨基-α-羟基丁酸(PHBA)在N，N-二环己基碳二酰亚胺(DCC)作用下脱水，得到酰化产物；

3)酰化产物经水解、腈解反应以及柱层析提纯得到阿米卡星。

其合成路线如下：

1.部分硅烷化保护的合成

2.酰化反应

3.水解反应

4.肼解反应

所述步骤1)具体为：以乙腈为溶剂，三甲基氯硅烷为催化剂，卡那霉素A和六甲基二硅氮烷加热回流反应4.5～7.0小时，控制反应完成后的料液密度1.01～1.05g/ml，反应结束后经干燥(如薄膜刮板蒸发设备、喷雾干燥等)得到粉末化的卡那霉素A的部分硅烷化产物。

优选的，卡那霉素A和六甲基二硅氮烷的摩尔比为1：4.5～6.0。优选的，三甲基氯硅烷用量为六甲基二硅氮烷质量的5-10％。优选的，以卡那霉素A的用量计，乙腈的用量为9-10ml/g。

优选的，硅烷化反应结束后采用喷雾干燥的方式进行干燥，气源使用氮气。

所述步骤2)具体为：将粉末化的卡那霉素A的部分硅烷化产物和PHBA加入丙酮中，待溶液溶清后降温至-20～20℃，加入DCC的丙酮溶液进行反应10分钟～5小时，反应结束后得到酰化产物。

优选的，酰化反应硅烷化产物、PHBA和DCC的摩尔比为1:1.05～1.5：1～1.5。

所述步骤3)的水解反应具体为：所述的酰化产物加入浓盐酸调pH2-3进行反应，反应完全后减压蒸馏除去溶剂，得到水解产物。

所述步骤3)的腈解反应具体为：水解产物加水稀释，然后加入水合肼搅拌回流反应3～6小时，得到含阿米卡星的料液。

所述步骤3)的柱层析提纯具体为：上述料液降温过滤，滤液稀释后使用CD180树脂柱吸附、水洗，再用0.1-0.2mol/L氨水解脱，收集洗脱液，冻干得阿米卡星。

本发明的机理：

如上所示，卡那霉素A分子含4个氨基和7个羟基，硅烷化反应时羟基比氨基活泼，羟基优先进行硅烷化反应。4个氨基由于相邻或附近的硅烷基化的羟基的位阻效应不同，6”氨基和亚甲基相连接，附近没有其它的位阻阻碍。对于3位的氨基受到左边吡喃己糖基及旁边的甲硅烷基化的羟基和氨基的空间位阻效应的共同影响，其活性小于1位氨基。氨基不进行保护，酰化产物主要为6”的酰化产物。从卡那霉素分子结构分析，其中活泼顺序为6”＞1＞3＞3’。羟基和6”氨基最先发生硅烷化反应，通过控制反应温度和反应回流时间和检测料液的密度，可以控制硅烷化反应停留在1位氨基裸露的状态。为了避免未反应完的六甲基二硅氮烷与PHBA的竞争，硅烷化反应结束后需要将六甲基二硅氮烷完全除去，单纯的减压蒸馏无法达到完全除去溶剂(或溶媒)的目的，需要将硅烷化物粉末化除去溶剂。

硅烷化保护反应后，由于卡那霉素A的1位氨基的裸露，非常容易与PHBA的羧基在DCC作用下脱去一分子水形成酰胺键后得到酰化产物，避免了传统路线“为了提高PHBA羧基的活性先做成活性酯，活性酯再与全部硅烷化后的卡那霉素A反应形成酰化产物”，从而缩短了合成步骤，不再使用高致敏物料NOP。

为了弄清楚硅烷化保护反应的机理，我们对回流时间、料液密度和收率进行了进一步研究，数据如下表1。

表1回流时间、料液密度对产物收率和副产物收率的影响

从表1可以看出：回流时间越长，料液密度越大，卡那霉素A分子的羟基和氨基硅烷化的个数越多。当回流3小时，6”氨基未完全保护，酰化反应时发生在侧链6”氨基，导致K8和K29的收率比其它组偏低；随着回流时间的延长，6”氨基全部保护，酰化反应时侧链接到了1位和3位氨基位置，由于1位氨基比3位氨基活泼，所以K8收率大于副产物K29收率。随着回流时间进一步延长，料液密度继续变大，K8收率明显降低，K29副产物明显增多，这是由于1位氨基被硅烷化保护后，酰化反应时无法和侧链反应，侧链与3位氨基反应后形成了大量副产物K29。

本发明的有益效果：

1)本发明首先研究了卡那霉素A分子的羟基和氨基的活泼程度，然后通过控制硅烷化保护反应的回流时间、料液密度等，控制了卡那霉素A分子的硅烷化的程度，使得1位、3位和3’氨基不被保护(其余的全被保护)；反应完成后，为了避免未反应完的六甲基二硅氮烷与PHBA的竞争，本发明进一步喷雾干燥得到除去六甲基二硅氮烷的粉末化硅烷化物。上述方法不仅节省了六甲基二硅氮烷的使用，缩短了反应时间；还提高了产物的活性。

2)由于卡那霉素A分子的1位氨基不被保护，裸露的1位氨基非常容易与PHBA的羧基进行酰化反应，避免了传统路线“为了提高PHBA羧基的活性先做成活性酯的方式”，不仅缩短了合成步骤，还避免了高致敏物料NOP的使用。

3)本发明的合成方法，由文献的5步反应缩短为4步反应，并且提高了产品收率(由64％提高到70％以上)。同时由于不再使用易致敏的原料NOP，大幅降低对职工健康的损害；而且生产过程产生的固体废弃物(如邻苯二甲酰肼、六甲基二硅氧烷和NOP)可大幅减少，非常适合工业化生产。

具体实施方式

以下采用具体实施案例对本发明进一步说明。

实施例1

1)称取卡那霉素A折纯48.5g(0.1mol)，加入460ml乙腈，115ml六甲基二硅氮烷，1ml三甲基氯硅烷，回流反应5小时，待料液变清后检测密度ρ＝1.03g/ml，喷雾干燥得粉末化的硅烷化物101.2g；

2)向1000ml三口瓶加入上述粉末化的硅烷化物，27.4g的PHBA，600ml丙酮，搅拌30分钟溶清，降温至-20℃，1分钟加入50ml含19.4g DCC的丙酮溶液，继续反应30分钟得到酰化产物；

3)向上述酰化产物加入浓盐酸调pH＝2.34，搅拌反应1小时，减压蒸馏除去溶剂，制得卡那霉素的水解产物；

4)将上述料液加入少量水，控制料液旋光α＝55.6，降温20℃，加入20.2g 80％水合肼，升温至回流反应3小时，降温调pH＝4.0，抽滤，滤液稀释至旋光α＝5.48，使用CD180树脂吸附、水洗，0.12mol/L氨水解脱，收集高纯度K8解脱液，浓缩至旋光25-30°，冻干得阿米卡星41.6g，收率71.0％。采用CP2015版药典液相方法检测，纯度98.6％。

实施例2

1)称取卡那霉素A折纯48.5g(0.1mol)，加入460ml乙腈，115ml六甲基二硅氮烷，1ml三甲基氯硅烷，回流反应5.5小时，待料液变清后检测密度ρ＝1.04g/ml，喷雾干燥得103.5g；

2)向1000ml三口瓶加入上述粉末化的硅烷化物，28.0g的PHBA，600ml丙酮，搅拌30分钟全清，降温至0℃，1分钟加入50ml含20.6g DCC的丙酮溶液，继续反应30分钟得到酰化产物；

3)向上述酰化产物加入浓盐酸调pH＝2.34，搅拌反应1小时，减压蒸馏除去溶剂，制得卡那霉素A的水解产物；

4)将上述料液加入少量水，控制料液旋光α＝55.6，降温20℃，加入20.2g 80％水合肼，升温至回流反应3小时，降温调pH＝4.0，抽滤，滤液稀释至旋光α＝5.48，使用CD180树脂吸附、水洗，0.12mol/L氨水解脱，收集高纯度K8解脱液，浓缩至旋光25-30°，冻干得阿米卡星41.8g，收率71.3％。采用CP2015版药典液相方法检测，纯度98.8％。

实施例3

1)称取卡那霉素A折纯48.5g(0.1mol)，加入460ml乙腈，115ml六甲基二硅氮烷，1ml三甲基氯硅烷，回流反应5小时，待料液变清后检测密度ρ＝1.02g/ml，喷雾干燥得101.0g；

2)向1000ml三口瓶加入上述粉末化的硅烷化物，27.4g的PHBA，600ml丙酮，搅拌30分钟全清，降温至-20℃，1分钟加入50ml含19.4g DCC的丙酮溶液，继续反应30分钟得到酰化产物；

3)向上述酰化产物加入浓盐酸调PH＝2.34，搅拌反应1小时，减压蒸馏除去溶剂，制得卡那霉素A的水解产物；

4)将上述料液加入少量水，控制料液旋光α＝55.6，降温20℃，加入20.2g 80％水合肼，升温至回流反应3小时，降温调pH＝4.0，抽滤，滤液稀释至旋光α＝5.48，使用CD180树脂吸附、水洗，0.12mol/L氨水解脱，收集高纯度K8解脱液，浓缩至旋光25-30°，冻干得阿米卡星41.2g，收率70.4％。采用CP2015版药典液相方法检测，纯度99.0％。

Claims (10)

1.一种阿米卡星的合成方法，其特征是，

1)硅烷化保护反应：制备卡那霉素A的部分硅烷化保护产物，即卡那霉素A的所有的羟基、与亚甲基相连的6”氨基进行硅烷化保护，其余的3个氨基未被保护；

2)酰化反应：然后卡那霉素A的部分硅烷化保护产物与γ-邻苯二甲酰亚氨基-α-羟基丁酸在N，N-二环己基碳二酰亚胺作用下脱水，得到酰化产物；

3)酰化产物经水解、腈解反应以及柱层析提纯得到阿米卡星。

2.如权利要求1所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，以乙腈为溶剂，三甲基氯硅烷为催化剂，卡那霉素A和六甲基二硅氮烷加热回流反应4.5～7.0小时，控制反应完成后的料液密度1.01～1.05g/ml，反应结束后经干燥得到粉末化的卡那霉素A的部分硅烷化产物。

3.如权利要求2所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述干燥采用薄膜刮板蒸发设备或者喷雾干燥设备。

4.如权利要求2所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述卡那霉素A和六甲基二硅氮烷的摩尔比为1：4.5～6.0。

5.如权利要求2所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，以卡那霉素A的用量计，乙腈的用量为9-10ml/g。

6.如权利要求2所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述步骤2)具体为：将粉末化的卡那霉素A的部分硅烷化产物和γ-邻苯二甲酰亚氨基-α-羟基丁酸加入丙酮中，待溶液溶清后降温至-20～20℃，加入N，N-二环己基碳二酰亚胺的丙酮溶液进行反应10分钟～5小时，反应结束后得到酰化产物。

7.如权利要求6所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述步骤2)粉末化的卡那霉素A的部分硅烷化产物、γ-邻苯二甲酰亚氨基-α-羟基丁酸和N，N-二环己基碳二酰亚胺的摩尔比为1:1.05～1.5：1.0～1.5。

8.如权利要求1-6中任意一项所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述步骤3)的水解反应具体为：所述的酰化产物加入浓盐酸调pH2-3进行反应，反应完全后减压蒸馏除去溶剂，得到水解产物。

9.如权利要求8所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述步骤3)的腈解反应具体为：水解产物加水稀释，然后加入水合肼搅拌回流反应3～6小时，得到含阿米卡星的料液。

10.如权利要求9所述的一种阿米卡星的合成方法，其特征是，所述步骤3)的柱层析提纯具体为：将上述料液过滤，滤液稀释后使用CD180树脂柱吸附、水洗，再用0.1-0.2mol/L氨水洗脱，收集洗脱液，冻干得阿米卡星。