CN108264519B

CN108264519B - 一种6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法及其应用

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Publication number: CN108264519B
Application number: CN201711138833.4A
Authority: CN
Inventors: 魏海鹏; 杨栽根; 晏金华; 朱国亮
Original assignee: Weifang Aotong Pharmaceutical Co ltd
Current assignee: Weifang Aotong Pharmaceutical Co ltd
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: CN108264519A

Abstract

本发明提供一种6‑氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法及其应用，该制备方法包括以下步骤：在盐酸与醇的混合液中，6‑APA与亚硝钠进行氯代反应得到6‑氯青霉烷酸(AT‑0)；AT‑0经非水溶性溶剂提取后，与双氧水发生氧化反应，得到6‑氯‑3,3‑二甲基‑7‑氧代‑4‑巯基‑1‑氮杂双环[3.2.0]正庚烷‑2‑羧酸(AT‑1)；AT‑1在非水溶性溶剂中，与ATMD反应，得到氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯(AT‑2)。在本发明还提供一种采用AT‑2湿品制备青霉烷亚砜酸二苯甲酯的方法。因青霉烷酸的溴代物与青霉烷亚砜酸二苯甲酯的溴代物，没有他们的氯代物稳定，所以本发明的摩尔收率远远高于现有技术。

Description

一种6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于抗生素β-内酰胺酶抑制剂药物的中间体制备技术领域，具体涉及一种6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法及其应用。

背景技术

自抗生素类药物发明后，在临床上挽救了大量的生命，给人类的健康创造了巨大的福祉。与此同时，随着抗生素的大规模应用，那些病原菌对抗生素的免疫力(耐药性)越来越强大和越多，从而造成大量抗生素品种在临床上的淘汰或剂量大幅增加。

后来科学家发现，造成病原菌耐药性的关键因素是：病原菌进化出一种能降解抗生素的酶(如：β-内酰胺酶)，它能在抗生素杀死病原菌之前分解掉抗生素，从而使抗生素失去了或部分损失了抗菌作用。

他唑巴坦是一种不可逆性竞争型β-内酰胺酶抑制剂，其钠盐与某些青霉素类、头孢菌素类等抗生素药物联合用药，可大幅度提高药效。主要是他唑巴坦钠有效抑制了病原菌中的β-内酰胺酶的活性，使其不再对抗生素进行降解。

青霉烷亚砜酸二苯甲酯是他唑巴坦结构的主要母核。在传统的合成工艺中，得到这个母核通常要合成为溴代物，再经过还原制备成青霉烷亚砜酸二苯甲酯，工艺中用到了溴素和过氧乙酸等原料，存在着很大的安全生产隐患，且硫酸、焦亚硫酸钠和碳酸氢钠等无机盐的运用，给该工艺三废处理增加了极大成本。

文献Antimicrobial Agents and Chemotherapy，56(5)，2713-2718；2012 公开了以“6-氨基青霉烷酸”为起始原料，经单溴化、氧化、酯化和还原等步骤制备“青霉烷亚砜酸二苯甲酯”的技术，总摩尔收率为50％，合成路线如下：

该工艺使用了大量的溴化钾、硫酸、亚硝酸钠等无机盐，且还使用了过氧乙酸等危险试剂，在环保和安全方面的问题增加了该工艺的工业化生产成本。

文献《中国抗生素杂质》(4,309-310；2001)报道了以6-氨基青霉烷酸为起始原料，经双溴化、氧化、酯化和还原等步骤合成青霉烷亚砜酸二苯甲酯，总摩尔收率为45.6％，合成路线如下：

该工艺因其采用溴素和过氧乙酸等原料、环保和安全问题突出，且存在中间体性质不稳定，储存使用困难，收率偏低，工业化不成熟等问题。

专利CN201010275593、CN201110368936、CN201210131170、 CN201310016054、CN201410099381等报道了以6-氨基青霉烷酸为起始原料，经溴化、氧化、酯化和还原等步骤合成青霉烷亚砜酸二苯甲酯，总摩尔收率为72％，合成路线如下：

因其采用溴素和过氧乙酸等原料、环保和安全问题突出，且存在中间体性质不稳定，储存使用困难，收率偏低，工业化不成熟等问题。

发明内容

针对现有生产技术中存在三废量大、总收率低、安全性低等缺陷，本发明提供了一种生产三废产生量低、总摩尔收率更高、安全性更高的抗生素中间体的制备技术。

本发明提供了一种6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)6-氨基青霉烷酸(以下简称6-APA)、盐酸和亚硝酸钠在水溶性有机溶剂和水的混合溶剂中进行氯代反应，反应完全后经过后处理得到6- 氯青霉烷酸(以下简称AT-0)；

(2)在催化剂的作用下，步骤(1)得到的6-氯青霉烷酸与双氧水发生氧化反应，反应完全后经过后处理得到6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基 -1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸(以下简称AT-1)；

(3)6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸和二苯基重氮甲烷(ATMD)进行酯化反应，反应结束后经过后处理得到所述的6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯(以下简称AT-2)。

该制备方法的反应方程式如下(方程式的前三步)：

本发明步骤(1)～(3)中，6-氨基青霉烷酸、亚硝酸钠、双氧水、催化剂与二苯基重氮甲烷的摩尔比为：1.0：(1.0～2.5)：(1.1～4.0)： (0.005～0.050)：(1.00～1.50)。

作为优选，步骤(1)中，所述的水溶性有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃中的一种或多种组合；更优选为甲醇或乙醇。

作为优选，步骤(1)中，所述的盐酸的质量百分比浓度为10％～36％中的任一浓度；更优选为25～30％，进一步优选为30％。

作为优选，步骤(1)中，反应温度为-20～30℃，更优选为0～5℃。

作为优选，步骤(1)中，所述的后处理过程如下：采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到的反应液直接进入步骤(2)进行反应；

所述的有机溶剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、醋酸异丙酯和甲基叔丁基醚中的一种或多种组合；进一步优选为二氯甲烷。此时，步骤(1)用于萃取的有机溶剂即为步骤(2)的反应溶剂，不需要经过额外的浓缩和其他处理过程，简化了操作过程，进一步减少了三废的产生。

作为优选，步骤(2)中，双氧水的质量百分比浓度为20％～50％中的任一浓度，更优选为30～40％。

作为优选，6-APA与亚硝酸钠的摩尔比为：6-APA/亚硝酸钠＝1.0/ (1.1～2.0)，进一步优选为：6-APA/亚硝酸钠＝1.0/(1.5～2.0)。

作为优选，步骤(2)中，所述的催化剂选自钨酸钠、钨酸钾、钼酸钠、钼酸钾、铬酸钠、铬酸钾、高碘酸钠、高碘酸钾中的一种或多种组合；更优选为钨酸钠、钨酸钾、钼酸钠、钼酸钾中的一种或多种组合，进一步优选为钼酸钠。

作为优选，步骤(2)中，双氧水采用滴加的方式加入反应体系，滴加温度为-20～30℃，滴加完成后保温进行反应；作为进一步的优选，双氧水滴加温控制在0～10℃。

作为优选，6-APA与双氧水的摩尔比为：6-APA/双氧水/催化剂E＝1.0/ (1.2～2.0)/(0.005～0.020)，进一步优选为：6-APA/双氧水＝1.0/(1.4～1.6) /(0.005～0.010)。

所述的后处理过程如下：对反应液直接进行过滤、抽干得到6-氯-3,3- 二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸进入步骤(3)进行反应。步骤(2)的反应完成后，产物通过过滤的方式进行分离，不需要经过其他额外的分离步骤，操作简单。

步骤(3)中，所述的酯化反应在以下有机溶剂中进行：乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、醋酸异丙酯和甲基叔丁基醚中的一种或多种组合。该溶剂可以与步骤(2)的反应溶剂相同，也可以不同，从便于处理的角度考虑，一般可以选择步骤(2)相同的反应溶剂。

步骤(3)中，反应过程中温度控制在-15～25℃，更优选为-5～5℃。

步骤(3)中，作为优选，6-APA与ATMD的摩尔比为：6-APA /ATMD＝1.0/(1.0～1.5)，进一步优选为：6-APA/双氧水＝1.0/(1.0～1.2)。

作为优选，步骤(3)中，所述的后处理过程如下：对反应液进行水洗，分层，得到的有机相进行浓缩，然后加入结晶溶剂进行降温结晶，过滤、得到所述6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的湿品，此时，得到的湿品含有一定量的结晶溶剂，可以直接进行后续反应，不需要经过额外的干燥过程。

步骤(3)中，所述的结晶溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、正庚烷、正己烷和环己烷中的一种或多种组合；作为优选，所述的结晶溶剂为甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、正己烷和环己烷中的一种或多种组合，更优选为甲苯；

结晶温度为-20～40℃。

本发明还提供了一种青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，包括以下步骤：

(A)按照上述的制备方法得到6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯；

(B)将步骤(A)得到的6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯溶于四氢呋喃中，加入醋酸铵水溶液，控温，缓慢加入锌粉，保温反应，反应毕，过滤，静置分层，有机相浓缩结晶，过滤，干燥得所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯。

步骤(B)中，作为优选，结晶温度控制在-20～40℃，更优选为结晶 30～35℃，养晶温度0～5℃。

步骤(B)中，6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯(折干)、醋酸铵、锌粉的重量比为：1.00/(0.5～2.0)/(0.20～1.50)。作为优选，AT-2(折干)与醋酸铵、锌粉的重量比为：AT-2(折干)/醋酸铵/锌粉＝1.00/(0.5～1.5) /(0.20～1.00)，进一步优选为：AT-2(折干)/醋酸铵/锌粉＝1.00/(0.8～1.0) /(0.50～1.00)。

与现有生产技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1)各中间体稳定性较文献报道的溴代物好，使其在生产、使用、储存过程的降解率降低了许多，从而提高总合成收率。最终产品收率高，总摩尔收率为82％。

(2)因避免了大量硫酸与溴素的使用，从而大幅度降低了废水中副产无机盐的含量。

(3)溶剂回收套用率高，废水排放量少。

(4)生产过程安全性高。

附图说明

图1为AT2的ESI-MS谱图，其中(B)为(A)的局部放大图；

图2为AT-2的¹H-NMR核磁谱图；

图3为AT-3的HPLC谱图；

图4为6-氯青霉烷酸(AT-0)的化学结构式；

图5为6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸”(AT-1)的化学结构式；

图6为6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的化学结构式；

图7为青霉烷亚砜酸二苯甲酯的化学结构式。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将本发明的优选实施例子作进一步的详细描述，本发明包括但不限于以下实施例及其所展示的工艺参数。

实施例1

将40.0g 6-APA(MW216.26，0.185mol)溶于100g 30％的盐酸中，再加入20g乙醇，然后降温冷却至-5～5℃，降温毕，缓慢加入50g 50％亚硝钠水溶液(MW69.00，0.347mol)，滴加毕，保温1～2小时。保温毕，反应液用300mL二氯甲烷提取3次，合并有机相得AT-0的二氯甲烷溶液，待用。

将AT-0二氯甲烷溶液转移到500mL三口烧瓶中，加入0.4g钨酸钠 (1％)，降温至0～5℃，降温毕，缓慢滴加40g 40％双氧水(MW34.02， 0.471mol)，滴毕，保温3～4小时，保温毕，过滤得AT-1湿品。

向500mL三口烧瓶中依次加入150mL二氯甲烷和AT-1湿品，降温至 0～10℃，降温毕，控温缓慢滴加10％ATMD二氯甲烷溶液，滴毕，保温 30分钟，然后加入100mL自来水，搅拌30分钟，静置30分钟，分层得有机相。将有机相减压浓缩回收二氯甲烷，浓缩毕，再加入60mL甲苯，搅拌打浆1小时，降温至0～5℃结晶，控温保温结晶2小时，过滤，少量甲苯淋洗，抽干得83.5g白色结晶性粉末，即为AT-2湿品(干燥失重5％，纯度99％)。其结构分析数据如下：

ESI-MS(M/Z)：415.86[M-2H]^-

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃，ppm)：δ：0.98(s，3H，CH₃)，1.71(s， 3H，CH₃)，4.69(s，H，CH)，5.02(s，H，CH)，5.13(s，H，CH)， 7.03(s，H，-CH)，7.30-7.42(s，10H，-C₆H₅)

实施例2

向500mL三口烧瓶中加入250mL四氢呋喃和实施例1得到的AT-2 (MW417.91)湿品，然后加入136g 36％醋酸铵水溶液，降温至0～5℃，控温5～10℃缓慢加入15g锌粉，保温30分钟，过滤，静置分层，水相用 100mLTHF萃取一次，合并有机相，减压浓缩结晶，过滤，得青霉烷亚砜酸二苯甲酯湿品，于50～60℃干燥8～12小时，出料得58.2g青霉烷亚砜酸二苯甲酯成品，摩尔收率82.1％(以6-APA计)，外观为类白色结晶性粉末，含量98.0％，纯度99.0％(经HPLC鉴定，保留时间和标准品保留时间一致，谱图见图3)。

实施例3

将40.0g 6-APA(MW216.26，0.185mol)溶于100g 25％的盐酸中，再加入20g甲醇，然后降温冷却至-5～5℃，降温毕，缓慢加入40g 50％亚硝钠水溶液(MW69.00，0.290mol)，滴加毕，保温1～2小时。

保温毕，反应液用300mL乙酸乙酯提取3次，合并有机相得AT-0的乙酸乙酯溶液，待用。

将AT-0乙酸乙酯溶液转移到500mL三口烧瓶中，加入0.4g钼酸钠 (1％)，降温至0～5℃，降温毕，缓慢滴加40g 30％双氧水(MW34.02， 0.471mol)，滴毕，保温3～4小时，保温毕，过滤得AT-1湿品。

向500mL三口烧瓶中依次加入150mL乙酸乙酯和AT-1湿品，降温至 0～10℃，降温毕，控温缓慢滴加15％ATMD乙酸乙酯溶液，滴毕，保温 30分钟，然后加入100mL自来水，搅拌30分钟，静置30分钟，分层得有机相。

将有机相减压浓缩回收乙酸乙酯，浓缩毕，再加入60mL甲基叔丁基醚，搅拌打浆1小时，降温至0～5℃结晶，控温保温结晶2小时，过滤，少量甲基叔丁基醚淋洗，抽干得84.0g白色结晶性粉末，即为AT-2湿品(干燥失重5％，纯度99％)。

实施例4

向500mL三口烧瓶中加入250mL四氢呋喃和实施例3得到的AT-2 湿品，然后加入136g 36％醋酸铵水溶液，降温至0～5℃，控温5～10℃缓慢加入15g锌粉，保温30分钟，过滤，静置分层，水相用100mLTHF萃取一次，合并有机相，减压浓缩结晶，过滤，得青霉烷亚砜酸二苯甲酯湿品，于50～60℃干燥8～12小时，出料得58.8g青霉烷亚砜酸二苯甲酯成品，摩尔收率82.9％(以6-APA计)，外观为类白色结晶性粉末，含量98.0％，纯度99.0％。

Claims

1.一种青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）6-氨基青霉烷酸、盐酸和亚硝酸钠在水溶性有机溶剂和水的混合溶剂中进行氯代反应，反应完全后经过后处理得到6-氯青霉烷酸；

步骤（1）中，所述的水溶性有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇、四氢呋喃中的一种或多种组合；

步骤（1）中，所述的盐酸的质量百分比浓度为10%~36%；

步骤（1）中，反应温度为-20~30℃；

（2）在催化剂的作用下，步骤（1）得到的6-氯青霉烷酸与双氧水发生氧化反应，反应完全后经过后处理得到6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸；

步骤（2）中，双氧水的质量百分比浓度为20%~50%；

所述的催化剂选自钨酸钠、钨酸钾、钼酸钠、钼酸钾、铬酸钠、铬酸钾、高碘酸钠、高碘酸钾中的一种或多种组合；

（3）6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸和二苯基重氮甲烷进行酯化反应，反应结束后经过后处理得到所述的6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯；

步骤（3）中，反应过程中温度控制在-15~25℃；

（4）将步骤（3）得到的6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯溶于四氢呋喃中，加入醋酸铵水溶液，控温，缓慢加入锌粉，保温反应，反应毕，过滤，静置分层，有机相浓缩结晶，过滤，干燥得所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯。

2.根据权利要求1所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，步骤（1）中，所述的后处理过程如下：采用有机溶剂对反应液进行萃取，得到的反应液直接进入步骤（2）进行反应；

所述的有机溶剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、醋酸异丙酯和甲基叔丁基醚中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，步骤（2）中，双氧水采用滴加的方式加入反应体系，滴加温度为-20~30℃；

所述的后处理过程如下：对反应液进行过滤、抽干得到6-氯-3,3-二甲基-7-氧代-4-巯基-1-氮杂双环[3.2.0]正庚烷-2-羧酸直接进入步骤（3）进行反应。

4.根据权利要求1所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，步骤（3）中，所述的后处理过程如下：对反应液进行水洗，分层，得到的有机相进行浓缩，然后加入结晶溶剂进行降温结晶，过滤、得到所述6-氯青霉烷亚砜酸二苯甲酯的湿品。

5.根据权利要求4所述的青霉烷亚砜酸二苯甲酯的制备方法，步骤（3）中，所述的结晶溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、正庚烷、正己烷和环己烷中的一种或多种组合；

结晶温度为-20~40℃。