CN114773378A - 一种培南类药物中间体的非对映异构体的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种培南类药物中间体的非对映异构体的合成方法,本发明合成的化合物(3S,4S)‑3‑[(R)‑1‑叔丁基二甲基硅氧乙基]‑4‑乙酰氧基‑2‑氮杂环丁酮是培南类药物的关键中间体4AA的非对映异构体,对建立4AA的检测方法,分析4AA的含量,并控制4AA生产中的杂质限度具有重要意义,为4AA的质量控制提供了重要保障;
Description
技术领域
本发明涉及一种培南类药物中间体的非对映异构体的合成方法。
背景技术
(3R,4R)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮,以下简称为4AA,是合成培南类药物的关键中间体,在医药合成领域有着重要的用途。4AA结构有三个手性中心并且含有一个内酰胺环,立体选择性地构建内酰胺环是合成的关键与难点。在培南类抗生素的制备中,关键母核4AA具有非常重要的作用,所有的碳青霉烯类药物都要通过4AA来进一步反应制备。现有技术已知的制备4AA的方法有很多,其中,以苏氨酸为原料的路线一直以原料廉价、易得备受重视。
在4AA的合成过程中,往往会产生一些影响药物纯度的物质,称之为杂质,包括有机杂质,无机杂质,残留溶剂等。杂质分析是药学研究的重要内容,同时涉及到药品的安全有效性。因此,合成及得到潜在杂质,对建立检测方法,分析杂质含量,并确定合理的杂质限度起到关键作用。4AA含有三个手性中心,因而有一个对映异构体杂质6个两两对映的非对映异构体杂质。本发明公布了一种4AA非对映异构体(3S,4S)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮的合成方法,该非对映体构体结构如下:
(3S,4S)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮
发明内容
本发明的目的是提供一种4AA非对映异构体(3S,4S)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮的合成方法。
本发明的技术方案如下:
一种培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,包括以下步骤:
第一步:D-苏氨酸在盐酸与亚硝酸钠作用下发生重氮化、氯代,再于碱性物质作用下缩合(分子内亲核取代)得到化合物1;
所述碱性物质为氢氧化钠;
所述重氮化的温度为-5~5℃,并于该温度下一锅法完成氯代;所述碱性物质投料温度不超过5℃,并于室温(20~30℃)下完成缩合;
第二步:对甲氧基苯胺与氯乙酸乙酯在碱性物质作用、100~120℃的条件下发生亲核取代反应得到化合物2;
所述碱性物质为三乙胺;
第三步:化合物1与化合物2在缩合剂作用、0~20℃的条件下发生缩合反应得到化合物3;
所述缩合剂选自N,N'-二环己基碳二亚胺、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/1-羟基苯并三唑、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯中的一种;优选N,N'-二环己基碳二亚胺;
第四步:化合物3在大位阻碱作用、无水无氧、-30~0℃的条件下反应得到化合物4;
所述大位阻碱选自二异丙基氨基锂、双三甲基硅基胺基锂中的一种,优选双三甲基硅基胺基锂;
所述大位阻碱在-20~-30℃下投料;
第五步:化合物4与对硝基苯甲酸通过Mitsunobu反应得到化合物5;
所述Mitsunobu反应中使用的试剂为三苯基膦、偶氮试剂;所述偶氮试剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二异丙酯中的一种,优选偶氮二甲酸二乙酯;
该步反应在-15℃下投料,并在室温下完成反应;
第六步:化合物5在弱碱的乙醇溶液中发生醇解得到化合物6;
所述弱碱选自碳酸钾、碳酸钠中的一种,优选碳酸钾;溶剂为无水乙醇,避免副产物产生;
该步反应在室温下进行;
第七步:化合物6与叔丁基二甲基氯硅烷在25~50℃下反应得到化合物7;
所述叔丁基二甲基氯硅烷在0℃下投料;
第八步:化合物7在碱性物质作用、40~60℃的条件下酯水解,再酸化得到化合物8;
所述碱性物质为氢氧化钠;
第九步:在乙酸/乙酸酐的混合溶剂中,四氧化三铅存在的条件下,化合物8于50~70℃发生氧化脱羧反应并在C4位上乙酰氧基得到化合物9;
所述乙酸与乙酸酐的体积比为1:1;
第十步:在-25~-15℃下,化合物9经硝酸铈铵氧化脱去对甲氧基苯基得到目标产物10;
合成路线如下:
本发明的有益效果在于:
本发明得到的化合物(3S,4S)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮对建立4AA的检测方法,分析4AA的含量,并控制4AA生产中的杂质限度具有重要意义,为4AA的质量控制提供了重要保障。
附图说明
图1(3S,4S)-3-[(R)-1-叔丁基二甲基硅氧乙基]-4-乙酰氧基-2-氮杂环丁酮1HNMR谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1:中间体1化合物的制备
在0℃下,将23.8g D-苏氨酸溶解于133mL 7.5M HCl,向体系中缓慢滴加40%(w/v)的22.8g亚硝酸钠水溶液并保持体系温度0℃(插温度计)。滴加完毕后,0℃下继续搅拌反应0.5小时后逐渐升温至室温,室温继续搅拌2小时。2小时后,加100mL水搅拌均匀,在0℃下缓慢滴加88mL 20%的氢氧化钠水溶液同时控制体系温度不超过5℃,滴毕,转移至室温反应3小时。反应完毕,0℃下,用7.5M HCl中和NaOH并调节pH至1-2,用EA萃取后旋干得油状液体产物中间体1化合物17.5g,产率85.8%。
实施例2:中间体2化合物的制备:
在1L圆底烧瓶中,加入200mL三乙胺和24.6g对甲氧基苯胺,110℃下加热回流,缓慢滴加氯乙酸乙酯,滴加完毕后反应2小时。体系降温至80℃后可改搭蒸馏装置回收三乙胺,烧瓶壁上得到灰褐色固体,刮出后水洗,再用适量乙醇搅拌过夜,冷冻降温至0℃后灰黑色固体产物析出。过滤后滤饼用冷的乙醇:水=1:1洗涤并干燥得中间体2化合物34.7g,产率82.9%,避光保存。
实施例3:中间体3化合物的制备
将5.1g中间体1溶于75mL二氯甲烷中,在0℃下加入10.5g中间体2,搅拌十分钟,然后滴加15mL溶有10.3g N,N'-二环己基碳二亚胺的二氯甲烷溶液,继续搅拌2小时。反应完毕,旋干大部分溶剂后加入乙醚搅拌后冷冻至-10℃,再抽滤除去反应产生的二环己基脲。滤液旋干过柱,石油醚:乙酸乙酯=2:1洗脱,得到中间体3化合物11.8g,产率80.5%。
实施例4:中间体4化合物的制备
冰机冷却至-30℃,取三颈烧瓶充分干燥无水,将11.7g中间体3化合物加入,氮气保护后,加入150mL无水四氢呋喃,置于冰机中搅拌至反应体系温度降低到-30℃,缓慢滴加60mL双三甲基硅基胺基锂(1mol/L的四氢呋喃溶液),控制温度不高于-20℃,滴加完毕后冰机温度升至0℃,继续搅拌2小时。2M盐酸淬灭过量的双三甲基硅基胺基锂,乙酸乙酯萃取,柱层析纯化,石油醚:乙酸乙酯=1:1洗脱,得中间体4化合物9.8g,产率83.7%。
实施例5:中间体5化合物的制备
冰机降温到-15℃,将10g中间体4化合物、8.6g对硝基苯甲酸、15g三苯基膦加入到干燥的圆底烧瓶中,加入150mL无水THF,-15℃下滴加6.6mL偶氮二甲酸二乙酯。滴毕,缓慢升至室温,继续反应4小时。旋干溶剂,乙酸乙酯和水萃取,酯层旋干过柱,石油醚:乙酸乙酯=4:1洗脱。得中间体5化合物10.7g,产率71.2%。
实施例6:中间体6化合物的制备
将10g中间体5化合物溶于100mL无水乙醇中,加3.5g碳酸钾,室温剧烈搅拌8小时,旋干,乙酸乙酯和水萃取,合并有机相旋干,无需进一步处理直接用于下一步。
实施例7:中间体7化合物的制备
将所得的粗品中间体化合物6溶于10mL DMF中,0℃下加入5.1g叔丁基二甲基氯硅烷,室温搅拌过夜。乙酸乙酯和水萃取,有机相旋干后过柱纯化,石油醚:乙酸乙酯=1:1洗脱,得到中间体7化合物6.2g,两步产率67.4%。
实施例8:中间体8化合物的制备
将4.1g中间体7化合物溶于25mL甲醇中,滴加4.8mL 1M氢氧化钠水溶液,升温至50℃,反应3小时,旋干甲醇,用乙酸乙酯和水萃取,加入1M HCl调酸至pH=2,酯层旋干后得到中间体8化合物3.2g,产率84.4%。
实施例9:中间体9化合物的制备
在圆底烧瓶中加入10mL乙酸和10mL乙酸酐混合搅拌,加入8.3g红色四氧化三铅,升温至50℃下搅拌,待体系颜色由红色变为粉白色,加入5mL溶有3.8g中间体8化合物的乙酸溶液,保持温度继续反应2小时。旋干乙酸和乙酸酐,用乙酸乙酯和水萃取,有机相旋干,无需进一步纯化,得到中间体9化合物3.7g,产率96.7%。
实施例10:式a化合物的制备
取圆底烧瓶将3.9g中间体9化合物溶于100mL乙腈(或者溶剂也可以是四氢呋喃)中,将体系置于-20℃中,温度稳定后向体系中滴加硝酸铈铵的水溶液(50mmol,c=0.5mmol/mL),滴加完后搅拌30min。反应结束,加入亚硫酸钠搅拌淬灭醌,接着用碳酸氢钠洗涤,饱和食盐水洗涤,加入乙酸乙酯萃取,酯层合并后旋干得到棕色油状液体。过柱(PE:EA=1:1)纯化后得式10化合物2.3g,产率80.7%。
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.50(s,1H),5.86(d,J=1.3Hz,1H),4.27–4.22(m,1H),3.21(dd,J=3.4,1.3Hz,1H),2.13(s,3H),1.27(d,J=6.3Hz,3H),0.89(s,9H),0.09(d,J=8.1Hz,6H)。
Claims (8)
1.一种培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步:D-苏氨酸在盐酸与亚硝酸钠作用下发生重氮化、氯代,再于碱性物质作用下缩合得到化合物1;
所述碱性物质为氢氧化钠;
第二步:对甲氧基苯胺与氯乙酸乙酯在碱性物质作用、100~120℃的条件下发生亲核取代反应得到化合物2;
所述碱性物质为三乙胺;
第三步:化合物1与化合物2在缩合剂作用、0~20℃的条件下发生缩合反应得到化合物3;
所述缩合剂选自N,N'-二环己基碳二亚胺、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/1-羟基苯并三唑、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯中的一种;
第四步:化合物3在大位阻碱作用、无水无氧、-30~0℃的条件下反应得到化合物4;
所述大位阻碱选自二异丙基氨基锂、双三甲基硅基胺基锂中的一种;
第五步:化合物4与对硝基苯甲酸通过Mitsunobu反应得到化合物5;
所述Mitsunobu反应中使用的试剂为三苯基膦、偶氮试剂;所述偶氮试剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二异丙酯中的一种;
第六步:化合物5在弱碱的乙醇溶液中发生醇解得到化合物6;
所述弱碱选自碳酸钾、碳酸钠中的一种;
第七步:化合物6与叔丁基二甲基氯硅烷在25~50℃下反应得到化合物7;
第八步:化合物7在碱性物质作用、40~60℃的条件下酯水解,再酸化得到化合物8;
所述碱性物质为氢氧化钠;
第九步:在乙酸/乙酸酐的混合溶剂中,四氧化三铅存在的条件下,化合物8于50~70℃发生氧化脱羧反应并在C4位上乙酰氧基得到化合物9;
第十步:在-25~-15℃下,化合物9经硝酸铈铵氧化脱去对甲氧基苯基得到目标产物10;
合成路线如下:
2.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第一步中,所述重氮化的温度为-5~5℃,并于该温度下一锅法完成氯代。
3.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第一步中,所述碱性物质投料温度不超过5℃,并于室温下完成缩合。
4.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第四步中,所述大位阻碱在-20~-30℃下投料。
5.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第五步反应在-15℃下投料,并在室温下完成反应。
6.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第六步反应在室温下进行。
7.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第七步中,所述叔丁基二甲基氯硅烷在0℃下投料。
8.如权利要求1所述的培南类药物中间体的非对映异构体10的合成方法,其特征在于,第九步中,所述乙酸与乙酸酐的体积比为1:1。
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