CN1980939A - 1-氧杂头孢菌素-7α-甲氧基-3-氯甲基衍生物的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种氧杂头孢烯化合物即式(IV)代表的化合物(IV)(式中R代表一个酰基;R1代表一个羧基保护基;Me代表甲基;且X代表卤素基)的生产方法,其特征在于包含下列步骤:(第一步)使式(I)代表的化合物(I)(式中R和R1的含义同以上定义)与一种卤化剂在一种碱的存在下反应的步骤;(第二步)在第一步完成之后在该卤化剂的存在下添加MOMe(M代表一种碱金属,且Me的含义同以上定义)的步骤;和(第三步)在第二步完成之后添加一种还原剂的步骤。
Description
技术领域
[0001]
本发明涉及一种可用来作为抗微生物剂的1-氧杂头孢菌素合成用中间体的生产方法。
背景技术
[0002]
作为1-氧杂头孢菌素例如拉氧头孢(lata-moxef)或氟氧头孢(flomoxef)的工业上高效率生产用的重要中间体,1-氧杂头孢菌素-7α-甲氧基-3-氯甲基衍生物(以下也简称为7α-甲氧基-3-氯甲基化合物)是已知的。作为其一种生产方法,已知有一种方法,其中一种原料3-外亚甲基化合物在添加Cl2之后通过光照射发生7α-甲氧基化。然而,光照射一般要求昂贵的光学反应设备,因而并不是工业上有利的。例如,非专利文献1描述了以下反应。
[化学式1]
非专利文献2和3描述了以下方法。
[化学式2]
另一方面,专利文献1中描述了一种避免光学反应的生产方法。该反应的概要如下。
[化学式3]
以上方法不是一种一罐式反应,因为中间体6是先合成和分离的,以期从3-外亚甲基化合物1得到7α-甲氧基-3-氯甲基化合物4。在实施例4中,中间体6是通过让3-外亚甲基化合物1与氯在作为碱的喹啉的存在下反应合成的,然而,产率低至约9.6%.在实施例5中,氯化是用α-甲基吡啶作为一种碱进行的,然而,也使用光学反应,而且产率仍然不理想。在从中间体6到化合物4这一步中,使用NaOMe/MeOH作为甲氧基化剂,然而也使用柱色谱法去除副产物,因此,该方法也无法视为工业上有利的。
[专利文献1]
日本未审查专利公开JP-A59-67289
[非专利文献1]
Tetrahedron Letters Vol.21,pp351-354,1980
[非专利文献2]
Kinki Kagaku Kogyo Kai(June 1988,P10)
[非专利文献3]
Yakugaku Zasshi(111(2),P77,1991)
发明内容
发明要解决的问题
[0003]
因此,目前需要开发一种生产方法,该方法由于避免光照反应而变得简单而且能高产率地产生目标产物,从而作为1-氧杂头孢菌素-7α-甲氧基-3-氯甲基衍生物的一种工业生产方法。
解决问题的手段
[0004]
作为锐意努力的一个结果,本发明的发明者发现,不使用光照反应,而使用一种3-外亚甲基化合物作为起始原料、较好通过连续反应、更好通过一罐式反应,能高产率地得到7α-甲氧基-3-氯甲基化合物,终于完成本发明。
(1)下式所示化合物(IV)的生产方法:
[化学式5]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基;且Me代表甲基),该方法包含下列步骤:
(第一步)
让下式所示化合物(I)
[化学式4]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基)与一种卤化剂在一种碱的存在下反应;
(第二步)
在第一步完成之后,在一种卤化剂的存在下添加MOMe(M代表碱金属;Me代表甲基);和
(第三步)
在第二步完成之后添加一种还原剂。
(2)按照以上(1)的化合物(IV)的生产方法,该方法包含下列步骤:
(第一步)
让下式所示化合物(I)
[化学式6]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表一种羧基保护基)与一种卤化剂在一种碱的存在下反应,合成下式所示化合物(II)
[化学式7]
(式中R和R1同以上定义;X代表卤素);
(第二步)
在第一步完成之后,在一种卤化剂的存在下添加MOMe(M代表碱金属;Me代表甲基),合成下式所示化合物(III)
[化学式8]
(式中R、R1、Me和X同以上定义);和
(第三步)
让化合物(III)与一种还原剂反应,合成下式所示化合物(IV)
[化学式9]
(式中R、R1、Me和X同以上定义)。
(3)按照以上(1)或(2)的生产方法,其中第一至第三步是以一种一罐方式进行的。
(4)按照以上(1)~(3)中任何一项的生产方法,其中该碱是一种芳香族胺,和/或该卤化剂是氯。
(5)按照以上(1)~(4)中任何一项的生产方法,其中MOMe是LiOMe。
(6)按照以上(1)~(5)中任何一项的生产方法,其中该还原剂是硫代硫酸钠或亚硫酸钠。
(7)按照以上(1)~(6)中任何一项的生产方法,其中R是任选取代的苯基,且R1是二苯甲基。
(8)按照以上(1)~(7)中任何一项的生产方法,其中,相对于化合物(I)而言,使用3mol当量或以上的氯作为卤化剂,和使用4mol当量或以上的LiOMe作为MOMe。
(9)按照以上(8)的生产方法,其中,相对于化合物(I)而言,使用3~4mol当量的氯作为卤化剂,和使用4~6mol当量的LiOMe作为MOMe。
(10)按照以上(1)~(9)中任何一项的生产方法,其中,第一步的反应温度是0℃~5℃,和第二步的反应温度是-40~60℃。
(11)下式所示化合物(IV)的生产方法
[化学式12]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基;Me代表甲基,和X代表卤素),包含下列步骤:
让下式所示化合物(II)
[化学式10]
(式中R和R1同以上定义;X代表卤素)在卤化剂的存在下与MOMe(式中M代表碱金属;Me代表甲基)反应,合成下式所示化合物(III);
[化学式11]
(式中R、R1、Me和X同以上定义),和
让化合物(III)与一种还原剂反应。
(12)下式所示化合物(IV)的生产方法
[化学式14]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基;Me代表甲基,和X代表卤素),包含下列步骤:
让下式所示化合物(III)
[化学式13]
(式中R、R1、Me和X同以上定义)与一种还原剂反应。
(13)下式所示化合物(III)
[化学式15]
(式中R、R1、Me和X同以上定义)。
(14)7α-甲氧基-氧杂头孢烯(oxacephem)化合物的生产方法,其中,用按照以上(1)~(12)中任何一项的方法生产化合物(IV)之后进行至少一种选自下列的反应进行的:1)3位的侧链形成反应,2)7位的脱酰基反应,3)7位的侧链形成反应,4)4位羧基的脱保护反应,5)4位羧基的酯化反应,和6)盐生成反应。
发明效果
[0005]
按照本发明,可以容易地从3-外亚甲基化合物这种化合物(I)高产率地生产7α-甲氧基-3-卤甲基化合物这种化合物(IV)。该反应较好是用连续反应、更好用一罐式反应进行。有利地是,本发明的一罐式反应不需要反应终止剂,并免除了反应溶液浓缩、工艺过程期间萃取、和溶剂置换等作业,因而作为一种工业生产方法是非常有利的。本发明也提供以这样一种生产方法生产的化合物(III)这种新颖中间体。本发明生产方法适用于各种各样7α-甲氧基-氧杂头孢烯化合物的工业生产。
实施发明的最佳方式
[0006]
现在,解释从化合物(I)得到化合物(IV)的生产方法。
(第一步)
通过让下式所示化合物(I)
[化学式16]
(式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基)与一种卤化剂在一种碱的存在下希望时在一种溶剂中反应,合成下式所示化合物(II)
[化学式17]
(式中R和R1同以上定义;X代表卤素)。
该碱可以是要么一种有机碱要么一种无机碱。作为一种有机碱,使用芳香族胺较好吡啶衍生物(例如吡啶、4-二甲胺基吡啶、甲基吡啶(如2-甲基吡啶)、二甲基吡啶(如2,6-二甲基吡啶)、三甲基吡啶(如2,4,6-三甲基吡啶))或脂肪族胺(例如三甲胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、N-甲基吗啉、N-甲基吡咯烷、N-甲基哌啶、N,N-二甲基苯胺、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)。较好列举芳香族胺尤其吡啶衍生物,具体地说,吡啶、2-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,4,6-三甲基吡啶。
该碱的使用量,相对于化合物(I)而言,是约1~5mol当量、较好约1~1.5mol当量。该碱的添加促进了该反应,而且有通过捕获作为副产物产生的氯化氢而使该反应溶液保持中性和防止起始原料或产物分解的效果。
作为卤化剂,可以列举氯、溴等,较好的是氯。
该卤化剂的使用量,相对于化合物(I)而言,是3mol当量或以上、较好3~5mol当量、更好3~4mol当量、特别好3.1~3.5mol当量。仅为了从化合物(I)向化合物(II)转化之目的,2mol当量在理论上就足以作为该卤化剂的使用量。然而,在本发明中,也发现的是,当该碱以超过以上范围的数量使用时,剩余的碱仍足以让第二步的反应进行。因此,当诸如在一罐式系统中执行连续反应时,较好以一种超过该理论值的数量使用该碱。这是本发明的一个特色。
作为该反应溶剂,可以使用各种溶剂,只要它们不对该反应产生有害影响即可,而且它可以诸如选自:二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、甲苯、氯仿、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、或其混合溶剂,但较好的二氯甲烷。
反应温度通常是-20℃~50℃、较好-10℃~室温、更好0℃~大约室温。
反应时间是若干小时至数十小时,较好2~3小时。
第一步产生的化合物(II)可以先分离出来,然而,下一步可以以其反应溶液的形式启动而无需分离过程。
[0007]
(第二步)
在第一步完成之后,分离的化合物(II)或第一步的反应溶液在一种卤化剂的存在下添加MOMe(M代表碱金属;Me代表甲基),合成下式所示化合物(III)
[化学式18]
(式中R、R1、Me和X同以上定义)。
作为该卤化剂,可以列举以上引用的那些。当该反应如以上所述那样从第一步继续进行时,可以理想地转入第一步完成之后剩余的卤化剂。
该卤化剂的使用量,相对于化合物(II)而言,是1mol当量或以上、较好约1~2mol当量。反应之后,部分卤素与从MOMe衍生的碱金属生成一种盐(MX,(X是卤素原子))。
作为MOMe(Me是甲基)中的M(碱金属),可以列举Li和Na,然而较好的是Li。作为一种甲氧基化剂,可以使用Mg(OMe)2等。
MOMe的使用量,相对于化合物(II)而言,是4mol当量或以上、较好约4~6mol当量、更好约4.5~5.2mol当量。
为了提高第二步的产率,该卤化剂与MOMe的使用比的选择是重要的。尤其当第二步从第一步继续进行时,该卤化剂是以相对于化合物(I)而言较好3~4mol当量、更好3.1~3.5mol当量的数量使用的,且该MOMe是以相对于化合物(II)而言较好约4~6mol当量、更好约4.5~5.2mol当量的数量使用的。
MOMe较好是以甲醇溶液的形式添加的。
作为反应溶剂,必要时可以使用以上引用的那些。
反应温度通常是-70℃~20℃、较好-60℃~30℃、更好-50℃~40℃。
反应时间是若干小时至数十小时、较好2~3小时。
第二步产生的化合物(III)可以先分离出来,然而,第二步可以以其反应溶液的形式启动而无需分离过程。化合物(III)是一种新颖化合物,而且是一种适用于本发明生产方法的中间体。
[0008]
(第三步)
第二步完成之后,分离的化合物(III)或来自第二步的反应溶液中添加一种还原剂,合成下式所示化合物(IV)
[化学式19]
(式中R、R1、Me和X同以上定义)。
作为还原剂,可以使用各种试剂,只要它们能使化合物(III)的7位上的N-Cl还原成NH即可,实例包括亚硫酸钠、硫代硫酸钠、酸式亚硫酸钠、二烷基硫醚(例如二甲基硫醚)、和膦(例如三苯膦),较好亚硫酸钠或硫代硫酸钠。在亚硫酸钠的情况下,它是以较好约1~10%、更好约5~约10%的水溶液的形式添加的。
该还原剂的使用量,相对于化合物(III)而言,是约1~10mol当量、较好约1~6mol当量。
反应温度通常是0℃~50℃、较好5℃~室温。
反应时间是若干分钟至若干小时、较好10分钟~1小时。
由于第二步合成的中间体这种化合物(III)即使在MOMe的存在下也没有脱质子,因而它也是稳定的,因为不会进行β-内酰胺环上的分子内断裂。进而,由于作为最终产物的化合物(IV)无需暴露于碱性条件就得到分离,因而可以避免这样的断裂。如以上所述,本发明的生产方法的一个特色在于先通过控制反应条件而从化合物(II)产生化合物(III),结果,防止副产物的产生,从而,即使有三个步骤也意外地以高产率(例如75%或更高、较好80%或更高、更好90%或更高)得到目标化合物(IV)。
[0009]
(取代基的定义)
R所代表的酰基残基是头孢菌素化学领域中常用的,而且可以使用各种不同酰基残基,只要它们是从能与氧杂头孢烯主链上的7-位氨基键合的酰基衍生的即可。这样的酰基可以是能生成目标抗生化合物的7-位侧链的酰基,也可以是能在该化合物的合成过程中充当氨基保护基的酰基。作为R,较好的是从氨基保护基衍生的酰基残基,这样的酰基残基的实例包括任选取代的苯基或苄基(取代基:低级烷基(例如甲基、乙基)、卤素、硝基、低级烷氧基(例如甲氧基))或苯氧甲基。较好,它是任选取代的苯基。
R1代表的羧基保护基包括头孢菌素化学行业内众所周知可附着/可脱附而不引起该分子内其他部分的任何所不希望变化的羧基保护基。典型的实例包括有1~8个碳的成酯性烷基(甲基、甲氧甲基、乙基、乙氧乙基、碘乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、乙氧乙基、甲硫乙基、甲磺酰乙基、三氯乙基、叔丁基等)、有3~8个碳的链烯基(丙烯基、烯基、异丙烯基、己烯基、苯丙烯基、二甲基己烯基等)、有7~19个碳的芳烷基(苄基、甲基苄基、二甲基苄基、甲氧基苄基、乙氧基苄基、硝基苄基、氨基苄基、二苯甲基、苯乙基、三苯甲基、二叔丁基羟基苄基、2-苯并[c]呋喃酮基、苯甲酰甲基等)、有6~12个碳的芳基(苯基、甲苯基、二异丙基苯基、二甲苯基、三氯苯基、五氯苯基、2,3-二氢茚基等)、有1~12个碳的氨基(丙酮肟、苯乙酮肟、乙醛肟、能生成酯的基团例如N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基邻苯二甲酰亚胺)、有3~12个碳的烃化甲硅烷基(三甲基甲硅烷基、二甲基甲氧基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基等)、和有3~12个碳的烃化甲锡烷基(三甲基甲锡烷基等)。芳烷基是较好的,且二苯甲基是更好的。
用本发明生产方法可得到的化合物(IV)可用来作为氧杂头孢烯抗生素合成用中间体。例如,按照业内众所周知的程序,一种目标7α-甲氧基氧杂头孢烯化合物可以通过对化合物(IV)进行选自下列的反应的组合得到:1)3-位的侧链生成反应(例如3-位亚甲基的亲核反应),2)7-位的脱酰基反应(例如,氨基的脱保护反应),3)7-位的侧链生成反应(例如,氨基上的酰基化反应),4)4-位羧基的脱保护反应,5)4-位羧基的酯化反应,和6)成盐反应。
[0010]
实施例1
[化学式20]
将35.2g(75.1mmol)7-苯甲酰基-外亚甲基(化合物1)溶解于260mL二氯甲烷中,在0℃用5分钟时间添加6.5g(1.1eq)吡啶。在同一温度下搅拌5分钟之后,在0℃用150分钟时间导入18.5g(3.29eq)氯。然后,用HPLC(高性能液体色谱法)证实该反应溶液中化合物2(3-位异构体的混合物)的产生。进而,取出1份反应溶液、用二氯甲烷萃取、用盐酸水溶液和碳酸氢钠水溶液处理,分离出化合物2。
然而,在同一温度下搅拌20分钟之后,在-40~50℃用140分钟时间滴加157mL(4.75eq)10%LiOMe(甲醇锂)乙醇溶液。然后,取出一份反应溶液、用二氯甲烷萃取、用盐酸水溶液和碳酸氢钠水溶液处理,分离出化合物3。
然后,在同一温度下搅拌5分钟之后,添加4.4mL(1.02eq)乙酸。在10℃用20分钟时间将上述反应溶液添加到5.5%亚硫酸钠水溶液(351 mL,2.2eq)中,然后添加13.4mL(2.0eq)35%盐酸。将二氯甲烷层分离、用稀碳酸氢钠水溶液洗涤、用硫酸钠干燥、然后使溶剂浓缩。然后添加甲醇,使得能析出7β-苯甲酰基-7α-甲氧基-3-氯甲基化合物(化合物4)沉淀。用冰冷却后过滤,得到化合物4。
(化合物4)
1H NMR(CDCl3)δ:3.63(3H,s,C7-OCH3),4.50(2H,s,C3′-H or C2-H),4.55(2H,s,C2-H or C3′-H),5.25(1H,s,C6-H),7.00(1H,s,CHPh2),7.10-7.95(16H,m,C6H5,NH)
[0011]
实施例2
[化学式21]
向实施例1得到的化合物4(16g)的二氯甲烷(850mL)溶液中添加1-甲基-1H-四唑-5-硫醇钠·二水合物(5.43g)和溴化四正丁铵(300mg)的水溶液(120mL)。该混合物在室温下剧烈搅拌,1小时后添加1-甲基-1H-四唑-5-硫醇钠·二水合物(2.8g)和季铵盐(300mg),再搅拌一小时。分离该反应溶液,水相用二氯甲烷萃取,给出四唑基硫甲基化合物(化合物5)(18.1g)。然后,此物用苯/乙醚(1∶2)结晶,给出含有作为结晶溶剂的苯的结晶化合物5。化合物5可用来,例如,作为JP-A 52-133997中所述的拉氧头孢(latamoxef)的合成用中间体。
mp 88至89℃
1H NMR(CDCl3)δ:3.63(3H,s,C7·OCH3),3.82(3H,s,N·CH3),4.28(2H.8,C2·H),4.65(2H,s,C3′·H),5.17(1H,s,C6·H).6.95(1H,s,CHPh2),7.20·8.00(15H,芳香族·H)
按照以上方法,合成了以下化合物6。
[化学式22]
化合物6可用来,例如,作为JP-A 59-139385中所述的氟氧头孢(flomoxef)的合成用中间体。
[0012]
实施例3
按照实施例1的方法,对于R=甲苯基的情况,使用吡啶、4-二甲胺基吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、或三甲基吡啶作为一种碱,以类似方式进行反应,从化合物(I)高产率地得到化合物(IV)(R1=BH,X=Cl)。
实施例4
按照实施例1的方法,对于R=4-氯苯基的情况,使用吡啶、4-二甲胺基吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、或三甲基吡啶作为一种碱,以类似方式进行反应,从化合物(I)高效率地得到化合物(IV)(R1=BH,X=Cl)。
实施例5
按照实施例1的方法,对于R=苯氧甲基的情况,使用吡啶、4-二甲胺基吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、或三甲基吡啶作为一种碱,以类似方式进行反应,从化合物(I)高效率地得到化合物(IV)(R1=BH,X=Cl)。
实施例6
通过用实施例1或实施例3~5中任何一项所述方法得到的化合物(IV)中7-位氨基侧链片断的脱酰基,可以得到7β-氨基-7α-甲氧基-3-氯甲基-1-脱硫-1-氧杂-3-头孢烯-4-羧酸二苯甲酯。
Claims (14)
2.按照权利要求1的化合物(IV)的生产方法,该方法包含下列步骤:
第一步:
让下式所示化合物(I)
[化学式3]
式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基,与一种卤化剂在一种碱的存在下反应,以合成下式所示化合物(II)
[化学式4]
式中R和R1同以上定义;X代表卤素;
第二步:
在第一步完成之后在一种卤化剂的存在下添加MOMe,其中M代表碱金属;Me代表甲基,以合成下式所示化合物(III)
[化学式5]
式中R、R1、Me和X同以上定义;和
第三步:
让化合物(III)与一种还原剂反应,合成下式所示化合物(IV)
[化学式6]
式中R、R1、Me和X同以上定义。
3.按照权利要求1或2的生产方法,其中第一步至第三步是以一种一罐方式进行的。
4.按照权利要求1~3中任何一项的生产方法,其中该碱是一种芳香族胺,和/或该卤化剂是氯。
5.按照权利要求1~4中任何一项的生产方法,其中该MOMe是LiOMe。
6.按照权利要求1~5中任何一项的生产方法,其中该还原剂是硫代硫酸钠或亚硫酸钠。
7.按照权利要求1~6中任何一项的生产方法,其中R是任选取代的苯基,且R1是二苯甲基。
8.按照权利要求1~7中任何一项的生产方法,其中,相对于化合物(I)而言,使用3mol当量或以上的氯作为卤化剂,和使用4mol当量或以上的LiOMe作为MOMe。
9.按照权利要求8的生产方法,其中,相对于化合物(I)而言,使用3~4mol当量的氯作为卤化剂,和使用4~6mol当量的LiOMe作为MOMe。
10.按照权利要求1~9中任何一项的生产方法,其中,第一步的反应温度是0℃~5℃,且第二步的反应温度是-40~60℃。
12.下式所示化合物(IV)的生产方法
[化学式11]
式中R代表一种酰基残基;R1代表羧基保护基;Me代表甲基,和X代表卤素,包含下列步骤:
让下式所示化合物(III)
[化学式10]
式中R、R1、Me和X同以上定义,与一种还原剂反应。
13.下式所示化合物(III)
[化学式12]
式中R、R1、Me和X同以上定义。
14.7α-甲氧基-氧杂头孢烯化合物的生产方法,其中用按照权利要求1~12中任何一项的方法生产化合物(IV)之后进行至少一种选自下列的反应:1)3-位的侧链生成反应,2)7-位的脱酰基反应,3)7-位的侧链生成反应,4)4-位羧基的脱保护反应,5)4-位羧基的酯化反应,和6)成盐反应。
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