莫西沙星论文

1、莫西沙星的合成工艺及进展莫西沙星的合成工艺及进展摘要 莫西沙星是一种新型的氟喹诺酮类药物，具有广谱的抗菌活性，它既保留了抗革兰氏阴性需氧菌的高活性，又对厌氧菌、支原体、衣原体、军团菌等有强的抗菌活性，尤其对金色链霉菌、肠球菌和大肠杆菌等对抗生素有耐药性的菌株特别有效，其活性等于或高于目前使用的本类药物如氧氟沙星、左氧氟沙星、司帕沙星和曲伐沙星。同时莫西沙星具有良好的药代动力学特征，细菌耐药性低，安全性高。因此作为优良的抗菌新药，其应用前景十分广阔，市场潜力十分巨大。本文通过比较的方法最终确定了以1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸乙酯（B(OAc)3）螯合

2、得到螯合物再与支链亲核取代的方法合成了莫西沙星，并确定了最佳工艺条件。关键字：莫西沙星、氟喹诺酮、抗菌剂、工艺合成、应用进展目 录前言1第一章 莫西沙星概述11.1 物理性质11.2 药理特性21.3 不良反应2第二章 合成工艺32.1 合成工艺一32.1.1 (4aS-顺)-八氢-6H-吡咯并3,4-b吡啶（2）的合成32.1.1. 1 以2,3-吡啶二羟酸为起始原料32.1.1.2 以N-二甲氨基丙烯亚胺和N-苯甲基顺丁烯亚胺为起始原料42.1.2 1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸（3）的合成42.1.2.1 以2,3,4,5,6-五氟苯腈为起始原

3、料42.1.2.2 以2,3-二氟-6-硝基苯酚为起始原料52.1.2.3 以3-甲氧基-2,4,5-三氟硝基苯为起始原料62.1.3 莫西沙星(1)的合成62.1.3.1 7和3反应经10%盐酸乙醇溶液处理得目标产物1。62.1.3.2 以14和2为主要原料的一锅合成法，经6步反应得目标产物1。62.2 合成工艺二72.3 合成工艺三92.4 合成工艺四92.4.1 B(OAc)3的合成102.4.2 1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸-O3，O4-二醋酸合硼酯（以下简称螯合物）的合成112.4.3 莫西沙星的合成112.4.4 结论11第三章 临床发

4、展123.1 安全性123.2 应用展望133.3复方莫西沙星栓剂133.3.1 仪器与试药133.3.2 处方与制备133.3.3 治疗方法133.4.4 讨论14第四章 结论15参考文献：15致谢16I前言 莫西沙星系德国Bayer公司研发的新型8-甲氧基氟喹诺酮类抗菌药，1999年在德国和美国上市，我国上市的有其片剂、胶囊剂及注射液。本品既保持了早期氟喹诺酮类药物对革兰阴性菌的抗菌活 性，同时增强了对革兰阳性球菌，非典型病原体如 支原体、衣原体，以及军团菌属和厌氧菌的抗菌活性，具有广谱、高效、低毒、呈低水平耐药、无 明显光毒性等优点，可用于治疗呼吸道感染。莫西沙星为人工合成抗菌药喹诺酮类

5、（喹诺酮类，又称吡酮酸类或吡啶酮酸类，是一类较新的合成抗菌药。喹诺酮类以细菌的脱氧核糖核酸（DNA）为靶。妨碍DNA回旋酶，进一步造成细菌DNA的不可逆损害，达到抗菌效果。本类药物与许多抗菌药物间无交叉耐药性，是理想的抗菌药）的一种，具体发展如下：第一代: 1962年 萘啶酸，抗菌谱窄,对大多数G-菌有效，但对铜绿假单胞菌无效，抗菌力弱，口服吸收差,血药浓度低,AR多,现已淘汰；第二代:1974年 吡哌酸，抗菌活性萘啶酸, 抗菌谱由G-菌扩大到部分G+菌，对铜绿假单胞菌有效，但血药浓度低，主要用于尿道或肠道感染；第三代:1979年 诺氟沙星、环丙沙星等 口服易吸收,血药浓度大为提高，分布广,扩

6、大和增强了抗菌活性：G+球菌、衣原体、支原体、军团菌及分枝杆菌；第四代:1999年 莫西沙星，加替沙星等吸收快，体内分布广，抗菌作用进一步增强：既保留了钱三代抗G-菌的活性，又明显增强了G+菌的活性，特别是增加了对厌氧菌的抗菌活性；临床既用于需氧菌感染，也用于厌氧菌感染，还可用于混合感染，对绝大多数致病菌的综合临床疗效已经达到或超过了内酰胺类抗生素。第一章 莫西沙星概述1.1 物理性质化学名：1-环丙基-6-氟-1,4-二氢-8-甲基-7-(4aS,7aS)-八-6H-吡咯并3,4-b吡啶-6-基-4-氧代-3-喹啉羧酸性状:白色结晶粉末熔点：203-207比旋光度:-193°1.2

7、 药理特性莫西沙星是广谱和具有抗菌活性的8-甲氧基氟喹诺酮类抗菌药。莫西沙星在体外显示出对革兰阳性菌，革兰阴性菌，厌氧菌，抗酸菌，和非典型微生物如支原体，衣原体和军团菌有广谱抗菌活性。抗菌作用机制为干扰、拓扑异构酶。拓扑异构酶是控制DNA拓扑和在DNA复制、修复和转录中的关键酶。其杀菌曲线表明，莫西沙星是具有浓度依赖性的杀菌活性。最低杀菌浓度和最低抑菌浓度基本一致。莫西沙星对-内酰胺类和大环内酯类抗生素耐药的细菌亦有效。通过感染的实验动物模型证实，莫西沙星体内活性高。导致对青霉素类、头孢菌素类、糖肽类、大环内酯类和四环素类耐药的耐药机制不影响莫西沙星的抗菌活性。莫西沙星和这些抗菌药无交叉耐药性

8、。至今未发现质粒介导的耐药性的出现。莫西沙星的8-甲氧基部分与8-氢部分相比具有对革兰阳性菌高活性和耐药突变的低选择性。7位的二氮杂环取代能阻止活性流出，该活性流出为氟喹诺酮耐药机制。体外试验显示经过多步变异才能缓慢的出现对莫西沙星的耐药性。总之其耐药率很低(10-7-10-10)。序列的将细菌暴露在低于莫西沙星MIC浓度时只能使MIC值有少量的增加。其它喹诺酮类之间存在交叉耐药。但是，一些对其它喹诺酮类耐药的革兰阳性菌和厌氧菌对莫西沙星敏感。通过对两名志愿者服用莫西沙星后的研究观察到下列变化:大肠杆菌，芽孢杆菌，普通拟杆菌，肠球菌，克雷白杆菌和厌氧菌如:双歧杆菌，真杆菌和消化链球菌等减少。这

9、些变化在两周内可以恢复正常，未发现艰难梭菌毒素。1.3 不良反应 氟喹诺酮类抗菌药普遍具有良好的安全性和耐受性，其不良事件通常轻微且短暂，极少因此而停止治疗。胃肠道反应（如腹泻和恶心等）、中枢神经系统反应（如头痛和头晕等）和药疹是这类药物最常见的不良反应3。此外还会出现肝酶升高、光敏性皮炎。第二章 合成工艺2.1 合成工艺一由(4aS-顺)-八氢-6H-吡咯并3,4-b吡啶（2）和1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸（3）两部分合成2.1.1 (4aS-顺)-八氢-6H-吡咯并3,4-b吡啶（2）的合成2.1.1. 1 以2,3-吡啶二羟酸为起始原料以2,

10、3-吡啶二羟酸（4）为原料，经7步反应得2产率为32.1%。合成路线如下：该法优点是各步反应产率较高，原料4易得，除化合物5环合得化合物6时，反应时间过长（48h），总体上仍为工业上可行。2.1.1.2 以N-二甲氨基丙烯亚胺和N-苯甲基顺丁烯亚胺为起始原料以N-二甲氨基丙烯亚胺（8）和N-苯甲基顺丁烯亚胺（9）为原料，经7步反应合成。合成路线如下：该法优点是反应条件比较温和，操作简单，产品光学纯度较高。也可用中间体10或11为起始原料按同样路线合成2。2.1.2 1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸（3）的合成2.1.2.1 以2,3,4,5,6-五氟苯

11、腈为起始原料以2,3,4,5,6-五氟苯腈（12）为原料经13步反应得3（熔点为184-185）。合成路线如下该法优点是反应起始物易得，但反应过程中需用高压釜、液氨、剧毒物质氰化钾，对反应设备要求高。因化合物13的前体2,4,5-三氟-3-甲氧基苯甲酸系加替沙星（Gatifloxacin）的氟喹诺酮环中间体，该中间体在市场上十分便宜，因此以2,4,5-三氟-3-甲氧基苯甲酸为起始原料按同样路线合成3，更适宜工业化生产。2.1.2.2 以2,3-二氟-6-硝基苯酚为起始原料以2,3-二氟-6-硝基苯酚(15)为原料,经5步反应得3.合成路线如下该法优点是反应路线短，但起始原料不易得。2.1.2.

12、3 以3-甲氧基-2,4,5-三氟硝基苯为起始原料-甲氧基-2,4,5-三氟硝基苯(16)为原料，经4步反应得3。合成路线如下：该法优点是反应路线较短，反应条件温和，但有些步骤的反应时间过长，且反应起始物不易得，价格较高。2.1.3 莫西沙星(1)的合成2.1.3.1 7和3反应经10%盐酸乙醇溶液处理得目标产物1。2.1.3.2 以14和2为主要原料的一锅合成法，经6步反应得目标产物1。合成路线如下：该法优点是所有反应都在同一反应器中进行，中间产物无需分离提纯，减少了操作过程中的损失，提高了目标产物的产率，符合工业化生产要求。2.2 合成工艺二 由（S,S）-八氢-6H-吡咯并3,4-b吡啶

13、（8）和1-环丙基-6,7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代喹啉-3-羧酸（10）直接缩合后再经色谱纯化得到1。用吡啶-2,3-二羧酸（2）经脱水、氨解、环合、还原吡啶环和羰基得到6后，经拆分和氢解脱苄基得8，并进行适当改进。制备4时，采用2在Ac2O中脱水后用乙醚处理得3，不用溶媒，3直接和PhCH2NH2于180下搅拌0.5h，最后在Ac2O中脱水即亚酰胺化得4。在重复文献操作时发现，3在后处理时会发生部分水解而影响4的质量。本文在2脱水后蒸除溶媒，残余物溶于二噁烷，蒸干除尽残余的Ac2O后不经分离纯化，直接和等当量的PhCH2NH2在二噁烷中于室温搅拌1.5-2h，蒸除溶媒后在A

14、c2O中环合，一锅法制得质量较好的4，收率91.8%。制备5时，将4溶于乙二醇单甲醚，在约440kPa下，先后以Ru/C和Pd/C为催化剂，分别氢化22h和7h得到。本文改溶剂为THF，在85/8MPa下，以单一的Pd/C催化氢化5h得5，无需纯化直接用LiAlH4还原得6，收率与文献相当。制备7时，用6与L-(+)-酒石酸成盐后过滤，滤液经碱处理，接着与D-(-)-酒石酸成盐，再用45%NaOH水溶液处理，反应混合物用叔丁基甲基醚萃取。本文在后处理时改用30%NaOH水溶液，萃取剂改为环己烷，收率69.5%(以6计)若以7的D-酒石酸盐计则可由78.4%提高至89.4%。制备8时，于90/9

15、MPa下氢化5h后用分馏法得到，收率90.5%。重复文献操作时发现，氢化时间需延长至16h反应才可完全。滤除Pd/C后蒸干溶媒，残余物溶于水后加少量NaOH中和残存的酒石酸，用氯仿提取，蒸干氯仿即得8，收率89.9%。制备1时，用8和10直接缩合后经色谱纯化得到，未给收率。考虑到10与2-甲基哌嗪缩合制备加替沙星的收率仅有19.4%，推测是由于8-甲氧基的强推电子作用降低了7-氟的离去活性，不易发生亲核取代。据此，参考文献，用10的螯合物(9)与8缩合，最后水解即得1，收率80.5%。改进后的总收率43.3%。2.3 合成工艺三 对1的合成工艺进行了改进，由4与1-环丙基-6,7,8-三氟1-

16、1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯(5)的水解产物6直接缩合制得1-环丙基-6,8-二氟-1,4-二氢-7-(4aS,7aS)-八氢-6H-吡咯并3,4-b吡啶-6-基-4-氧代-3-喹啉羧酸(7)，7再经甲氧基化得1。制备4时，用D-(-)-酒石酸直接与2成盐，然后经碱液处得3，3再经氢化脱苄得4，收率39(以2计)。制备1时，用4与6反应制得的7直接进行甲氧基化，避免采用硼酸和乙酐进行螯合和脱螯合的过程，收率82。改进后的工艺步骤少、路线短，反应条件温和，总收率为71.5(以5计)，利于工业化生产。合成路线如下：2.4 合成工艺四 合成莫西沙星的最后1步是母核C7位与支链(S,S)-

17、2,8-二氮杂双环4.3.0壬烷发生亲核取代反应，该反应中存在C7-F与C6-F的竞争时代；此外，母核C8位甲氧基的强推电子效应降低了C7-F的离去活性，因而不易发生亲核取代反应。因此降低C7位电子云密度在该步反应的作用至关重要。本研究根据合成加替沙星的方法以1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸乙酯（B(OAc)3）螯合得到螯合物再与支链亲核取代的方法合成了莫西沙星，并确定了最佳工艺条件。合成路线如下：2.4.1 B(OAc)3的合成 在干燥的250ml反应瓶中加入硼酸6.6g(0.1mol)和Ac2O35.6ml(0.33ml),加入少量催化剂氯化锌，充

18、分搅拌，升温至110加热回流1.5h，水浴冷却至50左右，备用。2.4.2 1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸-O3，O4-二醋酸合硼酯（以下简称螯合物）的合成 在上述制得的B(OAc)3的反应器中加入23g（0.071mol）1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-1,4-二氢-4-氧代喹啉基-3-羧酸乙酯，升温至90反应3h；反应完毕，减压蒸去溶剂；冷却至室温，加入水充分洗涤，过滤，水洗2次，干燥得橙黄色固体27g，收率90.4%。元素分析结果为（质量分数/%，理论值/实测值）:C(50.61/50.70),H(4.72/4.75),O(29.99),

19、N(3.28/3.25),F(8.89,8.82),B(2.54,2.49)。2.4.3 莫西沙星的合成 取（2）中制备的螯合物2.0g（4.73mmol）(S,S)-2,8-二氮杂双环4.3.0壬烷，回流3h，减压蒸干；残余物加20ml石油醚，研磨固化，得黄色固体；滤饼用适量石油醚洗后溶于质量分数为7%的NaOH溶液13.5ml，于80搅拌3h，降至室温后过滤；滤液用质量分数为5%的HOAc水溶液调至pH=7,过滤；滤饼用质量分数为5%的HOAc溶解，过滤；滤液用质量分数为5%的NaOH水溶液调至pH=7,过滤；滤饼依次用适量水和乙醇洗，干燥得淡黄色固体1.53g，收率80.5%。元素分析结

20、果为（质量分数/%，理论值/实测值）:C(62.83,62.90),H(6.03/6.08),O(15.94/15.82),N(10.47/10.53),F(4.73/4.67)。2.4.4 结论 采用先螯合再缩合的方法合成了莫西沙星，反应条件温和，操作和后处理相对简单，适量较高。对影响螯合物合成的主要因素，如螯合剂种类、反应时间、反应温度进行了考察，得出最佳工艺条件：硼酸酐作螯合剂，1-环丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氢-3-喹啉羧酸酯在90的条件下，反应3h，产物收率>90%。对影响莫西沙星合成的主要因素进行了考察，得出了最佳工艺条件：乙腈作溶剂、三乙胺作缚酸剂

21、，螯合物与（S,S）-2,8-二氮杂双环4.3.0壬烷的物质的量的比为1:1.1,反应时间为3h，收率达到80.5%。第三章 临床发展3.1 安全性 欧洲药品管理局（EMEA）在完成了莫西沙星安全性评估后得出结论，认为应限制性使用含莫西沙星的药品，在治疗急性细菌性鼻窦炎、慢性支气管炎的急性发作和社区获得性肺炎时，只有当其他抗菌药都无法使用或治疗无效时，才能使用莫西沙星。EMEA还建议加强莫西沙星口服制剂产品的警告。 莫西沙星是氟喹诺酮类抗菌药，其口服制剂是按照欧盟成员国审批程序批准的，已上市近十年，用于治疗急性细菌性鼻窦炎、慢性支气管炎的急性发作和社区获得性肺炎，一些成员国还将莫西沙星用于轻到

22、中度盆腔炎的治疗。 在德国药品管理当局对口服莫西沙星产品进行了安全性评估（包括7例肝损害导致患者死亡的疑似病例）后，英国药品管理当局对莫西沙星的效益/风险提出质疑，并要求EMEA人用医疗产品委员会（CHMP）给出评价意见。 根据英国提出的要求，EMEA按照相关程序启动了对莫西沙星的评估工作。此次评估主要是出于对莫西沙星肝脏安全性的考虑，评估的适应症集中在急性细菌性鼻窦炎、慢性支气管炎急性发作和社区获得性肺炎，评估的资料包括上市公司提供的临床试验、观察性研究数据、公开发表的文献和企业收到的不良反应自发报告。莫西沙星的注射剂型未在此次评估范围之内。 在2008年7月的会议上，CHMP得出结论，认为

23、口服莫西沙星的效益仍大于风险。然而，因为安全性原因，主要是考虑到肝损害不良事件的增加，CHMP建议限制性使用该产品。对于急性细菌性鼻窦炎和慢性支气管炎急性发作，莫西沙星只能用于其他抗菌药无法使用或治疗无效的情况；对于社区获得性肺炎，莫西沙星只能在其他抗菌药无法使用的情况下给与。 本药的不良反应轻微，已明确的有光毒性、胃肠道作用、关节和中枢神经系统作用。发生最严重的不良反应是恶心、呕吐、头痛、头晕，对本药治疗的5189例患者和接受安慰剂治疗的3689例患者作药品不良反应对照统计，ADE发生率分别为32%和30%，主要症状分别为恶心（6%、5%）、腹泻（6%、5%）、呕吐（2%、2%）、腹痛（2%

24、、2%），本药可能引起心电图QT间期延长，已使用延长QT间期药物者和QT间期延长患者不宜使用1。3.2 应用展望 随着细菌耐药性增加，莫西沙星作为新一代氟喹诺酮类药物，具有广谱、高效、抗耐药性强、不良反应小等优势，必将广泛应用于临床。目前主要用于治疗慢性支气管炎急性发作、社区获得性肺炎、医院获得性肺炎、急性细菌性鼻窦炎、泌尿系混合感染、泌尿生殖系支原体感染、尿路感染、沙眼衣原体性尿道(宫颈)炎、皮肤感染等10，同时也可作为糖尿病足患者、老年患者及肾挫伤患者的选择性药物使用，但也存在一定的限制，如价格贵等。3.3复方莫西沙星栓剂3.3.1 仪器与试药 Water2695型高效液相色谱仪（美国Wa

25、ters公司），Waters2696二极管阵列紫外检测器；盐酸莫西沙星对照品（北京拜耳医药保健有限公司，由原料经75%乙醇溶解重结晶3次而得，非水滴定法测定的含量为99.3%，批号为20051218），复方莫西沙星栓（新乡医学院第一附属医院自制，批号分别为20060818，20060825，20060906），乙腈为色谱纯，其他试剂均为分析纯。3.3.2 处方与制备处方：盐酸莫西沙星5g，氢溴酸山莨菪碱1g，盐酸达克罗宁1g，冰片2g，聚乙二醇-4000称154.5g，聚乙二醇-6000称15.5g，氯化钠7g，甘油14g。制备：取聚乙二醇-4000和聚乙二醇-6000，置水浴上加热熔化，待温

26、度降至50左右时加入盐酸莫西沙星、氢溴酸山莨菪碱、盐酸达克罗宁、冰片、氯化钠和甘油，迅速搅拌均匀，注入栓模中凝固，刮平，取出包装即可。3.3.3 治疗方法 治疗组外用复方莫西沙星栓，大便后或临睡前先用1:5000高锰酸钾溶液坐浴，再用温水洗净肛门，塞入栓剂1粒，每日1次，5日为1个疗程，连用3个疗程，用药期间忌食辛辣等刺激性食物，保持大便通畅。对照组外用九华痔疮栓（江西瑞金三九药业有限公司），治疗方法及注意事项同治疗组。3.4.4 讨论 复方莫西沙星栓是以盐酸莫西沙星为主药，辅以氢溴酸山莨菪碱、盐酸达克罗宁及冰片，以聚乙二醇为基质制成的肛门栓剂，用于治疗痔疮、肛裂等肛肠疾病。肛栓直接作用于患处，释药均匀，起效迅速，疗效确切，总有效率达86.7%。莫西沙星为第4代新型超广谱喹诺酮类抗菌药，不但保持了喹诺酮类药物良好的抗革兰阴性菌活性，且其体外抗革兰阳性菌的活性更强。处方中以莫西沙星为主药，辅以氢溴