硫酸依替米星的合成工艺改进

硫酸依替米星的合成工艺改进

硫酸乙二醇是中国科学家开发的一种具有自主知识产权的半合成氨基糖苷类抗生素。它具有高效、低毒、抗耐药性等特点。这是唯一获得国家药物证书的抗感染药物。硫酸依替米星的体外抗菌作用研究和Ⅱ、Ⅲ临床试验均证明了本品治疗常见的细菌性感染具有较高的安全性和有效性。广泛适用于对本品敏感的绿脓杆菌、变形杆菌、沙雷氏菌属等引起的感染以及对庆大霉素、卡那霉素、甲氧西林、阿米卡星等多种药物耐药的克雷伯氏菌属、大肠杆菌属、葡萄菌属等引起的感染,此外还适用于对青霉素过敏的患者作为优良治疗剂。硫酸依替米星具有较高的临床总有效率及细菌清除率,同时具有较低的耳、肾毒性不良反应发生率,证明了硫酸依替米星是临床应用中高效、安全的新一代半合成氨基糖苷类广谱抗生素。发明专利报道了1-N-乙基庆大霉素C1a衍生物可制成片剂、注射液、粉针剂、滴眼剂、软膏剂、气雾剂等多种剂型,目前临床应用的有注射液、粉针剂两种。目的专利报道的半合成反应存在着反应选择性不高,分离程序复杂且效率较低,导致总收率偏低等问题。因此,开展硫酸依替米星原料药高收率或高选择性合成工艺的改进必将促进其产业化发展的进程。本课题的研究以发明专利报道的半合成路线为基础,从庆大霉素C1a出发,通过设计更合理的反应条件及分离条件,采用选择性更好的反应及经济、有效的基团保护方法,以及对工艺参数进一步优化,探索选择性更高且更加经济的半合成工艺。专利合成路线GMC1a−→−−−−−−DMF或DMSO醋酸钴‚乙酐3‚2′‚6′−GΜC1a→DΜF或DΜSΟ醋酸钴‚乙酐3‚2′‚6′-三(N-乙酰)庆大霉素C1a(P1)−→脱钴处理柱分离‚浓缩P1C1a(Ρ1)→脱钴处理柱分离‚浓缩Ρ1(纯度90∼95%)−→−低温反应乙醛‚硼氢化钠3‚2′‚6′−90∼95%)→低温反应乙醛‚硼氢化钠3‚2′‚6′-三(N-乙酰)-1-N-乙基庆大霉素C1a(P2)−→层析柱分离C1a(Ρ2)→层析柱分离纯度较高的P2−→−−−−−−−−水解回流反应1mol⋅L−1NaOHΡ2→水解回流反应1mol⋅L-1ΝaΟΗ水解液−→柱分离1−N−→柱分离1-Ν-乙基庆大霉素C1a(纯度90%以上)→炭脱色成盐→炭脱色成盐冷冻干燥−→→硫酸依替米星成品实验1仪器、试剂和仪器主要仪器:三口反应瓶;冷凝管;旋转蒸发仪(R-201);电动搅拌机(JB50-D);真空冷冻干燥机(GZL6B);高效液相色谱仪(HP1100);自动旋光仪(WZZ-2B)。试剂:庆大霉素C1a冻干粉为工业级(含量≥88%);二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、二氯甲烷、六甲基二硅胺烷、硼氢化钾、盐酸、氢氧化钠为化学纯;醋酸钴、醋酐、乙醛、乙醇、浓硫酸为分析纯。2实验设计步骤2.13dmso的去除A.在装有搅拌装置的500ml干燥三口反应瓶中,投入120gDMSO,保温,再加入15g庆大霉素C1a冻干粉,搅拌溶解后投入16g的醋酸钴,搅拌反应并保温,缓慢滴加醋酐8ml,继续搅拌至反应完全。加入去离子水200ml,冷却至室温,调节反应液?pH3～4后,进行脱钴处理,真空抽滤得到澄清滤液。将滤液通入阳离子交换柱中,通去离子水以去除溶剂,再通入2mol·L-1氨水进行氨水解,收集出口处有旋光值的流出液,将收集液真空抽滤,滤液经真空浓缩至40ml后,冷冻干燥得淡黄色固体15.6g,经计算含量为90.3%,收率为81.25%(对流出液检测,未检出钴离子)。B.将A.中溶剂DMSO分别换成等量的去离子水、DMF,重复实验A.,结果如表1。C.将A.中醋酸钴分别换成等摩尔数的醋酸铜、醋酸锌各12.8g、14.1g,重复上述实验A.,结果如表2。2.21分离-n-乙基庆大霉素aA.在装有带干燥管的回流冷凝管、搅拌装置的500ml干燥三口反应瓶中,投入乙二醇二甲醚80ml,乙腈20ml,六甲基二硅胺烷19g,浓硫酸分别0.1、0.2、0.3、0.4ml(反应情况见表3),搅拌均匀后,加入3,2′,6′-三(N-乙酰)庆大霉素C1a冻干粉15g,加热回流,待反应完全后,改为蒸馏装置常压加热蒸出溶剂约70ml。B.将A.中得到的反应液降至室温后,投入二氯甲烷50ml,室温条件下,边搅拌边滴加乙醛1.6g,加入硼氢化钾2.0g,硼酸缓冲液20ml,搅拌反应1h后,常压加热蒸馏,蒸出部分溶剂。C.加入20%NaOH溶液100ml,加热回流12h,降至室温,真空抽滤得澄清滤液。D.将滤液通入大孔树脂柱,用去离子水冲柱,至出口pH为8～9时,换用5%的乙醇冲柱,至出口流出液庆大霉素C1a含量与1-N-乙基庆大霉素C1a含量相等时,换用10%的乙醇冲柱,收集1-N-乙基庆大霉素C1a含量≥90%的流出液,当其含量<90%以后,换用15%的乙醇冲柱,至1-N-乙基庆大霉素C1a含量≥90%时收集流出液,合并1-N-乙基庆大霉素C1a含量≥90%的流出液,真空抽滤,滤液用真空旋转蒸发仪浓缩至约50ml溶液。E.用专利路线合成1-N-乙基庆大霉素C1a,与设计实验的结果比较见表4。2.3制备滤液、滤液在以上浓缩液中滴加8mol·L-1硫酸至pH=5～6,加入活性炭1g,加热保温下,搅拌1h,真空抽滤,得无色滤液。将滤液冷冻干燥得白色固体8.6g。用HPLC法检测含量为91.2%,以3,2′,6′-三(N-乙酰)庆大霉素C1a计算收率46.0%,硫酸依替米星合成总收率为37.3%(以庆大霉素C1a含量90%计算)。结果1小试验试验的结果2实验结果与分析采用工业级原辅料实施硫酸依替米星合成工艺的中试放大,中试工艺中原料配比、温度参数和反应条件与实验研究的条件相同,每批投料量以庆大霉素C1a冻干粉15kg计,连续投料10批,中试生产工艺稳定,均获得了符合国家药品标准的硫酸依替米星原料药成品(中试结果如表5),平均总收率为36.8%,与该工艺实验研究结果基本一致。本工艺产生的废水排入废水处理站经厌氧、好氧、曝气等工序处理,达到国家二级排放标准后由城市污水处理厂接管作深度处理,产生的固体废弃物桶装后送城市固废处理中心处理。结论本文在查阅大量文献资料的基础上,通过对大量反应条件进行实验比较及优化,采用了减少副反应的新步骤,对发明专利合成工艺进行了成功的改进。以硫酸依替米星发明专利报道的合成工艺为基本路线,从起始原料庆大霉素C1a冻干粉出发,采用了过渡金属离子络合法保护部分氨基,并应用了发明专利未曾报道的硅烷化羟基保护新步骤,最后对目标反应基团C-1位氨基进行缩合-