CN101121716A

CN101121716A - 一种比阿培南的合成方法

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Publication number: CN101121716A
Application number: CNA2007101520840A
Authority: CN
Inventors: 严洁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-02-13

Abstract

一种比阿培南的合成方法，以MAP((1R，5R，6R)－2－(二苯基磷酸)－6－[(1R)－1－羟乙基]－1－甲基－1－1－碳青霉－2－烯－3－甲酸对硝基苄酯))和6，7－二氢－6－巯基－5H－吡唑[1，2－a][1，2，4]－三氮唑氯化物(中间体III)为起始原料，经缩合、水解、精制反应合成比阿培南。

Description

一种比阿培南的合成方法

技术领域

本发明涉及一种抗生素药物的合成方法，特别是一种比阿培南的合成方法。

背景技术

碳青烯抗生素药物有着广泛的应用。从1976年硫霉素的发现至今，已相继发现和开发了一系列的新碳青烯抗生素，如亚胺培南(Imipenem)、帕尼培南(Panipenem)、美洛培南(meropenem)、法洛培南(faropenem)、比阿培南(Biapenem)、利替培南酯(ritipenem acexil)等。此类抗生素最主要的特点是不仅有极强的抗菌活性，极广的抗菌谱，而且对多种B-内酰胺酶高度稳定，对头孢菌素耐药菌仍能发挥强效的抗菌作用，细菌对该类药物和其他B-内酰胺类抗生素不存在交叉耐药性。碳青霉烯类抗生素的开发应用，可望成为难治性重症感染的一线治疗药物。目前，临床上使用的均有较好的疗效。1976年Merck公司从卡特利链霉菌(Streptomyces cattleya)中，发现了1个新的碳青霉素烯类化合物，其能有效地穿透细胞，并对多种重要的β内酰胺酶稳定，具有广泛的抗菌活性，但其毒性较大，未用于临床。在此基础上，1985年第1个碳青霉烯抗生素亚胺培南-西司他丁在日本上市；1994年帕尼培南日本上市；同年由意大利开发美洛培南上市，2002年比阿培南在日本开发上市。

比阿培南的化学名称为：(1R，5S，6S)-2-[(6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-α]并[1，2，4]三氮唑-6基)]硫-6R-1-羟乙基]-1-甲基-碳酰青霉烯-3-羧酸盐。分子式为C15H18N4O4S，分子量为350.40，结构为：

比阿培南是一种新型胃肠外吸收的碳青霉烯类抗菌药，主要通过抑制细菌细胞壁合成达到抑菌目的，其可耐受多种B内酰胺酶的水解。较已上市的亚胺培南/西司他丁，β甲基的引入，使比阿培南对肾脱氢肽酶(DHP-I)稳定，无须和肾脱氢肽酶(DHP-I)抑制剂联合用药；2位侧链上的季铵阳离子结构，使其具有良好的外膜渗透性。具有广谱抗菌活性，有强大快速杀菌力，并有良好的组织渗透性，药代动力学特性优良，药物不良反应轻微。临床上广泛应用于对比阿培南敏感的革兰阴性需氧菌、革兰阳性需氧菌和厌氧菌引起的急慢性感染.此外，比阿培南在治疗整形手术感染、妇科感染以及耳鼻喉感染时均具有很好的疗效力。

现有的比阿培南的合成工艺是：MAP((1R，5R，6R)-2-(二苯基磷酸)-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-1-碳青霉-2-烯-3-甲酸对硝基苄酯))和6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物(中间体III)为起始原料，经缩合、水解、精制反应合成比阿培南。

此工艺的不足之处在于MAP((1R，5R，6R)-2-(二苯基磷酸)-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-1-碳青霉-2-烯-3-甲酸对硝基苄酯))和6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物(中间体III)为起始原料，经缩合、水解、精制反应合成比阿培南，虽原料易得，反应条件温和，但它存在合成难度较大，多步反应需过柱层析，收率低，且反应过程中产生能的副产物不适合工业化生产的劳动保护。

发明内容

本发明提出一种比阿培南的合成新方法。以MAP和6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物(中间体III)反应合成比阿培南。其中，中间体MAP是由常州伊思特化工有限公司购得；而中间体III是以85％水合肼为起始原料，经缩合、缩合、水解、加成、环和、取代、水解、缩合、水解、环和、水解等11步反应合成的。

本发明的合成路线如下：

1)中间体III的制备：

2)中间体III与MAP反应合成比阿培南。合成路线如下：

其中化合物的名称：

XIII 1-甲醛基-2-异亚丙基肼

XII 1-稀丙基-1-甲醛基-2-异亚丙基肼

XI 1-稀丙基-1，2-二甲醛基肼

X 1-(2，3-二溴丙稀)-1，2-二甲醛基肼

IX 4-溴-1，2-二甲醛基吡唑

VIII 4-(硫代乙酰)-1，2-二甲醛基吡唑

VII 1-甲醛基-4-巯基吡唑

VI 双(1-甲醛基吡唑-4-基)二硫化物

V 双(4-吡唑)二硫二盐酸盐

IV 双(6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)二硫二氯化物

III 6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物

II p-硝基苯(1R，5S，6S)-2-[(6，7-二氢-5H-吡唑-[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)硫代]-6-[(R)-1-羟乙基]-1-甲基咔唑-2-烯-3-羰基氯

I 比阿培南((-){[(4R，5S，6S)-2-羧基-((1-R)-1-羟乙基)-4-甲基-7-氧-1-氮双环[3.2.0]七-2-烯-3-基]硫}-6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]三氮唑-4-鎓内盐)

本发明比阿培南的合成路线，以85％水合肼为起始原料，经缩合、缩合、水解、加成、环和、取代、水解、缩合、水解、环和、水解、缩合、水解、精制等14步反应制备，以原料85％水合肼计总收率为2.8％。合成的产品比阿培南经HPLC、IR、UV、¹HNMR、¹³CNMR、DEPT、HSQC、Ms、PXRD和TG-DTA各谱均和文献一致。

本发明的工艺创新点在于：

第一：合成中间体VIII 4-(硫代乙酰)-1，2-二甲醛基吡唑的方法如下：

本发明采用的是将4-溴-1，2-二甲醛基吡唑溶于乙酸乙酯中，得淡黄色溶液，加入硫代乙酸钾，40℃搅拌6小时，反应液为淡棕色，过滤，并用少量乙酸乙酯洗滤饼，合并滤液，减压蒸去溶剂，得到淡棕色油状物(中间体VIII)，收率达99.2％，比文献中报道的合成方法收率高出18.9％，从源头上就大大提高了产品的收率。

另外，本发明采用的合成方法针对文献中于此步中加入活性炭吸附颜色的方法，提出在比阿培南精制时再加入活性炭进行脱色，同时通过对脱炭时控制静置时间，优化搅拌速度，是比阿培南粗品经过一步精制即可得到粒径均匀适宜直接灌装的无菌成品，为在制成制剂中无需加入辅料打下良好基础，降低了产品的生产成本，同时提高了产品临床应用的安全性。

第二：双(6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)二硫二氯化物的合成方法如下：

文献报道，在双(6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)二硫二氯化物的合成中，0℃将双(4-吡唑)二硫二盐酸盐(中间体V)及氢氧化钠加入水中，搅拌，再加入乙氧甲亚胺盐酸盐，调节pH值，减压浓缩，后产生大量白色固体，悬浮于甲醇中，过滤。滤液蒸干，得淡黄色粘稠固体。用甲醇溶解后，滤去白色沉淀，重复该过程一次。用甲醇重结晶，得白色固体。反应中，氢氧化钠腐蚀性强，不利于劳动保护；同时本步反应需进行两次，不仅耗时较长，增加生产成本而且降低了产品的收率。

本发明为解决上述问题经过反复摸索采用碳酸氢钾替代氢氧化钠，在不影响产品质量的情况下降低了操作难度，同时采用强酸型阳离子交换树脂来分离产物，这一反应思路不仅缩短了反应时间近31％而且产品的收率从文献报道57.6％，提高到了79.3％，提高了37.7％，为整体收率的提高奠定了良好的基础。

用本发明的合成工艺进行3批放大生产后，经过全项检验后均符合规定，合成总收率3.7％，而文献合成路线的总收率仅约1.8％，本发明的合成方法产品收率比文献提高了106％。

本发明所述的比阿培南的合成工艺路线，特别是经过工艺关键问题研究筛选得到，具有以下优点：

1、以85％水合肼为起始原料，经缩合、缩合、水解、加成、环和、取代、水解、缩合、水解、环和、水解等十一步反应制得6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化(即中间体III)的工艺，通过以上改进减少使用大孔树脂分离，节约了合成时间约31％，降低了生产成本。

2、比阿培南原料的合成路线中，在最后((1R，5R，6R)-2-(二苯基磷酸)-6-[(1R)-1-羟乙基]-1-甲基-1-1-碳青霉-2-烯-3-甲酸对硝基苄酯)(即MAP)和6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物(即中间体III)为起始原料，经缩合、水解、精制反应合成比阿培南成品，在这过程中我们通过控制滴加N，N-二异丙基乙胺滴加时的温度控制，比阿培南粗品的合成时投料后控制搅拌速度及适当延长搅拌时间同时改变活性炭加入的时间，提高了产品的收率。

3、由于本品为注射剂，其用法静脉滴注；在制剂生产过程中，应尽量减少杂质的引入。我公司在比阿培南的精制中通过筛选搅拌速度、温度，优化析晶条件使得到原料为粒径均一的晶体，为制剂可采用较为简单工艺即可灌装奠定了良好基础。

4、工艺简单、副产物少、纯度高，使制剂生产成本大大降低。

5、工艺不会造成任何污染，是绿色环保工艺，该合成工艺在密闭容器内反应，废气直接通入废气反应液中发生化学反应转化为无污染气体，有机溶剂和催化剂回收利用

6、本制剂生产工艺简单，质量容易控制。

附图说明：

图1为比阿培南制备工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1：比阿培南的制备

详细的合成工艺：

1、1-甲醛基-2-异亚丙基肼的合成(收率为：85.9％)

投料比：85％水合肼∶甲酸乙酯∶丙酮＝1∶1.64∶2.65(W/V/V)

将2639g 85％的水合肼与7L乙醇混合后，冰盐浴冷却至-5℃，然后滴加甲酸乙酯4319ml，温度保持-5℃至0℃，约1小时滴完，继续在-4℃搅拌0.5小时，然后逐渐升至室温，搅拌14小时，反应液为无色透明，滴加入丙酮7L，30分钟滴完，然后室温搅拌30分钟，得淡黄色溶液，减压浓缩，得到淡黄色固体，乙醇重结晶后得到白色晶体(中间体XIII)3853g；熔点：67～68℃

质量控制标准：熔点：68～69℃

2、1-稀丙基-1-甲醛基-2-异亚丙基肼的合成(收率为：71.9％)

投料比：中间体XIII∶稀丙基溴∶碳酸钾＝1∶1.30∶3.46(W/V/W)

将1905gXIII溶于13.5L乙酸乙酯中，加入2475ml稀丙基溴，6600g碳酸钾，搅拌下加热至80℃，保温5小时后，反应液为淡棕色，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，得到淡棕色油状物，减压蒸馏(60℃/4mmHg)，得到无色透明液体(中间体XII)1918g。

3、1-稀丙基-1，2-二甲醛基肼的合成(收率为：91.4％)

3150g中间体XII溶于6.3L甲酸中，搅拌下加热至80℃，保温15小时，反应液为淡棕色，减压蒸去过量甲酸，得到淡棕色油状物(中间体XI)2632g。

TLC检测：展开剂：乙酸乙酯

碘显色

产物Rf＝0.8

原料Rf＝0.4

在上述TLC条件下该批产物检测出两个斑点。

4、1-(2，3-二溴丙稀)-1，2-二甲醛基肼的合成(收率为：92.8％)

投料比：中间体XI∶一水合溴锂∶溴∶碳酸氢钠∶亚硫酸钠＝1∶1.27∶2.04∶4.43∶2.58(W/W/W/W/V)

将438g中间体XI溶于3400ml二氯甲烷中，加入一水合溴锂558g的甲醇(1130ml)溶液，然后冷却至0℃，滴入895g溴的二氯甲烷(1130ml)溶液，开始滴加时，溴滴下后棕色马上褪去，逐渐颜色褪去速度减慢，滴加温度保持在0～5℃，滴完后在0℃搅拌10分钟，然后在反应液中加入由1940g碳酸氢钠和1130ml水配成的混悬液，再加入饱和亚硫酸钠溶液1130ml，分液，分出二氯甲烷后，水层用乙酸乙酯3×2.25L提取，合并二氯甲烷与乙酸乙酯提取液，无水硫酸镁干燥，蒸去溶剂，得到棕色油状物(中间体X)913g。

TLC检测：展开剂：乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1

碘显色

产物Rf＝0.5

原料Rf＝0.25

在上述TLC条件下该批产物检测出1个斑点。

5、4-溴-1，2-二甲醛基吡唑的合成(收率为：58.5％)

投料比：中间体X∶碳酸钾∶异丙醚＝1∶0.76∶0.55(W/W/V)

将中间体X2928g溶于16L干的乙酸乙酯中，加入无水碳酸钾粉末2224g，然后加热至40℃，搅拌6小时，过滤，减压蒸去溶剂，得到棕色油状物，乙酸乙酯800ml，溶解后，搅拌下滴入异丙醚1.6L，10分钟滴完，在室温下搅拌1小时后，析出淡黄白色的晶体，过滤，干燥得中间体IX1232g。

TLC检测：展开剂：乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1

碘显色

产物Rf＝0.4

原料Rf＝0.5

在上述TLC条件下该批产物检测出2个斑点。

6、4-(硫代乙酰)-1-二甲醛基吡唑的合成(收率为：99.2％)

投料比：中间体IX∶硫代乙酸钾＝1∶0.80(W/W)

取IX2160g溶于乙酸乙酯8.7L中，得淡黄色溶液，加入1730g硫代乙酸钾，40℃搅拌6小时，反应液为淡棕色，过滤，并用少量乙酸乙酯洗滤饼，合并滤液，减压蒸去溶剂，得到淡棕色油状物(中间体VIII)2094g。

TLC检测：展开剂：乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1

碘显色

产物Rf＝0.3

原料Rf＝0.4

在上述TLC条件下该批产物检测出1个斑点。

7、1-甲醛基-4-巯基吡唑的合成(收率为：92.4％)

投料比：中间体VIII∶氢氧化钾＝1∶0.32(W/W)

将中间体VIII667g溶于2.9L甲醇中，冷却至0℃，加入214g氢氧化钾的甲醇(1910ml)溶液，搅拌10分钟后，加入73ml甲酸中和，浓缩至干，残渣加二氯甲烷5.75L提取，过滤，滤液减压浓缩，得到淡棕色油状物(中间体VIII)403g。

TLC检测：展开剂：乙酸乙酯

碘显色

产物Rf＝0.4

原料Rf＝0.5

在上述TLC条件下该批产物检测出1个斑点。

8、双(1-甲醛基吡唑-4-基)二硫化物的合成(收率为：56.5％)

投料比：中间体VII∶六水三氯化铁＝1∶0.013(W/W)

将VII402g溶于4.3L甲醇中，冷却至0℃，加入六水三氯化铁(5175mg)的甲醇(575ml)溶液，反应液为棕色，然后鼓入空气，反应液颜色变深，减压浓缩至干，得到棕色油状物(中间体VI)。质量为：451g。

TLC检测：展开剂：二氯甲烷∶乙醇＝9∶1

碘显色

产物Rf＝0.4

在上述TLC条件下该批产物检测出2个斑点。

9、双(4-吡唑)二硫二盐酸盐的合成(收率为：60.4％)

投料比：中间体VI∶浓盐酸＝1∶1.54(W/V)

将VI448g溶于4.3L甲醇，加入浓盐酸690ml，室温下搅拌6小时，有淡黄色晶体析出，过滤，滤液浓缩至干，加入少量甲醇，搅拌下又有晶体析出，过滤，两部分合并得中间体V288g；熔点：194℃。

质量控制标准：熔点：194℃

10、双(6，7-二氢-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)二硫二氯化物的合成(收率：60.7％)

投料比：中间体V∶碳酸氢钾∶乙氧甲亚胺盐酸盐＝1∶0.71∶3.89(W/W/W)280g中间体V溶于7L水。然后逐渐加入碳酸氢钾200g，产生气泡，冷却至0℃，加入乙氧甲亚胺盐酸盐1090g，0℃搅拌10分钟后，反应液无色透明，用6N盐酸调pH2，然后减压蒸干，得到固体用4.2L甲醇提取，过滤，甲醇提取液浓缩，得到的油状物用国产的732型强酸型阳离子交换树脂分离产物，吸附后，先用甲醇-水(1∶1)的混合溶剂洗脱，再用6N盐酸-甲醇(1∶1)的混合溶剂洗出产物，收集酸洗液，减压浓缩得到油状物，加入少量甲醇结晶，得到淡黄色晶体，再用甲醇重结晶得中间体IV215g；熔点：182～184℃

质量控制标准：熔点：182～183℃

11、6，7-二氢-6-巯基-5H-吡唑[1，2-a][1，2，4]-三氮唑氯化物的合成(收率：72.9％)

投料比：中间体IV∶三丁基磷＝1∶1.15(W/W)

600g中间体VI溶于3L水后，加入3L四氢呋喃，冷却至0℃，加入三丁基磷688g，0℃下搅拌1小时，减压蒸去四氢呋喃，乙酸乙酯3×3L提取，水层浓缩至干，得到淡黄色油状物，用SP207树脂纯化，水洗脱，收集洗脱液，浓缩至干后，得到淡黄色固体，然后用异丁醇重结晶得中间体III440g；熔点：125～129℃

质量控制标准：熔点：127～128℃

12、p-硝基苯(1R，5S，6S)-2-[(6，7-二氢-5H-吡唑-[1，2-a][1，2，4]三氮唑-6-基)硫代]-6-[(R)-1-羟乙基]-1-甲基咔唑-3-羰基氯化物的合成(收率：85.7％)

投料比：中间体III∶MAP∶N，N-二异丙基乙胺＝1∶2.64∶0.93(W/W/W)

将中间体III180g和MAP 476g混悬于乙腈2.16L，丙酮2.16L的混合溶液中，冷却至0℃，滴加入N，N-二异丙基乙胺168g，滴加时保持温度在0～5℃之间，滴完后继续搅拌2小时，反应液中析出大量淡黄色固体，过滤，真空干燥得中间体II 358g；；熔点：163～167℃(分解)

质量控制标准：熔点：163～166℃(分解)

13、比阿培南粗品(中间体I)的合成(收率：79.7％)

投料比：中间体II∶锌粉＝1∶8.3(W/W)

中间体II 170g溶于6L0.35N磷酸缓冲液(pH＝5.6)中，加入锌粉1411g，然后室温下搅拌1小时，反应结束，反应液用硅藻土层过滤，滤液收集，得淡黄色溶液，用12.8L水洗硅藻土滤饼，合并滤液，用0.1N HCl调滤液pH＝5.5，然后减压浓缩，浓缩温度低于35℃，浓缩得到的油状物用SP207大孔树脂柱柱层析，用异丁醇∶水(5∶95)的混合溶剂作为洗脱液，收集含产物的洗脱液。收集后的洗脱液冷冻干燥，得到白色固体(中间体I)91g，熔点：210～217℃；色谱纯度：97.4％

质量控制标准：熔点：210～217℃

色谱纯度≥90％

14、比阿培南的精制(收率：96.4％)

投料比：中间体I∶注射用水＝1∶62(W/V)

取中间体I 390g，溶于24L注射用水中，搅拌使溶解，加入0.1％(v/v)针用活性炭24g，搅拌均匀，静置15分钟，用0.22μ滤膜过滤除菌，在滤液中缓慢加入72L无水乙醇(先经过过滤除菌和细菌内毒素)，搅拌10分钟，静置2小时析出结晶(保持室温至10度以下)，过滤，尽可能抽干溶剂后，取下滤饼至25℃真空干燥，即得比阿培南精品。质量：375.8g；色谱纯度：99.7％

质量控制标准：色谱纯度≥98％。

按以上试验方法中试三批，试验数据见下表。

批号	040601	040602	040603
批号	040601	040602	040603	合成数量(g)性状溶解度比旋度酸度有关物质(％)含量(％)干燥失重(％)炽灼残渣(％)重金属无菌检查细菌内毒素检查甲醇(％)	375.8白色结晶性粉末符合规定-33.2°5.40.24100.02.610.06符合规定符合规定符合规定未检出	377.4白色结晶性粉末符合规定-33.6°5.30.25100.22.790.05符合规定符合规定符合规定未检出	376.5白色结晶性粉末符合规定-34.2°5.40.2599.52.900.06符合规定符合规定符合规定未检出

乙醇(％)丙酮(％)乙腈(％)二氯甲烷(％)乙酸乙酯(％)四氢呋喃(％)异丁醇(％)

0.40未检出未检出未检出未检出未检出未检出

0.41未检出未检出未检出未检出未检出未检出

0.39未检出未检出未检出未检出未检出未检出

Claims

1.一种比阿培南的合成方法，其特征在于，经过以下步骤：

步骤1)中间体III的制备：

步骤2)中间体III与MAP反应合成比阿培南

2.权利要求1的合成方法，其特征在于，其中的中间体VIII的合成方法如下：

3.权利要求2的合成方法，其特征在于，是将4-溴-1，2-二甲醛基吡唑溶于乙酸乙酯中，得淡黄色溶液，加入硫代乙酸钾，40℃搅拌6小时，反应液为淡棕色，过滤，并用少量乙酸乙酯洗滤饼，合并滤液，减压蒸去溶剂，得到淡棕色油状物即中间体VIII。

4.权利要求1的合成方法，其特征在于，中间体III的合成方法如下：

5.权利要求4的合成方法，其特征在于，采用强酸型阳离子交换树脂来分离产物。