阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法

摘要

本发明公开了一种阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法，先将对甲基苯磺酸、卡那霉素B和PhCH(OMe)2混合反应对卡那霉素B的4″，5″位的羟基成环保护，然后用R基团(R＝BnSO2)取代1、3、2′，5′，3″位‑NH2和3′、4′、2″位‑OH的氢原子，接着去除3′、4′位的‑OR基团并且4″，5″位开环，最后脱除R(R＝BnSO2)基团保护得到地贝卡星。本发明的地贝卡星的制备方法路线简单，简化了合成工艺；并且最终产率高，产率达到53.4％，得到的地贝卡星纯度高，纯度为98％。第一步使用的保护试剂二甲氧基苯基甲烷便宜易得。

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机合成方法，具体涉及一种阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法。

背景技术

阿贝卡星(Arbekacin)是一种双重化学修饰的半合成氨基糖甙类抗生素，主要用于治疗由各种耐药菌引起的感染，尤其是可用于治疗耐甲氧西林金葡菌(MRSA)感染，2005年2月，阿贝卡星已被世界卫生组织列为21世纪极为重要的抗生素之一。3′，4′-双脱氧卡那霉素B即地贝卡星(Debekacin)是阿贝卡星的重要中间体，地贝卡星本身也是一个已上市的半合成抗生素产品。

阿贝卡星(Arbekacin)和地贝卡星(Debekacin)化学结构式分别如下：

关于地贝卡星(Debekacin)的制备方法，中国专利文献CN102786564A(申请号201110131544.8)公开了一种阿贝卡星及其中间体地贝卡星的合成新方法，包括以下步骤：(1)将卡那霉素B溶于水中，加入异丙醇、二叔丁基二碳酸酯以及碳酸钠，在20～60℃下反应3～24小时，得到五－氮－叔丁氧羰基-卡那霉素B；(2)以对甲基苯磺酸为催化剂，N，N－二甲基甲酰胺为溶剂，加入步骤(1)中所得产物及1，1－二甲氧基环己烷，在20～60℃下反应6～24小时，得到五－氮－叔丁氧羰基－4″，6″－氧－亚环己基－卡那霉素B；(3)以吡啶为溶剂，加入步骤(2)中所得产物及苯甲酰氯，在－10～60℃下反应1～7小时后，不经分离，采取一锅投料法，再加入苄基磺酰氯，继续反应1～7小时，得到2″，3′－二－氧－苯甲酰基－五－氮－叔丁氧羰基－4″，6″氧亚环己基－4′－氧－苄基磺酰基－卡那霉素B；(4)以甲醇为溶剂，加入步骤(3)中所得产物以及甲醇钠，在10～60℃下反应1～7小时后，得到3′，4′－β－环氧－五－氮－叔丁氧羰基－4″，6″－氧－亚环己基－卡那霉素B；(5)以吡啶为溶剂，加入步骤(4)中所得产物、正丁基黄原酸钾以及亚磷酸三乙酯，在60～140℃下反应1～7小时，得到3′，4′－双脱氧3′－烯－五－氮－叔丁氧羰基－4″，6″－氧－亚环己基－卡那霉素B；(6)以甲醇为溶剂，加入步骤(5)中所得产物以及盐酸，在20～60℃下反应1～7小时，得到3′，4′－双脱氧－3′－烯－卡那霉素B；(7)以乙酸水溶液为溶剂，加入步骤(6)中所得产物以及催化剂钯碳，通入氢气氢化，在室温下反应24～72小时，得到式(I)所示的3′，4′－双脱氧卡那霉素B，即地贝卡星。

上述步骤的合成路线如下：

上述文献公开的地贝卡星的合成路线长，工艺复杂。

中国专利文献103204887B(申请号201310125488.6)对上述工艺进行了改进，包括以下步骤：(1)将卡那霉素B溶于水中，加入异丙醇、二叔丁基二碳酸酯和碳酸钠，在0～60℃下反应1～24小时，得到1,3,2′,6′,3″-五-氮-叔丁氧羰基-卡那霉素B；(2)以对甲苯磺酸为催化剂，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，加入步骤(1)中所得产物及1,1-二甲氧基环己烷，在0～60℃下反应1～24小时，得到1,3,2′,6′,3″-五-氮-叔丁氧羰基-4″,6″-氧-亚环己基-卡那霉素B；(3)以甲苯为溶剂，加入步骤(2)中所得产物、2,4,5-三碘咪唑、三苯基膦和咪唑，在60～150℃下反应1～7小时，得到1,3,2′,6′,3″-五-氮-叔丁氧羰基-4″,6″-氧-亚环己基-3′,4′-二脱氧-3′,4′-二脱氢-卡那霉素B；(4)以甲醇为溶剂，加入步骤(3)中所得产物以及盐酸，在0～60℃下反应1～7小时，得到3′,4′-二脱氧-3′,4′-二脱氢-卡那霉素B；(5)以乙酸和水为溶剂，加入步骤(4)中所得产物，加入催化剂氧化铂，通入氢气氢化，在10～40℃下反应2～48小时，得到式(I)所示的3′,4′-二脱氧-卡那霉素B，即地贝卡星。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种路线简单、收率高的阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法。

实现本发明目的的技术方案是一种阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法，包括以下步骤：

①将对甲基苯磺酸、卡那霉素B和PhCH(OMe)₂分散在二甲基甲酰胺中，得到的反应物料于室温下搅拌反应2.5h～4h，卡那霉素B反应生成DKB-1；反应后的物料用弱碱性离子交换树脂柱吸附分离。

②将步骤①获得的DKB-1分散在吡啶中，得到的物料降温至-18℃～-22℃，向其中加入BnSO₂Cl，在-18℃～-22℃搅拌30min～60min，然后升温至-8℃～-10℃并在该温度下搅拌4～6小时；再次将物料冷却至-18℃～-22℃，加入BnSO₂Cl和DMAP后，升温至-8℃～-10℃搅拌反应4～6小时；反应结束蒸除吡啶，残留物加入氯仿和水组成的混合溶液中，振荡分层，有机相洗涤、蒸除溶剂、真空干燥得到DKB-2。

③将步骤②得到的DKB-2、NaI和锌粉分散在DMF中得到反应物料，反应物料在90±5℃下搅拌反应90±10min，HPLC检测表明搅拌结束后物料中含有DKB-3，未检测到DKB-2；向上述反应后物料中加入乙酸和水，得到的混合物料在90±5℃下搅拌9～11h；反应结束将物料倾倒在盐水中，过滤，滤渣水洗干燥得到DKB-4。

④将步骤③得到的DKB-4分散在装有乙醇的烧瓶中并将降温至-60±5℃，向烧瓶中通入氨气，然后向烧瓶内加入金属钠，得到的混合物料搅拌反应2h～4h，反应结束在室温蒸除氨气。

将蒸发后得到的剩余物溶解在水中，冷却后滴加盐酸至溶液的pH＜7，向溶液中加入活性炭搅拌，然后过滤去除活性炭。

向上述去除活性炭后得到的物料中加入氨水，加水稀释，稀释液过柱，液体吸附在HD-2弱酸性阳离子交换树脂中，用水和梯度氨水洗脱，收集含有DKB-5的流分，合并后活性炭脱色，浓缩至干后真空干燥得到的白色固体即为DKB-5。

上述步骤①中反应物料于室温下搅拌反应2.5h～4h后，向其中加入三乙胺，然后加水稀释。

上述步骤④中向烧瓶中通入氨气，烧瓶内液体增加的体积是未通氨气之前体积的2～2.5倍。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的地贝卡星的制备方法路线简单，简化了合成工艺；并且最终产率高，产率达到53.4％，得到的地贝卡星纯度高，纯度为98％。

(2)本发明制备方法的步骤①使用的保护试剂二甲氧基苯基甲烷便宜易得，是市场上可获得的食品级试剂；并且二甲氧基苯基甲烷沸点高，在蒸馏去除甲醇时稳定留在反应混合物中。

(3)本发明制备方法的步骤①使用弱碱性离子交换树脂柱吸附分离，与使用CG-50弱酸性离子交换树脂分离的方式相比消耗水少。

具体实施方式

(实施例1)

本实施例的阿贝卡星中间体地贝卡星的制备方法包括以下步骤：

①对卡那霉素B的4″，5″位的羟基成环保护，涉及的反应式如下。

先将21.64g(114mmol，5.5eq)一水合对甲基苯磺酸在90℃的条件下真空脱水，脱水完毕冷却至室温待用。

将脱水后的对甲基苯磺酸溶解在100mL的二甲基甲酰胺(以下简称DMF)中，继续向DMF中加入10g(20mmol)干燥的卡那霉素B(代号KB)和12.4mL(82mmol，4eq，eq＝equivalent即摩尔当量)PhCH(OMe)₂。将得到的反应物料于室温下在设置双泵抽真空的旋转蒸发仪中搅拌2.5h～4h(本实施例中为3h)，蒸发剧烈的情况可关闭第二个真空泵。最终蒸发掉60mL液体，得到的物料置于冰箱中在-20℃过夜。本实施例所涉及的室温温度范围为25℃～30℃。

第二天用HPLC检测过夜物料，检测结果表明其中含有48.7％的产品DKB-1、49.4％的对甲基苯磺酸以及0.15％的卡那霉素B。

向上述过夜后的物料中加入2.16mL(15.5mmol，0.75eq)三乙胺，反应淬灭，向物料中加水稀释至体积为1200mL。稀释后的物料通过弱碱性离子交换树脂柱吸附分离，柱中装有600mL弱碱性离子交换树脂(weakly basic Amberlyst A21)，用3600mL水洗脱。合并所有流分并蒸发除水。HPLC检测表明除水后得到的物料中含有98.2％的DKB-1，0.266％的卡那霉素B和0.139％的对甲基苯磺酸。

柱分离得到的产品在–20℃下储存。在进一步试验前向产品中加入20mL的DMF，共沸去除水。由于残留物不溶于水，因此向残留物中加入5mL水，室温下搅拌后，发现大片的固体凝胶。向固体凝胶中加入20mL的DMF并在60℃下搅拌，凝胶的溶解度仍然非常低。继续加入20mL甲苯，在Dean-Stark蒸馏器中在60℃、90mBar的条件下共沸蒸馏，Dean-Stark蒸馏器的蒸馏釜底部充满甲苯，共沸蒸馏过程中压力逐渐降低至50mBar。共沸蒸馏过程中水从Dean-Stark蒸馏釜顶盖排出，甲苯被加入。分离出14mL的水后，没有发现更多的水。蒸馏结束物料转移至转发蒸发仪中，溶剂在转发蒸发仪中于40℃、2.5mBar条件下去除，得到的剩余物不是干燥的。HPLC检测表明剩余物中DKB-1纯度98.2％，卡那霉素B含量0.20％。这表明DKB-1的苄叉结构是稳定的，在共沸蒸馏过程中不会分解。

②用R基团(R＝BnSO₂)取代1、3、2′，5′，3″位-NH₂和3′、4′、2″位-OH的氢原子，涉及的反应式如下。

将步骤①获得的DKB-1(11.82g，20mmol，高真空条件下不干燥)分散在218mL吡啶中得到悬浮液。悬浮液中有一些块状物，整个分散体系呈果酱状。将物料降温至-18℃～-22℃(本实施例中为-20℃)，在30min内分4次加入共加入17.74g(93mmol,4.5eq)的BnSO₂Cl。得到的混合物料在该温度下搅拌30min～60min，然后升温至-8℃并在该温度下搅拌5小时，接着在室温下搅拌3天。

室温搅拌结束后仍然发现反应体系内有少量块状物，将其压碎。然后将混合物料冷却至-20℃，在1h内分4次加入共加入25.3g(134mmol，6.5eq)的BnSO₂Cl。15分钟后在-20℃下加入32.85g>

第二天蒸发去除吡啶，得到的残留物加入250mL氯仿和1.5L水组成的混合溶液中。振荡后分层，分离得到有机相和水相。有机相分离出来后用NaHCO₃溶液洗涤。水相用氯仿萃取至少2次。合并有机相，蒸发去除溶剂，剩余物在50℃下真空干燥，然后在甲醇/水混合溶液中重结晶，分离后再在60℃下真空干燥得到35.6g褐色粉末DKB-2。

从KB-DKB-2的步骤①和②两步的产率95.4％，HPLC VWD检测DKB-纯度60.4％。

③去除3′、4′位的-OR基团并且4″，5″位开环，涉及的反应式如下：

将35.516g(19.7mmol)步骤②得到的苄叉型DKB-2、117.97g NaI(0.79mol，40eq)和1.544g(24mmol，1.2eq)锌粉分散在355mL的DMF中，得到的反应物料在90±5℃下搅拌反应90±10min。HPLC检测表明搅拌结束后物料中含有59.6％的DKB-3，未检测到DKB-2。

向上述反应后物料中加入230mL乙酸和57.6mL水，得到的混合物料在90±5℃下搅拌3h 40min。搅拌结束HPLC检测表明其中含有45.0％的DKB-4和9.1％的DKB-3。继续在90℃下搅拌3h 20min，HPLC检测表明物料中含有42.6％的DKB-4和2.81％的DKB-3。物料继续在90℃下搅拌3h(此时一共搅拌了10h)，然后经HPLC检测表明物料中含有43.4％的DKB-4和1.92％的DKB-3。

将物料倾倒在含有220g氯化钠的5L盐水中。过滤得到DKB-4，每次用500mL水洗涤，洗涤三次，在60℃的通风炉中干燥过夜。

第二日将通风炉中干燥的DKB-4在80℃下真空干燥，最终得到25.415g褐色粉末DKB-4。

从DKB-2到DKB-4的反应收率为94.0％，HPLC VWD检测得到的DKB-4纯度为50.2％。

④脱除R(R＝BnSO₂)基团保护，涉及的反应式如下。

将步骤③得到的24.339g(17.7mmol)DKB-4分散在装有73mL乙醇的烧瓶中并冷却至-60℃。向烧瓶中通入氨气直至烧瓶内部液体体积为243mL。然后向烧瓶内加入12.211g(0.53mol，30eq)金属钠，得到的混合物料搅拌反应2h～4h。反应结束在室温蒸除氨气。

向蒸除氨气后的物料中加入水，大部分物料溶解在水中，底部有少量沉淀并有一些甲苯漂浮。蒸发去除加入的水，在蒸发过程中所有固体消失，最终在壁上有少量焦油。

将蒸发后得到的剩余物溶解在250mL水中，冷却至0℃后滴加盐酸至溶液的pH值是6，向溶液中加入2.5g活性炭并搅拌1h，搅拌结束过滤去除活性炭。

向上述去除活性炭后得到的物料中加入4.54mL氨水，加水将总体积调整至1217mL(此时溶液中相应的氨浓度为0.05M)。

溶液过柱(柱内装有1217mL的HD-2弱酸性阳离子[NH₄⁺]交换树脂)，液体吸附在HD-2弱酸性阳离子交换树脂中，用水和梯度氨水洗脱，具体的：先依次用1217mL纯水和3651mL0.1M氨水洗脱。第一部分流分中仅包含无机物；再用3651mL0.1M氨水洗脱，流分收集在各只烧瓶中，每只装1217mL，接着依次用4868mL>

上述柱分离时，固定相：HD-2(NH₄⁺，50-80目，无大颗粒)，1217mL。

压力：无加压，重力驱动。

消耗时间：17h。

由DKB-4制备DKB-5的反应收率为59％，ELSD检测白色固体的纯度为98.8％。

具体的洗脱过程中的流分分析见下表1.

表1流分分析

*按照DKB-5的方法测量。

本实施例的步骤①至步骤④产量、收率和产品纯度统计见下表2。

表2

步骤①至步骤④总反应收率为53.4％。