專利名稱：制備β－內(nèi)酰胺衍生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及有機化學(xué)領(lǐng)域。
特別地，本發(fā)明涉及制備頭孢呋辛酸(cefuroxime acid)，即(6R，7R)-7-[[2-呋喃基(順-甲氧基亞氨基)乙酰基]氨基]-3-氨基甲?；跫谆^孢-3-烯-4-羧酸)及其鹽類的方法，此方法從(6R，7R)-7-[(4-羧基-1-氧代丁基)氨基]-3-羥甲基-頭孢-3-烯-4-羧酸(脫乙酰7-戊二酰基ACA)開始進行。
頭孢呋辛酸是工業(yè)合成兩個第三代頭孢菌素-頭孢呋辛鈉(用于注射給藥)和頭孢呋辛(新)酯(用于口服給藥)的關(guān)鍵中間體。這些分子由于它們對抗格蘭氏陰性菌的有效廣譜抗菌活性而具有治療價值，尤其在對免疫抑制病人的治療中更是如此。它們的功效有利地與顯著的β-內(nèi)酰胺酶抗性相結(jié)合。
US 3,966,717和US 3,974,153公開的頭孢呋辛的合成包含從7-ACA(7-氨基頭孢菌酸(7-amino cephalosporanic acid))開始的8個合成步驟。導(dǎo)致總產(chǎn)率降低的如此之多的合成步驟是由于引入了兩個保護基團，第一個(例如噻吩乙?；?在胺官能團上，第二個(例如二苯甲基)在7-ACA酸官能團上。
隨后，發(fā)展了從7-ACA開始合成的方法(Wilson，E.M.化學(xué)與工業(yè)1984，217)，該方法不涉及保護性基團的使用，顯著減少了反應(yīng)步驟。特別地，合成路線1所說明的最好的方法包含3個步驟1.7-ACA向脫乙?；?7-ACA的轉(zhuǎn)化；2.氨基基團?；?.C-3醇基團的甲氨?；?合成路線1)。合成路線1 現(xiàn)已令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，可以從7-ACA酶促合成中間體開始制備頭孢呋辛而無需分離任何中間體。
根據(jù)所用的方法，7-ACA的酶促合成涉及一個中間體，其既可以是戊二?；?7-ACA(US5424196；Bianchi，D.，Bortolo，R.，Golini，P.，Cesti，P.La Chimica e l’Industria 1998，80，879)，它可以通過酶促轉(zhuǎn)化為脫乙?；?-戊二?；鵄CA(II)，也可以是來自產(chǎn)生去-頭孢菌素C的發(fā)酵過程的(II)本身(US 4533632)。
合成路線2中說明的本發(fā)明方法目的包含以下步驟1.在酸性pH條件下用有機溶劑萃取脫乙酰基7-戊二?；鵄CA(II)水溶液(例如按US 5,801,241公開的方法)；2.干燥所得溶液，同時防止中間體的內(nèi)酯化；3.通過與氯磺?；惽杷狨セ蛳嗨飘a(chǎn)物反應(yīng)使3-位上的羥甲基基團甲氨?；?；4.在中性pH條件下用水萃取得自步驟3的氨基甲?；苌?；5.使用戊二酰基?；D(zhuǎn)移酶使頭孢菌環(huán)7位上的酰胺酶促水解；6.通過與2-呋喃基(順-甲氧基亞氨基)乙酰氯或混合的酸酐縮合使氨基基團?；?。合成路線2
本發(fā)明方法與制備頭孢呋辛的已知方法相比，反應(yīng)步驟減少，因為它既不需要保護頭孢菌環(huán)4-位上的羧基，也不需要保護7-位上的氨基基團，也不需要回收任何中間體，從而使直接從脫-頭孢菌素C開始或從酶促脫乙?；蟮念^孢菌素C發(fā)酵肉湯開始的反應(yīng)總產(chǎn)率顯著增加。
此外，本發(fā)明的方法可以利用中間體，與7-ACA相反，其在水溶液中尤其穩(wěn)定。
本發(fā)明方法提供了頭孢呋辛酸或它的鹽，可以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的市售產(chǎn)品頭孢呋辛鈉和頭孢呋辛(新)酯。
上述方法包含一種至今未見描述的中間體的制備，稱為式(III)的(6R，7R)-7-[(4-羧基-1-氧代丁基)氨基]-3-氨基甲?；?甲基-頭孢-3-烯-4-羧酸或其鹽。 下文將詳細說明從脫乙酰基7-戊二?；鵄CA(II)制備頭孢呋辛酸的本發(fā)明方法的步驟。
1.用有機溶劑、優(yōu)選環(huán)己酮萃取脫乙酰基7-戊二?；鵄CA(II)水溶液(US 5,801,241)。
在溫度范圍為0-15℃、優(yōu)選0-5℃下，將濃度范圍為1-20％的脫乙?；?-戊二酰基ACA的水溶液的pH范圍調(diào)整到1.0-3.0，優(yōu)選1.5。這些條件能防止底物降解，在4-位羧基與和3-位甲基連接的羥基縮合后產(chǎn)生內(nèi)酯。向所得溶液中加入0.5-2倍體積的有機溶劑，優(yōu)選環(huán)己酮，在0-5℃的溫度范圍內(nèi)進行萃取。進行相分離，然后用0.5-1.0倍體積的溶劑反萃取水相，合并有機相。
2.將所得有機溶液的溫度調(diào)整到0-15℃，優(yōu)選0-5℃，用三乙胺的萃取所用有機溶劑的溶液調(diào)整所得溶液的表觀pH范圍至6-8，優(yōu)選7。在低于25℃的溫度下真空濃縮所得混合物，得到水含量低于0.5％的懸浮液，然后用其進行隨后的反應(yīng)步驟。
3.通過在環(huán)己酮中與活化的異氰酸酯、優(yōu)選氯磺酰基異氰酸酯反應(yīng)，將脫乙?；?-戊二酰基ACA(II)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的3-氨甲?；跫谆苌?III)。
將濃度范圍為1-10％的前述步驟結(jié)束時分離出的混懸液冷卻到-30-0℃，優(yōu)選-10℃，以小批量的方式按每摩爾底物1-5摩爾的量加入氯磺?；惽杷狨?。將產(chǎn)生的多相混合物保持在此溫度直至完成反應(yīng)，用HPLC色譜法監(jiān)測此反應(yīng)的進展情況。
4.萃取從步驟3得到的氨基甲?；苌?。向步驟3得到的溶液中加入0.1-0.3倍體積的冷水，在溫度為0-15℃、優(yōu)選0-5℃的條件下，用氨的水溶液將所得多相混合物的pH范圍調(diào)整到6-8，優(yōu)選7。將兩相分離；有機相用水反萃取，至0.2倍體積；合并水相，得到濃度范圍為5-30％的溶液，使其進入隨后的反應(yīng)步驟。
5.通過用戊二?；；D(zhuǎn)移酶使頭孢菌環(huán)的7位上的酰胺酶促水解，將7-戊二?；?-氨基甲?；跫谆苌?III)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的7-β-氨基衍生物(IV)。將適當?shù)毓潭ㄔ诖缶W(wǎng)絡(luò)樹脂(優(yōu)選聚丙烯酸環(huán)氧化物樹脂)上的從大腸桿菌培養(yǎng)物分離得到的戊二?；；D(zhuǎn)移酶加入到前一步驟產(chǎn)生的溶液中，在溫度范圍為20-30℃、優(yōu)選25℃的條件下使所得懸浮液的pH保持在7.0-9.0，優(yōu)選7.5，直至反應(yīng)完成。用HPLC色譜法監(jiān)測戊二?；苌锼獬上鄳?yīng)的頭孢菌環(huán)的進展程度。反應(yīng)產(chǎn)率高于85％。反應(yīng)完成后，除去酶并將產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成頭孢呋辛酸。
6.向此水溶液中加入2-呋喃基(順-甲氧基亞氨基)-乙酰氯或混合酸酐(優(yōu)選氯化物)的濃二氯甲烷溶液，將(6R，7R)-7-氨基-3-氨基甲酰基氧甲基頭孢-3-烯-4-羧酸(IV)直接轉(zhuǎn)化成頭孢呋辛酸(I)。
任選地，可以將上一步驟得到的溶液酸化到等電pH從而回收中間體(IV)，然后根據(jù)US 3,974,153實施例2所描述的方法將其頭孢菌環(huán)7-位上的氨基基團酰化。
將氯化鈉飽和的最終水溶液調(diào)整至pH＝2，回收得自上一步驟的產(chǎn)品。通過來自MS質(zhì)譜法和NMR光譜的數(shù)據(jù)分析，對分離回收得到的物質(zhì)進行定性。
1H-NMR1.82ppm，qui，J＝7Hz，2H，側(cè)鏈CH2；2.3ppm，m，4H，側(cè)鏈亞甲基；在3.4ppm的AB系統(tǒng)，2-位亞甲基；在2.3ppm的系統(tǒng)，與氧結(jié)合的亞甲基；5.05ppm，d，J＝5Hz，1H，H-6；5.55ppm，d，J＝5Hz，1H，H-7。
13C-NMR22.81ppm(CH2)；25.92ppm(CH2)；35.61ppm(CH2)；36.99ppm(CH2)；57.98ppm(CH)；58.90ppm(CH)；65.84ppm(CH2-OR)；117.14ppm(C-2)；132.04ppm(C-3)；154.69ppm(-OCON-)；165.78ppm(兩個酰胺C＝O)；169.30ppm(COO-)；177.73ppm(COOH)。
電霧化ESIm/z 388；m/z 410；m/z 344；m/z 327；m/z 349；m/z 309；m/z299；m/z 281；m/z 253；m/z 185；m/z 172。
解吸附化學(xué)電離(DCI)m/z 233；m/z 214；m/z 216
將8.4g所述產(chǎn)物即(6R，7R)-7-氨基-3-氨基甲酰基氧甲基頭孢-3-烯-4-羧酸(IV)、37ml N，N-二甲基乙酰胺、37ml乙腈、21ml三乙胺和5ml水的混合物在0-2℃攪拌，直至將產(chǎn)物完全溶解。另外，在0-2℃下，向7.7g五氯化磷的75ml二氯甲烷懸浮液中加入14.2ml N，N-二甲基乙酰胺，在-10℃下，向所得溶液中加入6.5g 2-呋喃基(順-甲氧基亞氨基)乙酸；向所得溶液中加入17ml冷水，將混合物在0-2℃保持15分鐘。此后，分離兩相，將有機相加入以上制備的底物溶液中，在-5℃適當冷卻。將反應(yīng)混合物保持在5-10℃直至底物消失。在0-5℃將最終混合物加入到570ml水和50ml2N鹽酸的混合物中，用2N鹽酸調(diào)節(jié)pH＝2，在0-5℃將所得混合物攪拌約一小時，然后過濾，用水洗滌，并在30-35℃干燥8小時。得到11g頭孢呋辛酸，產(chǎn)率為86％。
權(quán)利要求
1.從脫乙?；?-戊二酰基ACA(II)開始制備頭孢呋辛酸(I)的方法，包括以下步驟 a)在pH1-3和0-15℃的條件下用有機溶劑萃取脫乙酰基7-戊二?；鵄CA(II)的水溶液，得到含有脫乙?；?-戊二?；鵄CA(II)的有機相； b)將所述有機相的pH范圍調(diào)整至6-8，然后在低于或等于25℃的溫度下通過真空蒸餾使此相干燥；c)使脫乙?；?-戊二?；鵄CA(II)與活化異氰酸酯在-30-0℃下反應(yīng)，得到(6R，7R)-7-[(4-羧基-1-氧代丁基)氨基]-3-氨基甲?；跫谆?頭孢-3-烯-4-羧酸(III)； d)在pH6-8并且溫度0-15℃的條件下用水從反應(yīng)混合物中萃取所述化合物(III)；e)在pH7-9和溫度20-30℃的條件下，通過戊二?；；D(zhuǎn)移酶的酶促水解將化合物(III)轉(zhuǎn)化成(6R，7R)-7-氨基-3氨基甲酰基氧甲基-頭孢-3-烯-4-羧酸(IV)； f)將化合物(IV)與2-呋喃基(順-甲氧基亞氨基)乙酸鹵化物或酸酐縮合，得到頭孢呋辛酸(I)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的有機溶劑是環(huán)己酮。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的脫乙?；?-戊二?；鵄CA(II)水溶液的濃度為1-20％。
4.上述任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟b)中將有機相干燥至水含量低于0.5％。
5.上述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述的活化異氰酸酯是氯磺?；惽杷狨?。
6.上述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述的戊二?；；D(zhuǎn)移酶固定在大網(wǎng)絡(luò)樹脂上。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的樹脂是聚丙烯酸環(huán)氧樹脂。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的戊二?；；D(zhuǎn)移酶是由大腸桿菌培養(yǎng)物分離得到的。
9.式(III)的化合物及其鹽類。
全文摘要
制備頭孢呋辛酸(I)的方法其包含下述步驟:(1)在酸性pH條件下用有機溶劑萃取脫乙?；?－戊二?；鵄CA(II)的水溶液(例如按照美國專利US5,801,241公開的方法);(2)干燥所得溶液,同時防止中間體的內(nèi)酯化;(3)通過與氯磺?；惽杷狨セ蛳嗨飘a(chǎn)物反應(yīng)使3－位的羥甲基基團甲氨酰化;(4)在中性pH條件下用水萃取從步驟3得到的氨基甲?；苌?(5)用戊二?；；D(zhuǎn)移酶將頭孢菌環(huán)7位上的酰胺酶促水解;(6)通過與2－呋喃基(順－甲氧基亞氨基)乙酰氯或混合酸酐縮合使氨基?；?。
文檔編號C07D501/14GK1351605SQ00807889
公開日2002年5月29日 申請日期2000年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月21日
發(fā)明者E·希維羅, W·卡布里, D·M·泰拉桑 申請人:安蒂比奧蒂科斯公司