替比培南酯有關(guān)物質(zhì)的合成

郭 偉，解春文，王文笙，鄭德強(qiáng)，何淑旺*

(1山東達(dá)因海洋生物制藥股份有限公司，威海 264300;2山東省藥學(xué)科學(xué)院，濟(jì)南 250101)

替比培南酯(tebipenem pivoxil，1)化學(xué)名為(+)-(4R,5S,6S)-6-[(1R)-1-羥基乙基]-4-甲基-7-氧代-3{[1-(2-噻唑啉-2-基)-3-氮雜環(huán)丁烷基]硫}-1-氮雜雙環(huán)[3.2.0]庚-2-烯-2-甲酸(2,2-二甲基-1-氧代丙氧基)甲酯，是世界上首個(gè)可以口服的碳青霉烯類抗生素[1-2]，最早由美國輝瑞公司開發(fā)，2002年授權(quán)日本明治制藥株式會(huì)社研制替比培南酯細(xì)粒劑，并于2009年4月在日本上市銷售[3]。替比培南酯是替比培南的前藥，臨床用于兒科病人耳、鼻、喉與上呼吸道感染的治療，包括持續(xù)性中耳炎和細(xì)菌性肺炎等[4]。

有關(guān)物質(zhì)的研究是藥物開發(fā)的重要組成部分，不但可以為原料藥和制劑的工藝質(zhì)量控制提供依據(jù)，而且有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的可靠性。替比培南酯原料藥的合成已見文獻(xiàn)報(bào)道，以(4R,5S,6S)-3-(二苯氧基)磷酰氧基)-6-[(1R)-1-羥基乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮雜雙環(huán)[3,2,0]庚-2-烯-2-羧酸對(duì)硝基芐酯(MAP)與3-巰基-1-(1，3-噻唑啉-2-基)氮雜環(huán)丁烷鹽酸鹽(2)為起始原料，經(jīng)取代、水解及酯化反應(yīng)得目標(biāo)化合物替比培南酯[2-3,5](圖1)，但目前尚未見有關(guān)替比培南酯原料藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究的文獻(xiàn)報(bào)道。為加強(qiáng)替比培南酯的質(zhì)量控制，建立替比培南酯原料藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，本研究根據(jù)《化學(xué)藥物雜質(zhì)研究的技術(shù)指導(dǎo)原則》，參考相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[6-7]并結(jié)合替比培南酯的合成工藝路線，分析出替比培南酯原料藥中可能存在的5種有關(guān)物質(zhì)P1、P2、P6、P8、P9，對(duì)其進(jìn)行合成和結(jié)構(gòu)表征。

Figure1 Synthetic route of tebipenem pivoxil (1)

1 雜質(zhì)來源、路線設(shè)計(jì)

有關(guān)物質(zhì)P1是替比培南酯在穩(wěn)定性考察過程中產(chǎn)生的主要熱降解產(chǎn)物[6]。替比培南酯結(jié)構(gòu)中C-S鍵不穩(wěn)定，分解進(jìn)而氧化形成二硫鍵有關(guān)物質(zhì)P1。本研究以化合物2為原料，甲醇為溶劑，經(jīng)過碘在室溫下氧化0.5 h合成有關(guān)物質(zhì)P1，此反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，副產(chǎn)物少，總收率為81%，經(jīng)柱色譜純化后純度達(dá)到99.1%(圖2)。

有關(guān)物質(zhì)P2是替比培南酯在合成過程中以及穩(wěn)定性考察過程中由β-內(nèi)酰胺水解開環(huán)產(chǎn)生，本研究以替比培南酯為原料，四氫呋喃為溶劑，經(jīng)鹽酸室溫水解3 h開環(huán)制得到有關(guān)物質(zhì)P2。此反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物少，總收率為61%，純度達(dá)到98.4%(圖3)。

Figure2 Synthesis of related substance P1 of tebipenem pivoxil

Figure3 Synthesis of related substance P2 of tebipenem pivoxil

有關(guān)物質(zhì)P6是替比培南酯在合成過程中以及穩(wěn)定性考察過程中降解產(chǎn)生[6]。替比培南酯堿性條件下降解出甲醛，甲醛再與替比培南酯的β-內(nèi)酰胺開環(huán)產(chǎn)物脫水合環(huán)生成有關(guān)物質(zhì)P6。本研究以替比培南酯為原料，四氫呋喃為溶劑，在堿性條件下室溫反應(yīng)3 h得到有關(guān)物質(zhì)P6。此反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物少，總收率為53%，純度達(dá)到98.7%(圖4)。

有關(guān)物質(zhì)P10是替比培南酯在合成中的關(guān)鍵中間體替比培南，在生產(chǎn)過程中可以直接獲得。有關(guān)物質(zhì)P9是P10合成過程中β-內(nèi)酰胺水解開環(huán)產(chǎn)物，后續(xù)會(huì)引入替比培南酯中。本研究用有關(guān)物質(zhì)P10替比培南，以水為溶劑，經(jīng)鹽酸室溫水解5 h合成雜質(zhì)P9，此反應(yīng)條件溫和，總收率為60%，純度達(dá)到98.1%(圖5)。

Figure4 Synthesis of related substance P6 of tebipenem pivoxil

Figure5 Synthesis of related substance P9 of tebipenem pivoxil

有關(guān)物質(zhì)P8是替比培南酯在合成過程中以及穩(wěn)定性考察過程中產(chǎn)生聚合物雜質(zhì)。本研究先用雜質(zhì)P9與特戊酸氯甲酯，以二甲亞砜為溶劑，-10～-20 ℃下反應(yīng)1 h，再與替比培南P10酯化制得聚合物雜質(zhì)P8，總收率為41%，純度達(dá)到95.2%(圖6)。

Figure6 Synthesis of related substance P8 of tebipenem pivoxil

2 材 料

所用儀器Agilent 1260高效液相色譜儀；Agilent 1200 RRLC-6520 Accurate-Mass Q-TOF型質(zhì)譜儀；1H NMR用Bruker Avance Ⅲ 400 MHz核磁共振儀測(cè)定。試劑均為市售分析純產(chǎn)品，除特別說明外，不經(jīng)處理直接使用。

3 化學(xué)合成

3.1 有關(guān)物質(zhì)P1的合成

向250 mL三口燒瓶中加入化合物2(8.43 g，40 mmol)、甲醇100 mL，滴加含碘(1 g/10 mL)的乙醇溶液70 mL至體系顏色為黃色，室溫反應(yīng)0.5 h，滴加飽和亞硫酸鈉溶液10 mL至黃色消失。減壓濃縮，殘留物加水100 mL，加1 mol/L氫氧化鈉調(diào)pH至9，用乙酸乙酯(50 mL×2)萃取，合并有機(jī)相，干燥后過濾，濾液減壓濃縮，殘余物經(jīng)柱色譜純化，得到白色固體(P1，5.6 g，81%)，純度99.1%[HPLC條件：色譜柱為Waters XBridge C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動(dòng)相為0.05 mol/L磷酸二氫鈉溶液(含0.5%的三乙胺，用磷酸調(diào)節(jié)pH至3.0)-乙腈(97∶3)；流速為1.0 mL/min；柱溫40 ℃；檢測(cè)波長215 nm]。ESI-MS (m/z)：347.6[M+H]+；1H NMR(DMSO-d6，400 MHz)δ:4.32～4.38[4H，m，2×N(CH2)2]，4.25～4.30(2H，m，2×SCH)，3.88～3.91[4H，m，2×N(CH2)2]，3.76(2H，t，J=7.1Hz，NCH2)，3.73(2H，t，J=7.1 Hz，NCH2)，3.33(2H，t，J=7.1Hz，SCH2)，3.30(2H，t，J=7.1 Hz，SCH2)。

3.2 有關(guān)物質(zhì)P2的合成

3.3 有關(guān)物質(zhì)P6的合成

3.4 有關(guān)物質(zhì)P9的合成

3.5 有關(guān)物質(zhì)P8的制備

向 250 mL三口燒瓶中加入有關(guān)物質(zhì)P9(4.01 g，10 mmol)、特戊酸氯甲酯(4.50 g，30 mmol)，N,N-二異丙基乙胺(DIPEA)(7.76 g，60 mmol)，二甲亞砜50 mL，-10～-20 ℃下反應(yīng)1 h，TLC[展開劑：二氯甲烷-甲醇(10∶1)]顯示反應(yīng)完全。加入水50 mL，用乙酸乙酯(50 mL×3)萃取，合并有機(jī)層，有機(jī)層用水(50 mL×3)洗滌，干燥，減壓濃縮，得到淡黃色固體(P7，5.2 g，82%)，純度91.5%(HPLC條件：同P2)。ESI-MS(m/z)：630.5[M+H]+。

4 結(jié) 論

本研究成功合成了5個(gè)替比培南酯的有關(guān)物質(zhì)，為替比培南酯原料藥質(zhì)量控制提供依據(jù)和參考，這些有關(guān)物質(zhì)的合成收率均在40%以上，純度均在95%以上。合成有關(guān)物質(zhì)的工藝反應(yīng)條件溫和、原料易得、操作簡(jiǎn)單。

參 考 文 獻(xiàn)

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