延胡索酸泰妙菌素合成工藝改進

趙伯龍，冶建軍，張萍，李曉楠

(寧夏泰瑞制藥股份有限公司，銀川 750101)

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延胡索酸泰妙菌素合成工藝改進

趙伯龍，冶建軍，張萍*，李曉楠

(寧夏泰瑞制藥股份有限公司，銀川 750101)

使用乙酸酐對截短側耳素11’-羥基進行保護，水解掉2-羥基乙酸，與2-巰基乙酸酯化，再與2-二乙氨基乙醇氨化，得到泰妙菌素。工藝中以2-二乙氨基乙醇代替2-二乙胺基乙硫醇作為側鏈底物合成延胡索酸泰妙菌素，降低了有毒有害反應物對工業合成路線帶來的額外成本。最終質量分數可達到920～960 mg/g。

截短側耳素；延胡索酸泰妙菌素；2-二乙胺基乙醇；2-巰基乙酸

延胡索酸泰妙菌素(圖1)是一種應用較為成熟的半合成獸用抗生素；對多種革蘭氏陽性球菌包括大多數葡萄球菌和鏈球菌及多種支原體和某些螺旋體有良好抗菌活性[1]。也是當前使用最為廣泛的截短側耳素類抗生素藥物[2]。但是在目前所報道的各種合成方法中，均以2-二乙胺基乙硫醇(圖2)作為主要反應物[3]。該化合物本身具有較大毒性，同時也是合成化學武器氮芥氣(圖3)的主要原料，使用與采購受到很多部門和組織的嚴密監控，因此，提高了延胡索酸泰妙菌素的額外管控成本，也制約了產品的市場規模。本研究旨在于研究一種新的延胡索酸泰妙菌素合成工藝，避開受監管的危險中間體，以較溫和的路線合成延胡索酸泰妙菌素，降低產品管控成本，解決當前存在的主要制約產能的因素。

圖1 延胡索酸泰妙菌素分子結構式圖

圖2 2-二乙胺基乙硫醇分子結構式圖

圖3 氮芥氣分子結構式圖

1 材料與設備

主要試劑：截短側耳素，批號201406021，寧夏泰瑞制藥股份有限公司，原料藥；三乙胺，20140712，天津凱通，分析純；醋酸酐，20150416，天津凱通，分析純；硫酸，20140918，上海國藥，分析純；巰基乙醇20140220天津渤海化工，分析純；氫溴酸，20141102，上海國藥，分析純；對甲苯磺酰氯，20150101，上海滬試，分析純；2-二乙胺基乙醇，A11520，南非石化(SASOL)，分析純；甲基異丁基酮，20120520，南非石化(SASOL)，分析純；四丁基溴化銨，20131230，華東試劑廠，分析純；氫氧化鈉，20141028，天津凱通，分析純；無水碳酸鉀，20120408，天津凱通，分析純；甲醇，20140412，天津凱通，分析純；乙酸乙酯，20140222，天津凱通，分析純；CA200強酸樹脂，20130125，西安天選，粒徑0.5 μm。

主要設備：集熱式恒溫磁力攪拌器，DF101-S，天津華鑫儀器有限公司；多功能漿式攪拌器HJ-5，江蘇新壇金城國盛試驗儀器廠；電子稱TE-621-L，賽多利斯科學儀器；旋轉蒸發儀Hei-VAP /G6，德國海道夫；暗箱式自動紫外分析儀ZF-2C，上海安亭儀器廠；旋片式真空泵T215，美國圣特斯；精密增力電動攪拌器JJ1.100W，浦東光學物理儀器有限公司；紫外可見分光光度儀I8，濟南海能儀器；LC高效液相色譜儀LC-20A，日本島津株式會社；玻璃儀器，天津天玻。

2 方法與結果

2.1 實驗方法 本方法采用截短側耳素作為合成底物，通過羥基保護、水解、酯化、磺酸酯化、氨化、脫保護成鹽6步反應得到延胡索酸泰妙菌素，反應方法如下：

2.1.1 羥基保護 50 g(0.127 mol)截短側耳素(圖4)溶于200 mL甲基異丁基酮中，避光升溫至46 ℃，攪拌條件下加入14.4 g(0.141 mol)對醋酸酐[4]，全部溶解后，緩慢滴加12.1 g(0.120 mol)三乙胺作為縛酸劑，全部滴加完畢后，回流反應3～5 h。反應完畢后向體系中加入50 mL純化水，繼續保溫攪拌20 min后降溫。分液，保留有機相，降溫至4 ℃結晶。將晶體過濾后得到11’14’-OH雙保護截短側耳素，平均摩爾收率98.2%(圖5)。

圖4 截短側耳素

圖5 11’14’-羥基雙保護截短側耳素合成過程

2.1.2 酸性水解 11’14’-OH雙保護截短側耳素用40%硫酸浸泡CAT200強酸陽離子催化樹脂2 h，得到活化樹脂，并灌裝30 mm直徑的樹脂柱；將45 g 11’14’-羥基雙保護截短側耳素溶于200 mL水中，以3 mL/min的流速進行過柱反應，得到111’-羥基保護姆替林水溶液(圖6)。向姆替林水溶液中加入150 mL甲基異丁基酮，并用20% NaOH溶液將pH調節至9.0～10.0，萃取分液，保留有機相，平均摩爾收率98.6%。

圖6 11’-羥基保護姆替林合成過程

2.1.3 酯化 將11’-OH保護姆替林的甲基異丁基酮溶液升溫至55 ℃，加入11 g巰基乙醇(0.120 mol)、7.38 g二乙基鋅(0.60 mol)，再向體系中滴加23 g(0.130 mol)46%的氫溴酸，滴加完畢后減壓升溫，待反應體積沸騰后開始蒸餾，每蒸出50 mL酮水混合物，補加65 mL甲基異丁基酮，直至蒸出200 mL酮水混合物。反應完成后，加入50 mL水，使用20% NaOH將體系pH調節至9.0～10.0，萃取分液，保留有機相。得到11’-羥基保護巰基取代側耳素(圖7)的甲基異丁基酮溶液，平均摩爾收率96.5%。

2.1.4 制備磺酸酯 向100 mL甲基異丁基酮中加入22 mL 2-二乙胺基乙醇，升溫至45 ℃，加入17.5 g對甲苯磺酰氯，避光反應，緩慢滴加11 g三乙胺，滴加完畢后反應1 h，加入20 mL純化水，繼續反應半小時。分液，保留有機相，得到2-二乙胺基乙基磺酸酯(圖8)的甲基異丁基酮溶液，平均摩爾收率88.1%。

圖7 11’-羥基保護巰基取代側耳素合成過程

圖8 2-二乙胺基乙基磺酸酯合成過程

2.1.5 氨化 11’-OH保護巰基取代側耳素的甲基異丁基酮溶液與二乙胺基乙基磺酸酯的甲基異丁基酮溶液混合，升溫至63 ℃，加入0.25(0.008 mol)g四丁基溴化銨，在一小時內緩慢滴加12.1 g(0.120 mol)三乙胺進入體系，滴加完畢后繼續反應30 min，加入20 mL純化水，繼續反應半小時。分液，保留有機相，得到11’-OH保護泰妙菌素堿(圖9)的甲基異丁基酮溶液，平均摩爾收率96.7%。

圖9 11’-羥基保護泰妙菌素堿合成過程

2.1.6 脫保護成鹽 向11’-OH保護泰妙菌素堿的甲基異丁基酮溶液升溫至63 ℃，加入13.8 g無水碳酸鉀(0.10 mol)，反應1 h，加入30 mL純化水，繼續反應10 min，分液。保留有機相。每蒸出30 mL有機相，向反應體系中補加30 mL無水甲基異丁基酮，待蒸出90 mL有機相后，向有機相中加入30 mL無數甲醇，再投入19 g(0.16 mol)延胡索酸，繼續反應1 h，反應結束后，緩慢降溫，直至-5 ℃，保溫2 h結晶。將晶體過濾干燥，得到延胡索酸泰妙菌素(圖10)，平均摩爾收率97.1%。

圖10 延胡索酸泰妙菌素合成過程

2.2 結果

2.2.1 終產物鑒別 對連續10組試驗終產物，按《美國藥典》USP38所載鑒別方法進行鑒定[8]，產物各項檢測結果如表1所示，均符合美國藥典對延胡索酸泰妙菌素的質量要求。

表1 產物鑒別數據

試驗結果所有數據均符合美國藥典USP38所載延胡索酸泰妙菌素鑒別條目。

2.2.2 色譜結果 本課題對原料與各中間體進行了HPLC色譜含量檢測，情況如下：

截短側耳素與11’14’-羥基雙保護截短側耳素采用212 nm波長紫外光，進行HPLC檢測，采用歸一法處理[9]，確認原材料截短側耳素色譜純度為94.2%，保留時間為9.82 min(圖11)，經乙酰基保護后，11’14’-羥基雙保護截短側耳素兩次結晶后，色譜純度為96.27%，保留時間延后至11.126 min(圖12)

圖11 截短側耳素HPLC色譜圖

圖12 11’14’-羥基雙保護截短側耳素HPLC色譜圖

截短側耳素經雙保護、水解、巰基乙醇酯化后，C14位羥基羧酸酯被取代為11’-羥基保護巰基取代側耳素，經重結晶后，在212 nm波長紫外光下HPLC檢測，采用歸一法處理，峰面積為94.3%，保留時間為2.008 min(圖13)。

圖13 11’-羥基保護巰基取代側耳素HPLC色譜圖

終產物脫保護前，經205 nm波長紫外光HPLC檢測，采用歸一法處理，11’-羥基保護泰妙菌素峰面積為89.5%，保留時間為4.123 min(圖14)。

圖14 11’-羥基保護泰妙菌素HPLC色譜圖

最終得到的延胡索酸泰妙菌素經重結晶后，經212 nm波長紫外光HPLC檢測，采用外標法處理[10]，與含量為99.5%的延胡索酸泰妙菌素標準對照品比對后，產品含量為99.27%，保留時間為14.937 min(圖15)。

圖15 延胡索酸泰妙菌HPLC色譜圖

2.2.3 核磁共振結構確認 除二乙氨基乙基磺酸酯外，各中間體經純化后，送至寧夏大學能源與化工學院進行結構確認，各中間體1H-NMR、13C-NMR積分解譜后結果與目標產物模擬結果相符。

2.2.4 實驗收率 試驗中對連續5個組別進行了收率統計，產品單位含量為920～960 mg/g，平均摩爾收率87.7%。而平行試驗中，同等實驗條件下，使用傳統工藝即使用2-二乙胺基乙硫醇作為原料，平均摩爾收率96.2%。

3 討論與小結

根據文獻[5]報道，對側耳素采用酸水解，可以斷開姆替林母核的側鏈酯鍵，但直接采用強酸催化，會造成母核內酯鍵水解，因此本實驗設計使用強酸樹脂加載H+離子[6]進行催化水解。酸化水解與脫保護過程中，反應體系由于原料本身含水(氫溴酸水溶液、溶解無水碳酸鉀加入的的水)，但反應過程中水的存在又會阻礙反應進行，因此在過程中需逐步降低體系含水量，所以需要將含水的溶劑蒸出，并補加無水的甲基異丁基酮。

當巰基乙酸加入反應后，為保證脫水過程中巰基與羧基競爭反應向羧基偏移，因加入催化量的有機鋅鹽，使巰基與羧基碳形成配合物[7]，增大巰基位阻同時使羧羥基更容易進攻羥基碳。為避免無機鋅鹽在使用過程中引入的水及其陰離子影響產物質量，因采用絡合能力強且易分離的有機鋅如二乙基鋅作為絡合保護劑。

反應中采用的乙酰基保護法脫保護時需要使用K2CO3，會引入較多碳酸鹽，易與延胡索酸產生結塊，在工業生產中，可以設計一套萃取過程，通過分相將除去易溶于水的無機鹽。

文獻[9]報道，截短側耳素、11’14’-羥基雙保護截短側耳素、11’-羥基保護姆替林、11’-羥基保護巰基取代側耳素等中間體為提高相對收率，不需要結晶干燥為晶體，可直接以溶液形式進行反應。

本路線不再使用2-二乙胺基乙硫醇作為反應物，產品總摩爾收率較原工藝下降約8.5%，產品單位質量920～960 mg/g，合成成本較傳統方法上升5%，但由于工藝避開了被包括國際禁止化學武器組織所監管的二類危化品，綜合成本比較傳統工藝有較大下降，且產能不再受到制約。

而采購價格方面，2-二乙胺基乙硫醇價格較2-二乙胺基乙醇高，結合兩套工藝其他所用原料市售價格計算，新工藝合成成本較傳統方法上升約5%。新的合成路線具備可行性，反應所用反應物、溶媒等原輔料均為常用工業化學原料，毒性、危險性較采用2-二乙胺基乙硫醇為反應物的傳統方法小，可用于大規模工業生產。

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(編 輯：侯向輝)

Improvement of Synthesis Technology of Tiamulin Fumarate

ZHAO Bo-Long，YE Jian-jun，ZHANG Ping*，LI Xiao-nan

(NingxiaTaituiPharmactlalCo.,Ltd,Yinchuan750101,China)

Use 2-(diethylamino)ethanol instead of 2-(diethylamino)ethanethiol, as side-chain radical to synthesize tiamulin fumarate,In order to reduce the risk and the additional costs of that use the toxic chemicals. The protection against 11’-hydroxyl of pleuromutilins is acetic anhydride,hydrolysis and removal 2-hydroxyacetic acid of pleuromutilins,esterify with 2-mercaptoacetic acid and aminate with 2-(diethylamino)ethanol to Synthesis tiamulin fumarate. In the conclusion,the content of tiamulin fumarate is 920～960 mg/g,and the the yield of amount of substance is 87.7%.

pleuromulin;tiamulin fumarate;2-(diethylamino)ethanethiol;2-(diethylamino)ethanol

趙伯龍，化學工程師，生物工程碩士，從事抗生素提取與合成研究。

張萍。E-mail:shiyanpeng@tairuiworld.com

2015-06-03

A

1002-1280 (2015) 08-0045-06

S859.796