利福昔明的合成研究

余麗華，張海梁，袁　龍，王宇光（浙江工業大學生物工程學院，浙江　杭州　310014）

利福昔明的合成研究

余麗華，張海梁，袁龍，王宇光
（浙江工業大學生物工程學院，浙江杭州310014）

以利福霉素S、液溴、2-氨基-4-甲基吡啶、抗壞血酸（VC）為主要原料，經過溴化、環合、還原三個步驟制備了利福昔明。結果表明，最優工藝條件為：溴化反應采用乙醇和水溶劑體系，利福霉素S與溴的摩爾比為1∶1.2；環合反應中3-Br-利福霉素S與2-氨基-4-甲基吡啶的摩爾比為1∶1.6，反應溫度為63℃。在該優化條件下，產品總收率達85.1%。

利福昔明；合成；工藝優化

利福昔明（rifaximin）是利福霉素SV的半合成衍生物，屬于廣譜腸道抗生素。它抑制細菌蛋白質的合成，從而呈現殺菌作用，對多種革蘭陽性菌、革蘭陰性及厭氧菌均有高度抗菌活性。且由于本藥在腸道幾乎不被吸收，副作用小，利福昔明經常用作為一種局部腸道治療藥物［1］。該藥在腸道感染、肝性腦病、憩室病、潰瘍性結腸炎、腸道內細菌過度生長、腸內脹氣等相關疾病中的應用日趨增加，療效較好［2-10］。

由于利福昔明具有如此優越的臨床應用，因而通過有效的方法合成利福昔明受到了學術界的普遍關注。目前來說，利福昔明的合成路線主要有［11-13］：①以利福霉素B為原料，碘作為催化劑和2-氨基-4-甲基吡啶的反應，接著用維生素C還原，得到利福昔明，產率為67%；②以利福霉素S或利福霉素O為原料，碘作為催化劑與2-氨基-4-甲基吡啶的反應，再與維生素C反應制備利福昔明，產率約為78%。但已報道的方法具有收率低、工業化生產成本較高、提取工藝困難等缺點。本文的合成路線如圖1所示。以利福昔明S 1和溴為原料合成3-溴-利福霉素S 2，再與2-氨基-4-甲基-吡啶環合，反應生成環合產物3，接著通過抗壞血酸（VC）將上一步的產物酸化還原得到利福昔明4。

圖1　利福昔明合成路線

1　實驗部分

1.1試劑與儀器

利福霉素S，工業品；所用試劑均為分析純；1HNMR由瑞士 Bruker公司 Bruker Avance-400 MHz核磁共振儀測定；有機反應用薄層硅膠板跟蹤，紫外燈檢測。

1.2中間體2（3-Br-利福霉素S）的合成（溴化反應）

先將吡啶（960 μL，12 mmol）、二氯甲烷（20 mL）加入50 mL單口圓底燒瓶中，向其中逐滴加入Br2（12 mmol，624 μL），待用。在500 mL的圓底燒瓶中加入利福霉素S（6.9575 g，10 mmol）和二氯甲烷（200 mL），攪拌，使其完全溶解。在冰浴條件下，向其中滴加上述吡啶和液溴的反應液，攪拌，用TLC跟蹤反應進程，展開劑為EtOAc-PE。反應4 h到達終點后，將反應液加入1.5 L的大燒杯中，向其中依次加入100 mL冰乙酸，1000 mL水，靜置，有大量淡黃色固體析出，抽濾，固體用純凈水洗滌2～3次，干燥得3-Br-利福霉素S 7.0269 g，產率：92.8%，可直接用于下一步反應。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 12.93（s， 1H），7.20（s，1H），6.37（d，J=12.8 Hz，1H），5.24（d，J=10.5 Hz，1H），4.98（dd，J=12.8，10.1 Hz，1H），4.56（dd，J=10.5，2.1 Hz，1H），4.27～4.18（m，1H），3.54（d，J=10.5 Hz，1H），3.26（dd，J=10.1，3.1 Hz，1H），3.17（d，J= 4.4 Hz，1H），3.13（s，3H），2.90（s，1H），2.80 （d，J=8.7 Hz，1H），2.35（s，3H），2.32～2.23 （m，1H），2.19（ddd，J=10.5，7.2，3.1 Hz，1H），2.09（s，3H），1.99（s，3H），1.68（s，3H），1.05（d，J=6.9 Hz，3H），0.93（d，J=7.0 Hz，3H），0.67（d，J=6.9 Hz，3H），0.34（d，J=7.2 Hz，3H）。

1.3中間體3的合成（環合反應）

取3-Br-利福霉素S（5 mmol，3.8737 g）加入250 mL的圓底燒瓶中，用適量三氯甲烷完全溶解，再加入稍過量的2-氨基-4-甲基吡啶（8 mmol，0.864 g），在常溫下攪拌，用TLC跟蹤反應進程，展開劑為EtOAc-PE。反應5 h到達終點后，有機層用2 mol/L的鹽酸洗滌除去過量的2-氨基-4-甲基吡啶，再用蒸餾水洗滌有機相，使pH保持在6～7左右，用無水硫酸鎂干燥，濃縮，得到未酸化的利福昔明3.5617 g，產率：92.6%。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 13.24（s，1H），9.29（d，J=6.9 Hz，1H），7.79（s，1H），7.00（d，J=7.0 Hz，1H），6.62（dd，J=13.6，5.2 Hz，2H），6.52（t，1H），6.29（t，1H），5.36 （dd，J=12.4，6.2 Hz，1H），5.18（t，1H），4.79 （d，J=10.4 Hz，1H），4.01（s，1H），3.57（d，J =6.6 Hz，1H），3.46（s，1H），3.08（s，3H），2.92（d，J=9.8 Hz，1H），2.86（d，J=6.8 Hz，1H），2.52（s，3H），2.27（s，3H），2.23（s，3H），2.10（s，1H），2.04（s，3H），1.91（t，1H），1.84（t，1H），1.76（s，3H），1.72（t，1H），1.38 （t，3H），1.25（t，3H），1.08（t，J=6.7 Hz， 1H），0.92（t，3H），0.53（t，J=6.8 Hz，3H）。

1.4產物4（利福昔明）的合成（還原反應）

取未酸化的利福昔明 （2 mmol，1.5675 g），用適量二氯甲烷溶解，在常溫攪拌狀態下滴加抗壞血酸（3 mmol，0.528 g，VC），其中抗壞血酸用少量水溶解，用TLC跟蹤反映進程，展開劑為CH2Cl2-MeOH。反應1 h到達終點后，水洗兩到三次，用無水硫酸鎂干燥，濃縮有機相，干燥得目標產物利福昔明成品1.4965 g，產率：97.0%。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 13.25（s，1H），9.31（d，J=6.9 Hz，1H），7.80（s，1H），7.00（d，J=7.0 Hz，1H），6.51（dd，J=13.6，5.2 Hz，1H），6.36（t，1H），6.25（t，1H），5.36 （dd，J=12.4，6.2 Hz，1H），4.81（d，J=10.4 Hz，1H），4.02（s，1H），3.58（d，J=6.6 Hz，1H），3.46（s，1H），3.12（s，1H），3.09（s，3H），2.95（d，J=9.8 Hz，1H），2.88（d，J=6.8 Hz，1H），2.53（s，3H），2.28（s，4H），2.25（s，3H），2.05（d，J=5.7 Hz，6H），1.28（dd，J= 16.5，9.0 Hz，3H），1.02（d，J=6.9 Hz，2H），0.93（d，J=7.0 Hz，3H），0.85（d，J=6.8 Hz，2H），0.67（d，J=6.7 Hz，1H），0.55（d，J=6.7 Hz，3H），0.21（d，J=7.0 Hz，1H）。

2　結果與討論

2.1溴化反應的條件優化

2.1.1原料摩爾比對溴化反應產率的影響

首先考察了利福霉素S與液溴的摩爾比對反應收率的影響，結果如圖1所示。結果顯示摩爾比小于1∶1.2時，產物收率能夠達到最大，因此我們選用最節省原料的1∶1.2。

2.1.2溶劑對溴化反應的影響

接著考察了多組溶劑對產率的影響。結果發現：在相同反應條件下，乙醇/水的反應效果能達到最佳。在此基礎上，我們繼續對不同比例的乙醇/水溶劑體系對反應產率的影響進行研究，結果如圖2所示。

圖1　原料摩爾比對反應產率的影響

圖2　不同比例的乙醇/水對反應產率的影響

與二氯甲烷相比，V/V=40/60、50/50、60/40的乙醇/水溶劑體系皆使得反應產率提高，其中V/ V=50時產率提高最多，達到94.2%（反應條件同1.2節）。在此反應中，選擇V/V=50/50的乙醇/水溶劑體系的主要原因為：（1）原料利福霉素S溶解于水，易溶于無水乙醇；（2）水雖然會增強溶劑對原料的溶解性，但是它的存在會導致溴的消耗。

2.2對環合反應的條件優化

2.2.1原料摩爾比對環合反應的影響

首先考察了3-Br-利福霉素S與2-氨基-4-甲基吡啶的摩爾比對反應收率的影響，結果如圖3所示。結果顯示摩爾比小于1∶1.6時，產物收率能夠達到最大，因此我們選用最節省原料的1∶1.6。

圖3　原料摩爾比對反應產率的影響

2.2.2溫度對環合反應的影響

接著考察了不同溫度下反應對產率的影響，結果如圖4所示。

圖4　溫度對反應產率的影響

發現在三氯甲烷回流（63℃）條件下，相比0℃、25℃、40℃、55℃，反應產率最佳，能達到93.1%。分析主要原因是此環合反應屬于吸熱反應，提高溫度有利于反應正向進行。

3　結論

以利福霉素S為起始原料，經過液溴溴化，接著與2-氨基-4-甲基吡啶環合，最后用抗壞血酸還原三個步驟合成得到利福昔明。本工藝路線原料易得、操作簡便、工藝穩定、收率較高，易于工業化，其較佳工藝條件為：利福霉素S與溴發生反應的最佳溶劑為乙醇/水體系，比例為50/50（V/ V），且原料利福霉素S與溴的摩爾比為1∶1.2；3-Br-利福霉素S與2-氨基-4-甲基吡啶環合反應的最佳反應溫度為63℃，且原料的摩爾比為1∶1.2。在該優化條件下，最終產品產率可達到85.1%，純度為98.7%。產品結構經1H NMR確認為利福昔明。

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Study on the Synthesis of Rifaximin

YU Li-hua，ZHANG Hai-liang，YUAN Long，WANG Yu-guang
（College of Biologycal Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014，China）

In this paper，rifaximin was prepared with rifamycin S，bromine，2-amino-4-methylpyridine and vitamin C as the main raw material，via three steps of bromination，cyclization and reduction.The result showed that the optimum reaction conditions were determined as follows：In reduction，the solvent was ethanol/water and the molar ratio of rifamycin S to bromine of 1∶1.2.In cyclization，the molar ratio of rifamycin S to 2-amino-4-methyl-pyridine of 1∶1.6 and the reaction temperature is 60℃.Under the optimum condition，the yield of the product reached 85.1%.

rifaximin；synthesis；process optimization

1006-4184（2016）8-0021-05

2016-02-24

余麗華（1993-），女，碩士研究生。

王宇光（1972-），男，內蒙古包頭人，副教授，博士，研究方向為藥物合成。E-mail：Yuguangw@zjut.edu.cn。