通過(guò)泰樂(lè)內(nèi)酯羥基的選擇性氧化改進(jìn)泰地羅新合成工藝

于 榮，趙伯龍，郭 佳，曾淑云

(寧夏泰益欣生物科技有限公司， 銀川 750205)

泰地羅新(圖1)是一種新型泰樂(lè)菌素衍生類(lèi)廣譜抗菌藥，對(duì)一些革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌均具有抗菌活性[1-3]。目前有報(bào)道的合成泰地羅新的主要方法，均為對(duì)泰樂(lè)菌素(圖2)的水解產(chǎn)物C20,23上的取代基進(jìn)行修飾，得到20,23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰勒內(nèi)酯[4～6]，即泰地羅新。其中C-20羥基的修飾為合成泰地羅新反應(yīng)中最關(guān)鍵的步驟。但目前有文獻(xiàn)報(bào)道的方法，大部分是對(duì)C-20羥基進(jìn)行碘代后，與哌啶進(jìn)行親核取代。

圖1 泰地羅新Fig 1 Tildipirosin

采用這種路線合成泰地羅新主要面臨兩個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題：碘化劑價(jià)格昂貴，碘化反應(yīng)合成效率低，都會(huì)造成泰地羅新產(chǎn)品的成本居高不下。無(wú)論是采用碘、碘鹽還是NIS之類(lèi)的有機(jī)碘化物作為碘代劑，成本都是工業(yè)化過(guò)程中繞不開(kāi)的難題。由于泰地羅新是用于規(guī)?；倚箴B(yǎng)殖過(guò)程中的呼吸道疾病的預(yù)防與治療，預(yù)期使用規(guī)模極大。如果藥品價(jià)格過(guò)高，將直接影響產(chǎn)品的市場(chǎng)前景。因此，需要一種新的合成路線，取代碘化物的使用，降低泰地羅新的合成成本。

也有報(bào)道采用硼氫化鈉還原C-23位羰基為羥基[7]，同時(shí)將兩個(gè)羥基進(jìn)行鹵代。但羥基鹵代過(guò)程如使用三苯基膦法[8]，生成的三苯氧磷難以分離，且污染環(huán)境。之后使用對(duì)甲苯磺酰氯進(jìn)行鹵代[9]，生成的對(duì)甲苯磺酸酯與鹵代物極性相似，難以判斷反應(yīng)得率也很難分離產(chǎn)物。

圖3 20-羥基-23羰基-5-O-碳酶氨糖泰樂(lè)內(nèi)酯Fig 3 5-O-Mycarose tylosin

研究同樣以修飾C-20羥基入手，采用TEMPO選擇性氧化法[10]，利用C-20羥基是泰樂(lè)內(nèi)酯上唯一伯羥基進(jìn)行選擇性氧化，將C-20羥基氧化為羰基，再與哌啶反應(yīng)，合成泰地羅新。

1 材料與設(shè)備

表1與表2的內(nèi)容為本研究所使用的主要原料與設(shè)備儀器。

表1 所用主要試劑列表Tab 1 List the main reagents used

表2 所用主要儀器設(shè)備列表Tab 2 The main equipment list

2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)為避免C-23位羰基對(duì)TEMPO氧化的影響，先將其進(jìn)行氨基取代，然后對(duì)取代物進(jìn)行水解，使C-20羥基暴露，再進(jìn)行TEMPO氧化，得到C-20羰基化的泰樂(lè)內(nèi)酯，再第二次使用氨基取代，得到泰地羅新。

2.1 C-23的Wallach加成反應(yīng) 取18.32 g(0.02 mol)泰樂(lè)菌素堿，溶于200 ml甲苯中。氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至45 ℃，加入1.89 g(0.022 mol)哌啶，混合均勻后，升溫至70 ℃。緩慢滴加1.11 g(0.024 mol)甲酸，滴加完畢后保溫反應(yīng)120 min，降溫至室溫，得到23-哌啶基-泰樂(lè)菌素堿的甲苯溶液(圖4)。

圖4 23-哌啶基-泰樂(lè)菌素的合成Fig 4 Prepartion of 23-piperidin-tylosin

2.2 5-d-脫氧-阿洛糖的水解 向23-哌啶基-泰樂(lè)菌素堿的甲苯溶液內(nèi)加入250 mL純化水，使用42%的氫溴酸將水相pH調(diào)整至3～4之間，常溫下攪拌萃取30 min，分去有機(jī)相。繼續(xù)滴加42%氫溴酸，將pH調(diào)整至0.5，緩慢升溫至57 ℃，保溫反應(yīng)5 h。反應(yīng)結(jié)束后降至室溫，加入200 mL二氯甲烷，用20%的NaOH溶液將pH調(diào)節(jié)至8.5，常溫下萃取30分鐘，分去水相，得到20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯二氯甲烷溶液(圖5)。

圖5 20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯的合成Fig 5 Prepartion of 5-O-Mycarose tylosin

2.3 TEMPO選擇性氧化 在500 mL單口燒瓶中加入KBr20 g，再投入10 g的NaClO，加入100 mL純化水，攪拌至全部溶解，用飽和NaHCO3將溶液pH調(diào)節(jié)至8.0，得到NaClO/KBr的緩沖溶液。將20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯二氯甲烷溶液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下降溫至0 ℃，加入3.460 g(0.024 mol)2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物，保溫0 ℃并保持氮?dú)獗Ｗo(hù)下，充分?jǐn)嚢柚寥芤簽榫鶆虻陌导t色。緩慢滴加NaClO/KBr的緩沖溶液，直至溶液由暗紅變?yōu)槊髁恋某赛S色。此時(shí)C-20為羥基被選擇性氧化為羰基，得到20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯二氯甲烷溶液(圖6)。

圖6 20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯的合成Fig 6 Prepartion of 20-carbonyl-5-O-Mycarose tylosin

2.4 C-20羰基取代 20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯二氯甲烷溶液氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至30 ℃，加入1.89 g(0.022 mol)哌啶，混合均勻后，升溫至400 ℃。緩慢滴加1.11 g(0.024 mol)甲酸，滴加完畢后保溫反應(yīng)240 min。降溫至室溫，加入100 mL純化水，用24%的氫溴酸調(diào)整pH至4.0，萃取30 min，分去有機(jī)相。再加入100 mL醋酸丁酯，用20%的NaOH調(diào)節(jié)pH至8.0，萃取30 min，分去水相， 將有機(jī)相蒸干，得到泰地羅新(圖7)。

圖7 泰地羅新的合成Fig 7 Prepartion of tildipirosin

3 結(jié)果與分析

研究的關(guān)鍵在于對(duì)C-20的選擇性氧化，因此需要對(duì)本步驟的產(chǎn)物，即關(guān)鍵中間體20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)。同時(shí)通過(guò)液相色譜法，確定終產(chǎn)物泰地羅新的收率。

3.1 鑒別 為確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究對(duì)關(guān)鍵中間體20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)，分別以液質(zhì)聯(lián)用與核磁共振確認(rèn)了關(guān)鍵中間體結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證反應(yīng)可行性，結(jié)果如表3、表4所示。

表3 液質(zhì)聯(lián)用分子量分布數(shù)據(jù)Tab 3 Liquid lc/molecular weight distribution data

表4 核磁共振結(jié)果Tab 4 Nuclear magnetic resonance (NMR) results

3.2 反應(yīng)得率 研究使用外標(biāo)法測(cè)定了終產(chǎn)物泰地羅新的含量(圖8)，采用280 nm吸收波長(zhǎng)，流動(dòng)相采用乙腈∶甲醇∶0.05 mol/L磷酸二氫鉀=3∶3∶4的混合溶液，固定相采用C18 3.5 μm色譜柱進(jìn)行檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)品標(biāo)稱含量992 mg/g。

圖8 泰地羅新HPLC圖譜Fig 8 HPLC figure of tildipirosin

經(jīng)檢測(cè)，樣品在14.770 min出峰，與標(biāo)準(zhǔn)品出峰時(shí)間一致，峰面積96.4%，外標(biāo)法計(jì)算樣品含量為971 mg/g，以此數(shù)據(jù)核算產(chǎn)物收率，反應(yīng)總摩爾收率為90.11%。

4 討論與結(jié)論

作為新一代十六元大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素產(chǎn)品，泰地羅新的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注。傳統(tǒng)的合成路線受到原料成本高、反應(yīng)條件苛刻等客觀因素的影響，導(dǎo)致產(chǎn)品成本始終居高不下，使這一原本用于大規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)的高效抗生素難以向市場(chǎng)大規(guī)模推廣。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用TEMPO氧化路線得到的產(chǎn)物分子量、碳?xì)渥V分析結(jié)果與20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯完全相符，證明氧化法合成20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂(lè)內(nèi)酯的合成路線是可行有效的。新路線不使用昂貴的碘化劑，也規(guī)避了碘化反應(yīng)苛刻的反應(yīng)條件帶來(lái)的副反應(yīng)影響，降低了整體反應(yīng)成本。

通過(guò)對(duì)新氧化得到的C23位羰基與哌啶進(jìn)行Wallach反應(yīng)，得到泰地羅新與標(biāo)準(zhǔn)品出峰時(shí)間一致，峰面積96.4%，外標(biāo)法計(jì)算樣品含量為971 mg/g，以此數(shù)據(jù)核算產(chǎn)物收率，反應(yīng)總摩爾收率為90.11%。進(jìn)一步證明了本研究所設(shè)計(jì)合成路線的可行性。

研究有效利用了2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物在多羥基化合物的位阻效應(yīng)，在進(jìn)行C23羥基氧化反應(yīng)時(shí)不影響其他碳位的羥基，已達(dá)到選擇性反應(yīng)的目的。區(qū)別于傳統(tǒng)的碘代工藝路線，反應(yīng)條件溫和，成本低廉，更適宜工業(yè)化生產(chǎn)。