9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟合成工藝研究

黃 凱 李金明 李 冀 賈 興 楊國輝 周 巖

河北遠征藥業有限公司 河北省獸藥技術研發中心（河北石家莊 050041）

目前，國內在預防和治療牛和豬的呼吸系統疾病方面，采用的大環內酯類藥物主要是泰樂菌素和替米考星，隨著其應用的不斷增加，各地出現了不同程度的耐藥性，導致治療效果逐漸降低。加米霉素是由法國梅里亞國際有限公司研發的一種最新的大環內酯類抗生素，通過抑制細菌蛋白質的合成，對預防和治療由溶血性曼氏桿菌、巴氏桿菌和嗜組織菌引起的牛呼吸系統感染，有很好的效果[1]。上市的加米霉素注射液劑型，克服了現行的泰樂菌素和替米考星需拌食或飲水服用，且多天重復給藥，生物利用度低的缺點，具有單次給藥、吸收迅速、生物利用度高、低殘留和安全高效的優點，應用前景廣泛。

9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟是加米霉素的一個重要中間體，通常由9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟在堿性條件下經構型轉化得到，再經貝克曼重排、還原反應、還原胺化得到加米霉素[2-3]。9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟構型轉化程度嚴重影響了后續反應的進行及后處理的難易程度。Wilkening 等以絕對無水甲醇，乙醇，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作為反應溶劑，選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、乙醇鈉等為堿性催化劑，在氮氣保護下合成了9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟，但收率較低。

本課題對9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的合成進行了研究，確定了最佳實驗參數以滿足其工業化生產條件，從而為加米霉素的工業化生產提供更好的幫助。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Waters 2695e 高效液相色譜儀，沃特世科技（上海）有限公司；測定儀，東莞市力測電子科技有限公司。

TLC 展開劑∶V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）∶V（二乙胺）=40∶10∶9。顯色劑∶V（無水乙醇）∶V（濃硫酸）∶V（茴香醛）=40∶4∶1。

高效液相色譜（HPLC）條件：色譜柱，Zorbax Sb C18柱；流動相為0.038 mol/L 磷酸二氫鉀溶液與乙腈的混合液，二者體積比為40∶60。

1.2 材料

9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟按照文獻[4]由硫氰酸紅霉素與鹽酸羥胺得到。

硫氰酸紅霉素（w≥99%），武漢華翔科潔生物技術有限公司；氫氧化鋰（w≥98%），鄭州亞申化工產品有限公司；氫氧化鈉（w≥98%），青島海灣集團有限公司；甲醇、無水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷，分析純，天津永大化學試劑有限公司。

2 實驗部分

2.1 9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的合成

反應方程式如圖1 所示。

圖1 9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟的合成反應方程

采用9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟為起始原料，利用堿催化使其結構發生轉變，分別考察了反應中堿催化劑、投料比、溫度及反應溶劑對構型轉化的影響，從而篩選出最佳反應參數。

2.2 反應條件的考察

2.2.1 不同堿對構型轉化的影響

在9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的構型轉化中，溶劑的酸堿性起到了至關重要的作用。在酸性條件下反應時，Z 肟會向E 肟進行轉化，堿性條件則有利于Z 肟的形成。分別考察了氫氧化鋰、氫氧化鈉、三乙胺、甲醇鈉等條件下9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的收率和純度，如表1 所示。

表1 不同堿對反應的影響 %

以無水乙醇為溶劑，9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟與堿的物質的量比為1∶5 時，氫氧化鋰、氫氧化鈉等無機堿對9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟的催化活性較高，產品純度和收率均優于有機堿性試劑。在三乙胺等有機堿中，易出現大而硬的結塊，難以進行后續操作；無機堿中，氫氧化鋰的產品收率和產品中9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的含量均高于氫氧化鈉。這是由空間位阻造成的，基團越小，越容易與9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟進行反應。因此，選用氫氧化鋰作為催化劑。

2.2.2 不同投料比對構型轉化的影響

在9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的構型轉化中，不同的原料投料比例，對其構型轉化反應時間及構型轉化率都有重要影響。以無水乙醇為溶劑，分別考察了9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟與氫氧化鋰在1∶1，1∶3，1∶5，1∶10 的物質的量比下進行構型轉化對9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟收率與純度的影響，結果如表2 所示。

表2 投料比對反應的影響

由表2 可知，在n［9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟］∶n（氫氧化鋰）=1∶5 時，9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的轉化效率較高，產品收率達到81%，9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的質量分數達到96.2%，反應時間也相對較短；繼續增加氫氧化鋰的量對反應影響不大，且造成原料的浪費。因此，最終確定反應投料比為1∶5。

2.2.3 溫度對構型轉化的影響

9-脫氧-9-同型紅霉素肟中，E 肟熱力學性能較穩定。溫度較高可加快反應進程，但會導致構型向E肟轉化[5]，所以合適的溫度有利于反應速率控制及反應的進行。對溫度的影響進行考察，結果如表3 所示。

表3 溫度對反應的影響 %

以無水乙醇為溶劑，9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟與氫氧化鋰的物質的量比為1∶5，溫度為20～30 ℃時，反應速率較大，收率及產品純度均較高。

2.2.4 溶劑對構型轉化的影響

Basset 等[6]在水中合成了9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟，因此實驗考察了在無水乙醇、95%乙醇和水3 種溶劑中進行反應，9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的收率和純度，結果如表4 所示。

表4 反應溶劑的考察 %

由表4 可知，在無水乙醇中反應時，9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的收率和純度均略高于在95%乙醇和水兩種溶劑中生成的產物，因此選用無水乙醇為溶劑。

2.3 9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的合成

通過對不同反應條件的篩選，最終確定9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟的合成路線如下：

（1）配制氫氧化鋰的乙醇溶液：將1.56 g（0.043 mol，3.3eq）氫氧化鋰溶于20 mL 無水乙醇中。

（2）在裝有溫度計的250 mL 四口圓底燒瓶中，加入10.00 g（0.013 mol，1eq）9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟、80 mL 無水乙醇，室溫攪拌至溶解。在氮氣保護下，在1 h 內將氫氧化鋰的乙醇溶液緩慢滴入到反應瓶中，室溫反應約20 h（薄層液相色譜監測反應進行）。反應結束后，用6 當量濃度的鹽酸調節溶液pH，使pH=9～9.5。加入50 mL 乙酸乙酯，攪拌20 min 后分液，繼續用50 mL 乙酸乙酯進行二次萃取，合并乙酸乙酯，用60 mL 飽和食鹽水進行洗滌。用無水硫酸鈉干燥3 h，過濾除去無水硫酸鈉后，室溫條件下，減壓除去乙酸乙酯，在30 ℃下真空干燥6 h，得到白色固體8.3 g（收率83%）。

（3）在500 mL的四口圓底燒瓶中，加入得到的白色固體8.2 g 和40 mL乙酸乙酯，攪拌至完全溶解，緩慢滴入80 mL二氯甲烷，降溫至0～10 ℃，攪拌結晶3 h，得到目標產物8.1 g。其中，9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟含量為96.2%，收率為81%。

對所得9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟分別進行氫譜（1H NMR）、紅外光譜（IR）和質譜（MS）檢測。

1H NMR：δ=0.85（t，J=7.2 Hz，3H），1.08（m，9H)，1.17（m，16H），1.32（s，3H），1.38（s，1H），1.49（m，3H），1.77（m，1H），2.32（d，J=15.2 Hz，6H），2.41（d，J=2.4 Hz，1H），2.44（m，1H），2.50（s，3H），2.71（m，1H），2.76（m，3H），2.90（t，J=8.0 Hz，1H），3.06（d，J=7.6 Hz，1H），3.27（s，3H），3.42（s，1H），3.46～3.65（m，3H），4.01（m，3H），4.12（s，1H），4.31（m，1H），4.38（d，J=7.2 Hz，1H），4.72（d，J=4.8 Hz，1H），5.14（t，J=13.2 Hz，1H）。

ESI-MS：m/z=749.5（M+）。

檢測結果均證明其為9-脫氧-9-同型紅霉素A（Z）肟。

3 結論

通過考察堿、投料比、溫度及反應溶劑，確定了以氫氧化鋰為催化劑、n［9-脫氧-9-同型紅霉素A（E）肟］∶n（氫氧化鋰）=1∶5，在20～30 ℃于無水乙醇中反應20 h。該條件下，產物收率和純度較高，可滿足后續生產需要，且條件溫和，適合工業化生產。