沈小莉，陳家潤(rùn)

（1.廣州南沙龍沙有限公司，廣東廣州511455；2.廣東省食品藥品監(jiān)督管理局審評(píng)認(rèn)證中心，廣東廣州510080）

鹽酸莫西沙星（Ⅳ），化學(xué)名1－環(huán)丙基－6－氟－1，4－二氫－8－甲氧基－7－［（4aS，7aS）－八氫－6H－吡咯并［3，4－b］吡啶－6－基］－4－氧代－3－喹啉羧酸鹽酸鹽，結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 鹽酸莫西沙星的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formula of moxifloxacin hydrochloride

莫西沙星是第四代新型8－甲氧基氟喹諾酮類抗菌藥物，是具有快速性和濃度依賴性的抗生素［1］。目前在我國(guó)商品化的有莫西沙星片、膠囊及注射液［2］。莫西沙星不但保留喹諾酮類藥物對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌活性和抗菌譜，而且8－甲氧基團(tuán)增加了其對(duì)革蘭氏陽性菌的抗菌活性和抗菌譜，對(duì)非典型病原菌如肺炎支原體、衣原體、軍團(tuán)菌非常有效［3－4］。莫西沙星以其抗菌譜廣、抗菌能力強(qiáng)、體內(nèi)分布廣、體內(nèi)藥物濃度高、半衰期長(zhǎng)、療效好、副作用小、與其它抗菌藥物無交叉耐藥性、幾乎無光敏反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)在臨床得到廣泛應(yīng)用［5］，主要用于治療成人呼吸道感染，同時(shí)也可作為糖尿病患者、老年患者以及腎損傷患者的選擇性藥物［6］。其在呼吸道組織和分泌物中的濃度都明顯超過其在血液中的濃度［7］。

鹽酸莫西沙星的合成方法已有不少文獻(xiàn)報(bào)道，但因操作較復(fù)雜［8－9］、需要手性拆分［10］及使用高沸點(diǎn)溶劑DMSO 或DMF等［10］，而限制了其工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，直接以喹啉羧酸酯為原料與莫西沙星側(cè)鏈（Ⅲ）縮合得到莫西沙星的方法，因路線簡(jiǎn)單、便于工業(yè)化生產(chǎn)而受到研究者的青睞［11－13］。

作者在深入研究和細(xì)致比較文獻(xiàn)報(bào)道的工藝路線的基礎(chǔ)上，沿用以喹啉羧酸為原料的方案合成莫西沙星：先將喹啉羧酸乙酯（Ⅰ）與硼酸酯螯合得到中間體Ⅱ，以活化7位的氟原子，再與Ⅲ縮合，制得目標(biāo)產(chǎn)物鹽酸莫西沙星（Ⅳ），并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。合成路線如圖2所示。

圖2 鹽酸莫西沙星的合成路線Fig.2 Synthetic route of moxifloxacin hydrochloride

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 鹽酸莫西沙星的合成

1.1.1 母核硼酸化物（Ⅱ）的合成

于反應(yīng)瓶中加入醋酐（150g，1.47mol），70 ℃攪拌下，緩慢加入硼酸（30.0g，0.485mol），控制反應(yīng)溫度不超過90 ℃，加畢，保持溫度繼續(xù)攪拌2h，然后加入莫西沙星母核喹啉羧酸乙酯（Ⅰ）（100g，0.309 mol），升溫至90 ℃反應(yīng)3h，冷卻至室溫后將反應(yīng)液加至冰水中，攪拌，抽濾，濾餅用大量水洗滌，自然干燥，得淡黃色固體母核硼酸化物（Ⅱ）124g，收率94.5%。

1.1.2 鹽酸莫西沙星（Ⅳ）的合成

于反應(yīng)瓶中加入母核硼酸化物（Ⅱ）（124g，0.293 mol）、莫西沙星側(cè)鏈（Ⅲ）（37g，0.293 mol）、三乙胺（35.6g，0.352mol）、乙腈（600mL），回流反應(yīng)1.5h，冷卻至室溫，滴加濃鹽酸調(diào)pH 值至1，0～5 ℃下攪拌1h，抽濾，濾餅用少量乙腈洗滌，自然干燥，得鹽酸莫西沙星粗品98g，收率96.4%。

1.1.3 鹽酸莫西沙星的精制

將鹽酸莫西沙星粗品98g 加入反應(yīng)瓶中，加1 000mL70%的乙醇，加熱回流并攪拌，待粗品完全溶解后，抽濾，濾液在0℃左右靜置析晶過夜，抽濾，濾餅用乙醇洗1次，在60℃下干燥12h，得產(chǎn)品96g，收率98.0%。用HPLC峰面積歸一化法測(cè)定鹽酸莫西沙星的純度為99.96%。

1.2 鹽酸莫西沙星的結(jié)構(gòu)解析

高分辨質(zhì)譜（HRMS）和二級(jí)高分辨質(zhì)譜用Agilent 1100系列SL離子阱質(zhì)譜儀測(cè)定，ESI電離條件；紫外光譜（UV）用日本島津UV2201型紫外光譜儀測(cè)定；紅外光譜（IR）用Bruker IFS－55型紅外光譜儀（依據(jù)中國(guó)藥典2010版二部附錄ⅣC 校正）測(cè)定，KBr壓片法；1HNMR、13CNMR、DEPT、H－H COSY、NOESY 和HSQC 譜用AV－600型核磁共振儀測(cè)定；X－射線粉末衍射圖譜（XRD）用日本理學(xué)（Rigaku）D／max 2500PC型X－射線衍射儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 高分辨質(zhì)譜（HRMS）

在ESI 電離方式、陽離子監(jiān)測(cè)和電噴霧電壓550.0Vpp的條件下，準(zhǔn)分子離子峰m／z402.1822為莫西沙星的［M＋H］＋峰，由m／z402.1822擬合所得的元素組成為C21H25FN3O4，與莫西沙星的分子式C21H24FN3O4加1個(gè)H 相符。

2.2 紫外光譜（UV）

分別以蒸餾水、0.1 mol·L－1鹽酸和0.1 mol·L－1氫氧化鈉溶液為溶劑，精確稱量樣品，配成5.0μg·mL－1的溶液，進(jìn)行紫外檢測(cè)，掃描波長(zhǎng)為200～400 nm，結(jié)果見表1。

表1 鹽酸莫西沙星的紫外光譜數(shù)據(jù)Tab.1 UV Data of moxifloxacin hydrochloride

由表1可知，在鹽酸莫西沙星的紫外光譜中，294 nm 處的最大吸收為苯環(huán)的E2吸收帶，由于苯環(huán)與羰基生色團(tuán)相連，又與烷氧基、胺基等助色團(tuán)相連，所以吸收波長(zhǎng)增大、吸收強(qiáng)度增強(qiáng)。

2.3 紅外光譜（IR）

鹽酸莫西沙星的紅外光譜數(shù)據(jù)如下：3 427.3 cm－1處為羧基的O－H 伸縮振動(dòng)峰；3 469.7cm－1處為仲胺結(jié)構(gòu)中的NH 伸縮振動(dòng)峰；2 925.2cm－1處為亞甲基的C－H 伸縮振動(dòng)峰；1 707.7cm－1處為3位羧基的C＝O 伸縮振動(dòng)峰；1 622.9cm－1處為喹啉酮母核4位羰基的C＝O 伸縮振動(dòng)峰，由于與3位羧基上的氫原子形成氫鍵，故吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)；1 514.6cm－1和1 454.8cm－1處為苯環(huán)的骨架振動(dòng)吸收峰。表明，分子中含有羧基、NH、亞甲基、苯環(huán)、羰基等結(jié)構(gòu)片段，與鹽酸莫西沙星分子結(jié)構(gòu)相符。

2.4 核磁共振譜

2.4.1 核磁共振氫譜（1HNMR）

鹽酸莫西沙星的1HNMR 譜圖中，δ15.15為羧基上的氫吸收峰；δ9.72 和δ8.81處的吸收峰均為寬單峰，分別為NH 和鹽酸的氫吸收峰；δ8.67和δ7.69處分別是芳香環(huán)上4位和9位氫原子的吸收峰，4位氫原子由于同時(shí)受到羧基和羰基影響，化學(xué)位移在較低場(chǎng)，9位氫原子受鄰位氟原子的影響，裂分為二重峰，偶合常數(shù)為14.2Hz；δ4.14為環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)片斷中的3位氫原子的吸收峰，受氮原子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，化學(xué)位移增大；δ1.19、δ1.11、δ1.02 和δ0.86 處的4 組吸收峰均為多重峰，對(duì)應(yīng)環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)片斷中1位和2位上的2個(gè)亞甲基；δ3.86和δ2.65處的吸收峰分別為19位和15位的稠合邊氫信號(hào)，19位氫原子受鄰位氮原子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，化學(xué)位移在較低場(chǎng)；δ4.07 和δ3.57處的吸收峰對(duì)應(yīng)20 位亞甲基；δ3.89 和δ3.75處的吸收峰對(duì)應(yīng)14位的亞甲基；δ3.19和δ2.92處的吸收峰對(duì)應(yīng)18 位亞甲基；δ1.76 處的多重峰，積分面積為4，為16位和17位上2個(gè)亞甲基的重合峰；δ3.59處的單峰，積分面積為3，對(duì)應(yīng)21位的甲氧基。樣品的1HNMR 數(shù)據(jù)與鹽酸莫西沙星的結(jié)構(gòu)相符。

2.4.2 核磁共振碳譜（13CNMR）

在鹽酸莫西沙星的13CNMR 譜圖中共有21組吸收峰（其中10 位碳原子受氟原子的偶合，裂分為δ153.7和δ152.1的雙峰，偶合常數(shù)為248.6 Hz），對(duì)應(yīng)21個(gè)碳原子。在低場(chǎng)區(qū)，δ176.5、δ166.3分別為6位和7位的羰基碳原子信號(hào)；δ140.8、δ137.1、δ135.0、δ117.7、δ106.9為5 個(gè)季碳信號(hào)，分別歸屬為12 位、11位、13位、8位和5位；δ150.9和δ107.1為2個(gè)叔碳信號(hào)，分別歸屬為4 位和9 位碳原子。在高場(chǎng)區(qū)，δ62.3 為21 位甲氧基碳的吸收峰；δ55.0、δ54.6、δ52.2、δ42.0、δ41.1 為5 個(gè)與氮原子相連的碳信號(hào)，分別歸屬為20位、19位、14位、18位和3位；最高場(chǎng)的5 個(gè)吸收峰δ34.6、δ20.9、δ18.0、δ10.1、δ8.8 則分別歸屬為15 位、16 位、17 位、1 位和2 位。樣品的13CNMR數(shù)據(jù)與鹽酸莫西沙星的結(jié)構(gòu)相符。

2.4.3 DEPT 譜

鹽酸莫西沙星的DEPT（135°）譜中有13 組吸收峰，其中7組負(fù)吸收峰對(duì)應(yīng)7個(gè)仲碳，6組正吸收峰對(duì)應(yīng)1個(gè)伯碳和5個(gè)叔碳，另外有8組13CNMR 譜中的吸收峰在DEPT 譜中消失，對(duì)應(yīng)8 個(gè)季碳。樣品的DEPT 譜信息與鹽酸莫西沙星的結(jié)構(gòu)相符。

2.4.4 H－H COSY 譜（圖3）

圖3 鹽酸莫西沙星的H－H COSY譜Fig.3 H－H COSY Spectrum of moxifloxacin hydrochloride

在H－H COSY 譜圖中，H－3分別與H－1、H－2耦合，對(duì)應(yīng)環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)；H－19和H－20耦合，H－14和H－15耦合，H－18分別與H－16、H－17耦合，H－15分別與H－16、H－17耦合，對(duì)應(yīng)11位側(cè)鏈結(jié)構(gòu)。

2.4.5 NOESY 譜（圖4）

圖4 鹽酸莫西沙星的NOESY譜Fig.4 NOESY Spectrum of moxifloxacin hydrochloride

在NOESY 譜圖中，δ2.65與δ3.86之間有NOE效應(yīng)，說明8 位氫原子和13 位氫原子的空間距離較近，應(yīng)位于環(huán)的同一側(cè)，為順式異構(gòu)體，這與鹽酸莫西沙星的空間結(jié)構(gòu)相符。

2.4.6 HSQC譜（圖5）

圖5 鹽酸莫西沙星的HSQC譜Fig.5 HSQC Spectrum of moxifloxacin hydrochloride

在HSQC譜圖中，1、2位亞甲基和3位次甲基對(duì)應(yīng)環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)，4、9位次甲基和21位甲基對(duì)應(yīng)喹啉酮母核，14、16、17、18、20位上的亞甲基對(duì)應(yīng)吡咯并［3，4－b］吡啶側(cè)鏈。

鹽酸莫西沙星的1HNMR、13CNMR、DEPT、HSQC、H－H COSY 具體數(shù)據(jù)如表2所示。

2.5 二級(jí)高分辨質(zhì)譜

莫西沙星的電離路徑如圖6所示。

在ESI電離方式、陽離子監(jiān)測(cè)、電噴霧電壓800.0 Vpp的條件下測(cè)定鹽酸莫西沙星的二級(jí)高分辨質(zhì)譜，結(jié)果見圖7。

表2 鹽酸莫西沙星的1 HNMR、13CNMR、DEPT、HSQC、H－H COSY數(shù)據(jù)Tab.2 1 HNMR，13CNMR，DEPT，HSQC and H－H COSY data of moxifloxacin hydrochloride

圖6 莫西沙星的電離路徑Fig.6 Ionization pathways of moxifloxacin

圖7 鹽酸莫西沙星的二級(jí)高分辨質(zhì)譜Fig.7 Two－stage HRMS spectrum of moxifloxacin hydrochloride

2.6 X－射線粉末衍射（XRD）

測(cè)試條件：Cuκa輻射，管電壓50kV，管電流300 mA，石墨單色器衍射束單色化。XRD 數(shù)據(jù)見表3。

3 結(jié)論

以莫西沙星母核為起始原料，經(jīng)硼酸酯活化、烴化、酸解三步反應(yīng)合成鹽酸莫西沙星。HRMS分析得到化合物的分子式C21H24FN3O4，與質(zhì)譜數(shù)據(jù)相吻合，IR 譜、1HNMR 譜和13CNMR 譜表明化合物中存在羧基結(jié)構(gòu)片段、環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)和7號(hào)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)；UV 譜、IR譜、1HNMR 譜、13CNMR譜及HRMS譜表明化合物中存在喹啉酮母核結(jié)構(gòu)；NOESY 譜說明化合物為順式異構(gòu)體。最終確證化合物結(jié)構(gòu)為1－環(huán)丙基－6－氟－1，4－二氫－8－甲氧基－7－［（4aS，7aS）－八氫－6H－吡咯并［3，4－b］吡啶－6－基］－4－氧代－3－喹啉羧酸鹽酸鹽（鹽酸莫西沙星）。該方法路線較短、操作簡(jiǎn)單，對(duì)鹽酸莫西沙星的質(zhì)量控制具有重要的參考價(jià)值。

表3 鹽酸莫西沙星的XRD數(shù)據(jù)Tab.3 XRD Data of moxifloxacin hydrochloride

［1］張家軍，韓紹杰，劉道軒，等.莫西沙星的臨床藥理學(xué)介紹［J］.中國(guó)實(shí)用內(nèi)科雜志，2002，22（11）：697－700.

［2］黃道秋，李家莉.莫西沙星的臨床應(yīng)用［J］.中國(guó)醫(yī)院藥學(xué)雜志，2007，27（3）：372－373.

［3］劉明亮，郭惠元.喹諾酮的演變［J］.國(guó)外醫(yī)藥：抗生素分冊(cè)，2006，27（2）：69－75.

［4］王輝.莫西沙星對(duì)呼吸道病原體的體外抗菌活性［J］.中國(guó)新藥雜志，2002，11（10）：801－804.

［5］孟靜娟.新抗生素莫西沙星國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用最新進(jìn)展［J］.微生物學(xué)雜志，2007，27（5）：98－101.

［6］萬志龍，劉明亮，郭惠元.莫西沙星的安全性評(píng)價(jià)［J］.國(guó)外醫(yī)藥：抗生素分冊(cè)，2006，27（3）：105－109.

［7］BREILH D，JOUGON J，DJABAROUTI S，et al.Diffusion of oral and intravenous 400mg once－daily moxifloxacin into lung tissue at pharmacokinetic steady－state［J］.Journal of Chemotherapy，2003，15（6）：558－562.

［8］王福東，李謙和，彭東明.莫西沙星合成方法［J］.藥學(xué)進(jìn)展，2003，27（4）：217－220.

［9］UWE P，ANDREAS K，THOMAS S，et al.Quinolone and naphthyridone carboxylic acid derivatives as antibacterial agents：EP，0550903［P］.1993－07－14.

［10］BERND K.Process for the preparation of moxifloxacin hydrochloride：EP，1992626［P］.2008－11－19.

［11］盧定強(qiáng)，王維胞，凌岫泉，等.新一代喹諾酮類鹽酸莫西沙星的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代化工，2014，34（2）：33－37.

［12］王慶娟，王秀娟，郭彥玲.鹽酸莫西沙星的合成研究［J］.齊魯藥事，2011，30（12）：683－684.

［13］晁陽，包玉勝，葉海，等.鹽酸莫西沙星的合成工藝改進(jìn)［J］.海峽藥學(xué)，2013，25（10）：16－18.