王玉芳， 孫百虎， 于海軍

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 a.科技發(fā)展與校企合作部； b.教務(wù)處,河北 石家莊 050081)

美羅培南脫保護(hù)工藝改進(jìn)

王玉芳a， 孫百虎b， 于海軍a

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 a.科技發(fā)展與校企合作部； b.教務(wù)處,河北 石家莊 050081)

采用Zn粉/KH2PO4代替鈀碳/H2催化氫化體系，脫去保護(hù)的美羅培南的保護(hù)基對(duì)硝基芐基(PNB)、對(duì)硝基芐氧羰基(PNZ)，得到美羅培南，收率達(dá)92%.最佳反應(yīng)條件為：以THF/H2O為溶劑，Zn粉4.0 g，KH2PO43.0 g，在30 ℃下反應(yīng)3.5 h.其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振氫譜(1H NMR)確認(rèn).

Zn粉；催化氫化；脫保護(hù)；美羅培南

碳青霉烯類抗生素是抗菌譜最廣的一類β-內(nèi)酰胺類抗生素，具有抗菌譜廣、抗菌活性強(qiáng)的特點(diǎn)，在控制耐藥菌和產(chǎn)酶菌感染及免疫缺陷者感染方面發(fā)揮了極其重要的作用.現(xiàn)已上市的碳青霉烯類藥物有亞胺培南、帕尼培南、美羅培南、厄他培南、多尼培南和比阿培南6個(gè)品種，其中，后4個(gè)品種均為1β-甲基碳青霉烯類.美羅培南(meropenem)的結(jié)構(gòu)式為：

它是繼亞胺培南-西司他丁聯(lián)合給藥后在美國(guó)上市的第二個(gè)非腸道給藥的半合成碳青霉烯類抗生素，是第一個(gè)能單獨(dú)用藥的碳青霉烯類抗生素，同時(shí)也是首個(gè)lβ-甲基碳青霉烯類抗生素.該類抗生素對(duì)β-內(nèi)酰胺酶和腎脫氫肽I酶(DHP．I)穩(wěn)定，無(wú)需與脫氫肽酶抑制劑聯(lián)用，是目前治療重癥及多重耐藥菌感染的重要藥物之一，在臨床上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1-3].

保護(hù)培南酯2脫去保護(hù)基對(duì)硝基芐基(PNB)、對(duì)硝基卞氧羰基(PNZ)是生產(chǎn)美羅培南產(chǎn)品的必經(jīng)步驟之一.目前比較成熟的工藝是采用鈀碳/H2催化氫化脫保護(hù)[4-8]，但是鈀催化劑價(jià)格昂貴，而且回收困難，不利于節(jié)約生產(chǎn)成本；催化氫化需要在高壓氫氣下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備和操作要求均較高，存在一定的安全隱患.采用非鈀催化劑并以其他氫源代替氫氣脫去比阿培南[9-10]、氨基酸[11-12]、葡萄糖的保護(hù)基PNB和PNZ[13]已有文獻(xiàn)報(bào)道，但是將非鈀催化劑用于美羅培南脫保護(hù)反應(yīng)的卻未見報(bào)道.本文以鋅粉代替鈀碳，以磷酸二氫鉀代替氫氣進(jìn)行美羅培南的脫保護(hù)研究.主要完成以下反應(yīng)：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

1.1.1 儀器

Bruker Avnce Ⅲ Plus 400型核磁共振儀(以D2O作為溶劑，TMS作為內(nèi)標(biāo))、Agilent 1260高效液相色譜儀、ZF-2型三用紫外燈(上海安亭電子儀器廠).

1.1.2 試劑

保護(hù)的美羅培南酯、KH2PO4、鋅粉、NaH2PO4、乙腈、THF、二氯甲烷、DMF、對(duì)乙酰氨基酚、MeOH、丙酮、水.保護(hù)的美羅培南酯為工業(yè)級(jí)，由石藥集團(tuán)中諾藥業(yè)有限公司提供；其余試劑均為分析純.

1.2 保護(hù)的美羅培南酯脫保護(hù)反應(yīng)

將1.0 g保護(hù)的美羅培南酯溶于10 mL的THF溶液中，加入3.0 g KH2PO4的20 mL水溶液，然后緩緩加入4.0 g鋅粉，在30 ℃下攪拌，TLC監(jiān)測(cè).約3.5 h反應(yīng)結(jié)束后，HPLC(高效液相色譜法)檢測(cè)(以對(duì)乙酰氨基酚為內(nèi)標(biāo)物)，摩爾收率達(dá)92%.加入20 mL二氯甲烷，攪拌數(shù)分鐘后過(guò)濾，去除鋅粉.分離水層并用二氯甲烷(2×15 mL)清洗2次，冷卻水層后加入冷丙酮析出鹽和產(chǎn)物，過(guò)濾，再將濾餅溶于甲醇，除去不溶的鹽，再將甲醇溶液濃縮至4 mL，加入1 mL水，再加入100 mL冷丙酮攪拌，靜置，析出產(chǎn)物，并經(jīng)1H MNR確認(rèn).1H NMR(D2O)δ:1.06(3H,d,J=7.1 Hz),1.15(3H,d,J=6.2 Hz),1.84(1H,m),2.87(3H,s),2.92(3H,s),3.23(1H,m),3.31(2H,m),3.63(1H,dd,J=6.3 Hz,12.0 Hz),3.92(1H,m),4.10(2H,m).

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑對(duì)反應(yīng)的影響

溶劑對(duì)反應(yīng)的影響情況見表1.

表1 溶劑對(duì)反應(yīng)的影響a

注：a為保護(hù)的美羅培南酯1.0 g，有機(jī)溶劑10 mL，20 mL H2O.b為HPLC產(chǎn)率，以保護(hù)的美羅培南酯物質(zhì)的量計(jì)，以對(duì) 乙?；被訛閮?nèi)標(biāo).

由表1可知，以THF和H2O作溶劑時(shí)，反應(yīng)收率可達(dá)到92%.當(dāng)以乙腈或DMF代替THF時(shí)，收率均大幅度降低，可能是反應(yīng)底物在乙腈或DMF中的溶解性差導(dǎo)致的；考慮到產(chǎn)物溶于MeOH，以MeOH代替H2O產(chǎn)率也很低，原因是KH2PO4不溶于MeOH中，影響脫保護(hù)過(guò)程中硝基的還原，使保護(hù)基難以脫除.所以選擇THF/H2O為最佳反應(yīng)溶劑.

2.2 反應(yīng)條件的優(yōu)化

對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化情況見表2.

表2 反應(yīng)條件的優(yōu)化情況a

注：a為保護(hù)的美羅培南酯1.0 g， 10 mL THF， 20 mL H2O.b為HPLC產(chǎn)率，以保護(hù)的美羅培南酯物質(zhì)的量計(jì)，以對(duì)乙 ?；被訛閮?nèi)標(biāo).c為以NaH2PO4代替KH2PO4.

由表2可知，其他條件不變時(shí)，當(dāng)增加Zn粉或KH2PO4的用量時(shí)，產(chǎn)率分別為91%和92%,沒(méi)有明顯增加；當(dāng)降低Zn粉或KH2PO4的用量時(shí)，產(chǎn)率分別為83%和75%，顯著下降.Zn粉過(guò)多會(huì)對(duì)產(chǎn)物造成包裹，不利于分離；過(guò)少會(huì)使催化還原不完全.KH2PO4過(guò)量會(huì)造成副反應(yīng)增多，和催化劑反應(yīng)生成H2，影響正反應(yīng)收率；過(guò)少會(huì)使脫保護(hù)不徹底.當(dāng)升高反應(yīng)溫度到35 ℃時(shí)，收率僅有72%；降低反應(yīng)溫度延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至6 h，收率也僅有88%.美羅培南在高溫下不穩(wěn)定，容易分解，使副產(chǎn)物增多；溫度過(guò)低，不利于脫保護(hù)時(shí)保護(hù)基鍵的斷裂.當(dāng)以NaH2PO4代替KH2PO4時(shí)，即使反應(yīng)8 h，收率也僅有65%.因此，最佳反應(yīng)條件為：以THF/H2O為溶劑，Zn粉4.0 g，KH2PO43.0 g，在30 ℃下反應(yīng)3.5 h.

3 反應(yīng)機(jī)理

根據(jù)推測(cè)及文獻(xiàn)報(bào)道可知，脫去PNB和PNZ的反應(yīng)機(jī)理是將硝基還原成胺基，再通過(guò)1,6-消除反應(yīng)脫去保護(hù)基，PNB和PNZ的反應(yīng)機(jī)理為：

4 結(jié)語(yǔ)

本文報(bào)道了一種美羅培南脫保護(hù)的新方法.采用Zn粉/KH2PO4代替鈀碳/H2催化氫化體系，脫去保護(hù)的美羅培南酯的保護(hù)基PNB和PNZ，得到美羅培南，摩爾收率92%，質(zhì)量收率49%.該脫保護(hù)方法反應(yīng)條件溫和，選擇性好，收率高，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且減少了安全隱患，符合綠色環(huán)保要求，有利于工業(yè)化生產(chǎn).

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責(zé)任編輯：金 欣

Improvement of the deprotection of Meropenem

WANG Yu-fanga, SUN Bai-hub, YU Hai-juna

(a. Department of Scientific Research and School-Business Cooperation; b. Teaching Affairs Office, Shijiazhuang University of Applied Technology, Shijiazhuang, Hebei 050081, China)

By using zinc powder/KH2PO4instead of palladium carbon/H2catalytic system, p-nitrobenzyl (PNB) and p-nitrobenzyloxycarbonyl (PNZ) the protecting group can be removed from meropenem ester to obtain meropenem with an overall yield of up to 92%. Optimum reaction conditions are as follows, with THF/H2O as solvent, 4.0g zinc powder as catalyst, 3.0g KH2PO4, reacting for 3.5 h under 30℃, the target compound structure is confirmed by 1HNMR.

zinc powder; catalytic hydrogenation; deprotection; meropenem

2017-03-22

王玉芳(1985-)，女，河北石家莊人，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，博士，主要從事金屬催化下的有機(jī)合成研究工作.

1009-4873(2017)04-0032-03

TQ465

A