碳青霉烯和青霉烯类药物关键中间体4AA的工业化合成研究.pdf

复旦大学 硕士学位论文 碳青霉烯和青霉烯类药物关键中间体4-aa的工业化合成研究 姓名：戴乐 申请学位级别：硕士 专业：有机化学 指导教师：陈芬儿 20070602 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中 综了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写 过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确 的声明并表示了谢意。 作者签名：蕴盘!日期；翌z ：罗 论文使用授权声明 本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即。学校有权保 惭送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印 遵守此规定。 作者签名： 复旦大学硕士毕业论文 摘要 碳青霉烯和青霉烯抗生素是一类化学合成的新型弘内酰胺抗生素，它能够干 扰细菌细胞壁形成过程中肽聚糖链的交叉结合，从而抑制细菌的繁殖生长。由于 其具有较宽的抗菌谱，对需氧、厌氧革兰阳性菌和多数革兰阴性菌显示出极强的 抗菌活性，并且对b - 内酰胺水解酶显示出了较强的化学和代谢稳定性，在临床上 得到了广泛的应用。我国对抗生素需求较大，但是对于这一类新型的b 内酰胺抗 生素，国内目前尚无成熟的工业化合成路线，主要依靠从国外进口。 从上世纪八十年代开始。国外很多科学家对碳青霉烯和青霉烯抗生素药物进 行化学合成方法的研究，并且确定了以手性氮杂环丁酮( 4 a 八1 ) 为关键中间 体的合成路线。本研究工作通过两条具有代表性的路线合成得到了4 从。第一 条路线是手性池法，以l 苏氨酸为起始原料，经环氧化，再与化合物1 1 7 缩合 得到中问体1 1 9 ，接下来与催化量的l h m d s 和一当量氨基锂反应关环，硅烷保 护，水解，氧化，最后脱除保护基得到4 _ 从。总收率2 0 。第二条路线是不对 称氢化的方法合成4 - 从的路线，在手性络合金属钌催化剂的催化下，化合物1 6 被还原成具有两个手性中心的化合物1 7 。再经四步反应得到4 从，总收率3 3 。 另外，我们还合成了新颖的用于制备催化剂的手性配体，并成功应用于不对称催 化氢化反应。文章的最后，我们介绍了一种微波催化下的不对称差向异构化的方 法。它可以用来将氢化反应产生的非对映体转化为合成4 a a 所需要的中间体 1 8 。 总之，在我们的工作中，通过两条路线合成了4 从，取得了阶段性成果， 进一步研究目前正在进行中。 关键词：氮杂环丁酮，4 从，l 苏氨酸，不对称氢化，手性双膦配体，差向异 构化，微波催化 中图分类号：0 6 2 复旦大学硕士毕业论文 a b s t r a c t c a r b a p e n e m sa n dp e n e m s a sn o v e lc h c m o s y u t h e t i c1 5 - l a c t a ma n t i b i o t i c s ，c o u l d d i s t u r bt h ec r o s s l i n k i n go fp o p t i d o g l y c a ns t r a n d si nt h ef i n a is t a g eo fb a c t e r i a l c e l l w a l is y n t h e s i st oi n h i b i tt h eg r o w t ho fm i c r o b e s t h e s ec o m p o u n d s ，d u et ot h e i r o u t s t a n d i n gm e r i t so f b r o a da n t i b a c t e r i a ls p e c t r a , i n c l u d i n gm o s to f g r a m - p o s i t i v ea n d g r a m n e g a t i v es p o c i e s ，a n de n h a n c e dc h e m i c a la n dm e t a b o l i cs t a b i l i t i e st ov a r i o u s b c m - l a c t a m a s e s h a v er e c e i v e dm u c ha t t e n t i o na sp o t e n t i a lt h e r a p e u t i ca g e n t s 缸 c h i n a t h ei n c r c m s e dd e m a n do ft h i sk i n do fa n t i b i o t i c si sm a i n i ya p p e a s e db yi m p o r t f r o mf o r e g ac o u n 确e s i nt h ep a s tt h r e ed e c a d e s , m u c ha t t e n t i o nh a sb e e nd r a w nt ot h ed e v e l o p m e n to f e f f i c i e n tr o u t e st oc a r b a p e u e m sa n dp e n e m s a n dac o n v e n i e n ta n dp r a c t i c a lr e = h o d , w h i c hu t i l i z 圆c h t r a la z e t i d i n o n e ( 4 aa ，1 ) a sak e yi n t e a m e d i a t e , h a sb e e ne s t a b l i s h e d ht h i sa s s a y , w eh a v es y n t h e s i z e d4 - 从f r o mt w or e p r e s e n t a t i v er o u t e s r o u t eli s c h i r a lp o o lm e t h o d w eu s el - t h r o n i n ea sas t a r t i n gm a t e r i a l w h i c hw a sc o n v e r t e dt o i n t e r m e d i a t e1 1 9v i ae p o x i d a t i o nf o l l o w e db yc o n d e n s a t i o nw i t h1 1 7 p h o s p h o r y l t r i c h i o r i d ea n d 伍e t h y l a m i n ew e r eu s e da sc o n d e n s i n gr e a g e n t c a t a l y t i ea m o u n to f l h m d sa n dle q u i v a l e n tl i n h ew e 心i n t r o d u c e di nt h er i n gc l o s u r es t e p a r e r s i l y l a t i o n , h y d r o l y s i s ，o x i d a t i o na n dd e p r o t e c f i o n , 4 - a aw a so b t a i n e di no v e r a l l 2 0 撕e l d r o u t e2i sa s y m m e t r i ch y d r o g e n a t i o ns y n t h e s i sw a y c o m p o u n d1 6w a s r e d u c e du n d e rm t h e n i u r ac o m p l e xc a t a l y s i z e dt oa f f o r di n t e r m e d i a t e1 7w i t h2c h i r a l c e n t e r s , w h i c hw a sc o n v e r t e dt o4 a av i a4s t e p si no v e r a l l3 3 y i e l d i na d d i t i o n , w e v es y n t h e s i z e da l ln o v e ld i p h o s p h o m u sc h i f a ll i g a n d , w h i c hw a su s e dt op r e p a r e c a t a l y s t a n dt h i sc a t a l y s tw a sa p p l i e di nh y d r o g e n a t i o ns u c c e s s f u l l y a n da ll a s t , w e r e p o r t e d a m e t h o d o l o g y o f b a s e - c a t a l y z e d e p i m c r i z a f i o n o f( 5 r 6 r ) - 6 - m e t h y l - 2 - p h e n y l - 5 ，6 - d i h y d r o - i ，3 ，4 h - o x a z i n y l - 5 - c a r b o x y l i ca c i dm e t h y le s t e r ( 4 ) u n d e rm i c r o w a v ei r r a d i a t i o n i nc o n c l u s i o n , w eh a v ed e v e l o p e dt w os y n t h e t i cr o u t e s g r e a ti m p r o v e m e n t sh a v e b e e na c h i e v e d t h ef f f t h c rw o r ki nt h i sf i e l di ss t i l lu n d e r g o i n g k e y w o r d s ：4 aal - t h r o n i n e , a s y m m e t r i c l i g a n d ，e p i m e r i z a t i o n , m i c r o w a v ei r r a d i a t i o n - 2 复旦大学硕士毕业论文 第一章绪论 1 9 2 9 年英国科学家a f l e m i n g 发现第一个抗生素青霉素，在对抗细菌的 战斗中，为人类增添了一把利剑。但是由于大量地、错误地使用青霉素，使得细 菌对现有抗生素的耐药性也不断增强。这也就促使人类利用已经掌握的构效关系 知识，有针对性地对传统抗生素加以结构改造，从而不断推出新的抗生素药品 青霉烯和碳青霉烯类抗生素就是在此基础上，开发研究出来的一类新型的b 内酰 胺抗生素，它不仅对争内酰胺酶具有高度稳定性，而且抗菌谱广抗菌活性强， 与第三代头孢菌素无交叉耐药性，已首选于治疗多重耐药菌所致院内感染，成为 医药研究和开发中重要和活跃的领域。而化合物( 3 r ，被m 一乙酰氧基- 3 “l 旯卜叔 丁基二甲基硅氧乙基】_ 2 氮杂环丁酮( 1 ) 是合成这一类抗生素的关键中间体。 1 1 内酰胺类抗生素的发展及现状 自发现青霉素至今，已经历大半个世纪。但以青霉素为代表的阻内酰胺类抗 生素亦存在许多不足。第一，抗菌谱窄，对革兰氏阴性菌，尤其是绿脓杆菌的活 性低；第二。耐药菌较多，且具有较强的诱导耐药性；第三，易引起过敏反应， 近年来逐渐增多的过敏反应病例严重地限制了青霉素的应用；第四，对酸、酶的 稳定性差。针对这些缺点，除了以土壤、海洋等自然环境中继续寻找分离更有效 的新型抗生素外，也对原有抗生素进行了结构改造。1 9 5 9 年英国科学家c h a i n 利用大肠杆菌酰胺酶裂解青霉素g 制成6 氨基青霉烷酸( 6 - a p a ) ，并以此为原料 半合成抗生素。如耐青霉素酶的甲氧西林，耐酶可供口服和注射的苯唑西林，抗 菌谱广的氨苄西林。在此基础上，人们又从低活性头孢菌素c 经化学裂解得到 半合成的头孢菌素。如头孢噻吩、头孢唑啉、头孢他啶等许多抗菌或性较强的头 孢菌素。由于头孢菌素母核比青霉素母核可供化学修饰的部位多，并且对青霉素 酶稳定，因此半合成头孢菌素的工作比半合成青霉素的工作开展得更为活跃。从 第一代头孢菌素到目前的第三代头孢菌素得以上市并投入i 临床使用的已超过4 0 余种。 青霉烯( p e n e m ) 和碳青霉烯( c a r b a p e n e m ) 抗生素是七十年代初发展的一类全 新结构的p 内酰胺类抗生素。因其具有超广的抗菌谱、极强的抗菌活性，以及对 b 内酰胺酶稳定，受到国内外学者的普遍关注日本抗生素评论家预见。碳青霉 烯类抗生素将发展为二十一世纪细菌感染化疗药物的一支生力军”i 复旦人学硕士毕业论文 1 2 新一代的b 内酰胺类抗生素碳青霉烯和青霉烯 1 2 1 碳青霉烯类抗生素 碳青霉烯类抗生素问世于2 0 世纪7 0 年代，当时美国m e r c k 公司和英国 b d e c h a m 公司的科学家同时独立从链霉菌( s t r e p t o m y c e s c a t t l e y a ) 发酵液中分离出 第一个碳青霉烯抗生素硫霉素( t h i e n a m y e i n ) ( f i g u r e1 1 ) h 。其结构有别于 青霉素类的青霉烷环，不同之处在于两点：( 1 ) 噻唑坏中c 2 和c 3 间有不饱和双链， 另在1 位的硫原子被碳所替代。( 2 ) 碳青霉烯抗生素对细菌的靶体蛋白、青霉素 结合蛋白有良好的选择性毒性。活性试验表明该化合物具有极强的抗菌活性和极 广的抗菌谱。但同时也发现它的化学性质极不稳定，且易被人体肾脏中的脱氢肽 酶p h p i ) 水解，打开内酞胺环而失活，导致在体内生物利用度下降，而难于将 天然物作为药品进行开发。 + n h 3 i h i e n a m y c i n f i g u r e1 1s t r u c t u r e so f t h i e n a m y e i n 针对硫霉素化学稳定性差的特点，研究者对其结构进行修饰，使亚胺甲基化 而得到稳定的衍生物亚胺培南( h l l i p 锄e m 广，但该药物单独应用在体内易受肾 脱氢肽酶( d h p 1 ) 的降解，必须与d h p 1 抑制剂西司他丁钠( s o d i u mc i l a s t a t i n ) 联 合应用，从而保证亚胺培南能够正常的发挥作用；1 9 9 3 年，第2 个碳青霉烯类 抗生素帕尼培南( p a n i p e n e m ) “7 在日本上世，其对革兰阳性、阴性的需氧与厌氧 菌均有活性，对b 内酰胺酶稳定，但是该药物使用时，必须加入倍他米隆 ( b e t a m i p r o n ) ，其作用机理与前者不同，倍他米隆并不是d h p 1 抑制剂，本身也 没有抗菌活性，但其能够减少帕尼培南在肾组织的蓄积，从而减轻帕尼培南的肾 毒性。紧随一年美罗培南( m e r o p 锄矿旧又投人市场，是第一个可单独应用的碳 青霉烯类抗生素，其1 位上带有甲基，对d h p 1 稳定，并有一定的抗生素后效 应；2 0 0 2 年由美国默克公司开发上市的艾他南( e r t a p e n e m ) 对阴性菌的活性 强，是头孢菌素类的8 1 6 倍，也优于亚胺培南，是一个广谱长效，对d h p l 稳 定的碳青霉烯类抗生素。而同年由日本l e d c r l e 公司和美国氰胺( w y e t h ) 公司联合 开发上市的比阿培南( b i a p e n e r a ) ，较其他已上市的碳青霉烯类品种，其肾毒性几 乎为零，具有能单独给药，并且无中枢神经系统毒性，不会诱发癫痫发作，能用 复口j 人学硕 ：毕业论文 于细菌性脑膜炎的治疗的特点( f i g u r e1 2 ) 。有鉴于此，碳青霉烯类抗生素已成为 治疗治疗医院内严重感染，特别是重症监护病房( ( i c u ) 感染的首选药物。 i m i p e n e m o * 一。h 髑c 一i - 7 绳 d 、o o h 毫酊 c p f i g u r e1 2t h em a r k e t e de a r b a p e n e md r u g s 2 1 1 1现将碳青霉烯类抗生素的主要特征列举如下： 对革兰阳性菌、阴性菌、需氧菌、厌氧菌均有抗菌作用，是抗菌谱最广 的一类抗生素i 对大肠杆菌等革兰阴性菌的作用点是青霉素结合蛋- 2 ( p b p - 2 ) 与p b p 一3 ， 对革兰阳性菌为p b p 1 与p b p 2 ，对绿脓杆菌外膜通透力强； k 复旦入学硕i ：毕业论文 最低抑菌浓度( m i c ) 与最低杀菌浓度( m b c ) 近似； 对革兰阴性菌有一定的抗生素后效应( p o a t - a n t i b i o t i ce f f e c t ) ； 对大多数争内酰胺酶稳定，对超广谱p - 内酰胺酶( e s b l ) 亦稳定； 有的品种可被d i - i p - 1 分解； 有的品种可与t 氨基丁酸( g a b a ) 受体结合，有一定的中枢神经毒性。 2 1 1 2碳青霉烯类抗生素的构效关系 r i = h o r c h 3 c a r b a p e n e r n f i g u r e1 3s b - u c t u r e so f c a r b a p e n e m 碳青霉烯类抗生素之所以有如此广泛而高效的抗菌谱，是与其独特的化学结 构有关( f i g u r e1 3 ) 。它们所共有的碳青霉烯母核显示出对b 内酰胺酶的高度稳定 性，对头孢菌素耐药菌仍然发挥优良的抗菌作用。c 6 位的a 羟乙基侧链的反式 构像，也使得碳青霉烯类抗生素具极强的耐酶作用，若构像转变，则几乎不具耐 p 内酰胺酶的作用。典型的青霉素和头孢菌素在c - 6 位具顺式构象，则易被p 内酰胺酶水解。c 3 位的羧基是保证其具有较高活性和稳定阻内酰胺环状结构所 必需的。因此对碳青霉烯类抗生素化学结构改造主要集中在c - 2 位上。 己知硫霉素c 2 位的硫乙胺导致了硫霉素对铜绿假单胞菌的活性。但侧链上 3 位氨基具有高碱性，是引起争内酰胺环胺解的重要原因，它使得硫霉素化学性 能不稳定，在溶液浓度稍高或固体状态下会发生自身双分子破坏，而仅在很窄的 p _ h 范围内较稳定。降低氨基的碱性有助于提高化学稳定性，所以后来开发的临 床应用的碳青霉烯衍生物均为氨基取代物。新的研究表明忆，一般碳青霉烯类抗 生素有亲脂性和碱性两个部位的抗菌功能区。亲脂性提高，则抑制其抗革兰阳性 菌的能力：碱性提高，则抑制其抗革兰阴性菌的能力。因此，设计时，需平衡两 者，以获得对革兰阳性菌和阴性菌都有较好活性的化合物。烃链碳原子增加，可 明显增加该分子的亲脂性，使脂水分配系数发生改变。从而改变体内的吸收、分 布摊泄等：面烃基取代基大小的改变，则影响柔性分子的构象优势，改变药效基 团组分间的空间相互关系，干扰与受体或酶的最佳结合。 d h p 1 是碳青霉烯类的重要降解酶。b 内酰胺酶几乎以相同的速率水解任 何一种碳青霉烯、且无论是否有1 p 甲基存在。但研究表明，小鼠的肾肽酶能被 复口1 人学硕士毕业论文 1 p 甲基影响、这说明d h p - l 比p 内酰胺酶能精确识别1 - 1 3 甲基结构。比较美罗 培南、去1 b 甲基美罗培南、亚胺培南、l - b 甲基亚胺培南等，结果表明：1 - 8 甲 基取代物比相应物的v m a x k a 比值都大大降低廿。另有研究表明1 吨甲基取代 物对d h p - i 的稳定性并无提高。而1 1 3 甲基取代物在提高d h p i 稳定性的同时， 抗革兰氏阴性菌的活性也有所增强。 2 1 1 3当前主要研究动向与研究开发中的新品种 2 1 1 3 1 当前主要研究动向是在保持对肾脱氢肽酶稳定的前提下： 增强抗绿脓杆菌活性、抗甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌( m r s a ) 活性和提 高对肠球菌的杀菌作用； 延长t 协研制长效抗生素； 减弱中枢神经毒性： 降低成本，减轻病者负担。 2 1 1 3 2 值得关注的研究开发中的品种如下： e r - 3 5 7 8 6 “哺 l e n a p e n e m 由于被发现会对人的肝脏功能造成损伤而退出了临床实验。 e r - 3 5 7 8 6 是l e n a p e n e m 的一个修饰结构，对d h p - l 的稳定性接近于比阿培南而 高于美洛培南。对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌具有较高的抗 菌活性，对m r s a 有较强活性，优于美洛培南和l e n a p e n e m ；抗厌养菌活性略低 于美洛培南，与l e n a p e n e m 相近；抗铜绿假单胞菌活性优于美洛培南；对耐亚 胺培南和美洛培南的铜绿假单胞菌也表现出较强的抑制活性。 b m s - 1 8 1 1 3 9 1 7 1 0 b m s 1 8 1 1 3 9 在i8 。位引入了碱性基团，可通过膜孔蛋白以外的通道透过铜绿 假单胞菌膜，所以对亚胺培南、环丙沙星，头孢菌素耐药分离菌株有效。 b m s 1 8 1 1 3 9 抗假单胞菌、交替单胞菌、克雷伯菌活性强于亚胺培南、美洛培南、 环丙沙星、头孢曲松和万古霉素。抗生素后效应与美洛培南相似对d h p - l 的 稳定性高于美洛培南7 倍以上。 s m 1 7 4 6 6 1 9 s m 0 1 7 4 6 6 是一种新的注射用碳青霉烯类抗生素，由于在lp 位引入甲基和 季铵基提高了对d h p 1 的稳定。在2 位导入了吡啶并噻唑基，使s m 1 7 4 6 6 对 复且人学硕i ：毕业论文 m r s a 具有较强抗菌活性，其杀菌作用仅次于万古霉素。体外和体内抗菌活性研 究结果表明，s m 1 7 4 6 6 对m s s a 、m r s a 、m r s e 和化脓性链球菌、肺炎球菌、 肠球菌等均有良好的抗菌作用此外，s m i 7 4 6 6 的肾毒性比i p m 低。因此， s m - 1 7 4 6 6 是一个值得深入研究的碳青霉烯类抗生素 d x - 8 7 3 9 2 0 d x 一8 7 3 9 是一种新的抗假单孢菌的碳青霉烯类抗生素，在c 2 侧链的哌嗪环 n 上有一个( s ) - 5 一氨基2 羟基戊酮部分，它对多重耐药的铜绿假单胞菌有较强的 抗菌活性。体外抗菌活性研究结果表明，d x 8 7 3 9 对临床分离的多重耐药和对 i m p 耐药的铜绿假单胞菌有较好的抗菌活性，对这些耐药菌株仅部分呈现交叉耐 药。 c s - 8 3 4 2 1 埘 c s 8 3 4 是第一个可以口服的碳青霉烯类抗生素，是r 0 9 5 8 6 7 的酯型前体。当 c s 8 3 4 被肠壁吸收后，在体内迅速降解为r - 9 5 8 6 7 发挥抗菌作用。据报道长 期( 数月) 使用有新戊酸结构的1 3 内酰胺类抗生素，可能会降低骨胳肌的肉硷含 量，增加肉硷缺陷可能。虽然c s 8 3 4 也具有新戊酸结构。但到目前为止，还未 发现这种现象的发生，也未有肌肉疼痛或乳酸脱氢酶水平提高的报道。 c s 8 3 4 的原药r - 9 5 8 6 对革兰阴性，革兰阳性和厌氧菡具有广谱抗菌活性 对革兰阳性球菌不如亚胺培南，但好于些头孢霉素，如c e f p o d o x i m e 、 c e - f u r o x i m e 、c e f d i n i r 和c e f d i t o r e n 。r 9 5 8 6 对革兰阴性球菌的活性高于头孢霉 素对革兰阳性球菌活性。除粘质沙雷菌( s e r r a t i ar n a r e e s e e n s ) l t 缶床分离株外， r - 9 5 8 6 对肠菌科的大多数细菌表现出与亚胺培甫相似的活性。对淋球菌 ( n e i s s e r i ag o n o r r h o e a e ) 、百日咳博得特茵( b o r d e t e l l ap c r t u s s i s ) 、流感嗜血菌 ( h a e m o p h i l u s i n f l u e n z a e ) 等的活性比亚胺培南更强。但对铜绿假单胞菌活性较差 用革兰阴性和革兰阳性病原菌所引起的局部和系统性感染小鼠模型研究的结果 表明，c s 8 3 4 药效优于头孢霉素c e f l 刚o x i m e 、c e f d i n i r 和c e f d i t o r e n 。与阿莫 西林比较，对肺炎链球菌引起的呼吸道感染，阿莫西林对敏感菌的效果好于 c s - 8 3 4 ，对酎药株两者药效相当。 c s 8 3 4 有很好的耐受性，单剂口服达4 0 0 m g 天，多剂口服每天三次，每次 1 5 0n a g 。单剂和多剂服药的药代动力学参数非常相似，单剂口服的c m a x 和 a u c ( 生物利用度) 与剂量成正比。半衰期( 大约0 7 小时) 与剂量无关：血浆蛋白接 合( 1 6 0 ，2 i p * ) 恒定，与血药浓度无关。目前c s 8 3 4 处于i i 期临床试验阶段 墅垒! ! ! ：! 旦垫望里! 唑垫竺苎! 唑唑鲤! n a m ei k v e l e p ac o n s m t c t i r e f e n m c e 复旦人学硕l ：毕业论文 2 1 2 青霉烯类抗生素 1 9 7 5 年哈佛大学著名化学家凡b w o o d w a r d 通过研究传统的b - 内酰胺类抗 生素的构效关系指出：在青霉素类中，五员环和四员环的结合使争内酰胺环键角 发生扭曲巧。导致内酰胺键中的氮原子超出与其相连的三个原子所在的平面有一 定的高度，有此造成内酰胺键张力较大，破坏该氮原子与羰基共轭作用，致使 n - c 键能减弱，易受亲核试剂的进攻而与受体作用。而在头孢霉素类中，内酰胺 键中氮原子参与了双键的共轭，烯胺共振方式的存在阻碍了亚胺共振方式的形 成，使n - c 键电子云密度减弱，容易受到亲核基团的进攻由此可见，削弱n - c 键的作用，是提高b 内酰胺类抗生素抗菌活性的关键。基于上述结论，l lb w o o d w a r d 大胆提出了向青霉素骨架中引入双键，以增大内酰胺环反应性，从而 提高抗菌活性的设想，设计合成了青霉烯跖初期的化合物如6 苯氧乙酰氨基青 霉烯酸等因反应性高，极不稳定，与预期相反，未显示出良好的生物活性。随着 复b 夫学硕上毕业论文 科学家对碳青霉烯类抗生素不断地深入研究，尤其是从构效关系上认识了其作用 机理，也给青霉烯抗生素的改造工作指明了方向。借鉴碳青霉烯抗生素的结构特 点，用a 羟乙基侧链取代原来6 位上的酸胺基，既保持了青霉烯 内酰胺环的 反应性，又改善了稳定性，从而确立了青霉烯类抗生素的基础( f i g u r e1 4 ) 。经过 长时间的研究，于1 9 9 7 年始有第一个青霉烯类抗生素法罗培南( f a r o p 舶锄) 2 7 盈 投放市场，1 9 8 2 年意大利合成的利替培南乙酰氧基甲酯( p d f i p c n e ma c o x i l ) ”卵现 已完成临床评价，还有一些品种在研究开发中。 2 1 2 1青霉烯类抗生素的主要特征 抗菌谱广，抗菌活性强，对需氧菌与厌氧菌有良好抗菌作用。 毒性及耐药性低，抗绿脓杆菌活性强，对静止状态细菌亦有杀灭作用。 对争内酰胺酶高度稳定，并有抑制作用。对超广谱p 内酰胺酶 2 0 “ c o u 八h ( + a c 2 0 ) ：墨一 弋卜一如h + ，1 0 a m p 1 3 5 f i g u r e2 7 乙醛的氧化反应如果在大于2 0 的温度下进行，主要生成乙酸，有时候也 会 导到乙酸酐。如果温度在0 左右主要生成的是一种不稳定的过氧化物a m p ( a c e t a l d e h y d em o n o p e r a c e t a t e ) ( 1 3 5 ) 。g a l i t z e n s t e i n 和m u g d 卸研究发现，如果能 够严格控制反应温度，并且避免金属离子或者水等具有催化作用的物质干扰，这 一步反应可以实现较高效的转化一般认为该中间体a m p 可以看作是分子过 氧乙酸与一分子乙醛靠分子内氢键缩合而成a m p 对温度极为敏感，很容易分 解成两分子的乙酸或者乙酸酐。因此，针对我们所需的引入乙酰氧基的反应，如 果采用乙醛通氧气的方法，产物组分可能会相当复杂。 结合试验室具体情况，如果按照文献髓方法制各无水过氧乙酸的方法，并不 是太可取。基于上述考虑，我们尝试采用预先制备好的a m p 来进行反应，反应 过程中严格控制温度不超过1 0 通过比较，我们还发现体系的酸碱平衡对反 应的影响也至关重要，这一点可以通过控制加入无水乙酸钠的量来调节。经过此 番改进，反应效果较过去有了很大的好转。经g c m s 分析，反应粗产物中，4 从 的含量为8 3 ，通过重结晶的方法可进一步纯化。 由此看来，如果按照文献卯朋报道的方法来看引入乙酰氧基的氧化试剂最 好还是能够采用过氧乙酸的乙酸乙酯溶液，但是在目前，国内还没有厂家能够生 产出这种规格的试剂。所以关于该路线的最后一步反应，我们还在进一步的研究 探索之中。 复旦大学硕上毕业论文 2 2 2 实验部分 2 2 2 1 ( 羟甲基) 苯甲酰胺( 1 2 8 ) 的制备 于1 5 0 m l - - - 颈瓶中加入苯甲酰胺( 3 6 3g 0 3 m 0 1 ) ，的甲醛3 7 水溶液( 2 9 2 岛 o 3 6t 0 0 1 ) 和碳酸钾固体( 1 0 3g ，7 5m m 0 1 ) ，水( 3 6m l ) 加热至5 0 搅拌2 小时 冷却至室温，静置析晶。过滤得到标题化合物粗品4 1 2g a 水相用二氯甲烷( 2 5m l 3 ) 萃取，将浓缩后得到粗品合并，再用三氯甲烷( 4 0 m l ) 重结晶，低温下析晶， 过滤得4 3 og 化合物1 2 8 ，收率9 5 ，纯度9 9 3 m p 1 0 8 5 - - 1 0 9 2 ( l i t ” 1 0 7 - 1 0 9 1 1 hn m r ( c d c l 3 ) ：6 ：3 7 8 r - s ，l 心- h i l i ) ；5 0 ( d ，2 h ，c h 2 ) ；7 4 4 7 8 2 ( 1 n ，5 h 。 p h m 2 2 2 2 _ ( 氯甲基) 苯甲酰胺( 1 2 9 ) 的制备 于1 0 0m l 三颈瓶中加入五氯化磷( 2 0 8 吕0 1m 0 1 ) 和无水乙醚( 4 0m l ) ，充入 氮气保护。在冰盐浴中搅拌降温，控制瓶内温度在5 ，将n - ( 羟甲基) 苯甲酰 胺( 1 5 1g 0 1 m 0 1 ) 分批加入反应体系中，并保持反应温度低于o ，防止冲料 加毕，自然升至室温，继续搅拌两个小时。反应结束后，迅速抽滤得到白色固体， 用少量乙醚淋洗。抽空干燥，得1 4 4g 化合物1 2 9 ，可直接用于下一步反应。收 率8 5 ，纯度9 8 5 。 2 22 33 - n - i i 咯烷基- 2 , 3 烯丁酸甲酯( 1 2 6 ) 的制备 于2 5 0m l 三颈瓶中加入乙酰乙酸甲酯( 2 3 2g 0 2t 0 0 1 ) ，吡咯烷( 1 4 9g ，0 2 1 t 0 0 1 ) ，甲苯( 1 5 0m l ) 和对甲苯磺酸( o ，2g 1 0r e t 0 0 1 ) ，结水分离器和冷凝管，搅拌 下加热至回流温度，共沸带水2 个小时冷却至室温，减压除去溶剂得到租产物。 再用甲醇( 1 0m l ) 重结晶，冷却至室温，过滤得2 7 9g 化合物1 2 6 ，收率8 2 ， 纯度9 7 7 5 ，m p 6 8 9 31 2 ，( l i t 7 56 9 7 0 ) 。 复旦人学硕上毕业论文 2 2 2 43 - 羰基2 苯甲酰胺亚甲基丁酸甲酯( 1 6 ) 的制备 于1 0 0m l 三口瓶中加入1 6 7g 的3 - n - i 】比咯烷基- 2 , 3 - 烯f 丁酸甲酯和8 0m l 二 氯甲烷，冰水浴中搅拌降温，分批加入1 3 8g n - ( 氯甲基) 苯甲酰胺，并保持反应 温度控制在5 以下，加毕，保持此温度下搅拌l 小时将反应液倒入2 0 0m l 水中，分离出二氯甲烷层，水层静置析晶，过滤得纯品1 2g ，纯度9 8 6 ，水层 再用二氯甲烷萃取，与原先分离出的二氯甲烷溶液合并，浓缩后得耜品8 5g ， 纯度9 2 6 用5 m l 甲醇重结晶，得5 3g 化合物1 6 ，纯度9 8 3 收率9 0 。 m p 7 8 融7 9 6 ，( l i t “8 0 l 1 hn m r ( c d _ c 1 3 ) ：5 ：2 3 1 ( s ，3 h ，c h c h 3 ) ；3 7 5 ( s ，3 h ，o c 凰) ；3 8 7 - 3 9 6 ( m 3 h , c h c h z n h ) ；7 3 8 - 7 6 9 ( m ，5 h ，p h i l ) ， 2 2 2 5 催化剂i i r u ( 僻) 一b i n a p ) ( ，c y m e n e ) l 的制备 氲气氛中，于2 5m l s c h l e n k 管中加a f r u l z ( p - c y m e n e ) b ( 4 6m g , 0 0 4 8m m 0 1 ) ， ( r f s r n a , ( 5 4m g , 0 0 8 6r e t 0 0 1 ) ，乙醇( 4m l ) 和z 氯甲烷( 2m l ) ，加热至5 0 ， 搅拌反应l 小时后，停止搅拌，冷却至室温，减压除去溶剂，得到棕红色固体 1 0 0 m g 。 2 2 2 6 ( 2 s , 3 s ) - 3 羟基一2 苯甲酰胺亚甲基丁酸甲酯0 7 ) 的制备 氩气氛中，将3 羰基2 - 苯甲酰胺亚甲基丁酸甲酯( i o 吕4 0m m 0 1 ) ，催化剂 【x r u ( ( r ) b i n a p ) ( p - c y m c n e ) i ( 4 4 m g , o 0 4 r e t 0 0 1 ) ，以及甲醇和二氯甲烷的混合溶 剂( m e o h ：c h 2 c h = 1 ：7 3 0m l ) 加入高压釜中，将釜密封，置换入氢气( 5 0 k g c m 2 ) ，搅拌下加热至釜内温度为5 0 ，反应2 0 小时后，冷却至室温，排出 釜内压力，置换入氩气。将反应液转移至2 5 0 m l 单口瓶中，减压除去溶剂。加 入去离子水( i o om l ) ，搅拌溶解提取产物，过滤，水层浓缩后得到9 5g 化合物 1 7 ，收率9 5 粗产物经h p l c 检测含量为1 6 ：s s , n 1 7 ：a n t i 1 7 = 2 8 5 ：8 5 9 3 ：6 6 3 ，由此计 算d c 值为8 6 。 1 hn m r ( c d c i d ：6 ：1 2 6 ( d ，= 6 4h z ，3 h ，c h c h 3 ) ；2 6 3 ( d r , 1 h ，j ；6 4h z , c h 3 c h o h c h ( c o o m e ) c h 2 n h b z l ) ；3 6 3 纽ii h ，c h 3 c h o h ) ；3 7 1 鸭3 h ， c o o c h ，) ；4 0 3 ( m ，2 h ，c h 3 c h o h c h ( c o o h ) c h 2 n h b z l ) ；4 3 2 ( b r - s ，i h ，- n n ) ； 复旦大学硕上毕业论文 7 1 8 ( b r - $ ，1 h ，c h 3 c h o h ) ；7 3 8 - 7 7 8 ( i i l ，5 h ，a r 1 i ) 2 2 2 7 ( 2 s , 3 r ) - 3 羟基2 ( 甲基胺基) 丁酸( 1 8 ) 的制备 于5 0 0m l 三颈瓶中加入( 签，3 r ) - 2 苯甲酰胺甲基一3 羟基正丁酸甲酯( 3 0g 0 1 2t 0 0 1 ) 和1 0 h c i 水溶液( 2 0 0m l ) 。加热至回流，搅拌反应5 小时，冷却至室 温，过滤析出的苯甲酸，水层用甲苯( 5 0 m l 2 ) 洗涤后，加入到用7 3 2 # 阳离子交 换树脂装填而成的树脂柱中，去离子水洗至p h 值为6 ，流速为1 1 1 h 。换用l n 的氨水溶液冲洗，收集p n = 7 - 1 2 的洗脱液，减压除去溶剂水，加入甲醇( 1 0 0m l ) ， 低温保存过夜，析出大量白色固体，过滤得1 3 3g 化合物1 8 ，收率8 4 ，纯度 9 2 5 。 m p 1 9 1 0 - 1 9 1 2 1 hn m rg h o ) ：6 ：1 1 ( d ，- ，= 6 4h z 3 h ，c h c h 3 ) ；2 3 2 ( d i h ，= 6 4h z , c h 3 c h o h c h ( c 0 0 h ) c h 2 n h 2 ) ；3 0 8 ( 也2 h ，= 6 4h z ，c h ( c o o h ) c h 2 n h 2 ) ； 3 9 2 ( d q 。j f f i6 4i - i z , i h ，c h 3 c h o h ) i r ：b r ) 2 9 7 5 ，2 1 7 3 ，1 6 4 4 ，1 5 8 6u - t “ i - 。 2 2 2 8 固- 3 _ i - 1 一乙羟基l 氮杂环丁酮( 1 9 ) 的制备 于1 0 0m l 三颈瓶中加入( 2 s , 3 r ) - 3 一羟基2 - ( 1 甲基胺基) 丁酸( o 5 3 舀4r e t 0 0 1 ) 和_ 叔丁基2 苯并噻唑次磺酰胺( t b b s ) ( 1g ，4 2r e t 0 0 1 ) ，用氩气胃换三次，再加 入7 5m l 的乙腈，磁力搅拌，升温到8 0 ，滴加三苯基膦( 1 1g ，4 2r e t 0 0 1 ) 在甲 苯( 9m l ) 中的溶液，用1 5 小时内滴完，保温2 5 小时，冷却，过滤除去副产物， 减压除去溶剂，再溶解于甲苯( 5m l ) e e ，去离子水萃取产物( 1 0m l x 3 ) ，浓缩水 层，加入乙酸乙酯( 5 m l ) 加热溶解，低温析晶，过滤，真空干燥。得0 4 0 9 化合 物1 9 ，纯度8 5 。 1 h n m r ( c d c l 3 ) ：6 ：1 3 0 ( d ，j = 6 4h z ，3 h ，c h c h 3 ) ；2 1 8 ( s ，1 h ，- o h ) ；3 3 1 ( m 1 h , c h 3 c h o h c h c h 2 ) ；3 3 6 ( i n ，2 h , c h 3 c h o h c h c h 0 ；4 2 1 ( i n ，1 h ， c h 3 c h o h c h c h 。h b ) ；5 8 8 ( b rs ，n h ) 复旦天学硕士毕业论文 2 2 2 9 ( 9 3 【僻) 一l 叔丁基二甲基硅氧7 - 基1 氮杂环丁酮( 2 0 ) 的制 备 在配有温度计和干燥管的1 0 0n l l 三口瓶中加a ( s ) - 3 - 【僻) 1 - 乙羟基】氮杂环 丁酮( 3 5 舀3 0n l n l 0 1 ) 和d m f ( 4 0m e ) ，控制温度在2 5 左右，再加入叔丁基二 甲基硅氯( t b d m s c i x4 8 岛3 1r e t 0 0 1 ) 和咪唑( 2 1g ，3 1r e t 0 0 1 ) ，有略微放热，室温 下搅拌反应5 小时，原料消失。反应液倒入水( 1 0 0 m e ) 中，e a 萃取( 3 0 m l x 3 ) ， 有机层用l n 氢氧化铺溶液( 2 0m l ) 和饱和食盐东( 2 0m e ) 洗涤，无水硫酸镁干燥。 浓缩。p e 重结晶，冷冻析出。得5 4 4 9 化合物2 0 ，纯度9 7 6 ，两步一共收率 6 8 。 m p 6 6 5 - 6 8 1 ( l i t6 8 ) ，k 】d 2 0 = - 6 9 。( c h c i 鼻c = 1 o ) ，( l i t 神n 】d 丛= - 6 9 8 。1 1 hn m r ( c d c l 3 ) ：6 ：0 0 7 8 ( s ，6 h ，( c h 咖s i ) ；0 8 7 ( s ，9 h ，( c h 3 b c s i ) ；1 2 0h 3 h ，j = 6 4 h z , c h c h 3 ) ；3 2 3 ( m ，】h ，c h ，c h o h c h c h a h b ) , 3 3 5 ( d o ，= 4 2 h z ，2 8 h z , c h 3 c h o h c h