（药物化学专业论文）甲磺酸帕珠沙星的合成.pdf

中文摘要 甲磺酸帕珠沙星属于国外开发上市的第四代喹诺酮类药物，在国内属于三类 新药。目前与国内市场上销售额最高的三个喹诺酮类药物左旋氧氟沙星、氧氟沙 星和环丙沙星相比在抵抗体外细菌的活性和药理毒性方面都具有很大的优势，在 国内市场上具有极大的生产和销售潜力。所以帕珠沙星的工业化生产具有很大的 经济价值和市场前景。 本文参照文献报道的合成路线作了以下几个方面的研究： 1 以左旋氧氟沙星中间体( ( s ) - 9 ，l o 一二氟一3 一甲基一2 ，3 一二氢一7 一氧代一7 一h 一 吡啶并 1 ，2 ，3 - d e 1 ，4 苯并嚅嗪- 6 - 羧酸乙酯) 为起始原料，经亲核取代、 选择性脱羧、环丙化、水解、经典h o f m a n n 重排和成盐单元反应合成甲磺酸帕珠 沙星，总收率4 2 4 6 。其化学结构利用红外光谱、质谱和核磁共振光谱等技术 进行确证。 2 采用高效层析硅胶板对第一步亲核反应进程进行监控。以甲醇：氯仿：乙 酸乙酯：浓氨水= 3 ：7 ：0 5 ：0 5 混合溶剂作为展开剂，采用光学检测进行定性 分析。 3 对各步反应机理进行分析，重点研究了亲核取代反应和h o f m a n n 重排反应。 课题选用d b d m h - h g ( o a c ) 。作为h o f m a n n 重排反应试剂，反应条件温和，收率大大 提高，适合工业化生产。 关键词：帕珠沙星亲核取代h o f m a n n 重排 a b s t r a c t p a z u f l o x a c i nm e s i l a t ei st h ef o u r t hg e n e r a t i o no fq u i n o l o n ea n t i b a c t e r i a la g e n t s t h a th a sb e e nc o m ei n t oo v e r s e a sm a r k e tr e c e n t l y , a n di st h et h i r dk i n d so fn e w p h a r m a c e u t i c a li nc h i n a c o m p a r i n gt o t h et h r e eq u i n o l o n ea n t i b a c t e r i a la g e n mo f l e v o f l o x a c i n ，o f l o x a c i na n dc i p r o f l o x a c i n ，w h i c hh a v et h eb e s ts a l ei nh o m em a r k e t ， p a z u f l o x a c i nm e s i l a t eh a st h eo b v i o u sa d v a n t a g e si nb o t ho fr e s i s t i n gt h e a c t i v e b a c t e r i ca n dp h a r m a c o l o g i c a lt o x i c i t y s oi th a sh u g ep o t e n t i a lo fp r o d u c t i o na n d s e l l i n gi nh o m em a r k e t ，a n di t s i n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o nh a st h ep r o d i g i o u s e c o n o m yv a l u ea n d m a r k e tp r o s p e c t r e f e r r i n gt ot h es y n t h e s i sr o u t e so fr e f e r e n c el i t e r a t u r e ，t h ef o l l o w i n gt h r e em a i n a r e a so fs t u d yh a v eb e e nc a r r i e do u ti nt h er e s e a r c ho ft h i sp a p e r 1 p a z u f l o x a c i nm e s i l a t ew a ss y n t h e s i z e df r o m ( s ) - 9 ，10 - d i f l u o r o - 3 一m e t h l y - 7 - o x o - 2 ， 3 - d i h y d r o 一7 h p m d o 【1 , 2 ，3 d e 【1 , 4 】b e n z o x a z i n e 一6 一c a r b o x y l a t e ，b yn u c l e p h i l i c s u b s t i t u t i o n ，s e l e c t i v ed e c a r b o x y l a t i o n ，c y c l i ca d d i t i o n ，h y d r o l y s i s ，h o f m a n n r e c o m p o s i t i o na n ds a l tf o r m a t i o n ，t h eo v e r f l ly i e l d w a s4 2 4 6 t e c h n o l o g i e s ，s u c ha s i n f r a r e ds p e c t r u m , m a s ss p e c t r u ma n dn u c l e u sm a g n e t i s ms p e c t r u m , w e r ea p p l i e dt o i d e n t i f yt h ec h e m i cs t r u c t u r eo ft h i sc o m p o u n d 2 am e t h o d ，w h i c ha d o p t i n gh i 曲e f f e c tc h r o m a t o g r a p h yt l cp l a t ew a su s e dt o m o n i t o rt h ep r o c e s so fn u c l e p h i l i cr e a c t i o n ，w a sp u tf o r w a r d u s i n gm i x t u r eo f c a r b i n o l ：c h l o r o f o r m ：e t h y la c e t a t e ：a m m o n i a = 3 ：7 ：0 5 ：0 5a sd e v d o p e r , u s i n g o p t i c a lt e s tt om a k et h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i s 3 - a n a l y z i n gt h er e a c t i o nm e c h a n i s mo fe v e r yp r o c e s s ，e s p e c i a l l yt h en u c l e p h i l i c s u b s t i t u t i o nr e a c t i o na n dh o f m a n nr e c o m p o s i t i o nr e a c t i o nw e r es t u d i e d u s i n g d b d m h h g ( o a c ) 2a sr e a c t i o nr e a g e n to fh o f m a n nr e c o m p o s i t i o nw i t ht h em i l d r e a c t i o nc o n d i t i o ni nt h er e s e a r c h ，a n dt h ey i e l dh a si n c r e a s e dg r e a t l y , i ti sb e a p p l i c a b l et oi n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o n k e yw o r d s ：p a z u f l o x a c i nm e s i l a t e ，n u c l e p h i l i cs u b s t i t u t i o n ，h o f m a n n r e c o m p o s i t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨壅盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：什令弘兮 签字日期：边矽年钿孑 e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：竹全弘兮 签字日期： 埘年 钿膨日 导师签名：兰华缮导师签名：壶垮砭3 签字日期占细7 年歹月, o h 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 1 1 喹诺酮类抗菌药简介 1 1 1 概述 第一章文献综述 综观抗菌化疗剂的发展史，自2 0 世纪3 0 年代以来，大约每l o 年便有一类( 或 亚类) 新型化疗药物问世，例如：磺胺类药物( 3 0 年代) ；苄青霉素( 青霉素g ) ( 4 0 年代) ；红霉素、四环素和氯霉素( 5 0 年代) ；广谱半合成青霉素类( 如氨苄西林、 苯唑西林) 、第一代头孢菌素类、氨基糖苷类抗生素( 6 0 年代早期) ；广谱青霉素 类和第二代头孢菌素类抗生素( 7 0 年代) ；第三代头孢菌素类抗生素和喹诺酮类 药物( 8 0 年代) 。据文献报道口，喹诺酮类药物与其它抗菌药物的作用点不同， 它们的作用靶位为细菌的脱氧核糖核酸( d n a ) 旋转酶，影响细菌d n a 的正常形态与 功能以达到抗菌目的。细菌的双股d n a 扭曲成为螺旋状存在于细菌体内，否则， 其长度会远远超过细胞壁，而无法容纳于其内，更无法进行正常的d n a 复制、转 录、转运与重组，使d n a 形成超螺旋的酶称为d n a 旋转酶，喹诺酮类抗茵药就抑制 此种酶，进一步造成染色体的不可逆损害，而使细菌细胞不再分裂。它们对细菌 显示选择性破坏作用。当前，一些细菌对许多抗生素的耐药性可因质粒传导而广 泛传播，但是，喹诺酮类药物则不受质粒传导耐药性的影响，这类药物与许多抗 菌素间无交叉耐药性，所以越来越受到人们的青睐。 1 1 2 喹诺酮类药物母核的基本结构 喹诺酮类抗菌药母核主要有四种结构： 喹啉核 h o 1 ，8 萘啶核 h 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 o r 1 o o o h 噌啉核吡啶并嘧啶核 图卜1喹诺酮类药物母核的基本结构 1 1 3 喹诺酮类药物母环的合成 ( 1 ) g o u ld - j a c o b s 环化反应 取代芳胺与乙氧亚甲基丙二酸二乙酯c ：h s o c h - ( c o 。c ：h 。) ：，( e m m e ) 反应生成芳 胺基亚甲基丙二酸二乙酯，再在一定条件下发生环合即为g o u l d j a c o b s 环化反 应。环化条件通常有两种，一种是在惰性高沸点的介质中( 如石蜡油、二苯醚等) 加热环合，如诺氟沙星和培氟沙星的成环反应；另一种是在l e w i s 酸存在下常温 或稍加热即可反应，如芦氟沙星的成环反应。前一种适用于对热稳定者，后一种 适用于对热不稳定者，反应如图卜2 所示。 n h r n i r r 4 r 图i - 2g o u l d - j a e o b s 环化反应 这种成环方法原则上只适用于制备n ，一位为一级烷基( 如乙基、丙基等 的 喹诺酮类化合物，除非环合前已经把取代基引入到氨基上，否则，环合后不可能 再把二级、三级烷基或芳香取代基引入到n 。一位。上图中，母环上的取代基r 。，r 。、 r 。及心根据不同的药物，可以是不同的基团，如卤素、氨基和烷氧基等。y 一般 为c 或n 原子。 ( 2 ) 由a 一取代芳甲酰基一1 3 一取代氨基丙烯酸缩合成环 由取代芳甲酰乙酸乙酯在醋酐存在下与原甲酸三乙酯反应生成a 一取代芳甲 酰基一b 一乙氧基丙烯酸乙酯，然后与各种脂肪胺或芳香胺反应，再经分子内亲核 取代反应形成母环，反应如图i - 3 所示。 天津大学硕士学位论文第章文献综述 r 4 r 图1 - 3 a 一取代芳甲酰基一b 一取代氨基丙烯酸缩合成环 而取代芳甲酰乙酸乙酯通常有两种制备方法，一种是通过芳甲酰氯与乙氧基 丙二酸二乙酯缩合，再部分水解脱羧而得口1 ，另一种方法是有取代芳基甲基酮在 强碱作用下与碳酸酯缩合而得h 1 。另外母环合成也可用乙腈或腈乙酸乙酯代替丙 二酸二乙酯，在经相同的步骤制得障1 。上图中离去基团r 。可以是f 、c 1 、b r 、s m e 、 s 0 ：m e 或n o 。，式中r 、r 。、r ：、r 。、及y 如前所述。 ( 3 ) 经d i e c k m a n n 环化反应形成母环 此法适用于制备n ，位上为烷基或环烷基毗酮酸，不适用于制备n 。位上为芳基 的吡酮酸，反应如图1 - 4 所示。 r 4 r c o o e t 图1 - 4d i e c k m a n n 环化反应形成母环 二羧酸酯类在金属钠、醇钠、氢化钠或氨基钠等强碱作用下发生分子内缩合， 生成a 酮酸酯即为d i e c k m a n n 环化反应。用此反应制备喹诺酮时，生成的产物均 为二氢喹诺酮，需要经过脱氢反应才能得到喹诺酮类衍生物。另外，由于此方法 必须在酯基的邻位引入一取代氨基丙酸酯，这就要求邻位基团必须有足够的活性， 最常见的离去基团是f 、c 1 ，式中式中r 、r ，、r 2 、r 。、i 乙及y 如前所述。 ( 4 ) 由苯并嚅嗪二酮与b 一羟基丙烯酸酯的钠盐反应成环，反应如图卜5 所示 天津大学硕士学位论文第章文献综述 r 4 r o o e t 图卜5 苯并嗯嗪二酮与b 一羟基丙烯酸酯的钠盐反应成环 苯并嗯嗪二酮与b 一羟基丙烯酸酯的钠盐在d m f 溶剂中反应即得喹诺酮衍生 物，该法收率高，而苯并嗯嗪二酮则由取代邻氨基苯甲酸与碳酸酯反应制得。式 中式中r 、r ，、r ：、r 。、凡及y 如前所述。 1 1 4 喹诺酮类药物取代基的构效关系与引入 ( 1 ) n 1 位取代基构效关系与取代基的引入 构效关系- d o m a g a l a 3 ，g e r s t e r 口1 ，m i t s c h e r 3 和o h t a 阳1 等人对n 一1 位取代基 的构效关系进行了系统的研究，结构表明：在简单的脂肪取代烷基或烯基中，乙 基最佳，体积与之相似的氟乙基、乙烯基类似物具有相近的活性，大于或小于乙 基的均使活性降低；在无取代基的环烷基系列中，环丙基最佳，随着环的扩大， 其抑酶活性与抗菌活性均降低，当环丙基上有取代基时，活性降低；当n - 1 位为 苯基时，其具有与乙基类似的活性，苯基上另有取代基时，有增强活性的趋势， 尤其对革兰氏阳性菌，苯基上取代基的位置对活性影响较为明显，活性强弱依次 为对位、邻位和问位，当n - 1 位是不同的卤苯基时，活性按f 、c l 、b r 的顺序大 幅度下降。 取代基引入一通常在未引入哌嗪基前，在k ：c o 。、d m f 存在下与卤代烷反应引 入n 一1 位取代基，特别是环丙基、苯基、叔丁基要在未成环前引入n 引，以避免哌 嗪环的4 位氮发生烷基化反应。若哌嗪环上有乙酰基，可直接引入环丙基。季 铵盐和亚砜也可作为向n ，位引入烯基的被消除基团。 ( 2 ) c z 位取代基构效关系 取代基以氢为最佳，对c 。位的一般化学修饰均使活性降低，当被甲基或羟基 取代后活性消失。郭惠元n 2 3 等曾合成2 位氮杂依诺沙星，发现远比依诺沙星活性 弱。由于c 。位靠近酶的结合位置，体积大时必将影响c 。位羧基与喹诺酮环的共平 面性。所以c ：必须是氢，除非它与n ，通过硫桥或碳桥形成小环。 ( 3 ) c 3 位的羧基与c 。位羰基构效关系 目前普遍认为3 位羧基与4 位羰基是喹诺酮类药物与d n a 旋转酶结合产生药效 必不可少的部分，对抗菌作用是必须的。因为喹诺酮类药物要发挥好的药效，必 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 须保持母核的共面性，c 。位的羧基与c 。位羰基就是保持这种共面性的最好基团。3 位羧基的改造，如被磺酸、乙酸、乙氧羰基等代替均使其抗菌活性消失。但诺氟 沙星的3 位羧基变为甲醛基后，体内活性是诺氟沙星的3 倍n3 1 ，培氟沙星的3 位羧 基被特戊酰氧甲酯代替后，体内活性提高一倍n 制，这是由于引入这些基团，增加 了体内吸收，同时在酶的作用下又迅速转变为羧基。c 。、c 。位与金属离子产生鳌 合，含a l3 + ，m 9 2 + ，c a 2 + ，f e 3 + 等制剂均降低口服吸收。 ( 4 ) c 。位上取代基构效关系 在早期构效关系的研究中大多认为c 。位被取代会降低化合物的抗菌活性。而 司帕沙星的问世使人们改变了这种看法，它对g 十菌、厌氧菌、衣原体尤其是对结 核分枝杆菌的抗菌活性均比环丙沙星强得多。对革兰氏阳性菌活性的影响依次为 n i l 2 o h c h 3 h ；光毒性依c i 3 h n h 2 。 ( 5 ) c 。位上取代基构效关系 在6 位引入1 个氟原子是喹诺酮发展史上第一个里程碑，它与无取代相比，不 论在抗菌活性方面还是在抑制促旋酶活性方面均大幅度提高，原因是引入的氟原 子，不仅可增强该化合物的脂溶性及对细菌细胞壁的穿透力，而且还可提高该化 合物与细菌组织之间的亲和力及与细菌d n a 旋转酶之间的亲和力。第三代喹诺酮 类抗菌剂的c 。位几乎都被氟取代。由于效果显著，在第四代研制过程中也保留c 。位 的氟原子。 ( 6 ) c ，位上取代基构效关系与取代基引入 构效关系一c ，位取代基影响药效与药物动力学的性质。c 。位取代基对抗菌谱、 抗菌活性和药物动力学均有较大影响，最常见的取代基是哌嗪基，哌嗪环上引入 甲基，可改善抗革兰氏阳性菌活性和药物动力学性质，延长半衰期：第三代氟喹 诺酮c 。位几乎全部都是哌嗪类似物。与此同时，具有与哌嗪环类似的骨架和空问 分布的取代基如吡咯烷基和硫代吗琳基等有优异抗菌活性的类似物也大量的涌 现。u n o n 踟等人对7 一位芳香取代基进行了研究，表明引入芳香吡咯烷基有利于提 高抗革兰氏阳性菌活性，但降低抗革兰氏阴性菌的活性。 取代基引入一7 位处于4 位羰基的对位，电子云密度相对较低，因此容易发生 亲核取代反应，作为亲核试剂的胺与喹诺酮7 位发生亲核取代反应时，所用的溶 剂是非质子性极性溶剂，如吡啶、d m f 、d m s o 、乙睛或n 一甲基吡咯烷酮等，常 用过量的胺作为脱酸剂，也可用k 。c 0 。、吡啶和三乙胺等。为了加强4 一位羰基的 吸电子效应，活化7 位卤原子，可利用4 一羰基、3 位羧基与无机或有机硼化合物反 应形成硼酸酯鳌合物。例如，7 一氯- 6 - 氟一l 一乙基喹啉- 3 - 羧酸与无水哌嗪反应时， 由于7 位卤原子不够活泼，反应选择性不强，有6 位取代的副产物生成，若用鳌合 物与无水哌嗪反应，则7 位氯被取代的产物收率高达9 5 以上n 6 侧。当用酯与胺反 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 应时，除生成7 位氨基取代物，也生成一定量的6 位取代氨基衍生物，这说明3 一 位羧基物比3 一位酯基物更有利于c ，位的亲核取代反应，这与羧基的吸电子诱导 效应大于酯基一致。此外，离去基团的邻位或对位若有吸电子基，则有利于亲核 取代反应的进行，反之，若为供电子基，则不利于反应进行。 ( 7 ) c 。位上取代基构效关系 c 。位氟取代的喹诺酮类化合物( 如司帕沙星、氟罗沙星) 虽然体内抗菌活性增 强，但同时光毒性也增加，所以在新开发的喹诺酮中，c 。位氟取代物已不多见， 而对c 。位改造最成功的一个取代基当属甲氧基，它的主要特点是增强了光稳定 性，降低光敏反应，如巴洛沙星、加替沙星、帕珠沙星等。s a n c h e z n 们等比较了 c 。位为h ，c l ，n 0 ：，n h ：，的活性。结果表明：体外活性c 。位c l 类似物最大，然后是 f 。h 和n 0 ：类似物，而n h ：类似物与n o ：相当。当比较c 。位是甲基、乙基、甲氧基和 乙氧基时，发现引入甲基也能增加活性，随着取代基体积的增大活性明显降低。 具体对活性贡献的顺序为甲基 h 甲氧基 乙基 乙氧基也刨。另外n ，位与 c 。位以桥健连接是有益的结构改造。 1 1 5 喹诺酮类药物的发展 喹诺酮的开发历史，按照其问世的年代顺序、抗菌作用与性能不同和药效学 特点，大致可以分为四个阶段乜1 捆3 第一阶段( 1 9 6 2 年一1 9 6 9 年) ： 此阶段亦称为第一代喹诺酮，上市品种有萘啶酸、毗咯酸、奥啉酸等。它们 仅对大多数革兰氏阴性菌有活性，而对革兰氏阳性菌和绿脓杆菌几乎无活性。它 们突出的特点是与其它抗生素之间没有交叉耐药作用。在体内容易被代谢，口服 后有一定量被吸收，但血浓度难达到有效杀菌水平，组织、体液中药物浓度低， 活性物质在尿中排泄率低，易产生耐药性，并且有明显中枢神经系统副作用。临 床上主要用于泌尿道感染，少数也用于其它局部感染，因临床疗效不佳，毒副反 应较大，现已极少应用( 化学结构式见图1 - 6 ) o c 2 h 5 萘啶酸 o o h o i c 2 h s o c o o hn 腑咖h 分几c 芷 奥啉酸吡咯米酸 图1 - 6 第一代喹诺酮类药物 天津大学硕士学位论文第章文献综述 第二阶段( 1 9 7 0 年一1 9 7 7 年) ： 此阶段上市的有西诺沙星、吡哌酸、氟甲喹、米诺沙星、罗索沙星等。它们 与第一代喹诺酮一样，主要对革兰氏阴性菌有活性，但它们有以下特点： ( 1 ) 不仅抗菌活性更强，而且对绿脓杆菌也有活性。 ( 2 ) 与萘啶酸有不完全交叉耐药性，对萘啶酸的高度耐药菌株也有活性。 ( 3 ) 体内代谢稳定，2 4 小时在尿中的回收率达9 0 ，它比萘啶酸有更好的临 床疗效，其服量也有所减少。 ( 4 ) 吡哌酸有更好的组织渗透性，在大多数组织中的浓度大于血中浓度，故 其临床应用又扩大到耳鼻感染。这种组织渗透性的改进，被认为是由于7 一位哌 嗪基存在之故。此后新喹诺酮的7 一位均含有一个碱性基团就是对这一性质的继 承。同时，在此阶段发现了喹诺酮对d n a 旋转酶具有选择性抑制作用，从而干扰 了细胞d n a 的复制、转录和修复重组，使细菌无法传代而被抑制。这一发现使人 们对喹诺酮作用机制的认识提高了一步。( 化学结构见下图1 - 7 ) 9 9 ( h p l c 面积归一法) 。 2 5 甲磺酸帕珠沙星化学结构的确证 2 5 1 甲磺酸帕珠沙星的化学名 化学名：( s ) 一( 一) - l o - ( 卜氨基环丙基) - 9 - 氟- 3 - 甲基- 7 - 氧代- 2 ，3 - - - 氢- 7 h - w 比啶 并 1 ，2 ，3 - d e 1 ，4 苯并嗯嗪一6 一羧酸甲磺酸盐 ( s ) 一( 一) 一1 0 一( 1 一a m i n o c y c l o p r o p y l ) 一9 一f l u o r o 一3 一m e t h y l 一7 一o x o 一2 ，3 一d i h y d r o 一 7 h - p y r i d o 1 ，2 ，3 一d e 1 ，4 b e n z o x a z i n e 一6 一c a r b o x y l i ca c i dm e s i l a t e 2 5 2 甲磺酸帕珠沙星的化学结构： h 2 5 2 甲磺酸帕珠沙星的分子式及分子量 分子式：c 。6 h ，。f n ：0 。c 儿o 。s 分子量：4 1 4 4 1 2 4 o h o j j h o s c 屹 o 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 2 5 3 测试用样品的精制方法 取甲磺酸帕珠沙星样品6 7 9 和甲醇7 0 m l 于1 0 0 m l 反应瓶中加热溶清。加入 活性碳0 8 9 搅拌3 0 r a i n 。趁热过滤，减压蒸干甲醇，加入无水乙醇6 0 m l 放置2 h 析出固体，过滤固体，适量乙醇淋洗，8 0 c 烘干，得淡黄色粉末状甲磺酸帕珠沙 星精制品4 9 9 。 2 5 4 理化性质和常数 甲磺酸帕珠沙星为白色或淡黄色结晶性粉末，无臭。 甲磺酸帕珠沙星易溶于水；溶于甲醇，0 1 m o l l 盐酸或冰醋酸；略溶于0 1 m o l l 氢氧化钠；几乎不溶于氯仿。 熔点：2 7 2 - 2 7 比旋度： q 文献值 q 2 5 5 元素分析 2 d 0 6 3 5 1 。 ( 1 0 m o l l 氢氧化钠液) 哿一6 4 2 。 ( 1 0 m o l l 氢氧化钠液) 甲磺酸帕珠沙星精制品经1 0 5 干燥至恒重进行c 、h 、n 、s 的元素分析，采用 日本m t - 3 型元素分析仪测定c 、h 、n 元素，采用氧瓶燃烧法分析测定s 元素，元素 分析结果见表2 - 4 表2 - 4 甲磺酸帕珠沙星元素分析结果 元素分析结果，实验值与理论计算值基本一致。 2 5 5 差示扫描量热法( d s c ) 差示扫描量热法( d s c ) 是在程序控制温度下，测量输给待测物质和参比物的 能量与温度关系的一种技术。差示扫描量热曲线用于待测物质的鉴别、纯度的检查 以及熔点的测定。甲磺酸帕珠沙星精制品经d s c 测定结果( 见图1 ) 。 甲磺酸帕珠沙星的d s c 图谱测的是分解为帕珠沙星的熔点2 7 3 9 0 。c 。 天津大学硕士学位论文 第二章实验部分 2 5 6 红外吸收光谱( i r ) 取甲磺酸帕珠沙星精制品( k b r 压片法) ，测得的红外光谱图( 见附图2 ) ，红 外吸收光谱数据及解析见表2 - 6 表2 - 6 甲磺酸帕珠沙星红外吸收光谱数据及解析 红外吸收光谱图测得结果与甲磺酸帕珠沙星化学结构式相符。 2 5 7 质谱( m s ) 分析方法：e u m s 。( 电子轰击法) 甲磺酸帕珠沙星精制品质谱图( 见附图3 ) 质谱分析数据及解析见表2 7 甲磺酸帕珠沙星精制品质谱测定，经裂解得到一系列碎片离子m e 为3 1 8 、2 7 4 、 2 4 5 、2 0 5 、2 0 3 、9 6 、2 8 等与己知甲磺酸帕珠沙星分子结构中离子碎片相吻合。 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 表2 7 甲磺酸帕珠沙星质谱数据及解析 2 5 8 核磁共振氢谱( 1 h - n m r ) 共振频率：4 0 0 m h z 2 7 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 溶剂：d m s o ，内标：t m s 甲磺酸帕珠沙星氢核磁共振谱图( 见附图4 ) 甲磺酸帕珠沙星氢核磁共振谱数据及解析见表2 - 8 甲磺酸帕珠沙星分子结构式及氢原子序号见图2 7 一h 2 n 。 o 。旦。一鲁一c h 3 6 图2 - 7 甲磺酸帕珠沙星分子结构式及氢原子序号 表2 8 甲磺酸帕珠沙星核磁共振氢谱数据及解析 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 为的氢是活泼氢，经加重水取代 后消失 甲磺酸帕珠沙星结构式中有1 9 个质子，在氢核磁共振谱中给予出了1 0 组峰， 从高场到低场，积分比为2 ：5 ：3 ：1 ：1 ：1 ：1 ：3 ：l ：l 对映着甲磺酸帕珠沙星结 构式中有1 9 个质子，68 6 6 - 9 2 4 p p m 和61 4 7 0 p p m 的宽峰，对映的分子中的4 个 活泼氢，69 2 4 ( 1 h ，s ) ，按取代基位移规律判断，是吡啶环上的质子峰。68 6 6 9 2 4 ( 3 h ， s ) 61 4 7 ( 1 h ，s ) ，结合氢取代基位移规律，前者应为氨基上两个活泼质子和磺酸 基上活泼质子的重叠峰；后者是羧酸上活泼质子峰。 甲磺酸帕珠沙星精制品的氢核磁共振谱与甲磺酸帕珠沙星分子结构式相符。 2 5 9 核磁共振碳谱( 1 3 c n m r ) 方法：采用质子去偶法及d e p t0 = 1 3 5 。测定 溶剂：d m s o 甲磺酸帕珠沙星1 3 c 核磁共振谱图( 见附图5 ) 甲磺酸帕珠沙星碳核磁共振谱数据及解析见表2 - 9 甲磺酸帕珠沙星分子结构式及碳原子的序号见图2 - 8 h o 。鬯o - s 一c h 3 o 图2 - 8 甲磺酸帕珠沙星分子结构式及碳原子序号 表2 - 9 甲磺酸帕珠沙星1 3 c 核磁共振光谱数据及解析 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 在1 3 c 核磁共振谱图中，化学位移83 9 2 7 - 4 0 5 3 p p m 是溶剂峰，其中84 0 6 6 p p m 是伯碳峰。 甲磺酸帕珠沙星分子结构式中有1 7 个碳，其中伯碳2 个，仲碳3 个，叔碳3 个， 天津大学硕士学位论文第二章实验部分 季碳9 个，在甲磺酸1 3 c 核磁共振谱图中，各个碳的归属与甲磺酸帕珠沙星分子结构 式中各个碳相吻合。 通过1 3 c 核磁共振d e p t 实验，当o = 1 3 5 。时，甲磺酸帕珠沙星的b c 核磁共振谱， 两个伯碳，三个叔碳为正峰，三个仲碳为反峰，九个季碳不出现峰，与甲磺酸帕珠 沙星的化学结构式中伯碳、仲碳、叔碳和季碳相吻合( 见附图6 ) 。 2 5 1 0 光学异构体分析( h p l c 法) 甲磺酸帕珠沙星光学异构体比例式含量高效液相色谱法测定。 测定条件 检测器：紫外检测器( 测定波长3 2 2 n m ) 色谱柱：i n e r t s i l - o d s 35 p m4 6 x 2 5 0 m m 移动相：乙腈：水：0 2 m 柠檬酸缓冲液= 8 ：9 1 ：l 混匀后a n d 一苯丙胺酸o 1 5 9 ， 加氯化铜( c u c l 2 2 h 2 0 ) 0 1 7 9 流量：1 5 m l m i n 测定温度：2 5 进样量：2 0 9 l 在上述色谱条件下，用移动相进样2 0 山，得h p l c 图 配制浓度为l m g m l 甲磺酸帕珠沙星左旋( - ) 体的溶液， h p l c 色谱图，保留时间为1 7 分2 7 秒( 见附图7 ) 。 配制浓度为l m g m l 甲磺酸帕珠沙星右旋( + ) 体的溶液， h p l c 色谱图，保留时间为1 6 分2 4 秒( 见附图8 ) 。 进样2 0 9 l ，测得 进样2 0 9 l ，测得 配制右旋( + ) 甲磺酸帕珠沙星1 ，左旋( ) 甲磺酸帕珠沙星9 9 的混合 溶液，进样2 0 9 l ，测得h p l c 色谱图，右旋体和左旋体仍能很好的分离( 见附 图9 ) 。 天津大学硕士学位论文第三章结果与讨论 第三章结果与讨论 3 1 第一步亲核取代反应机理与反应条件优化 3 1 1 反应机理 第一步反应属于亲核取代反应亲核试剂氰乙酸乙酯的活性亚甲基上有两 个吸电子基团，被碱夺取氢而生成单一的烯醇盐，然后以s n 2 机理进行反应，进 攻烃化剂左氧氟环合酯作亲核进攻反应机理可表示如下( 见图3 - 1 ) ： n ，、 n 岩一c h 2 - f + e h 砦捌一秽+ h 2 o e t o e t n i eh f 卜 蛮e r - f 0e r - f + o o c h 2 c h 3 ，e +卜 图3 1亲核取代反应机理 由于极性非质子溶剂d 肛能明显增加烃化反应速度，且在d m f 中左氧氟环合酯 和氰乙酸乙酯脱氢后生成的负离子均具有较好的溶解度，1 0 位上的氟离子由于受 到喹诺酮芳核电子云的排斥，反应易进行，收率可达8 5 b 8 1 。由于氰乙酸乙酯在 碱性环境中生成的负离子在水溶液中容易发生酸碱平衡，会影响负离子的浓度导 致活性减弱，且反应在强碱性环境中进行，左氧氟环合酯上的酯基遇水在强碱性 环境中会发生水解反应产生羧基，与碱发生副反应，故此反应必须在无水的条件 下进行。 r 距 一 h c i r n 川c 天津大学硕士学位论文第三章结果与讨论 3 1 2 反应条件的优化 ( 1 ) 碱性催化剂的筛选 文献 3 9 采用n a h 作为碱催化剂，n a l 属于强碱性催化剂，由于性质十分活泼， 极易吸潮，与空气中的水蒸气反应，生成n a o h 和氢气，不易保存。d m f 在强碱性 条件下易分解生成甲酸盐和二甲胺。由于氰乙酸乙酯与n a b l 反应剧烈会放出大量 热，从而使反应体系剧烈升温，所以在滴加氰乙酸乙酯时不仅反应瓶要在冷浴中 冷却至0 以下，且滴加速度要严格控制。在实验中发现若是将反应体系温度控 制在3 左右，则滴加需2 4 , 时以上，这就延长了反应的总体时问，且增加了控制 反应进行的难度。对于第一步反应优化主要是采用络合物保护酯基，然后进行亲 核取代，利用有机碱脱去羧基，同时脱去络合基团，前三步的总收率为8 2 5 7 。 此种方法使反应步骤增加，收率下降。因第一步反应中的氰基电子基团活性较强， 氰乙酸乙酯的p i l ， 2 0 0 7 年6 月( 已收录) 参与的科研项目： 本人参与了9 一 2 - ( 双新戊酰氧甲氧) 磷酰甲氧 乙基) 腺嘌呤、( s ) 一4 一( 甲硫基) - 2 - 2 一羰基- 1 - 1 1 比咯烷基 丁酰胺的合成研究工作。 天津大学硕士学位论文致谢 致谢 本论文的工作是在我的导师姜申德教授的悉心指导下完成的，姜申德教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来 姜申德老师对我的关心和指导。 姜申德教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向姜申德老师表示衷心的谢意。 姜申德教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷 心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，伍州、刘学鹏等同学对我论文中的原料制备 研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人张建辉，他的理解和支持使我能够在学校专心完成我的 学业。 o 匦 一、 u 口 、- - 匝 辖求亲心嚣罂篷餐 一f _ 告h 苦尊j ：f = _ i 毒? 嚣l - 一一 l ，：! 。 。 j ： - ：_ i ，r 1t ： l ；j j ：- l 一- 一：一一，：一一：一一 jdo - ) dt ：；啬：= ：，= ：士并 单 j ? - n i - ”i ， f i ，! ； 嚣；嵩：f 盂蓥f 篙昌 爵 瓮对i 韶忠j 黜霜 j lj - 4 j j 隅 ! = b d = j _ j i l j l j 二二l “ m j ! 二u 1 1 上j 1 五互! = + 剽焉 讲： 1h 琏燃董嫂 ：j ：1 l 三i ：型l 攀甄 慧阿五 雌 黼 陋壁 拓柏 ：i ：i l ：! ： 受 ! j 。f 一 ii 增孵龇 纠j j j 耳佩； 晷f 引引 址幽i星u甾v固磐米娶餐六卫；喇叁卷罂甾颦eb n 函 g m 一二=：r一一、 cr一， 臻一相竹一虬 ，-，r 三f 噼 _ 硼璺 惭曲 r 拼丽一 “p l-u”弼露焉薯翟矿一盼 廿nt ! 心瑙 上干 川飘 爵量川止南 i ： l ：i 6 一：1 k ： ， ： l ：i ? 乙窨 i | ? ：叮 ： 一 ； ： l “、， ： 、- 一 - j ! 暑 - _ _ _ = 0 4 r 乙昌 一 ：们 j - j 】 n i 甘 茧 高 o 。 一昌 厶_苣：“ 一一 t u 击 一 鼍 。 ： 1 _! 一： 妥量三 ， i 爨 r i 1 0 墨 百： 卜 丙 n 至 昌 口o e 景 西! a 譬： 一 l a! 堇分 n i 吕= u 墨2 = 堇吾室 co - 一8 山d 一 “一晏暑舌口呈 寸 雪尝董墨孟 寸一j j i3 等s 呈至 垂翥是= 毒暑 莒一誊 要是 - 辞+ 正萼。 主2 百f 蔓蓉 l 。 墨o7 壬 吾鱼。，。昌2 。占。是 暑 。 m ：= 喜 们 至 v 匝磐峰础会嚣罂器馨n匝 乙o t ，- 、 一一一一j 眚 皿 厶 n 9 l 0 z l 6 0 。s z 6 6 z 厶【o 。【 二e 0 。【 i s j ”面 卜 0 0 0 。【 6 9 e z m 。8 1 1 工 o r _ _ 一 ，一 一 p 1 一 ，一 寸、 一 l = ； i i ；j 8 0 l 0 ， f 霎_hv密辎轼挺辎蛹唧叁凿罂甾聱-寸匝 lrl 8 5 6 ， o 乙 臼 盯轩 e s s - 6 6 9 ，t 厶9 8 t t ，l 口t e 0 b s t ：【0 9 t 6 s ，t s l 9 t 日拿t 2 ；重量曼暑z _ h i ：_ 0：n_、， 口。 ，-q：q_， ：_3 点-：l、_，_：， ；一 ：d ：-f u：兰-