醋酸麦迪霉素.doc

醋酸麦迪霉素 090601251 09化本2曾振摘要: 醋酸麦迪霉素(midecamycin acetate,MA)又称9,3”-二乙酞麦迪霉素。由日本明治制革株式会于1985年7月在日本上市, 经过对MA的多年临床及基础研究, 取得了令人鼓舞的成果, 其质量控制标准收入日本抗生物质医药品基准解说1986年和1990年版,成为一个很有前途的大环内醋类抗生素。关键词：杀菌类物质 提取 表征 化学和物理性质 功能性及展望1.醋酸麦迪霉素的制取：1.1目前工业生产以麦迪霉素1 为起始原料,经直接酰化、醇解,得到醋酸麦迪霉素3 ,反应式如下:酰化过程是关键步骤。麦迪霉素1 三个羟基的反应活性不同,3位叔羟基的活性明显低于9、2位仲羟基。用常规试剂醋酸酐、吡啶与麦迪霉素1 反应,当温度低于60 时,3位羟基酰化率极低,而在较高温度(100 ) 下3位羟基酰化率有所提高,但分子内异构化和过度酰化等副反应也相应加剧,导致9 ,2,3- 三乙酰麦迪霉素2 的生成量极少。采用乙酰氯为酰化剂,以4 - 二甲胺基吡啶(DMAP) 为催化剂,成功地在较低温度下合成了9 ,2,3- 三乙酰麦迪霉素2。 经醇解得到醋酸麦迪霉素3。在工艺研究过程中用正交试验考察了原料配比、反应温度和反应时间等因素对产物收率的影响。找到了较佳的工艺条件,酰化反应的收率为97. 5 %,目的产物3 的总收率为84 %,高于文献4 (40 %55 %) 水平。1.2实验过程： 9 ,2,3- 三乙酰麦迪霉素2 的合成在装有电动搅拌器、温度计和无水氯化钙干燥管的三口瓶中加入醋酸乙酯6 0mL , 麦迪霉素1 (0. 03 mol) 24. 5 g ,三乙胺(0. 12mol)16.6mL ,DMAP 适量冰浴冷至5 后,加入乙酰氯(0. 1 mol) 7. 2 mL ,保温搅拌反应5 h 然后加热至60 ,搅拌10 h 用适量水洗至酯层接近中性,减压蒸出醋酸乙酯,得固体2 (0. 029 2 mol) 27. 5 g 收率:97. 5 %. 醋酸麦迪霉素3 的合成在装有电动搅拌器、温度计的三口瓶中加入甲醇(80 %) 300 mL ,9 ,2,32 三乙酰麦迪霉素2(0. 010 6 mol) 10. 0 g ,回流搅拌反应10 h1 减压回收溶剂至干1 冰浴下,缓慢加入酸性磷酸缓冲液至物料全溶. 活性炭脱色,过滤,滤液用6 mol NaOH调pH值至8. 59. 5 间,析出白色结晶。过滤,滤饼用水洗涤,干燥,得白色固体3 (0. 009 1 mol) 8. 2 g ,收率:85. 8 %(两步总收率:84 %) 1.3结果与讨论：（1）催化剂的影响通过分析麦迪霉素1 的分子结构,3位叔羟基周围存在较大的空间障碍。直接酰化具有较大的难度， 使用普通的酰化催化剂,如吡啶、三乙胺、N ,N - 二乙基苯胺等难以得到满意的收率。4 - 二甲胺基吡啶是一种新型的高效酰化催化剂,用于催化酰化反应具有反应速度快、反应温度低、收率高等优点,尤其适应催化空间障碍较大叔醇的酰化。将其用于麦迪霉素1 的直接酰化过程,反应在较低温度下顺利完成,避免了副反应的干扰,结果令人满意。4 - 二甲胺基吡啶的碱性与极性较吡啶明显增强(DMAP pKa :9. 70 ,:4. 40 ;吡啶pKa :5. 29 ,:2. 23) 。催化麦迪霉素1 的酰化反应时,DMAP 先与乙酰氯形成N - 乙酰基- 4 - 二甲胺基吡啶盐,明显增强了酰基的正电性,因此可以在较低的温度下,顺利地与空间障碍较大的3”位叔羟基。反应1(2)原料配比、反应温度和反应时间对收率的影响实验发现:除催化剂外,原料配比、反应温度、反应时间对9 ,2,32 三乙酰麦迪霉素2 的收率有较大的影响。 为此,把麦迪霉素1 的投料量固定为0. 03 mol ,三乙胺与麦迪霉素1 的摩尔比为1. 04. 0 ,按三因素、三水平,用L9 (34) 正交表进行试验1 其方案与结果见表1 和表2。根据表2 的数据,可知反应温度对收率的影响最大,而物料配比、反应时间为次要因素;影响因素的主次顺序依次为B , C, A。 分析K 值,得出较好的合成条件可能是:B3 , C2 , A3而方差分析的结果,可知各因素的均方大小与极差大小顺序一致,则因素的主次顺序也依次为B 、C、A。F值也说明:B 因素显著, A 、C 因素不显著。 所以,合成化合物2 的较理想的工艺条件应是: B3 、C2 、A1。按照该组合,进行了平行试验,结果列入表3。 表3 的数据说明:由选定组合进行的实验,重现性好,平均收率 97. 2 %。1.3结论1) 以麦迪霉素、乙酰氯为原料,4 - 二甲胺基吡啶为催化剂,三乙胺为缚酸剂,在较低温度下,成功地合成了9 ,2,3- 三乙酰麦迪霉素2 ,反应过程中没有发生分子内异构化和过度酰化的现象。将9 ,2,3- 三乙酰麦迪霉素2 醇解,得到高收率、高纯度的目标产物醋酸麦迪霉素3。2) 通过正交试验对原料配比、反应温度和反应时间进行考察,确定最优的工艺条件是:麦迪霉素与乙酰氯的摩尔比13. 3 ,反应温度60 ,反应时间10 h ,由此条件进行的酰化反应收率高达97 %。醇解后,醋酸麦迪霉素的总收率为84 %(以对麦迪霉素计) 。2 醋酸麦迪霉素的表征: 醋酸麦迪霉素主要有两种晶体类型：非晶形和晶形，下面着重讨论这两种晶体类型。目前, 非晶形转化的技术已有多种, 如采用冷冻千燥法使熔融液体快速冷却, 但得到的非晶形不太稳定, 而利用多次粉碎法和喷雾干燥法, 得到的非晶形则能满足稳定性要求, 且适合于工业化。以下以乙基纤维素为稳定剂, 氯仿为溶媒, 将1晶形经喷雾干燥法转化为非晶形, 并探讨了其影响因素 2.1材料与仪器晶形1（自制）, 乙基纤维素（分子量8万左右, 上海化学试剂二厂）WP-1.5型微型喷雾干燥机（化工部北京化工研究院）,X 线光栅衍射仪（日本理学公司D/Max-3D型）, 偏光显微镜(Olympus BH-2型)。, 高效液相色谱仪（Waters 990型）。2.2实验方法（1）制备非晶形晶形1溶于氯仿约用（1g约为20ml）, 加入乙基纤维素（约晶形1的10%）混合均匀。以喷雾干燥机气流业嘴式干燥。进口温度100130, 出口温度6080, 入口处压缩空气的压力245441kPa, 加料速度为0.51k/h。于旋风分离器中分离得非晶形1。(2)结晶性的考察取晶形1与非晶形1各少许置载玻片上,加1滴水, 用盖玻片将其均匀分散, 观察倍率调节至10x10, 5min内观察结果。(3)X线衍射(4)乙基纤维素含量测定以液相色谱法测定。采用示差折射检测器, -Boudage-Linea柱, 流动相为0.02%十二烷基硫酸钠甲醇溶液。(5) 溶解度晶形1及非晶形1在水或羟丙基甲基纤维素水溶液中的溶度是通过紫外吸收光谱仪在231波长处测定1在溶液中的浓度进行的。（6）稳定性的考察 非晶形1于室温保存1年或3年后对其结晶性考察。2.3实验结果与讨论 （1）喷雾干燥条件对非晶形转化的影响进出口温度太低时, 溶剂蒸发不完全, 所得非晶形1不燥。进出口温度太高时, 喷出物料雾化不好, 容易结块导致非晶形转化不完全。气压大小对形成的非晶形的粒度有较大影响。当压力太大时, 形成的非晶形1太细, 有很多随尾气排出, 影响收率。将压力降到一定范围（245441kPa）内, 粒度增大, 又能保证非晶形转化完全。（2）结晶性的比较晶形1于偏光显微镜下观察时为柱状结晶, 有偏光；而非晶形1无偏光, 其外观为微小圆球状。（3）X线衍射图谱晶形1与非晶形1的线衍射图谱（图1）有明显差异。（4）溶解度的比较溶解度曲线见图24, 温度降低, 1的溶解度增高。非晶形的水溶性远大于晶形。非 型。 晶形在水中的溶解度不会达到平衡状态, 随着时间的推移, 溶解度逐渐降低。另一方面,非晶形固体在0.2%HPMC溶液中的初始溶解度与在水中一样, 且不随时间推移而降低。这表明非晶形1在水中经一段时间后会转化为晶形, 溶解度降低, 而在HPMC溶液中则溶解度不变, 非晶形较为稳定。（5）稳定性非晶形1是一种高能状态, 易转化成更为稳定的晶形状态。但经本文叙述的喷雾干燥法所得的非晶形能达到药剂学要求, 经室温放置1年或3年后检查仍为非晶形。2.4结论以乙基纤维素为稳定剂, 氯仿为溶媒, 在适当的工艺条件下经喷雾干燥制备的非晶形1完全符合中国抗生物质医药品基准要求。3 醋酸麦迪霉素化学性质和物理性质3.1醋酸麦迪霉化学名（4R,5S ,6S ,7S ,9R ,10R ,11E,13E,16R）10乙酸氧基63, 6二脱氧4（3氧乙酞基2,6二脱氧3碳甲基4氧丙酰基L核糖己吡喃糖基）3（二甲基氨基D吡喃葡糖基氧基5甲氧基9,16二甲基4丙酰氧基一2氧代氧杂环十六碳11, 13二烯7乙醛3.2物理性质：本品为白色结晶或结晶性粉末, 无臭无味, 极易溶于氯仿及二氯甲烷, 稍难溶于甲醇, 难溶于乙醇和正丙醇, 几乎不溶于石油醚、正丁烷或水中, 稳定性高。在25mg/ml 的水悬浮液中pH值为6.5,呈微酸性 。20g/ml 的甲醇溶液在波长230233nm处有最大吸收。 片剂及颗粒剂均有较好的稳定性, 片剂在室温, 漫射光下可密闭保存39个月, 在40相对湿度81%的条件下可放置2个月。化学性质：醋酸麦迪霉素(midecamycin acetate,MA)是由麦迪霉素（medimycin，MDM）9位及3”位羟基的乙酰化衍生物合成。研究表明：（1）C-9位羟基酰化物，对革兰阳性菌有活性, 对革兰阴性菌无活性。酸化碳链增长, 活性降低, 低级脂肪链酞化活性与MDM相等, 增至4碳链时降低,至8碳链时无活性；一般讲C-9位酞化抗菌活性降低, 但有些衍生物体内活性较好。(2)C-3”位羟基酰化,可增加脂溶性, 改善药代动力学性质, 且对其他大环内醋类抗生素耐药菌也有良好的抗菌作用, 实验证明, 对腹腔内感染金葡萄的小白鼠的保护试验效力比MDM强24倍。9 ,3”-二乙酞化衍生物的体外活性和MDM几乎无差别。但体内活性却显著优于MDM。原因之一可能是由于分子结构中增加两个乙酞基, 使脱酰基的代谢缓慢, 体内浓度大大增加。抗菌作用：（1）体外抗菌作用MA对金葡菌、表葡菌、链球菌、肺炎球菌等革兰阳性菌有很强的抗菌作用（表1）。本品对流感嗜血菌、弯曲杆菌、百日咳杆菌、淋球菌也具有很强抗菌活性（MIC为0.050.78g。但是对大肠杆菌, 肠炎沙门菌、痢疾志贺菌、肺炎克雷伯菌、摩氏摩根菌、普通变形菌、粘质沙雷菌和绿脓杆菌活性弱（MIC100g/ml）。本品对厌氧菌也显示高度活性, 对短小消化链球菌5299、微小消化链球菌5461 、分叉拟杆菌ATCC25662、脆弱拟杆菌2271、脆弱拟杆菌6869 , 多形拟杆菌E1、吉氏拟杆菌E-32、栖瘤胃拟杆菌C12 的MIC分0.20,0.39,0.78,3.13,1.56,6.25, 3.13,1.56g/ml。MA对肺炎枝原体（15株）的MIC 为0.00100.0625g/ml,显示强大活性。MA 对耐红霉素(EM)金葡菌和耐氨节西林金葡菌等具有良好的抗菌活力,MIC 分别为1.566.25和0.786.25g/ml。（2）体内抗菌作用有人证实,MA在人体内降解成8种代谢物,血中主要为代谢物Mb-12, 这些代谢物也有抗菌活性,M b-12对厌氧菌的MIC比M A 差, 但能达到临床上所需要的有效抗菌浓度。M A 及其代谢物的体外抗菌活性与M D M 几乎相同, 但在体内对所有试验菌都优于M D M , 治疗葡萄球菌感染症, 淋球菌感染及肺炎双球菌感染的效果分别为M D M 的1.75 倍、1.9 倍及8.2 倍, 对实验性小鼠腹腔内感染疗效也显示出M A 在体内更能发挥很强的抗菌活力( 见表2)。4 醋酸麦迪霉素的功能性及展望 （1）药理：体外抗菌试验表明, 本品对革兰氏阳性及阴性菌、支原体、厌氧菌均有良好的最小抑菌浓度。对临床分离菌株的抗菌力与麦迪霉素相当。其作用机理据认为是抑制蛋白质的合成。对实验小鼠腹腔内感染能比其他大环内醋类抗生素发挥更好的抗菌作用。（2）药代动力学：大鼠口服给药后4小时达最高血浓度。其后经若干代谢途径分解。人给药后30分钟达最高血浓度。尿中排泄率在, 以1%以下。即使连续服用也无蓄积倾向。（3）临床评价：双育试验中用麦迪霉素和交沙霉素作对照, 用于皮肤软组织感染、扁桃体炎、支原体肺炎、中耳炎等四种疾病, 结果是本品与对照药获同等效果, 副作用的程度也相同, 无特殊的副作用。（4）适应症：适用于醋酸麦迪霉素敏感的葡葡球菌属、溶血性链球菌、肺炎球菌、消化球菌属、消化链球菌属、流感杆菌、百日咳杆菌、支原体属等引起的下列感染毛囊炎、疖、痈、蜂窝组织炎、察疽、皮下脓肿、感染性粉瘤、咽喉炎、扁桃体炎、支气管炎、肺炎、原发性非典型性肺炎、百日咳、中耳炎、牙周炎等。（5）联合其他抗生素对绿脓杆菌起作用Mashimo等证实联用醋酸麦迪霉素与-内酞胺类抗生素可成功地治疗绿脓杆菌感染。这是由于-内酞胺类抗生素使绿脓杆菌细胞壁受损, 醋酸麦迪霉素便可进入