專利名稱：?；^孢菌酸環(huán)上的7-氨基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酰化頭孢菌酸環(huán)上的7-氨基的方法。
7-ACA(7-氨基-3-乙酰氧基甲基-3-頭孢烯-4-羧酸)，如下式所式
是一種眾所周知的化合物，已在各種合成中，特別是在許多頭孢菌素的合成中作為原料使用。
通過下列反應(yīng)步驟可得到多種最重要的頭孢菌素a)通過其氨基已被保護(hù)的選擇性取代的氨基噻唑基乙酸實現(xiàn)頭孢菌酸環(huán)上的7-氨基的酰化;
b)脫去被保護(hù)的氨基上的保護(hù)基;和c)用親核劑選擇性地取代頭孢菌酸環(huán)上的3-乙酰氧基甲基。
上述步驟的順序可隨意改變。例如，其順序可以是a)，b)，c);或a)，c)，b);或c)，a)，b)，有關(guān)描述可參見Journal of An-tibiotics，Dec.19781262-1271和BE-A-823861 by Takeda(關(guān)于抗生素頭孢替安)。
在每種情況下，都是用其氨基已被保護(hù)的選擇性取代的氨基噻唑基乙酸來進(jìn)行頭孢菌酸環(huán)上7-氨基的?；?，然后脫去氨基上的保護(hù)基。
可用于實踐中的已知的保護(hù)基需要使用昂貴的原料(如三苯甲游基和BOC)，還需要嚴(yán)格的引入反應(yīng)物的條件和嚴(yán)格的除去保護(hù)基的酸性條件。
直接在加合物上形成氨基噻唑環(huán)的不足之處在于它需要使用危險性很高的反應(yīng)物如雙烯酮類和酐類。
現(xiàn)已驚奇地發(fā)現(xiàn)如果氨基保護(hù)基是苯乙?；虮窖跻阴；色@得一些極其重要的優(yōu)點這些保護(hù)基價格低廉，易于引入，并且適合于促進(jìn)羰基反應(yīng)的條件，這些條件是與7-ACA反應(yīng)必不可少的。
用苯乙酸或苯氧乙酸保護(hù)氨基噻唑基乙酸(以便促進(jìn)其羧基反應(yīng))的氨基是非常重要的，因為這樣的保護(hù)可提供一種很難用化學(xué)方法除去的非常穩(wěn)定的加合物，由于這樣的保護(hù)使得所說的加合物能經(jīng)受隨后的化學(xué)處理而不涉及保護(hù)基。
此外，已驚奇地發(fā)現(xiàn)上述保護(hù)基可在極其溫和的條件下選擇性地除去，即在青霉素G酰胺酶或青霉素V酰胺酶存在下，基本上在室溫下，在水溶液中進(jìn)行簡單的水解，所說的酰胺酶可催化N-苯乙?；騈-苯氧乙?；被邕蚧糠值孽０锋I的水解，其水解速度比用該酶水解存在于反應(yīng)最終化合物的7位上的酰胺鍵的速度高得多。
青霉素G酰胺酶和青霉素V酰胺酶本身是已知的，例如在GB-A-1480850和GB-A-1473100中已描述了它們的應(yīng)用已知利用這樣的酶，通過酶促途徑(而不是化學(xué)途徑)，以青霉素G或青霉素V開始得到6-APA，而從頭孢菌素G或頭孢菌素V開始得到7-ADCA。
因此，可在水溶液中酶促水解而選擇性脫除的N-苯基-或N-苯氧基-乙酸保護(hù)基的應(yīng)用對于酰化頭孢菌酸環(huán)上的7-氨基，特別是在已知的7-氨基噻唑基頭孢菌素的合成中保護(hù)氨基和脫去保護(hù)基的方法體現(xiàn)出非常重要的經(jīng)濟(jì)上的和生態(tài)上的優(yōu)點。
還有一個特別重要的事實是反應(yīng)在水環(huán)境中發(fā)生并且可獲得高產(chǎn)率。
因而，本發(fā)明是關(guān)于一種酰化頭孢菌酸環(huán)上的7-氨基的方法，其中通過用其氨基已被保護(hù)的選擇性取代的氨基噻唑基乙酸酰化所說的氨基來制備7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物，然后脫除氨基上的保護(hù)基，該方法的特征在于氨基保護(hù)基選自苯乙?；虮窖跻阴；ㄟ^在分別選自青霉素G酰胺酶和青霉素V酰胺酶存在下，在0℃-50℃的溫度和pH5-9的條件下，于水溶液中進(jìn)行水解脫除保護(hù)基。
特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所說的水解可在15℃-35℃和pH6-8下進(jìn)行。
本發(fā)明還涉及新的氨基噻唑基乙酸及其α-取代衍生物，它們的氨基被選自苯乙?；捅窖跻阴；谋教减；Ｗo(hù)起來;本發(fā)明還涉及7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物，其中用選自苯乙?；捅窖跻阴；谋教减；Ｗo(hù)氨基。
當(dāng)然，新的N-苯乙?；蚇-苯氧乙酰基選擇性取代的α-氨基噻唑基乙酸和3-取代的頭孢菌素也構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
為了使本發(fā)明的特征清楚，現(xiàn)詳細(xì)描述一些本發(fā)明的非限制性實施方案。
下列非限制性實施例用來說明本發(fā)明。
實施例17-〔(氨基噻唑-4-基)〕乙酰氨基頭孢菌酸A)N-苯乙酰氨基噻唑基乙酸(被保護(hù)的?；瘎?的制備攪拌下在0-5℃在1.2摩爾當(dāng)量有機(jī)堿(三乙胺)存在下，向18.6g(0.1mol)氨基噻唑乙酸乙酯于100ml有機(jī)非羥基化溶劑(二氯甲烷、THF、二噁烷、乙腈等)的溶液中加入15.4g(0.1mol)苯乙酸氯化物，用時15分鐘。
反應(yīng)在室溫下若干小時后完成(硅膠薄層色譜，乙酸乙酯/己烷7∶3，Rf約0.7)。用冰冷卻容器，有機(jī)相相繼用稀鹽酸，碳酸氫鈉水溶液和水洗滌。溶液經(jīng)干燥后真空蒸發(fā)。油狀殘余物自然固化?？梢杂眉和?乙酸乙酯使產(chǎn)物結(jié)晶。但這不是必需的，因為粗產(chǎn)物可以直接用于下一步驟。該步驟用NaOH水溶液處理上述所獲酯的溶液，所述溶液的制取是每4g待水解的酯溶解1gNaOH。將溶液混合后，有輕微的放熱。攪拌反應(yīng)混合物5-6小時，使之足以發(fā)生水解，反應(yīng)進(jìn)程用TLC監(jiān)視。
反應(yīng)完成后，減壓蒸發(fā)反應(yīng)混合物以除去大部分溶劑，維持低的沸騰溫度，從而防止酰胺鍵水解。然后用水稀釋反應(yīng)混合物，攪拌和冷卻下用HCl酸化。過濾收集沉淀的N-苯乙酰基氨基噻唑基乙酸(以下稱為化合物“X”)，在過濾器上用水洗滌，干燥后得到22g(79%)產(chǎn)物。
B)7-氨基-((2-苯乙?；被?4-噻唑基)-2-乙酰基)-3-乙酰氧甲基-3-頭孢烯-4-羧酸的制備室溫下于攪拌中將13.8g(0.05mol)上述A得到的酸“X”懸浮于30mol二氯甲烷，用9.5g草酰氯(0.075mol)和數(shù)滴DMG處理。氣體發(fā)生基本結(jié)束后，再加入3g草酰氯，輕微回流加熱30分鐘。然后真空濃縮反應(yīng)混合物。將深綠色的殘余物混于50ml二氯甲烷，攪拌下和在氮氣氛下于-10℃將其滴加到12.2g(0.045mol)7-ACA和40ml三乙胺的混合物于100ml二氯甲烷的溶液中。
加完后，將溫度升到室溫，然后用冷水和稀鹽酸洗滌反應(yīng)混合物。
無水有機(jī)相經(jīng)蒸發(fā)得到油狀紅色殘余物。該物質(zhì)經(jīng)真空下充分干燥，可自然固化。
如果將其在50-60℃與少量乙醇混合，可分離出晶狀固體(化合物“Y”)，該固體經(jīng)過濾收集(16.7g，67%)。用2摩爾當(dāng)量BSA處理7-ACA于二氯甲烷中的懸浮液，完全溶解后加入三乙胺，然后加入酰氯，可得到相似的產(chǎn)率。
此外，上述化合物也可通過下述步驟得到在6.2g(0.06mol)N-甲基嗎啉的存在下，將13.8g(0.05mol)上述A得到的酸于300mlTHF的溶液滴加到5.4g氯甲酸乙酯中。三小時后，于室溫下加入13.6g(0.05mol)7-ACA于50ml二氯甲烷的溶液和50ml三乙胺。
十二小時后，將處于室溫的反應(yīng)混合物真空濃縮，然后用二氯甲烷稀釋，用稀HCl和水反復(fù)洗滌，最后干燥。蒸除溶劑后獲得的紅色殘余物用乙醇處理，得到固體7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物(化合物“Y”)，過濾后獲得14g產(chǎn)物(59%)。
C)酶促水解將5.3g上述B得到的化合物“Y”懸浮于120ml水，懸浮液在36℃用1N NaOH(pH8)處理。所有固體在10-15分鐘內(nèi)溶解。然后加入500單位的PGA酶，用HPLC監(jiān)視水解進(jìn)程，因為消耗的堿與觀察到的水解發(fā)生沒有直接的聯(lián)系。初始物料消失后，濾出固定化酶，真空濃縮反應(yīng)混合物至50ml，然后冷卻，酸化至pH3.6。收集沉淀，用無水乙醇洗滌過濾器。產(chǎn)物為7-〔2(氨基噻唑-4-基)〕乙酰氨基頭孢菌酸，該產(chǎn)物可用含水乙醇結(jié)晶(3.3g，80%)。
實施例27-〔(2-氨基-4-噻唑基)乙酰基)氨基〕-3-〔〔〔1-〔2-(二甲基-氨基)-乙基〕-1H-四唑-5-基〕-硫代〕甲基-8-氧代-5-硫雜-1-氮雜-二環(huán)〔4，2，0〕辛-2-烯-2-羧酸·2HCl的制備(頭孢替安)在70℃，將5g(12.1mmol)上述實施例1C所獲的7-〔2(氨基噻唑-4-基)〕乙酰氨基頭孢菌酸溶于40mlH2O，同時加入2.3g(13.2mmol)1-(2-二甲基-氨基乙基)-1H-四唑-5-硫醇(化合物“Z”)和2.18g(26mmol)NaHCO3。令混合物在70℃反應(yīng)兩小時，反應(yīng)用TLC監(jiān)視。
然后將混合物冷卻至20℃，用XAD1180洗脫pH為7的溶液。
產(chǎn)物用H2O/甲醇混合物洗脫，真空蒸發(fā)，富含頭孢替安的部分通過加入異丙醇和濃HCl結(jié)晶。然后過濾和真空干燥。摩爾產(chǎn)率67%。
另一種方法是在60℃氮氣氛下用20mmol上述化合物“Z”于150ml/THF/H2O(1∶1)和40mmolNaHCO3的溶液處理實施例1C和20mmol7-〔2-(氨基噻唑-4-基)〕乙酰氨基頭孢菌酸四小時。
反應(yīng)結(jié)束時，真空濃縮溶液，將pH調(diào)節(jié)為7，用40mlCH2Cl2萃取三次。殘余的含水懸浮液再次濃縮，用濃HCl將pH調(diào)為3.0，然后冷卻至0℃，過濾。得到的固體在50℃在異丙醇中提純30分鐘，然后冷卻、過濾和干燥。摩爾產(chǎn)率58%。
實施例3頭孢替安的制備A)7-氨基-頭孢-3-烯-3-1-(2-二甲基-氨基乙基)-1H-四唑-5-硫醇-4-羧酸的制備將15.3g(88.3mmol)1-(2-二甲基-氨基乙基)-1H-四唑-5-硫醇(化合物“2”)加到冷卻至-5℃的100ml三氟乙酸(TFAA)中。然后在0--5℃用30分鐘以小批量加入24g7-ACA(88.1mmol)。用TLC監(jiān)視FACA的消失。反應(yīng)結(jié)束時，在45℃真空蒸發(fā)TFAA。向濃縮物中加入50mlTHF。
得到的沉淀物真空過濾，用NaHCO3將H2O調(diào)節(jié)為pH7，回收固體，得到標(biāo)題化合物的堿，為白色固體，然后再進(jìn)行真空過濾和干燥。產(chǎn)率76%。
另一種方法是將15.3g(88.3mmol)上述化合物“Z”加到冷至+5℃的100ml甲磺酸中。然后在0-+5℃以小批量加入24g7-ACA(88.1mmol)。
反應(yīng)結(jié)束后，加入100ml異亞丙酸以使標(biāo)題化合物的二甲磺酸鹽結(jié)晶。
過濾后，將固體浸于80mlH2O(用NaHCO3將pH調(diào)為7)。加入30ml異丙醇，在15℃結(jié)晶出標(biāo)題化合物。產(chǎn)率78%。
NMR(δ in DMSO-d6)2，58(6H，s，Ndimethyl);3，22(2H，t，etero Nmethylen);3，52(2H，q AB，2CH2);
4，24(2H，q，3CH2);4，60(2H，m，CH2-Ndimethyl);
4，76(1H，d，6CH);
4，94(1H，d，7CH).
B)N-苯乙?；槐Ｗo(hù)的3-取代的頭孢菌素的制備在30℃用10mmolN-甲基嗎啉處理10mmol被保護(hù)的?；瘎癤”于10ml無水DMF和20mlCH2Cl2的溶液。然后加入10mmol氯甲酸乙酯，使溫度保持在-30℃30分鐘。將混合物傾入10mmol上述A化合物于10mlDMF、20mlCH2Cl2和10mmolN-甲基嗎啉的溶液。一小時后縮合反應(yīng)完成，真空蒸除溶劑，用少量的水(用濃HCl將pH調(diào)至3.5)回收殘余物。濾出結(jié)晶固體，用異丙醇在4℃提純。摩爾產(chǎn)率65%。
另一種方法是在氮氣氛下于65℃使20mmol被保護(hù)的?；瘎癤”在200mlCH3CN/H2O(1∶1)和50mmol NaHCO3中與20mmol按照上述A)所得到的化合物反應(yīng)三小時。
反應(yīng)結(jié)束后，真空濃縮，將pH調(diào)至7.0，然后用45mlCH2Cl2萃取兩次。進(jìn)一步濃縮含水懸浮液，將pH調(diào)至3.5，過濾。
得到的固體可以直接用于酶促水解，也可以通過在異丙醇中加熱，過濾和干燥進(jìn)行提純。產(chǎn)率55%。
NMR(δ in DMSO-d6)2，62(6H，s，Ndimethyl);3，40(2H，t，etero Nmethylen);3，50(2H，q AB，2CH2);3，65(2H，s，CH2-Ph);3，76(2H，s，CH2-CO);4，25(2H，q AB，3CH2);4，65(2H，m，CH2-Ndimethyl);5，05(1H，d，6CH);5，65(1H，q，7CH);6，92(1H，s，thiazole 5H);7，30(5H，m，Ph).
C)酶促水解室溫下將10g(15.5mmol)上述B)得到的N-苯乙?；槐Ｗo(hù)的頭孢菌素分散于100mlH2O，然后使其與pH7.5的1N蘇打水形成溶液。用自動滴定器經(jīng)1NNaOH酶促水解后，將10g固定于EupergitC上的PG酰胺酶(170IU/g)加到該溶液中。
注意到堿的消耗與頭孢替安相對應(yīng)(同樣用TLC監(jiān)視)。反應(yīng)結(jié)束后濾出酶，使溶液通過吸附樹脂XAD1180。
含有頭孢替安的樹脂洗脫液經(jīng)干燥，用4NHCl收集，加入異丙醇以結(jié)晶頭孢替安二氫氯化物。然后進(jìn)行真空過濾和干燥。摩爾產(chǎn)率72%。
實施例4頭孢噻肟的制備A)N-苯乙酰基氨基噻唑基α甲氧基亞氨基乙酸的制備將10g甲氧基亞氨基氨基噻唑基乙酸于100ml二氯甲烷和20ml三乙胺的溶液在0℃于攪拌下加到1.2摩爾當(dāng)量苯乙酸氯化物中。幾小時后，再加入10ml三乙胺和0.5當(dāng)量氯化物。反應(yīng)過夜完成，有機(jī)相用水洗滌，然后干燥并濃縮。殘余物用少量乙醇制漿，最終除去苯乙酸殘余物。產(chǎn)率約80%。
1H NMR DMSO-d63，75(2H，s，PhCH2);3，90(3H，s，NOCH3);
7，30(5H，m，Ph);7，50(1H，s，SCH);
12，75(1H，s，COOH).
B)N-苯乙酰頭孢噻肟的制備在約5℃向2g實施例4-A得到的產(chǎn)物于60ml無水THF的溶液中加入0.65g二環(huán)己基碳二亞胺(相當(dāng)于0.5摩爾當(dāng)量)。混合物在該溫度保持30分鐘，然后在室溫保持30分鐘。
濾出中間過程中形成的二環(huán)己基脲沉淀物，有機(jī)相在-20℃冷卻。
在幾分鐘內(nèi)加入0.85g7-ACA于15ml二氯甲烷和2ml三乙胺的溶液。然后升溫，保持三小時。蒸發(fā)溶液，然后用二噁烷收集殘余物，所述殘余物是隨三乙胺沉淀的N-苯乙?；^孢噻肟和N-苯乙?；被邕蚧?甲氧基亞氨基乙酸的混合物，后一種化合物為鹽的形式。然后進(jìn)行過濾和干燥，殘余物經(jīng)由乙酸乙酯結(jié)晶，得到所需的N-苯乙酰基頭孢噻肟。
分離步驟還可以通過用少量二氯甲烷消化由上述兩種化合物組成的混合物來進(jìn)行，其中N-苯乙酰基氨基噻唑基α-甲氧基亞氨基乙酸更趨于不溶;蒸除CH2Cl2后再用乙酸乙酯結(jié)晶殘余物。摩爾產(chǎn)率71%。
1H-NMR DMSO-d62，05(3H，s，COCH3);3，55(2H，qAB，2CH2);
3，75(2H，s，PhCH2);3，90(3H，s，NOCH3);
4，65-5，0(2H，qAB，3CH2);5，18(1H，d，6CH);
5，85(1H，q，7CH);7，3(5H，m，Ph);
7，4(1H，s，SCHC);9，75(1H，d，CONH);
12，8(1H，s，COOH).
C)酶促水解將0.5gN-苯乙酰基頭孢噻肟溶于2ml乙腈，攪拌下將其加到25mlpH8的緩沖液中。
加入約400IU固定于Eupergit C上的PGA，在37℃進(jìn)行水解，用TLC監(jiān)視。反應(yīng)在40-50分鐘內(nèi)結(jié)束，過濾并濃縮至很小體積，在0℃酸化。過濾收集頭孢噻肟，冷卻后再將其溶于少量乙酸乙酯，濾除苯乙酸殘余物。摩爾產(chǎn)率65%。
實施例5按實施例4所述步驟進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了制備其它重要的頭孢菌素的可能性，例如CEFTAZIDIME，頭孢甲肟，CEFIXIME，頭孢三嗪，CEFODIZIME，CEFTIBUTEN，頭孢唑肟，CE-FEPIME。
衍生頭孢菌素的最終為3-取代的7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物(其中氨基保護(hù)基是苯乙酰基)的pH7.5溶液，加有(10%)或不加CH3CN，受到PGA的作用，用堿使pH保持恒定。由此表現(xiàn)出PGA針對頭孢菌素7-酰胺鍵水解作用的選擇性。酶促水解完成后，過濾收集PGA，真空濃縮，輕微酸化，用與水不混溶的有機(jī)溶劑萃取苯乙酸。將水相濃縮至小體積，回收上述的頭孢菌素。
明顯地，對于某些頭孢菌素，側(cè)鏈上的乙酸基團(tuán)已事先被保護(hù)，成為叔丁酯，然后在最后步驟通過輕微酸化水解除去。
在使用青霉素V酰胺酶的情況下，對苯氧乙酸部分進(jìn)行保護(hù)的方法與在N-保護(hù)的苯乙酸系列中所公開的方法相同。
權(quán)利要求
1.一種酰化頭孢菌酸環(huán)上的7-氨基的方法，其中通過用其氨基已被保護(hù)的選擇性取代的氨基噻唑基乙酸?；f的氨基來制備7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物，然后脫除氨基上的保護(hù)基，該方法的特征在于氨基保護(hù)基選自苯乙?；虮窖跻阴；?，通過在分別選自青霉素G酰胺酶和青霉素V酰胺酶的酶存在下，在0℃-50℃的溫度和pH5-9的條件下，于水溶液中進(jìn)行水解脫除保護(hù)基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的水解是在15℃-35℃和pH6-8的條件下進(jìn)行的。
3.一種氨基噻唑基乙酸及其α-取代衍生物，其氨基用選自苯乙?；捅窖跻阴；谋教减；右员Ｗo(hù)。
4.一種7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物，其中用選自苯乙?；捅窖跻阴；谋教减；Ｗo(hù)氨基。
5.一種N-苯乙?；^孢菌素。
6.一種N-苯乙?；?-取代的頭孢菌素。
7.一種N-苯氧乙酰基頭孢菌素。
8.一種N-苯氧乙?；?-取代的頭孢菌素。
全文摘要
一種?；^孢菌酸環(huán)上的7-氨基的方法，按照該方法，通過用其氨基已被苯乙?；虮窖跻阴；Ｗo(hù)的氨基噻唑基乙酸?；f的氨基來制備7-ACA氨基噻唑基被保護(hù)的加合物，然后在青霉素G酰胺酶或青霉素V酰胺酶存在下進(jìn)行水解脫去氨基上的保護(hù)基。
文檔編號C07D501/00GK1082610SQ9310935
公開日1994年2月23日 申請日期1993年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月7日
發(fā)明者M·澤諾尼, C·福根蒂 申請人:芬佩爾有限公司