莫西沙星的臨床應(yīng)用

莫沙星是一種新型的抗氧菌藥物，具有廣光譜的抗菌活性。它不僅對(duì)耐甲氧菌的高活性進(jìn)行了很好的保存，而且對(duì)厭氧菌、亞硝酸鹽、終止菌和其他抗生素也有很強(qiáng)的抗菌活性。尤其是對(duì)金色鏈菌、腸球菌和大腸桿菌等具有抗性的抗生素菌特別有效。其活性相當(dāng)于或高于目前使用的藥物，如氧氟沙星、左氧氟沙星、司帕沙星和曲澤沙星。具有這樣高的活性是因?yàn)槟魃承腔瘜W(xué)結(jié)構(gòu)與其它氟喹諾酮類(lèi)品種有明顯不同,分子結(jié)構(gòu)的8位碳原子引入甲氧基后,明顯增強(qiáng)了該藥抗革蘭氏陽(yáng)性需氧菌活性并使其不產(chǎn)生明顯的光毒性;又由于喹諾酮母核7位上吡咯烷基的存在增加了其溶解度,減少了形成結(jié)晶尿的危險(xiǎn);這些取代基的存在使得該藥具有廣譜抗菌作用。同時(shí)莫西沙星具有良好的藥代動(dòng)力學(xué)特征,細(xì)菌耐藥性低,安全性高。因此作為優(yōu)良的抗菌新藥,其應(yīng)用前景十分廣闊,市場(chǎng)潛力十分巨大。臨床使用中用莫西沙星的鹽酸鹽作為藥用,生產(chǎn)成本主要來(lái)自于其側(cè)鏈(S,S)-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷(1)的合成,由于側(cè)鏈?zhǔn)怯惺中缘慕Y(jié)構(gòu),原有工業(yè)化路線(xiàn)在生產(chǎn)后期要進(jìn)行拆分來(lái)得到SS構(gòu)型的產(chǎn)物,近一半的RR構(gòu)型因?yàn)闊o(wú)法轉(zhuǎn)化便被廢棄掉。最常見(jiàn)的合成路線(xiàn)是以2,3-吡啶二羧酸為原料經(jīng)過(guò)7步反應(yīng)得到最終產(chǎn)物,文獻(xiàn)報(bào)道總收率為43.3%;同樣以2,3-吡啶二羧酸為原料,另一條報(bào)道的路線(xiàn)是在后期以對(duì)甲苯磺酰胺作為保護(hù)基進(jìn)行關(guān)環(huán),這兩條路線(xiàn)由于都要用到LiAlH4脫除羰基,而LiAlH4由于其危險(xiǎn)性而在工業(yè)化生產(chǎn)中不宜大批量應(yīng)用,后續(xù)又需要以酒石酸作為拆分劑以得到SS構(gòu)型的產(chǎn)物,所以整條路線(xiàn)收率不高。李群等人則以順-2-丁烯-1,4-二醇為原料,經(jīng)過(guò)11步反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物,此路線(xiàn)反應(yīng)步驟過(guò)長(zhǎng),很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。Petersen等人報(bào)道的合成路線(xiàn)步驟相對(duì)較少,以N-二甲氨基丙烯亞胺和N-苯甲基順丁烯二酰亞胺為起始原料經(jīng)過(guò)6步反應(yīng)得到終產(chǎn)物,但是原料價(jià)格較貴且不易得到。Kim等人以3-芐基-6-氧雜-3-氮雜雙環(huán)[3.1.0]己烷和3-氨基丙酸乙酯為原料設(shè)計(jì)了另一條路線(xiàn),但此路線(xiàn)收率較低只有10%左右,而且要用到劇毒物質(zhì)KCN,有的步驟反應(yīng)時(shí)間甚至要達(dá)到3d。通過(guò)對(duì)已知合成路線(xiàn)的研究可以看出,所有路線(xiàn)都需要進(jìn)行手性拆分以得到單一構(gòu)型產(chǎn)物,因此長(zhǎng)久以來(lái)是否能不需要拆分而得到產(chǎn)物都是研究的熱點(diǎn)。本研究則希望從原料著手,直接利用有手性的原料來(lái)構(gòu)建手性中心以避免后期的手性拆分,在查閱了包括張光明、Minoru、Peter、Claude等人的研究后發(fā)現(xiàn)可以利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜且具有手性的原料直接構(gòu)建出有手性的二酸中間體,而為了滿(mǎn)足最后(S,S)-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷的構(gòu)型需要,我們以?xún)r(jià)格較便宜的D-苯甘氨醇為原料來(lái)構(gòu)建其中一個(gè)手性中心,經(jīng)過(guò)6步反應(yīng)直接得到具有手性的六氫吡啶二羧酸,再經(jīng)過(guò)3步反應(yīng)制得終產(chǎn)物(S,S)-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷。對(duì)于另一技術(shù)重點(diǎn)LiAlH4的改進(jìn)已經(jīng)有一些相關(guān)研究,目前已報(bào)道的替代品有紅鋁和NaBH4/BF3Et2O體系,但是在還原效果和產(chǎn)品純度方面都還不及使用LiAlH4。我們則通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了LiAlH4、紅鋁、NaBH4BF3Et2O體系的還原效果,同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)工藝進(jìn)行了一定程度的優(yōu)化,并且首次利用未經(jīng)報(bào)道過(guò)的NaBH4/AlCl3體系完成了羰基的還原。整條路線(xiàn)避免了LiAlH4及手性拆分劑的使用,合成路線(xiàn)見(jiàn)圖1。1實(shí)驗(yàn)部分1.1核磁共振檢測(cè)儀器申光熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正)、Agilent液相色譜儀、Bruker-AvanceDPX400MHz核磁共振儀(瑞士)等。試劑均為市售分析純,如未特別提及,使用前均不用特別處理。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1pe/ea混合溶劑的制備D-苯甘氨醇(2)(0.5g,3.65mmol)溶解在10mL甲醇中,緩慢滴加到丁炔二酸二甲酯(3)(0.518g3.65mmol)中,其中3溶解在7mL甲醇中,滴加完畢后維持?jǐn)嚢?h。反應(yīng)結(jié)束后蒸干溶劑,殘余物通過(guò)硅膠柱層析(30×210mm)。得到4的淡黃色油狀物,PE/EA混合溶劑重結(jié)晶可以得到0.794g白色固體4,產(chǎn)率88%。1HNMR(CDCl3,400MHz):3.71(s,3H),4.40(dd,1H),4.49(dd,1H),4.77(dd,1H),5.77(s,1H),7.39(m,5H),8.55(s,1H)。1.2.2碳酸氫鈉法4(1.6g,6.5mmol)溶解于45mLTHF中,室溫下滴加丙烯酰氯(0.75g,6.5mmol),反應(yīng)液回流反應(yīng)4h后,將其冷卻至0℃,攪拌下緩慢加入30mL飽和碳酸氫鈉溶液,然后用CH2Cl2萃取,合并有機(jī)層,飽和MgSO4干燥后蒸出溶劑得到深色油狀物,乙醇重結(jié)晶后得到1.8g近無(wú)色固體5,產(chǎn)率92%。1HNMR(CDCl3,400MHz):2.62~2.79(m,4H),3.72(s,3H),4.52~4.58(2H),5.66(bs,1H),7.12~7.31(m,5H)。1.2.3催化劑的制備化合物5(1.5g,5mmol)和5%Pd/C(0.5g)加入到100mL乙醇中,氮?dú)庵脫Q后,通入H2常壓反應(yīng)1.5h后,催化劑通過(guò)硅藻土過(guò)濾掉,旋干溶劑后得到6的粗品,可以直接用于下一步反應(yīng),用于分析的樣品可以通過(guò)乙醇進(jìn)行重結(jié)晶。1HNMR(CDCl3,400MHz):2.19~2.52(m,4H),3.46~3.57(m,1H),3.74(s,3H),4.52~4.58(m,2H),4.75(dd,1H),5.34(d,1H),7.25~7.57(m,5H)。1.2.4ch2cl2萃取法將上一步得到的粗品6(0.26g,0.85mmol)溶解于7mL無(wú)水THF中,室溫下滴加到10mol/L的BH3/Me2S(0.2mL,1.9mmol)中,在同一溫度下反應(yīng)2h。然后加入少量水直至不再有氣泡產(chǎn)生,CH2Cl2萃取后減壓蒸干溶劑,殘余物經(jīng)過(guò)硅膠柱層析得到0.19g白色固體7,產(chǎn)率79%。PE/EA混合溶劑養(yǎng)出單晶,通過(guò)X-Ray可以看到化合物7有著良好的手性結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。1HNMR(CDCl3,400MHz):1.45~1.63(m,3H),1.82(td,1H),2.42~2.47(m,1H),2.71~2.78(m,1H),3.19(d,1H),3.52~3.56(m,1H),3.63(dd,1H),3.81(s,3H),4.18(dd,1H),4.36(t,1H),7.26~7.40(m,5H)。1.2.5催化劑的制備7(0.2g,0.7mmol)溶解在20mL無(wú)水乙醇中,加入20%Pd(OH)2/C(0.4g),氮?dú)庵脫Q后以氫氣球通入氫氣,45℃下常壓反應(yīng)2h,催化劑通過(guò)硅藻土過(guò)濾,并用少量水洗滌,溶劑旋干后用乙醇/水(V:V=15:1)體系重結(jié)晶,得到0.09g白色固體8,產(chǎn)率95%。1HNMR(D2O,400MHz):1.42~1.54(m,1H),1.65~1.74(m,1H),1.78~1.86(m1H),2.02~2.08(m,1H),2.90(td,1H),3.30(m1H),3.61(s,3H),3.71(d,1H)。1.2.6綠色濃縮h在8(0.67g,3.6mmol)中加入3mol/LHCl(8.7mmol)回流反應(yīng)8h,然后減壓濃縮,得到0.657g白色固體9,產(chǎn)率98%。1HNMR(D2O,400MHz):1.44~1.57(m,1H),1.72~1.89(m,2H),2.12~2.19(m,1H),2.94(td,1H),3.34(m,1H),3.44(m1H),4.02(d,1H)。1.2.7甲苯的合成9中(0.5g,2.9mmol)加入甲苯(15mL),冰浴下滴加芐胺(0.33mL,3mmol),滴加完畢后再滴加2滴H2SO4同時(shí)撤掉冰浴,加熱到70℃反應(yīng)約2h,再升溫至110℃下反應(yīng)18h,降至室溫后加入8mL水,室溫?cái)嚢?0min,分出甲苯層,水相再用甲苯萃取3次,合并有機(jī)相用無(wú)水MgSO4干燥后減壓旋干,得到0.57g淡黃色油狀物10,產(chǎn)率80%,HPLC純度為95.23%,無(wú)水乙醇重結(jié)晶后可得到其淡黃色固體。1HNMR(CDCl3,400MHz):1.48~1.56(m,2H),1.62~1.70(td,1H),1.93~2.02(td,1H),2.64~2.71(m,1H),2.76~2.90(m,2H)3.85(d,1H),4.64(d,2H),7.26~7.38(m,5H)。1.2.8目標(biāo)產(chǎn)物的合成10(0.5g,2.05mmol)溶解于15mL無(wú)水THF中,冰浴并且氮?dú)獗Ｗo(hù)下向其中加入LiAlH4(0.24g,6.15mmol),然后升溫至回流反應(yīng)8.5h,自然降溫至室溫,緩慢加入2mL水和10mLTHF的混合液,再加入2.5mL20%NaOH溶液,加熱回流1h,過(guò)濾,濾渣用THF洗滌,減壓蒸干濾液后得到0.405g黃色油狀物11,產(chǎn)率91.3%。1HNMR(CDCl3,400MHz):1.33~1.54(m,2H),1.64(m,2H),2.14(m,1H),2.50~2.60(td,3H),2.72(t,1H),2.81(dd,1H),2.94(m,1H),3.18(d,1H),3.69(m,2H),7.17~7.33(m,5H)。10(1g,4.1mmol)溶解于10mL甲苯中,將反應(yīng)液冷卻到0℃后緩慢滴加紅鋁溶液(5.32g,26.3mmol),此后升溫至30℃保溫?cái)嚢璺磻?yīng)1.5h,再升溫至70℃反應(yīng)8h,冰浴冷卻至0℃左右后滴加20%NaOH溶液3mL,再次將反應(yīng)液升溫至55℃保溫?cái)嚢?0min,然后分出甲苯層,水層用甲苯萃取3次,合并甲苯層后用無(wú)水Na2SO4干燥并減壓蒸干,得到0.75g目標(biāo)產(chǎn)物,產(chǎn)率85%。10(0.5g,2.05mmol)、NaBH4(0.465g,12.3mmol)加入到15mL無(wú)水THF中,冰浴條件下滴加BF3Et2O(0.6g,4.1mmol),之后升溫至60℃左右反應(yīng)4h。反應(yīng)完畢后冷卻到0℃左右,緩慢滴加HCl和水的混合液,滴加完畢后升溫至60℃反應(yīng)1h,靜置降至室溫后減壓蒸出THF,殘余物中加入水5mL和甲苯5mL,滴加20%NaOH溶液2mL后分出甲苯層,水層再用甲苯萃取,合并甲苯層后減壓蒸干溶劑得到0.38g產(chǎn)物,產(chǎn)率86%。無(wú)水AlCl3(0.88g,6.56mmol)溶解于20mL無(wú)水THF中,冰浴條件下向其中加入10(0.5g,2.05mmol),氮?dú)獗Ｗo(hù)下再向反應(yīng)液中加入NaBH4(0.62g,16.4mmol),之后加熱回流反應(yīng)20h。將反應(yīng)液自然降至室溫后緩慢滴加1.5mL水,減壓蒸出THF,然后加入HCl調(diào)節(jié)pH到2左右,加熱回流1h,再加入30%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH到12,甲苯萃取并用無(wú)水MgSO4干燥后蒸干溶劑得到0.361g產(chǎn)物,產(chǎn)率82%。1.2.9環(huán)己烷-環(huán)己烷共混油的制備11(0.65g,3mmol)溶于甲醇(5mL),加入5%Pd/C(0.15g),于90℃/9MPa下氫化16h,過(guò)濾催化劑,濾液減壓蒸干。殘余物溶于5mL水,用環(huán)己烷提取(5mL×3),環(huán)己烷相再次用水反提取(8mL×3),合并水層后向其中加入NaOH0.3g,用氯仿提取(8mL×3),干燥后蒸干溶劑得到0.34g淺黃色油狀物1,產(chǎn)率90%。1HNMR(CDCl3,400MHz):1.41~1.46(m,1H),1.50~1.59(m,1H),1.70~1.73(m,2H),1.75~1.76(s,2H),2.01~2.12(m,1H),2.64(td,1H),2.80(d.1H),2.89~3.03(m,4H),3.19(t,1H)。2合成路線(xiàn)之初提出本研究以D-苯甘氨醇構(gòu)建第一個(gè)手性中心,經(jīng)過(guò)6步反應(yīng)直接制得手性中間體9,由化合物7的X-Ray結(jié)果可以看出其有著良好的手性構(gòu)型,使得構(gòu)建此條合成路線(xiàn)成為可能。整條路線(xiàn)在實(shí)施過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題現(xiàn)討論如下:化合物8的制備,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可以在常壓條件下完成,而類(lèi)似物質(zhì)以及文獻(xiàn)報(bào)道則需要在2.5MPa/45℃下反應(yīng)10h的加壓條件來(lái)完成開(kāi)環(huán),因此經(jīng)過(guò)優(yōu)化后,可以常壓進(jìn)行反應(yīng),安全性更高,反應(yīng)時(shí)間也大大縮短,減少了能源的消耗。制備化合物10,傳統(tǒng)合成路線(xiàn)中上芐基是以2,3-吡啶二羧酸為原料,在Ac2O中脫水后經(jīng)過(guò)乙醚處理,再與芐胺在高溫下作用以得到產(chǎn)物,而用乙醚處理過(guò)程中會(huì)發(fā)生部分水解造成產(chǎn)率下降,文獻(xiàn)則用二甲苯作為溶劑,與芐胺直接脫水上芐基,相比較之下簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟且提高了收率。而本研究在設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)之初希望能直接借鑒以上兩種上芐基方法,利用Ac2O、NaOAc、芐胺“一鍋法”直接得到化合物10,但在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)無(wú)法按照現(xiàn)有方法得到目標(biāo)產(chǎn)物。設(shè)想利用化合物8與芐胺直接縮合,但最終也無(wú)法實(shí)現(xiàn);通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)最終確定了以甲苯為溶劑,H2SO4起催化作用,化合物9、芐胺直接脫水縮合得到化合物10。制備化合物12時(shí),報(bào)道的常規(guī)合成路線(xiàn)是用LiAlH4回流反應(yīng)16h脫掉羰基,同時(shí)有幾種不常用的還原此羰基方法,本研究也一一驗(yàn)證并做了優(yōu)化。如專(zhuān)利采用紅鋁溶液反應(yīng)4