PAGEPAGE95第六章紫杉醇的生產(chǎn)工藝6.1概述6.1.1紫杉醇類藥物1、紫杉醇紫杉醇（Paclitaxel，Taxol?）的化學名稱為5,20-環(huán)氧-1,2,4,7,13-五羥基-紫杉-11-烯-9-酮-4-乙酸酯-2-苯甲酸酯-10-乙酰基-13-[(2′R,3′S)-N-苯甲?；?3′-苯基異絲氨酸酯]，英文化學名稱為13-[(2′R,3′S)-N-carboxyl-3′-phenylisoserine,N-benmethylester,13-esterwith5,20-epoxyl-1,2,4,7,13-hexahydroxytax-11-en-9-one-4-acetate-2-benzoate,trihydrate。紫杉醇具有復雜的化學結構，屬三環(huán)二萜類化合物，整個分子由三個主環(huán)構成的二萜核和一個苯基異絲氨酸側鏈組成（圖6－1）。分子中有11個手性中心和多個取代基團。分子式為C47H51NO14，分子量為853.92，元素百分比為C：66.41，H：6.02，N：1.64，O：26.23。紫杉醇難溶于水，易溶于甲醇、二氯甲烷和乙氰等有機溶劑。圖6－圖6－1紫杉醇的化學結構2、多烯紫杉醇多烯紫杉醇（多西他賽，Docetaxel，Taxotere?，圖6－2）是在開展紫杉醇半合成研究過程中發(fā)現(xiàn)的一種紫杉醇類似物，兩者僅在母環(huán)10位和側鏈上3位上的取代基略有不同。多烯紫杉醇的化學名稱是5,20-環(huán)氧-1,2,4,7,10,13-六羥基-紫杉-11-烯-9-酮-4-乙酸酯-2-苯甲酸酯-13-[(2′R,3′S)-N-叔丁氧羰基-3′-苯基異絲氨酸酯]·三水合物，英文化學名稱為-13-[(2′R,3′S)-N-carboxyl-3′-phenylisoserine,N-tertbutylester,13-esterwith5,20-epoxyl-1,2,4,7,10,13-hexahydroxytax-11-en-9-one-4-acetate-2-benzoate,trihydrate。分子式為C43H53NO14·3H2O，相對分子質(zhì)量為861.9。1985年，法國羅納普朗克樂安公司（Rhone-PoulencRorer）公司和法國國家自然科學研究中心（CNRS）以10-DAB作為母環(huán)骨架，通過半合成方法成功地合成出多烯紫杉醇，目前多烯紫杉醇主要由AVENTIS公司（法國羅納普朗克樂安公司與德國赫斯特合并后的新公圖6－2多烯紫杉醇的結構式司）生產(chǎn)，已在多個國家上市使用。圖6－2多烯紫杉醇的結構式3、臨床應用1958－1987年，美國國立癌癥研究所（NCI）用多種鼠腫瘤移植模型，對全世界3.5萬種植物的11萬個植物提取物進行篩選。1964年，以細胞毒性實驗證明了太平洋紅豆杉皮中的提取物具有活性。1969年，確定了紫杉醇為其中活性成分。1971年，美國化學家Wani和Wall從太平洋紅豆杉的樹皮中提純得到紫杉醇。紫杉醇被譽為是隨機篩選藥物的成功范例。紫杉醇具有獨特的抗癌機制，其作用靶點是有絲分裂和細胞周期中至關重要的微管蛋白。紫杉醇與β微管蛋白N端第31位氨基酸和217－231位結合，能促進微管蛋白聚合而形成穩(wěn)定的微管，并抑制微管的解聚，將細胞周期阻斷于G2/M期，從而抑制了細胞的有絲分裂，最終導致癌細胞的死亡。近幾年的研究表明，紫杉醇還具有其他生物學效應，與信號轉導蛋白質(zhì)的磷酸化有關，持續(xù)激活MAPK等，誘導多種腫瘤細胞的凋亡。多烯紫杉醇是紫杉醇家族第二代抗癌新藥的代表。它與紫杉醇有相同的作用機制，但抑制微管解聚、促進微管二聚體聚合成微管的能力是紫杉醇的兩倍。多烯紫杉醇還具有抑制細胞DNA、RNA或蛋白質(zhì)的合成。多烯紫杉醇的IC50值（腫瘤細胞存活減少50%）范圍為4-35ng/mL。體外抗腫瘤活性實驗已證實，多烯紫杉醇對某些類型腫瘤細胞的抑制活性克達紫杉醇的10倍。此外，多烯紫杉醇還具有較好的生物利用度，更高的細胞內(nèi)濃度，更長的細胞內(nèi)潴留時間等。紫杉醇1992年12月被美國FDA批準用于治療晚期卵巢癌。1994年，批準用于治療轉移性乳腺癌，1997年FDA批準使用紫杉醇治療愛滋病關聯(lián)的Kaposi惡性腫瘤；1998年和1999年，F(xiàn)DA又分別批準半合成紫杉醇與順鉑聯(lián)合使用作為治療晚期卵巢癌和非小細胞肺癌的一線用藥。2004年FDA批準白蛋白修飾的紫杉醇，降低毒性，提高療效。紫杉醇是近幾年國際公認的療效確切的重要的抗腫瘤藥物之一。6.1.2紫杉醇的生產(chǎn)工藝路線1、天然提取工藝路線紫杉醇的來源最初以天然提取為主，主要是從由紅豆杉屬（Taxus）植物的樹皮中分離得到。以后在相當長的一段時間內(nèi)，都是天然提取。我們對紫杉醇的分離提取進行了多年的研究，建立了以正相色譜過程和反相色譜過程為核心的紫杉醇分離純化工藝（圖6－3）。以正相色譜過程為核心的紫杉醇分離純化工藝過程由石油醚固-液萃取、堿洗、己烷沉淀、一次層析、一次結晶、溴加成、二次層析和二次結晶等8道工序構成。其中最后一步結晶可根據(jù)要求再進行重結晶以進一步提高純度。圖6-3以正相色譜為核心的紫杉醇分離純化工藝流程流程中間有些步驟不是必須的，比如己烷沉淀因使用溶劑量很大，可以根據(jù)實際情況決定是否采用。另外，一些工序可以互換，比如一次結晶和溴加成，也可以先進行溴加成再結晶，二者相比各有利弊，一個操作周期的收率在70%左右，純度99.03%。圖6-3以正相色譜為核心的紫杉醇分離純化工藝流程2、生物合成工藝由于紫杉醇是紅豆杉的次生代謝產(chǎn)物，主要存在于紅豆杉屬植物的樹皮及針葉中，為解決紫杉醇的大量供應問題，人們正在探索通過組織和細胞培養(yǎng)等生物工程技術制備紫杉醇。目前，已有前體飼喂、添加誘導子、兩相培養(yǎng)等技術在紅豆杉細胞培養(yǎng)中相繼使用。在進一步研究紫杉醇的生物合成途徑與調(diào)控、規(guī)模反應器放大規(guī)律的基礎上，提高生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟可行性，使得細胞培養(yǎng)過程被認為是相當有潛力的路線。除了紅豆杉外，1993年，Stierle等人在《科學》雜志報道了從紫杉樹中分離出來的內(nèi)生真菌（Taxomycesandreanae）可以合成紫杉醇和紫杉烷。這一發(fā)現(xiàn)為紫杉醇的生物合成工藝增加了一條新路線，美國Cytoclonal公司和加拿大Vovopharm公司正在致力于開發(fā)真菌發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇的技術。3、化學全合成工藝路線1994年，紫杉醇的全合成在實驗室獲得成功。到目前為止，文獻報道的紫杉醇的全合成路線共有3條，即1994年由Holton和Nicolaou研究組幾乎同時完成的2條路線以及1996年Danishefsky小組報道的路線。（1）Holton路線該路線的策略是A→AB→ABC，又稱為線性合成路線。以倍半萜化合物（pachiouleneoxide,商品名Pachino）為起始化合物，它具有與天然紫杉醇一致的C1-和C19-CH3構象。通過片段反應生成B環(huán)，進而合成六元環(huán)。（2）Nicoloau路線該路線策略是先通過Diels-Alder反應合成A環(huán)和C環(huán)，再通過McMurry反應合成八元B環(huán)，得到ABC三環(huán)化合物，所也被稱為會聚式路線。（3）Danishefsky路線該路線與Nicoloau路線的策略基本相同。較早階段引入四元氧環(huán)（D環(huán)），再將含有A和C、D環(huán)片段連接，最后合成八元B環(huán)。如前所述，紫杉醇的分子結構十分復雜，分子中有眾多的功能基團和立體化學特征，如此復雜的結構堪稱是對化學合成的一個挑戰(zhàn)。紫杉醇的全合成中，反應步驟多達20—25步，大量使用手性試劑，反應條件極難控制，制備成本昂貴，雖然具有重要的理論意義，但不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。4、半合成工藝路線為了避免合成紫杉醇復雜的母環(huán)部分，人們探索了半合成的制備方法。研究發(fā)現(xiàn)，紅豆杉植物中除紫杉醇外，還有大量母環(huán)結構與紫杉醇類似的化合物，其中，最重要的是巴卡亭Ⅲ（BaccatinⅢ）和10-去乙?；涂ㄍあ螅?0－DeacetylbaccatinⅢ，10－DAB）（圖6－4）。從它們出發(fā)，可以通過半合成方法來生產(chǎn)紫杉醇。巴卡亭巴卡亭Ⅲ10-去乙?；涂ㄍあ髨D6－4巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ的化學結構式紫杉醇的半合成過程，就是以天然存在的紫杉醇母環(huán)結構類似物巴卡亭Ⅲ和10-DAB為基本原料，在其C-13位接上化學合成的側鏈，以此制備紫杉醇的方法。該方法避開了復雜的紫杉醇二萜部分的合成，過程簡明，便于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。10-DAB和巴卡亭Ⅲ在紅豆杉植物中的含量比紫杉醇豐富得多，分離提取也相對容易，而且樹葉的反復提取也不會影響植物資源的再生，因此，從目前來看，半合成是最具實用價值的制備紫杉醇的方法。紫杉醇和多烯紫杉醇結構十分相似，所以紫杉醇的半合成工藝適當調(diào)整后也適用于合成多烯紫杉醇。通過半合成研究，還可以獲得有關紫杉醇類似物構效關系的信息，對紫杉醇進行結構改性以尋找活性更大、毒副作用更小，抗癌譜更廣或略有不同的紫杉醇類抗癌藥物。6.2紫杉醇的側鏈原料制備工藝紫杉醇分子由一個二萜母環(huán)和一個苯基異絲氨酸側鏈組成，因此半合成紫杉醇的原料分為母環(huán)和側鏈兩部分。關于紫杉醇結構—活性關系的研究表明，紫杉醇二萜母環(huán)上C-4，C-5位的環(huán)氧丙烷環(huán)、C-2位的苯甲酰氧基、C-4位的乙酰氧基、C-7、C-9、C-10位的基團、C-11和C-12間的雙鍵、C-13側鏈基團及其（2′R，3′S）構型對于維持紫杉醇的活性至關重要。同時，保持紫杉醇骨架的完整，保證上述基團在空間上排列的穩(wěn)定性，對于紫杉醇的活性也是必不可少的。在半合成過程中，紫杉醇二萜母環(huán)上的基團及其立體化學特征可以完全來自于原料巴卡亭Ⅲ和10-DAB，這樣，紫杉醇的半合成過程實際上歸結為在二萜環(huán)上連接具有活性結構的苯基異絲氨酸側鏈的問題。半合成紫杉醇的側鏈大致分為非手性側鏈、手性側鏈和側鏈前體物三大類。6.2.1非手性側鏈這類側鏈與紫杉醇的側鏈有一定的差別，主要是沒有立體化學特征，常用的是一些肉桂酸類化合物如反式的肉桂酸（圖6－5）等。利用非手性側鏈合成紫杉醇時，先把側鏈連接到二萜母環(huán)上，然后進行立體控制的化學反應，產(chǎn)生紫杉醇的手性側鏈結構，典型例子是肉桂酸成酯法。圖6－5反式肉桂酸以環(huán)己基碳二亞胺（DCC）做縮合劑，4-二甲基氨基吡啶（DMAP）為催化劑，將肉桂酸與保護后的母環(huán)7-(2,2,2-三氯-)-巴卡亭Ⅲ乙酯進行反應，然后對側鏈上的雙鍵進行羥基化、氨基化、苯甲?；幚?，產(chǎn)生所需要的立體構型，去除保護基后得到幾種非對映體的混合物，通過薄層層析（TLC）得到各種純化的異構體。這種半合成的方法主要缺點是產(chǎn)生紫杉醇的活性側鏈結構時選擇性較差。圖6－5反式肉桂酸6.2.2手性側鏈半合成紫杉醇時使用的手性側鏈是2R,3S-苯基異絲氨酸衍生物。預先合成這種手性化合物，然后再與二萜母環(huán)連接來制備紫杉醇，這是半合成紫杉醇研究中探索最多的一種方法。最早報道的紫杉醇半合成路線采用的就是這種方法。當時以10-DAB為原料，先選擇性保護C-7羥基和酯化C-10羥基，然后在二-2-吡啶碳酸酯（DPC）和DMAP存在下，使預先合成的手性側鏈與被保護的10-DAB連接起來，最后去掉保護基團即得到紫杉醇，總收率約為53%。合成手性紫杉醇側鏈的方法有許多種，其中具有代表性的方法有雙鍵不對稱氧化法和醛醇反應法兩種。雙鍵不對稱氧化法可以從順式肉桂醇出發(fā)，用Sharpless環(huán)氧化方法合成出手性的環(huán)氧化合物，經(jīng)疊氮開環(huán)等反應最后制得紫杉醇側鏈（圖6－6，a）。也可以從反式肉桂酸甲酯出發(fā)，在手性催化劑作用下進行雙羥基化反應，再將得到的雙羥基化合物轉化成疊氮化合物，最后也得到紫杉醇側鏈（圖6－6，b）。ab圖6－6雙鍵不對稱氧化法合成手性紫杉醇側鏈的路線另外，也可以以順式肉桂酸乙酯為原料，在催化劑Mn-salen絡合物、次氯酸鈉和4-苯基-吡啶-N-氧化物（PPNO）作用下進行不對稱環(huán)氧化，合成手性紫杉醇側鏈（圖6－7）。圖6-7Mn-salen絡合物為催化劑合成手性紫杉醇側鏈醛醇反應法是合成手性紫杉醇側鏈的另一種有效的方法。例如，以苯乙酮為原料，在手性催化劑作用下使苯乙酮與烯醇硅醚發(fā)生醛醇縮合反應，然后將產(chǎn)物的C-3反式羥基轉變?yōu)轫樖桨坊?，?jīng)處理就得到紫杉醇側鏈（圖6－8）。圖6-8醛醇反應法合成手性紫杉醇側鏈的路線6.2.3側鏈前體物圖6－9b－內(nèi)酰胺的結構及反應特性側鏈前體物通常是一些環(huán)狀結構，在與紫杉醇母環(huán)的連接過程中前體物開環(huán)，產(chǎn)生所需要的立體構型。環(huán)狀側鏈前體物在紫杉醇的合成中具有明顯的優(yōu)勢，常用的環(huán)狀側鏈前體有b－內(nèi)酰胺型、噁唑烷羧酸型、噁唑啉羧酸型和噁嗪酮型圖6－9b－內(nèi)酰胺的結構及反應特性b-內(nèi)酰胺型側鏈前體物是半合成紫杉醇時常用的一種原料。N-苯甲酰-b-內(nèi)酰胺的結構如圖6－9所示，整個環(huán)狀分子呈平面型，所有的取代基都處于環(huán)的同側，當與保護的巴卡亭Ⅲ衍生物進行反應生成紫杉醇時，環(huán)較為“空曠”的一面接近巴卡亭Ⅲ衍生物的C-13羥基。羥基進攻張力很大的羰基，導致四元環(huán)狀側鏈前體開環(huán)，產(chǎn)生紫杉醇的側鏈，同時釋放四元環(huán)的張力，形成穩(wěn)定的化合物。b-內(nèi)酰胺型側鏈前體有外消旋型和單一異構體之分。合成外消旋b-內(nèi)酰胺有多條路線，總收率可達75%以上。一種路線是乙酰氧基乙酰氯與亞胺在三乙胺存在下發(fā)生Staudinger反應，得到順式-β-內(nèi)酰胺，然后經(jīng)氧化、去除?；炔襟E得到相應的醇，可用多種保護基保護羥基生成所需的側鏈；另一種路線是，帶有保護基的甘醇酸酯與三乙基硅基醛亞胺反應生成帶保護基的產(chǎn)物；第三種則是吖叮啶-2,3-二酮的還原，產(chǎn)生單一的順式-β-內(nèi)酰胺（圖6－10）。圖6－10β-內(nèi)酰胺型紫杉醇側鏈前體物的合成路線噁唑烷羧酸和噁唑啉羧酸是半合成紫杉醇時另一類常用的環(huán)狀側鏈前體物。將苯異絲氨酸側鏈的2′-羥基和保護后的3′-NH2用丙叉或其它基團連接起來就得到噁唑烷羧酸（圖6－11，a），還可以制成噁唑啉羧酸（圖6－11，b）和噁嗪酮型（6－11，c）型環(huán)狀側鏈前體。噁嗪酮與b-內(nèi)酰胺類似，也可以在DMAP催化下與7-三乙基硅巴卡亭Ⅲ反應或是經(jīng)過醇鹽途徑生成2′,7-保護的紫杉醇衍生物，但轉化率不如使用b-內(nèi)酰胺高，可能是反應過程中噁嗪酮分解造成的。圖6-11噁唑烷羧酸（a）和噁唑啉羧酸（b）噁嗪酮（c）的結構6.3紫杉醇半合成工藝過程與質(zhì)量控制從不同的側鏈原料出發(fā)，可以有多條半合成紫杉醇的路線。其中，以β-內(nèi)酰胺型側鏈前體為原料的路線是一條優(yōu)良的、具有實際生產(chǎn)意義的路線，可以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。整個工藝過程的核心是合成外消旋的β-內(nèi)酰胺型側鏈前體，使之與適當保護的巴卡亭III或10-DAB衍生物進行酯化反應，水解除去保護基就得到紫杉醇。精確控制半合成中各步反應的反應時間、溫度、溶劑、催化劑及投料配比等條件，可以使由巴卡亭III出發(fā)合成紫杉醇的收率達到90%，由10-DAB出發(fā)可達70%以上，生產(chǎn)出的紫杉醇純度大于99%，滿足藥用要求。6.3.1紫杉醇半合成半合成紫杉醇的過程可依反應順序大致劃分為三個階段：合成紫杉醇的側鏈（或前體物）、選擇性保護母環(huán)巴卡亭III或10-DAB、使側鏈與母環(huán)發(fā)生酯化反應并去除保護基，最后可得到紫杉醇。圖6－12給出了半合成紫杉醇的工藝流程。生產(chǎn)過程從β-內(nèi)酰胺型側鏈前體的合成開始。首先，制備出的乙酰氧基乙酰氯和亞胺發(fā)生[2+2]型環(huán)加成反應，合成出基礎四元環(huán)1-對甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮；對其中的部分基團進行氧化、水解和上保護基，得到對接四元環(huán)1-苯甲?；?3-(乙氧乙基)-4-苯基-2-吖叮酮或1-苯甲?；?3-(三乙基硅基)-4-苯基-2-吖叮酮。制備側鏈同時可對母環(huán)原料巴卡亭III或10-DAB進行選擇性保護處理。接下來，在堿n-丁基鋰的催化下，使側鏈前體物（對接四元環(huán)）與保護后的母環(huán)進行酯化反應，得到帶保護基的紫杉醇，最后在適當?shù)臈l件下除去保護基，經(jīng)過分離、純化得到成品紫杉醇。在圖6－12給出的工藝流程中，合成出3-(三乙基硅基)-4苯基-2-吖叮啶酮（硅化四元環(huán)）后，用叔丁氧碳酸酯(t-BuOCO)2O代替苯甲酰氯進行反應，可得到N-叔丁氧羰基-3-(三乙基硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮，然后與7、10-雙保護的10-DAB進行酯化反應，去除保護基，經(jīng)相應的分離純化步驟可制備紫杉醇的類似物多烯紫杉醇。圖6－12半合成紫杉醇的工藝流程圖6－12半合成紫杉醇的工藝流程6.3.2β-內(nèi)酰胺型側鏈前體的制備與質(zhì)量控制以β-內(nèi)酰胺作為紫杉醇側鏈的前體，主要是由于β-內(nèi)酰胺的形成，可以很好地控制反應的立體選擇性，不需要使用任何手性試劑就可以產(chǎn)生兩個手性中心，這使得該方法成為工業(yè)化半合成紫杉醇的最具前景的側鏈合成方法之一。從合成乙酰氧基乙酰氯開始，本部分工藝共包括以下七步反應。1、乙酰氧基乙酰氯的制備在10L耐酸反應罐中，羥基乙酸:乙酰氯:二氯亞砜為1:3:3。第一步反應溫度控制60℃，第二步反應溫度控制70℃；總收率達2、N-苯亞甲基-4-甲氧基苯胺（亞胺）的制備兩種原料在甲醇中混合、攪拌，室溫下反應4h。收率大于90%。3、cis-1-對甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮（基礎四元環(huán)）的制備在5L反應器中，投料比亞胺:乙酰氧基乙酰氯:三乙胺為1:2:3，低溫（<-20℃）條件下，反應8~10h。收率達乙酰氧基乙酰氯和亞胺方便地合成出1-對甲氧基苯基-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮（基礎四元環(huán)）。該過程屬于[2+2]型環(huán)加成反應。反應中一個含碳-碳雙鍵（或叁鍵）的化合物，與一個含雜原子的不飽和分子發(fā)生環(huán)化反應，以很高的產(chǎn)率生成四元雜環(huán)。對于合成β-內(nèi)酰胺側鏈的過程，環(huán)加成產(chǎn)物為單一順式或反式異構體，產(chǎn)物的立體構型取決于亞胺上取代基的類型[13]，取代基為芳基、芳雜環(huán)、共軛烯烴時，環(huán)加成產(chǎn)物為順式。據(jù)推測，其反應機理為乙酰氧基乙酰氯在三乙胺作用下脫氯化氫生成烯酮，烯酮與上述亞胺反應，由于共軛體系對亞胺電荷的分散作用，烯酮以異面組分與亞胺進行環(huán)加成，過渡態(tài)以最小的空間效應相互作用，所得產(chǎn)物為順式異構體。4、cis-3-乙酰氧基-4-苯基-2-吖叮啶酮（氧化四元環(huán)）的制備在5L反應器中，投料比基礎四元環(huán):硝酸鈰銨為1:5（質(zhì)量比），收率達5、cis-3-羥基-4-苯基-2-吖叮啶酮（水解四元環(huán)）的制備在5L反應器中，投料比四元環(huán):硝酸鈰銨為1:3（摩爾比），溶劑為飽和碳酸氫鈉-甲醇溶液。室溫下反應，收率達基礎四元環(huán)進行氧化和水解處理，分別除去其中亞氨基、羥基上的原有基團，得到水解四元環(huán)cis-3-羥基-4-苯基-2-吖叮啶酮?？梢允褂孟跛徕嬩@來進行上述氧化反應，硝酸鈰銨作為有機反應中的氧化劑具有較強的氧化性，在p-二甲苯衍生物合成為其對應苯醌化合物的反應中有廣泛的應用。四價鈰離子作為氧化劑可定量地與原料發(fā)生反應。篩選后確定的溶劑體系為乙腈和水（或者四氫呋喃-水），此時氧化反應可保證在均相中進行。基礎四元環(huán)與硝酸鈰銨反應的摩爾比為1:3時氧化反應才能進行完全。盡管硝酸鈰銨用量較大給產(chǎn)品的分離帶來一定困難，但若投料配比過小，四元環(huán)不能充分氧化，將大大影響產(chǎn)品的收率。分離純化方法會對產(chǎn)品的收率產(chǎn)生一定的影響?？梢杂脙煞N方法分離反應的粗產(chǎn)物：（1）用5%碳酸鈉溶液反復洗滌萃取液（指反應結束后萃取的有機相），直至水相幾乎無色為止，再用飽和碳酸氫鈉洗滌兩次，飽和氯化鈉洗滌一次。經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，用乙酸乙酯重結晶。（2）萃取液用水、飽和亞硫酸氫鈉溶液和飽和碳酸氫鈉分別洗滌三次，旋轉蒸發(fā)掉溶劑，得到白色固體，用乙酸乙酯-正己烷重結晶，可以得到較好的晶型的晶體。兩種方法相比較，第一種方法在分離過程中Na2CO3耗用量較大，洗滌和萃取過程中產(chǎn)品損失嚴重，并且長時間的萃取與洗滌過程中，萃取液會變?yōu)楹谏?，這可能是由于溫度升高，殘留的硝酸鈰銨進行深度氧化反應造成的，將在一定程度上影響了產(chǎn)品收率。第二種方法用飽和亞硫酸氫鈉溶液洗去反應中生成的對苯二醌，洗滌次數(shù)較少，簡化了操作，可提高收率，所得產(chǎn)品的晶型和純度都比較非常理想。所以，大量生產(chǎn)時應選擇方法第二種方法對氧化產(chǎn)物進行分離純化操作。在脫羥基保護基的反應中，由于活潑的內(nèi)酰胺環(huán)的存在，需要選擇既能脫保護基而又不造成內(nèi)酰胺水解的條件。用弱堿性的甲醇-飽和NaHCO3溶液，于室溫下進行水解，只要控制合適的反應時間，即可獲得滿意的收率。若采用較強的堿液如1mol/L的氫氧化鈉溶液，則由于堿與內(nèi)酰胺環(huán)能發(fā)生親核反應生成鏈狀化合物，產(chǎn)率將不會很理想。6、cis-3-(三乙硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮（硅化四元環(huán)）的制備在5L反應器中，投料比水解四元環(huán):三乙基氯硅烷為180g:250mL。室溫下反應8~12h，收率為得到紫杉醇的側鏈基團，需對制備出的基礎四元環(huán)進行N-苯甲?；?，之前必須對四元環(huán)分子中存在的、活性更高的游離羥基進行有效的保護?？蛇x擇三乙基氯硅烷或乙烯基乙醚作保護劑。用乙烯基乙醚做保護劑時，乙烯基乙醚在對甲苯磺酸作催化劑的條件下，與3-羥基-4-苯基-2-吖叮啶酮發(fā)生加成反應來保護游離的羥基。其反應機理可能是：反應中對甲苯磺酸的氫離子首先進攻乙烯基乙醚形成一個碳正離子,根據(jù)馬爾柯夫尼柯夫規(guī)律，氫原子加到含有最多氫原子的1位的碳上，然后3-羥基-4-苯基-2-叮啶酮加成到碳正離子上，氫離子離去即完成反應，如圖6－13所示。圖6-13乙烯基乙醚保護羥基反應中的親電加成機理作為與烯烴進行親電加成反應的試劑，反應活性隨著其酸度或親電性的增強而增大。若反應體系中存在其它活性成分（如水），勢必造成一種競爭機制，而抑制3-羥基-4-苯基-2-吖叮啶酮與乙烯基乙醚的結合。因此保持反應體系的單一性尤其重要，應防止其它具有較強酸性或親電性試劑的介入。反應所需的各種試劑都要經(jīng)過嚴格的處理，除去其中所含水分和醇類，只有這樣才能保證較高的收率。7、cis-1-苯甲酰基-3-(三乙硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮（對接四元環(huán)）的制備在5L反應器中，投料比四元環(huán):苯甲酰氯:三乙胺為2g:1mL:2mL。室溫下反應8~12h，收率大于二甲基氨基吡啶（DMAP）參與的催化反應在有機合成中十分常見。上述?；磻臋C理可能是DMAP首先與苯甲酰氯（PhCOCl）形成活性中間體，然后與3-(1-乙氧乙氧基)-4-苯基-2-吖叮啶酮中的亞氨基發(fā)生縮合反應，生成對接四元環(huán)，如圖6－13所示。為了獲得較好的反應收率，必須不斷除去反應中生成的HCl，以防止其與亞氨基生成鹽，因此加入了三乙胺來中和生成的HCl。同時，必須要保證整個反應體系的單一性，不可混入其它的能被DMAP催化的活性物質(zhì)，圖6－13DMAP催化下的反應機理例如含有羥基的醇、水等化合物。另外，反應時可加入過量的PhCOCl以保證3-(1-乙氧乙氧基)-4-苯基-2圖6－13DMAP催化下的反應機理6.3.3母環(huán)原料的保護與質(zhì)量控制1、巴卡亭III的保護在1L反應器中，投料比巴卡亭III:三乙基氯硅烷:吡啶為1g:12mL:50mL。室溫下反應10~12h，收率達在半合成紫杉醇過程中，選擇性地保護母環(huán)的7-OH、10-OH，使側鏈與13-OH反應，是合成過程的關鍵步驟。以巴卡亭III為原料合成紫杉醇時，可以使用三乙基氯硅烷作為紫杉醇母環(huán)的保護劑，由于母環(huán)10位是乙酰氧基，而13-OH的反應活性與7-OH相比有一定的差別，因此可以得到單一的反應產(chǎn)物。三乙基硅基可以在非常溫和的條件下引進和除去。該反應通過親環(huán)取代反應形成Si-O鍵得到硅醚，將7-OH轉化為7-三乙基硅醚保護起來。反應在吡啶中進行，吡啶既是反應的親核催化劑，也為反應提供一個堿性環(huán)境，作為縛酸劑吸收反應過程中產(chǎn)生的HCl，吡啶同時還是一個良好的溶劑，使反應能夠在均相中進行。但是反應體系中存在吡啶，會給監(jiān)測反應進程帶來一定困難。反應終了時可用HCl將吡啶除去，但考慮到酸性環(huán)境中三乙基硅基不穩(wěn)定，可能水解下來，因此可考慮利用吡啶氮上具有孤對電子，能作為配體的特點，用CuSO4水溶液洗滌有機相，使CuSO4與吡啶形成絡合物而除去吡啶。反應物的投料配比及反應時間對實驗結果都有很大的影響，當巴卡亭III與三乙基氯硅烷的摩爾比為1:20，24h以內(nèi)幾乎得不到任何產(chǎn)物，可以將原料巴卡亭III全部回收。將巴卡亭III與三乙基氯硅烷的投料配比提高到1:30，反應24h，可以得到7-三乙基硅巴卡亭III，但仍有大部分巴卡亭III未反應。為將巴卡亭III完全轉化為7-三乙基硅巴卡亭III，需將投料配比提高到1:40，反應時間延長至60h，此時原料巴卡亭III完全轉化為產(chǎn)物7-三乙基硅巴卡亭III。2、10-去乙?；涂ㄍII的選擇性保護和?；杌磻涸?L反應器中，投料比10-DAB:三乙基氯硅烷為1:40（摩爾比）。通入惰性氣體保護，室溫反應10~12h，收率達?；磻涸?L反應器中，投料比7-三乙基硅-10-DAB:乙酰氯=1:1.5（摩爾比）。在0℃下反應5h，收率以10-DAB為原料制備7-三乙基硅巴卡亭III，10-DAB與巴卡亭III雖然只在10位相差一個乙酰氧基，但10-DAB直接乙?；弥饕a(chǎn)物是7-乙?；?10-DAB，并不能得到巴卡亭III，需要先將7-OH用硅醚保護起來再乙?；?0-OH。因此，在乙?；氨仨氂行У乇Ｗo7-OH，采用40倍量的三乙基氯硅烷ClSi(C2H5)3與10-DAB在室溫、惰性氣體保護條件下反應小時，可得到7-三乙基硅-10-DAB。將所得的7-三乙基硅-10-DAB進行乙?；磻纯傻玫?-三乙基硅巴卡亭III。為了防止在13-OH乙?；?，必須嚴格控制反應溫度7-三乙基硅-10-DAB轉化為7-三乙基硅巴卡亭III的收率可以達到90%。比較由兩種不同的起始原料出發(fā)，制備帶保護基的紫杉醇側鏈的方法，以巴卡亭III為起始原料，收率可達85%以上，而以10-DAB為原料，收率最高為70%左右。這樣，盡管10-DAB含量較巴卡亭III更為豐富，價格也略便宜一些，但以巴卡亭III為原料合成紫杉醇還是要比用10-DAB更經(jīng)濟些。6.3.4紫杉醇的制備工藝與質(zhì)量控制1、2′-乙氧乙基-7-三乙基硅-紫杉醇的制備母環(huán)與側鏈不能直接發(fā)生酯化反應（對接反應），將7-三乙基硅巴卡亭III與β-內(nèi)酰胺在DMAP和吡啶的存在下酯化，效果也不理想。文獻有使用二-(三甲基硅)-氨基鈉（NaHMDS）作為堿活化13-OH，然后使活化后的7-三乙基硅基巴卡亭III與β-內(nèi)酰胺發(fā)生酯化反應的報道。但是如果條件控制不好，側鏈與母環(huán)對接的產(chǎn)物不是紫杉醇衍生物，而是β-內(nèi)酰胺在NaHMDS作用下的分解產(chǎn)物。為使反應順利進行，可選擇正丁基鋰作為堿來活化7-三乙基硅巴卡亭III的13-OH，先形成醇鋰，然后再與β-內(nèi)酰胺形成β-氨基酯中間體。醇鋰與β－內(nèi)酰胺反應立體選擇性較高，可以使用外消旋β-內(nèi)酰胺進行反應，節(jié)省了拆分β-內(nèi)酰胺或合成光學活性β-內(nèi)酰胺的費用。在1L反應器中，投料比7-三乙基硅巴卡亭III:四元環(huán):丁基鋰為1:5:2.5。滴加丁基鋰控溫-45℃～-30℃；在1～1.5h時內(nèi)自然升溫至0℃，繼續(xù)反應至完全。收率大于該反應對水和氧極其敏感，所以必須嚴格處理反應試劑和控制反應條件。反應原料和溶劑要經(jīng)嚴格的無水處理，整個反應要在惰性氣體保護下進行，在真空線上操作，使用注射器轉移液體，注射器在使用前也要將各個部件徹底洗凈、烘干，注射器裝好后，通過吸入和擠出惰性氣體將針管沖洗幾次。由于溶劑四氫呋喃很容易吸收空氣中的水份，所以將四元環(huán)溶于四氫呋喃時也必須在惰性氣體保護下進行操作，這是反應過程中很關鍵的一步。除了嚴格無水無氧操作以外，正丁基鋰的用量也很關鍵。7-三乙基硅巴卡亭III、四元環(huán)與正丁基鋰的用量以1:5:2.5為好，收率可達90%以上。投料量較小時，溶劑的影響相對較大，稍微處理不夠嚴格就會使產(chǎn)率大大降低，而當加大投料量時，溶劑的影響就相對較小，收率也就有所提高。正丁基鋰用量過大，接近3倍量時會破壞四元環(huán)，同時，反應體系升至0℃反應時，過量的丁基鋰也會使7-三乙基硅巴卡亭III母環(huán)降解，從而使收率大大降低。酯化反應中溫度的控制也很關鍵，低于-45℃正丁基鋰與7-三乙基硅巴卡亭III不能反應，所以反應溫度應控制在-45℃以上，但亦不能過高，溫度高于-20℃時正丁基鋰會使7-三乙基硅巴卡亭III母環(huán)降解。所以，滴加正丁基鋰及四元環(huán)的過程中溫度應控制在-45℃～-30℃。實驗過程中可以用液氮－乙腈控溫，使反應溫度穩(wěn)定在-40℃上下。乙腈熱容比較大，溫度波動較小，滴加完正丁基鋰以后反應體系可以在1～1.5h內(nèi)自然升溫至0℃繼續(xù)反應。實際工業(yè)生產(chǎn)中可以采取很多方式控制反應的溫度，溫度穩(wěn)定會對反應更為有利。2、紫杉醇的制備乙氧乙基和三乙基硅基保護基都可以在溫和的條件下，通過水解反應除去，得到紫杉醇。2′-乙氧乙基-7-三乙基硅-紫杉醇在0.5%HCl－C2H5OH1:1條件下水解4d較為完全。三乙基硅保護的紫杉醇可以用氫氟酸水解，在2L反應器中，反應溶劑為乙腈和吡啶的混合液。投料比雙保護紫杉醇:氫氟酸為1g:10mL。0℃反應8h，升至室溫再反應10由于紫杉醇在許多有機溶劑中不穩(wěn)定，易降解，因此實施后處理時，要注意萃取后的有機相應迅速處理，蒸除溶劑過程中溫度也應嚴格控制，高溫會導致紫杉醇降解，極大地影響產(chǎn)品的收率。水解得到的紫杉醇粗品可以用柱層析和重結晶方法進行純化。柱層析中常用硅膠做層析材料，用二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等溶劑組成洗脫液進行梯度洗脫。得到的紫杉醇若含量不滿足要求，可進行