技术领域
本发明涉及一种制备碳青霉烯类抗生素中间体的方法，具体涉及一种 制备厄他培南中间体的方法。
背景技术
厄他培南(ertapenem，如式1所示)是一种具有广谱抗菌性能的碳青 霉烯类抗生素，由默克公司和阿斯利康公司联合开发，其化学名为 (4R，5R，6S)-3-[(3S，5S)-5-[(3-羧基苯基)氨基甲酰基]吡咯烷-3-基]硫 -6-[(1R)-1-羟乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂双环[3.2.0]庚-2-烯-2-甲酸，具体 结构式如下：
厄他培南钠(如式2所示)作为厄他培南制剂的活性成分，其合成受 到广泛关注。
文献所公开报道的制备厄他培南钠的方法无一例外按照以下路线进 行：
具体而言，由1β-甲基碳青霉烯母核MAP与侧链ES’进行缩合反应， 得到被保护的厄他培南中间体PE’，然后通过氢化还原反应脱去保护，经 后处理得到厄他培南钠(式2)。其中，R1为烯丙基、取代苄基；R2为烯 丙氧羰基、取代苄氧羰基或H2+Cl-；R3为H、烯丙基或取代苄基。
目前已有的厄他培南钠的合成线路包括以下几种：
1、通过三保护结构类型的厄他培南中间体PE’合成
在美国专利US5478820中，公开了以下两种三保护结构类型的厄他培 南中间体PE’合成厄他培南钠的技术方案：1)R1、R3为烯丙基，R2为烯 丙氧羰基；2)R1、R2为对硝基苄基，R3为烯丙氧羰基。
2、通过双保护结构类型的厄他培南中间体PE’合成
在PCT专利申请WO9802439中，公开了R1、R2为对硝基苄基，R3为H的双保护结构类型的厄他培南中间体PE’合成厄他培南钠的技术方 案。
3、通过单保护结构类型的厄他培南中间体PE’合成
在美国专利US6504027中，公开了R1为对硝基苄基，R2为H2+Cl-， R3为H的单保护结构类型的厄他培南中间体PE’合成厄他培南钠的技术方 案。
显而易见，厄他培南钠的制备工艺经历了从三保护、双保护、单保护 的发展历程。
然而，无论是双保护、单保护的侧链ES’都具有易吸潮、吸潮后有水 存在容易氧化，性质不稳定，保存不易的缺点，不利于工业生产，而且侧 链ES’在制备过程中容易形成聚合物，影响侧链的上述反应。
发明内容
本发明人经过大量研究意外地获得了以侧链ES二聚体为原料合成厄 他培南中间体或其药物可接受的盐的工艺路线，其中侧链ES形成二聚体 后，稳定性很好，不易吸潮，在室温条件下长期放置质量不变。这是因为 二聚体状态已经是氧化态，所以在空气中不易再被氧化，能始终保持质量 的稳定，克服了单保护侧链ES’具有易吸潮，吸潮后有水存在容易氧化， 性质不稳定，保存不易的缺点，有利于工业生产。
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种新的厄他培南钠中间体 的合成方法，其中，直接使用化合物(ES)的二聚体化合物(III)与碳青霉 烯母核化合物(IV)反应来制备厄他培南钠中间体化合物(简称PE)，从而 避开了使用极易吸潮、制备和保存不易的厄他培南单保护侧链化合物(ES’)。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种下列通式PE所示的厄他培南中间体或其药物可接受的盐的制备 方法，
所述制备方法包括：将式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或其药物 可接受的盐在化合物R3P、碱存在下与式(IV)所示的碳青霉烯母核MAP 反应来制备通式PE所示的厄他培南中间体或其药物可接受的盐，
其中R1为羧基保护基，选自苄基、苯环上有取代基的苄基、烯丙基 或三甲基硅烷基；R1优选为对硝基苄基、对甲氧基苄基、烯丙基；
R2为H或氨基保护基，所述氨基保护基选自苄氧羰基、苯环上有取代 基的苄氧羰基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷 基；R2优选为H、对硝基苄氧羰基、对甲氧基苄氧羰基；
化合物R3P中的R为具有2至6个碳原子的烷基、苯基或有取代基的 苯基，R优选为正丁基、苯基。也就是说，化合物R3P优选为(正丁基)3P 和/或(苯基)3P，即两种有机膦化合物。
其中，所述药物可接受的盐是指药学领域常用的盐形式，尤其那些被 认为是由酸形成的药物可接受的酸加成盐，这些酸形成了含有药物可接受 的酸根阴离子的无毒性酸加成盐，包括但不限于：盐酸盐、氢溴酸盐、硫 酸盐、磷酸盐或酸式磷酸盐、醋酸盐、马来酸盐、富马酸盐、乳酸盐、酒 石酸盐、柠檬酸盐和葡糖酸盐。
优选地，本发明提供一种下列通式PEa所示厄他培南中间体盐酸盐的 制备方法，
所述制备方法包括：将式(IIIa)所示的厄他培南侧链二聚体盐酸盐 在化合物R3P、碱存在下与式(IV)所示的碳青霉烯母核MAP反应来制 备通式PEa所示厄他培南中间体盐酸盐，
其中R1为羧基保护基，选自苄基、苯环上有取代基的苄基、烯丙基 或三甲基硅烷基，R1优选为对硝基苄基、对甲氧基苄基、烯丙基；
化合物R3P中的R为具有2至6个碳原子的烷基、苯基或有取代基的 苯基，R优选为正丁基、苯基。
优选地，式(III)所示厄他培南侧链二聚体或其药物可接受的盐先在化 合物R3P存在下反应，再在碱存在下与式(IV)所示碳青霉烯母核MAP反 应。
优选地，上述反应在有机溶剂A存在下进行，所述有机溶剂A选自 N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷 酮、二甲亚砜、乙腈中的一种或多种；所述碱选自三乙胺、二乙胺、二异 丙基乙基胺、二异丙基胺、N-甲基吗啉、四甲基胍、吡啶以及吡啶环上具 有取代基的取代吡啶中的一种或多种，优选为四甲基胍和4-N，N-二甲氨基 吡啶的混合体系。
优选地，上述反应中，式(IV)所示碳青霉烯母核与式(III)所示侧 链二聚体或其药物可接受的盐的摩尔比为1∶0.45～0.65，优选1∶0.55-0.6； 化合物R3P与式(IV)碳青霉烯母核的摩尔比为0.95～1.4∶1，优选1.0～ 1.2∶1；碱与式(IV)碳青霉烯母核的摩尔比为3～4.5∶1，优选3.5～4∶1； 有机溶剂A与式(IV)碳青霉烯母核的体积/重量比(ml/g)为5～10∶1； 优选地，所述反应温度为-60～0℃；反应时间为30min～2h。
优选地，所述反应完成后，酸化反应液，所述酸选自冰醋酸、盐酸、 硫酸、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、甲酸、对甲苯磺酸、磺酸、苯甲 酸、琥珀酸、乙二酸和三氟乙酸中的一种或多种，更优选为冰醋酸和/或磷 酸二氢钾。优选地，所述制备方法还包括通过抽滤或离心分离所得沉淀， 得到式PE所示的厄他培南中间体或其药物可接受的盐。
在一个优选的实施方案中，本发明提供的制备方法包括以下步骤：
1)制备式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或其药物可接受的盐；
2)将式(III)厄他培南侧链二聚体或其药物可接受的盐在化合物R3P、 碱存在下，与式(IV)碳青霉烯母核MAP反应来制备式PE所示的厄他培 南中间体或其药物可接受的盐。
优选地，所述反应完成后，酸化反应液，所述酸选自冰醋酸、盐酸、 硫酸、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、甲酸、对甲苯磺酸、磺酸、苯甲 酸、琥珀酸、乙二酸和三氟乙酸中的一种或多种，更优选为冰醋酸和/或磷 酸二氢钾。
优选地，所述制备方法还包括抽滤或离心分离所得沉淀，得到式PE 所示的厄他培南中间体或其药物可接受的盐。
优选地，所述步骤1)中制备式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或 其药物可接受的盐包括：将式ES所示的厄他培南侧链或其药物可接受的 盐在氧化剂存在下进行反应，得到式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或 其药物可接受的盐；所用氧化剂选自氧气、空气、有机过酸、H2O2、浓硫 酸，优选氧气或空气。
优选地，在上述反应中加入催化剂，所用催化剂选自三氯化铁、氯化 亚铁、溴化亚铁、碘化亚铁，优选氯化亚铁；
其中，R2为H或氨基保护基，所述氨基保护基选自苄氧羰基、苯环上 有取代基的苄氧羰基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基 甲硅烷基；R2优选H、对硝基苄氧羰基、对甲氧基苄氧羰基。
在一个更优选的实施方案中，本发明提供的制备方法包括以下步骤： 1a)制备式(IIIa)所示的厄他培南侧链二聚体盐酸盐；2a)式(IIIa)所 示的厄他培南侧链二聚体盐酸盐在化合物R3P、碱存在下，与式(IV)碳 青霉烯母核MAP反应来制备式PEa所示的厄他培南中间体盐酸盐。
优选地，所述步骤1a)中制备式(IIIa)所示的厄他培南侧链二聚体 盐酸盐包括：将式ESa所示的厄他培南侧链在氧化剂存在下进行反应，得 到式(IIIa)所示的厄他培南侧链二聚体盐酸盐，
所述氧化剂选自氧气、空气；
优选地，在上述反应中加入催化剂，所用催化剂选自三氯化铁、氯化 亚铁。
优选地，所述步骤1)的反应在有机溶剂B存在下进行，所述有机溶 剂B选自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N- 乙基吡咯烷酮、二甲亚砜、甲醇、乙醇、水中的一种或多种，优选水和 N，N-二甲基甲酰胺；碱选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、三乙 胺、二乙胺、二异丙胺、二异丙基乙胺、N-甲基吗啉、四甲基胍、吡啶以 及吡啶环上具有取代基的取代吡啶中的一种或多种，优选碳酸钾、碳酸钠； 反应温度为0～30℃。
优选地，所述步骤1)的后处理过程为：反应完毕后，加入酸，调节 反应体系为酸性，析出固体，过滤得到式(III)所示的厄他培南侧链二聚 体或其药物可接受的盐，其中所述酸选自无机酸或有机酸中的一种或几 种；或者将过滤得到式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或其药物可接受 的盐再进行重结晶，重结晶溶剂选自水、乙醇、甲醇、冰乙酸的一种或多 种。
本发明的技术方案具有如下的优势：
首先，侧链ES形成二聚体后，稳定性很好，不易吸潮，在室温条件 下长期放置质量不变。因为二聚体状态已经是氧化态，所以在空气中不易 再被氧化，能始终保持质量的稳定，而且二聚体在还原剂作用下断开后， 直接以自由基形态反应，反应活性高，速度快，在工业生产中可以缩短工 时，降低成本。同时避开了使用易吸潮、易氧化、性质不稳定、保存不易 的厄他培南侧链ES’，有利于工业生产。
其次，制备式(III)所示的厄他培南侧链二聚体或其药物可接受的盐 的反应温和易控，收率高；HPLC跟踪反应，无明显的过氧化产物出现， 产物HPLC纯度＞98％。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些 实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
以下各实施例中使用的原料1β-甲基碳青霉烯双环母核MAP为市售产 品，也可以参考文献US4933333、US5478820、JP60048964、WO92/17479、 CN100347175合成得到；ES为市售产品，也可以按照文献合成，如 US5478820、Journal of Organic Chemistry，2002，67，4771-4776或者参考 《Protective Groups In Organic Synthesis》中羧基和氨基保护基的相关内容合 成。
纯度检测方法参考文献Karel M.J.Brands等，Journal of Organic Chemistry，2002，67，4771-4776；所述纯度均为与标准品对照的HPLC面 积％纯度。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施 例中所用的化学原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
以下实施例1-4为厄他培南中间体PE盐酸盐的合成
实施例1
在100mL四口瓶中加入5.0g厄他培南侧链盐酸盐(R2为H)，50mL H2O， 2.3g K2CO3，0.03g FeCl2.4H2O。在室温条件下通入空气反应，HPLC跟踪反 应，反应完毕，加入2.5g浓盐酸(37.5％)，有固体析出。过滤，然后用25mL 水重结晶得4.6g厄他培南侧链二聚体盐酸盐，灰白色固体，即为式(III)厄 他培南侧链二聚体盐酸盐，HPLC纯度大于99％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下，加入上述厄他培南侧链二聚体盐酸盐 1.8g，1.5mL三正丁基膦(n-Bu3P)，30mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，溶 清并降温至-30℃，然后缓慢滴加2.4g二异丙基乙胺(DIPEA)和0.03g 4-N，N- 二甲氨基吡啶(DMAP)，再加入3.0g MAP(R1为对硝基苄基)，30min后停 止反应，反应液滴加至200mL 5％KH2PO4溶液中，有固体析出，过滤得到 厄他培南中间体PE盐酸盐，浅黄色粉末状固体10.1g(湿重)，HPLC纯度 98％。
实施例2
在100mL三口瓶中加入5.0g厄他培南侧链盐酸盐(R2为H)，Na2CO31.85g，0.03g FeCl2.4H2O，DMF 50mL在室温条件下通入空气反应。HPLC 跟踪反应，反应毕加入3.5g浓盐酸(37.5％)，然后将反应液加入到1000mL 丙酮中，有固体析出。过滤，然后用50ml水重结晶得4.1g浅黄色固体，即 为式(III)厄他培南侧链二聚体盐酸盐，HPLC纯度大于99％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下加入上述厄他培南侧链二聚体盐酸盐 1.98g，1.5mL三正丁基膦(n-Bu3P)，15mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，3.0g MAP(R1为对硝基苄基)，溶清并降温至-40℃，然后缓慢滴加2.1g四甲基 胍(TMG)，60min后停止反应，反应液滴加至200mL 5％NaH2PO4溶液中， 有固体析出，过滤得到厄他培南中间体PE盐酸盐，浅黄色粉末状固体10.5g (湿重)，HPLC纯度大于97％。
实施例3
在100mL三口瓶中加入5.0g厄他培南侧链盐酸盐(R2为H)，Na2CO31.85g，0.03g FeCl2.4H2O，DMF 50mL在0～5℃通入空气反应。HPLC跟踪反 应，反应毕加入3.0g浓盐酸(37.5％)，然后将反应液加入到1000mL丙酮中， 有固体析出。过滤，然后用25mL水，1.25g乙酸重结晶得4.3g浅黄色固体， 即为式(III)厄他培南侧链二聚体盐酸盐，HPLC纯度大于99％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下加入上述厄他培南侧链二聚体盐酸盐 4.1g，4.5mL三正丁基膦(n-Bu3P)，90mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，再 加入9.0g MAP(R1为对硝基苄基)，溶清并降温至0℃，然后缓慢滴加6.3g 四甲基胍(TMG)和0.09g 4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)，30min后停止反 应，加入600mL 5％KH2PO4溶液，有固体析出，过滤得到厄他培南中间体 PE盐酸盐，浅黄色粉末状固体30.6g(湿重)，HPLC纯度大于97％。
实施例4
在100mL四口瓶中加入7.5g厄他培南侧链盐酸盐(R2为H)，75mL H2O， 3.45g K2CO3，0.04g FeCl2.4H2O。在室温条件下通入空气反应，HPLC跟踪 反应，反应完毕，加入5.2g浓盐酸(37.5％)，有固体析出，过滤干燥得到 7.5g白色固体，即为式(III)厄他培南侧链二聚体盐酸盐，HPLC纯度＞99％。
在100mL四口瓶中先通N2，加入50mL二甲基甲酰胺(DMF)，和7.3g 上述厄他培南侧链二聚体盐酸盐，4.8g三正丁基膦(n-Bu3P)，室温反应30min 后加入6.12g二异丙基胺(DIPA)和0.12g 4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)， 再将上述反应体系加入到12g MAP(R1为对硝基苄基)和50mL二甲基甲酰 胺(DMF)的混合溶液中，降温至-50℃，保持体系温度-50℃～-40℃，反应 60min，再将得到的溶液缓慢滴加入含50.8g NaH2PO4的水溶液中，温度在 20～30℃，有固体析出，抽滤，冰水洗涤两次，得湿品厄他培南中间体PE盐 酸盐，测定其纯度为98.5％。
以下实施例5-6为厄他培南中间体PE的合成
实施例5
在100mL四口瓶中加入5.0g厄他培南侧链(R2为H)，50mL甲醇，1.74g NaHCO3，0.03g FeCl2.4H2O，室温条件下通入空气反应，HPLC跟踪至反应 结束。加入1.9mL浓盐酸。浓缩除去MeOH，即得到厄他培南侧链二聚体目 标化合物4.9g，HPLC纯度大于99％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下加入上述厄他培南侧链二聚体1.6g， 1.6g三苯基膦(Ph3P)，30mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)，溶清并降温至-20℃， 然后缓慢滴加2.9g二异丙基乙胺(DIPEA)，再加入3.0g MAP(R1为对硝基 苄基)，30min后停止反应，加入5.86g冰醋酸，有固体析出，室温搅拌2h， 过滤得到厄他培南中间体PE，浅黄色粉末状固体11.3g(湿重)，HPLC纯度 大于98％。
实施例6
在100mL四口瓶中加入5.0g厄他培南侧链(R2为H)，50mL乙醇，1.74g NaHCO3，0.03g FeCl2.4H2O。在0～5℃通入氧气反应，HPLC跟踪至反应结 束。加入1.9mL浓盐酸。浓缩除去乙醇，即得到厄他培南侧链二聚体目标化 合物4.9g，HPLC纯度大于98％。
在100mL三口瓶中，N2保护条件下，降温至-35℃加入上述厄他培南侧 链二聚体1.6g，1.6g三苯基膦(Ph3P)，20mL乙腈，3.0g MAP(R1为对硝 基苄基)，溶清，然后缓慢滴加1.9g Et3N和0.03g 4-N，N-二甲氨基吡啶 (DMAP)，30min停止反应。加入4.5g甲酸，有固体析出，过滤得到厄他 培南中间体PE，浅黄色粉末状固体10.6g(湿重)，HPLC纯度大于95％。
以下实施例7-8为厄他培南中间体PE硫酸盐的合成
实施例7
在100mL四口瓶中加入5.0g厄他培南侧链硫酸盐(R2为H)，50mL H2O，1.85g Na2CO3，0.03g FeCl2.4H2O，室温条件下通入空气，HPLC跟踪 至反应结束。加入1.6g浓硫酸，有固体析出，过滤，然后用40mL乙醇重结 晶得厄他培南侧链二聚体硫酸盐4.5g，白色固体，HPLC纯度大于98％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下加入30mL N，N-二甲基乙酰胺，厄他 培南侧链二聚体硫酸盐2.0g，1.16g三正丁基膦(n-Bu3P)，2.92g MAP(R1为对甲氧基苄基)，溶清并降温至-40℃，然后缓慢滴加2.4g二异丙基乙胺 (DIPEA)和0.03g 4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)，30min后停止反应，反 应液滴加至200mL 5％硫酸溶液中，室温搅拌1h，有固体析出，过滤得到厄 他培南中间体PE硫酸盐，浅黄色粉末状固体11.3g(湿重)，HPLC纯度大 于97％。
实施例8
在100mL四口瓶中加入5.0g厄他培南侧链硫酸盐(R2为H)，50mL H2O，1.85g Na2CO3，0.03g FeCl2.4H2O，室温条件下通入空气，HPLC跟踪 至反应结束。加入1.6g浓硫酸，有固体析出，过滤，然后用45mL甲醇重结 晶得厄他培南侧链二聚体硫酸盐4.6g，白色固体，HPLC纯度大于99％。
在100mL三口瓶，N2保护条件下加入30mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)， 厄他培南侧链二聚体硫酸盐2.0g，1.5mL三正丁基膦(n-Bu3P)，溶清并降温 至-10℃，然后缓慢滴加1.48g二乙胺和0.03g 4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)， 再加入3.0g MAP(R1为对硝基苄基)，45min后停止反应，反应液滴加至 200mL 5％硫酸溶液中，有固体析出，过滤得到厄他培南中间体PE硫酸盐， 浅黄色粉末状固体11.3g(湿重)，HPLC纯度大于98％。
以下实施例9-10为厄他培南中间体PE的合成
实施例9
在250mL三口瓶中加入10g厄他培南侧链(R2为对硝基苄氧羰基)，1.1g NaOH，50mL MeOH，50mL H2O，0.1g FeCl2.4H2O，溶清，在0～5℃通入氧 气反应，HPLC跟踪至反应结束。加入5mL浓盐酸/100mL H2O，浓缩除去 MeOH，有固体析出，过滤并用水洗涤滤饼，干燥得到厄他培南侧链二聚体 10g粗品，HPLC纯度大于98％。
100mL三口瓶加入2.5g上述厄他培南侧链二聚体，1.4g三正丁基膦 (n-Bu3P)和30mLN-乙基吡咯烷酮(NEP)，3.0g MAP(R1为对硝基苄基)， 溶清。降温至-60℃，滴加1.5g二异丙基乙胺和0.03g 4-N，N-二甲氨基吡啶 (DMAP)，30min后停止反应。将反应物滴加至200mL 10％KH2PO4溶液中， 室温搅拌2h，过滤，滤饼用50mL H2O洗涤，得到厄他培南中间体PE，11g 粉末状固体，HPLC纯度大于97％。
实施例10
在250mL三口瓶中加入10.0g厄他培南侧链(R2为对硝基苄氧羰基)， 1.5g Na2CO3，50mL NMP(N-甲基吡咯烷酮)，0.1g FeCl2.4H2O，溶清。室 温条件下通入空气，HPLC跟踪至反应结束。缓慢滴加到5mL浓盐酸/1000mL 水中，有白色固体析出，过滤，滤饼并用水洗涤，干燥得9.5g白色固体， HPLC纯度大于99％.
100mL三口瓶，N2保护条件下加入2.5g上述厄他培南侧链二聚体，1.2g 三正丁基膦(n-Bu3P)和20mL二甲亚砜，溶清。降温至-45℃，滴加1.84g N- 甲基吗啉和0.03g 4-N，N-二甲氨基吡啶(DMAP)，再加入3.0g MAP(R1为 对硝基苄基)和10mL二甲亚砜的混合溶液，30min后停止反应。将反应物 滴加至200mL 10％NaH2PO4溶液中，20～30℃搅拌2h，过滤，滤饼用50mL H2O洗涤，得到厄他培南中间体PE，11g粉末状固体，HPLC纯度大于98％。
以下实施例11-16为参照实施例1～10的制备方法，将原料分别替换为 R1，R2为以下不同的取代基：对甲氧基苄基、烯丙基、H等，具体的实验结 果见下表：