德拉沙星杂质3的制备方法

背景及概述^[1]

自从近40年前引入了萘啶酮酸(nalidixicacid)以来，喹诺酮抗菌素一直在抗菌素中占据着突出的地位。尤其是6-氟喹诺酮(例如环丙沙星)，其在感染治疗中的作用不断增大，原因在于其应用的广谱性。德拉沙星为具有抗革兰氏阳性有机体包括甲氧西林易感的金黄色葡萄球菌(methicillin-susceptibleSaureus)和MRSA的出色抗菌活性的6-氟喹诺酮抗菌素。当前它正处于II期临床试验阶段。德拉沙星最初是由WakunagaPharmaceuticals和AbbottLaboratories开发研制，随后Rib-XPharmaceuticals，Inc被授予许可。德拉沙星的合成最初是按照AbbottLaboratories进行，其中的关键步骤是在官能化的喹诺酮1(脱氯喹诺酮)的8位进行选择性氯化。该工艺会产生德拉沙星杂质3。

制备^[1]

德拉沙星杂质3制备如下：

1）1-(6-氨基-3，5-二氟-吡啶-2-基)-8-氯-6-氟-7-(3-羟基-氮杂环丁烷-1-基)-4-氧-1，4-二氢-喹啉-3-羧酸，3：

在45分钟内，于10-17℃的温度下将H2SO4(5.9g，62mmol)和NCS(0.88kg，6.46mol)的乙酸甲酯(14.4kg)溶液加入至1(3.1kg，6.15mol)的乙酸甲酯(8.6kg)悬浮液中。该溶液于13-19℃的温度下搅拌2小时，随后用1.6％的NaHCO3水溶液(12.6kg)淬灭，有机层用11％的Na2SO3水溶液(7kg)洗涤。于50℃/真空下乙酸甲酯溶液被溶剂交换为2-丙醇，然后加入KOH(1.1kg，19.7mol)的水(24.8kg)溶液，并于55℃将该混合液搅拌3小时。于40℃加入13％的乙酸水溶液(2.6kg)，并向溶液中加入3(27g，61mmol)。所得悬浮液于40℃下搅拌1小时，然后缓慢加入13％的乙酸水溶液(11.7kg)。悬浮液于40℃下再搅拌一小时之后，冷却至室温，过滤，用水(41kg)洗涤并于60℃/真空下进行干燥以获得黄色晶体3(2.5kg，91％)。分离出的3的光谱特性跟报道的相同。

2）1-氨基-3-(氮杂环丁烷-3-基氧基)-2-丙醇-二(N，N’-喹诺酮羧酸)，8：

将K2CO3(63.1g，0.46mol)加入至3-羟基氮杂环丁烷盐酸盐7(25g，0.23mol)的水(150mL)和THF(300mL)溶液中。混合物于20-25℃搅拌30分钟。然后，于0-5℃在30分钟内加入氯甲酸苄基酯(40.9g，0.24mol)，随后在20-25℃过夜搅拌混合物。于30℃/真空条件下，在旋转蒸发器上移除THF并将该混合物用乙酸乙酯(2x150mL)提取。合并的有机层用水(1x50mL)洗涤、用Na2SO4干燥并进行浓缩。残留物在硅胶上用快速柱色谱(flashcolumnchromatography)法进行纯化，用乙酸乙酯-庚烷1∶1和4∶1进行洗脱以得到透明油状物8(47.3g，100％)。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ3.72(1H，d，J＝6.2Hz)，3.85(2H，dd，J＝9.5，4.4Hz)，4.17(2H，dd，J＝9.5，6.7Hz)，4.49-4.57(1H，m)，5.06(2H，s)，7.31-7.38(5H，m)；13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ59.2，61.6，66.9，127.9，128.1，128.5，136.5，156.6；IR：(film)3406，1686，1438cm-1；ES-HRMSm/z：(M++1H)计算值C11H14NO3208.0968，测量值208.0967。

3）3-环氧乙基甲氧基-氮杂环丁烷-1-羧酸苄酯，9：

于15-25℃下，将NaOH(9.9g，0.25mol)的水(195mL)溶液缓慢地加入至8(30g，0.15mol)的DMSO(250mL)溶液。加入3-氯-1，2-环氧丙烷(93.8g，1.01mol)，然后于20-25℃，将混合物搅拌24小时。混合物用水(300mL)稀释并且用乙酸乙酯(2×150mL)提取。合并的有机层用水(2×50mL)洗涤、用Na2SO4干燥并且进行浓缩。残留物在硅胶上用快速柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯-庚烷3∶2进行洗脱以得到透明油状物9(32.1g，84％)。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ2.60(1H，dd，J＝4.8，2.6Hz)，2.81(1H，dd，J＝4.9，4.2Hz)，3.09-3.16(1H，m)，3.25(1H，dd，J＝11.4，6.2Hz)，3.68(1H，dd，J＝11.5，2.5Hz)，3.89-3.97(2H，m)，4.15-4.24(2H，m)，4.29-4.37(1H，m)，5.09(2H，s)，7.28-7.36(5H，m)；13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ44.2，50.4，56.7，56.9，66.7，68.6，70.0，128.0，128.1，128.5，136.6，156.5；IR：(film)2951，1709，1420cm-1；ES-HRMSm/z：(M++1H)计算值C14H18NO4264.1230，测量值264.1230。

4）1-(6-氨基-3，5-二氟-吡啶-2-基)-7-[3-(1-苄氧羰基-氮杂环丁烷-3-基氧基)-2-羟基-丙氨基]-8-氯-6-氟-4-氧-1，4-二氢-喹啉-3-羧酸乙酯，11：

9(19g，72.2mmol)的浓NH4OH(380mL)溶液与7MNH3的MeOH(86mL)溶液的混合物在室温下搅拌5小时。浓缩该透明溶液并用甲苯进行共沸干燥。残留的透明油状物和6(20g，48.1mmol)溶解于NMP(150mL)中。加入N，N-二异丙基乙胺(12.4g，96.2mmol)并于70℃时将溶液搅拌3小时。将溶液倒入1N柠檬酸/冰(300mL)中并用乙酸乙酯(2×150mL)提取。合并的有机层用水(2×100mL)洗涤、用Na2SO4干燥并进行浓缩。残留物在硅胶上用快速柱色谱法进行纯化，先用乙酸乙酯-庚烷1∶1，然后用乙酸乙酯-甲醇95∶5进行洗脱，得到黄色泡沫状物11(27.1g，83％)。1HNMR(300MHz，CDCl3)：δ1.35(3H，t，J＝7.1Hz)，3.35-3.52(4H，m)，3.62-3.77(1H，m)，3.84-3.91(2H，m)，3.95-4.08(1H，m)，4.15(2H，dd，J＝9.3，6.5Hz)，4.23-4.30(1H，m)，4.35(2H，q，J＝7.1Hz)，4.85-5.13(3H，br.s)，5.08(2H，s)，7.18-7.25(1H，m)，7.31-7.35(5H，m)，7.99(1H，dd，J＝13.7，3.1Hz)，8.31(1H，s)；13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ14.4，48.5(d，JF＝10Hz)，56.6，61.1，66.9，68.6，69.3，70.8，107.2，111.5，112.6(d，JF＝24Hz)，113.2(m)，120.6，128.0，128.1，128.5，134.1(d，JF＝5Hz)，134.7(m)，136.5，139.2(d，JF＝13Hz)，144.9(d，JF＝253Hz)，144.4(d，JF＝13Hz)，145.6(dd，JF＝262，4Hz)，149.9(d，JF＝246Hz)，150.0，156.5，164.7，172.9；IR：(KBr)2949，1700，1615cm-1；ES-HRMSm/z：(M++1H)计算值C31H30ClF3N5O7676.1780，测量值676.1762。

1-(6-氨基-3，5-二氟-吡啶-2-基)-7-[3-(氮杂环丁烷-3-基氧基)-2-羟基-丙氨基]-8-氯-6-氟-4-氧-1，4-二氢-喹啉-3-羧酸乙酯，12：

向10％的钯碳(2.1g)的MeOH(20mL)浆液中加入11(13.7g，20.3mmol)的MeOH(230mL)溶液。混合物于1个大气压下氢化1小时，用Hyflo过滤并浓缩以得到米色晶体12(10.3g，93％)。Mp.148-152℃；1HNMR(300MHz，DMSO-d6)：δ1.27(3H，t，J＝7.1Hz)，3.27(1H，d，J＝5.0Hz)，3.28-3.80(10H，m)，4.19(1H，br.s)，4.21(2H，q，J＝7.1Hz)，5.86(1H，s)，6.74(2H，s)，7.84(1H，d，J＝13.8Hz)，7.94(1H，dd，J＝9.7，9.0Hz)，8.43(1H，s)；13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ14.1，48.4(d，JF＝10Hz)，53.6，60.2，68.4，70.4(d，JF＝4Hz)，72.1，106.4(d，JF＝6Hz)，111.0，111.3(d，JF＝23Hz)，113.6(dd，JF＝23，21Hz)，118.9(d，JF＝6Hz)，133.8(d，JF＝13Hz)，134.2，139.5(d，JF＝12Hz)，143.3(dd，JF＝248，4Hz)，145.0(dd，JF＝259，5Hz)，145.6(d，JF＝14Hz)，149.3(d，JF＝245Hz)，149.5，163.5，171.0；IR：(KBr)1697，1614，1496，1457cm-1；ES-HRMSm/z：(M++1H)计算值C23H24ClF3N5O5542.1413，测量值542.1391。

5）1-氨基-3-(氮杂环丁烷-3-基氧基)-2-丙醇-二(N，N’-喹诺酮二酯)（德拉沙星二聚体杂质），13：

12(9.6g，17.7mmol)、6(7.8g，18.6mmol)和N，N-二异丙基乙胺(4.6g，35.4mmol)的NMP(150mL)溶液于55℃搅拌3小时。将溶液倒入1N柠檬酸/冰(300mL)中并用乙酸乙酯(3×100mL)提取。合并的有机层用水(2×100mL)洗涤、用Na2SO4干燥并进行浓缩。残留物在硅胶上用快速柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯-甲醇95∶5进行洗脱。所得的黄色泡沫状物用CH2Cl2-MeOH9∶1(160mL)进行结晶，得到米色晶体13(11.8g，71％)。Mp.184-187℃；1HNMR(300MHz，DMSO-d6)：δ1.26(6H，t，J＝7.1Hz)，3.29-3.48(3H，m)，3.49-3.62(1H，m)，3.73-3.82(1H，m)，4.12-4.30(3H，m)，4.21(4H，q，J＝7.1Hz)，4.52-4.65(2H，m)，5.13-5.22(1H，m)，5.83-5.92(1H，m)，6.72(4H，s)，7.73(1H，d，J＝13.9Hz)，7.82(1H，d，J＝13.9Hz)，7.92(1H，t，J＝9.6Hz)，7.93(1H，t，J＝8.7Hz)，8.41(2H，s)；13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ12.3(2x)，46.4(d，JF＝11Hz)，58.4(2x)，61.9(2x)，66.7，67.3(d，JF＝4Hz)，69.1，103.4(d，JF＝6Hz)，104.6(d，JF＝6Hz)，108.7(d，JF＝23Hz)，109.2，109.4(d，JF＝23Hz)，109.5，111.7(dd，JF＝25，24Hz)，111.8(dd，JF＝25，24Hz)，117.1(d，JF＝7Hz)，117.8(d，JF＝6Hz)，132.1(dd，JF＝17，4Hz)，132.2，132.5，133.5，137.7(d，JF＝12Hz)，139.4(d，JF＝12Hz)，141.0(dd，JF＝247，5Hz)，141.5(dd，JF＝248，5Hz)，143.0(dd，JF＝259，5Hz)，143.3(dd，JF＝259，5Hz)，143.8(2x，d，JF＝15Hz)，147.5(d，JF＝245Hz)，147.7，147.8，148.1(d，JF＝247Hz)，161.7(2x)，169.1，169.2；IR：(KBr)1728，1615，1491，1448cm-1；ES-HRMSm/z：(M++1H)计算值C40H33Cl2F6N8O8937.1697，测量值937.1696。

5)1-氨基-3-(氮杂环丁烷-3-基氧基)-2-丙醇-二(N，N’-喹诺酮羧酸)( 德拉沙星杂质3)，4：

向13(17.0g，18.1mmol)的2-丙醇(75mL)悬浮液中加入1N KOH溶液(127mL，126.7mmol)。 将混合物于55℃下搅拌3.5小时之后，溶液冷却至30℃并且于1小时内，加入AcOH(12.4g， 206.5mmol)的溶解于水(94mL)的溶液。悬浮液于室温搅拌2小时，过滤，用水(3×40mL)洗涤 并且于50℃/真空下进行干燥，得到黄色晶体4(15.7g，98％)。Mp.198-205℃(decomp.)；1H NMR(300MHz，DMSO-d 6 )：δ3.28-3.45(2H，m)，3.45-3.78(2H，m)，3.79-3.88(1H，m)，4.16-4.33 (3H，m)，4.61-4.75(2H，m)，5.25(1H，br.s)，6.23-6.35(1H，m)，6.76(4H，s)，7.79(1H，d，J＝13.7 Hz)，7.90(1H，d，J＝13.8Hz)，7.93(2H，dd，J＝9.7，2.4Hz)，8.70(1H，s)，8.71(1H，s)，14.59(2H，br. s)；13C NMR(75MHz，CDCl3)：48.1(d，JF＝11Hz)，63.8，68.4，69.0(d，JF＝5Hz)，70.6(d，JF＝6 Hz)，104.5(d，JF＝6Hz)，105.9(d，JF＝7Hz)，107.8，108.2，109.8(d，JF＝23Hz)，110.8(d，JF＝23 Hz)，113.4(d，JF＝23Hz)，113.7(d，JF＝23Hz)，115.8(d，JF＝8Hz)，116.6(d，JF＝8Hz)，133.3(dd， JF＝14，3Hz)，133.5(dd，JF＝14，4Hz)，134.8，135.9，141.0(d，JF＝12Hz)，142.1(d，JF＝12Hz)， 142.8(dd，JF＝249，5Hz)，143.3(dd，JF＝249，5Hz)，145.1(dd，JF＝259，5Hz)，145.4(dd，JF＝260，5 Hz)，145.6(2x，d，JF＝15Hz)，149.5(d，JF＝248Hz)，150.1(2x)，150.2(d，JF＝249Hz)，164.7，164.8， 175.8(d，JF＝3Hz)，175.9(d，JF＝3Hz)；IR：(KBr)1727，1622，1489，1439cm-1；ES-HRMS m/z： (M++1H)计算值C 36 H 25 Cl 2 F 6 N 8 O 8  881.1071，测量值881.1090。

主要参考资料

[1] (CN102164912) 制备喹诺酮类化合物的工艺