(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐晶体
技术领域
本发明属于化学制药领域,更具体而言,涉及一种头孢类化合物、其晶体及其制备方法和用途,特别是涉及(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐晶体及其制备方法和用途。
背景技术
胡敏和胡昌勤应用LC-MS法分析了头孢硫脒的降解产物(胡敏、胡昌勤,“LC-MS法分析头孢硫脒降解产物”,药学学报Acta Pharmaceutica Sinica2006,41(10):1015-1019,确定2个主要降解产物为头孢硫脒的水解产物,分别为去乙酰基头孢硫脒和头孢硫脒内酯,其结构式如下:
去乙酰基头孢硫脒
头孢硫脒内酯
叶放等人也采用LC-MS法分析了头孢硫脒的降解产物(叶放等,“头 孢硫脒降解产物的LC-MS分析”,中国抗生素杂志,2005年12月第30卷第12期,741-743),指出头孢硫脒主要有两个降解产物-去乙酰头孢硫脒和头孢酯脒(即分别为上述去乙酰基头孢硫脒和头孢硫脒内酯),两个主要降解产物的生成过程如下:
本发明人长期从事头孢硫脒的生产和研究工作,在分析研究头孢硫脒的杂质中,意外地发现化合物(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐(其分子式为C17H26N4O4S2,结构式如下,下文简称化合物I)是头孢硫脒的典型HPLC图谱中的主要杂质之一:
化合物I
本发明人研究发现,头孢硫脒在酸、碱、加热等破坏条件下或长期存放条件下,作为杂质的化合物I并没有明显增加,因此推测化合物I并不是头孢硫脒的降解产物。从头孢硫脒合成过程中起始原料、副反应等角度入手,发现其中的化合物I是制备头孢硫脒过程中,起始原料7-ACA中的 主要杂质7-ADCA发生如下一系列反应,最后产生化合物I:
化合物I
采用与头孢硫脒类似的合成方法,如上面反应式所示,以7-氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸即7-ADCA(7-ADCA也是制备头孢硫脒起始原料7-ACA中常见的主要杂质)为起始原料,7-ADCA与溴乙酰溴反应得到7-溴乙酰氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸(即中间体A),该中间体A与N’N-二异丙基硫脲反应,得到(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐,即化合物I。但是所得到的化合物I为粉末状,纯度不高,且化合物I具有两性离子内盐的独特分子结构,遇热不稳定,需要经过进一步的精制以得到稳定性较好的晶体。
发明内容
因此,本发明的目在于提供(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐(即化合物I)及其制备方法,通过简单易行的一步两相法制备中间体7-溴乙酰氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸(即中间体A),而后中间体A与N’N-二异丙基硫脲反应,得到化合物I;
本发明的另一目的在于提供一种稳定性好的化合物I晶体及其制备方法;
本发明的再一目的是提供上述化合物I及其晶体在制备人用或兽用抗菌药物中的用途,所述化合物I及其晶体对金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、海氏肠球菌、粪肠球菌、大肠杆菌、等具有抗菌效果,有可能可用于呼吸道感染、胆道感染、***、创伤及外科感染、皮肤及软组织感染、妇科感染、耳鼻喉感染、心内膜炎、败血症、肺炎、脑膜炎的治疗。
根据本发明的一方面,本发明提供一种头孢类化合物,即结构式如下的(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐(简称化合物I):
化合物I
根据本发明的另一方面,本发明提供一种稳定性好的化合物I晶体,使用Cu-Kα辐射,该晶体具有如下X-射线粉末衍射图:
其中,2θ为衍射角,d为晶面间距,I/I0为相对强度,上述X-射线粉末衍射图以相对强度大于或等于5%的峰表示。
根据本发明,本发明提供一种化合物I的制备方法,该方法包括如下步骤:
化合物I
步骤1:利用两相法,在碱性条件下,7-ADCA(即7-氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸)与溴乙酰溴反应,得到7-溴乙酰氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸即中间体A;和
步骤2:在三乙胺存在下,中间体A与N’N-二异丙基硫脲反应,得到(6R,7R)-3-甲基-7-[α-(N,N’-二异丙基脒硫基)-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4,2,0]-辛-2-烯-2-甲酸内铵盐,即化合物I。
在上述步骤1中,7-ADCA在碱性条件下溶解于水中后,加入与水不相溶的溶剂,在转速120~300转/分钟搅拌下,加入溴乙酰溴,在0~40℃下,反应1~3小时;在反应结束后,分出水相,用酸调节水相的pH至1.0~4.0,中间体A析出;其中所述7-ADCA与溴乙酰溴的摩尔比为1∶1~1.5,所述碱为三乙胺、碳酸氢钠或碳酸钠,与水不相溶的溶剂为苯、甲苯、***、二氯甲烷或氯仿,所述酸为硫酸、盐酸或磷酸。
在上述步骤2中,中间体A在三乙胺作用下溶解,中间体A与N’N- 二异丙基硫脲摩尔比为1∶1~1.5,反应所用溶剂为氯仿、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙酮或其混合物,反应温度为10~50℃,反应时间1~4小时。
如上述制备方法所述得到的化合物I为白色至微黄色粉末状,纯度90~93%,需要进一步精制以制备出纯度高稳定性好的化合物I晶体。将化合物I用极性溶剂溶解,得到化合物I的溶液,在一定温度下,通过向化合物I的溶液中加入与上述极性溶剂互溶而与化合物I微溶或不溶的析晶溶剂,控制饱和过程和晶体生长速度,得到所需化合物I结晶,经过分离、干燥,最后得到化合物I晶体。
因此,本发明提供一种纯度高稳定性好的化合物I晶体的制备方法,该方法包括:采用极性溶解溶剂将化合物I溶解,得到化合物I溶液,其中所述极性溶解溶剂为水、低级醇或其混合物,或者所述极性溶解溶剂为水和/或低级醇与丙酮按照体积比5~100∶1的混合物,化合物I的浓度为0.05~0.5g/ml;然后,在温度0~45℃,搅拌速度20~150转/分钟搅拌下,第一次滴加析晶溶剂至出现微微浑浊,养晶0.5~2小时,第二次继续滴加析晶溶剂至大量晶体析出,过滤干燥,得到化合物I晶体,其中所述析晶溶剂为酮或者酮与乙醇按照体积比0.5~100∶1的混合物;
其中所述低级醇包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇和异丁醇等;所述酮包括丙酮、甲乙酮和戊酮等。
在根据本发明的化合物I晶体的制备方法中,其中所述极性溶解溶剂优选为:水,甲醇,水/甲醇混合物,甲醇和/或水与乙醇按体积比0.2~100∶1的混合物,甲醇和/或水与丙酮按体积比5~100∶1的混合物,甲醇、乙醇和丙酮按体积比0.2~100∶1~10∶1的混合物,或者水、乙醇和丙酮按体积比0.2~100∶1~10∶1的混合物;
所述析晶溶剂为丙酮或者丙酮与乙醇按照体积比1~100∶1的混合物。
在析晶过程中温度对结晶颗粒的大小影响很大,选择适当的温度,有 利于得到所希望大小的晶体,并且可以从中控制颗粒均匀性,所述温度为0~45℃,优选为0~30℃,更优选为8~20℃。
在整个结晶过程中,过饱和度、析晶速度、搅拌速度等因素对最终结晶有重要影响。过饱和度控制与温度、第一次滴加析晶溶剂的量及滴加速度有关;析晶速度与过饱和度、第二次析晶溶剂滴加速度的控制有关;搅拌速度对结晶颗粒的大小有重要影响。滴加析晶溶剂时,搅拌速度在每分钟20~150转,优选20~40转,速度控制既要避免局部过饱和的形成,又要避免大颗粒的晶体被破坏。第一次析晶溶剂加入的量以能刚好使体系析出少量晶体为佳,滴加时间控制在1~2h。养晶0.5~2小时后,当已经析出较多晶体时,第二次滴加析晶溶剂,滴加时间控制在1~3h。第二次析晶溶剂的量可以根据抽滤后母液中残留的化合物I的浓度进行调整,这涉及到收率及析晶溶剂成本的综合评估问题,可以根据需要进行调整。第二次析晶溶剂的量对晶体的形态大小影响不大。
上述结晶方法无论分批结晶、连续结晶等,都可以实施
本发明的化合物I及其晶体对金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、海氏肠球菌、大肠杆菌、粪肠球菌等具有抗菌效果,有可能可用于呼吸道感染、胆道感染、***、创伤及外科感染、皮肤及软组织感染、妇科感染、耳鼻喉感染、心内膜炎、败血症、肺炎脑膜炎的治疗。采用下面实施例5制备的化合物I晶体,应用《消毒技术规范》2002版2.1.8.4最小抑菌浓度方法进行抗菌试验,结果如下表所示:
本发明的优点在于:
(1)本发明化合物I晶体稳定性好,纯度高;
(2)本发明的化合物I及其晶体对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、海氏肠球菌、粪肠球菌等具有抗菌效果,尤其是对肺炎链球菌抗菌活性很强,是潜在的抗菌药物。
附图说明
图1是本发明实施例5制备的化合物I晶体的X-射线粉末衍射图。
具体实施方式
下面通过实施例更具体地说明本发明,但是本发明的保护范围不局限于如下实施例中。
一.化合物I的制备
实施例1:制备7-溴乙酰氨基-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸(中间体A)
在室温下,在300ml水中,加入30g(0.14mol)7-ADCA,在120转/分钟搅拌下慢慢滴加三乙胺至7-ADCA完全溶解,得到澄清溶液。向上述澄清溶液中加入二氯甲烷50ml,调节温度至0~5℃,滴加碳酸氢钠溶液(24g 溶于250ml水)和滴加15ml溴乙酰溴(0.17mol)。保温0~5℃,反应30~60min,静置分层,分出水相,向该水相中慢慢滴加3mol/L硫酸溶液,温度维持0~5℃,当pH为3左右开始析出固体,直至pH为1.0~1.5左右为滴定终点,继续养晶1h。抽滤,滤渣水洗三次,真空干燥,得到约39g的中间体A。
实施例2:制备中间体A
在室温下,在500ml水中,加入30g(0.14mol)7-ADCA,在搅拌下滴加碳酸氢钠溶液(27.6g溶于250ml水)至7-ADCA完全溶解,得到澄清溶液。向上述澄清溶液中加入甲苯100ml,调节温度至30~35℃,继续滴加上述余下的碳酸氢钠溶液和滴加18ml溴乙酰溴(0.21mol)。保温30~35℃,反应30~60min,静置分层,分出水相,将该水相温度调节至室温,向该水相中慢慢滴加3mol/L盐酸,当pH为3左右开始析出固体,直至pH为1.0~1.5左右为滴定终点,继续养晶1h。抽滤,滤渣水洗三次,真空干燥,得到约36g中间体A。
实施例3:制备化合物I
将500ml二氯甲烷调节温度至15~20℃,加入中间体A25g(0.075mol),慢慢滴加三乙胺至中间体A完全溶解,得到澄清溶液,而后加入N,N-二异丙基硫脲14g(0.0875mol),慢慢调节温度至20~25℃。反应2h,抽滤,滤渣用二氯甲烷洗涤3次。室温真空干燥,最后得到化合物I约19g。色泽<YG2(配成0.1g/ml的水溶液),采用HPLC方法测定纯度为91.8%。
实施例4:制备化合物I
将600ml二氯甲烷调节温度至20~25℃,加入中间体A25g(0.075mol),慢慢滴加三乙胺至中间体A完全溶解,得到澄清溶液,而后加入N,N-二异丙基硫脲15g(0.09375mol),慢慢调节温度至20~25℃。反应1h,抽滤,滤渣用二氯甲烷洗涤3次。室温真空干燥,最后得到化合物I约18g。色 泽<YG2(配成0.1g/ml的水溶液),采用HPLC方法测定纯度为92.2%。
二.化合物I晶体的制备
实施例5
在常温下,向三口瓶中加入90ml甲醇/乙醇混合液(按体积比1∶2),加入上述实施例3制备的化合物I粗品30g,待其溶解后,调节温度至15~20℃,调节搅拌速度40转/分钟左右,慢慢滴加丙酮/乙醇混合液(按体积比5∶1)至刚出现浑浊(约1小时),养晶30分钟,至较多晶体析出后,继续滴加上述丙酮/乙醇混合液(按体积比5∶1),最后共加入丙酮/乙醇共540ml(约2小时)。抽滤,用适当的丙酮/乙醇混合液(按体积5∶1)洗涤2次,抽干,减压干燥,得到化合物I晶体21g,采用HPLC方法测定纯度98%。
对上述得到的实施例3的化合物I和实施例5的化合物I晶体进行冷库(样品密封于西林瓶)留样观察,考察其色泽及含量的变化,结果如下:
结果显示,化合物I晶体色泽稳定性良好,杂质在存放条件下并没有明显增加,稳定性好,明显优于未经重结晶的化合物I。
使用D/max-3A X射线衍射仪,检测条件是Cu疤Kα1射线,电压35kv,电流25mA,发射狭缝1°,防散射狭缝1°,接收狭缝0.3mm,2θ范围:3°~50°,10°/min,进行X射线衍射分析,图1是本实施例制备的化合物I晶体的X射线粉末衍射图。
使用Bruker AVANCE AV400超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪对本实施例制备的化合物I晶体进行核磁共振分析,数据及解析如下:
1H核磁共振谱数据及解析
13C核磁共振谱数据及分析
实施例6
在10~15℃下,向三口瓶中加入60ml甲醇,加入上述实施例4制备的化合物I粗品30g,待其溶解后,调节温度至15~20℃,调节搅拌速度80转/分钟左右,慢慢滴加乙醇/丙酮混合液(按体积比1∶1)刚出现浑浊(约1小时),养晶30分钟,至较多晶体析出后,继续滴加,最后共加入乙醇/丙酮混合液(按体积比1∶1)480ml(约2.5小时)。抽滤,用适当量的丙酮洗涤2次,抽干,减压干燥,得到化合物I晶体20g,纯度98.8%,其X射线粉末衍射图同实施例5。
实施例7
在0~5℃下,向三口瓶中加入60ml水/甲醇/乙醇(按体积比1∶1∶4),加入上述实施例3制备的粗品30g,待其溶解后,调节温度5~10℃,调节搅拌速度80转/分钟左右,慢慢滴加乙醇/丙酮混合液(按体积比1∶3)刚出现浑浊(约1小时),养晶30分钟,至较多晶体析出后,再继续滴加乙醇/丙酮混合液(按体积比1∶3)480ml(约2小时)。抽滤,用适当量的丙酮洗涤2次,抽干,减压干燥,得到化合物I晶体23g,纯度98.5%,其X射线粉末衍射图同实施例5。
实施例8
在10~15℃下,向三口瓶中加入90ml水/乙醇/丙酮(按体积比1∶5∶1),加入上述实施例3制备的粗品30g,待其溶解后,调节温度15~20℃,调节搅拌速度80转/分钟左右,慢慢滴加丙酮刚出现浑浊(约1.5小时),养晶30分钟,至较多晶体析出后,再继续滴加丙酮450ml(约3小时)。抽滤,用适当量的丙酮洗涤2次,抽干,减压干燥,得到化合物I晶体20g,纯度98.2%,其X射线粉末衍射图同实施例5。