硫酸异帕米星制备方法的优化研究

硫酸异帕米星制备方法的优化研究

李孙平 汪炳英

浙江弘盛药业有限公司 311402

摘要：异帕米星属新型半合成氨基糖昔类抗生素，属于硫酸盐，主要与30s核糖体结合，进而达到杀菌效果。其抗菌谱类与庆大霉素相似，对肠杆菌、变形杆菌等具有较强的抗菌效果。随着医疗技术的发展，传统硫酸异帕米星制备方式的缺点愈发突显。对此，本文旨在对硫酸异帕米星制备方式进行优化研究。
关键词：硫酸异帕米星；制备方法；优化研究
硫酸异帕米星属第3代氨基糖苷类抗生素，具有杀菌作用强、耐药性低、安全性高等优势，广泛用于临床各类感染性疾病治疗中^[1,2]。目前，临床对硫酸异帕米星制备方法较多，主要有庆大霉素B经2-甲酰巯基苯并噻唑保护后连上(S)-异丝氨酸等，虽有确切的临床应用价值，但具有操作复杂、产率低等不足。对此，本文对硫酸异帕米星的制备方法进行优化研究。如下。
1.硫酸异帕米星制备方法优化的目的

硫酸异帕米星属于新型半合成氨基糖苷类抗生素，是庆大霉素B结构中的氨基引入的异丝氨酸所致，称为1-N[(S)-3-氨基-2-羟基丙酰基]-庆大霉素B，由30s核糖体结合，从而抑制细菌蛋白质合成静止期而达到杀灭的效果^[3]。既往传统氨基糖苷类抗生素由于存在毒副作用、耐药性等问题，其临床应用日渐突显局限性，故第一代抗生素已退出一线用药。硫酸异帕米星除对氨基糖苷类抗生素的优势进行保持和加强外，还降低抗生素的毒副作用，进而展现其强效的杀菌作用、毒副作用少等优势，已成为新一代抗菌良药，被誉为氨基酸糖苷类领域王牌^[4]。目前，临床对硫酸异帕米星的研制方式较多，包括庆大霉素B经三甲基硅乙氧羰基氯保护后连上(S)-异丝氨酸和庆大霉素B、无极锌离子螯和后酰胺化再连上(S)-异丝氨酸等方式，具有价格昂贵、操作复杂、产率低等不足。对此，本文对硫酸异帕米星制备进行优化，以降低操作难度，提高其收率和纯度。
2.硫酸异帕米星制备方法优化过程及效果
2.1优化方法

原料：庆大霉素B，加入硼试剂，保护排除反应的羟基或氨基，确保未参与(S)-异丝氨酸的接枝反应，进而获得中间体（Ⅲ）。然后再与含(S)-异丝氨酸的侧链活性酯中间体（Ⅱ）反应，获取中间体（Ⅳ）。随后用硫酸水解，进而获取硫酸异帕米星。具体步骤：⑴制备中间体（Ⅱ）：基于N,N’-二环己基碳二亚胺条件下，用N-羟基邻苯二甲酰亚胺和邻苯二甲酰亚胺基-(S)异丝氨酸反应制备。⑵制备中间体（Ⅲ）：取庆大霉素B，加入定量溶剂，与硼试剂及多羟基化合物（碱性条件）反应。⑶制备中间体（Ⅳ）：中间体（Ⅲ）与中间体（Ⅱ）反应。⑷获取精品：中间体（Ⅳ），借助脱保护硫酸酸化处理，进而获得硫酸异帕米星（I）粗品，随后对精品进行多次重结晶处理，进而获得精品。

2.2优化效果 

本文共选择典型试验案例4个，以庆大霉素B为数据，硫酸异帕米星收率达76%；用纯度达99%，质量符合国家药品标本。4个典型试验案例的具体操作步骤如表1。

表 14个典型试验案例的具体操作步骤

3.硫酸异帕米星制备方法优化价值分析

在硫酸异帕米星制备优化步骤中，步骤2中硼试剂需保护羟基或氨基，其原因与基团上的空间位阻有关。由于庆大霉素B的空间结构与各个基团之间的空间位阻影响，进而获得中间体（Ⅱ）。随后，经庆大霉素B与硼试剂反应作用，以获得中间体（Ⅲ）。在上述步骤中，由于中间体（Ⅲ）环上，1,2号位氨基所处不同的化学环境，故不同氨基与羟基和硼试剂发生化学反应的难易程度不同。因此，中间体（Ⅲ）的1,2号氨基，由于存在空间位阻原因，加入硼试剂，进而增加1号氨基的空间位阻效应，使得2号氨基能与中间体（Ⅱ）反应，进而获得中间体（Ⅳ）。在制备中间体（Ⅳ），在弱碱性环境下，中间体（Ⅱ）的保护基团直接脱去。随后，加稀硫酸，实施酸化反应，进而脱去硼酸酯保护基，一步到位。

相比于常规硫酸异帕米星及其盐的合成方式看，本文的优化合成方式，由于反应物存在较为独特的空间位阻现象，基于硼试剂对多羟基化合物的保护作用而产生空间位阻，使得中间体（Ⅲ）与中间体（Ⅱ）高选择性得结合，使得操作步骤得以优化，提高产品产率，进而提升了生产效率。本文中，硼酸双多元醇酯结构中，B-O键成平面三角形，2p空轨道易形成配位键，诱导sp3杂化轨道（呈正四面体构造）。由于这些中间体存在活性羟基，可与官能团反应，进而产生中间产物。另外，硼酸、邻位羟基基团，二者的高选择性键合较为优异，基于共价键连接或形成内部配位络合物，进一步硼试剂与氨基反应形成内部配位络合物。而且，硼试剂与多羟基化合物（带氨基），二者发生中和反应，进而促进硼试剂与羟基反应，使其结合更高效紧密，提高物质稳定性。在酸性条件下硼试剂，即可分离脱去，操作简便高效。利用硼酸或硼砂类物质选择性保护庆大霉素B中的羟基和氨基，为制备硫酸异帕米星提供一个新的选择。
总结

由本文研究可知，对硫酸异帕米星的优化制备方式，是：以庆大霉素B为原料，加入硼试剂，保护排除反应的羟基或氨基，确保未参与(S)-异丝氨酸的接枝反应，进而获得中间体（Ⅲ）。然后再与含(S)-异丝氨酸的侧链活性酯中间体（Ⅱ）反应，获取中间体（Ⅳ）。随后用硫酸水解，进而获取硫酸异帕米星。此时制备的硫酸异帕米星具有硫酸异帕米星收率达76%；用纯度达99%，质量符合国家药品标本。本文为硫酸异帕米星的研制提供了更好的优化方式。

参考文献

[1]游德红,魏星,郑兰,等.头孢哌酮舒巴坦联合异帕米星治疗多重耐药鲍曼不动杆菌肺炎临床观察[J].中国药业,2021,30(01):83-86.

[2]范学财,郭朝阳,张晓丽,等.替加环素联合异帕米星治疗多重耐药鲍曼不动杆菌肺炎的效果观察[J].黑龙江医药科学,2020,43(05):23-24+27.

[3]田冶,冯艳春,刘颖,等.硫酸异帕米星标准物质的研制[J].中国新药杂志,2019,28(05):547-550.

[4]赵敬丹,王曦,秦峰,等.柱后衍生化-HPLC法测定硫酸异帕米星注射液的含量和有关物质[J].中国抗生素杂志,2017,42(05):363-368.