去甲基阿奇霉素羟基选择性保护的研究

赵伯龙，张萍

(宁夏泰瑞制药股份有限公司，银川 750101)



去甲基阿奇霉素羟基选择性保护的研究

赵伯龙，张萍*

(宁夏泰瑞制药股份有限公司，银川 750101)

为解决去甲基阿奇霉素活性羟基的反应选择性问题，采用丙酮与邻苯二甲酸酐对去甲基阿奇霉素进行两次邻位保护的方法，得到4”-羟基具有反应活性的保护去甲基阿奇霉素，反应摩尔收率87.9%。本研究产物可直接用于泰拉霉素的合成，实现了对去甲基阿奇霉素的选择性保护。

去甲基阿奇霉素；丙酮；邻苯二甲酸酐；泰拉霉素A

泰拉菌素[1](结构见图1)是第四代红霉素类抗生素，主要用于治疗放线杆菌、支原体、巴氏杆菌、副嗜血杆菌引起的猪、牛的呼吸系统疾病[2]。去甲基阿奇霉素(结构见图2)是泰拉菌素的关键合成前体，通过对去甲基阿奇霉素的4”-OH进行氧化并经过一系列修饰，合成泰拉菌素。

4”-OH是去甲基阿奇霉素支链糖上具备反应活性的三个仲羟基之一，有文献报道采用Cbz卞酯保护[1]或者乙酰基[3]对另外两个活性仲羟基12-OH、2’-OH进行保护，但上述方法中卞酯基与乙酰基均为无选择性的单羟基保护，制得的产物需进行层析分离，收率较低。

图1 泰拉菌素化学结构图

图2 去甲基阿奇霉素A化学结构图

本研究设计了一套利用活性羟基邻位基团对12-OH、2’-OH进行选择性保护的方法，得到的双保护去甲基阿奇霉素经过corey-kim氧化[4]后脱保护，可以制得较纯净的4”-羰基去甲基阿奇霉素。

1 材料与设备

1.1 主要试剂 91%去甲基阿奇霉素A,20150201，宁夏泰瑞；丙酮，20141202，天津凯通，分析纯；对甲苯磺酸，20150109，上海国药，分析纯；正辛烷，20141108，天津凯通，分析纯；邻苯二甲酸酐，20150115，上海国药，分析纯；46%氢溴酸，20140801，上海国药，分析纯；乙醇/乙醇钠溶液，20150104，上海紫一；氢氧化锂，20140903，上海国药，分析纯；水合肼，20150102，湖南株洲化工，96%；二氯乙烷，20150114，天津凯通，分析纯；N-氯代琥珀酰亚胺，20141205，上海国药。分析纯；二氯亚砜，20150107，上海国药，分析纯。

1.2 主要试验设备仪器 集热式恒温磁力搅拌器，DF101-S，天津华鑫仪器有限公司；多功能桨式

搅拌器，HJ-5，江苏新坛金城国盛试验仪器厂；电子称，TE-621-L，赛多利斯科学仪器；旋转蒸发仪，Hei-VAP /g6，德国海道夫；暗箱式自动紫外分析仪，ZF-2C，上海安亭仪器厂；旋片式真空泵，T215，美国圣特斯；精密增力电动搅拌器JJ1.100W，浦东光学物理仪器有限公司；紫外可见分光光度仪，I8，济南海能仪器；LC高效液相色谱仪LC-20A，日本岛津株式会社；高分辨飞行时间质谱，micrOTOF III，Bruker；核磁共振波谱仪，AVANCE III HD，Bruker。

2 方法与结果

2.1 实验方法 本研究采用两步保护法，先利用12-OH与13-OH相邻的特性，使用丙叉法[5]进行选择性保护，再利用2’-OH与3’位的叔氨基相邻，使用邻苯二甲酸酐进行组合保护[6]，形成大环酰胺内酯，达到对12-OH与2’-OH两个活性羟基的保护。在4”-OH成功氧化后，通过温和方法脱去保护基。

2.1.1 12-OH的保护 取7.63 g(0.01 mol)去甲基阿奇霉素，溶于50 mL丙酮(以溶剂形式过量存在)中，在氮气保护下升温至40 ℃，加入6.18 g(0.036 mol)对甲苯磺酸，回流搅拌4 h，去除氮气保护，升温至45 ℃开始减压蒸馏，蒸馏至溶液粘稠时补加30 mL水，继续减压蒸馏。待无馏分蒸出时，降温至常温，使用4%的氢氧化钾溶液将反应体系pH调整至7.5～8.5，加入30 mL二氯乙烷萃取30 min，分去水相，将有机相蒸干，得到12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素，反应过程如图3所示。平均摩尔收率为96.4%。

图3 12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素的合成

2.1.2 2’-OH的保护 将蒸干的12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素溶于40 mL正辛烷中，常温搅拌，确保体系绝对无水，通入干燥氮气保护。然后加入1.77(0.012 mol)对苯二甲酸酐，反应180 min。此时4”-OH也被邻苯二甲酸酐保护，但形成的保护单酯在碱性环境下并不稳定。

将体系升温至60 ℃，10 min之内缓慢滴加1 mL 乙醇/乙醇钠，破坏4”-OH形成的单酯[7]，滴加完成后反应3 h。

降温至室温并撤去氮气保护，加入30 mL水，萃取10 min后分去水相，将有机相蒸干，得到双保护去甲基阿奇霉素，反应过程如图4所示。平均摩尔收率为91.2%，两步保护总摩尔收率87.9%。

图4 双保护去甲基阿奇霉素的合成

2.1.3 Corey-kim氧化[4]将蒸干的双保护去甲基阿奇霉素溶于30 mL二氯乙烷，降温至-30 ℃，加入2.27 g氯代琥珀酰亚胺(0.017 mol)，保温反应1 h，缓慢滴加2.40 g氯化亚砜，滴加完毕后升温至-25 ℃，保温反应6 h，加入30 mL水，升温至常温，加入20%氢溴酸调整pH至3.0～4.0，萃取，分去有机相。

将水相使用20%氢氧化钾调整pH至8.0～9.0，加入30 mL二氯甲烷，分去水相，将有机相蒸干,得到4”-羰基双保护去甲基阿奇霉素，反应过程如图5所示。氧化反应平均摩尔收率86.2%。2.1.4 脱保护 将合成得到的4”-羰基双保护去甲基阿奇霉素溶于30 mL二氯甲烷，升温至40 ℃，缓慢滴加1.60 g(0.01 mol)20%水合肼[8]，保温反应8 h，得到4”-羰基去甲基阿奇霉素，反应过程如图6所示。脱保护反应平均摩尔收率97.0%。

图5 4”-羰基双保护去甲基阿奇霉素的合成

图6 4”-羰基去甲基阿奇霉素的合成

2.2 结果

2.2.1 鉴别 为确认实验结果，关键产物物双保护去甲基阿奇霉素(图4)需要进行结构确认。本研究使用Bruker的液相色谱-质谱联用检测设备，确认产物分子量符合目标物符合目标物质C51H83N2O14的原子量占比与摩尔质量(表1)。

表1 液质联用分子量分布数据

之后将产物进行核磁C13-NMR检测，确认碳链结构与目标物相符。根据上述结果，实验所得产物确为双保护去甲基阿奇霉素，以下为C13-NMR结果：

13C NMR (100 MHz, CH2CL2) δ 177.11 (s), 170.54 (s), 136.19 (s), 133.78 (s), 129.46 (d, J = 9.4 Hz), 128.49 (s), 127.59 (s), 111.47 (s), 97.28 (d, J = 52.1 Hz), 85.64 (s), 81.44 (s), 79.15 (s), 76.76 (s), 75.55 (t, J = 11.3 Hz), 70.45 (d, J = 8.2 Hz), 67.99 (s), 67.00 (s), 56.07 (s), 54.12 (s), 52.61 (s), 49.46 (s), 47.39 (d, J = 56.3 Hz), 43.80 (s), 37.96 (d, J = 43.7 Hz), 36.57 (s), 32.16 (s), 28.40 (s), 27.15 (s), 26.27 (s), 24.19 (s), 22.39 (s), 19.27 (s), 18.74 - 17.47 (m), 17.05 (s), 14.70 (s), 13.79 (s), 10.74 (s), 6.31 (s).

2.2.2 色谱结果与收率 为确认产物收率，我们将两种保护产物即12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素与双保护去甲基阿奇霉素进行HPLC法进行含量确认(图7、图8)，检测采用210 nm波长，乙腈∶甲醇∶30%磷酸氢二钾=33∶35∶32的比例配置流动相，结果经归一法处理[9]，得到以下结果。

图7 12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素液相色谱图

图8 双保护去甲基阿奇霉素液相色谱图

从图7、图8可以看出，采用同样波长与检测方法，12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素与双保护去甲基阿奇霉素的出峰时间相差近8 min，是由于游离羟基大幅度减少造成的产物极性下降，也侧面验证的保护是成功的。而在图8中，12.152 min处12,13-丙叉保护去甲基阿奇霉素几乎已经完全反应。

将液相色谱得到的含量(峰面积)与产物质量进行计算，从去甲基阿奇霉素开始到合成双保护去甲基阿奇霉素，产物平均含量为91.1%，平均摩尔收率为87.9%。

2.2.3 后续合成结果 将Corey-kim氧化后得到的4”-羰基去甲基阿奇霉素继续向下合成[1,3]，经过环氧化、氨化两步反应后，得到产物泰拉霉素，经与对照品进行比对检验，产品含量达到92.4%，总摩尔收率71.5%。

3 讨论与小结

去甲基阿奇霉素共有5个羟基，其中6-OH、13-OH为叔羟基，反应活性较差，而12-OH、2’-OH、4”-OH均为仲羟基，反应活性接近。尤其是2’-OH、4”-OH均为侧链糖上的羟基，活性较强。

在其他文献报道的泰拉霉素合成方法中[1-3]，研究重点通常是红霉素A肟的贝克曼重排反应，而对去甲基阿奇霉素及其保护描述较为简略，仅描述了使用乙酰基、Cbz卞酯基对活性羟基进行保护的实验过程，而未详细讨论羟基的选择性保护问题。在实际研究中，笔者发现采用上述保护方法对去甲基阿奇霉素进行保护，会得到多种副产物，即使调整反应条件也无法使反应针对性的保护12-OH与2’-OH，仍需经过层析分离才能得到得目标产物。因此，本研究重点关注了去甲基阿奇霉素羟基的选择性保护问题，在进行羟基保护过程中，避免了因竞争反应造成的副反应程度高、目标产物得率低的问题。

本研究利用了羟基邻位的活性集团对目标羟基进行了选择性保护，对12-OH采用邻羟基丙叉保护，对2’-OH利用了邻叔氨基进行了邻苯二甲酸酐成大环酰胺内酯的保护。其中12-OH的间位10-N其实也存在一个仲氨基，其结构、位置均与2’-OH与邻位二甲胺基的位置相似。在采用丙叉保护前，也考虑过采用邻苯二甲酸酐一次性合成两个大环酰胺内酯，进行一次性保护。但由于10-N是仲氨基，与邻苯二甲酸酐反应时，易与仲氨基接形成含有亚胺结构的内酯杂环[10]，难以与间位羟基进行反应，而且改变了大环内脂的相关结构。

基于上述原因，本研究利用12,13位邻羟基，进行丙叉保护，形成的叉酮具有较强的位阻效应，同时阻止了第二步保护时邻苯二甲酸酐对10-N的酰胺化，达到了同时保护羟基与氨基的目的。

丙叉保护在有水存在的条件下，碱性回流可以脱除，而大环酰胺内酯则需要肼的特殊作用可以进行水解。因此，采用20%的水合肼进行回流反应，可以一步脱除两种保护集团，得到完整的4”-羰基去甲基阿奇霉素。因此，本研究采用的双丙叉基、大环酰胺内酯双保护能够有效对去甲基阿奇霉素的活性羟基进行选择性保护，同时脱保护反应温和，不会对分子结构与反应造成影响。

致谢：对苏州大学陆新华博士为本研究提供重要合成理论支持表示感谢。

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(编辑：李文平)

Research of Selective Protection for Hydroxyl of Azithromycin Demethylate

ZHAO Bo-Long，ZHANG Ping*

(NingxiaTairuiPharmactlalCo.,Ltd,Yinchuan750101,China)

In order to resolve the problem that the reaction selectivity of azithromycin demethylate’s hydroxyl, acetone and phthalic anhydride were used to double protection the adjacent hydroxyl of azithromycin demethylate, and leave only the 4”-OH had reactivity. The reaction yield was 87.9% and the product could be directly used for the synthesis of tulathromycin. This research achieved azithromycin demethylate’s selective protection of hydroxyl.

azithromycin demethylate; acetone; o-phthalic anhydride; tulathromycin

赵伯龙，硕士，化学工程师，从事抗生素提取与合成研究。

张萍。E-mail:shiyanpeng@tairuiworld.com

2015-08-22

A

1002-1280 (2015) 10-0046-06

S859.79