头孢唑啉中间体TDA的波谱特征及结构确证研究

翁艳军，温静，康艳晶

（哈药集团制药总厂，黑龙江哈尔滨150046）

头孢唑啉中间体TDA的波谱特征及结构确证研究

翁艳军，温静，康艳晶

（哈药集团制药总厂，黑龙江哈尔滨150046）

TDA是合成一代头孢菌素头孢唑啉钠及头孢西酮钠的重要中间体。本文采用紫外吸收光谱（UV）、红外吸收光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）以及质谱（MS）等波谱分析方法对待测样品进行化学结构确证，通过实验数据和图谱解析证实样品结构与TDA结构一致。

TDA；头孢唑啉；结构确证

TDA的化学名称为7-氨基-3-[[（5-甲基-1, 3,4-噻二唑-2-基）硫]甲基]头孢霉素烷酸，TDA是合成一代头孢菌素头孢唑林钠及头孢西酮钠的重要中间体。其化学结构见图1。

图1　TDA的化学结构Fig.1The structure of TDA

头孢唑啉钠对革兰阳性菌及革兰阴性菌作用较强，其特点是耐酶、高效、低毒，对敏感菌所致的呼吸道感染、泌尿生殖系统、胆囊炎、肝脓肿、心内膜炎、败血症及软组织及耳部感染等有显著疗效。我们对TDA进行了比较全面的波谱表征，测定了TDA的紫外（UV）、红外（IR）、质谱（MS）、1H-NMR、氢-氢相关谱、13C-NMR，分析了各个波谱的特征，并对所有谱峰进行了准确的归属，上述工作对头孢唑啉产品的研究具有一定指导意义[1]。

1　仪器与材料

ThermoScientific NICOLETiS10型红外光谱仪，UV-2450紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；Bruker 400MHz脉冲傅里叶核磁共振谱仪，Agilent G6520A单级四级杆-飞行时间质谱仪。

TDA（哈药集团制药总厂）；乙腈（色谱纯，TEDIA），甲醇（色谱纯，TEDIA），超纯水（色谱纯，TEDIA），氘代三氟乙酸（TFA），氘代二甲基亚砜（DMSO，纯度质量分数＞99.9%）。

紫外吸收光谱，红外吸收光谱，质谱测试均由哈药集团制药总厂科研开发中心测试；核磁共振谱由哈尔滨工业大学生命科学与技术学院公共仪器设备管理中心测试。

2　方法与结果

2.1紫外吸收光谱（UV）

样品在中性条件下溶解性极差，无法测定中性条件下的紫外光谱，样品在酸性条件下，出现两处主要吸收峰，λ265.0nm（ε＞104）和λ199.0nm（ε＞104）分别归属于K带吸收和E带吸收；样品碱性溶液中，K带、E带吸收有明显长移，说明在强碱性条件下，样品的结构发生了变化。以上紫外光谱性质符合TDA化学结构，数据结果见表1。

表1　TDA紫外吸收光谱数据Tab.1The UV data of TDA

2.2红外吸收光谱（IR）

采用溴化钾压片法制备TDA样片，进行IR扫描，如图2，数据结果见表2。

表2　TDA红外光谱数据Tab.2The IR data of TDA

由图2可知，1804.89cm-1是β-内酰胺环（βlactam）的羰基伸缩振动峰，因受四元环张力及比邻的六元杂环影响，故羰基峰左移；1078.44、1056.26 cm-1是β-内酰胺环C-N伸缩振动峰。1618.38cm-1是羧酸基团的羰基伸缩振动峰。1541.17～1412.64cm-1是C=C，C=N键的伸缩振动峰。

TDA的化学结构存在β-内酰胺环、羧基、碳碳双键、碳氮双键等特征吸收。

图2　TDA的红外光谱图Fig.2The IR spectra of TDA

2.3NMR结构解析及信号归属

使用氘代三氟乙酸（TFA）和氘代二甲基亚砜（DMSO）混合溶解试样，四甲基硅烷（TMS）作内标，测定TDA的1H-NMR和13C-NMR图谱及1H-1H COSY谱，见图3～5。

图3　TDA的1H-NMR谱图Fig.3The1H-NMR spectra of TDA

图4　TDA的1H-1H COSY谱图Fig.4The1H-1H COSY spectra of TDA

从样品1H-NMR谱的信息中可以看出，δ3.601～3.645，δ3.664～3.708ppm二重峰，积分均为1，偶合常数相同，均为18.0Hz，偶合常数及裂分方式证明这两组氢为亚甲基同碳氢，从1H-1H COSY谱可以看出，两组氢质子彼此相关，结合1H-NMR谱规律将这两组氢归属为1位亚甲基质子，同理，δ4.160～4.194，δ4.406～4.439ppm结合1H-NMR谱规律将这两组氢归属为7位亚甲基质子。δ4.869～4.881ppm为一组二重峰，积分为1，J=4.8Hz，从1H-1H COSY谱的相关信息可以看出，该峰与δ5.026～5.039ppm处的质子相关，归属为结构中5位次甲基上的饱和叔碳氢，它受到邻位叔碳氢的影响，故呈双重裂分。同理，δ5.026～5.039ppm归属为结构中6位次甲基上的饱和叔碳氢[2]。

可见，结构中含有一组甲基氢、二组饱和亚甲基氢、二组饱和叔碳氢，氨基的2个活泼氢质子在谱图中没有出现，样品1H-NMR谱给出7种质子峰，对应于9个质子，这与TDA的质子的个数相符。

图5　TDA的13C-NMR谱图Fig.5The13C-NMR spectra of TDA

一维13C-NMR谱中除溶剂峰以外共观察到11条谱线，高场的5条谱线对应1个甲基碳，2个亚甲基碳，2个饱和叔碳；低场区有6条谱线，对应6组不饱和季碳，包括2个烯碳、2个芳香季碳、1个酰胺羰基碳和1个羧酸羰基碳。以上核磁共振谱图信息符合TDA的结构特征，结构归属见表3。

表3　TDA的NMR数据Tab.3The NMR data of TDA

2.4质谱（MS）

取待测样品，加流动相溶解。在正电离模式下，进行全扫描质谱分析。测试条件：电喷雾质谱，毛细管电压4.00kV，毛细管出口电压135V，喷雾气及干燥气均为N2，干气温度350℃，雾化器45psi。样品的正离子扫描一级质谱见图6。

图6　TDA的MS谱图Fig.6The MS spectra of TDA

在样品的正离子扫描一级质谱中，准分子离子峰的质荷比为345.0152，是一个TDA分子加合一个质子的离子峰，质荷比为366.9974的离子为一个TDA分子加合一个钠离子的离子峰；故所得样品质谱数据与TDA分子结构相符。质谱数据见表4。

表4　TDA的质谱数据及解析Tab.4The data and analysis of TDA

3　结论

红外光谱和核磁共振光谱证实了结构中存在甲基，羰基，羧基等官能团。综上所述，本工作运用UV，IR，NMR，MS技术对头孢唑啉中间体TDA的结构进行了详细的解析，可以准确鉴定目标化合物的结构为TDA，并对样品的1H-NMR和13C-NMR谱进行了归属，该方法为此类化合物的结构解析提供了客观依据和理论分析方法，为该类化合物的定性分析提供了科学依据[3]。

［1］王喜军.一种制备头孢唑啉化合物的方法［P］.CN：2012-10093006，2012-08-01.

［2］有机化合物结构鉴定与有机波谱学（2版）［M］.北京：科学出版社，2000.200-218.

［3］吴国生，陈历胜.依巴斯汀波谱学数据与结构确证［J］.中国药师，2008，11（3）：294-295.

Spectral feature and structure identification of cefazolin intermediate（TDA）

WENG Yan-jun，WUN Jing，KANG Yan-jing
（General Pharm.Factory，Harbin Pharmaceutical Group Co.Ltd.，Harbin 150046，China）

TDA which is an intermediate of Cefazolin Sodium and Cefazedone Sodium.In this study,the structure of the sample was consistent with TDA,which conformed by UV,IR,NMR,MS,etc.

TDA；cefazolin；structure identification

R593.1

A

2014-07-03

翁艳军（1971-），男，高级工程师，1994年7月毕业于华东理工大学生物化学工程专业，学士，现任哈药集团制药总厂副厂长。