替比培南酯有关物质的合成

郭 伟，解春文，王文笙，郑德强，何淑旺*

(1山东达因海洋生物制药股份有限公司，威海 264300;2山东省药学科学院，济南 250101)

替比培南酯(tebipenem pivoxil，1)化学名为(+)-(4R,5S,6S)-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧代-3{[1-(2-噻唑啉-2-基)-3-氮杂环丁烷基]硫}-1-氮杂双环[3.2.0]庚-2-烯-2-甲酸(2,2-二甲基-1-氧代丙氧基)甲酯，是世界上首个可以口服的碳青霉烯类抗生素[1-2]，最早由美国辉瑞公司开发，2002年授权日本明治制药株式会社研制替比培南酯细粒剂，并于2009年4月在日本上市销售[3]。替比培南酯是替比培南的前药，临床用于儿科病人耳、鼻、喉与上呼吸道感染的治疗，包括持续性中耳炎和细菌性肺炎等[4]。

有关物质的研究是药物开发的重要组成部分，不但可以为原料药和制剂的工艺质量控制提供依据，而且有利于提高产品质量标准的可靠性。替比培南酯原料药的合成已见文献报道，以(4R,5S,6S)-3-(二苯氧基)磷酰氧基)-6-[(1R)-1-羟基乙基]-4-甲基-7-氧代-1-氮杂双环[3,2,0]庚-2-烯-2-羧酸对硝基苄酯(MAP)与3-巯基-1-(1，3-噻唑啉-2-基)氮杂环丁烷盐酸盐(2)为起始原料，经取代、水解及酯化反应得目标化合物替比培南酯[2-3,5](图1)，但目前尚未见有关替比培南酯原料药质量标准研究的文献报道。为加强替比培南酯的质量控制，建立替比培南酯原料药质量标准，本研究根据《化学药物杂质研究的技术指导原则》，参考相关文献报道[6-7]并结合替比培南酯的合成工艺路线，分析出替比培南酯原料药中可能存在的5种有关物质P1、P2、P6、P8、P9，对其进行合成和结构表征。

Figure1 Synthetic route of tebipenem pivoxil (1)

1 杂质来源、路线设计

有关物质P1是替比培南酯在稳定性考察过程中产生的主要热降解产物[6]。替比培南酯结构中C-S键不稳定，分解进而氧化形成二硫键有关物质P1。本研究以化合物2为原料，甲醇为溶剂，经过碘在室温下氧化0.5 h合成有关物质P1，此反应操作简单，副产物少，总收率为81%，经柱色谱纯化后纯度达到99.1%(图2)。

有关物质P2是替比培南酯在合成过程中以及稳定性考察过程中由β-内酰胺水解开环产生，本研究以替比培南酯为原料，四氢呋喃为溶剂，经盐酸室温水解3 h开环制得到有关物质P2。此反应条件温和，副产物少，总收率为61%，纯度达到98.4%(图3)。

Figure2 Synthesis of related substance P1 of tebipenem pivoxil

Figure3 Synthesis of related substance P2 of tebipenem pivoxil

有关物质P6是替比培南酯在合成过程中以及稳定性考察过程中降解产生[6]。替比培南酯碱性条件下降解出甲醛，甲醛再与替比培南酯的β-内酰胺开环产物脱水合环生成有关物质P6。本研究以替比培南酯为原料，四氢呋喃为溶剂，在碱性条件下室温反应3 h得到有关物质P6。此反应条件温和，副产物少，总收率为53%，纯度达到98.7%(图4)。

有关物质P10是替比培南酯在合成中的关键中间体替比培南，在生产过程中可以直接获得。有关物质P9是P10合成过程中β-内酰胺水解开环产物，后续会引入替比培南酯中。本研究用有关物质P10替比培南，以水为溶剂，经盐酸室温水解5 h合成杂质P9，此反应条件温和，总收率为60%，纯度达到98.1%(图5)。

Figure4 Synthesis of related substance P6 of tebipenem pivoxil

Figure5 Synthesis of related substance P9 of tebipenem pivoxil

有关物质P8是替比培南酯在合成过程中以及稳定性考察过程中产生聚合物杂质。本研究先用杂质P9与特戊酸氯甲酯，以二甲亚砜为溶剂，-10～-20 ℃下反应1 h，再与替比培南P10酯化制得聚合物杂质P8，总收率为41%，纯度达到95.2%(图6)。

Figure6 Synthesis of related substance P8 of tebipenem pivoxil

2 材 料

所用仪器Agilent 1260高效液相色谱仪；Agilent 1200 RRLC-6520 Accurate-Mass Q-TOF型质谱仪；1H NMR用Bruker Avance Ⅲ 400 MHz核磁共振仪测定。试剂均为市售分析纯产品，除特别说明外，不经处理直接使用。

3 化学合成

3.1 有关物质P1的合成

向250 mL三口烧瓶中加入化合物2(8.43 g，40 mmol)、甲醇100 mL，滴加含碘(1 g/10 mL)的乙醇溶液70 mL至体系颜色为黄色，室温反应0.5 h，滴加饱和亚硫酸钠溶液10 mL至黄色消失。减压浓缩，残留物加水100 mL，加1 mol/L氢氧化钠调pH至9，用乙酸乙酯(50 mL×2)萃取，合并有机相，干燥后过滤，滤液减压浓缩，残余物经柱色谱纯化，得到白色固体(P1，5.6 g，81%)，纯度99.1%[HPLC条件：色谱柱为Waters XBridge C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相为0.05 mol/L磷酸二氢钠溶液(含0.5%的三乙胺，用磷酸调节pH至3.0)-乙腈(97∶3)；流速为1.0 mL/min；柱温40 ℃；检测波长215 nm]。ESI-MS (m/z)：347.6[M+H]+；1H NMR(DMSO-d6，400 MHz)δ:4.32～4.38[4H，m，2×N(CH2)2]，4.25～4.30(2H，m，2×SCH)，3.88～3.91[4H，m，2×N(CH2)2]，3.76(2H，t，J=7.1Hz，NCH2)，3.73(2H，t，J=7.1 Hz，NCH2)，3.33(2H，t，J=7.1Hz，SCH2)，3.30(2H，t，J=7.1 Hz，SCH2)。

3.2 有关物质P2的合成

3.3 有关物质P6的合成

3.4 有关物质P9的合成

3.5 有关物质P8的制备

向 250 mL三口烧瓶中加入有关物质P9(4.01 g，10 mmol)、特戊酸氯甲酯(4.50 g，30 mmol)，N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)(7.76 g，60 mmol)，二甲亚砜50 mL，-10～-20 ℃下反应1 h，TLC[展开剂：二氯甲烷-甲醇(10∶1)]显示反应完全。加入水50 mL，用乙酸乙酯(50 mL×3)萃取，合并有机层，有机层用水(50 mL×3)洗涤，干燥，减压浓缩，得到淡黄色固体(P7，5.2 g，82%)，纯度91.5%(HPLC条件：同P2)。ESI-MS(m/z)：630.5[M+H]+。

4 结 论

本研究成功合成了5个替比培南酯的有关物质，为替比培南酯原料药质量控制提供依据和参考，这些有关物质的合成收率均在40%以上，纯度均在95%以上。合成有关物质的工艺反应条件温和、原料易得、操作简单。

参 考 文 献

[1] Kumagai T,Tamai S,Abe T,etal.Current status of oral carbapenem development[J].JCurrMedChem,2001,1(1):1-14.

[2] Peng DM，Li YX，Liu YF，etal.Study on the synthesis of tebipenem pivoxil[J].ChinJAntibio(中国抗生素杂志)，2013，38(1):41-58.

[3] Shi Y，Zhang YR，Zhou FG，etal.Improved synthesis of tebipenem pivoxil[J].ChinJMedChem(中国药物化学杂志)，2011，21(5):383-385.

[4] Hu YJ，Chen DK，Tao FR，etal.Invitroactivities of tebipenem pivoxil against clinical isolates[J].ChinJClinPharmacol(中国临床药理学杂志)，2012，28(12)：950-954.

[5] Zhai X，Sui Q，Shi HL.Graphical synthetic routes of tebipenem pivoxil[J].ChinJPharm(中国医药工业杂志)，2012，43(6):503-506.

[6] Mizera M,Talaczyńska A,Zalewski P,etal.Prediction of HPLC retention times of tebipenem pivoxyl and its degradation products in solid state by applying adaptive artificial neural network with recursive features elimination[J].Talanta,2015,137:174-181.

[7] Cielecka-Piontek J,Zalewski P,Barszcz B,etal.Stress degradation studies of tebipenem and a validated stability-indicating LC method[J].Chromatographia,2013,76(7/8):381-386.