1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 多尼培南有关中间体 PNZ 羟 脂的制备 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 : 一系列新的 能在 吡咯烷 的 -3在 羟基 集团取代各种 C-5羰基 C-2侧的氨基酸的碳青霉烯化合物已经面世了 。 我们在这里对这种化合物的抗菌活性及 脱氢肽水解酶 -I的稳定性进行了结构的调查和工序关系的探讨。在这个系列中 ,SM-7338。(IR,5S,6S)-2(3S,5S)-5-米洛培南 吡咯烷 -6-(R)-1羟乙基 -I-甲基碳青霉烯 -2-em-3-羧基 （ 5a） 是最特别的化合物。 亚胺硫霉素
2、的相关天然成分含有 -内酰胺 抗生素能够有效抑制各种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。 但是他们化学不稳定 ,会轻 易脱 去氢肽酶 -1(DHP-I代谢 )。 因此 , 直接合成新的 碳青霉烯 的化合物可以最大限度的减少这些不利的性质。 我们已经掌握了 合成各种 碳青霉烯 衍生品，发现 碳青霉烯 化合物才 5 -氨甲酰基 羰基 吡咯烷 -3集团的 -羟基 的 C-2侧链显示了良好的抗菌性。 我们也重点研究了相关的结构生物学特性发现有以下特点。 (1)立体结构在不对称中心 (C-3的和 C -5)侧链的 C-2取代 ,(2) R1与 R2被 氨甲酰基 l集团 (羰基 )替代 (3)引进甲基团队 C-1
3、位置系列的骨架碳青霉烯 2 - 5 - 苄氧羰基 -羟基甘氨酸 )- 碳青霉烯吡咯烷 -3”衍生品。 因此 ,我们最终获得了新的 碳青霉烯 ,(IR,5S,6S)-2 (三 S,5S)- 5 -二甲氨基羰基 吡咯烷 -3-ylthio- 6 -I-羟基 乙酯 (R)-I-甲基碳青霉烯 -2-em-3-羧基 酸 (SM-7338),它表现出很好的平衡抗菌性能其中也包括 抗单假胞菌青霉素 活动和高稳定 DHP-1冲击。 关键词 :；碳青霉烯类；抗生素； II ABSTRACT A series of new carbapenem compounds,which have a pyrrolidin-
4、3-ylthio group substituted with various aminocarbonyl groupat C-5 position as C-2 side chain, have been prepared. The antibacterial activity and the stability to renaldehydropeptidase-I of these compounds were investigated, and the structure-activity relationships were discussed. In this series, SM-
5、7338; (lR?,5S,6S)-2-(35,5S)-5-dimethylaminocarbonylpyrrolidin-3-ylthio-6-(R)-hydroxyethyl-l -methylcarbapen-2-em-3-carboxylic acid (5a) was the most interesting compound. Keywords: antibiotic； carbapenem； 目 录 摘要 Abstract. 1 绪论 . 1 1.1 目前的市场前景 . 1 1.2 多尼培南的药理作用以及评价 . 6 1.3 目前多尼培南工艺的介绍 . 12 1.3.1 目前多尼
6、培南工艺的介绍 . 12 1.3.2 有关 PNZ 以及其制备培南的其他方法以及介绍 . 13 1.3.3 本文的合成路线 . 16 2 实验部分 . 17 2.1 实验 研究方案 . 17 2.1.1 实验过程概况 . 18 2.1.2 实验器材 . 19 2.1.3 实验用药品以及配方 . 19 2.1.4 PNZ 羟酯的后处理流程 . 19 2.2 实验过程中的各类数据比较以及处理 . 19 2.2.1 反应时间对于反应的影响 . 19 . 20 2.2.2 反应温度对反应的影响 . 20 2.2.3 甲醇用量对反应的影响 . 21 2.2.4 浓硫酸用量对反应的影响 . 22 3 结果
7、与分析 . 22 3.1 数据总结与分析 . 22 4 总结与展望 . 25 4.1 对于培南类药物未来的前景展望 . 25 4.1.1 培南类药 物的前景普遍看好 . 25 4.1.2 我国的相关技术不断提高 . 25 4.2 心得小结 . 26 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 28 1 1 绪论 1.1 目前的市场前景 培南类抗生素虽然上市不到 20 年时间，但临床上在对付耐甲氧西林金葡菌（ MRSA）时发挥了极其出色的效果，因此被国外医学界称为 21 世纪对付 MRSA 的 “ 最后一道防线 ” 。 多利培南备受瞩目 作为上世纪 70 年代发展起来的结构全新的 -内酰胺类
8、抗生素，培南类对 G-和 G+菌、需氧菌和厌氧菌等均具有超广 谱强效抗菌作用，并在临床上广泛应用于治疗未知病原体引起的重症感染。自 1985 年，亚胺培南 /西司他丁作为第一个培南类抗生素在日本投入使用以来，陆续上市的品种有帕尼培南、美罗培南、法罗培南、厄他培南、比阿培南，以及培南类抗生素的最新成果 2007 年在日本新上市的多利培南。 最初几年，美罗培南的国际市场价格为每公斤 15 万元，国际需求量较大，销售额曾一度占培南类药物的 “半壁江山 ”，利润颇丰。情况在近年来发生了新变化，即一种由日本首先开发成功并与美国约翰逊兄弟制药公司共同在美国上市的培南类新药 多利培南 (Doripenem)
9、已于 2006 年 10 月在美国上市。多利培南能用于治疗较为棘手的医院获得性肺炎 (NP)，且有效率高达 81%，大大超过现有其他各种抗生素制剂的临床抗 NP 效果。多利培南这一新用途在第 47 届国际临床内科学年会上由美国与日本学者公布后立即引起各国临床医学专家的高度重视。因为迄今为止，其他培南类药物对于医院获得性肺炎的治疗效果都不如多利培南那样好。 而据美国疾病控制中心报道，仅美国每年即有数十万病人患医院获得性肺炎且死亡人数多达 9 万余人，因此，多利培南的问世将使医学界深感头疼的 NP 治疗有了全新的 药物保障。 年增长率约为 5.1%7.0% 2 国内外医药经济分析师十分看好培南类抗
10、生素的市场前景。在目前国际市场上销售的氨基糖苷类、大环内酯类、 -内酰胺类等 7 大类抗生素中，以 -内酰胺类药物所占市场份额最大，其中以培南类抗生素的市场增幅为最大。 据 Datamonitor 公司的调查，截至 2007 年，培南类抗生素的国际市场销售额已接近 12 至 13 亿美元，年增长率约为 5.1%7.0%。按这一增长率计算， 2008 年，国际医药市场的培南类抗生素的总销售额应在 13 亿 14 亿美元左右。 为何培南类抗生素在国际市场上销路一路上扬？ Datamonitor 公司分析师认为，这与培南类抗生素能有效治疗以耐甲氧西林金葡菌（ MRSA）为代表的耐药菌株引起的感染症有
11、关。据该公司调查结果， 2004 年发达国家由 MRSA 引起的感染性疾病约占临床感染病例总数的 45，到 2007 年已迅速上升为占 65，几乎占临床细菌感染病例的 2/3。而事实上，现有抗生素制剂，包括一些新上市的头孢类新药，对 MRSA引起的感染似乎无能为力。西方医学界认为目前培南类抗生素已成为其他抗生素无法取代的重要药物品种，这就是近年来培南类抗 生素迅速走俏国际医药市场的主要原因。除了价格较贵的恶唑烷二酮类全合成抗菌药物外，其他抗生素产品尚无法与培南类抗生素相抗衡。 随着新型培南类抗生素的陆续问世，国际抗感染药物市场一改前几年缓慢增长的态势而突然加速。据 Datamonitor 公司
12、报道， 2004 年，国际糖肽类与培南类抗生素类的市场总销售额合计为 255 亿美元，预期到 2012 年这一数字将上升为 450 亿美元。届时，全球抗感染药物总销售额将达 655 亿美元，换言之，氨基糖肽类与培南类抗生素的销售额将占全球抗感染药物市场的 60以上。由此可见，今后几年 ，培南类抗生素的市场发展空间十分巨大。虽然 Datamonitor 公司并未预计出培南类抗生素市场的具体销售份额，但笔者估计， 5 年后培南类抗生素的国际市场总销售额很可能将突破 20 亿美元大关。 我国药企争食声四起 由于培南类抗生素的母核 4AA 研发难度较大、生产工艺较为复杂，因此在其上市初期，基本上被海外
13、大药企所垄断，国内企业涉足寥寥。但作为抗生素领域迅速燃起的新星，其潜在的巨大商业利润还是受到国内药企的众多观注，越来越多的企业3 纷纷试水。 经过短短几年时间的奋起直追，我国的医药企业已掌 握了生产培南类药物关键中间体 4AA 的核心技术，故近几年来我国包括美罗培南在内的几只培南类抗生素原料药的产量迅速增长，逐渐成为世界主要培南类抗生素生产与出口国家，其中，美罗培南原料药产量和出口量已压倒日本和美国跃居全球第一。据悉， 2005 年，经 SFDA批准的培南类原料药的生产厂家仅有浙江海正药业、深圳海滨制药厂、西安紫光生化研究所和包头千年健药物研究所 4 家，而且这 4 家公司获准生产的碳青霉烯原
14、料药均为同一产品 美罗培南。就拿深圳海滨制药厂来说， 2006 年，该公司的美罗培南年产量已由原来的 1.6 吨迅速扩大至 6 吨，出口数量也跃居到世界第一位，该企业的亚胺培南亦已打入印度和巴西等市场，出口数量可观。健康元药业拟将其旗下的海滨制药厂的美罗培南原料药年产能力扩大至 1015 吨，以便尽快占领西方国家抗生素高端市场。当然，国内绝非健康元药业一家在从事美罗培南原料药生产，如海正集团也在虎视眈眈等待着国际美罗培南原料药市场的扩容，其美罗培南的年产能在 46 吨，今后拟将其年产能力扩大至 1020 吨。中润药业年产美罗培南原料药约 23 吨，该集团同样十分看好美罗培南国际市场前景，据说拟
15、将投入巨资改建一条美罗培南新生产线，届时 其美罗培南原料药生产能力将扩大至 10 吨以上。 河南省新乡弘辰科技有限公司，近 3 年来投入了 500 余万元资金专注于培南类原料药系列中间体的开发与生产。目前，该公司为了进一步增强在培南类原料药中间体市场的竞争力，正准备对外募集资金 1000 万元用于培南类原料药中间体的进一步开发和生产。与中国科学院上海药物研究所合作完成了美罗培南药物原料放大生产工艺研究的上海共价化学科技有限公司 , 已经完成了培南双环母核 (MAP)和美罗培南侧链规模化生产工艺的稳定和批量生产。该公司自 2005 年开始生产并供应培南类医药中间体产 品，目前已有 4-AA、 4
16、BMA、 MAP、美罗培南侧链、美罗培南、比阿培南等品种成功上市。北京博泰世纪科技发展有限公司则于早前以品优价廉来招揽 “眼球 ”，宣称其美罗培南工业化生产技术工艺生产成本不超过每公斤 5 万元（ 4-AA 按每公斤 4500 元计算），关键中间体 MAP 生产成本不超过每公斤 1.5 万元，建立年产 1 吨美罗培南生产线可每年获利上亿元。同时，主要从事培南类原料药及制剂的开发和生产的香港通威化工有限公司，也于 2005 年底投资 2000 万美元入驻了内地市场建立培4 南类专业生产、研发基地。如今，培南类原料药市场暗潮涌动 ，相信不久的将来，将会打破由海正与健康元两分天下之态势，呈现出新的竞
17、争格局。 2007 年，我国培南类抗生素市场又有 3 家新的竞争者加入，分别是进口品牌 “佳宁 ”（亚胺培南），国产品牌：中诺舒罗克 ”（美罗培南）和海正药业的亚胺培南。同年还有几家国内制药企业拟新建培南类原料药生产线。其中包括位于浙江台州地区的海翔药业，据说该公司已建成年产能力达 50 吨规模的国内最大 4AA 生产基地；另外还有同处台州的华海药业，该公司也在筹建年产能力可达 1015 吨规模的培南类原料药生产线。 2008 年 5 月南京先声药业的比阿培南 获得了 SFDA 的批文，另外我国山东生物医药研究院近期也开发出拥有自主知识产权的多利培南生产新工艺，为我国的培南类抗生素添 “新丁
18、”。 据估计，全球医院抗生素市场每年超过 80 亿美元，而全球每年碳青酶烯类抗生素的市场价值接近 10 亿美元，碳青酶烯类药物在抗菌药物市场中的份额还在不断增加。根据市场对安全、高效、广谱抗生素用于重症感染以及耐药菌感染的需求，到 2006年，碳青酶烯类药物的市场将增加 50%。因此碳青酶烯类药物的开发成为抗感染药物的开发热点。 随着碳青酶烯类抗生素的应用增多，其细菌耐药的情况也随之产生，特别 是在日本情况日趋严重；并且由于第一代碳青酶烯药物在体内易被 DHP-1 水解，因此需要与DHP-1 抑制剂联合使用才能有效发挥作用。药物作用肌理研究表明碳青酶烯类药物通过与 PBPs 结合发挥抗菌作用。
19、因此寻找新的、具有高 PBPs 亲和力以及 DHP-1 抗性的碳青酶烯化合物成为该类药物开发的重点。而多尼培南正好具有 PBPSs 亲和力强、抗菌活性高、对 DHP-1 稳定的特点，因此推测多尼培南具有良好的临床应用价值和市场前景。 在我国，在国家经济贸易委员会统计年报数据中，碳青霉烯类抗生素由于在我国应用时间较短，所以产能产量数据不 能详细统计到，但是通过国内医院近几年的用药情况亦可推知，碳青霉烯类抗生素的发展势头迅猛，其购药金额不仅呈直线递增趋势，且在抗感染药物购药金额中的比例走势亦是逐年上扬，可谓发展风头正劲，且必将在未来的抗生素市场上备受瞩目。随着国内开发环境的成熟，开发力度的加大，抗
20、菌谱5 广、抗菌活性强的碳青霉烯类抗生素势必会在抗感染用药市场不断扩大和拓展其自身的市场空间。 国内外医药经济分析师十分看好培南类药物的市场前景。在目前国际市场上销售的氨基糖苷类、大环内酯类、 -内酰胺类等 7 大类抗生素中，以 -内酰胺类药物所占市场份额最 大，其中以培南类药物的市场增幅为最大。 据 Datamonitor 公司的调查， 2005 年，培南类药物的国际市场销售额已超过10 亿美元，年增长率为 5.1%7.0%。按这一增长率计算， 2007 年，国际医药市场的培南类抗生素的总销售额应在 12 亿 13 亿美元。 为何培南类抗生素在国际市场上销路一路上扬 ?Datamonitor
21、 公司分析师认为，这与培南类药物能有效治疗以耐甲氧西林金葡菌 (MRSA)为代表的耐药菌株引起的感染症有关。据该公司调查结果， 2004 年发达国家由 MRSA 引起的感染性疾病约占临床感染病例总数的 45%，到 2007 年已迅速上升为占 65%，几乎占临床细菌感染病例的 2/3。而事实上，现有抗生素制剂，包括一些新上市的头孢类新药，对 MRSA 引起的感染似乎无能为力。西方医学界认为目前培南类药物已成为其他抗生素无法取代的重要药物品种，这就是近年来培南类药物迅速走俏国际医药市场的主要原因。除了价格较贵的恶唑烷二酮类全合成抗菌药物外，其他抗生素产品尚无法与培南类抗生素相抗衡。 随着新型培南类
22、抗生素的陆续问世，国际抗感染药物市场一改前几年缓慢增长的态势而突然加速。据 Datamonitor 公司报道， 2004 年，国际糖肽类与培 南类新型抗生素的市场总销售额合计为 255 亿美元，预期到 2012 年这一数字将上升为450 亿美元。届时，全球抗感染药物总销售额将达 655 亿美元，换言之，氨基糖肽类与培南类抗生素药物的销售额将占全球抗感染药物市场的 60%以上。由此可见，今后几年，培南类药物的市场发展空间十分巨大。虽然 Datamonitor 公司并未预计出培南类药物市场的具体销售份额，但笔者估计， 5 年后培南类药物的国际市场总销售额很可能将突破 20 亿美元大关。 迄今为止，
23、全球已上市的培南类药物不过区区六七只，均为西方发达国家所开发上市，按上市年份排列依 次为：亚胺培南、帕尼培南、美罗培南、法罗培南、厄他培南、比阿培南和 2007 年在日本新上市的多利培南。 6 在前几年，美罗培南的销售额一度占培南类药物的“半壁江山”，但情况在近年来又有新变化，即一种由日本首先开发成功并与美国约翰逊兄弟制药公司共同在美国上市的培南类新药 多利培南 (Doripenem)已于 2006 年 10 月在美国上市。近悉，我国山东生物医药研究院业已开发出拥有自主知识产权的多利培南生产新工艺。 多利培南能用于治疗较为棘手的医院获得性肺炎 (NP)，且有效率高达 81%，大大超过现有其他各
24、种抗生素制剂的临 床抗 NP 效果。多利培南这一新用途在第47 届国际临床内科学年会上由美国与日本学者公布后立即引起各国临床医学专家的高度重视。因为迄今为止，其他培南类药物对于医院获得性肺炎的治疗效果都不如多利培南那样好。 而据美国疾病控制中心报道，仅美国每年即有数十万病人患医院获得性肺炎且死亡人数多达 9 万余人，因此，多利培南的问世将使医学界深感头疼的 NP 治疗有了全新的药物保障。 1.2 多尼培南的药理作用以及评价 多尼培南（ Doripenem）为日本盐也义公司开发的碳青酶烯类新广谱抗生素，具有抗菌谱广、对绝大多数 -内酰胺酶稳定的 特点 1。 多尼培南的抗菌机理与其他 -内酰胺抗生
25、素相同，通过与细菌青霉素结合蛋白（ penicillin binding proteins,PBPs）结合抑制细菌细胞壁合成。本品与 S. aureus、 E. coli、 P. aeruginosa 及其他敏感菌 PBPs 具有极高的亲和力。多尼培南对绝大多数 -内酰胺酶稳定，包括青霉素酶、头孢菌素酶以及超广谱 -内酰胺酶（ ESBLs）。多尼培南对人脱氢肽酶（ DHP-1）稳定，在体内不被 DHP-1 水解，可单独使用 2.3。 多尼培南对厌氧或需氧的革兰氏阳性和 革兰氏阴性细菌都有强大的抗菌活性。总体上多尼培南的抗菌活性与伊米培南、美罗培南以及 ertapenem 相当。但多尼培南对金黄
26、色葡萄球菌、铜绿假单胞菌以及耐青霉素的肺炎链球菌的活性明显强于 亚胺培南但低于 美罗培南 4,5。体外研究显示：多尼培南对耐甲氧西林葡萄球菌和链球菌的活性与伊米培南相当， MIC90 值为 0.5mg/ml 或更低；对肠杆菌、嗜血流感杆菌以及Moraxella catarrhalis 菌科细菌具有很高的活性， MIC90 值为 0.0320.5mg/ml；对伊米培南耐药 Pseudomonas aeruginosa 菌也有较好的抗菌作用， MIC90 值为 8mg/ml，强于meropenem, biapenem, cefpirome, and ceftazidime；多尼培南对 ceftazidime-,
