1、 1 毕业论文文献综述 环境工程 多尼培南关键中间体 PNZ 羟酯的制备 一、 前言部分 1、目前的市场前景 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
2、-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。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
3、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，抗菌谱广、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，2 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
4、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 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
5、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
6、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，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。 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3 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
7、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。 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
8、，具有抗菌谱广、对绝大多数 -内酰胺酶稳定的特点。 多尼培南的抗菌机理与其他 -内酰胺 抗生素相同，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。 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
9、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美罗培南。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
10、, and ceftazidime；多尼培南对ceftazidime-, ciprofloxacin-, and gentamicin 耐药菌也有很好的抗菌效果。多尼培南4 对临床分离的常见妇科及产科感染细菌有很好的抗菌作用， MIC50 和 MIC90 分别为 0.25 和 1mg/ml，对这些细菌子宫感染的大鼠具有良好的治疗作用，提示多尼培南应用于临床妇科及产科的前景。 3、目前培南类在国内存在的问题 由于碳青霉烯类抗生素的母核 4AA 的生产工艺较难，因此我国在2002 年前很少有药企能生产培南类药物。到 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
11、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料药均为同一产品 美罗培南。 至 2007 年初，国内生产培南类原料药的厂家已悄然扩大至七八家，包括 3 家美罗培南生产厂家 (深圳海滨制药、浙江海正药业、河北中润制药 )、1 家亚胺培南生产厂家 (深圳海滨制药 )、 1 家法罗培南生产厂家 (山东新时代药业 )和 1 家比阿培南生产厂家 (江苏先声药业 )等。近悉，今年又将有几家国内制药 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
12、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。 虽然目前几只畅销培南类抗生素药物均为西方大公司所研制上市。但由于国内制药企业具有极强的仿制能力，在经过短短几年时间的奋起直追后，我国业已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。 如深圳海滨制药在 2006 年之时，其美罗培南 的出口数量已居世界第一位，亚胺培南亦已打入印度和巴西等国市场，出口数量可观 ;而在 2006 年，深圳海滨制药厂的美罗培南的年产量已由原来的 1.6 吨迅速扩大至 6 吨多。 据悉，随着发达国家美罗培南技术专利即将到期，健康元药业拟将其旗
13、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5 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。 可以肯定，目前我国培南类抗生素原料药生产能力仅次于日本。但由于我国制药企业具有“后发制人”的实力，因此，美罗培南类抗生素虽为日本、美国等发达
14、国家所研制生产，现在由于我国企业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，如美罗培南原料药我国在国际市场上已有了定价权。 由于国产培 南类药物的母核 4AA 的成本远比西方发达国家便宜，所以我国自产培南类药物的总体价格相应要比国外便宜得多。但我国企业绝不能因此高枕无忧。近悉，印度大型制药公司之一的 Redies 制药公司即将新建一条美罗培南生产线，年产能力约有 30 吨。由于该公司早已获得美国FDA 颁发的 Drug Master Files 以及欧盟的 ISO13486 等相关证书，其原料药产品可以通行无阻地
15、出口至美国与欧盟国家市场，届时，印度 Redies 制药公司生产的美罗培南原料药将与我国企业争夺国际市场出口份额。 根据前几年经验，印度公司惯于以低于我 国出口原料药产品价格 (平均每公斤低 12 美元 )对西方各国报价，我国药企拟应及早做好应对准备，以免陷入措手不及的地步。 据了解，在前几年里培南类高端抗生素药物在我国医院销售药物排名榜上排名靠后，培南类抗生素制剂合计只占医院药物销售总额的 2.6%。这是由于培南类药物售价太高，前几年，每支进口培南类制剂药物售价平均高达 250400 元人民币，大大超出了我国工薪阶层的承受能力，所以专家认为，在短期内培南类药物不大可能打开医院市场。这从海正集
16、团与海翔药业前几年生产的美罗培南原料药大部分用于出口、内销仅占一小部分的情况 即可看出其中端倪。 以笔者个人之见，除非今后国产培南类原料药能大幅度降低售价以及培南类抗生素制剂零售价的相应大幅降价，否则，培南类抗生素要在国内6 做大市场很难，如果国内药企继续扩大培南产量，而内销渠道又不畅，今后只有加大对海外市场出口一条路可走。 主题部分 1、目前多尼培南工艺的介绍 多尼培南 (doripenem， 1)，化学名为 (IR， 5S， 6S)-6- (IR)-1-羟乙基卜 2- (3S， 5S)-5-氨磺酰胺基甲基吡咯烷 -3- 基 硫基 -1-甲基 -1- 碳代 -2- 青霉烯-3-羧酸，是日本盐
17、野义公 司研发的 lp- 甲基碳青霉烯抗菌剂， 2005年首次在日本上市，可用于治疗脑部、肾脏和肺部的严重感染 I1I。 1 对革兰阳性菌的抑制活性高于美罗培南 (meropenem)，对革兰阴性菌的抑制活性高于亚胺培南(imipenem)，对亚胺培南 耐 菌也有效，对 p- 内酰胺酶和肾脱氢肽酶 (DHP- 1)均稳定。 本研究参考文献 24制得 1，并进行了工艺改进。用反式 4-羟 -L-脯氨酸在甲醇中成酯，分别保护氨基与活化羟基后，用硼氢化钾还原 2-位酯，再用硫代乙酸钾进行 SN2取代，与氨磺酰胺化合物进行 Mitsunobu反应，然后酵解得到 (2S， 4S)-1- 叔丁氧碳基 -2
18、- (N-叔丁氧羰基氨磺酰胺基 )甲基 -4-巯基吡咯烷 (7)。 7与 (IR， 5S， 6S)-6- (IR)-1- 羟乙基 -2-二苯氧磷酰氧基 -1-甲基 -1-碳代 -2-青霉烯 -3- 羧酸对硝基苄酯 (MAP， 8，市售 )缩合，再用三氯化铝、苯甲醚脱除 Boc保护基，最后用钯炭氢解脱对硝基苄基 (PNB)，得到 1(图 1)。由 2制备3时， 研究。 羟基的活化和氨基的保护可在三乙胺存在下“一锅法”完成，简化后处理。3 还原制备 4 时，用硼氢化钾和氯化锌代替 硼氢化钠 2，成本降低，收率92.9%(文献 2： 83 %)。 4与硫代乙酸钾进行 SN2取代，通过延长反应时间和增
19、加硫代乙酸钾的量可使 5收率提高到 98.6 %(文献 2： 86%)。 7与 8在二异丙基乙胺中缩合得到的 (IR， 5S， 6S)-2- (3S， 5S)-1-叔丁氧羰基 -5- (N-叔丁氧羰基氨磺酰胺基 )甲基吡咯烷 -3-基 硫基 -6- (IR)-1- 羟乙基 -1- 甲基 -1- 碳代 -2-青霉烯 -3-羧酸对硝基苄酯 (9)是其保护基不同于文献报道的化合物。 10氢解脱PNB即可得到 1。首次测定了 化合物 6的比旋度，改进后的工艺总收率 25.7 % (以反式 -4-羟基 -L-脯氨酸计 )。 7 2.有关 PNZ以及其制备培南的其他方法以及介绍 合成碳青霉烯类抗生素厄他培
20、南。方法：以 4R-羟基 L-脯氨酸 (1)为原料，在碱性条件下与氯甲酸对硝基苄酯 (pnz)反应，得到氨基保护的 4R-羟基 -L-脯氨酸 (3)。经氯甲酸异丙酯活化化合物 3的羧羟基后胺解，所得中间体 4用甲烷磺酰氯酰化得到化合物 5。化合物 5与硫代醋酸钾置换得到 4-羟基构型反转的化合物 6，化合物 6经碱性水解，得到厄他培南侧链 7。侧链 7与培南母核反应，得 到保护的厄他培南（ 13），（ 14 ）。结果：以 4R-羟基 -L-脯氨酸（ 1）为原料，合再经催化氢化得到目的物厄他培南成了对硝基苄氧羰基保护的厄他培南侧链（ 7），进而制备了碳青霉烯类抗生素厄他培南。结论：此方法原料易得
21、、反应条件温和、成本低，易于放大生产。 1976年，默克公司报道了硫霉素的提取与活性，该发现对 -内酰胺类抗生素的研究产生了重大影响改变了长期以来抗生素由青霉素和头孢菌素占据绝对主导地位的局面此后，亚胺培南 Z西斯他汀、帕尼培南 Z贝 厄他培南相继上市，其中，后三者被称为第二代碳青霉烯类抗生素，可 以单独用药，不用于 DHP-I抑制剂合用 (1.2) 。由于碳青霉素类抗生素确切，显著的疗效以及很少的耐药性，对包括革兰氏阳性以及阴性需氧菌由良好的作用 （ 3.4） 。其来临床应用越来越广泛。 本文的合成路线 仲兆金等 （ 5） 报道了烯丙氧羰基保护的培南侧链，即（ 2S,4S） -4-乙酰硫 -
22、1-对硝基苄氧羰基 -2(3-烯丙氧羰基苯氨甲酰基）吡咯烷的合成。本文研究了有关多尼培南侧链中间体 PNZ 羟酯的合成。按照文献方法 (6) ， 踪用量筒称取。 60ml甲醇到 250ml 三口瓶中，同时开始搅拌，依次放入称号的 PNZ 羟酸，浓碳酸，装配好回流装置，同时加上将无水 CaCL2 的干燥管，搅拌加热到 60-65 度，并且维持 6-7 小时。 期间采用 TLC 跟反应。 TLC：氯仿 ,甲醇 ,Hac=10:1:0.1. 在原料变得模糊或消失时停止反应。 PNZ 羟酯的后处理过程 ： 8 反应液 降温至 0.5 度 加 5%de NAOH 并调节 PH=5 进行 40%减蒸出去
23、CH3OH 的液体 16-20g 加 60ml 乙酸乙酯 得 10%NACL 溶液 其水层除去，利用有机层 加 8g 硫酸钠并干燥相熔 40 度蒸 得 PNZ 羟酯 本方法的预计收率：约 95%-98 主要进 展以及反应式 a打通工艺路线； b基本完成中试工艺研究，可以提供符合要求数量申报样品；对中间体建立了质控标准； b基本完成质量研究工作，结合自身工艺及产品情况建立了质量标准； c制剂：本品制剂为无菌分装，已初步完成相应工艺参数考察。 9 总结部分 通过资料调研 (7,8)，了解目前国内外行业最新的研究进展， PNZ 羟酸，醋酸，浓硫酸等为起始原料，对 PNZ 羟酯的合成方法，包括如下步骤
24、：用量筒称取。 60ml 甲醇到 250ml 三口瓶中，同时开始搅拌，依次放入称号的 PNZ 羟酸，浓碳酸，装配好回流装置，同时加上 将无水 CaCL2 的干燥管，搅拌加热到 60-65度，并且维持 6-7 小时。后处理得所述产物。与现有技术相比，从工艺源头上消除了生产安全隐患，大幅度降低了三废产生量，反应收率高、产品质量优、生产成本低、基本无三废，具有明显的实施价值和社会、经济效益。该方法工艺路线简单， 具有明显的实施价值和社会、经济效益。 四、参考文献 1.Sunagawa M.Sasaki A The structure aspects of carbapenem antibiotics
25、 2001(01) 2.王汝龙 碳青霉烯类抗生素 期刊论文 -首都医药 2004(06) 3.Williams JM.Skerlj RT.Brands KMJ Stabilized carbapenem intermediates and improved process for carbapenem synthesis 2007 4.Betts M.Davies GM.Swain ML Antibiotic compounds 2007 5.仲兆金 .武燕彬 .刘浚 艾他培南关键中间体的合成 期刊论文 -中国药物化学杂志 2006(02) 6.Livermore DM.Sefton AM.Scott GM Properties and potential of ertapenem 2003(03) 10 7.Nix DE.Majumdar AK.DiNubile MJ Pharmacokinetics and pharmacodynamics of ertapenem:an overview for clinicians 2004(02) 8.Hammond ML Ertapenem:a group 1 carbapenem with distinct antibacterial and pharmacological properties 2004(02)
