Совершенствование метода синтеза антибиотика цефотаксима тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО МЕ/ИШСКОй ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научный центр по антибиотикам -Всесоюзный научно-исслеловательский институт антибиотиков

На правах рукописи Для служебного пользования Экз. N 33

■УДК 615.334(043)

ЖЕЛАЕВ Анатолий Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА СИНТЕЗА АНТИБИОТИКА ЦЕФОТАКСИМА.

02.00.10 - Биоорганичэсхая химия, химия природных и физиологически активных вещестз

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наух

МИНИСТЕРСТВО МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научный центр по антибиотикам -Всесоюзный научно-исследовательский институт антибиотиков

На правах рукописи Для служебного пользования

.УДК 615.334(043)

1ЕЛАЕВ Анатолий Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА СИНТЕЗА АНТИБИОТИКА ЦЕФОТАКСИМА.

02.00.10 - Биоорганическая химия, химия природных и (физиологически активных вецеств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Работа выполнена в лаборатории технологии полусинтетических антибиотиков Всесоюзного научно-исследовательского института антибиотиков СМосква).

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Мезенцев А. С.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Либинсон Г. С. доктор химических наук, старший научный сотрудник Поваров Я.С.

Ведущая организация:

Центр по химии лекарственных средств - Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский химико-фармацевтический институт им. С. Орджоникидзе (Москва)

Защита диссертации состоится "№"НПр£Л9 1991 года в|^3"часов на заседании Специализированного совета Д 098,03.01 при Всесоюзном научно-исследовательском институте антибиотиков (ВНИИА) по адресу: 113103, Москва, ул.Нагатинская, д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского института антибиотиков.

Автореферат разослан 1991 года.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат медицинских наук

С. И. Кузнецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальности проблемы. Настоящая работа является частью комплексных исследований, проводимых во Всесоюзном научно-исследовательском институте антибиотиков (ВНИИА) в рамках программы ГКНТ СССР 0.43.01 и Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР N 807 от 26.08.85 г.. предусматривающих разработку технологии получения натриевой соли цефотаксима, базирующейся на доступных в СССР видах сырья и приемлемой для реализации в промышленных условиях.

Антибиотик цефотаксим. являющийся продуктом химической модификации 7-аминоцефалоспорановой кислоты (7-АНЮ, откосится к полусинтетическим цефалоспоринам третьего поколения, широко используемых в современной медицинской практике при лечении многих инфекционных заболеваний. Цефотаксим обладает широким спектром антибактериального действия, особенно в отношении грамотрицательных микроорганизмов и практическим отсутствием токсичности. До настоящего времени этот антибиотик отечественной промышленностью не выпускается и закупается за Рубеком. Отсутствовало в стране до недавнего времени и производство основного полупродукта (.2-АТМУЮ, необходимого для получения цефотаксима.

Все перечисленные факторы обуславливают актуальность работы, направленной на разработку способа получения натриевой соли цефотаксима, пригодного для прошшленной реализации.

Цедь работа. Настоящая работа посвятена разработке усовершенствованных методов синтеза, выделения и очистки цефотаксима, пригодных для промышленного освоения и обеспечивающих высокие технико-экономические показатели процесса.

Основные задачи работы. 1.Разработка методов синтеза основных полупродуктов, необходимых для получения цефотаксима. 2.Разработка методов синтеза, выделения и очистки цефотаксима-кислоты. 3.Разработка условий получения натриевой соли цефотаксима, пригодной для изготовления лекарственной формы препарата. 4.Разработка методов анализа, позволяющих контролировать ход технологического процесса и качество полученных продуктов.

хлорацеташмо-1,З-тиаэол-4-ил) -2-С син) -метоксииминоухсусной кислоты (2-ХАТМУЮ. 2. Усовершенствованный синтез хлорангидрида 2-ХАТМУХ. 3.Мзтод синтеза цефотаксима-кислоты. 4.Способ получения стерильной субстанции натриевой соли цефотаксима.

НазсшаялоЕзана. Разработан оригинальный, признанный иэобрете-

нием СА. С.СССР N 1496221), метод синтеза 2-(2-хлораиетамидо-1,3-тиа-зол-4-ил) -2-(син) -метоксииминоуксусной кислоты С2-ХАТМУЮ, основанный на ацилировании силильного производного 2-С2-амино-1,3-тиазол-4--ил)-2-Ссин)-метоксииминоуксусной кислоты С2-АТМУЮ хлорангидридом монохлоруксусной кислоты с последующим отщеплением силильных групп и выделением конечного продукта подкислением, позволяющий увеличить выход и качество целевого продукта.

Усовершенствован метод получения син-иэомера хлорангидрида 2-ХАТМУК, основанный на взаимодействии 2-ХАТМУК. с пятихлористым фосфором - проведением реакции в среде инертного газа, что позволило отказаться от проведения процесса при низких температурах и применения пожаро-взрывоопасного гексана для осаждения целевого продукта.

Разработан высокоэкономичный метод получения этанольного соль-вата цефотаксима, основанный на ацилировании Л,О-бис-триметилсилиль-ного производного 7-АЦК 2-бензтиазолиловш тиоэфиром 2-АТМУК, позволивший, по сравнению с ранее разработанным методом, существенно упростить процесс (отсутствуют стадии введения и снятия защитной группы) и увеличить выход целевого продукта в 1,3 раза.

Разработан метод получения натриевой соли цефотаксима, пригодной для изготовления лекарственной формы препарата.

Разработаны условия анализа составов реакционных масс, полупродуктов и конечного продукта синтеза с применением методов ВЭЖХ и ЯМР-спектроскопии.

Практическая значимость работы. Результаты исследований по разработке усовершенствованного метода синтеза цефотаксима использованы при составлении опытно-промышленных регламентов на получение этанольного сольвата цефотаксима и натриевой соли цефотаксима.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на конференции молодых специалистов ВНИИА в 1983 г., У-й Московской конференции по органической химии и технологии (Москва, 1989), Всесоюзной конференции "Наука и производство в решении комплексной проблемы "Антибиотики" (Москва, 1989), на лабораторных коллоквиумах в 1987-1990 гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы получено 2 авторских свидетельства, опубликованы 4 статьи.

Обьвм работы, Диссертация изложена на УД2. стр. машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Список использованной литературы содержит //<? наименований, из них 33 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и' задачи исследования, отмечены новизна и практическая значимость полученных результатов, а также изложены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. представляет собой литературный обзор, посвяценный методам синтеза аминотиазоловых цефалоспоринов, в частности анализу способов получения цефотаксима.

В результате анализа литературных данных нами был выбран, как наиболее перспективный, способ получения цефотаксима с использованием в качестве активированного производного 2-АТМУК ее тиоэфира.

В глава ?. обсуждаются результаты исследований по разработке методов получения цефотаксима, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и гарантирующих получение антибиотика, отвечающего по качеству нормативным требованиям.

В главе 3 изложены экспериментальные методы, использование при выполнении работы.

Цефотаксим - (61?, 7Ю-7-[2-(2-амино-1,3-тиазол-4-ил)-2-(синЗ--метоксииминоацетамидо]-3-ацетоксиметилцеф-3-ем-4-карбоновая кислота применяется в медицине в виде натриевой соли.

Принципиальная схема синтеза цефотаксима заключается в ацилиро-вании 7-АЦК (1) активированным производным 2-(2-амино-1,3-тиазол-4--ил)-2-(синЗ-метоксииминоуксусной кислоты (2-АТМУК, 23 (схема 13.

Процесс получения цефотаксима включает в себя следующие основные этапы, определяющие выход и качество целевого продукта:

1.Синтез активированного производного кислоты (23;

2.Синтез, выделение и очистка цефотаксим-кислоты С2);

3.Получение натриевой соли цефотаксима (43.

N- С—С*

1!

-ОН

Ч)СНо

НЭМ

'2 | о*

й'-снгос-оснз

г

ООН

N-С-ОЧШ-

Ч)СН-

0«

4Ч ^'-СНзОО^ОСНз

■ !;оон

/О

с—(У-Ш-

П- и—I Г I <

^ ^ "Ч)СНа 0 I

иШа

Схема 1

1. Получение иефотаксима с использованием хяорангидрида кислоты 2.

На основе литературных данных, экспериментального изучения различных методов синтеза (ЗЭ и анализа возможного сырьевого обеспечения производства цефотаксима на первом этапе работы нами был принят за основу синтез, базирующийся на ацилировании 7-АЦК хлорангидридом 2-С 2-хлорацетамидо-1,З-тиазол-4-ил)-2-С син)-метоксииминоуксусной кислоты (хлорангидрид 2-ХАТМУК, 23.

N-----С—С<!

СЮНрСОшЧ I1 I.1 'СЬ а

Для получения (5) мы использовали схему синтеза, заключающуюся в последовательном превращении ацетоуксусного эфира iQ) в а-гидрокси-иминоацетоуксусный эфир (Т) под действием нитрита натрия, метилировании I диметилсульфатом, бромированием полученного а-метоксиимино-адетоуксусного эфира (Ш и конденсации ^-бром-а-метоксииминоацето-

уксусного эфира (&) с тиомочевиной, приводящей к образованию "син"-изомера этилового эфира 2-АТМУК С1Ш. Гидролиз 1А спиртовой щелочью приводит к получению гидратированной формы 2-АТМУК. (2), содержащей около 12 % воды (схема 2):

уО А

СНзС^-СН^-ОСоНд -> СН3С^-С-С^-0С2Нд -> СН3С'/-С-С'/'-0С2Н5—>

е " А'- 4'

т хосНо

1 а

Л ¿0

ВтСНоС-С-С-ОСо}^-> N- С—С* -> м-с—С<"-

II ^ у-1 I II М 0С2Нд Н М_|| II II ОН

\>сн ^ ^ V *осн3

9 3 1й 2

Схема 2

Попытки ацилирования 2 хлорангидридом монохлоруксусной кислоты в водной среде (реакция Иоттен-Бауманна) оказались неудачной. В связи с быстрым гидролизом хлорааетилхлорида выход 2-ХАТМУК (Ш был крайне мал. Значительно более продуктивным оказалось проведение этого процесса в безводной среде. Предварительно был разработан метод обезвоживания 2 с бутанолом, приводящий к получению безводной 2 (содержание Нэ0 < 0,1 %) с количественным выходом.

Проведение процесса ацилирования (2) хлорацетилхлоридом в безводной среде осложняется малой растворимостью (2) в большинстве подходящих органических растворителей, из которых затем достаточно легко может быть выделена целевая (Ц). Обеспечить достаточно высокую растворимость (23 удалось за счет предварительной обработки последней триметилхлорсиланом (ТМХСЗ в хлористом метилене (схема 3Обра-

N С С^

2-АТМУК (23 -> М"Ч°81ССН3)3 ~>

Б "Ч)СН,

12

'3

N- С—СУ- N-----С—С*

(СН3)зБ1Н-11 II М ^1(СН3)3 -> С1СН С0Ш1| || II 'ОН

" I У ИЧ)СН3 й ^ ЙУ>СН3

С1СН2С=0 ^ и

Схема 3

зущееся триметалсилильное производное 2-АТМУК С12) вводили затем во взаимодействие с хлоралетилхлоридом и после разложения получающегося триметилсшшльного производного 2-ХАТМУК (13) водой выделяли (Ш.

В качестве акцептора хлористого водорода в процессе силилирова-ния и ацилирования нами использован N.N-диметиланилин.

Тщательная отработка условий проведения стадий процесса позволила обеспечить необходимую "син"-конфигурацию (Ц). В процессе отработки метода получения (11), нами был получен ряд производных -полупродуктов синтеза цефотаксима в "анти"-форме - 2-ХАТМУК (11), 2-АТМУК (£) и ее этиловый эфир (UQ). Эти вещества были использованы в качестве "свидететелей" для ТСХ и ВЭЖХ при изучении различных путей синтеза антибиотика. Структура полученных "син"- и "анти"-изоме-ров подтверждена нами методом ЯМР-спектроскопии."

Этот способ, разработанный нами совместно с сотрудниками Пензенского филиала ВНИИА, признан изобретением и позволил получать 2-ХАТМУК высокого качества (массовая доля основного вещества не ниже 97,0 '/,, массовая доля анти-изомера не превышает 0,5 %). Выход (Ш составил 75 % в расчете на исходную (£).

Для получения хлорангидрида 3 суспензию (Ц) в хлористом метилене обрабатывали двукратным мольным избытком пятихлористого фосфора при (-30) °С с последующим осаждением (3) гексаном (либо петролейным эфиром). Этот метод позволял в лабораторных условиях стабильно получать син-изомер (5) с достаточно высоким выходом (до 90 %), однако имел существенные недостатки. Прежде всего - это необходимость регенерации больших количеств смеси хлористого метилена с гексаном (расход растворителей на 1 кг хлорангидрида 3 составлял 60 кг). Применение взрывопожароопасного углеводорода также нежелательно в условиях производства. Определенные трудности вызывало и создание установки, позволяющей проводить процесс при столь низких температурах. Для оптимизации условий синтеза (3) использовали метод анализа реакционной смеси,основанный на этерификации хлорангидрида 3 избытком этиленгли-коля с последующей ВЭЖХ этиленгликолевых эфиров. Для получения полной информации о составе получаемого продукта использовали сочетание ВЭЖХ с неводным титрованием, дающим абсолютное содержание суммы сте-реоизомеров (3). Детальное изучение процесса позволило предположить, что образование хлорангидрида ингибируется кислыми продуктами реакции. Это предположение привело нас к попытке удаления этих продуктов либо связыванием органическими основаниями, либо отдувкой током инертного газа. Первый путь - добавление к реакционной массе акцептора НС1 даже при использовании относительно слабых оснований (пиридин) привел лишь к накоплению продуктов распада и повышению содержа-

ния анти-изомера (5) Второй подход - продувка реакционной смеси азотом - дал положительные результаты. Это позволило сконцентрировать суспензий II, что дало возможность отказаться от применения гексана для осаждения хлорангидрида 5.. В этих условиях полная конверсия исходной (.Ц) обеспечивалась за 1 час при концентрации последней 100 мг/мл при О °С с сохранением требуемой син-конфигурации хлорангидрида

Качество (53, получаемого по усовершенствованному методу, оказалось выше, чем у продукта, полученного по ранее разработанной методике: содержание примесей снизилось в среднем с 4,6 до 2,3 %. Выход хлорангидрида (5) в лабораторных условиях составил в среднем 87 %. Усовершенствованный метод, по сравнению с ранее разработанным, позволяет: сократить расход растворителей в 3,6 раза; исключить из технологического процесса пожаро-взрывоопасный гексан; избежать необходимости регенерации сложной системы растворителей: хлористый ме-тилен-гексан; сократить расход пятихлористого фосфора на 25 %; увеличить съем продукта в 4 раза с единицы объема оборудования.

При ацилировании 7-АЦК (13 хлорангидридом 2 в водном растворе при рН 7,2-7,7 с количественным выходом образуется М-хлорацетамидо-цефотакскм (14) (схема 4):

и / -СНрОС-ОСН, -> N-С—(У-Ш-1—г ,

о" V 2 С1СН,С0ШЬ1И1 м 0$ —1ц, ¿'-сНрое-осНз

СООН " "З7 "чоСНо 0

1 ^ 11 СООН

Схема 4

Элиминирование хлорацетильной защиты осуществляют известным методом, заключающемся во взаимодействии 14 в водной среде при рН 7,0-7,5 с тиомочевиной. Затем реакционную массу подкисляют соляной кислотой до рН 3,3-3,5. При этом осаждается основное количество примесей. После их отделения концентрацию цефотаксима в растворе доводят до 60 мг/мл добавлением воды. Затем полученный раствор подкисляют муравьиной кислотой до рН 2,5 и отделяют выпавший осадок. Создание определенной концентрации цефотаксима в растворе перед подкислением позволяет задержать ка некоторое время (5 - 10 мин.) кристаллазацию целевого продукта из пересыщенного водного раствора, что позволяет получить цефотаксим высокого качества в виде формиата (Ш) (содержание основного вещества выше 90'/.) с выходом 40-45 У. в расчете на (14) (схема 5).

Сравнительно низкий выход 15 при использовании метода синтеза цефотаксима, основанного на применении И-защищенного активированного производного 3 стимулировал проведение исследований, направленных на создание более прогрессивной технологии, базирующейся на использова-

(HoN)oCS

lOi*> О'

14 —2—2

N-

HoN-

-сн2ое-осн3

12

ООН

•НСООН

Схема S

нии адилирующего агента, не требующего предварительной защиты свободной аминогруппы.

Й., Идмгедпванир путей синтеза и разработка технологии.получения

цефотаксима без использования защитит групп.

Наряду с методами получения цефотаксима-кислоты С 2) с использованием различных защитных групп мы изучали возможность создания схемы синтеза (3.) без применения защиты аминогруппы тиазольного кольца. Изучение возможности активации 2-АТМУК С2)-превращением в соответствующий хлорангидрид показало неперспективность такого подхода. Это было связано с образованием при использовании самых различных реагентов, растворителей и условий процесса анти-изомера хлорангидрида в количествах 10-60 V.. Анализ литературных данных и материал, накопленный наш в предыдущих исследованиях, позволил сделать предположение, что наиболее интересен для проработки способ получение цефотаксима, использующий в качестве активированных производных 2-АТМУК ее активированные эфиры, в частности, 2-меркаптобензтиазолил-2-(2-ами-но-1,З-тиазол-4-шг-)-2-Ссин)-2-метоксииминоацетат С тиоэфир 2-АТМУК, 1Ю.

Тиоэфир (1Ш получали взаимодействием 2-АТМУК с 2,2-дибензотиазо-лилдисульфидом Сальтаксом) и трифенилфосфином. Качество тиоэфира 2-АТМУК оценивали с помощью разработанного нами метода обращеннофа-зовой ВЭЖ.

Синтез цефотаксима с использованием тиоэфира Щ основан на переводе 7-АЦК в метиленхлоридный раствор в виде триметилсилильного производного СП). Последнее ацилируют тиоэфиром СЩ) и полученное силильное производное цефотаксима CIS) гидролизуют водным раствором бикарбоната калия для удаления силильных защитных групп. По литера-

турным данным, полученный водный раствор калиевой соли цефотаксима С12) подкисляют до рН 2,0, насыщают сульфатом аммония и экстрагируют

цефотаксим-кислоту смесью этилацатат-Оутанол. Полученный органичес-£

N-С—С^ о , ^ ССНО^ДО-!—г ,

3 ПЧ>СН

* о

Ш 11

ККККСНо)

'3 3

<4 Г

С-552—А---^

"- V "О ■ Г I о ✓ N

20.

СООЙо

13. Йз^.Р^-ЭхССНзЗз 12 Й^Н,

Схема 6

кий раствор промывают водным раствором хлорида натрия и упаривают досуха. Остаток затирают в лизинговом эфире (схема 6).

При воспроизведении синтеза мы применяли метод ВЭЖХ для определения концентрации основного вещества и примесей цефалоспориновой природы как в реакционной массе, так и в целевом продукте. С помощью метода ВЭЖХ также определяли примеси, специфичные при использовании тиоэфира Ш.

Воспроизведение литературных условий показало, что в результате реакции ацилирования образуется цефотаксим с довольно высоким выходом (анализ в водном растворе калиевой соли 1Ш. Следует отметить, что процесс длится более 20 часов, что неизбежно приводит к образованию продуктов распада. При проведении дальнейшей обработки реакционной массы, как это описано выше, происходит еще более существенное накопление примесей продуктов распада, прежде всего дезацетиль-ного производного цефотаксима и его лактона. Это обстоятельство не позволяет получить описанным методом целевой продукт требуемого качества даже в лабораторных условиях. Использование же упаривания досуха, равно как и затирания в пожаро-взрывоопасном диэтиловом эфире в условиях производства не только крайне не технологично, но и приведет еще к большему накоплению продуктов распада.

В соответствии с вышеизложенным, перед нами стояли следующие основные задачи; оптимизация метода ацилирования с целью создания

технологам процесса, позволяющей в условиях производства стабильло получать высокий выход цефотаксима в реакционной массе при минимальном содержании примесей; разработка способа выделения конечного продукта, позволяющего получать цефотаксим-кислоту требуемого качества и перспективного для освоения в промышленных условиях.

Практически 100 %-ное превращение 7-АДК в Н,0-бис-триметилси-лильное производное 7-AUK (1Z) было достигнуто обработкой суспензии 7-АДК в хлористом метилене небольшим избытком И.О-бис-Стриметилси-лил) ацетамида (БСА), использованного в качестве силилирующего агента Ссхема 6). Реакцию ацилирования соединения 1Z тиоэфиром lfi проводили при комнатной температуре в течение 3 часов. Разработанные условия позволяют получать N.O-йис-триметилсилильное производное цефотаксима С1Ю в хлористометиленовом растворе с выходом до 90 %.

При обработке хлористометиленового раствора соединения 1Я водным саствором бикарбоната калия в органическом слое остается в основном 2-меркаптобензтиазол С2Ü). выделяющийся при ацилировании, а также гексаметилдисилоксан C2L) - образующийся при гидролизе синильных групп. В водную Фазу переходят соединения, содержащие кислотные группы Сцефотаксим и примеси родственной природы). Экспериментально были разработаны условия проведения процесса разложением (12) постепенным прибавлением водного раствора бикарбоната калия к хлористоме-тиленовому раствору, полученному в процессе ацилирования. Условия выбирались таким образом, чтобы величина рН водной фазы была после установления равновесия в пределах 6,3-7.0. Нижний предел определялся полнотой экстракции цефотаксима в водную фазу в виде соли, верхний - скоростью гидролиза цефотаксима С в основном, образованием де-зацетильного производного, загрязняющего конечный продукт). Реализация этих условий в лабораторных опытах обеспечила получение водного раствора калиевой соли цефотаксима С12) с выходом 83,6 °А в расчете на 7-АДК.

Лля разработки метода выделения цефотаксима из полученной реакционной массы мы воспользовались разработанным нами способом получения цефотаксима в виде цефотаксима-формиата CIS) (схема S), обеспечивающим эффективную очистку от специфических примесей. Следует отметить, что состав реакционной массы перед выделением CIS) в данном случае отличался от такового в случае применения хлорацетильной защитной группы: содержание продуктов распада и пигментированных примесей было существенно меньше, но присутствовали примеси, специфичные для применения тиоэфира Cifi). Последние Ссерусодержащие соединения) не отделялись при осаждении CIS) в разработанных нами ранее условиях. Попытки провести окисление этих примесей и выделение их в

осадок до осаждения CIS) привели к положительным результатам: при добавлении к полученному Спосле разложения 1Е> раствору калиевой соли цефотаксима CIS) 30 У.-ного раствора перекиси водорода выпадал осадок. Нам удалось найти оптимальные условия, при которых примеси удаляются из конечного продукта С15) достаточно полно. Причем, эти условия оказались такими, при которых не разрушается целевое соединение (беталактамное кольцо, сложноэфирная группа при С3) и не окисляется сера в цефемовом и тиазольном кольцах до сульфоксида , и сульфона. Последнее было подтверждено методом ВЭЖХ. Качество полученного продукта в этих условиях оказалось выше такового при использовании ранее разработанного метода Ссодержание дезацетильного производного цефотаксима снизилось с 4,0-4,5 7. до 2,3-3,0 %. Предложенный метод позволил в лабораторных условиях получить (15) высокого качества с выходом 5S,7 X.

Указанный способ получения цефотаксима-формиата С15) апробирован на Экспериментальном заводе ВНМА.

3... Разработка метода получения натриевой соли цефотаксима .С4),

Одним из важных этапов получения цефотаксима является превращения цефотаксима-кислоты (2) в натриевую соль (4), используемую в качестве лекарственного препарата. Технология получения натриевой соли цефотаксима должна обеспечивать получение стерильного, стабильного при хранении продукта, не содержащего механических примесей. Наши исследования показали, что этим условиям может отвечать лишь кристаллическая натриевая соль цефотаксима, получаемая с использованием специальной аппаратуры, обеспечивающей проведение процессов кристаллизации, фильтрации и высушивания готового продукта в стерильных условиях.■

Разработка процесса превращения С15) в конечный продукт - натриевую соль цефотаксима (4) - проводилась нами с учетом опыта, накопленного при реализации аналогичного превращения полупродукта, полученного по схеме с хлорацетильной защитной группой.

Первым этапом такого превращения являлся перевод (15) в соответствующий этанольный сольват цефотаксима (22) суспендированием формиата (15) в абсолютированном этаноле. Качество полученного (22) удовлетворяло требованиям, необходимым для получения в последующем кондиционной натриевой соли цефотаксима С4).

На заключительной стадии получения С 4) сольват (22), подвергали взаимодействию с избытком натриевой соли 2-этилгексановой кислоты (2-ЭГК, 22) в водно-этанольной среде (схема 7).

Отдельную проблему представляла разработка метода синтеза СЮ , позволяющая осуществить" в промышленных условиях получение стерильной субстанции для изготовления лек.формы препарата. Аппаратурно-техно-лсгичеекая схема получения стерильной субстанции должна содержать нестерильный участок, в аппаратуре которого получают водно-спиртовый раствор натриевой соли цефотаксима и отделяют примеси, и стерильный участок, оборудованный установкой стерилизующей фильтрации, кристаллизатором для получения суспензии целевого продукта и многофункциональным аппаратом (типа "Вега", "Шенк".), позволяющим произвести фильтрацию, промывки, высушивание и выгрузку готового продукта.

С--С-Ш-

с

н,м-11 II |1 " ^ОСОСНз

-с- 'КПГ>и и '

'Ч)СН.

СНоССН^ЗоС'НСООМа

ООН

С2НдОН

1

N--С—С^ш-

А

14--^--у ш I I I

Н,К-11 II 1,1 0^4ч?1-СН20{?-°СН3

^ СООМа

Схема /

В соответствии с изложенным. одной из важных задач явилось получение стабильного водно-спиртового раствора (4!), который должен сохранить свои параметры ь течение предварительной (при отделении примесей; и стерилизующей фильтрации. В условиях производства время, затрачиваемое на эти операции измеряется часами, тогда как наши исследования показали, что из раствора, получаемого по ранее разработанном:/ методу, уже через 13-40 минут начинается спонтанная кристаллизация продукта (А).

Изучение растворимости (4-> в системе этанол - вода показало, что равновесная концентрация (Са) натриевой соли цефотаксима увеличивается с ростом содержания воды в системе (рис.1). Проведение реакции (22) с 2-зтилгексаноатом натрия (22) позволяет получить значительно более высокие концентрации (Сб, рис. 1). При прибавлении такого пересыщенного раствора к 10-15-кратному избытку абс. этанола осаждается 80-88% кристаллической натриевой соли цефотаксима (4). Однако, такой процесс не позволяет отделить примеси, осаждающиеся вместе с конечным продуктом и ухудшающие его качество. Кроме того, такие растворы относительно нестабильны и не могут использоваться в

производстве субстанции (4) из-за возможной преждевременней кристаллизации во время стерилизующей фильтрации.

Наиболее удобный и эффективный способ отделения примесей со-состоит в постепенном снижении содержания воды в полученном растворе натриевой соли цефотаксима путем добавления безводного растворителя (этанола). Б процессе добавления зтанола эти примеси начинают осаждаться, однако образующийся объемный аморфный осадок содержит и частично соосажденную натриевую соль цефотаксима. В связи с этим, был необходим поиск такого состава раствора, при котором соосаждение целевого продукта (4) было бы минимальным, тогда как осаждение примесей происходило бы достаточно полно.

Рис.1. Зависимость концентрации натриевой соли цефотаксима (1) в водно-этанольном растворе от содержания воды, (^-концентрация насыщенного раствора (4); (^-концентрация раствора после взаимодействия (22) с 2-этилгексаноатом натрия (23);

(^-концентрация стабильного "пересыщенного" раствора (4).

Исследования, направленные на поиск оптимального состава реак-шонной массы, удовлетворяющего вышеприведенным условиям показали, 1то достаточно эффективное отделение примесей, достигается уже при Ж-см содержании воды в пересыщенном растворе, но стабильное полу-1ение качественного продукта, отвечающего нормативным требованиям.

обеспечивается при содержании воды в растворе на уровне 8-9%. При этом, как видно из рис.1, оптимальная концентрация (.4) при отделении примесей составляет * 43 »/мл.

Для инициирования кристаллизации натриевой соли цефотаксима из стабильных "пересыщенных" растворов требуется использование определенных приемов. Такие приемы как, например, введение затравки в реакционный раствор или затирание довольно сложно осуществить при ведении процесса кристаллизации в стерильных условиях. Нами было использовано дальнейшее снижение содержания воды в растворе, полученном после отделения примесей (до 4-7%), что стабильно вызывало кристаллизацию. При кристаллизации (4) из раствора, содержащего 4% воды, выход на стадии составляет 63-75%.

Таким образом, в результате проведенных исследований был разработан метод получения стерильной натриевой соли цефотаксима (.4.) требуемого качества, пригодный для реализации в производственных условиях. Данный метод апробирован на Экспериментальном заводе ВНИИА.

Результаты исследований по разработке усовершенствованного метода синтеза цефотаксима использованы при составлении опытно-промышленных регламентов на получение этанольного сольвата цефотаксима и натриевой соли цефотаксима.

ВЫВОДЫ

1. Разработан оригинальный, признанный изобретением (А.С.СССР N 1496221), метод синтеза 2-(2-хлорацетамидо-1,3-тиазол-4-ил)-2-(син)--метоксииминоуксусной кислоты (2-ХАТМУК), основанный на ацилировании силильного производного 2-(2-амино-1,3-тиазол-4-ил)-2-(син)-метокси-иминоуксусной кислоты (2-АТМУК) хлорангидридом монохлоруксусной кислоты с последующим отщеплением силильных групп и выделением конечного продукта подкислением, позволяющий увеличить выход и качество целевого продукта.

2. Усовершенствован метод получения син-изомера хлорангидрида 2-ХАТМУК, основанный на взаимодействии 2-ХАТМУК с пятихлористым фосфором - проведением реакции в среде инертного газа, что позволило отказаться от проведения процесса при низких температурах и применения пожаро-взрывоопасного гексана для осаждения целевого ■ продукта.

3. Разработан высокоэкономичный метод получения этанольного сольвата цефотаксима, основанный на ацилировании Л, О-бис-триметилси-лильного производного 7-АЦК 2-бензтиазолиловым тиоэфиром 2-АТМУК, позволивший, по сравнению с ранее разработанным методом, существенно упростить процесс (отсутствуют стадии введения и снятия защитной

группы) и увеличить выход целевого продукта в 1,3 раза.

4. Разработан метод получения натриевой соли цефотаксима, пригодной для изготовления лекарственной формы препарата.

5. Разработаны условия анализа составов реакционных масс, полупродуктов и конечного продукта синтеза с применением методов ВЗЖХ и ЯМР-спектроскопии.

6. Результаты исследований по разработке усовершенствованного метода синтеза цефотаксима использованы при составлении опытно-промышленных регламентов на получение этанольного сольвата цефотаксима и натриевой соли цефотаксима.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Второв И. Б. , Желаев A.A. , Короткое М. Г. , Мезенцев A.C. , Ремизова Н. Ю. . Панина М. А., Чернышев А. И. Контроль состава полупродуктов в синтезе цефотаксима методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Антибиотики и медицинская биотехнология. -1987. - N 6. -С. 439-443.

2. А. с. 1496221 СССР, С 07 D 277/46.( Способ получения 242-хлорацетамидо-1,З-тиазол-4-ил)-2-С син)-метоксииминоуксусной кислоты/ С. М. Горбунова, Г. И. Тарасова, Т. В. Прохорычева, Ü.M. Якушина, 0. Я. Беляева, C.B. Саратовцев, И.Б. Второв, A.A. Желаев (СССР). - 6 с.

3. А. с. 1460956 СССР, С'07 D 301/06. Способ получения 7-[2-(2-хлорацетамидо-4-тиазолил)-2-(син)-метоксииминоацетамидо]-цеф-3-ем-4-карбоновой кислота / И. Б. Второв, Н. Ю. Ремизова, В. В. Лахина, A.A. Желаев, Е.Я. Зинченко, A.C. Мезенцев (СССР). - 4 с.

4. Желаев А. А., Второв И. Б. , Ремизова Н. Ю. , Иванова H. Е.. Мезенцев А. С. , Чернышев А. И., Шоршнев С. В. Контроль сгереоконфигурации полупродуктов синтеза цефалоспоринового антибиотика цефотаксима методом ЯМР и ^С // V-Московская конференция по органической химии и технологии: Тез. докл. - М., 1989. С. 234.

5. Второв И.Б., Иванова H.Е. , Желаев A.A., Литвина 0.В. , Ремизова Н.Ю., Мезенцев A.C. Цефотаксим - цефалоспориновый антибиотик третьего поколения // Всесоюзная конференция "Наука и производство в решении комплексной проблемы "Антибиотики": Тез. докл. - М. , 1989. С. 86.

6. Второв И. Б. , Иванова H. Е. , Желаев А. А. , Литвина О. В., Ремизова Н.Ю., Мезенцев A.C. Методы синтеза цефотаксима // Всесоюзная конференция "Наука и производство в решении комплексной проблемы •■Антибиотики": Тез. дек л. - М. , 1989. С. 87.