他唑巴坦合成中環合反應中間體的異構體分離與二維核磁解析

陳斌 張小金 郭靖寧 劉英 張祥明 謝永居

摘 要 他唑巴坦是日本大鵬藥業公司開發的一種重要的β-內酰胺酶抑制劑。利用柱層析對其合成中環合反應的六元環異構體雜質進行分離，并用核磁氫譜1H-NMR、碳譜13C-NMR、二維核磁相關譜1H-1HCOSY、HSQC、HMBC以及DEPT135對分離的六元環異構體雜質進行了結構歸屬解析。

關鍵詞 他唑巴坦中間體 異構體 分離 核磁共振二維譜解析

中圖分類號：O657.61 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1533（2020）13-0073-04

Isolation and 2D-NMR analysis of intermediate isomer in the synthesis of tazobactam

CHEN Bin*， ZHANG Xiaojin， GUO Jingning， LIU Ying， ZHANG Xiangming， XIE Yongju**（Jiangxi Fushine Pharmaceutical Co.， Ltd.， Jiangxi Jingdezhen 333000， China）

ABSTRACT Tazobactam is an important β-lactamase inhibitor developed by Japan Taiho pharmaceutical company. The impurity of six-membered ring isomer in the cyclization reaction of tazobactam synthesis was isolated by column chromatography and analyzed by 1H-NMR， 13C-NMR， 1H-1HCOSY， HSQC， HMBC and DEPT135.

KEy WORDS tazobactam intermediate； isomer； isolation； 2D-NMR analysis

他唑巴坦為β-內酰胺酶抑制劑，由日本大鵬制藥公司開發并于1992年上市，常與哌拉西林或頭孢哌酮合用，與哌拉西林鈉聯合使用時，產生明顯的協同作用，廣泛用于治療嚴重全身性和局部感染、腹腔感染、下呼吸道感染、軟組織感染、敗血癥等，比已使用的其它抗菌復合劑具有更廣泛的抗菌譜及適應證，在克服耐藥性方面顯示出巨大優勢[1-3]。他唑巴坦有很多合成路線[4-8]，目前大部分的工業合成路線是以Tazo-A為起始原料，經開環形成二硫化物Tazo-B， 再經環化反應形成中間體 Tazo-C（圖1），同時會形成六元環異構體[9-10]。對此六元環異構體的結構確證對于產品質量方面的控制具有重要的意義。截止目前，未見該化合物的核磁結構解析文獻報道。本文利用柱層析對合成Tazo-C的環合反應產生的六元環異構體雜質進行分離，并用核磁氫譜1H-NMR、碳譜13C-NMR、二維核磁相關譜1H-1HCOSY、HSQC、HMBC以及DEPT135對分離的六元環異構體雜質進行了歸屬解析。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

400 MHz NMR核磁共振儀（Bruker公司）；UTP-313電子天平（上海花潮電器有限公司）；Xevo G2-XS Tof質譜儀、E2695液相色譜（Waters公司）。

1.2 試劑

化合物Tazo-A（99%，江西富祥藥業股份有限公司）；2-巰基苯丙噻唑、亞硝酸鈉、碳酸氫鈉（分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；甲苯、鹽酸、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷（均為分析純）和 粒徑50～74 mm 硅膠（國藥集團化學試劑有限公司）。

1.3 實驗方法

1H-NMR、13C-NMR、DEPT 135、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC均在Bruker公司400 MHz核磁共振波譜儀上測定。1H-NMR的觀測頻率為400 MHz，13C-NMR的觀測頻率為100 MHz。核磁共振實驗采用5 mm直徑核磁管，一維、二維核磁實驗均在控溫下進行。

2 六元環異構體的分離

參考文獻合成Tazo-C[11]，反應料液旋轉蒸發干燥，得約40 g Tazo-C，加乙酸乙酯30～40 ml溶解，搖勻，加硅膠60～80 g，攪拌均勻，旋轉蒸發干燥，使呈粉末態，備用。

取玻璃柱（直徑8.5 cm，柱長80 cm），加入硅膠至約3/5柱體積。加入洗脫液，（正己烷-乙酸乙酯20∶1），至柱子中硅膠呈均一狀。然后，緩慢加入上述粉末，加入洗脫液開始過柱，常壓過柱，收集洗脫液，在過柱約8～9 L時，目標產物開始出現，收集過柱液，液相檢測。收集含有六元環異構體料液，自然蒸發，析晶可得純度較好的固體0.5 g。經HPLC檢測其純度為100%（圖2，左為六元環異構體特征峰，右為他唑巴坦特征峰）；質譜檢測其分子量為401（[M+Na]+以及[2M+Na]+）（圖3）。

3 六元環異構體雜質的核磁共振解析

1H-NMR譜（圖4）中顯示分子中共有多組質子信號，共20個質子。δ 7.26的質子為溶劑質子信號。13C-NMR（圖5）示出樣品分子有多組C信號，分子中共含21個碳。DEPT135譜圖（圖6）顯示有2組仲碳、9組叔碳或伯碳，其余為季碳。依據HSQC譜圖（圖7）可以確認各組碳與氫的連接關系。1H-NMR譜圖中，δ 1.50（s， 3H）為單峰，且為3個質子，根據甲基的出峰規律，歸屬為H26， 對應的HSQC譜圖（圖7）中δ 28.97歸屬為C26。

根據DEPT135譜圖，可知δ 62.23為季碳，因此可歸屬為C19。

1H-NMR譜圖中，δ 7.35為10個質子，根據芳香族質子的出峰規律，可以歸屬為H1/H2/H3/H4/ H6和H7/H9/H10/ H11/H12，HSQC中對應的碳為δ 126.89，δ 127.50，δ 128.46，δ 128.66，δ 128.78，δ 138.65和138.70。

1H-NMR譜圖中，δ H 6.89為單峰，且為1個質子，結合HSQC以及DEPT135， 所對應的δ 79.06為叔碳，HMBC（圖8）中，δ 6.89與芳環碳有相關，因此δ 6.89（s， 1H）歸屬為H13， δ 79.06歸屬為C13。

結合13C-NMR以及DEPT135， δ 164.53和δ 166.28為季碳，又根據HMBC圖，δ 166.28與H13有相關，因此，δ 166.28歸屬為C15，δ 164.53歸屬為C24。

結合HSQC以及1H-NMR譜，質子δ 2.62（d， 2H， J=16 Hz）與質子δ 3.61（d， 2H， J =16 Hz）為同碳質子，且為仲碳質子；質子δ 2.99（d， 2H， J=16 Hz）與質子δ3.36（d， 2H， J=16 Hz）為同碳質子，且為仲碳質子。又根據HMBC圖，C24與質子δ 2.99（d， 2H， J=16Hz）與質子δ 3.36（d， 2H， J=16 Hz）有相關，因此，質子δ 2.99（d， 2H， J=16 Hz）與質子δ 3.36（d， 2H， J =16 Hz）歸屬為H23，HSQC中對應的δ 45.85為C23； 質子δ 2.62（d， 2H， J =16 Hz）與質子δ 3.61（d， 2H， J=16 Hz）歸屬為H18， HSQC中對應的δ 37.46為C18。

1H-1HCOSY圖（圖9）中，H23與δ 4.97有相關，因此δ 4.97歸屬為H21， HSQC中對應的δ 46.49為C21。

根據HMBC圖，C15與δ 4.85有相關，且對應的DEPT135中δ 61.19為叔碳，因此δ 4.85歸屬為H17， δ61.19歸屬為C17。

由上述分析知，δ 126.89，δ 127.50，δ 128.46，δ128.66，δ 128.78，δ 138.65和138.70為芳香族碳，根據HSQC， δ 138.65和138.70為季碳，因此δ 138.65和138.70歸屬為C5/C8。HMBC圖中，δ 126.89，δ 127.50與H13相關，因此δ 126.89，δ 127.50歸屬為C7/C9和C4/C6。根據苯環的對稱以及豐度規律，δ 128.46和δ128.66歸屬為C2/C11， 豐度最高的δ 128.78歸屬為C1/ C3/C10/C12。至此，六元環異構體的結構見圖1、氫譜和碳譜歸屬結果見表1和表2。

4 討論

本文采用柱層析制備分離了他唑巴坦中間體六元環異構體并用一維核磁和二維核磁1H-NMR、13C-NMR、DEPT135、1H-1HCOSY、HSQC、HMBC技術解析了六元環異構體雜質的分子結構，實現了對此雜質的氫譜和碳譜的全歸屬，后續可以對此雜質的衍生化反應以及反應過程中出現的Tazo-C產品和六元環異構體雜質比例等方面進行研究。

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