通過泰樂內酯羥基的選擇性氧化改進泰地羅新合成工藝

于 榮，趙伯龍，郭 佳，曾淑云

(寧夏泰益欣生物科技有限公司， 銀川 750205)

泰地羅新(圖1)是一種新型泰樂菌素衍生類廣譜抗菌藥，對一些革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌均具有抗菌活性[1-3]。目前有報道的合成泰地羅新的主要方法，均為對泰樂菌素(圖2)的水解產物C20,23上的取代基進行修飾，得到20,23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰勒內酯[4～6]，即泰地羅新。其中C-20羥基的修飾為合成泰地羅新反應中最關鍵的步驟。但目前有文獻報道的方法，大部分是對C-20羥基進行碘代后，與哌啶進行親核取代。

圖1 泰地羅新Fig 1 Tildipirosin

采用這種路線合成泰地羅新主要面臨兩個難點問題：碘化劑價格昂貴，碘化反應合成效率低，都會造成泰地羅新產品的成本居高不下。無論是采用碘、碘鹽還是NIS之類的有機碘化物作為碘代劑，成本都是工業化過程中繞不開的難題。由于泰地羅新是用于規模化家畜養殖過程中的呼吸道疾病的預防與治療，預期使用規模極大。如果藥品價格過高，將直接影響產品的市場前景。因此，需要一種新的合成路線，取代碘化物的使用，降低泰地羅新的合成成本。

也有報道采用硼氫化鈉還原C-23位羰基為羥基[7]，同時將兩個羥基進行鹵代。但羥基鹵代過程如使用三苯基膦法[8]，生成的三苯氧磷難以分離，且污染環境。之后使用對甲苯磺酰氯進行鹵代[9]，生成的對甲苯磺酸酯與鹵代物極性相似，難以判斷反應得率也很難分離產物。

圖3 20-羥基-23羰基-5-O-碳酶氨糖泰樂內酯Fig 3 5-O-Mycarose tylosin

研究同樣以修飾C-20羥基入手，采用TEMPO選擇性氧化法[10]，利用C-20羥基是泰樂內酯上唯一伯羥基進行選擇性氧化，將C-20羥基氧化為羰基，再與哌啶反應，合成泰地羅新。

1 材料與設備

表1與表2的內容為本研究所使用的主要原料與設備儀器。

表1 所用主要試劑列表Tab 1 List the main reagents used

表2 所用主要儀器設備列表Tab 2 The main equipment list

2 實驗方法

實驗為避免C-23位羰基對TEMPO氧化的影響，先將其進行氨基取代，然后對取代物進行水解，使C-20羥基暴露，再進行TEMPO氧化，得到C-20羰基化的泰樂內酯，再第二次使用氨基取代，得到泰地羅新。

2.1 C-23的Wallach加成反應 取18.32 g(0.02 mol)泰樂菌素堿，溶于200 ml甲苯中。氮氣保護下升溫至45 ℃，加入1.89 g(0.022 mol)哌啶，混合均勻后，升溫至70 ℃。緩慢滴加1.11 g(0.024 mol)甲酸，滴加完畢后保溫反應120 min，降溫至室溫，得到23-哌啶基-泰樂菌素堿的甲苯溶液(圖4)。

圖4 23-哌啶基-泰樂菌素的合成Fig 4 Prepartion of 23-piperidin-tylosin

2.2 5-d-脫氧-阿洛糖的水解 向23-哌啶基-泰樂菌素堿的甲苯溶液內加入250 mL純化水，使用42%的氫溴酸將水相pH調整至3～4之間，常溫下攪拌萃取30 min，分去有機相。繼續滴加42%氫溴酸，將pH調整至0.5，緩慢升溫至57 ℃，保溫反應5 h。反應結束后降至室溫，加入200 mL二氯甲烷，用20%的NaOH溶液將pH調節至8.5，常溫下萃取30分鐘，分去水相，得到20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯二氯甲烷溶液(圖5)。

圖5 20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯的合成Fig 5 Prepartion of 5-O-Mycarose tylosin

2.3 TEMPO選擇性氧化 在500 mL單口燒瓶中加入KBr20 g，再投入10 g的NaClO，加入100 mL純化水，攪拌至全部溶解，用飽和NaHCO3將溶液pH調節至8.0，得到NaClO/KBr的緩沖溶液。將20-羥基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯二氯甲烷溶液在氮氣保護下降溫至0 ℃，加入3.460 g(0.024 mol)2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物，保溫0 ℃并保持氮氣保護下，充分攪拌至溶液為均勻的暗紅色。緩慢滴加NaClO/KBr的緩沖溶液，直至溶液由暗紅變為明亮的橙黃色。此時C-20為羥基被選擇性氧化為羰基，得到20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯二氯甲烷溶液(圖6)。

圖6 20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯的合成Fig 6 Prepartion of 20-carbonyl-5-O-Mycarose tylosin

2.4 C-20羰基取代 20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯二氯甲烷溶液氮氣保護下升溫至30 ℃，加入1.89 g(0.022 mol)哌啶，混合均勻后，升溫至400 ℃。緩慢滴加1.11 g(0.024 mol)甲酸，滴加完畢后保溫反應240 min。降溫至室溫，加入100 mL純化水，用24%的氫溴酸調整pH至4.0，萃取30 min，分去有機相。再加入100 mL醋酸丁酯，用20%的NaOH調節pH至8.0，萃取30 min，分去水相， 將有機相蒸干，得到泰地羅新(圖7)。

圖7 泰地羅新的合成Fig 7 Prepartion of tildipirosin

3 結果與分析

研究的關鍵在于對C-20的選擇性氧化，因此需要對本步驟的產物，即關鍵中間體20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯進行結構確認。同時通過液相色譜法，確定終產物泰地羅新的收率。

3.1 鑒別 為確認實驗結果，研究對關鍵中間體20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯進行結構確認，分別以液質聯用與核磁共振確認了關鍵中間體結構，驗證反應可行性，結果如表3、表4所示。

表3 液質聯用分子量分布數據Tab 3 Liquid lc/molecular weight distribution data

表4 核磁共振結果Tab 4 Nuclear magnetic resonance (NMR) results

3.2 反應得率 研究使用外標法測定了終產物泰地羅新的含量(圖8)，采用280 nm吸收波長，流動相采用乙腈∶甲醇∶0.05 mol/L磷酸二氫鉀=3∶3∶4的混合溶液，固定相采用C18 3.5 μm色譜柱進行檢測。標準品標稱含量992 mg/g。

圖8 泰地羅新HPLC圖譜Fig 8 HPLC figure of tildipirosin

經檢測，樣品在14.770 min出峰，與標準品出峰時間一致，峰面積96.4%，外標法計算樣品含量為971 mg/g，以此數據核算產物收率，反應總摩爾收率為90.11%。

4 討論與結論

作為新一代十六元大環內酯類抗生素產品，泰地羅新的產業化生產越來越受到業內的關注。傳統的合成路線受到原料成本高、反應條件苛刻等客觀因素的影響，導致產品成本始終居高不下，使這一原本用于大規模養殖業的高效抗生素難以向市場大規模推廣。

實驗結果表明，采用TEMPO氧化路線得到的產物分子量、碳氫譜分析結果與20-羰基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯完全相符，證明氧化法合成20-羰基基-23-哌啶基-5-O-碳酶氨糖-泰樂內酯的合成路線是可行有效的。新路線不使用昂貴的碘化劑，也規避了碘化反應苛刻的反應條件帶來的副反應影響，降低了整體反應成本。

通過對新氧化得到的C23位羰基與哌啶進行Wallach反應，得到泰地羅新與標準品出峰時間一致，峰面積96.4%，外標法計算樣品含量為971 mg/g，以此數據核算產物收率，反應總摩爾收率為90.11%。進一步證明了本研究所設計合成路線的可行性。

研究有效利用了2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物在多羥基化合物的位阻效應，在進行C23羥基氧化反應時不影響其他碳位的羥基，已達到選擇性反應的目的。區別于傳統的碘代工藝路線，反應條件溫和，成本低廉，更適宜工業化生產。