噻克硝唑的光学对映体、制备方法及其用途 【技术领域】
本发明涉及噻克硝唑的光学对映体，即(R)-(-)-噻克硝唑或/和(S)-(+)-噻克硝唑。由噻克硝唑的消旋体在手性合成脂肪酶的作用下和醋酸乙烯酯反应生成(R)-(-)-噻克硝唑的醋酸酯，纯化该酯，水解转化为光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑，(S)-(+)-噻克硝唑因为没有反应，可通过纯化母液得到；或者先将噻克硝唑的消旋体制备成醋酸酯，使醋酸酯在手性合成脂肪酶的作用下进行选择性水解得到光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑，而(S)-(+)-噻克硝唑则仍以醋酸酯的形式存在，该醋酸酯水解转化为光学纯的(S)-(+)-噻克硝唑。该化合物可用于抗厌氧菌、抗滴虫地药物。
背景技术
噻克硝唑是一抗厌氧菌、抗滴虫的5-硝基咪唑类抗生素，目前市场上销售和临床应用的是其消旋体。
关于(R)-(-)-噻克硝唑和(S)-(+)-噻克硝唑以及它们的药理活性差异的文章未见报道。制备噻克硝唑光学对映体的文章也未见有报道。只有Skupin，R.等(Skupin，R.，et al，Tetrahedron：Asymmetry，1997，8，2453)利用手性合成脂肪酶PS(Lipase PS)不对称成酯获得奥硝唑的某一光学对映体。
【发明内容】
本发明的目的就是提供噻克硝唑的光学对映体，该光学对映体可以分别是(R)-(-)-噻克硝唑或/和(S)-(+)-噻克硝唑。
本发明的目的还提供一种从噻克硝唑的消旋体利用酶法拆分制备(R)-(-)-噻克硝唑或/和(S)-(+)-噻克硝唑的方法。
本发明的另一目的是提供(R)-(-)-噻克硝唑或/和(S)-(+)-噻克硝唑的用途，即用于抗厌氧菌、抗滴虫的药物。
本发明得到噻克硝唑的光学对映体，(R)-(-)-噻克硝唑或/和(S)-(+)-噻克硝唑，其结构式是：
(R)-(-)-噻克硝唑 或/和 (S)-(+)-噻克硝唑。
本发明的制备方法是使噻克硝唑的消旋体在手性合成脂肪酶的作用下和醋酸乙烯酯反应生成(R)-(-)-噻克硝唑的醋酸酯，纯化该酯，水解转化为光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑，(S)-(+)-噻克硝唑因为没有反应，可通过纯化母液得到；或者先将噻克硝唑的消旋体制备成噻克硝唑的消旋体的醋酸酯，使该醋酸酯在手性合成脂肪酶的作用下进行选择性水解得到光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑，而(S)-(+)-噻克硝唑则仍以醋酸酯的形式存在，该醋酸酯水解即可转化为光学纯的(S)-(+)-噻克硝唑。
本发明的制备方法是将噻克硝唑的消旋体溶于醋酸乙烯酯中，加入手性合成脂肪酶，10～50℃反应1～40天，推荐反应温度为25～35℃，反应时间以检测为准。所述的噻克硝唑的消旋体与醋酸乙烯酯摩尔比是1∶1～100，因为醋酸乙烯酯在本发明中可以作为溶剂，所以采用更多的醋酸乙烯酯对本发明的结果没有影响。所述的噻克硝唑的消旋体与手性合成脂肪酶的重量比为1∶0.1～10，推荐重量比为1∶0.5-2。
反应毕，滤去手性合成脂肪酶，反应液浓缩至干，柱层析分离得光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯和(S)-(+)-噻克硝唑。
(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯用无机酸或其水溶液水解，反应结束后，加碱性溶液中和，非水溶性有机溶剂萃取，即可获得光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑。
上述(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯、(R)-(-)-噻克硝唑或(S)-(+)-噻克硝唑的光学纯度若达不到要求，可在有机溶剂中进行多次重结晶至达到要求为止。
光学纯度达不到要求的(R)-(-)-噻克硝唑(含少量(S)-(+)-噻克硝唑)可再与醋酸乙烯酯按照上述方法反应制备(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯，柱层析分离除去少量的(S)-(+)-噻克硝唑，再将制得的(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯水解，得光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑。
光学纯度达不到要求的(S)-(+)-噻克硝唑(含少量(R)-(-)-噻克硝唑)可再与醋酸乙烯酯按照上述方法反应，使残留的少量(R)-(-)-噻克硝唑生成醋酸酯，柱层析分离除去少量的(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯，得光学纯的(S)-(+)-噻克硝唑。
本发明的方法还可以将噻克硝唑消旋体的醋酸酯和手性合成脂肪酶在磷酸缓冲液(pH＝5.0～9.0)中，10～50℃反应1～40天，推荐反应温度为25～35℃，反应时间以检测为准。所述的噻克硝唑消旋体的醋酸酯与手性合成脂肪酶的重量比为1∶0.1～10，推荐重量比为1∶0.5-2。
反应毕，加入非水溶性有机溶剂萃取，滤去手性合成脂肪酶，合并萃取液，减压浓缩至干，柱层析分离得光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑和(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯。(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯在酸性条件下水解，得光学纯的(S)-(+)-噻克硝唑。
上述(R)-(-)-噻克硝唑、(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯或(S)-(+)-噻克硝唑的光学纯度若达不到要求，可在有机溶剂中进行多次重结晶至达到要求为止。
光学纯度达不到要求的(R)-(-)-噻克硝唑(含少量(S)-(+)-噻克硝唑)可先用常规方法制备成醋酸酯，将制得的(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯按照上述方法再次反应，柱层析分离除去未反应的少量(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯，得光学纯的(R)-(-)-噻克硝唑。
光学纯度达不到要求的(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯(含少量(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯)可按照上述方法再次反应，柱层析分离除去已反应的少量(R)-(-)-噻克硝唑，将未反应的(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯水解，得光学纯的(S)-(+)-噻克硝唑。
噻克硝唑醋酸酯可以用常规方法从噻克硝唑的消旋体制备而成：如在有机溶剂中和-10～70℃将噻克硝唑的消旋体与乙酸酐或乙酰氯反应0.5～20小时，其中噻克硝唑的消旋体与乙酸酐或乙酰氯的摩尔比为1∶1～100，因为乙酸酐或乙酰氯在本发明中可以直接作为溶剂，所以采用更多的乙酸酐或乙酰氯对本发明的结果没有影响，也可以加入少量含氮化合物，如吡啶、六氢吡啶、三乙胺等作为催化剂，其中噻克硝唑的消旋体与催化剂的摩尔比为1∶0.1～5。
所述手性合成脂肪酶包括脂肪酶CAL(Candida antarctica Lipase，Novozym435)、脂肪酶AK(Lipase AK，from Pseudomonas fluorescens)、脂肪酶AYS(LipaseAYS，from Candida rugosa)、脂肪酶AS(Lipase AS，from Aspergillus niger)、脂肪酶PS(Lipase PS，from Pseudomonas cepacia)、脂肪酶PS-C(Lipase PS-C，fromPseudomonas cepacia)、脂肪酶PS-D(Lipase PS-D，from Pseudomonas cepacia)、猪胰脂肪酶(Porcine Pancreas Lipase，PPL)、脂肪酶A(Lipase A，from Aspergillusniger)、脂肪酶F-AP15(Lipase F-AP15，from Rhizopus oryzae)、脂肪酶G(Lipase G，from Penicillium camemberti)、脂肪酶M(Lipase M，from Mucor javanicus)、脂肪酶PS-C I(Lipase PS-C I，固定在陶瓷上)、脂肪酶PS-C II(Lipase PS-C II，固定在陶瓷上)和脂肪酶PS-D I(Lipase PS-D I，固定在陶瓷上)，推荐为脂肪酶CAL。
所述无机酸可以是硫酸、盐酸、磷酸等，推荐为浓盐酸；
所述碱可以是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、浓氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等，推荐用浓氨水；
所述非水溶性有机溶剂可以是氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚等，推荐为乙酸乙酯。
在本发明的方法中，使用的手性合成脂肪酶和醋酸乙烯酯可回收使用。
本发明的噻克硝唑的光学对映体不仅可以作为治疗抗厌氧菌、抗滴虫的药物，而且方法简便，是一种适于工业化生产的方法。
【具体实施方式】
通过下述实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
噻克硝唑11.1g，脂肪酶CAL 6.0g，醋酸乙烯酯80ml，混合，28℃搅拌反应4天，HPLC检测反应进程。反应毕，滤去脂肪酶，乙酸乙酯洗涤，浓缩至干，得油状物。柱层析分离得淡黄色固体(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯5.10g和黄色油状物(S)-(+)-噻克硝唑5.75g。
上述所得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯用乙酸乙酯-石油醚重结晶两次得棱柱状白色结晶3.29g([α]D20＝-48.7°(c＝0.81，CH2Cl2))，ee值大于0.99。将该结晶溶于20ml浓盐酸中，室温搅拌两天水解，用浓氨水中和，乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯萃取液，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤浓缩至干得油状物2.42g，用乙酸乙酯-石油醚重结晶得(R)-(-)-噻克硝唑晶体2.00g([α]D20＝-93.5°(c＝0.915，CH2Cl2))，ee值大于0.99，收率为36.0％(基于(R)-对映体)。
实施例2：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例1所得(S)-(+)-噻克硝唑5.75g用乙酸乙酯-石油醚(1∶1)重结晶三次得白色结晶3.19g([α]D20＝+83.6°(c＝1.125，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为57.5％(基于(S)-对映体)。
实施例3：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例1方法，噻克硝唑9.86g，脂肪酶AK 5.0g，醋酸乙烯酯70ml，混合反应10天，得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯4.54g和(S)-(+)-噻克硝唑4.97g。(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯重结晶两次，水解，再重结晶两次得(R)-(-)-噻克硝唑1.71g([α]D20＝-92.8°(c＝0.96，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为34.7％(基于(R)-对映体)。
实施例4：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例3所得(S)-(+)-噻克硝唑4.97g用乙酸乙酯-石油醚(1∶1)重结晶三次得白色结晶2.67g([α]D20＝+84.1°(c＝1.01，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为54.2％(基于(S)-对映体)。
实施例5：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例1方法，噻克硝唑10.5g，脂肪酶PS 6.0g，醋酸乙烯酯75ml，混合反应35天，得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯3.03g和(S)-(+)-噻克硝唑6.99g(含少量(R)-(-)-噻克硝唑)。(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯重结晶两次，水解，再重结晶两次得(R)-(-)-噻克硝唑1.21g([α]D20＝-93.0°(c＝1.01，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为23.0％(基于(R)-对映体)。
实施例6：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例5所得(S)-(+)-噻克硝唑6.99g用乙酸乙酯-石油醚(1∶1)重结晶四次得白色结晶3.19g([α]D20＝+49.8°(c＝0.99，CH2Cl2))，ee值为0.59，收率为60.8％(基于(S)-对映体)。
实施例7：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例1方法，噻克硝唑10.8g，脂肪酶CAL 6.2g，醋酸乙烯酯80ml，混合，28℃搅拌反应4天，HPLC检测反应进程。反应毕，滤去脂肪酶，乙酸乙酯洗涤，浓缩至干，得油状物。柱层析分离得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯4.91g和(S)-(+)-噻克硝唑5.67g。
上述所得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯4.91g用浓盐酸水解得(R)-(-)-噻克硝唑3.86g，以30ml醋酸乙烯酯溶解，加入脂肪酶CAL 2.1g，重复上述操作，得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯3.77g，水解，乙酸乙酯-石油醚重结晶得(R)-(-)-噻克硝唑晶体2.58g([α]D20＝-93.9°(c＝0.95，CH2Cl2))，ee值大于0.99，收率为47.8％(基于(R)-对映体)。
实施例8：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例7所得(S)-(+)-噻克硝唑5.67g，以45ml醋酸乙烯酯溶解，加入脂肪酶CAL 3.1g，混合反应4天，柱层析分离得(S)-(+)-噻克硝唑4.43g，乙酸乙酯-石油醚重结晶得(S)-(+)-噻克硝唑3.62g([α]D20＝+83.8°(c＝0.99，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为67.0％(基于(S)-对映体)。
实施例9：消旋的噻克硝唑醋酸酯的制备
9.25g噻克硝唑的消旋体，37.8ml醋酐，4ml吡啶，室温混合搅拌1小时。加入100ml冰水，二氯甲烷萃取，有机相水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩至干得油状物9.9g，用乙酸乙酯重结晶得消旋的噻克硝唑醋酸酯7.0g，收率为61.4％。
实施例10：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
噻克硝唑醋酸酯6.23g，脂肪酶CAL 4.5g，1M磷酸缓冲液(pH＝7)500ml，混合，28℃搅拌反应8天，HPLC检测反应进程。反应毕，加入500ml乙酸乙酯，搅拌，滤去脂肪酶，水相再用乙酸乙酯萃两次，合并乙酸乙酯萃取液，减压浓缩至干，柱层析分离得(R)-(-)-噻克硝唑2.00g和(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯3.14g。
上述所得(R)-(-)-噻克硝唑用乙酸乙酯-石油醚重结晶三次，得(R)-(-)-噻克硝唑棱柱状晶体1.09g([α]D20＝-93.8°(c＝1.00，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为41.5％(基于(R)-对映体)。
实施例11：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例10所得(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯3.14g，按实施例1方法，重结晶两次，水解，再重结晶两次得(S)-(+)-噻克硝唑1.32g([α]D20＝+84.4°(c＝0.97，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为52.2％(基于(S)-对映体)。
实施例12：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例10方法，噻克硝唑醋酸酯5.58g，猪胰脂肪酶4.0g，1M磷酸缓冲液(pH＝7)450ml，混合反应35天，得(R)-(-)-噻克硝唑1.71g和(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯2.91g。
上述所得(R)-(-)-噻克硝唑用乙酸乙酯-石油醚重结晶三次，得(R)-(-)-噻克硝唑棱柱状晶体0.91g([α]D20＝-93.1°(c＝0.99，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为40.2％(基于(R)-对映体)。
实施例13：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例12所得(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯2.91g，按实施例1方法，重结晶三次，水解，再重结晶两次得(S)-(+)-噻克硝唑0.98g([α]D20＝+83.9°(c＝0.92，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为43.3％(基于(S)-对映体)。
实施例14：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例10方法，噻克硝唑醋酸酯4.96g，脂肪酶CAL 2.7g，1M磷酸缓冲液(pH＝7)400ml，混合反应8天，得(R)-(-)-噻克硝唑1.56g和(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯2.52g。
上述所得(R)-(-)-噻克硝唑1.56g按实施例9方法制得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯1.14g，加入1M磷酸缓冲液(pH＝7)100ml和脂肪酶CAL 0.6g，重复上述操作，得(R)-(-)-噻克硝唑0.83g，乙酸乙酯-石油醚重结晶得(R)-(-)-噻克硝唑晶体0.72g([α]D20＝-93.1°(c＝1.00，CH2Cl2))，ee值大于0.99，收率为35.8％(基于(R)-对映体)。
实施例15：(S)-(+)-噻克硝唑的制备
实施例14所得(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯2.52g，脂肪酶CAL 1.6g，1M磷酸缓冲液(pH＝7)200ml，混合反应8天，反应产物柱层析分离得(S)-(+)-噻克硝唑醋酸酯2.04g，水解，乙酸乙酯-石油醚重结晶得(S)-(+)-噻克硝唑1.40g([α]D20＝+83.1°(c＝1.06，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为69.7％(基于(S)-对映体)。
实施例16：(R)-(-)-噻克硝唑的制备
按实施例1方法，噻克硝唑8.79g，回收的脂肪酶CAL 4.8g，回收的醋酸乙烯酯65ml，混合反应4天，得(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯3.95g和(S)-(+)-噻克硝唑4.52g。(R)-(-)-噻克硝唑醋酸酯重结晶两次，水解，再重结晶两次得(R)-(-)-噻克硝唑1.53g([α]D20＝-93.8°(c＝1.03，CH2Cl2))，ee值为0.99，收率为34.8％(基于(R)-对映体)。以上实施例中的ee值均为HPLC法测得。