稳定化碳青霉烯中间体及其合成用途 【发明背景】
本发明涉及碳青霉烯类化合物的稳定形式及其在合成中作为中间体的应用。具体来说，所述稳定形式可有效减少与碳青霉烯制备有关的降解作用并且提高总收率。
发明概述
本申请公开了一种如式1所示的稳定化碳青霉烯中间体化合物或其盐，其中P代表羧基保护基和X代表电荷平衡基团。
此外，本发明公开了一种式2所示化合物或其可药用盐或酯的合成方法：其中X代表电荷平衡基团，该方法包括：将式1化合物脱保护，制得式2所示的化合物。发明详述
在此所用的术语“稳定形式”是指在吡咯烷的氮原子上形成氨基甲酸酯基的化合物，如化合物1中所示。可以按照合成路线A制得氨基甲酸酯1。
合成路线A-1
下面的合成路线A-2提供了一种合成1β-甲基碳青霉烯类化合物的优选方法。
合成路线A-2
可以按照下列出版物所公开的方法来制备化合物3和3’：美国专利4994568，授权于1991.2.19；美国专利5478820，授权于1995.12.26；美国专利4269772，授权于1981.5.26；美国专利4350631，授权于1982.9.21；美国专利4383946，授权于1983.5.17；美国专利4414155，授权于1983.11.8；四面体通讯，21，2783(1980)；美国化学学会会志108，6161(1980)；和美国化学学会会志108，4675(1986)。上述文献的内容在此引入作为参考。
按照Betts等人在美国专利5478820中公开的方法可以制得化合物4和4’。
磷酸烯醇酯3在碱的存在下通过与侧链前体4反应制得式I化合物或其盐。此反应一般是在低温，如约-30℃-约-50℃下进行。适用于上述反应的碱包括有机碱和无机碱。此处优选氢氧化钠。
该反应是在有机溶剂中进行，例如N-乙基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等。
反应中过量存在的碱可通过，例如加入酯(如乙酸异丙酯或乙酸乙酯)来灭活。
偶联后，碳青霉烯因与二氧化碳源结合而得到稳定。由此得到式I所示的过渡结构，其中X+代表电荷平衡抗衡离子。二氧化碳源的例子包括：二氧化碳气体；碳酸氢盐，如碳酸氢钠和碳酸氢钾；和碳酸盐，如碳酸钠和碳酸钾。
稳定化作用是在基本中性至弱碱性的条件下进行，如pH约为7.0-约8.5。
稳定化之后，将所述碳青霉烯脱保护，由此脱除3-羧基保护基。在氢解过程中吡咯烷的氮仍然维持氨基甲酸酯形式。
优选的脱保护反应是氢解，所述氢解采用了氢气或可生成氢地化合物。
氢解能有效地脱去3-羧酸酯上的保护基，并且基本上不使β-内酰胺环或吡咯烷胺的稳定氨基甲酸酯破裂。
通常，所述的氢解是在金属催化剂的存在下进行。在优选的反应中采用了氢气和钯(Pd/C)催化剂。若需要，可以加入碱。优选碱是氢氧化钠或碳酸氢钠。
吡咯烷N-氨基甲酸酯的稳定性取决于pH，并且很容易在中性或弱酸性条件下转化为非取代吡咯烷胺或铵盐。此后可以对碳青霉烯或其盐或酯进行分离、配制或加工。
在此所用的二氧化碳源是指二氧化碳气体以及在溶解后生成二氧化碳的化合物。其代表例包括：碳酸盐和碳酸氢盐，例如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾。优选碳酸盐和碳酸氢盐。最优选的二氧化碳源是碳酸氢钠。
在脱保护之前或脱保护期间，反应介质内可以含有二氧化碳源。这些保护基团很容易被脱去，也就是说在需要时，可以采用不引起分子其余部分断裂或破碎的方法脱去上述保护基。所述方法包括：化学水解或酶促水解，在温和条件下用化学还原剂或氧化剂处理，用氟离子处理，用过渡金属催化剂和亲核试剂处理，以及催化氢解。
适当的羧基保护基的例子是：二苯甲基、邻-硝基苄基、对-硝基苄基、2-萘甲基、烯丙基、2-氯代烯丙基、苄基、2，2，2-三氯乙基、三甲硅烷基、叔-丁基二甲基硅烷基、叔-丁基二苯基硅烷基、2-(三甲硅烷基)乙基、苯甲酰甲基、对-甲氧基苄基、丙酮基、对-甲氧基苯基、4-吡啶基甲基和叔丁基。优选的羧基保护基是对-硝基苄基。
所属领域技术人员也了解其他多种适用的保护基，参见T.W.Greene，有机合成中的保护基，John Wiley & Sons，Inc.，1981(第2和5章)。
Berge，S.M.等人在药物科学杂志66(1)：1-16(1977)中列举了多种成盐离子，该文献的内容在此引入作为参考。电荷平衡基团X维持总电荷为中性。优选X代表一种可药用成盐阳离子。
优选的成盐阳离子选自：钠离子、钾离子、钙离子和镁离子。
更优选的成盐阳离子选自Na+、Ca+2和K+。
上述成盐阳离子使电子达到平衡并使全部电荷中和。碳青霉烯上带电基团的数量决定了可以有0-3个正电荷存在。这很大程度上是pH的作用，当pH较低时，负离子可被质子化。总的组合物内也可以存在不同的抗衡离子。例如，在所述药物组合物中同时含有钙离子和钠离子以使全部电荷中和。因此，所述抗衡离子可以在较宽的范围内变化。通常，一种或多种抗衡离子是为可药用阳离子。
本发明中生成的化合物具有不对称中心，因而存在外消旋体、外消旋混合物以及各种非对映异构体。本发明涉及所有上述异构体(包括旋光异构体)的合成方法。
实施例1
将磷酸烯醇酯3a(150mg)溶解在575ml N-乙基-吡咯烷酮中，并且将生成的溶液冷却至-40℃--45℃。另外，在约20℃和真空脱气的条件下，将盐酸盐4a(1.01当量)溶解在N-乙基吡咯烷酮(330ml)和水(40ml)的混合物中。在保持温度低于30℃的条件下，将8N氢氧化钠(3.0当量)溶液加入到溶液中。将此溶液加入到-35℃--45℃的磷酸烯醇酯3a溶液内。-40℃下反应2小时后，用600ml二氯甲烷稀释含有6a的反应混合物并且转移到含有55g碳酸氢钠、32.5 5％钯炭催化剂的1.0L水和600ml二氯甲烷的混合物中，生成6b。用二氧化碳将pH调至7-8。
在50psi氢气压和5-10℃的条件下，将该混合物搅拌2小时，同时用1N氢氧化钠将混合物的pH调控在约7.2。3小时后，用10％HCl(500ml)将混合物的pH调至5.5，经粉状纤维素(Solka floc)过滤该混合物并用水洗涤。分离各层，用1N碳酸氢钠(320ml)将水层的pH调至5.5-6.4。用二氯甲烷提取后，该水溶液中含有稳定形式的产物，利用疏水树脂以约5℃的0.05M碳酸氢钠溶液作为洗脱剂纯化该水溶液，得到化合物6c。
在约5℃下，用微孔Nanomax-50 Helicon RO60膜、通过纳米级过滤将上述溶液浓缩，得到含有约120g/L稳定形式的产物6c的溶液。
实施例2
采用实施例1中的原料，用冰醋酸将pH调至7.5-5.50，通过加入甲醇和1-苄醇令产物结晶，过滤后得到70g-钠盐。
尽管本发明详细描述了本发明的某些优选实施方案，许多改进的实施方案也属于本发明权利要求书所述的保护范围。所以，本发明不局限在上述实施例。