莫西沙星的合成工藝及進(jìn)展前言莫西沙星系德國Bayer公司研發(fā)的新型8-甲氧基氟喹諾酮類抗菌藥，1999年在德國和美國上市，我國上市的有其片劑、膠囊劑及注射液。本品既保持了早期氟喹諾酮類藥物對革蘭陰性菌的抗菌活性，同時增強(qiáng)了對革蘭陽性球菌，非典型病原體如支原體、衣原體，以及軍團(tuán)菌屬和厭氧菌的抗菌活性，具有廣譜、高效、低毒、呈低水平耐藥、無明顯光毒性等優(yōu)點(diǎn)，可用于治療呼吸道感染。莫西沙星為人工合成抗菌藥喹諾酮類（喹諾酮類，又稱吡酮酸類或吡啶酮酸類，是一類較新的合成抗菌藥。喹諾酮類以細(xì)菌的脫氧核糖核酸（DNA）為靶。妨礙DNA回旋酶，進(jìn)一步造成細(xì)菌DNA的不可逆損害，達(dá)到抗菌效果。本類藥物與許多抗菌藥物間無交叉耐藥性，是理想的抗菌藥）的一種，具體發(fā)展如下：第一代:1962年萘啶酸，抗菌譜窄,對大多數(shù)G-菌有效，但對銅綠假單胞菌無效，抗菌力弱，口服吸收差,血藥濃度低,AR多,現(xiàn)已淘汰；第二代:1974年吡哌酸，抗菌活性＞萘啶酸,抗菌譜由G-菌擴(kuò)大到部分G+菌，對銅綠假單胞菌有效，但血藥濃度低，主要用于尿道或腸道感染；第三代:1979年諾氟沙星、環(huán)丙沙星等口服易吸收,血藥濃度大為提高，分布廣,擴(kuò)大和增強(qiáng)了抗菌活性：G+球菌、衣原體、支原體、軍團(tuán)菌及分枝桿菌；第四代:1999年莫西沙星，加替沙星等吸收快，體內(nèi)分布廣，抗菌作用進(jìn)一步增強(qiáng)：既保留了錢三代抗G-菌的活性，又明顯增強(qiáng)了G+菌的活性，特別是增加了對厭氧菌的抗菌活性；臨床既用于需氧菌感染，也用于厭氧菌感染，還可用于混合感染，對絕大多數(shù)致病菌的綜合臨床療效已經(jīng)達(dá)到或超過了β－內(nèi)酰胺類抗生素。第一章莫西沙星概述1.1物理性質(zhì)化學(xué)名：1-環(huán)丙基-6-氟-1,4-二氫-8-甲基-7-[(4aS,7aS)-八-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶-6-基]-4-氧代-3-喹啉羧酸性狀:白色結(jié)晶粉末熔點(diǎn)：203-207℃比旋光度:-193°1.2藥理特性莫西沙星是廣譜和具有抗菌活性的8-甲氧基氟喹諾酮類抗菌藥。莫西沙星在體外顯示出對革蘭陽性菌，革蘭陰性菌，厭氧菌，抗酸菌，和非典型微生物如支原體，衣原體和軍團(tuán)菌有廣譜抗菌活性。抗菌作用機(jī)制為干擾Ⅱ、Ⅳ拓?fù)洚悩?gòu)酶。拓?fù)洚悩?gòu)酶是控制DNA拓?fù)浜驮贒NA復(fù)制、修復(fù)和轉(zhuǎn)錄中的關(guān)鍵酶。其殺菌曲線表明，莫西沙星是具有濃度依賴性的殺菌活性。最低殺菌濃度和最低抑菌濃度基本一致。莫西沙星對β-內(nèi)酰胺類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素耐藥的細(xì)菌亦有效。通過感染的實(shí)驗(yàn)動物模型證實(shí)，莫西沙星體內(nèi)活性高。導(dǎo)致對青霉素類、頭孢菌素類、糖肽類、大環(huán)內(nèi)酯類和四環(huán)素類耐藥的耐藥機(jī)制不影響莫西沙星的抗菌活性。莫西沙星和這些抗菌藥無交叉耐藥性。至今未發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性的出現(xiàn)。莫西沙星的8-甲氧基部分與8-氫部分相比具有對革蘭陽性菌高活性和耐藥突變的低選擇性。7位的二氮雜環(huán)取代能阻止活性流出，該活性流出為氟喹諾酮耐藥機(jī)制。體外試驗(yàn)顯示經(jīng)過多步變異才能緩慢的出現(xiàn)對莫西沙星的耐藥性。總之其耐藥率很低(10-7-10-10)。序列的將細(xì)菌暴露在低于莫西沙星MIC濃度時只能使MIC值有少量的增加。其它喹諾酮類之間存在交叉耐藥。但是，一些對其它喹諾酮類耐藥的革蘭陽性菌和厭氧菌對莫西沙星敏感。通過對兩名志愿者服用莫西沙星后的研究觀察到下列變化:大腸桿菌，芽孢桿菌，普通擬桿菌，腸球菌，克雷白桿菌和厭氧菌如:雙歧桿菌，真桿菌和消化鏈球菌等減少。這些變化在兩周內(nèi)可以恢復(fù)正常，未發(fā)現(xiàn)艱難梭菌毒素。1.3不良反應(yīng)氟喹諾酮類抗菌藥普遍具有良好的安全性和耐受性，其不良事件通常輕微且短暫，極少因此而停止治療。胃腸道反應(yīng)（如腹瀉和惡心等）、中樞神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)（如頭痛和頭暈等）和藥疹是這類藥物最常見的不良反應(yīng)[3]。此外還會出現(xiàn)肝酶升高、光敏性皮炎。

第二章合成工藝2.1合成工藝一由(4aS-順)-八氫-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶（2）和1-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氫-3-喹啉羧酸（3）兩部分合成2.1.1(4aS-順)-八氫-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶（2）的合成2.1.1.1以2,3-吡啶二羥酸為起始原料以2,3-吡啶二羥酸（4）為原料，經(jīng)7步反應(yīng)得2產(chǎn)率為32.1%。合成路線如下：該法優(yōu)點(diǎn)是各步反應(yīng)產(chǎn)率較高，原料4易得，除化合物5環(huán)合得化合物6時，反應(yīng)時間過長（48h），總體上仍為工業(yè)上可行。以N-二甲氨基丙烯亞胺和N-苯甲基順丁烯亞胺為起始原料以N-二甲氨基丙烯亞胺（8）和N-苯甲基順丁烯亞胺（9）為原料，經(jīng)7步反應(yīng)合成。合成路線如下：該法優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件比較溫和，操作簡單，產(chǎn)品光學(xué)純度較高。也可用中間體10或11為起始原料按同樣路線合成2。2.1.21-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氫-3-喹啉羧酸（3）的合成以2,3,4,5,6-五氟苯腈為起始原料以2,3,4,5,6-五氟苯腈（12）為原料經(jīng)13步反應(yīng)得3（熔點(diǎn)為184-185℃）。合成路線如下該法優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)起始物易得，但反應(yīng)過程中需用高壓釜、液氨、劇毒物質(zhì)氰化鉀，對反應(yīng)設(shè)備要求高。因化合物13的前體2,4,5-三氟-3-甲氧基苯甲酸系加替沙星（Gatifloxacin）的氟喹諾酮環(huán)中間體，該中間體在市場上十分便宜，因此以2,4,5-三氟-3-甲氧基苯甲酸為起始原料按同樣路線合成3，更適宜工業(yè)化生產(chǎn)。以2,3-二氟-6-硝基苯酚為起始原料以2,3-二氟-6-硝基苯酚(15)為原料,經(jīng)5步反應(yīng)得3.合成路線如下該法優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)路線短，但起始原料不易得。以3-甲氧基-2,4,5-三氟硝基苯為起始原料-甲氧基-2,4,5-三氟硝基苯(16)為原料，經(jīng)4步反應(yīng)得3。合成路線如下：該法優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)路線較短，反應(yīng)條件溫和，但有些步驟的反應(yīng)時間過長，且反應(yīng)起始物不易得，價格較高。2.1.3莫西沙星(1)的合成7和3反應(yīng)經(jīng)10%鹽酸乙醇溶液處理得目標(biāo)產(chǎn)物1。以14和2為主要原料的一鍋合成法，經(jīng)6步反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物1。合成路線如下：該法優(yōu)點(diǎn)是所有反應(yīng)都在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，中間產(chǎn)物無需分離提純，減少了操作過程中的損失，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率，符合工業(yè)化生產(chǎn)要求。2.2合成工藝二由（S,S）-八氫-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶（8）和1-環(huán)丙基-6,7-二氟-1,4-二氫-8-甲氧基-4-氧代喹啉-3-羧酸（10）直接縮合后再經(jīng)色譜純化得到1。用吡啶-2,3-二羧酸（2）經(jīng)脫水、氨解、環(huán)合、還原吡啶環(huán)和羰基得到6后，經(jīng)拆分和氫解脫芐基得8，并進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。制備4時，采用2在Ac2O中脫水后用乙醚處理得3，不用溶媒，3直接和PhCH2NH2于180℃下攪拌0.5h，最后在Ac2O中脫水即亞酰胺化得4。在重復(fù)文獻(xiàn)操作時發(fā)現(xiàn)，3在后處理時會發(fā)生部分水解而影響4的質(zhì)量。本文在2脫水后蒸除溶媒，殘余物溶于二噁烷，蒸干除盡殘余的Ac2O后不經(jīng)分離純化，直接和等當(dāng)量的PhCH2NH2在二噁烷中于室溫攪拌1.5-2h，蒸除溶媒后在Ac2O中環(huán)合，一鍋法制得質(zhì)量較好的4，收率91.8%。制備5時，將4溶于乙二醇單甲醚，在約440kPa下，先后以Ru/C和Pd/C為催化劑，分別氫化22h和7h得到。本文改溶劑為THF，在85℃/8MPa下，以單一的Pd/C催化氫化5h得5，無需純化直接用LiAlH4還原得6，收率與文獻(xiàn)相當(dāng)。制備7時，用6與L-(+)-酒石酸成鹽后過濾，濾液經(jīng)堿處理，接著與D-(-)-酒石酸成鹽，再用45%NaOH水溶液處理，反應(yīng)混合物用叔丁基甲基醚萃取。本文在后處理時改用30%NaOH水溶液，萃取劑改為環(huán)己烷，收率69.5%(以6計)[若以7的D-酒石酸鹽計則可]由78.4%提高至89.4%。制備8時，于90℃/9MPa下氫化5h后用分餾法得到，收率90.5%。重復(fù)文獻(xiàn)操作時發(fā)現(xiàn)，氫化時間需延長至16h反應(yīng)才可完全。濾除Pd/C后蒸干溶媒，殘余物溶于水后加少量NaOH中和殘存的酒石酸，用氯仿提取，蒸干氯仿即得8，收率89.9%。制備1時，用8和10直接縮合后經(jīng)色譜純化得到，未給收率。考慮到10與2-甲基哌嗪縮合制備加替沙星的收率僅有19.4%，推測是由于8-甲氧基的強(qiáng)推電子作用降低了7-氟的離去活性，不易發(fā)生親核取代。據(jù)此，參考文獻(xiàn)，用10的螯合物(9)與8縮合，最后水解即得1，收率80.5%。改進(jìn)后的總收率43.3%。2.3合成工藝三對1的合成工藝進(jìn)行了改進(jìn)，由4與1-環(huán)丙基-6,7,8-三氟1-1,4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯(5)的水解產(chǎn)物6直接縮合制得1-環(huán)丙基-6,8-二氟-1,4-二氫-7-[(4aS,7aS)-八氫-6H-吡咯并[3,4-b]吡啶-6-基]-4-氧代-3-喹啉羧酸(7)，7再經(jīng)甲氧基化得1。制備4時，用D-(-)-酒石酸直接與2成鹽，然后經(jīng)堿液處得3，3再經(jīng)氫化脫芐得4，收率39％(以2計)。制備1時，用4與6反應(yīng)制得的7直接進(jìn)行甲氧基化，避免采用硼酸和乙酐進(jìn)行螯合和脫螯合的過程，收率82％。改進(jìn)后的工藝步驟少、路線短，反應(yīng)條件溫和，總收率為71.5％(以5計)，利于工業(yè)化生產(chǎn)。合成路線如下：2.4合成工藝四合成莫西沙星的最后1步是母核C7位與支鏈(S,S)-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷發(fā)生親核取代反應(yīng)，該反應(yīng)中存在C7-F與C6-F的競爭時代；此外，母核C8位甲氧基的強(qiáng)推電子效應(yīng)降低了C7-F的離去活性，因而不易發(fā)生親核取代反應(yīng)。因此降低C7位電子云密度在該步反應(yīng)的作用至關(guān)重要。本研究根據(jù)合成加替沙星的方法以1-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氫-3-喹啉羧酸乙酯（B(OAc)3）螯合得到螯合物再與支鏈親核取代的方法合成了莫西沙星，并確定了最佳工藝條件。合成路線如下：2.4.1B(OAc)3的合成在干燥的250ml反應(yīng)瓶中加入硼酸6.6g(0.1mol)和Ac2O35.6ml(0.33ml),加入少量催化劑氯化鋅，充分?jǐn)嚢瑁郎刂?10℃加熱回流1.5h，水浴冷卻至50℃左右，備用。2.4.21-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-1,4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸-O3，O4-二醋酸合硼酯（以下簡稱螯合物）的合成在上述制得的B(OAc)3的反應(yīng)器中加入23g（0.071mol）1-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-1,4-二氫-4-氧代喹啉基-3-羧酸乙酯，升溫至90℃反應(yīng)3h；反應(yīng)完畢，減壓蒸去溶劑；冷卻至室溫，加入水充分洗滌，過濾，水洗2次，干燥得橙黃色固體27g，收率90.4%。元素分析結(jié)果為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%，理論值/實(shí)測值）:C(50.61/50.70),H(4.72/4.75),O(29.99),N(3.28/3.25),F(8.89,8.82),B(2.54,2.49)。2.4.3莫西沙星的合成取（2）中制備的螯合物2.0g（4.73mmol）(S,S)-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷，回流3h，減壓蒸干；殘余物加20ml石油醚，研磨固化，得黃色固體；濾餅用適量石油醚洗后溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的NaOH溶液13.5ml，于80℃攪拌3h，降至室溫后過濾；濾液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HOAc水溶液調(diào)至pH=7,過濾；濾餅用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HOAc溶解，過濾；濾液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH水溶液調(diào)至pH=7,過濾；濾餅依次用適量水和乙醇洗，干燥得淡黃色固體1.53g，收率80.5%。元素分析結(jié)果為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%，理論值/實(shí)測值）:C(62.83,62.90),H(6.03/6.08),O(15.94/15.82),N(10.47/10.53),F(4.73/4.67)。2.4.4結(jié)論采用先螯合再縮合的方法合成了莫西沙星，反應(yīng)條件溫和，操作和后處理相對簡單，適量較高。對影響螯合物合成的主要因素，如螯合劑種類、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度進(jìn)行了考察，得出最佳工藝條件：硼酸酐作螯合劑，1-環(huán)丙基-6,7-二氟-8-甲氧基-4-氧代-1,4-二氫-3-喹啉羧酸酯在90℃的條件下，反應(yīng)3h，產(chǎn)物收率>90%。對影響莫西沙星合成的主要因素進(jìn)行了考察，得出了最佳工藝條件：乙腈作溶劑、三乙胺作縛酸劑，螯合物與（S,S）-2,8-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬烷的物質(zhì)的量的比為1:1.1,反應(yīng)時間為3h，收率達(dá)到80.5%。第三章臨床發(fā)展3.1安全性歐洲藥品管理局（EMEA）在完成了莫西沙星安全性評估后得出結(jié)論，認(rèn)為應(yīng)限制性使用含莫西沙星的藥品，在治療急性細(xì)菌性鼻竇炎、慢性支氣管炎的急性發(fā)作和社區(qū)獲得性肺炎時，只有當(dāng)其他抗菌藥都無法使用或治療無效時，才能使用莫西沙星。EMEA還建議加強(qiáng)莫西沙星口服制劑產(chǎn)品的警告。莫西沙星是氟喹諾酮類抗菌藥，其口服制劑是按照歐盟成員國審批程序批準(zhǔn)的，已上市近十年，用于治療急性細(xì)菌性鼻竇炎、慢性支氣管炎的急性發(fā)作和社區(qū)獲得性肺炎，一些成員國還將莫西沙星用于輕到中度盆腔炎的治療。在德國藥品管理當(dāng)局對口服莫西沙星產(chǎn)品進(jìn)行了安全性評估（包括7例肝損害導(dǎo)致患者死亡的疑似病例）后，英國藥品管理當(dāng)局對莫西沙星的效益/風(fēng)險提出質(zhì)疑，并要求EMEA人用醫(yī)療產(chǎn)品委員會（CHMP）給出評價意見。根據(jù)英國提出的要求，EMEA按照相關(guān)程序啟動了對莫西沙星的評估工作。此次評估主要是出于對莫西沙星肝臟安全性的考慮，評估的適應(yīng)癥集中在急性細(xì)菌性鼻竇炎、慢性支氣管炎急性發(fā)作和社區(qū)獲得性肺炎，評估的資料包括上市公司提供的臨床試驗(yàn)、觀察性研究數(shù)據(jù)、公開發(fā)表的文獻(xiàn)和企業(yè)收到的不良反應(yīng)自發(fā)報告。莫西沙星的注射劑型未在此次評估范圍之內(nèi)。在2008年7月的會議上，CHMP得出結(jié)論，認(rèn)為口服莫西沙星的效益仍大于風(fēng)險。然而，因?yàn)榘踩栽颍饕强紤]到肝損害不良事件的增加，CHMP建議限制性使用該產(chǎn)品。對于急性細(xì)菌性鼻竇炎和慢性支氣管炎急性發(fā)作，莫西沙星只能用于其他抗菌藥無法使用或治療無效的情況；對于社區(qū)獲得性肺炎，莫西沙星只能在其他抗菌藥無法使用的情況下給與。本藥的不良反應(yīng)輕微，已明確的有光毒性、胃腸道作用、關(guān)節(jié)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用。發(fā)生最嚴(yán)重的不良反應(yīng)是惡心、嘔吐、頭痛、頭暈，對本藥治療的5189例患者和接受安慰劑治療的3689例患者作藥品不良反應(yīng)對照統(tǒng)計，ADE發(fā)生率分別為32%和30%，主要癥狀分別為惡心（6%、5%）、腹瀉（6%、5%）、嘔吐（2%、2%）、腹痛（2%、2%），本藥可能引起心電圖QT間期延長，已使用延長QT間期藥物者和QT間期延長患者不宜使用[1]。3.2應(yīng)用展望隨著細(xì)菌耐藥性增加，莫西沙星作為新一代氟喹諾酮類藥物，具有廣譜、高效、抗耐藥性強(qiáng)、不良反應(yīng)小等優(yōu)勢，必將廣泛應(yīng)用于臨床。目前主要用于治療慢性支氣管炎急性發(fā)作、社區(qū)獲得性肺炎、醫(yī)院獲得性肺炎、急性細(xì)菌性鼻竇炎、泌尿系混合感染、泌尿生殖系支原體感染、尿路感染、沙眼衣原體性尿道(宮頸)炎、皮膚感染等[10]，同時也可作為糖尿病足患者、老年患者及腎挫傷患者的選擇性藥物使用，但也存在一定的限制，如價格貴等。3.3復(fù)方莫西沙星栓劑3.3.1儀器與試藥Water2695型高效液相色譜儀（美國Waters公司），Waters2696二極管陣列紫外檢測器；鹽酸莫西沙星對照品（北京拜耳醫(yī)藥保健有限公司，由原料經(jīng)75%乙醇溶解重結(jié)晶3次而得，非水滴定法測定的含量為99.3%，批號為20051218），復(fù)方莫西沙星栓（新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院自制，批號分別為20060818，20060825，20060906），乙腈為色譜純，其他試劑均為分析純。3.3.2處方與制備處方：鹽酸莫西沙星5g，氫溴酸山莨菪堿1g，鹽酸達(dá)克羅寧1g，冰片2g，聚乙二醇-4000稱154.5g，聚乙二醇-6000稱15.5g，氯化鈉7g，甘油14g。制備：取聚乙二醇-4000和聚乙二醇-6000，置水浴上加熱熔化，待溫度降至50℃左右時加入鹽酸莫西沙星、氫溴酸山莨菪堿、鹽酸達(dá)克羅寧、冰片、氯化鈉和甘油，迅速攪拌均勻，注入栓模中凝固，刮平，取出包裝即可。3.3.3治療方法治療組外用復(fù)方莫西沙星栓，大便后或臨睡前先用1:5000高錳酸鉀溶液坐浴，再用溫水洗凈肛門，塞入栓劑1粒，每日1次，5日為1個療程，連用3個療程，用藥期間忌食辛辣等刺激性食物，保持大便通暢。對照組外用九華痔瘡栓（江西瑞金三九藥業(yè)有限公司），治療方法及注意事項(xiàng)同治療組。3.4.4討論復(fù)方莫西沙星栓是以鹽酸莫西沙星為主藥，輔以氫溴酸山莨菪堿、鹽酸達(dá)克羅寧及冰片，以聚乙二醇為基質(zhì)制成的肛門栓劑，用于治療痔瘡、肛裂等肛腸疾病。肛栓直接作用于患處，釋藥均勻，起效迅速，療效確切，總有效率達(dá)86.7%。莫西沙星為第4代新型超廣譜喹諾酮類抗菌藥，不但保持了喹諾酮類藥物良好的抗革蘭陰性菌活性，且其體外抗革蘭陽性菌的活性更強(qiáng)。處方中以莫西沙星為主藥，輔以氫溴酸山莨菪堿解除血管尤其是微血