利福昔明的合成研究

余丽华，张海梁，袁　龙，王宇光（浙江工业大学生物工程学院，浙江　杭州　310014）

利福昔明的合成研究

余丽华，张海梁，袁龙，王宇光
（浙江工业大学生物工程学院，浙江杭州310014）

以利福霉素S、液溴、2-氨基-4-甲基吡啶、抗坏血酸（VC）为主要原料，经过溴化、环合、还原三个步骤制备了利福昔明。结果表明，最优工艺条件为：溴化反应采用乙醇和水溶剂体系，利福霉素S与溴的摩尔比为1∶1.2；环合反应中3-Br-利福霉素S与2-氨基-4-甲基吡啶的摩尔比为1∶1.6，反应温度为63℃。在该优化条件下，产品总收率达85.1%。

利福昔明；合成；工艺优化

利福昔明（rifaximin）是利福霉素SV的半合成衍生物，属于广谱肠道抗生素。它抑制细菌蛋白质的合成，从而呈现杀菌作用，对多种革兰阳性菌、革兰阴性及厌氧菌均有高度抗菌活性。且由于本药在肠道几乎不被吸收，副作用小，利福昔明经常用作为一种局部肠道治疗药物［1］。该药在肠道感染、肝性脑病、憩室病、溃疡性结肠炎、肠道内细菌过度生长、肠内胀气等相关疾病中的应用日趋增加，疗效较好［2-10］。

由于利福昔明具有如此优越的临床应用，因而通过有效的方法合成利福昔明受到了学术界的普遍关注。目前来说，利福昔明的合成路线主要有［11-13］：①以利福霉素B为原料，碘作为催化剂和2-氨基-4-甲基吡啶的反应，接着用维生素C还原，得到利福昔明，产率为67%；②以利福霉素S或利福霉素O为原料，碘作为催化剂与2-氨基-4-甲基吡啶的反应，再与维生素C反应制备利福昔明，产率约为78%。但已报道的方法具有收率低、工业化生产成本较高、提取工艺困难等缺点。本文的合成路线如图1所示。以利福昔明S 1和溴为原料合成3-溴-利福霉素S 2，再与2-氨基-4-甲基-吡啶环合，反应生成环合产物3，接着通过抗坏血酸（VC）将上一步的产物酸化还原得到利福昔明4。

图1　利福昔明合成路线

1　实验部分

1.1试剂与仪器

利福霉素S，工业品；所用试剂均为分析纯；1HNMR由瑞士 Bruker公司 Bruker Avance-400 MHz核磁共振仪测定；有机反应用薄层硅胶板跟踪，紫外灯检测。

1.2中间体2（3-Br-利福霉素S）的合成（溴化反应）

先将吡啶（960 μL，12 mmol）、二氯甲烷（20 mL）加入50 mL单口圆底烧瓶中，向其中逐滴加入Br2（12 mmol，624 μL），待用。在500 mL的圆底烧瓶中加入利福霉素S（6.9575 g，10 mmol）和二氯甲烷（200 mL），搅拌，使其完全溶解。在冰浴条件下，向其中滴加上述吡啶和液溴的反应液，搅拌，用TLC跟踪反应进程，展开剂为EtOAc-PE。反应4 h到达终点后，将反应液加入1.5 L的大烧杯中，向其中依次加入100 mL冰乙酸，1000 mL水，静置，有大量淡黄色固体析出，抽滤，固体用纯净水洗涤2～3次，干燥得3-Br-利福霉素S 7.0269 g，产率：92.8%，可直接用于下一步反应。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 12.93（s， 1H），7.20（s，1H），6.37（d，J=12.8 Hz，1H），5.24（d，J=10.5 Hz，1H），4.98（dd，J=12.8，10.1 Hz，1H），4.56（dd，J=10.5，2.1 Hz，1H），4.27～4.18（m，1H），3.54（d，J=10.5 Hz，1H），3.26（dd，J=10.1，3.1 Hz，1H），3.17（d，J= 4.4 Hz，1H），3.13（s，3H），2.90（s，1H），2.80 （d，J=8.7 Hz，1H），2.35（s，3H），2.32～2.23 （m，1H），2.19（ddd，J=10.5，7.2，3.1 Hz，1H），2.09（s，3H），1.99（s，3H），1.68（s，3H），1.05（d，J=6.9 Hz，3H），0.93（d，J=7.0 Hz，3H），0.67（d，J=6.9 Hz，3H），0.34（d，J=7.2 Hz，3H）。

1.3中间体3的合成（环合反应）

取3-Br-利福霉素S（5 mmol，3.8737 g）加入250 mL的圆底烧瓶中，用适量三氯甲烷完全溶解，再加入稍过量的2-氨基-4-甲基吡啶（8 mmol，0.864 g），在常温下搅拌，用TLC跟踪反应进程，展开剂为EtOAc-PE。反应5 h到达终点后，有机层用2 mol/L的盐酸洗涤除去过量的2-氨基-4-甲基吡啶，再用蒸馏水洗涤有机相，使pH保持在6～7左右，用无水硫酸镁干燥，浓缩，得到未酸化的利福昔明3.5617 g，产率：92.6%。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 13.24（s，1H），9.29（d，J=6.9 Hz，1H），7.79（s，1H），7.00（d，J=7.0 Hz，1H），6.62（dd，J=13.6，5.2 Hz，2H），6.52（t，1H），6.29（t，1H），5.36 （dd，J=12.4，6.2 Hz，1H），5.18（t，1H），4.79 （d，J=10.4 Hz，1H），4.01（s，1H），3.57（d，J =6.6 Hz，1H），3.46（s，1H），3.08（s，3H），2.92（d，J=9.8 Hz，1H），2.86（d，J=6.8 Hz，1H），2.52（s，3H），2.27（s，3H），2.23（s，3H），2.10（s，1H），2.04（s，3H），1.91（t，1H），1.84（t，1H），1.76（s，3H），1.72（t，1H），1.38 （t，3H），1.25（t，3H），1.08（t，J=6.7 Hz， 1H），0.92（t，3H），0.53（t，J=6.8 Hz，3H）。

1.4产物4（利福昔明）的合成（还原反应）

取未酸化的利福昔明 （2 mmol，1.5675 g），用适量二氯甲烷溶解，在常温搅拌状态下滴加抗坏血酸（3 mmol，0.528 g，VC），其中抗坏血酸用少量水溶解，用TLC跟踪反映进程，展开剂为CH2Cl2-MeOH。反应1 h到达终点后，水洗两到三次，用无水硫酸镁干燥，浓缩有机相，干燥得目标产物利福昔明成品1.4965 g，产率：97.0%。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 13.25（s，1H），9.31（d，J=6.9 Hz，1H），7.80（s，1H），7.00（d，J=7.0 Hz，1H），6.51（dd，J=13.6，5.2 Hz，1H），6.36（t，1H），6.25（t，1H），5.36 （dd，J=12.4，6.2 Hz，1H），4.81（d，J=10.4 Hz，1H），4.02（s，1H），3.58（d，J=6.6 Hz，1H），3.46（s，1H），3.12（s，1H），3.09（s，3H），2.95（d，J=9.8 Hz，1H），2.88（d，J=6.8 Hz，1H），2.53（s，3H），2.28（s，4H），2.25（s，3H），2.05（d，J=5.7 Hz，6H），1.28（dd，J= 16.5，9.0 Hz，3H），1.02（d，J=6.9 Hz，2H），0.93（d，J=7.0 Hz，3H），0.85（d，J=6.8 Hz，2H），0.67（d，J=6.7 Hz，1H），0.55（d，J=6.7 Hz，3H），0.21（d，J=7.0 Hz，1H）。

2　结果与讨论

2.1溴化反应的条件优化

2.1.1原料摩尔比对溴化反应产率的影响

首先考察了利福霉素S与液溴的摩尔比对反应收率的影响，结果如图1所示。结果显示摩尔比小于1∶1.2时，产物收率能够达到最大，因此我们选用最节省原料的1∶1.2。

2.1.2溶剂对溴化反应的影响

接着考察了多组溶剂对产率的影响。结果发现：在相同反应条件下，乙醇/水的反应效果能达到最佳。在此基础上，我们继续对不同比例的乙醇/水溶剂体系对反应产率的影响进行研究，结果如图2所示。

图1　原料摩尔比对反应产率的影响

图2　不同比例的乙醇/水对反应产率的影响

与二氯甲烷相比，V/V=40/60、50/50、60/40的乙醇/水溶剂体系皆使得反应产率提高，其中V/ V=50时产率提高最多，达到94.2%（反应条件同1.2节）。在此反应中，选择V/V=50/50的乙醇/水溶剂体系的主要原因为：（1）原料利福霉素S溶解于水，易溶于无水乙醇；（2）水虽然会增强溶剂对原料的溶解性，但是它的存在会导致溴的消耗。

2.2对环合反应的条件优化

2.2.1原料摩尔比对环合反应的影响

首先考察了3-Br-利福霉素S与2-氨基-4-甲基吡啶的摩尔比对反应收率的影响，结果如图3所示。结果显示摩尔比小于1∶1.6时，产物收率能够达到最大，因此我们选用最节省原料的1∶1.6。

图3　原料摩尔比对反应产率的影响

2.2.2温度对环合反应的影响

接着考察了不同温度下反应对产率的影响，结果如图4所示。

图4　温度对反应产率的影响

发现在三氯甲烷回流（63℃）条件下，相比0℃、25℃、40℃、55℃，反应产率最佳，能达到93.1%。分析主要原因是此环合反应属于吸热反应，提高温度有利于反应正向进行。

3　结论

以利福霉素S为起始原料，经过液溴溴化，接着与2-氨基-4-甲基吡啶环合，最后用抗坏血酸还原三个步骤合成得到利福昔明。本工艺路线原料易得、操作简便、工艺稳定、收率较高，易于工业化，其较佳工艺条件为：利福霉素S与溴发生反应的最佳溶剂为乙醇/水体系，比例为50/50（V/ V），且原料利福霉素S与溴的摩尔比为1∶1.2；3-Br-利福霉素S与2-氨基-4-甲基吡啶环合反应的最佳反应温度为63℃，且原料的摩尔比为1∶1.2。在该优化条件下，最终产品产率可达到85.1%，纯度为98.7%。产品结构经1H NMR确认为利福昔明。

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Study on the Synthesis of Rifaximin

YU Li-hua，ZHANG Hai-liang，YUAN Long，WANG Yu-guang
（College of Biologycal Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014，China）

In this paper，rifaximin was prepared with rifamycin S，bromine，2-amino-4-methylpyridine and vitamin C as the main raw material，via three steps of bromination，cyclization and reduction.The result showed that the optimum reaction conditions were determined as follows：In reduction，the solvent was ethanol/water and the molar ratio of rifamycin S to bromine of 1∶1.2.In cyclization，the molar ratio of rifamycin S to 2-amino-4-methyl-pyridine of 1∶1.6 and the reaction temperature is 60℃.Under the optimum condition，the yield of the product reached 85.1%.

rifaximin；synthesis；process optimization

1006-4184（2016）8-0021-05

2016-02-24

余丽华（1993-），女，硕士研究生。

王宇光（1972-），男，内蒙古包头人，副教授，博士，研究方向为药物合成。E-mail：Yuguangw@zjut.edu.cn。