5. Способы получения

На сегодняшний день запатентовано несколько способов получения линезолида, их считают относительно простыми. Требование к S-стереоизомеру в C₅–положении было установлено еще в ходе ранних этапов разработки компанией DuPont и было разрешено с помощью энантиомерно чистого исходного материала.

Способ 1. Одним из самых известных стал результат оптимизации первоначального промышленного синтеза разработок Upjohn и Pharmacia (Brickner et al., 2008), который дает линезолид с общим выходом 65%. Недостатком данного метода являются дорогостоящие реагенты, как палладий на древесном угле, что приводит к высокой стоимости линезолида, сформированной преимущественно затратами на синтез [15].

Три первых этапа синтеза являются стандартными для всех способов, и одновременно эффективными:

• нуклеофильное ароматическое замещение 4-фторгруппы в 3,4-дифторнитробензоле(II) на морфолин(I);
• восстановление ароматической нитрогруппы(III), катализируемое палладием, с получением ароматического амина(IV);
• Добавление карбобензилоксигруппы к амину(IV) с использованием бензилхлорформиата дает карбамат(V);
• депротонирование третичным бутоксидом лития (сильное основание) и взаимодействие с хиральным реагентом (S)-3-хлорпропандиола-1,2;
• Промежуточное соединение(VI) не выделяется, а спонтанно циклизуется с потерей бензилового спирта и образованием пятичленного оксазолидинонового кольца(VII);
• Получение с 3-нитрофенилсульфонилхлоридом эфира сульфоната(VIII);
• нуклеофильное замещение сульфонатного эфира(VIII) аммиаком, высвобождаемого из гидроксида аммония, с последующим ацетилированием и получением линезолида(X).

Исходные вещества и продукты реакций в схеме синтеза линезолида:

1. морфолин;
2. 3-4-дифторнитробензол;
3. 4-морфолин - фторнитробензол
4. 4-морфолин-3-фторанилин;
5. 4-морфолин-3-фторамид бензойной кислоты;
6. бензил(2,3-дигидроксипропил)(4-морфолин-3-фторфенил)карбамат;
7.  5-(гидроксиметил)-3-(4-морфолин-3-фторфенил)-1,3-оксазолидин-2-он;
8.  [3-(4-морфолин-3-фторфенил)-1,3-оксазолидин-2-онил]-метил-3-нитробензсульфонат.

Сперва вызывает настороженность, что стереохимия меняется с S в (S)-3-хлорпропандиоле-1,2 на R в промежуточном соединении (VI), оксазолидиноне (VII) и сульфонатном эфире(VIII), а позже вновь на S в линезолиде без реакций на хиральном атоме углерода. Внимательное рассмотрение превращений демонстрирует, что это связано с изменением приоритета групп вокруг хирального углерода (в зависимости от присутствия Cl, O или N относительно центра хиральности) в то время, как абсолютная конфигурация хирального углерода не изменяется на протяжении всей последовательности реакций [6, 12, 15]

Способ 2. Тем самым первоначальным синтезом является данный метод, запатентованный в США в 1998г. компанией Pharmacia & Upjohn (Pearlman et al., 1998). Такой путь получения чистого линезолида трудно реализовать на коммерческом уровне, притом дает крайне низкий выход [12, 17].

Различия синтеза прослеживаются от реагентов для образования ключевого промежуточного соединения в сравнении с раннее рассмотренным синтезом, первые три реакции являются общими:

• взаимодействие карбамата(V) с (R)-глицидилбутиратом в присутствии н-бутиллития с замещением карбобензилоксигруппы на метанольный остаток(VII);
• тозилирование его(X) и взаимодействие с азидом натрия(XI);
• Восстановление азида(XI) в присутствии палладия на угле в этилацетатном растворителе с получением амина, который требует дополнительной обработки уксусным ангидридом в присутствии пиридина с получением линезолида.

Процесс очистки включает хроматографию и отделение необходимой фракции с последующим выпариванием и растиранием продукта для получения чистого линезолида.

Недостаток способа заключается в использовании н-бутиллития, который сложен в обращении в заводских масштабах из-за своей взрывоопасной природы. Кроме того, указанную реакцию проводят при температуре -78 °C, что практически трудно достичь при промышленном производстве. Промежуточное соединение требует очистки с помощью колоночной хроматографии ― это громоздкий метод для производства [17].

Ни один из вышеупомянутых предшествующих уровней техники не предлагает простой и экономичный способ получения конечного линезолида из его амина. Следовательно, появилась потребность в разработке эффективного метода, который является простым, экономичным и коммерчески масштабируемым для получения промежуточных продуктов, что и было решено энантиоселективным синтезом [15] и синтеза линезолида из его амина.

X. [3-(4-морфолин-3-фторфенил)-1,3-оксазолидин-2-онил]-метилметансульфонат;
XI. 5-азидометил-3-(4-морфолин-3-фторфенил)-1,3-оксазолидин-2-он.

Способ 3. Данную задачу также удалось разрешить индийским ученым с помощью R-эпихлоргидрина в 2013г.:

• Взаимодействие R-эпихлоргидрина с производным анилина(IV) в метаноле;
• Неочищенный аддукт обрабатывают карбонилдиимидазолом в дихлорметане, чтобы получить хлорметилоксазолидинон(XIII);
• Конденсация с фталимидом калия в диметилформамиде с образованием фталимида оксазолидинона(XIV);
• Обработка гидразингидратом, ангидридами и хлорангидридами с выходом линезолида и его производных.

XII. (R)-3-(4-морфолин-3-фторфенил)-1-хлорпропан-2-ол; 3-(4-морфолин-3-фторфенил)-5-хлорметилоксазолидин-2-он;
XIII. {[3-(4-морфолин-3-фторфенил)-2-оксазолидин-5-ил]метил}изоиндолин-1,3-дион;
XIV. 5-аминометил-3-(4-морфолин-3-фторфенил)оксазолидин-2-он.

Таким образом, был достигнут надежный синтез не только линезолида, но и его производных через хиральные материалы, исходя из 4-морфолин-3-фторанилина с дешевым и легко доступным (R)-эпихлоргидрином при достаточно высоких выходах (для линезолида=87%). Структуры всех промежуточных соединений подтверждены данными ИК, ЯМР и масс-спектрометрии [18].

Способ 4. В 2019 г. был разработан семиступенчатый непрерывный проточный синтез линезолида без предварительной очистки, общее время которого составляет 27 минут, что значительно меньше, чем заявленные ранее методы (> 60 часов). E-фактор процесса (отношение массы отходов к массе продукта) оказался равен 25, при средних показателях промышленных фармацевтических предприятий между 25-100.

Примечательно, что химические превращения достигаются полностью непрерывным способом без изменения растворителя или перерывов для промежуточных работ и очистки. Это стало возможно благодаря продуманному планированию последовательности реакций таким образом, чтобы извлекать выгоду из свойств потока, а также путем выбора реагентов и растворителей, которые были бы совместимы и приводили к минимальному образованию побочных продуктов в совокупности с надлежащим контролем условий синтеза, таких как температура, стехиометрия и время реакций.

Синтез линезолида проводится в трех зонах, задачами которых являются:

• Получение амида с помощью реакции Риттера между эпихлоргидрином и ацетонитрилом, используя в качестве кислоты Льюиса BF3·OEt2 и образуя ион нитриллия, взаимодействием с пропанолом-2 для получения имидата и восстановлением трет-бутоксидом лития в смеси 1:1 ТГФ:1,2-дихлорэтан;
• Образование анилина(IV) с помощью нуклеофильного ароматического замещения и последующего гидрирования ― классический прием в синтезе оксазолидинонов, однако примечателен тем, что газообразный водород проходит через компактно упакованный слой палладия, а избыток водорода повторно вводится в систему при объединении продуктов зон 1 и 2 в зоне 3, обеспечивая реакцию без какого-либо дополнительного активирующего агента;
• Окончательное получение линезолида с общим выходом 73%, что соответствует пропускной способности 816 мг/ч. Анализ ВЭЖХ подтверждает, что энантиообогащение продукта сохраняется на протяжении всей последовательности.

XVI. N-[3-(4-морфолин-3-фторфенил)амино-2-гидроксипропил]ацетамид.

Инновационный подход состоит в том, чтобы ввести эпоксид через региоселективную реакцию размыкания кольца с анилином. После образования спирта-предшественника(XVI) получен сам линезолид. Следует также отметить, что аминоспирт и анилин не могли быть выделены из сырых реакционных смесей из-за быстрого окисления. Используя технологию непрерывного потока и проектируя синтез таким образом, чтобы он был полностью непрерывным, вредное окисление было сведено к минимуму за счет быстрого потребления этих промежуточных продуктов [19].