3-[N-(4-甲基苯基)氨基羰基]-5-[4-(4-甲酸基苯甲氧基)苯亞甲基]-2,4-噻唑烷二酮的合成

鄭禮康， 金 明， 張敬先， 韓世清

(南京工業(yè)大學 生命與制藥工程學院，江蘇 南京 210009)

細菌生物膜是一種包裹于細胞外多聚物基質中不可逆的黏附于非生物或生物表面的微生物菌落，不但可以抵擋宿主的免疫殺傷，而且對大多數抗生素耐藥，因而一旦在體內形成，往往引起感染久治不愈和反復感染[1～3]。具有噻唑烷二酮母核結構的化合物有著廣泛的生物藥理學活性，主要表現在改善胰島素降低血糖，同時在抗腫瘤、抗高血壓、抗動脈粥樣硬化、抗組織纖維化、調節(jié)脂質代謝和抑制炎癥等方面也有一定的作用[4～8]。近期，有文獻報道噻唑烷二酮類化合物3-[N-(4-甲基苯基)乙酰胺基]-5-(4-乙烯基苯氧甲基)苯甲酸-2,4-噻唑烷二酮(1)對形成細菌生物膜的表皮葡萄球菌具有很好的抑制作用(MIC=0.2 μM)，是潛在的抗細菌生物膜藥物，但其合成路線未曾見文獻報道[9]。

本文設計了一條合成1的路線：以對甲基苯胺和對甲基苯甲酸甲酯為原料，經NBS溴化、親核取代、酸水解和Knoevenagel縮合等6步反應合成了1(Scheme 1)，總收率57.3%，其結構經1H NMR和ESI-MS確證。

Scheme1

該合成路線具的反應周期短、操作簡單、收率較高等優(yōu)點，適合大量制備。1可作為潛在抗細菌生物膜的藥物,其衍生物的合成以及藥理活性測試工作正在進行中。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

WRS-2A型微機熔點儀(溫度未經校正)；AVANCE AV-300/500 HMz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)；Agilent 1100 LC/DAD/MSD型液相色譜飛行時間質譜聯用儀；Elementar Vario ELⅢ型元素分析儀。

所用試劑均為分析純或化學純；其中二氯甲烷用前經氫化鈣純化。

1.2 合成

(1)N-對甲苯基-2-溴乙酰胺(2)的合成

在干燥的反應瓶中加入二氯甲烷20 mL，對甲基苯胺1.125 g(10.5 mmol)和碳酸鉀1.547 g(11.2 mmol)，冰水浴冷卻，攪拌下滴加溴乙酰溴0.97 mL(11.2 mmol)，滴畢，于0 ℃反應0.5 h；室溫反應4 h。加入大量的水，用二氯甲烷萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓除溶劑得白色針狀晶體22.21 g，收率92.8%， m.p.147.1 ℃～148.5 ℃;1H NMRδ: 8.08(s, 1H, NH)， 7.41～7.14(m, 4H, ArH)， 4.01(s, 2H, CH2)， 2.35(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 228.1{[M+H]+}。

(2) 3-(對甲苯氨基羰基甲基)-2，4-噻唑烷二酮(3)的合成

在反應瓶中加入無水乙醇10 mL， 2,4-噻唑烷二酮292 mg(2.5 mmol)和氫氧化鈉100 mg(2.5 mmol)，攪拌下于60 ℃反應2 h。減壓蒸除溶劑，殘余物加入丙酮20 mL和2 454 mg(2 mmol)，回流反應3 h。冷卻至室溫，用10%鹽酸調至pH呈中性，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑得淡棕色固體3 503 mg，收率91.1%, m.p.158.2 ℃～159.7 ℃;1H NMRδ: 7.34(d,J=7.8 Hz, 2H, ArH), 7.09(t,J=18.3 Hz, 2H, ArH), 4.40(s, 2H, NCH2), 4.05(s, 2H, SCH2), 2.31(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 264.9{[M+H]+}。

(3) 對溴甲基苯甲酸甲酯(4)的合成

在反應瓶中加入四氯化碳50 mL， 對甲基苯甲酸甲酯1.5 g(10 mmol)， NBS 1.869 g(10.5 mmol)及引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)186．9 mg，攪拌下于70 ℃反應6 h。冷卻至室溫，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得白色固體4 2.23 g，收率97.8%， m.p.53.7 ℃～54.3 ℃;1H NMRδ: 8.01(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 7.44(t,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 4.51(s, 2H, CH2), 3.95(s, 3H, CH3)。

(4) 4-(4-甲?；窖跻一?苯甲酸甲酯(5)的合成

在反應瓶中加入丙酮30 mL，對羥基苯甲醛1.098 g(9 mmol)，42.29 g(10 mmol)和無水碳酸鉀2.76 g(10 mmol)，攪拌下于60 ℃反應5 h。冷卻至室溫，抽濾，濾液傾入水中，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑得白色固體5 2.34 g，收率89.4%， m.p.248.5 ℃～249.2 ℃;1H NMRδ: 9.90(s, 1H, CHO), 8.08(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.85(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.51(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.08(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 5.22(s, 2H, OCH2), 3.93(s, 3H, CH3) ; ESI-MSm/z: 271.1{[M+H]+}。

(5) 4-(4-甲酰基苯氧乙基)苯甲酸(6)的合成

在反應瓶中加入甲醇25 mL，蒸餾水25 mL，51.35 g(5 mmol)和無水碳酸鉀1.104 g(8 mmol)，攪拌下于50 ℃反應4 h。冷卻至室溫，減壓蒸除甲醇，殘余液用10%鹽酸調至pH 2～3。過濾，濾餅用乙酸乙酯洗滌，干燥得白色固體6 1.21 g，收率94.5%， m.p.261.4 ℃～262.3 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.98(s, 1H, CO2H), 9.87(s, 1H, CHO), 7.97(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.88(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.22(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 5.33(s, 2H, OCH2); ESI-MSm/z: 257.0{[M+H]+}。

(6)1的合成

在反應瓶中加入冰醋酸1 mL，β-丙氨酸32 mg,3108 mg(0.41 mmol)和695 mg(0.37 mmol)，攪拌下于100 ℃反應1.5 h。冷卻至室溫，加入冰水后靜置，抽濾，濾餅用甲醇重結晶得淡黃固體1 167 mg，收率82.1%, m.p.297.2 ℃～298.7 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.91(s, 1H, CO2H), 10.26(s, 1H, NH), 7.98(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.94(s， 1H, CH), 7.64(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.43(d,J=8.3 Hz, 2H, ArH), 7.21(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.12(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 5.30(s,J=12.1 Hz, 2H, OCH2), 4.49(s, 2H, NCH2), 2.25(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 501.1{[M-H]+}； Anal.calcd for C27H22N2O6S: C 64.53, H 4.41, N 5.57; found C 64.46, H 4.28, N 5.44。

2 結果與討論

在3的合成中，參照文獻[10]方法用DMF作溶劑、氫化鈉做堿，結果底物仍大量未反應。嘗試用較溫和的堿作催化劑在非質子溶劑中回流,均未得到預期的產物。而采用先制備2,4-噻唑烷二酮的鈉鹽，再“一鍋法”合成3，后處理操作簡單，單步收率達91.1%。

在4的合成中，考察了不同溴化劑(溴素、溴化鉀/雙氧水體系、二溴海因和NBS)對4收率的影響。結果表明，用溴素時副產物多，收率不到62%；用溴化鉀/雙氧水體系底物難以轉化完全，轉化率只有76%；用NBS或二溴海因溴代反應基本轉化完全，但二者反應時間不同，NBS在4 h內反應完全，而二溴海因則需7 h左右，所以選用NBS作溴代劑。同時NBS一般要在光、熱或自由基引發(fā)劑等的作用下發(fā)生分解，常用的引發(fā)劑有過氧化二苯甲酰和AIBN。過氧化二苯甲酰引發(fā)4的合成時需要80 ℃反應7 h～8 h，時間過長會產生二溴代產物；AIBN引發(fā)的條件相對溫和，60 ℃下4 h就可以完全反應。

在1的合成中，原本設計是采用將5通過縮合反應得到1的酯前體，再水解得到目的產物，但由于2,4-噻唑烷二酮連有酰胺鍵，在水解的過程中極易破壞酰胺結構，很難通過此種方法得到終產物。本文選擇先將5水解成6，再通過酸性條件下Knoevenagel縮合成功得到1。 Knoevenagel反應通常使用含有仲胺的哌啶作催化劑，但存在反應時間長、轉化率較低等缺點。本文利用β-丙氨酸作催化劑，冰醋酸為溶劑，100 ℃下1.5 h反應完全，該方法反應時間短，操作簡單，產物易于處理。

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