新型非甾體類孕酮受體調(diào)節(jié)劑的合成與表征

姚 君， 蒲雯雯， 陳麗萍， 林建國，羅世能*，， 邱 玲， 夏詠梅

(1.江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇無錫214122;2.江蘇省原子醫(yī)學(xué)研究所衛(wèi)生部核醫(yī)學(xué)重點實驗室，江蘇省分子核醫(yī)學(xué)重點實驗室，江蘇無錫214063)

孕酮受體(PR)可以作為影像診斷和放射性治療乳腺癌的重要作用靶點［1-3］。孕酮受體配體(progesterone receptor ligands，PRLs)主要通過孕酮受體(PR)介導(dǎo)而發(fā)揮作用［4-5］，按其生物活性可分為孕酮受體激動劑、孕酮受體拮抗劑和選擇性孕酮受體調(diào)節(jié)劑［6-7］。盡管在臨床上已經(jīng)存在一些甾體類孕酮受體調(diào)節(jié)劑藥物的應(yīng)用，但這些藥物仍存在一些不足:如選擇性差，交叉反應(yīng)嚴(yán)重，甚至還會帶來一些副作用［7-8］。因而發(fā)掘新型的孕酮受體配體是很有必要的。

研究［7，9-10］發(fā)現(xiàn)非甾體類的孕酮受體配體具有相對較好的優(yōu)勢，Wyeth Pharmaceuticals等［11-13］最近發(fā)現(xiàn)了一類Tanaproget系列化合物，其對孕酮受體具有很高的選擇性和親和力，可作為非甾體類孕酮受體激動劑。文中通過對該類結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的修飾，期望可以改善其藥物作用效果。利用生物電子等排體原理，一方面將Tanaproget結(jié)構(gòu)中硫酮基置換為羰基，雖然其生物活性有可能發(fā)生轉(zhuǎn)變［14］，但同時又有可能增加其與孕酮受體的親和力［15-16］;另一面對于Tanaproget氟代乙基和氟代丙基衍生物，雖然其具有更高的受體親和力，但是考慮是否也可以同時利用電子等排體原理將鹵素氟置換為羥基從而增強藥物水溶性或改變藥效。對獲得的化合物進(jìn)一步甲基化，從而為該化合物的正電子放射性核素11C標(biāo)記實驗提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑和儀器

1.1.1 試劑 5-溴-2-氨基苯乙酮，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，北京依能特科技有限公司提供;烯丙基氯化鎂，四氫呋喃溶液，濃度為1.7 mol/L，百靈威科技有限公司提供;N，N-羰基二咪唑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%，四(三苯基膦)鈀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%，氯磺酰異氰酸酯，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，均由阿拉丁試劑有限公司提供;1-叔丁氧羰基吡咯-2-硼酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，石家莊納司科醫(yī)藥科技有限公司提供;碘甲烷，分析純，西亞試劑-成都格雷西亞化學(xué)技術(shù)有限公司提供;薄層層析硅膠，化學(xué)純，青島海洋化工有限公司提供;薄層層析(TLC)薄板，浙江省臺州市路橋四甲生化塑料廠提供;乙酸乙酯、石油醚、四氫呋喃、甲苯、乙醇、碳酸鉀、無水硫酸鈉、氯化鈉、N，N-二甲基甲酰胺，均為分析純，皆由國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。

1.1.2 儀器 PLS-1810型低溫反應(yīng)浴槽，日本東京理化器械株式會社制造;KQ2200E型超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司制造;85-2型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司制造;RE52CS-2型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠制造;BS224S型電子天平，Sartorius公司制造;NICOLET NEXUS470型傅里葉變換紅外光譜儀，Thermo Electron Corporation制造;DHG-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥器，上海精宏實驗設(shè)備有限公司制造;MP-51745型微量熔點測定儀，日本島津公司制造;Bruker AM400型核磁共振波譜儀，德國Bruker光譜儀器公司制造;Waters Platform ZMD4000型質(zhì)譜儀，美國Waters公司制造。

1.2 實驗方法

以2-氨基-5-溴苯乙酮為起始原料，經(jīng)以下反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物。各中間體及目標(biāo)化合物的合成路線如圖1所示。

圖1 目標(biāo)產(chǎn)物的合成路線Fig.1 Synthetic route of the target compound

1.2.1 2-(2-氨基-5-溴苯) 戊烷-4-烯-2-醇(2) 的合成 向裝有溫度計、恒壓滴液漏斗和氮氣保護下的四口燒瓶中依次加入化合物1(3.00 g，14.01 mmol)和180 mL經(jīng)鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液，置于 －78℃ 的低溫槽中攪拌30 min，再從恒壓滴液漏斗逐滴加入烯丙基氯化鎂(1.70 mol/L，24.72 mL，42.03 mmol)，滴加過程中注意控制滴加速度，始終保持燒瓶內(nèi)溫度維持在－78～－70℃之間，約30 min滴加完畢;在－78℃下攪拌反應(yīng)5 h后，經(jīng)TLC(展開劑:V石油醚∶V乙酸乙酯=3∶1)檢測判定反應(yīng)結(jié)束;將四口燒瓶取出，待反應(yīng)液恢復(fù)至室溫，加入400 mL水，再用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機層用30 mL飽和的氯化鈉水溶液洗滌3次，經(jīng)無水硫酸鈉干燥過夜，減壓蒸除溶劑，通過硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V正己烷∶V乙酸乙酯=3∶1)，得到化合物2黃色油狀3.59 g。

1.2.2 1-H-4-甲基 -4-烯丙基 -6-溴苯并［d］［1，3］-噁嗪-2(4H)-酮(3)的合成 室溫下，將化合物2(3.59 g，14.02 mmol)轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，再加入150 mL經(jīng)鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液和N，N-羰基二咪唑(CDI，2.50 g，15.42 mmol)，在 80℃ 油浴中回流，50 h后經(jīng)TLC檢測反應(yīng)結(jié)束;將反應(yīng)液冷卻至室溫，加入300 mL水，用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機層用30 mL飽和氯化鈉水洗3次，經(jīng)無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=4∶1)，得到化合物3棕色色油狀物3.09 g。

1.2.3 2-(2-H-1，4-二氫 -4-甲基-4-烯丙基 -2-氧苯并［1，3］噁嗪-6-基)-吡咯-1-羧基酸叔丁基酯(4)的合成 室溫氮氣保護下，將化合物3(1.55 g，5.49 mmol)溶入50 mL甲苯并轉(zhuǎn)移至250 mL三口燒瓶中，再快速稱取四(三苯基膦)鈀(162 mg，0.14 mmol)加入燒瓶中，攪拌30 min后，依次加入N-叔丁氧羰基吡咯硼酸(2.32 g，10.98 mmol)的20 mL 乙醇溶液和碳酸鉀(1.52 g，10.98 mmol)的20 mL水溶液，之后將三口瓶移至90℃油浴中加熱回流，48 h后經(jīng)TLC檢測反應(yīng)結(jié)束;待反應(yīng)液冷至室溫后，將反應(yīng)液倒入60 mL飽和的碳酸氫鈉溶液中攪拌，再用40 mL乙酸乙酯萃取4次，有機相用水和飽和的氯化鈉洗滌后經(jīng)無水硫酸鎂干燥，抽濾并減壓懸蒸后進(jìn)行硅膠柱層析分離純化(V石油醚∶V乙酸乙酯=4∶1)，即得到化合物4深棕色油狀物1.62 g。

1.2.4 2-(2-H-1，4-二氫 -4-甲基 -4-烯丙基 -2-氧苯并［1，3］噁嗪-6-基)-5-氰基吡咯-1-羧基酸叔丁基酯(5)的合成 在氮氣保護下的四口燒瓶中加入化合物4(1.62 g，4.40 mmol)和150 mL 經(jīng)鈉塊重蒸處理過得四氫呋喃溶液，置于－78℃低溫槽中攪拌，之后用移液管加入氯磺酰異氰酸酯(CSI，47.17 μL，5.28 mmol)，反應(yīng)4 h后經(jīng)TLC檢測原料點基本消失;再加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF，2 mL，26.40 mmol)在室溫下攪拌1.5 h后，TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)液倒入400 mL水中攪拌，用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機相用50 mL飽和的氯化銨溶液水洗3次，無水硫酸鈉干燥，減壓抽濾懸蒸后經(jīng)硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=2∶1)，得到化合物5白色粉末狀固體1.18 g，熔點:123～127℃。

1.2.5 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪-6-基)-N-叔丁氧羰基吡咯-2-氰基(6)的合成 將100 mL西林瓶中加入化合物5(420 mg，1.07 mmol)并置于60℃ 真空干燥箱中干燥，2 h后取出并用橡膠塞鋁蓋密封;再向氮氣保護下的西林瓶中加入30 mL事先經(jīng)鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液，置于 －10℃ 中攪拌，并逐滴加入硼烷四氫呋喃絡(luò)合物溶液(1.0 mol/L，4.28 mL，4.28 mmol)，反應(yīng)5 h后，經(jīng)TLC檢測原料點消失;然后向西林瓶中滴加氫氧化鈉溶液(濃度為4 mol/L，1.07 mL，4.28 mmol)，攪拌 15 min 后逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30% 雙氧水(濃度為10 mol/L，428 μL，4.28 mmol)繼續(xù)攪拌2 h后，經(jīng)TLC確證反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)液倒入200 mL水中，用30 mL乙酸乙酯萃取4次，有機相用50 mL飽和氯化銨水洗3次，經(jīng)無水硫酸鈉干燥過夜，減壓抽濾懸蒸后，經(jīng)硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=1∶2)，得到化合物6黃色油狀物260 mg。

1.2.6 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪 -6-基)-1-H-吡咯 -2-氰基(7)的合成 稱取化合物6(300 mg，0.73 mmol)置入50 mL單口瓶中，連上真空尾接管，在氮氣流的氛圍中將單口瓶放入160℃的油浴鍋中加熱30 min后冷卻至室溫，得到黏稠的亮黃色油狀物。薄層層析分離(展開劑:V二氯甲烷∶V乙酸乙酯=1∶2)，得到油狀化合物163 mg，即為化合物7。

1.2.7 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪 -6-基)-1-甲基 -吡咯 -2-氰基(8)的合成 室溫下，依此向50 mL單口瓶中加入化合物7(100 mg，0.32 mmol)，DMF(20 mL)溶液和碳酸鉀(221 mg，1.60 mmol)，攪拌 10 min，加入碘甲烷(20μL，0.32 mmol)，5 h后經(jīng)TLC確定原料點消失。反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)器中加入150 mL水，用20 mL乙酸乙酯萃取3次，有機相用20 mL飽和的氯化鈉溶液洗滌3次，無水硫酸鈉干燥后減壓蒸除溶劑，經(jīng)丙酮充分溶解后，薄層層析分離(展開劑:V二氯甲烷∶V乙酸乙酯=1∶1)，得到白色固體化合物70 mg，即為化合物8，熔點175～177℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 目標(biāo)化合物及中間體的波譜表征

目標(biāo)化合物8及其中間體的波譜表征數(shù)據(jù)見表1，其中目標(biāo)化合物8的核磁圖譜如圖2所示。

圖2 化合物8的1H NMR圖譜Fig.2 1H NMR spectrum of compound 8

2.2 反應(yīng)機理的討論

因文中實驗使用的格氏試劑，四(三苯基膦)鈀，N，N-羰基二咪唑，氯磺酰異氰酸酯，硼烷等試劑的特殊性，均要求在盡可能無水無氧氛圍中進(jìn)行，否則會影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)進(jìn)程均經(jīng)TLC(紫外波長254 nm)監(jiān)測。

2.2.1 格氏反應(yīng) 格氏加成反應(yīng)與1.2.5中的硼氫化氧化反應(yīng)對水分要求較高，所用的溶劑和玻璃儀器均需經(jīng)無水干燥處理。為了避免反應(yīng)放熱過猛，格氏試劑需逐滴加入，否則會影響反應(yīng)產(chǎn)率。

2.2.2 N，N-羰基二咪唑的閉環(huán)反應(yīng) N，N-羰基二咪唑閉環(huán)反應(yīng)實驗中，經(jīng)結(jié)構(gòu)分析N，N-羰基二咪唑的咪唑結(jié)構(gòu)中有一個閉合的大P鍵且其中一個氮原子上有一對孤對電子，從而決定了CDI具有較強的化學(xué)反應(yīng)活性。盡管如此，但按照等物質(zhì)的量比投料，原料很難完全反應(yīng)，因此在實際反應(yīng)中，通過TLC判斷反應(yīng)進(jìn)行程度，分批加入CDI，直至反應(yīng)完全。因CDI及其副產(chǎn)物易溶于水，所以該反應(yīng)的后處理很方便，產(chǎn)物分離簡單，通過對反應(yīng)液萃取水洗干燥懸蒸后即可直接進(jìn)入下一步反應(yīng)中。

2.2.3 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng) N-叔丁氧羰基吡咯硼酸與芳環(huán)的偶聯(lián)反應(yīng)，更傾向于認(rèn)為其為Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)［17］。該步反應(yīng)中，因四(三苯基膦)鈀絡(luò)合物Pd(PPh3)4中Pd配體的厭氧性，故反應(yīng)必須在氮氣等惰性氣體下進(jìn)行［18］。綜合文獻(xiàn)［19-20］認(rèn)為該反應(yīng)經(jīng)歷鈀原子被氧化，硼試劑中C-B鍵異裂，金屬鈀游離出來絡(luò)合再生，即氧化加成、硼試劑參與、還原消除3個歷程。

2.2.4 氰基取代反應(yīng) 參照Lohaus方法［21］，選用有機堿DMF和CSI將氰基引入吡咯環(huán)中［22］。此方法是N-氯磺酰胺在有機堿DMF中分解經(jīng)歷兩個循環(huán)過渡態(tài)轉(zhuǎn)換得到文中所需目標(biāo)物，即氰基化合物5和副產(chǎn)物DMF·SO3。

2.2.5 吡咯環(huán)上氨基的反應(yīng) 化合物5經(jīng)硼氫化氧化反應(yīng)得到端醇化合物6，再經(jīng)過160℃ 高溫氮氣保護脫掉吡咯環(huán)上的氨基保護基BOC得到化合物7。此方法與三氟乙酸法［23］和硅膠催化法［24］脫除BOC相比，反應(yīng)時間更短，操作簡便，無需進(jìn)一步處理即可獲得純度較高的產(chǎn)物。所得產(chǎn)物即可投入到下一步甲基化反應(yīng)中，得到未見報道的經(jīng)1HNMR確定的新化合物8。在甲基化反應(yīng)中，考慮到化合物7存在兩個較易甲基化的位點(即吡咯環(huán)上的氮和酰胺的氮原子)，因此，希望可采用加入不同的堿以控制反應(yīng)的順利進(jìn)行。對于苯胺和吡咯類［25-27］的物質(zhì)，可通過固體堿和溶劑的組合完成甲基化或烷基化反應(yīng)。在甲基化反應(yīng)中，固體無機堿可使弱酸性的氨基去質(zhì)子化，并且固體形式的無機堿所具有的晶格能可以阻止堿作為親核試劑參與反應(yīng);另外，其在反應(yīng)溶劑中的不溶解可以阻止副反應(yīng)(如底物分解或直接與碘甲烷反應(yīng))的發(fā)生［28］。對于甲基化反應(yīng)，在反應(yīng)溶劑的選擇上，首先排除質(zhì)子溶劑和能夠與強堿反應(yīng)的溶劑［28］，在文獻(xiàn)［29-30］中，固體無機堿和DMF的組合更有利于苯胺和吡咯上氮原子的烷基化反應(yīng)。苯胺上氮的甲基化選用固體無機堿KOH，吡咯環(huán)上氮的甲基化選用K2CO3反應(yīng)［28］。對于化合物7而言，由于右邊的氨基，其一邊與苯環(huán)相連形成p-π共軛，一邊與羰基吸電子基相連，要想其發(fā)生N烷基化反應(yīng)，需加入強堿去質(zhì)子化以形成氮負(fù)離子增大其親核性，而左邊吡咯環(huán)氮原子的未共用電子對參與雜環(huán)上的共軛體系，不易與質(zhì)子結(jié)合，堿性極弱，因而利用堿性極弱的固體堿K2CO3即可使其去質(zhì)子化發(fā)生親核反應(yīng)。因此，選用固體無機堿K2CO3和DMF組合可以使化合物7吡咯環(huán)上的氮原子更易發(fā)生甲基化反應(yīng)。

3 結(jié)語

基于Tanaproget及其衍生物分析，設(shè)計合成了一個新型的非甾體類孕酮受體調(diào)節(jié)劑。利用無機堿K2CO3和DMF組合，可選擇性地完成吡咯環(huán)上氮原子的甲基化，為后繼正電子放射性核素11C標(biāo)記條件的探索提供了基礎(chǔ)和參照。

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