新型放療增敏劑硝基吲唑衍生物的合成及其晶體結構*

周曉靚，王榮先，施培基，王 浩

(中國醫(yī)學科學院 放射醫(yī)學研究所，天津 300192)

·制藥技術·

新型放療增敏劑硝基吲唑衍生物的合成及其晶體結構*

周曉靚，王榮先，施培基，王 浩

(中國醫(yī)學科學院 放射醫(yī)學研究所，天津 300192)

以1H-吲唑-3-羧酸為起始原料，經(jīng)過硝化和酯化反應制得5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)；2與1-氯-二乙胺基乙烷偶聯(lián)后水解成鹽合成了一個新型的放療增敏劑硝基吲唑衍生物——1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基-1H-吲唑-3-羧酸鹽酸鹽(4)，總收率13%，其結構經(jīng)1H NMR，MS和X-射線單晶衍射表征。4屬斜方晶系，空間群Pbca(no.61),晶胞參數(shù)a=17.218(3)?,b=8.397(2)?,c=21.955(4)?,V=3174.2?3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095。

吲唑;藥物合成;放療增敏劑;晶體結構

如何提高腫瘤乏氧細胞對射線敏感性成為提高放療效果的重要研究課題之一[1-2]。硝基咪唑(MISO)是最有代表性的一類乏氧細胞增敏劑，但臨床實驗顯示MISO的神經(jīng)毒性限制了其用藥劑量，從而未能達到理想的治療效果[3]。

在前期的研究[4]中我們發(fā)現(xiàn),硝基吲唑類化合物也具有較好的放療增敏作用。為了降低藥物的親酯性，減少其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的分布，本文以1H-吲唑-3-羧酸為起始原料，經(jīng)硝化和酯化反應制得5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)；2與1-氯-二乙胺基乙烷偶聯(lián)后水解成鹽合成了一個新型的放療增敏劑硝基吲唑衍生物——1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基-1H-吲唑-3-羧酸鹽酸鹽(4，Scheme 1)，總收率13%，其結構經(jīng)1H NMR，MS和X-射線單晶衍射表征。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Buchi 540型熔點儀(溫度未校正)；Varian Mercury Vx 300型核磁共振儀(D2O為溶劑，TMS為內(nèi)標)；ZAB-HS型質(zhì)譜儀；D/Max-2500型18kW型X-射線衍射儀。

1H-吲唑-3-羧酸(含量98%)，北京偶合科技；2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽(含量98%)，阿法埃莎化學；其余所用試劑均為分析純，其中無水乙醇經(jīng)4?分子篩干燥。

1．2 合成

(1)5-硝基吲唑-3-羧酸(1)的合成

在四口瓶中加入發(fā)煙硝酸15mL，冰鹽浴冷卻，攪拌下滴加濃硫酸15mL，于0℃～2℃分次加入1H-吲唑-3-羧酸4.87g，加畢，于0℃～2℃反應15min；于室溫反應5h。反應液傾入冰水中，析出大量固體，抽濾，濾餅用95%乙醇洗滌，干燥得白色固體14.55g，收率73%，m.p.244℃～245℃，Rf=0.67[展開劑：V(正丁醇)∶V(水)∶V(乙酸)=3∶1∶1]。

(2)5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)的合成

在反應瓶中加入14.0g(19mmol),無水乙醇50mL(860mmol)和濃硫酸7.6mL，攪拌下回流反應8h。反應液傾入碎冰中，析出固體，過濾，濾餅用水洗滌至中性，干燥得白色固體23.84g，收率84.6%，Rf=0.575[展開劑：A=V(乙酸乙酯)∶V(環(huán)己烷)=1∶2]。

(3)1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(3)的合成

在反應瓶中加入無水乙醇20mL和金屬鈉0.58g，攪拌使其溶解；于10℃加入23.5g(15mmol);緩慢滴加2-二乙氨基氯乙烷鹽酸鹽3.1g(23mmol)的乙醇(10mL)溶液，滴畢，于室溫反應4h。反應液減壓旋干得紅色油狀物，經(jīng)加壓硅膠柱層析(洗脫劑：A=1∶2)純化得黃色固體31.0g，收率20%，Rf=0.583(展開劑:A=1∶2)和黃色油狀物2-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(5)1.296g，收率26%，Rf=0.278(展開劑：A=1∶2)。

(4)4的合成

在反應瓶中加入30.38g(1.1mmol)和甲醇10mL，冰鹽浴冷卻，攪拌下滴加1mol·L-1NaOH溶液1.5mL，滴畢，于0℃以下反應30min。加少許碎冰，滴加1mol·L-1鹽酸中和至pH 3，減壓蒸除溶劑，殘余物用95%乙醇重結晶得類白色固體40.25g，收率71%，m.p．235℃；1H NMRδ:7.56～8.64(m,3H),4.72～4.76(t,2H),3.63～3.67(t,2H),3.10～3.17(q,4H),1.06～1.11(t,6H);MSm/z:304.9。

2 結果與討論

在5-硝基吲唑-3-羧酸的硝化反應中，反應溫度的控制非常重要。冰浴條件下得到的單硝化產(chǎn)物，反應溫度高于20℃，反應液顏色由橙黃色變?yōu)楹诤稚?，得到過度硝化產(chǎn)物5，7-二硝基吲唑-3-羧酸。

在3的合成中，由于吲唑五元環(huán)上的氫原子能夠發(fā)生1-位和2-位的互變異構。1-位取代后會得到一個穩(wěn)定的2-位取代副產(chǎn)物(5,Chart 1)。

圖 1 4的晶體結構Figure 1 Crystal structure of 4

由于取代位點的確證難度較大，為此我們將4和5分別進行下步水解，得到了1-位取代產(chǎn)物(4)的單晶，并進行了X-單晶衍射分析，從而對取代位點進行了確證(單晶培養(yǎng)方法[5]：以95%乙醇為溶劑，適量4，在室溫下靜置數(shù)日慢慢揮發(fā)溶劑析出無水透明單晶4，選取0.12mm×0.18mm×0.20mm的透明晶體用于結構測定)。

4的晶體結構見圖1。晶體結構解析表明，4屬斜方晶系，空間群Pbca(no.61)晶胞參數(shù)a=17.218(3)?,b=8.397(2)?,c=21.955(4)?,V=3174.2?3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095。

[1] Miyake K,Shimada M,Nishioka M.The novel hypoxic cell radiosensitizer,TX-1877has antitumor activity through suppression of angiogenesis and inhibits liver metastasis on xenograft model of pancreatic cancer[J].Cancer Letter,2008,272(2)：325-335.

[2] 沈瑜，董秀玥.放射增敏劑的研究趨勢[J].中華放射腫瘤學雜志，2006，14(6):538-538.

[3] 王浩，施培基，王榮先.靶向放射增敏劑研究進展[J].中華放射醫(yī)學和防護雜志，2011，31(2)：115-118.

[4] Wang Rongxian,Shi Peiji,Hu Bi，etal.Synthesis and radiosensitizing effects of indazoles derivatives[J].Chinese Medical Sciences Journal,1995,1:11-11.

[5] Zhou Xiaoling,Wang Hao,Wang Yan,etal.Crystal structure of 1-[2-(diethylamino)ethyl]-5-nitro-1H-indazole-3-carboxylic acid hydrochloride,C14H18N4O4[J].Z Kristallogr NCS,2012,227:73-174.

SynthesisandCrystalStructureofaNovelRadiosensitizer

ZHOU Xiao-liang, WANG Rong-xian, SHI Pei-ji, WANG Hao

(Institute of Radiation Medicine,Chinese Academy of Medical Sciences，Tianjin 300192，China)

5-Nitroindazole-3-carboxylic acid ethyl ester(2)was prepared by nitration and esterification from 1H-indazole-3-carboxylic acid.A novel radiosensitizer,1-[2-(diethylamino)ethyl]-5-nitro-1H-indazole-3-carboxylic acid hydrochloride(4),was synthesized by coupling reaction of 2with diethylaminoethyl chloride,and then forming salt.The overall yield was 13% and the structure was characterized by1H NMR,MS and X-ray single crystal diffraction.4belongs to rhombic system，space groupPbca(no.61)witha=17.218(3)?,b=8.397(2)?,c=21.955(4)?,V=3174.2?3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095．

indazole；drug synthesis；radiosensitivity；crystal structure

2014-01-07;

2014-05-17

國家自然科學基金資助項目(81301983)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目(SF1305)

周曉靚(1979-)，女，回族，寧夏石嘴山人，博士研究生，助理研究員，主要從事靶向前藥和輻射防護劑的合成研究。Tel.022-85683041，E-mail：zhouxiaoliang@irm-cams.ac.cn

王浩，E-mail：wanghao@irm-cams.ac.cn

O626．2；R914．5

A

1005-1511(2014)04-0562-03