微波輻射合成2-乙氧羰基甲硫基-4-取代苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物*

武 波，湯雁波，肖志艷

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥物研究所 活性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)與適藥化研究北京市重點實驗室，北京 100050)

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微波輻射合成2-乙氧羰基甲硫基-4-取代苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物*

武 波，湯雁波，肖志艷

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥物研究所 活性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)與適藥化研究北京市重點實驗室，北京 100050)

以對取代苯胺與2-乙氧羰基甲硫基-1,4-萘醌為底物，采用微波合成法合成了3個新型的蛋白酶體抑制劑的關(guān)鍵中間體——2-乙氧羰基甲硫基-4-苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物(3a～3c)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和1D NOE表征。在最佳反應(yīng)條件[THF為溶劑，TiCl4為催化劑，于60℃微波(240W)反應(yīng)15min]下，2-乙氧羰基甲硫基-4-(4-硝基苯基)亞氨基-4H-1-萘酮(3a)的收率84．2%。

萘醌；酮胺縮合；萘酮；蛋白酶體抑制劑；微波合成

蛋白酶體是目前抗腫瘤藥物研究的重要靶點之一，蛋白酶體抑制劑Bortezomib和Carfilzomib先后作為多發(fā)性骨髓瘤的治療藥物被FDA批準(zhǔn)上市后，該領(lǐng)域的研究更為活躍[1-2]。Lawrence等[3]報道了萘醌類蛋白酶體抑制劑PI-083(Chart 1)，以及由萘醌衍生得到的羥基萘類蛋白酶體抑制劑PI-8182(Chart 1)[4-6]的合成。

本課題組[7]曾以PI-083為模板分子，對其2-位進(jìn)行結(jié)構(gòu)多樣性的衍生化，當(dāng)2-位引入4-取代苯胺時，抗腫瘤活性較好，其中引入對硝基苯胺所得化合物對蛋白酶體的抑制活性優(yōu)于PI-083?；诖怂悸罚疚囊訮I-8182為模板分子，在其4-位引入4-取代苯胺(Ⅰ)，以期獲得結(jié)構(gòu)新穎、活性較好的蛋白酶體抑制劑。

對Ⅰ進(jìn)行逆合成分析(Scheme 1)可得中間體——2-乙氧羰基甲硫基-1,4-萘醌(1)。由萘醌合成1以及由2-乙氧羰基甲硫基-4-苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物(3)合成目標(biāo)分子Ⅰ均可參照文獻(xiàn)[2-4]方法進(jìn)行，而由1合成亞胺中間體3則是能否順利合成Ⅰ的關(guān)鍵。雖然3可由芳胺和萘醌類化合物經(jīng)酮胺縮合反應(yīng)而得，但芳胺的活性對反應(yīng)進(jìn)行的難易及收率有較大影響，而且使酮胺縮合反應(yīng)區(qū)域選擇性地發(fā)生在萘醌的4-位羰基也需要適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件。Matsuo等[8]在研究1,4-萘醌與芳基亞胺二鎂試劑反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)，除4-位羰基發(fā)生酮胺縮合反應(yīng)形成預(yù)期的亞胺類產(chǎn)物外，還有其它產(chǎn)物生成。由此提示，由1合成3反應(yīng)條件的選擇至關(guān)重要。

在PI-8182類抑制劑的制備中，Lawrence[4-6]采用微波合成法，由1和磺胺制得磺酰亞胺中間體。該方法雖然具有快速、高效、副反應(yīng)少等優(yōu)點，但存在儀器較昂貴、反應(yīng)規(guī)模有限等局限。

為了高效合成3，并擴大反應(yīng)條件的適用范圍,本文參照文獻(xiàn)[4-6]報道的微波合成方法，以對取代苯胺(2a～2c)為底物與1反應(yīng)，合成了3個新型的2-乙氧羰基甲硫基-4-取代-苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物(3a～3c，Scheme 2)，其結(jié)構(gòu)和立體構(gòu)型經(jīng)1H NMR和1D NOE表征。并對反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Varian Mercury-300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Agilent LC/MSD TOF型液-質(zhì)聯(lián)用儀；SHIMADZU LC-20A型高效液相色譜儀；Biotage InitiatorTM Eight EXP型微波合成儀。

1參照文獻(xiàn)[4-6]方法合成；其余所用試劑均為分析純，其中DCM和THF經(jīng)氫化鈣回流重蒸，DMF經(jīng)分子篩干燥。

1．23a～3c的合成(以3a為例)

在20mL微波反應(yīng)管中加入THF 5mL，155.2mg(0.2mmol)和對硝基苯胺(2a)27.6mg(0.2mmol)，攪拌使其溶解；于0℃加入TiCl437.9mg(0.2mmol)的THF(0.2mL)溶液和三乙胺0.06mL，加畢，微波(240W)反應(yīng)15min。用DCM 50mL稀釋，加水30mL淬滅反應(yīng)，分液，水相用DCM(3×20mL)萃取，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=30∶1～10∶1]純化，混合溶劑(A=50∶1)重結(jié)晶得3a55mg。

用類似方法合成3b～3c。

3a：橙色針狀晶體，收率69%，m.p.157℃～159℃；1H NMRδ: 8.42(d,J=7.5Hz,1H,ArH),8.32(d,J=8.4Hz,2H,ArH),8.20(d,J=7.5Hz,1H,ArH),7.80～7.68(m,2H,ArH),7.03(d,J=8.4Hz,2H,ArH),6.77(s,1H,a-H),4.08(q,J=7.2Hz,2H,CH2CH3),3.42(s,2H,b-H),1.18(t,J=6.9Hz,3H,CH3)；ESI-MSm/z(%): 397.1{[M+H]+}。

3b：暗紅色針狀晶體,m.p.129℃～131℃；1H NMRδ: 8.56(d,J=7.5Hz,1H，ArH),8.19(d,J=7.5Hz,1H,ArH),7.70(m,2H,ArH),7.28(d,J=8.4Hz,2H,ArH),7.08(s,1H,a-H),6.93(d,J=8.4Hz,2H,ArH),4.09(q,J=7.2Hz,2H,CH2CH3),3.49(s,2H,b-H),2.55(m,1H,-H),1.96～1.78(m,5H,a′-H),1.57～1.21(m,5H,a′-H),1.16(t,J=7.2Hz,3H,CH3)；ESI-MSm/z(%): 434.3{[M+H]+}。

3c：紅棕色針狀晶體，m.p.163℃～165℃；1H NMRδ: 8.52(d,J=7.5Hz,1H,ArH),8.19(d,J=7.5Hz,1H,ArH),7.69(m,2H,ArH),7.11(s,1H,a-H),6.98(m,4H,ArH),4.11(q,J=7.2Hz,2H,CH2CH3),3.87(s,3H,OCH3),3.50(s,2H,b-H),1.19(t,J=7.2Hz,3H,CH2CH3)；ESI-MSm/z(%): 382.1{[M+H]+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

Lawrence[5]通過比較萘醌1與由其經(jīng)與磺胺反應(yīng)獲得的磺酰亞胺的3-H的吸收峰位置變化，推斷4-位羰基形成了磺酰亞胺。然而，1H NMR分析表明，1與3a的a-H吸收峰位置差異很小(6.71vs6.77)。為了更明確地確定3的結(jié)構(gòu)及其順反異構(gòu)問題，我們對3進(jìn)行了1D NOE分析。結(jié)果表明，萘醌環(huán)上的a-H與取代苯胺上的1′-H存在NOE(Chart 2)，由此判斷，與取代苯胺發(fā)生酮胺縮合反應(yīng)的是4-位羰基，而所形成的碳-氮雙鍵為E-型。

Chart 2

2.2 反應(yīng)條件優(yōu)化

以合成3a為模板反應(yīng)，考察微波合成法中反應(yīng)時間、溶劑及催化劑對反應(yīng)的影響，尋找最佳反應(yīng)條件，結(jié)果見表1。由表1可見，在10.2mmol，三乙胺0.4mmol，催化劑TiCl40.2mmol，DCM 5mL反應(yīng)條件下，最優(yōu)反應(yīng)時間為15min(No.2)，略短于文獻(xiàn)[4-6]方法中的最優(yōu)反應(yīng)時間(20min)，可能由于2a的親核能力較磺胺更強;THF為溶劑時對提高反應(yīng)收率有利，收率84.2%(No.6);另外，TiCl4的催化作用優(yōu)于AlCl3。

微波合成法的最優(yōu)反應(yīng)條件為：THF為溶劑，TiCl4為催化劑，于60℃微波(240W)反應(yīng)15min(No.9)。

表1 微波合成法的反應(yīng)條件優(yōu)化*Table1 Optimization of microwave reaction conditions

*10.2mmol，三乙胺0.4mmol，催化劑0.2mmol，溶劑5mL，其余反應(yīng)條件同1.2；aHPLC外標(biāo)法測定

參照微波合成法，其余反應(yīng)條件同1.2，采用室溫攪拌法由1合成3a，考察了反應(yīng)時間對收率的影響，實驗結(jié)果表明：在室溫攪拌反應(yīng)中，反應(yīng)時間分別為40min和10h時，收率分別為69%和74%,差異不大，說明40min時反應(yīng)已基本進(jìn)行完全，可以較好的收率獲得目標(biāo)分子。

Scheme 3

2.3 催化機理

TiCl4-Et3N體系廣泛應(yīng)用于磺酰亞胺類化合物的合成，TiCl4-羰基可形成配合物，從而活化酮羰基。文獻(xiàn)[5]指出，2-位硫原子上的孤對電子與萘醌體系形成的p-π共軛有利于4-位羰基與TiCl4的配位，從而實現(xiàn)反應(yīng)的區(qū)域選擇性。據(jù)此可推測TiCl4催化1合成3的催化機理(Scheme 3)，可解釋本實驗中酮胺縮合反應(yīng)的區(qū)域選擇性。此外，溶劑THF中氧原子的孤對電子可與TiCl4鈦原子的空軌道形成配位鍵，進(jìn)一步穩(wěn)定TiCl4-羰基配合物，從而提高TiCl4作為路易斯酸的催化效率。

3 結(jié)論

采用微波合成法合成了3個新型的蛋白酶體抑制劑的關(guān)鍵中間體——2-乙氧羰基甲硫基-4-取代-苯基亞氨基-4H-1-萘酮類化合物，并對反應(yīng)條件進(jìn)行了篩選和優(yōu)化。為具有結(jié)構(gòu)通式Ⅰ的新型蛋白酶體抑制劑的構(gòu)效關(guān)系研究提供了參考。

[1] Kisselev A F,van der Linden W A,Overkleeft H S.Proteasome inhibitors:An expanding army attacking a unique target[J].Chem Biol,2012,19(1):99-115.

[2] Genin E,Reboud-Ravaux M,Vidal J.Proteasome inhibitors:Recent advances and new perspectives in medicinal chemistry[J].Curr Top Med Chem,2010,10(3):232-56.

[3] Kazi A,Lawrence H,Guida W C,etal.Discovery of a novel proteasome inhibitor selective for cancer cells over non-transformed cells[J].Cell Cycle,2009,8(12):1940-1951.

[4] Ge Y,Kazi A,Marsilio F,etal.Discovery and synthesis of hydronaphthoquinones as novel proteasome inhibitors[J].J Med Chem,2012,55(5):1978-98.

[5] Lawrence H,Ge Y,Sebti S M,etal.Proteasome inhibitors for selectivity inducing apoptosis in cancer cells[P].WO 2010005534A2,2010.

[6] Lawrence H,Ge Y,Sebti S M,etal.Proteasome inhibitors having chymotrypsin-like activity[P].WO 2010102286A2,2010.

[7] Xu K,Xiao Z,Tang Y B,etal.Design and synthesis of naphthoquinone derivatives as antiproliferative agents and 20S proteasome inhibitors[J].Bioorg Med Chem Lett,2012,22(8):2772-2274.

[8] Matsuo K,Shiraki R,Okubo M.Reactions of iminodimagnesium reagents with 1,4-quinones:Their structural factors governing the modes of reactions[J].J Phys Org Chem,1994,7:567-577.

Synthesisof2-(Ethoxycarbonylmethylthio)-4-substitued-(pheny-limino)naphthalen-1(4H)-onesunderMicrowaveIrradiation

WU Bo, TANG Yan-bo, XIAO Zhi-yan

(Beijing Key Laboratory of Active Substance Discovery and Druggability Evaluation,Institute of Materia Medica,Chinese Academy of Medical Sciences,Peking Union Medical College,Beijing 100050,China)

Three novel key intermediates for preparation of proteasome inhibitors,2-(ethoxycarbonylmethylthio)-4-substitued-(phenylimino)naphthalen-1(4H)-ones(3a～3c),were synthesized by the reaction ofp-substituted aniline with 2-(ethoxycarbonylmethylthio)-1,4-naphthoquinone under microwave irradiation.The structures were characterized by1H NMR and 1D NOE spectra.The yield of 2-(ethoxycarbonylmethylthio)-4-(4-nitrophenylimino)naphthalen-1(4H)-one(3a)was 84．2% under the optimal reaction conditions[THF as the sovlent，TiCl4as the catalyst,microwave radiation(240W)at 60℃ for 15min].

naphthoquinone;ketoamine condensation;proteasome inhibitor;microwave synthesis

2014-02-27

國家自然科學(xué)基金資助項目(81302703)

武波(1989- )，男，漢族，山東泰安人，碩士研究生，主要從事藥物化學(xué)的研究。

肖志艷，研究員，碩士生導(dǎo)師，E-mail: xiaoz@imm.ac.cn

O625.15；O621.3

A

1005-1511(2014)05-0630-04