(±)1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉的化學(xué)拆分研究

鄭小紅，陳潔忠，胡清偉，張小娟

(1.重慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校 藥學(xué)院，重慶 400030；2.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 護(hù)理系，河南 濟(jì)源 459000；3.重慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校 護(hù)理學(xué)院，重慶 400030)

?

(±)1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉的化學(xué)拆分研究

鄭小紅1，陳潔忠2，胡清偉1，張小娟3Δ

(1.重慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校 藥學(xué)院，重慶 400030；2.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 護(hù)理系，河南 濟(jì)源 459000；3.重慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校 護(hù)理學(xué)院，重慶 400030)

目的 獲得1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)的2種旋光異構(gòu)體。方法 以(±)BTIQ為原料，光學(xué)純樟腦磺酸為拆分劑，在丙酮中對(duì)其進(jìn)行反復(fù)拆分，比旋光度檢測(cè)拆分產(chǎn)物。對(duì)BTIQ拆分所得產(chǎn)物進(jìn)行水解，將水解所得產(chǎn)物1,2,3,4-四氫異喹啉(ATIQ)的比旋光度與文獻(xiàn)報(bào)道值進(jìn)行比較。結(jié)果 經(jīng)2次反復(fù)拆分后產(chǎn)物比旋光度不再發(fā)生變化，證明所得產(chǎn)物旋光純度較高，所得到的(-)BTIQ異構(gòu)體收率27.52%(按最高收率50%計(jì)算)，比旋光度為-35.65°(CH2Cl2，C=0.5)；(+)BTIQ收率31.55%(按最高收率50%計(jì)算)，比旋光度為+35.17°(CH2Cl2，C=0.5)。BTIQ拆分后水解產(chǎn)物ATIQ的比旋光度與文獻(xiàn)報(bào)道值一致。結(jié)論 通過(guò)拆分法成功同時(shí)獲得了(-)BTIQ和(+)BTIQ對(duì)映異構(gòu)體，所得產(chǎn)物收率和光學(xué)純度均較高，為一步開(kāi)發(fā)高效低毒的手性抗血吸蟲(chóng)藥吡喹酮及其他含有四氫異喹啉結(jié)構(gòu)的手性藥物奠定了基礎(chǔ)。

四氫異喹啉；化學(xué)拆分；樟腦磺酸

血吸蟲(chóng)病是一種危害嚴(yán)重的熱帶和亞熱帶流行病，目前全球有76個(gè)國(guó)家和地區(qū)約2億人感染血吸蟲(chóng)病[1]，近8億人面臨感染威脅，特別是兒童。感染地區(qū)以農(nóng)業(yè)為主的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家為主，此病給本不富裕的國(guó)家和家庭帶來(lái)沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會(huì)健康問(wèn)題[2]。各國(guó)血吸蟲(chóng)病專家一直致力于研制新型血吸蟲(chóng)病的治療藥物和治療手段，如多元不飽和花生四烯酸在體外和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中均被證明具有較強(qiáng)的抗血吸蟲(chóng)作用[3]，而最近埃及血吸蟲(chóng)病學(xué)者正在研制的幾種疫苗在預(yù)防血吸蟲(chóng)病方面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人鼓舞[4]。但目前為止，吡喹酮仍然是世界公認(rèn)的治療血吸蟲(chóng)病的首選化學(xué)治療藥物，目前尚未發(fā)現(xiàn)有其他藥物可以替代或超越吡喹酮的抗血吸蟲(chóng)作用[5]，遺憾的是吡喹酮的作用機(jī)理至今還不明確。

吡喹酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)手性碳原子(見(jiàn)圖1)，現(xiàn)臨床上均以其消旋體入藥。國(guó)內(nèi)外研究表明吡喹酮左旋體是優(yōu)勢(shì)構(gòu)型[6-8]，而右旋體是造成藥物發(fā)苦及其他副作用的主要原因[9]，對(duì)吡喹酮衍生物的研究同樣表明R構(gòu)型在體內(nèi)外試驗(yàn)中均顯示出比S構(gòu)型更高的藥理活性[10]，因此制備高效低毒的吡喹酮優(yōu)勢(shì)異構(gòu)體是血吸蟲(chóng)病專業(yè)防治機(jī)構(gòu)及其他相關(guān)專家學(xué)者共同關(guān)心的問(wèn)題。

迄今為止，文獻(xiàn)報(bào)道要獲取手性吡喹酮主要有不對(duì)稱催化合成[11]、逆流色譜聯(lián)合重結(jié)晶[12]及對(duì)吡喹酮合成中間體吡喹胺進(jìn)行化學(xué)拆分[13]這幾種方式，但這些方法試劑昂貴、操作繁瑣，收率較低，并沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于吡喹酮藥物的生產(chǎn)。

1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)是我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)吡喹酮的重要中間體[14]，如能獲得其光學(xué)異構(gòu)體，可在不改變現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)路線的情況下實(shí)現(xiàn)手性吡喹酮藥物的生產(chǎn)。本文擬采用價(jià)廉易得的手性拆分劑樟腦磺酸與(±)BTIQ進(jìn)行反應(yīng)生成一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體鹽，再利用其溶解度的差異從而實(shí)現(xiàn)對(duì)(±)BTIQ的化學(xué)拆分。將拆分產(chǎn)物進(jìn)行水解，通過(guò)水解產(chǎn)物1,2,3,4-四氫異喹啉的比旋光度值與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較以判斷此方法的有效性，(±)BTIQ的拆分及水解路線，以考察拆分產(chǎn)物的旋光性質(zhì)。見(jiàn)圖1。

圖1 (±)1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)的拆分及四氫異喹啉的合成路線Fig.1 The route of resolution from (±)BTIQ and the synthetic route of tetrahydroisoquinoline

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑 WZZ-1型自動(dòng)指示旋光儀(上海物理光學(xué)儀器廠)；PB602-E型電子天平(上海梅特勒托利多公司)。L-(-)和D-(+)樟腦磺酸(分析純，上海晶純?cè)噭┯邢薰?；(±)BTIQ(由重慶醫(yī)科大學(xué)藥物化學(xué)與生物材料研究室提供，含量>99%)；二氯甲烷、丙酮等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 (±)BTIQ的化學(xué)拆分：

① 將11.42g(0.04 mol)(±)BTIQ用100 mL丙酮溶解，向其中按摩爾比1︰0.5的比例加入0.02 mol光學(xué)純L-(-)樟腦磺酸拆分劑，持續(xù)攪拌30 min，再于4 ℃靜置24 h，有大量白色粉末狀固體析出。

② 過(guò)濾，用15 mL冰丙酮分3次洗滌濾餅，收集濾液備用。濾餅用過(guò)量1.0 mol/L氫氧化鈉溶液堿化處理(使BTIQ游離出來(lái))，堿化后水溶液用30 mL二氯甲烷分3次萃取，收集并合并有機(jī)層，減壓蒸餾并干燥，得到白色粉末1.97 g，其比旋光度值為[α]20=-22.56(CH2Cl2， C=0.5)，記為(-)BTIQ-1。

③ 向步驟“②”的濾液繼續(xù)加入0.02 mol光學(xué)純D-(+)樟腦磺酸拆分劑，重復(fù)上述步驟①和②，得到白色粉末，記為(+)BTIQ-1。

為提高產(chǎn)物光學(xué)純度，將步驟②和③中所得拆分產(chǎn)物進(jìn)行2次重復(fù)拆分，拆分方法同上，(-)BTIQ-1或(+)BTIQ-1與拆分劑樟腦磺酸的摩爾比為1︰0.8。第2次反復(fù)拆分產(chǎn)物分別記為(-)BTIQ-2和(+)BTIQ-2，第3次反復(fù)拆分產(chǎn)物記為(-)BTIQ-3和(+)BTIQ-3。

1.2.2 (±)BTIQ的水解：稱取0.56 g(2 mmol)(-)BTIQ置于100 mL單口圓底燒瓶中，加入2 mol/L鹽酸溶液20 mL，磁力攪拌，加熱回流，薄層色譜監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)程，4 h后停止加熱和攪拌，反應(yīng)液冷卻至室溫，有片狀晶體析出，過(guò)濾，收集濾液，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)進(jìn)行濃縮，得到淡黃色油狀物。向油狀物中加入10 mL乙腈后進(jìn)行磁力攪拌，逐漸析出白色固體，持續(xù)攪拌30 min后不再有白色固體析出，過(guò)濾，干燥。

2 結(jié)果

2.1 (±)BTIQ的化學(xué)拆分 (-)BTIQ-1為白色粉末1.97g，其比旋光度值為[α]20=-22.56(CH2Cl2，C=0.5)。(+)BTIQ-1為白色粉末2.73g，其比旋光度值為[α]20=+24.02(CH2Cl2， C=0.5)，3次重復(fù)拆分結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 (-)BTIQ和(+)BTIQ的拆分收率及比旋光度測(cè)定數(shù)據(jù) (CH2Cl2，C=0.5，n=3)Tab.1 The yield and specific rotation of (-)BTIQ and (+) BTIQ(CH2Cl2，C=0.5，n=3)

2.2 (±)BTIQ的水解 得白色粉末，熔點(diǎn)為265 ℃～267 ℃，與文獻(xiàn)報(bào)道值吻合[15]，經(jīng)測(cè)定其比旋光度值為[α]20=-79.90(CHCl3，C=1.0)，與Roszkowski等[11]采用手性催化合成所得產(chǎn)物進(jìn)行比較是吻合的[文獻(xiàn)：[α]20=-78.7(CHCl3，C=1.0)。同法，可得(+)ATIQ，比旋光度值為[α]20=+77.70(CHCl3，C=1.0)。

3 討論

化學(xué)拆分法是獲得單一對(duì)映體的重要手段之一，它是指在化學(xué)拆分試劑作用下生成非對(duì)映異構(gòu)體，再利用產(chǎn)物物理性質(zhì)的不同而實(shí)現(xiàn)手性物質(zhì)的分離，這種方法不需要復(fù)雜的設(shè)備，加上操作簡(jiǎn)單，所以至今仍然是獲得手性藥物的常用方法，在化學(xué)拆分法分離過(guò)程中拆分劑和拆分溶劑的選擇是關(guān)鍵因素[16]。

3.1 拆分劑的選擇 本文所拆分的(±)BTIQ屬于四氫異喹啉類(lèi)生物堿，呈堿性，可供選擇的手性拆分試劑常見(jiàn)的有酒石酸、扁桃酸、Mosher酸、樟腦磺酸等，但(±)BTIQ結(jié)構(gòu)中是一個(gè)仲胺結(jié)構(gòu)，堿性較弱，因此選擇了酸性相對(duì)較強(qiáng)的樟腦磺酸為拆分劑，通過(guò)簡(jiǎn)單酸堿成鹽原理生成得到非對(duì)映異構(gòu)體，成鹽反應(yīng)條件溫和，再利用其溶解度的差別從而實(shí)現(xiàn)分離。

3.2 拆分溶劑的選擇 在拆分溶劑的選擇上，研究分別采用常用的3種實(shí)驗(yàn)室溶劑乙醇、丙酮和正丁醇為考察對(duì)象對(duì)(±)BTIQ進(jìn)行拆分，其收率(%，最高為50%計(jì))和比旋光度[α]20(CH2Cl2，C=0.5)分別為25.70%、-19.81；31.12%、-20.06；34.50%、-22.56。由此可知在丙酮中進(jìn)行拆分產(chǎn)物的收率較高，同時(shí)產(chǎn)物的旋光純度也是最高的，因此在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中采用丙酮作為拆分溶劑。

3.3 拆分產(chǎn)物旋光純度的考察 考慮實(shí)驗(yàn)條件的普遍性和價(jià)格等因素，本文首先采用測(cè)定比旋光度值來(lái)判斷產(chǎn)物的旋光純度。由于本文所采用的拆分的方法及產(chǎn)物的比旋光度值尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道，為驗(yàn)證此方法的有效性和產(chǎn)物的比旋光度，本研究對(duì)拆分產(chǎn)物進(jìn)行3次重復(fù)拆分，第二次重復(fù)拆分所得產(chǎn)物的旋光度值比第一次明顯提高，說(shuō)明重復(fù)拆分有利于提高產(chǎn)物的旋光純度，但第三次拆分后產(chǎn)物的比旋光度值不再發(fā)生變化且產(chǎn)物收率有所下降，提示第二次拆分產(chǎn)物已具有較高的旋光純度，增加拆分次數(shù)不但不能提高旋光純度反而降低了產(chǎn)物收率。

為進(jìn)一步考察產(chǎn)物的旋光純度，將第二次拆分后的產(chǎn)物(-)BTIQ-2和(+)BTIQ-2進(jìn)行水解后得到(-)ATIQ和(+)ATIQ，經(jīng)比旋光度測(cè)定，與Piotr Roszkowski等[11]采用手性催化合成所得產(chǎn)物進(jìn)行比較可知，本方法所得產(chǎn)物的比旋光度值比采用手性催化所得產(chǎn)物一致，從而再次證明采用本文方法經(jīng)2次拆分后所得產(chǎn)物旋光純度高。

3.4 拆分原理的探討 根據(jù)化學(xué)拆分法的基本原理，需要向消旋體中加入等摩爾比的光學(xué)純拆分試劑，形成一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，再利用其溶解度的差異將其分開(kāi)[17]。這種方法的主要問(wèn)題是所生成的一對(duì)非對(duì)映體在化學(xué)結(jié)構(gòu)上也非常相似，根據(jù)相似相溶的原理，很難篩選到適合的溶劑將一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體很好地分開(kāi)，實(shí)際操作中為提高產(chǎn)物的光學(xué)純度往往需要多次重結(jié)晶從而降低了拆分效率。

根據(jù)動(dòng)力學(xué)拆分原理[18]，手性試劑與外消旋體發(fā)生反應(yīng)生成非對(duì)映異構(gòu)體所需的活化能不同，反應(yīng)速度就不同，當(dāng)手性試劑物質(zhì)的量少于外消旋體物質(zhì)的量時(shí)，反應(yīng)速度快的對(duì)映異構(gòu)體首先發(fā)生反應(yīng)，從而主要剩下反應(yīng)速度相對(duì)慢的對(duì)映異構(gòu)體。

為提高拆分效率，同時(shí)更方便快捷地選擇適合的溶劑，本文創(chuàng)新性聯(lián)合利用化學(xué)拆分法和動(dòng)力學(xué)拆分法原理，在消旋體與拆分劑的摩爾比選擇上，本研究沒(méi)有按化學(xué)拆分法選擇1:1的傳統(tǒng)比例，而是只加入了(±)BTIQ一半量的左旋樟腦磺酸作為拆分劑，此時(shí)，反應(yīng)速度快的(-)BTIQ異構(gòu)體首先與拆分劑發(fā)生反應(yīng)生成鹽，剩下的主要是反應(yīng)速度較慢的另外一種異構(gòu)體(+)BTIQ，從而拉大了溶解度差異，利于拆分溶劑的快速篩選。但在成鹽反應(yīng)中反應(yīng)速度慢的(+)BTIQ異構(gòu)體也有少部分與拆分劑反應(yīng)生成鹽，所以需要進(jìn)行重復(fù)拆分，以提高產(chǎn)物的旋光純度。

本研究以消旋1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉為原料，采用手性樟腦磺酸為拆分劑，在丙酮溶劑中，經(jīng)2次反復(fù)拆分可同時(shí)獲得一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體。該方法操作簡(jiǎn)單，拆分效率高，同時(shí)初步證明產(chǎn)物具有較高的光學(xué)純度，為一步開(kāi)發(fā)高效低毒的手性抗血吸蟲(chóng)藥吡喹酮提供新方法和新選擇，從而也將為闡明手性吡喹酮的抗血吸蟲(chóng)作用機(jī)制奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，該方法所獲得的(+)和(-)BTIQ也將會(huì)為合成含有四氫異喹啉結(jié)構(gòu)的其他手性藥物提供重要的手性藥物中間體，具有進(jìn)一步深入研究的價(jià)值。

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(編校：王冬梅)

Chemical resolution on (±)1-(Benzamidomethyl)-1,2,3,4-tetrahydro-isoquinoline

ZHENG Xiao-hong1, CHEN Jie-zhong2, HU Qing-wei1, ZHANG Xiao-juan3Δ

(1.Department of Pharmacy, Chongqing Medical and pharmaceutical College, Chongqing 400030, China; 2.Department of Nursing, Jiyuan Vocational and Technical College, Jiyuan 459000, China; 3.Department of Nursing, Chongqing Medical and Pharmaceutical College, Chongqing 400030, China)

ObjectiveTo obtain two types of optical isomers from 1-(Benzamidomethyl)-1,2,3,4-tetrahydro-isoquinoline(BTIQ). Methods(±)BTIQ as raw materials, optically pure camphor sulfonic acid as resolution agent was used and repeated resolution in acetone, And the resolution product was detected by specific optical rotation. The product of BTIQ was hydrolyzed, and the ratio of ATIQ was compared with that of the literature. ResultsAfter two repeated chemical resolutions, the specific rotations of both enantiomers are no longer changed. It was showed that the products of higher optical purity. The specific rotation of both isomers are -35.65°(CH2Cl2, C=0.5)with the yield of 27.52%，and +35.17°(CH2Cl2, C=0.5) with the yield of 31.55% respectively. The specific rotation value of chiral 1,2,3,4-tetrahydroisoquino line (ATIQ) which was the hydrolysis product of BTIQ consistent with values reported in the literature.ConclusionThe (-)BTIQ and (+) BTIQ enantiomers were successfully obtained by the method of resolution, and the yield and optical purity of the obtained products are higher, laying the foundation for the further development of high efficiency, low toxicity of chiral schistosomicide (praziquantel) and other containing tetrahydroisoquinoline structure of chiral drugs.

tetrahydroisoquinoline; chemical resolution; camphor sulfonic acid

重慶市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)面上項(xiàng)目(20142120)

鄭小紅，女，博士，講師，研究方向：抗微生物藥物合成、篩選及作用機(jī)制，E-mail：liuyincen@163.com；張小娟，通訊作者，女，博士，副教授，研究方向：兒科藥物開(kāi)發(fā)與研究，E-mail：iwishhh@163.com。

R961

A

1005-1678(2015)08-0170-04