抗癌藥物丙卡巴肼的合成工藝再優(yōu)化

潘 龍，汪亞帷，劉笑天，陳河如，2

（1．暨南大學(xué)藥學(xué)院中藥及天然藥物研究所，廣東廣州510632；2．廣東省中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及創(chuàng)新藥物研究重點實驗室，廣東廣州510632）

抗癌藥物丙卡巴肼的合成工藝再優(yōu)化

潘 龍1，汪亞帷1，劉笑天1，陳河如1，2

（1．暨南大學(xué)藥學(xué)院中藥及天然藥物研究所，廣東廣州510632；2．廣東省中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及創(chuàng)新藥物研究重點實驗室，廣東廣州510632）

以對甲基苯甲酸為起始原料，與氯化亞砜反應(yīng)得對甲基苯甲酰氯（2），酰氯直接與異丙胺反應(yīng)得對甲苯甲酰異丙胺（3）；化合物3經(jīng)硝酸鈰銨（CAN）氧化得4-甲?；郊柞．惐罚?）；以氰基硼氫化鈉為還原劑，化合物4與甲基肼硫酸鹽在堿性條件下經(jīng)經(jīng)縮合還原反應(yīng)生成目標化合物丙卡巴肼．該工藝路線共4步反應(yīng)，總收率44．7%，每個單元反應(yīng)收率71%～86%．所有化合物的結(jié)構(gòu)均經(jīng)1H-NMR、13C-NMR和MS確認．

丙卡巴肼；合成工藝；藥物合成；抗腫瘤

丙卡巴肼（procarbazine），化學(xué)名為N-異丙基-（2-甲基肼基）對甲苯甲酰胺，也稱甲芐肼、甲基芐肼、普羅芐肼、普羅卡巴興、異丙胺酰芐肼，屬于烷基化類抗腫瘤藥物．臨床上主要用于治療何杰金氏病，對于其他惡性腫瘤如惡性淋巴瘤肺癌多發(fā)性骨髓瘤等也有一定的療效．丙卡巴肼屬于前藥，自身沒有抗腫瘤作用，在體內(nèi)經(jīng)紅細胞及肝微粒體酶的作用，氧化生成偶氮甲基芐肼，后者通過其N-甲基末端的轉(zhuǎn)甲基作用，將甲基移轉(zhuǎn)到鳥嘌呤的7位、腺嘌呤的1位或者t RNA的一些堿基上，烷化特定堿基，從而抑制DNA、RNA及蛋白質(zhì)的合成，干擾腫瘤細胞的增殖．該藥作用沒有細胞周期特異性，但普遍認為丙卡巴肼主要阻礙S期細胞進入G2期［1－2］．1982年該藥的鹽酸鹽以口服膠囊劑型被FDA批準在美國上市，用于惡性淋巴瘤的治療．

針對丙卡巴肼現(xiàn)有合成工藝［3］存在的缺點，即步驟較多，反應(yīng)過程需要高溫溴化取代和強酸氧化回流等條件，對設(shè)備損耗大；而且硫酸甲酯的使用對環(huán)境安全又造成較大威脅．本課題組曾報道了一個改進的工藝路線［4］，但該工藝路線步驟仍然比較多（5步），第3步芐溴的制備也存在不安全因素．因此，本實驗擬對該工藝路線進一步優(yōu)化，路線見圖1．

具體地，本實驗采用對甲基苯甲酸為起始原料，經(jīng)氯化亞砜回流得酰氯產(chǎn)物，再與異丙胺反應(yīng)得N-異丙基對甲苯甲酰胺，化合物經(jīng)硝酸鈰銨（CAN）氧化生成（4-N-異丙氨基甲?；┍郊兹?，產(chǎn)物與硫酸甲肼縮合得中間體后以氰基硼氫化鈉還原得最終產(chǎn)物丙卡巴肼．總收率44．7%，單步收率71%～85%．

圖1 丙卡巴肼的合成工藝再優(yōu)化Figure 1 Re-optimization of the synthetic process for procarbazine

1 儀器和試劑

核磁共振譜用Bruker AV-300型核磁共振儀（Brucker Biospin公司，瑞士）測定（氘代氯仿，氘代甲醇為溶劑，TMS為內(nèi)標）．ESI-MS譜在Finnigan LCQ Advantage MAX質(zhì)譜儀上測定．柱色譜用硅膠購自青島海洋化工廠；硅膠GF-254薄層預(yù)制板購自煙臺化學(xué)工業(yè)研究所；對甲基苯甲酸，硝酸鈰銨（CAN）均購自上海晶純試劑有限公司；二氯甲烷（DCM）經(jīng)P2O5回流干燥，蒸餾備用；其他市售國產(chǎn)分析純試劑都經(jīng)過干燥純化處理．

2 合成方法

對甲基苯甲酰氯（2）：稱取對甲苯甲酸136 mg（1．0 mmol）于10 mL的圓底燒瓶中，加入過量的二氯亞砜約3．0 mL，于80℃油浴加熱回流3 h，減壓蒸餾除去過量的二氯亞砜，得酰氯化合物，不經(jīng)純化，直接使用．

N-異丙基對甲苯甲酰胺（3）：將酰氯化合物（2）重新溶于2．0 mL重蒸二氯甲烷，得A溶液；另取異丙胺0．5 mL（5．87 mmol）溶于1．0 mL干燥的二氯甲烷中，并將其緩慢地滴加到A溶液中，該過程溫度控制在30℃下．加料完畢逐漸升至室溫下攪拌反應(yīng)3 h，之后升溫至40℃，繼續(xù)反應(yīng)30 min，停止加熱將反應(yīng)液傾入25 mL飽和氯化鈉水溶液中，用30 mL二氯甲烷萃取4次，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，旋蒸除去溶劑得白色固體151．2 mg，TLC檢測為純化合物，收率85．4%．1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7．67（d，J＝9．0 Hz，2H），7．20（d，J＝9．0 Hz，2H），4．19～4．34（m，1H），2．37（s，3H），1．25（d，J＝6．0 Hz，3H），1．23（d，J＝6．0 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）δ：166．7，141．6，132．2，129．1（2），126．9（2），41．8，22．9，21．4（2）；ESI-MS（m／z）：178．3［M＋H］＋，200．3［M＋Na］＋．數(shù)據(jù)與文獻［4］同．

4-甲?；?N-異丙基苯甲酰胺（4）：取5 mL重蒸餾水與6 mL濃硝酸混合均勻，制成約3．5 mol／L的濃硝酸備用．稱取N-異丙基對甲苯甲酰胺177 mg（1．0 mmol）于耐壓管中，加入2 mL 3．5 mol／L硝酸溶液，超聲震蕩溶解．取硝酸鈰銨4．4 g（4．0 mmol）于西林瓶中，加入8．0 mL 3．5 mol／L硝酸溶液，攪拌5 min，體系為CAN的硝酸混懸液．取攪拌均勻的CAN混懸液逐滴滴加到耐壓管中，加料完畢，置于100℃油浴鍋中反應(yīng)24 h．反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)液冷卻，隨后加入100 mL的NaCl飽和水溶液，用DCM萃?。?×100 mL），合并有機相，加入無水硫酸鈉干燥，過濾，旋干有機溶劑得微黃色固體粉末，用硅膠柱色譜純化（乙酸乙酯－石油醚，體積比1∶5）得白色固體136．2 mg，收率71．2%．1H NMR（300 MHz，CD3OD）δ：10．03（s，1H），7．95（d，J＝9．0 Hz，2H），7．58（d，J＝9．0 Hz，2H），4．10－4．30（m，1H），1．26（d，J＝6．0 Hz，3H），1．24（d，J＝6．0 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CD3OD）δ：193．5，168．4，130．6，129．0，128．1（2），127．2（2），43．4，22．5（2）；ESI-MS（m／z）：192．3［M＋H］＋，224．5［M＋Na］＋．

丙卡巴肼（procarbazine）：稱取化合物（4）191 mg（1．0 mmol）和甲基肼硫酸鹽505 mg（3．5 mmol）于250 mL反應(yīng)瓶中，加入無水乙醇20．0 mL，攪拌溶解，攪拌20 min后，加入三乙胺1 mL，將反應(yīng)裝置置于60℃油浴鍋中反應(yīng)6 h，反應(yīng)結(jié)束，旋干溶劑，加入10 mL的DMF將其重新溶解，在0℃的低溫恒溫器中緩慢加入氰基硼氫化鈉126 mg（2．0 mmol），加料完畢，反應(yīng)體系逐漸升至室溫，反應(yīng)過夜．反應(yīng)結(jié)束后，加水猝滅反應(yīng)．加入200 mL的NaCl飽和水溶液，用200 mL的乙酸乙酯萃取5次，合并有機相，加入無水硫酸鈉干燥，過濾，合并有機相，旋干得黃色油狀液體．硅膠柱色譜分離（乙酸乙酯－石油醚，體積比1∶3），得丙卡巴肼161．9 mg，收率74%．1HNMR（300 MHz，CD3OD）δ：7．81（d，J＝7．2 Hz，2H），7．24（d，J＝7．2 Hz，2H），3．88－3．91（m，1H），3．93（s，2H），2．47（s，3H），1．25（d，J＝6．0 Hz，3H），1．23（d，J＝6．0 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CD3OD）δ：167．2，136．3，135．3，128．6（2），127．7（2），51．5，42．4，34．1，21．1（2）．數(shù)據(jù)與文獻［4］同．

3 結(jié)果與討論

由于環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的對二甲苯空氣氧化法［5］的投入使用，對甲基苯甲酸成為廉價的有機化工原料，因此，選擇對甲基苯甲酸作為合成丙卡巴肼的起始原料是較佳的選擇．通過與過量二氯亞砜制備酰化物2［6－7］，是一條清潔的反應(yīng)路線，過量的二氯亞砜可以回收，循環(huán)利用；過程中產(chǎn)生的鹽酸氣和SO2可以通過氣體吸收塔吸收，避免污染環(huán)境，同時也可變廢為寶；通過使用過量的異丙胺與2縮合，高收率地得到酰胺化合物3．過量異丙胺在實際生產(chǎn)過程中，可以回收，循環(huán)利用．

表1 氧化劑、溶劑及其他反應(yīng)條件的選擇Table 1 Selection of oxidant，solvent and other conditions

由化合物3合成化合物4，即芐基氧化成醛，是本工藝路線的關(guān)鍵步驟．文獻［8－16］已報道了多個實驗方法，包括硝酸鈰銨（CAN）、PCC、SeO2、CrO3－Ac2O都曾被成功應(yīng)用于芐基的氧化．本實驗發(fā)現(xiàn)，對于4-甲基-N-異丙基苯甲酰胺底物體系，CAN是氧化芐基的最佳氧化劑；另外，反應(yīng)介質(zhì)的選擇也相當重要（表1）．實驗結(jié)果揭示，以50%質(zhì)量濃度的乙酸溶液作為反應(yīng)溶劑，能夠發(fā)生氧化反應(yīng)，但難以使反應(yīng)完全，產(chǎn)率30%～60%，且隨著溫度升高，副產(chǎn)物越來越多；以3．5 mmol／L的硝酸溶液作溶劑，可取得最佳的氧化效果，在100℃加熱24 h后，原料已基本反應(yīng)完全，反應(yīng)收率可達72%（表1，No．10）．最后采用還原氨化的方法將化合物4轉(zhuǎn)化為丙卡巴肼，該反應(yīng)是一個反應(yīng)條件較為溫和的過程，收率74%．

綜上所述，本實驗以對甲基苯甲酸和甲基肼硫酸鹽為原料以4步反應(yīng)合成丙卡巴肼，總收率44．7%（以對甲苯甲酸計）．該工藝簡化了合成方法，單元反應(yīng)收率較高、條件溫和，可在一定程度上降低能耗，節(jié)約資源．

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［責(zé)任編輯：劉蔚綏］

Re-optimization of the synthetic process for antineoplastic drug procarbazine

PAN Long1，WANG Yawei1，LIU Xiaotian1，CHEN Heru1，2
（1．Institute of Traditional Chinese Medicine＆Natural Products，College of Pharmacy；2．Guangdong Province Key Laboratory of Pharmacodynamic Constituents of TCM and New Drugs Research，Jinan University，Guangzhou 510632，China）

Procarbazine has been prepared through a four-steps process．Firstly，4-methylbenzoyl chloride was synthesized by reaction of 4-methylbenzoic acid with dimethyl sulfoxide．The direct reaction of this chloride with isopropylamine form N-isopropyl-4-methylbenzamide．The amide was then oxidized to 4-formyl-N-isopropylbenzamide by using ammonium ceric nitrate as oxidant．Afterwards，this intermediate condensed with methylhydrazine sulfate and then reduced by sodium cyanoborohydride under basic condition to offer the target compound．The overall yield was 44．7%．The yield of each unit reaction was 71% to 86%．All the intermediates and target product were identified by1H NMR，13C NMR and mass spectroscopy（MS）．

procarbazine；synthetic process；drug synthesis；anticancer

O629．7

A

1000－9965（2015）01－0007－04

10．11778／j．jdxb．2015．01．002

2014－08－02

國家自然科學(xué)基金項目（81172982）

潘 龍（1988－），男，研究方向：新藥設(shè)計與合成

陳河如（1967－），男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：藥物化學(xué)，Tel：020－38375299，E-mail：thrchen＠jnu．edu．