新型3-氟苯基-1H-咪唑基甲胺基衍生物的合成

姚 昊, 楊 勝, 彭長江, 張 靖, 雷先貴, 楊金山, 胡 穎, 王周玉

(西華大學 化學系，四川 成都 610039)

目前，惡性腫瘤是全世界人類死亡的主要原因之一，腫瘤免疫治療被認為是繼手術、化療、放療及靶向治療后腫瘤治療領域的一場革新。吲哚胺-2,3-雙加氧酶已被證實是一個抑制惡性腫瘤形成和提高腫瘤免疫治療效果的新靶點，吲哚胺-2,3-雙加氧酶抑制劑是一種很有前景的抗腫瘤免疫治療藥物[1-8]。但到目前為止，還沒有相關藥物上市，因此開發(fā)新型的具有成藥潛力的吲哚胺-2,3-雙加氧酶抑制劑對腫瘤的治療具有重要意義。

含有咪唑基團的二級胺既是大量天然產(chǎn)物和藥物的重要中間體，也是許多活性分子的重要結構單元[9-11]。通過分析吲哚胺-2,3-雙加氧酶-小分子復合物的X-衍射晶體結構，利用分子對接技術發(fā)現(xiàn)3-氟苯基-1H-咪唑基甲胺基衍生物和吲哚胺-2,3-雙加氧酶能發(fā)生有效結合，其產(chǎn)物可能是高效的吲哚胺-2,3-雙加氧酶抑制劑。鑒于此，本文設計了4種新型3-氟苯基-1H-咪唑基甲胺基衍生物6、7、9和10。以4-咪唑甲醛為原料，通過保護、格氏反應、?；?、取代、脫甲基或甲酯共5步反應合成了4種新型3-氟苯基-1H-咪唑基甲胺基衍生物，5步總收率分別為21%、 18%、 22%和24%，終產(chǎn)物結構經(jīng)1H NMR、13C NMR和HR-MS(ESI)確證。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

SGW-4型熔點儀； Bruker-400 MHz型核磁共振儀；SCIEX X500R QTOF型質(zhì)譜儀；ZF-6型三用紫外分析儀。

4-咪唑甲醛，成都瑞歐克科技有限公司；3-氟苯基溴化鎂，上海麥克林生化科技有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 中間體2的合成

將4-咪唑甲醛1960 mg(10 mmol)加入到反應瓶中，冰浴冷卻10 min后，將三乙胺278 μL(2.0 mmol)加入到反應瓶中，混合液在冰水浴下攪拌5 min。然后將二碳酸二叔丁酯2.4 g(11 mmol)加入到反應瓶中，于室溫反應過夜(薄層色譜檢測)。蒸除溶劑，殘余物經(jīng)氧化鋁柱層析[洗脫劑：V(PE)/V(EA)=2/1]純化得中間體2。

(2) 中間體3的合成

稱量中間體2980.4 mg(5.0 mmol)置于三頸燒瓶中，用氬氣換氣，加入冷卻的重蒸四氫呋喃20 mL后于-78 ℃下冷卻2 h，再向反應瓶中滴加3-氟苯基溴化鎂6.5 mL(6.5 mmol)，滴畢，繼續(xù)反應1 h后自然升溫到室溫繼續(xù)反應(薄層色譜檢測)。用飽和食鹽水淬滅反應，加入乙酸乙酯，分液，有機相用無水MgSO4干燥，減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)氧化鋁柱層析[洗脫劑：V(PE)/V(EA)=1/1]純化得中間體3。

(3) 中間體4的合成

將3876.0 mg(3.0 mmol)溶于二氯甲烷15 mL中，冰水浴條件下攪拌5 min后加入三乙胺2.16 mL(15.6 mmol)繼續(xù)攪拌5 min后加入乙酰氯490.6 μL(6.9 mmol)，繼續(xù)反應過夜(薄層色譜檢測)。減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(PE)/V(EA)=6/1]純化得中間體4。

(4) 中間體5和8的合成

將中間體4100 mg(0.37 mmol)溶于甲醇1 mL中，依次加入碳酸鉀255.7 mg(1.85 mmol)和氨基衍生物(0.44 mmol)，室溫下反應4 h。加水10 mL，用乙酸乙酯(3×15 mL)萃取，合并有機層，用無水MgSO4干燥，減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(DCM)/V(MeOH)=50/1]純化得中間體5和8。

(5) 化合物6和7的合成

將中間體5(0.2 mmol)溶于二氯甲烷2 mL中，加入三溴化硼200 μL，室溫下反應至終點(薄層色譜檢測)。減壓除去溶劑，殘余物加入飽和碳酸氫鈉溶液，用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取，合并有機相，依次用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(DCM)/V(MeOH)=30/1]純化得終產(chǎn)物6，總收率21%;1H NMR(400 MHz, DMSO)δ: 11.95(s, 1H), 8.45(s, 1H), 7.58(s, 1H), 7.35～7.25(m, 3H), 7.01(t,J=7.8 Hz, 1H), 6.79(s, 1H), 6.50(t,J=10.4 Hz, 4H), 5.62(d,J=6.4 Hz, 1H), 5.47(d,J=6.4 Hz, 1H)；13C NMR(100 MHz, DMSO)δ: 163.9, 161.5, 149.1, 140.9, 135.5, 130.4, 130.3, 123.8, 123.8, 115.9, 115.0, 114.3, 114.1, 113.8, 113.6, 56.1； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C16H15N3OF{[M+H]+}284.1194, found 284.1186。

用類似的方法合成化合物7，總收率18%;1H NMR(400 MHz, DMSO)δ: 12.02(s, 1H), 8.98(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.44～7.24(m, 3H), 7.06(dd,J=12.0 Hz, 4.7 Hz, 1H), 6.82(m, 2H), 6.03(m, 1H), 5.97～5.88(m, 1H), 5.56(d,J=12.0 Hz, 2H)；13C NMR(100 MHz, DMSO)δ: 164.0, 161.5, 154.4, 146.5, 144.3, 136.3, 135.7, 130.7, 123.4, 114.9, 114.7, 114.1, 113.9, 102.6, 101.2, 67.5； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C16H13N3OF2{[M+H]+}302.1164, found 302.1169。

(6) 化合物9和10的合成

將中間體8(0.2 mmol)溶于四氫呋喃2 mL，加入氫氧化鈉(1.0 mmol)，于室溫反應至終點(薄層色譜檢測)。調(diào)pH至中性，用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取，合并有機相，依次用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(DCM)/V(MeOH)=30/1]純化得終產(chǎn)物9，總收率22%；1H NMR(400 MHz, DMSO)δ: 7.91(d,J=8.2 Hz, 2H), 7.79(s, 1H), 7.48(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.43～7.33(m, 2H), 7.30(d,J=7.7 Hz, 1H), 7.10(td,J=8.4 Hz, 8.4 Hz, 1H), 6.99(s, 1H), 4.98(s, 1H), 3.80(s, 2H)；13C NMR(100 MHz, DMSO)δ: 167.7, 163.9, 161.4, 135.8, 130.7, 130.6, 130.2, 129.7, 129.0, 124.4, 115.0, 114.7, 114.7, 114.5, 58.8, 50.4； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C18H17N3O2F{[M+H]+}326.1299, found 326.1294。

用類似的方法合成化合物10，總收率24%;1H NMR(400 MHz, DMSO)δ: 8.03(s, 2H), 7.92(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.62(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.52～7.39(m, 4H), 7.24～7.14(m, 2H), 5.35(s, 1H), 3.99(s, 2H)；13C NMR(100 MHz, DMSO)δ: 167.6, 163.8, 161.3, 136.4, 134.5, 131.5, 131.0, 129.5, 129.1, 124.9, 116.8, 115.7, 115.5, 115.3, 58.4, 49.9； HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C18H17N3O2F{[M+H]+}326.1299, found 326.1291。

2 結果與討論

2.1 2的合成

在合成中間體2時，產(chǎn)物分離需用氧化鋁進行柱層析，如果使用硅膠柱，收率會大大降低，原因是部分產(chǎn)物的叔丁氧羰基會在硅膠的作用下脫除。

2.2 5和8的合成

目標化合物合成過程中，中間體5和8的合成非常關鍵。含咪唑基團的二級胺應用廣泛，但受咪唑基團的影響，酮的還原胺化、亞胺還原及磺酰酯的取代反應等常用制備二級胺的方法[12-17]并不適合這類二級胺的合成。我們最早設計了兩條路線制備中間體5和8：一是將中間體3氧化成相應的咪唑基酮，然后直接還原胺化或者衍生成亞胺；二是將中間體3與甲磺酰氯或苯磺酰氯反應制備成磺?；〈锶缓笤龠M行氨基取代。但是兩種方法均未得到目標化合物。所以，尋找新的合成含咪唑基團的二級胺具有重要意義。

過渡金屬催化烯丙基酯的胺取代反應有很多報道[18-20]，但是未見咪唑基酯的胺取代反應。我們將磺酰氯換成乙酰氯，得到了高收率的含咪唑基的乙酰基取代物4。乙?；〈?和胺發(fā)生取代反應可一步得到脫保護基的中間體5和8(Scheme 2)。對這一步胺取代反應的條件進行了篩選，具體結果見表1。首先以N,N-二甲基甲酰胺為反應溶劑，對不同的堿進行了考察，結果顯示：以二乙基胺、三乙烯二胺、三乙胺和碳酸鈉為堿得不到任何產(chǎn)物；以碳酸鉀為堿得到了44%未脫保護基的取代產(chǎn)物11和脫掉保護基的取代產(chǎn)物5a。隨后篩選了不同溶劑對反應的影響，研究發(fā)現(xiàn)：在甲醇做溶劑中可得到74%的脫除保護基的取代產(chǎn)物5a；在二氯甲烷、乙酸乙酯及四氫呋喃中得不到任何產(chǎn)物；在乙醇中得到以5a為主的混合產(chǎn)物；在乙腈中得到以11為主的混合產(chǎn)物。所以，胺在碳酸鉀為堿、甲醇為溶劑條件下可親核取代酯基，同時脫叔丁氧羰基制備咪唑基二胺衍生物。

Scheme 2

表1 胺取代反應的條件篩選

以4-咪唑甲醛為原料，合成了4種新型3-氟苯基-1H-咪唑基甲胺基衍生物。為進一步開發(fā)新型吲哚胺-2,3-雙加氧酶抑制劑奠定了基礎。