5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯的合成

高艷蓉，唐文強(qiáng)＊，問娟娟，仝紅娟，劉 斌

(1.陜西國際商貿(mào)學(xué)院醫(yī)藥學(xué)院，陜西 西安 712046；2.陜西省中藥綠色制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安 712046)

吡咯烷側(cè)鏈作為一種生物活性優(yōu)異的分子片段，被廣泛應(yīng)用于藥物分子的設(shè)計(jì)合成[1-3]。如已上市的用于治療骨髓纖維化的藥物Fedratinib結(jié)構(gòu)中含有乙氧基吡咯烷側(cè)鏈[4]、酪氨酸激酶抑制劑西地尼布(Cediranib)結(jié)構(gòu)中含有丙氧基吡咯烷側(cè)鏈[5]，另外，還有具有抑制酪氨酸激酶等活性的多靶點(diǎn)激酶抑制劑TG100801和TG100572[6-7]、G9a組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶選擇性抑制劑A366和UNC0638[8-9]以及白三烯A4水解酶抑制劑SC-22716等[10]結(jié)構(gòu)中均含有吡咯烷側(cè)鏈。

為了研究5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯在構(gòu)筑藥物分子中的應(yīng)用，作者以4-(芐氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅱ)為原料，經(jīng)過脫芐基、羥烷基化兩步反應(yīng)合成得到含有吡咯烷側(cè)鏈的目標(biāo)化合物5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯(Ⅰ)，通過1HNMR和ESI-MS對(duì)中間體及目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并對(duì)羥烷基化條件進(jìn)行優(yōu)化。合成路線如圖1所示。

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線Fig.1 Synthetic route of target compound

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

4-(芐氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯、1-(3-氯丙基)吡咯烷鹽酸鹽，泰坦科技股份有限公司；柱層析硅膠(300～400目)，青島海洋化工廠；其它試劑均為市售分析純。

AV 300MHz型核磁共振波譜儀(DMSO-d6或CD3OD為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))，德國Bruker公司；Ultima Global Spectrometer型質(zhì)譜儀(ESI源)，美國Waters公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

1.2 合成方法

1.2.1 4-羥基-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅲ)的合成

將4-(芐氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅱ)3.17 g(10.0 mmol)和三氟乙酸(25 mL)混合均勻，室溫反應(yīng)4 h；TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，減壓濃縮，用甲基叔丁基醚打漿洗滌；再減壓抽濾，得灰白色固體化合物Ⅲ2.24 g，收率98.5%。1HNMR(300 MHz,DMSO-d6),δ:10.73(br,1H),7.41(s,1H),7.28(s,1H),3.91(s,3H),3.81(s,3H)；ESI-MS,m/z:228.0[M+1]+。

1.2.2 目標(biāo)化合物(Ⅰ)的合成

取化合物Ⅲ 1.14 g(5.0 mmol)、乙腈30 mL、1-(3-氯丙基)吡咯烷鹽酸鹽(Ⅳ)1.01 g(5.5 mmol)、 碳酸銫 3.91 g(12.0 mmol)和碘化鉀0.91 g(5.0 mmol)，混合均勻，回流反應(yīng)2 h；TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，減壓抽濾，濾液濃縮得到粗品；經(jīng)硅膠柱層析分離純化(洗脫劑為V石油醚∶V乙酸乙酯=10∶1)，得黃色黏稠狀液體化合物Ⅰ 1.41 g，收率83.3%。1HNMR(300 MHz,CD3OD),δ:7.58(s,1H),7.25(s,1H),4.18(t,J=6.3 Hz,2H),3.96(s,3H),3.89(s,3H),2.73～2.68(m,2H),2.63～2.59(m,4H),2.13～2.04(m,2H),1.89～1.80(m,4H);ESI-MS,m/z:339.1[M+1]+。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫芐基合成化合物Ⅲ

實(shí)驗(yàn)室脫芐基的方法較多，常見的有Pd/C加氫脫除法、甲酸銨/Pd/C脫除法、酸性條件脫除法等[11-14]。本實(shí)驗(yàn)用三氟乙酸脫除化合物Ⅱ上的芐基合成化合物Ⅲ。具體過程：將化合物Ⅱ加入到三氟乙酸中，室溫?cái)嚢? h，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)完全后減壓濃縮得到粗品，用甲基叔丁基醚打漿洗滌，再減壓抽濾，得到較高收率的化合物Ⅲ，HPLC純度達(dá)到97%。該脫芐基方法無需加熱，而且后處理操作簡單。

2.2 羥烷基化合成目標(biāo)化合物

在堿性條件下，碘化鉀催化化合物Ⅲ與1-(3-氯丙基)吡咯烷鹽酸鹽(Ⅳ)的羥烷基化反應(yīng)合成目標(biāo)化合物。物料比(化合物Ⅳ與化合物Ⅲ物質(zhì)的量比)、堿的種類和用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)化合物的收率影響很大。

2.2.1 物料比對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

考慮到原料成本，選擇化合物Ⅳ過量。以乙腈為反應(yīng)溶劑，固定碳酸銫用量為12.0 mmol、碘化鉀用量為5.0 mmol、反應(yīng)時(shí)間為2 h，考察物料比對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 物料比對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

由表1可知，當(dāng)物料比為1.0∶1時(shí)，目標(biāo)化合物的收率為74.5%；增加化合物Ⅳ的用量，當(dāng)物料比為1.1∶1時(shí)，目標(biāo)化合物的收率達(dá)到83.3%；繼續(xù)增加化合物Ⅳ的用量，收率基本沒有變化。因此，選擇物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)為 1.1∶1。

2.2.2 堿的種類和用量對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

化合物Ⅳ與化合物Ⅲ發(fā)生羥烷基化反應(yīng)合成目標(biāo)化合物的過程中，堿的作用一方面是中和化合物Ⅳ的鹽酸鹽，另一方面是使化合物Ⅲ的羥基離子化而形成鈉鹽，增強(qiáng)其親核性。所以，堿的種類和用量對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響很大。以乙腈為反應(yīng)溶劑，固定物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)為1.3∶1、碘化鉀用量為5.0 mmol、反應(yīng)時(shí)間為2 h，分別以Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3作為反應(yīng)用堿，考察堿的種類和用量對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響，結(jié)果見表2。

表2 堿的種類和用量對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

由表2可知，分別以Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3作為反應(yīng)用堿，相同用量(10.0 mmol)下，以Cs2CO3作為反應(yīng)用堿時(shí)的收率最高，達(dá)到66.0%；以Cs2CO3作為反應(yīng)用堿，目標(biāo)化合物的收率隨著Cs2CO3用量的增加逐漸升高，在Cs2CO3用量增至12.0 mmol時(shí)，收率達(dá)到最高，為83.3%，繼續(xù)增加Cs2CO3用量，收率沒有明顯變化。因此，選擇Cs2CO3用量為12.0 mmol。

2.2.3 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

以乙腈為反應(yīng)溶劑，固定物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)為1.1∶1、碳酸銫用量為12.0 mmol、碘化鉀用量為5.0 mmol，考察反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響，結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)目標(biāo)化合物收率的影響

由表3可知：(1)固定反應(yīng)時(shí)間為2 h時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，目標(biāo)化合物的收率明顯提高，在反應(yīng)溫度升至85 ℃(乙腈回流溫度)時(shí)，收率達(dá)到最高，為83.3%。(2)固定反應(yīng)溫度為85 ℃時(shí)，當(dāng)縮短反應(yīng)時(shí)間為1 h時(shí)，收率降至68.1%；當(dāng)延長反應(yīng)時(shí)間至3 h時(shí)，收率基本沒有變化。因此，確定反應(yīng)溫度為85 ℃、反應(yīng)時(shí)間為2 h。

2.3 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)表征

2.3.11HNMR分析(圖2)

由圖2可以看出，δ7.579、δ7.247處的兩個(gè)單峰，積分均為1H，屬于苯環(huán)氫；δ4.181處的三重峰，積分為2H，屬于側(cè)鏈上與氧相連接的亞甲基，根據(jù)n+1規(guī)則，與之相鄰碳上為兩個(gè)氫，所以裂分為三重峰；δ3.963處的單峰，積分為3H，是甲酯上的甲基；δ3.889處的單峰，積分為3H，是苯環(huán)上的甲氧基；δ2.731～2.680處的多重峰，積分為2H，是與吡咯相連接的亞甲基；δ2.629～2.593處的多重峰，積分為4H，是吡咯上N原子相鄰的兩個(gè)亞甲基；δ2.127～2.035處的多重峰，積分為2H，是側(cè)鏈中間位置的亞甲基；δ1.894～1.800處的多重峰，積分為4H，是吡咯結(jié)構(gòu)沒有與N原子相鄰的兩個(gè)亞甲基。

圖2 目標(biāo)化合物的1HNMR圖譜Fig.2 1HNMR spectrum of target compound

2.3.2 ESI-MS分析(圖3)

圖3 目標(biāo)化合物的ESI-MS圖譜Fig.3 ESI-MS spectrum of target compound

結(jié)合1HNMR和ESI-MS分析，進(jìn)一步證明了目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)的正確性。

3 結(jié)論

以4-(芐氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯為原料，首先在三氟乙酸條件下脫芐基得到4-羥基-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅲ)；然后在堿性條件下與1-(3-氯丙基)吡咯烷鹽酸鹽(Ⅳ)發(fā)生羥烷基化反應(yīng)得到目標(biāo)化合物。脫芐基反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過簡單洗滌即可得到化合物Ⅲ。羥烷基化反應(yīng)最佳條件為：乙腈為反應(yīng)溶劑、物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)為 1.1∶1、碳酸銫用量12.0 mmol、碘化鉀用量5.0 mmol、反應(yīng)溫度85 ℃、反應(yīng)時(shí)間2 h，在該條件下，目標(biāo)化合物收率達(dá)到83.3%。該研究為吡咯烷側(cè)鏈化合物的合成提供了一種可行的方案。