5-氯代噁唑并[4,5-b]吡啶-2-胺的簡便合成

徐小娜，張婧，王曉霞，仝紅娟，朱周靜

（1.咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.咸陽市分子影像與藥物合成重點實驗室/陜西國際商貿(mào)學(xué)院醫(yī)藥學(xué)院，陜西 咸陽 712046）

雜環(huán)結(jié)構(gòu)普遍存在于自然界以及人工合成分子中，具有廣泛的生物活性[1-3]。目前，已經(jīng)上市的藥物及農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)中，很多都含有雜環(huán)結(jié)構(gòu)[4-5]。其中，噁唑類及吡啶類雜環(huán)化合物是兩大類具有代表性的雜環(huán)化合物，相關(guān)的合成及活性研究已有大量的文獻報道[6-8]。該類化合物具有廣泛的生物活性，如RSK2抑制活性[9]，腺苷A3受體激動活性[10]，抗錐蟲病活性[11]，極光激酶抑制活性等[12]。

噁唑并[4，5-b]吡啶是一種特殊的雜環(huán)化合物母核，分子中同時含有噁唑環(huán)和吡啶環(huán)結(jié)構(gòu)，其合成及活性研究已成為當(dāng)前藥物化學(xué)研究的熱點課題之一。隨著藥物及合成化學(xué)的快速發(fā)展，噁唑并[4，5-b]吡啶化合物在藥物化學(xué)中的作用將會日益重要[13-15]。目前，關(guān)于噁唑并[4，5-b]吡啶類化合物的合成，主要方法有2種：（1）2-氨基吡啶-3-醇衍生物與二硫化碳在乙醇中回流反應(yīng)，得到的產(chǎn)物再與二氯亞砜反應(yīng)制備得到2-氯噁唑并[4，5-b]吡啶，該方法需要2步反應(yīng)，用到的二硫化碳和二氯亞砜對環(huán)境污染較大[10]；（2）2-氨基吡啶-3-醇衍生物與苯甲酸衍生物反應(yīng)制備得到2-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶，該方法缺點是以毒性較大的二甲苯為溶劑或者強酸PPA（多聚磷酸）等作為催化劑，對環(huán)境造成較大污染[11，16]。作為噁唑并[4，5-b]吡啶類化合物中的一種，5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺母核的合成研究目前尚未見文獻報道。因此，探索5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺母核的合成方法，然后以此母核為基礎(chǔ)，開發(fā)結(jié)構(gòu)新穎的噁唑并[4，5-b]吡啶類化合物用于活性篩選，在藥物化學(xué)領(lǐng)域中具有一定的研究意義。近年來，綠色合成的理念得到了廣泛的重視，以水為反應(yīng)溶劑是綠色合成的重點研究方向之一[17]。

為了能開發(fā)一種合成路線簡單、低成本、條件溫和的合成5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）的方法，進而為研究噁唑并[4，5-b]吡啶類抗腫瘤活性藥物分子中的開發(fā)提供母核結(jié)構(gòu)。參考文獻[10-11]以2-氨基吡啶-3-醇為原料合成噁唑并[4，5-b]吡啶母核的策略，本研究以2-氨基-6-氯吡啶-3-醇（2a）為原料，水為反應(yīng)溶劑，與BrCN一步反應(yīng)合成得到5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）（合成路線見圖1），并考察了影響1a收率的主要因素，確定適宜的反應(yīng)條件。該工藝條件同樣適用于5-溴代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1b）的合成。應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，化合物1a或1b與苯硼酸頻哪醇酯發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，可以用于制備5-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（3）。該合成方法以水為反應(yīng)溶劑，成本低、反應(yīng)條件溫和，具有一定的實際應(yīng)用價值。

圖1 5-氯/溴代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a，1b）的合成路線Figure 1 The synthetic route for 5-chloro/bromine oxazolo[4,5-b]pyridin-2-amine(1a,1b)

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

APEX II CCD型X線單晶衍射儀（德國Bruker公司）；AV400型核磁共振儀（DMSO-d6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）；XT4型顯微熔點測定儀（溫度計未校正，北京科儀電光儀器廠）；RE-52AA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（鄭州長城工貿(mào)有限公司）。

2-氨基-6-氯吡啶-3-醇、2-氨基-6-溴吡啶-3-醇、BrCN、苯硼酸頻哪醇酯（阿達瑪斯試劑有限公司）；柱層析硅膠（300～400目，青島海洋化工廠）；其他試劑均為市售分析純。

1.2 5-鹵代噁唑并[4,5-b]吡啶-2-胺（1a,1b）的合成

在100 mL的三口瓶中，依次加入2-氨基-6-氯/溴吡啶-3-醇（2a，26.2 mmol）、4.16 g（39.3 mmol）BrCN和50 mL水，在70℃下攪拌3 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束后，體系降至室溫，加入飽和NaHCO3水溶液調(diào)節(jié)至堿性（pH=10），用乙酸乙酯萃?。?×40 mL），分離有機相，經(jīng)無水Na2SO4干燥、減壓濃縮，所得粗品經(jīng)硅膠柱層析分離純化（二氯甲烷-甲醇，體積比15∶1]，得到目標(biāo)化合物（1a、1b）。

5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）：淡黃色固體，收率86.5%。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：8.21（brs，2H），7.64（d，J=8.0 Hz，1H），7.14（d，J=8.0 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：166.1，159.4，140.5，134.3，118.5，118.0。ESIMS，m/z：170.01[M+H]+。

5-溴代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1b）：黃色固體，收率 81.9%。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：8.23（brs，2H），7.65（d，J=8.0 Hz，1H），7.15（d，J=8.0 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：166.0，159.8，141.1，134.8，119.1，118.8。ESIMS，m/z：214.05[M+H]+。

1.3 5-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（3）的合成

無氧條件下，將（2.3 mmol）化合物1a或1b溶于DMF（5 mL）中，再加入 636 mg（4.6 mmol）K2CO3、H2O（0.5 mL）、714 mg（3.5 mmol）苯硼酸頻哪醇酯，攪拌均勻后再加入146 mg（0.2 mmol）Pd（dppf）Cl2，在100℃下反應(yīng)3 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束后，加入飽和食鹽水（20 mL）稀釋，乙酸乙酯萃取（3×20 mL），有機相經(jīng)無水Na2SO4干燥后減壓濃縮，粗品通過硅膠柱層析分離純化（二氯甲烷-甲醇，體積比20∶1），得到黃色固體。當(dāng)以1a為反應(yīng)原料發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)物3的收率為62.2%；當(dāng)1b為反應(yīng)原料發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)物3的收率為78.6%。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：8.05-7.96（m，4H），7.73（d，J=8.2 Hz，1H），7.53（d，J=8.2 Hz，1H），7.46（t，J=7.5 Hz，2H），7.38（t，J=7.3 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，DMSO-d6）δ：165.6，159.0，151.4，140.3，139.7，129.0，128.6，126.8，115.7，112.7。LC-MS[M+H]+m/z：211.11。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物1a的合成

以2-氨基-6-氯吡啶-3-醇（2a）與BrCN反應(yīng)合成5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）的反應(yīng)為模型，研究反應(yīng)條件對產(chǎn)物（1a）收率的影響，篩選最佳反應(yīng)工藝條件。

2.1.1 反應(yīng)溶劑對化合物1a收率的影響 按“1.2”項下反應(yīng)條件，考察反應(yīng)溶劑（甲醇、乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺）對產(chǎn)物1a收率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)在4種溶劑中均可進行，其中，在甲醇和乙醇中，產(chǎn)物1a收率較低，分別為23.7%和32.0%，而在水中和N，N-二甲基甲酰胺2種反應(yīng)溶劑中收率較高，分別為86.5%和55.2%，以水作為反應(yīng)溶劑時的產(chǎn)物收率最高。因此，確定反應(yīng)溶劑為水。

2.1.2 物料比對產(chǎn)物1a收率的影響 按“1.2”項下反應(yīng)條件，考察反應(yīng)中物料比即n（BrCN）∶n（2a）對產(chǎn)物1a收率的影響，考慮原料成本因素，選擇BrCN用量過量。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)物料摩爾比n（BrCN）∶n（2a）=1.1∶1時，收率僅為33.9%；提高BrCN用量，產(chǎn)物1a收率提高，當(dāng)BrCN用量增加至摩爾比n（BrCN）∶n（2a）=1.5∶1時，收率最高達到86.5%，而繼續(xù)增加BrCN用量分別為1.6∶1和1.7∶1時，收率基本保持不變。因此，確定適宜的物料摩爾比為n（BrCN）∶n（2a）=1.5∶1。

2.1.3 反應(yīng)溫度和時間對產(chǎn)物1a收率的影響 在確定了反應(yīng)溶劑及適宜物料比后，按“1.2”項下反應(yīng)條件，考察反應(yīng)溫度（20、50、70、90、100℃）對產(chǎn)物1a收率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在20℃條件下，產(chǎn)物1a收率為36.5%；繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，產(chǎn)物1a收率逐步升高，當(dāng)反應(yīng)溫度升高到70℃，產(chǎn)物1a收率最高達到86.5%；繼續(xù)升高反應(yīng)溫度至100℃，產(chǎn)物收率開始降低。因此，確定適宜反應(yīng)溫度為70℃。

按“1.2”項下反應(yīng)條件，考察反應(yīng)時間（1、2、3、4 h）對產(chǎn)物1a收率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)反應(yīng)1 h時，產(chǎn)物1a收率較低，僅為43.3%；反應(yīng)2 h時，產(chǎn)物1a收率增加至77.6%；當(dāng)反應(yīng)3 h時，產(chǎn)物1a收率最高，達到86.5%；繼續(xù)延長反應(yīng)時間，收率沒有明顯變化。因此，確定適宜的反應(yīng)時間為3 h。

2.2 化合物1a的晶體結(jié)構(gòu)

2.2.1 化合物1a晶體結(jié)構(gòu)測定 將化合物1a溶解于乙醇溶劑中，室溫自然揮發(fā)，大約3 d后得到淡黃色晶體，選取尺寸為0.12 mm×0.08 mm×0.05 mm的單晶，在APEX II CCD型X線單晶衍射儀于173 K條件下，收集數(shù)據(jù)采用石墨單色化的MoKα射線（λ=0.071 073 nm），用ω-2θ掃描方式，衍射指標(biāo)范圍為-23≤h≤23，-24≤k≤18，-19≤l≤19，在θ角的范圍為2.658°＜θ＜26.384°，收集到衍射點14 031個，獨立衍射點3 080個 [R（int）=0.057 5]，數(shù)據(jù)的處理采用SHELXL-97程序直接解出晶體結(jié)構(gòu)，最終得到R1=0.041 4，ωR2=0.093 9，殘余電子密度峰最大值435 e/nm3，最小值-357 e/nm3?；衔?a的晶體及精修參數(shù)如表1所示。

2.2.2 化合物1a晶體結(jié)構(gòu)分析 化合物1a晶體（CCDC號：2006787）結(jié)構(gòu)屬于四方晶系，I41/a空間群，晶胞參數(shù)a=1.966 41（8）nm，b=1.966 41（8）nm，c=1.561 44（5）nm，α=β=γ=90.00°，V=6.037 7（5）nm，Z=16，Dc=1.572 g/cm3，μ=0.455 mm-1，F(xiàn)（000）=2912.0，見表1。通過X-ray單晶衍射可以看到化合物1a的立體結(jié)構(gòu)，圖2為分子結(jié)構(gòu)圖。表2和表3分別為化合物1a的鍵長和鍵角數(shù)據(jù)。

表1 化合物1a的晶體及精修參數(shù)Table 1 Crystal structure and refinement parameters for compound 1a

表2 化合物1a的鍵長Table 2 Bond lengths for compound 1a

表3 化合物1a的鍵角Table 3 Bond angles for compound 1a

圖2 5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）的晶胞結(jié)構(gòu)圖Figure 2 Crystal cell structure of 5-chlorooxazolo[4,5-b]pyridin-2-amine(1a)

2.3 5-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（3）合成

為了進一步研究5-氯/溴代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a、1b）在有機合成方面的應(yīng)用，1a或1b與苯硼酸頻哪醇酯發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，可以制備5-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（3），收率分別為 62.2%和78.6%。化合物3結(jié)構(gòu)經(jīng)1HNMR、13C NMR和ESI-MS表征，合成路線見圖3。

圖3 5-苯基噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（3）的合成路線Figure 3 The synthetic route of 5-phenyloxazolo[4，5-b]pyridin-2-amine（3）

3 結(jié)論

本文首次報道5-氯代噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺（1a）的合成方法，該方法以2-氨基-6-氯吡啶-3-醇（2a）和BrCN為原料，在水溶劑中，一步反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。該合成方法以水為溶劑，不僅反應(yīng)成本低、綠色環(huán)保，而且產(chǎn)物收率較高，具有一定的應(yīng)用價值。本研究采用氨基吡啶來構(gòu)建噁唑并[4，5-b]吡啶衍生物，為構(gòu)建雜環(huán)化合物提供了一種新的選擇。另外，產(chǎn)物1a、1b經(jīng)過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)可以用于構(gòu)建5-芳基取代的噁唑并[4，5-b]吡啶-2-胺衍生物。目前，關(guān)于該Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的條件優(yōu)化、底物范圍拓展及生物活性研究等工作正在進行中。