新型5′-脫氧核苷衍生物的合成

張逸偉, 劉子奇, 林東恩

(華南理工大學 化學與化工學院,廣東 廣州 510640)

核苷類似物在抗病毒和抗癌化療藥物中具有非常重要的地位[1～3],開展對各種含不同取代基的核苷類似物的合成研究并進一步研究其生物活性具有重要意義。5′-脫氧核苷衍生物由于糖環上5′-OH被取代而不能被磷酰化參入核酸,因而具有毒性小，選擇性高等特點[4,5]。目前5′-脫氧核糖衍生物主要是用作抗癌化療試劑，例如卡培他濱、5′-脫氧-5-氟尿苷等[6,7]。5′-脫氧核苷衍生物的合成方法歸納起來主要有核苷5′-位脫氧法和糖苷化法，但其合成過程普遍存在原料價格昂貴，步驟復雜等問題[8,9]，因此尋求新的合成路線具有重要意義。

本文報道在無水SnCl4催化下，1,2,3-O-三乙酰基-5-脫氧核糖與6-氯嘌呤通過Silyl法制得6-氯-9-(2，3-二-O-乙酰基-5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(1,收率65.3%); 1經水解或與親核試劑[RNa(2b,2c)或RH(2d,2e)]經“一鍋”反應(即水解與取代)合成了五個未見文獻報道的5′-脫氧核苷衍生物(3a～3e, Scheme 1)。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數字顯示顯微熔點儀(溫度未校正);Bruker AVANCE Digital 400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標);Tensor 27型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)。

1,2,3-O-三乙酰基-5-脫氧核糖、6-氯嘌呤和六甲基二硅氮烷，廣東肇慶星湖生物科技有限公司；其余所用試劑均為化學純或分析純。

1.2 合成

(1) 1的合成

在反應瓶中依次加入六甲基二硅氮烷10 mL和6-氯嘌呤3.40 g(22 mmol),攪拌下于120 ℃回流反應2 h；于80 ℃減壓濃縮除去六甲基二硅氮烷；冷卻至室溫，用乙酸乙酯(50 mL)溶解后加入1,2,3-O-三乙酰基5脫氧核糖5.20 g(20 mmol),攪拌20 min，冰浴(0 ℃～5 ℃)冷卻下滴加無水SnCl45.70 g(22 mmol),滴畢,于0 ℃～5 ℃反應2 h(TLC跟蹤)。加冰水20 mL,攪拌10 min，分離出乙酸乙酯相，用無水硫酸鎂干燥過夜，減壓濃縮得黃色黏稠液體，用無水乙醇重結晶得黃色固體1 4.63 g,收率65.3%, m.p.83 ℃～85 ℃;1H NMR(CDCl3)δ: 1.60(d,J=6.1 Hz, 3H, 4′-CH3), 2.15(s, 3H, 3′-COCH3), 2.22(s, 6H, 2′-COCH3), 4.43(m, 1H, 4′-H), 5.48(m, 1H, 3′-H), 6.05(t,J=3.3 Hz, 1H, 2′-H), 6.20(d,J=3.2 Hz, 1H, 1′-H), 8.33(s, 1H, 8-H), 8.85(s, 1H, 2-H); ESI-MSm/z: 355.5{[M+H]+}。

(2) 6-氯-9-(5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(3a)的合成

在單口瓶中依次加入1 1.77 g(5 mmol)的甲醇(50 mL)溶液和氨水2 mL，攪拌下于室溫反應1 h。減壓濃縮除去溶劑，殘余物用乙醇重結晶得白色固體3a1.23 g，收率90.9%, m.p.146 ℃～148 ℃;1H NMRδ: 1.34(d,J=6.1 Hz, 3H, 4′-CH3), 3.58(m, 2H, 2′,3′-OH), 4.01～4.04(m, 2H, 3′,4′-H), 4.71(t,J=7.6 Hz, 1H, 2′-H), 5.99(d,J=4.8 Hz, 1′-H), 8.83(s, 1H, 8-H), 8.88(s, 1H, 2-H); ESI-MSm/z: 271.5{[M+H]+}。

(3) 6-甲氧基-9-(5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(3b)的合成

在單口燒瓶中依次加入1 1.40 g(4 mmol),甲醇鈉0.97 g(18 mmol)和甲醇50 mL，攪拌下回流反應30 min。冷卻至室溫，加NH4Cl 0.80 g，于50 ℃～60 ℃攪拌20 min。趁熱過濾，濾餅用甲醇(10 mL)淋洗，合并濾液和洗滌液，減壓濃縮，殘余物加入乙酸乙酯50 mL，攪拌20 min。過濾，濾液用無水硫酸鎂干燥過夜，減壓濃縮，殘余物用乙醇重結晶得白色固體3b0.92 g,收率86.5%, m.p.90 ℃～92 ℃;1H NMRδ: 1.30(d,J=6.0 Hz, 3H, 4′-CH3), 3.97(m, 2H, 2′,3′-OH), 4.07(s, 3H, OCH3), 4.66(s, 1H, 4′-H), 5.21(s, 1H, 3′-H), 5.48(s, 1H, 2′-H), 5.92(d,J=4.8 Hz, 1′-H), 8.53(m, 2H, 2,8-H); ESI-MSm/z: 267.0{[M+H]+}。

(4) 6-甲硫基-9-(5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(3c)的合成

在單口瓶中依次加入1 1.77 g(5 mmol), 20%甲硫醇鈉13 g(37mmol)和甲醇125 mL，攪拌下回流反應15 h。冷卻至室溫，用稀鹽酸調至pH 7，過濾，濾餅用甲醇(10 mL)淋洗，合并濾液和洗滌液，減壓濃縮，殘余物加入乙酸乙酯50 mL，攪拌20 min，過濾，濾液用無水硫酸鎂干燥過夜，減壓濃縮,殘余物用乙酸乙酯重結晶得棕黃色固體3c1.18 g,收率83.7%, m.p.95 ℃～98 ℃;1H NMRδ: 1.31(d,J=6.1 Hz, 3H, 4′-CH3), 4.01(m, 2H, 2′,3′-OH), 4.09(s, 3H, SCH3), 4.68(s, 1H, 4′-H), 5.18(s, 1H, 3′-H), 5.48(s, 1H, 2′-H), 5.96(s, 1H, 1′-H), 8.57(s, 1H, 2,8-H); ESI-MSm/z: 283.0{[M+H]+}。

(5) 6-芐氨基-9-(5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(3d)的合成

在耐壓瓶中依次加入1 1.77 g(5 mmol),芐胺5 mL和乙醇2 mL，密封,攪拌下于100 ℃反應4 h。靜置過夜(析出沉淀)，過濾，濾餅真空干燥得白色固體3d1.57g,收率92.1%, m.p.200 ℃～202 ℃;1H NMRδ: 1.30(d,J=6.1 Hz, 3H, 4′-CH3), 3.97(m, 2H, 2′,3′-OH), 4.67(m, 3H, 4′-H, PhCH2), 5.20(d,J=4.8 Hz, 1H, 3′-H), 5.45(d,J=5.8 Hz, 1H, 2′-H), 5.85(d,J=5.0 Hz, 1′-H), 7.30(m, 5H, PhH), 8.20(s, 1H, NH), 8.32(s, 2H, 2,8-H); ESI-MSm/z: 342.0{[M+H]+}。

(6) 6-嗎啉基-9-(5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤(3e)的合成

在單口瓶中依次加入1 1.77 g(5 mmol),嗎啉10 mL和甲醇50 mL，攪拌下回流反應13 h。冷卻后減壓濃縮至開始變濁，置冰箱中析晶。過濾，濾餅真空干燥得白色固體3e1.49 g,收率92.8%, m.p.187 ℃～190 ℃;1H NMRδ: 1.30(d,J=6.1 Hz, 3H, 4′-CH3), 3.70(s, 4H, NCH2), 3.96(m, 2H, 2′,3′-OH), 4.19(s, 4H, OCH2), 4.62(d,J=4.2 Hz, 1H, 4′-H), 5.14(d,J=3.6 Hz, 1H, 3′-H), 5.43(d,J=5.3 Hz, 1H, 2′-H), 5.85(d,J=4.3 Hz, 1′-H), 8.26(s, 1H, 8-H), 8.35(s, 1H, 2-H); ESI-MSm/z: 322.0{[M+H]+}。

2 結果與討論

Silyl-Hilbert-Johnson法(簡稱Silyl法)[10]是合成核苷最常用的方法。Silyl法是在Lewis酸的存在下用三甲基硅烷化的堿基與保護后的糖基反應得到核苷的一種方法，由于反應條件溫和，且制備這種三甲基硅烷基嘧啶或嘌呤化合物很簡單，三甲基硅烷基又很容易分解去除，所以相對于其他方法具有明顯優勢。

但Silyl法也存在一些問題，例如嘌呤類化合物具有多個反應活性點，產物易形成多個異構體，因此反應條件的控制及催化劑的選擇尤為重要；同時所選用的堿基堿性不能太強，否則易與Lewis酸形成過多的配位從而導致反應難以進行。

采用本文方法直接以1,2,3-O-三乙酰基-5-脫氧核糖與6-氯嘌呤為原料經Silyl反應合成6-氯-9-(2,3-二-O-乙酰基-5-脫氧-β-D-呋喃核糖)嘌呤，反應過程在冰浴下進行，催化劑選用無水SnCl4，使反應主要生成N9-取代產物，副反應少，后處理簡單，產率較高。在3a～3e的合成過程中，可以實現完全轉化，且無副產物，分離容易。

[1] 陳琨,歐陽貴平,任志堯,等. 核苷類抗乙肝病毒藥物研究最新進展及其合成方法[J].精細化工中間體,2008,38(2):16-22.

[2] 吳耀文,蔣宇揚,付華,等. 抗癌核苷類似物[J].有機化學,2003,23(10):1091-1098.

[3] J-Otto M. New nucleoside reverse transcriptase inhibitors for the treatment of HIV infections[J].Curr Opin Phamacol,2004,4:431-436.

[4] Bloch A, Robins M. The role of the 5′-hydroxyl group of adenosine in setermining substrate specificity for adenosine deaminase[J].J Med Chem,1967,10(5):908-912.

[5] Iltzsch M, Uber S. Structure-activity relationship for the binding of nucleoside ligand to adenosine kinase from toxoplasma gondii[J].Biochem pharmacol,1995,49(10):1501-1512.

[6] Mrozek-Orlowski M, Frye D, Sanborn H. Capecitabine:Nursing impliccations of a new oral chemotherapeutic agent[J].Oncol Nurs Forum,1999,26(4):753-762.

[7] Sonoo H, Senoo T, Nishik M,etal. Usefulness of low dose 5′-DFUR(5′-deoxy-5-fluoro-uridine) for advanced or recurrent breast cancer[J].Gan To Kagaku Ryoho,1999,26(7):951-958.

[8] Arasaki M, Ishitsuka H.N4-(substituted-oxycarbonyl)-5′-deoxy-5-fluorocytidine compounds,compositions and methods of using same[P].US 5 472 949,1995.

[9] Scott J, Cook A, Gregg J,etal. An improved synthesis of 5′-deoxy-5-fluorouridine[J].J Carbohydrates Nucleosides,1981,8(3):171-187.

[10] Vorbrueggen H, Run-Pohlenz C. Synthesis of nucleosides[J].Organic Reaction,2000,55(1):154-284.