新型噻吩并吡啶雙雜環化合物的合成研究

趙長闊，王先恒，高 磊，楊福紅，保玉嬌，李 嬋

（遵義醫學院藥學院，貴州 遵義563099）

新型噻吩并吡啶雙雜環化合物的合成研究

趙長闊，王先恒*，高 磊，楊福紅，保玉嬌，李 嬋

（遵義醫學院藥學院，貴州 遵義563099）

以市場易得的苯乙酮、噻吩-2-甲醛為原料，經過羥醛縮合，得到的α,β-不飽和酮化合物2與2-氰基乙硫乙酰胺發生邁克爾加成反應環合生成2H-吡啶硫酮3；最后在堿性條件下，與溴代苯乙酮一步合成新型噻吩并吡啶雙雜環化合物1，總收率為25.4%。該方法具有原料易得，操作簡便，產物收率高等優點，可推廣合成至該類其它取代的吡啶雙雜環衍生物。

苯乙酮；噻吩-2-甲醛；一鍋法；吡啶雙雜環衍生物

促黃體激素釋放激素 （Luteinizing hormone releasing hormone,LHRH），是由下丘腦分泌的一種激素，結構為包含10個氨基酸的短肽Pyro-Glu-His-Trp--Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2，通過調控垂體內促黃體生成激素（LH）和促卵泡激素（FSH）的分泌，來調控人體激素水平及生殖功能[1-2]。LHRH的類似物臨床上主要用于閉經、不孕癥、子宮內膜異位癥等婦科疾病以及激素依賴型腫瘤等治療[3-5]。由于這些特殊癌癥細胞增殖對生長激素有一定程度的依賴性，因此抑制性腺機能可直接或間接抑制癌細胞[6-7]。

促黃體激素釋放激素類似物臨床應用較多的還是肽類生物制品，化學合成的非肽類小分子藥物在這一適應癥領域還不多，例如用于治療黃體功能不足的氯米芬 （Clomiphene）.在PCT專利WO2000061586中公開了一類具有促黃體激素釋放激素激動效應的噻吩并吡啶雙雜環的化學結構，化合物1是此類結構的代表。選取人體絨膜促性腺激素HCG作為陽性對照，此類噻吩并吡啶雙雜環結構能夠較好地誘導雌性未成熟的小鼠排出成熟的卵母細胞[8]。

圖1 化合物1

為深入研究此類化合物的生物活性，本項目在參照Gerritsma G.G.公開的合成通法[8]，以苯乙酮和噻吩-2-甲醛為起始原料，通過羥醛縮合，邁克爾加成，親和取代及成環反應四個步驟合成目標產物1時，發現親核取代和成環反應可通過“一鍋法”進行，最后經過優化反應條件后，以較高收率合成了化合物1，HPLC純度在96.5%以上。

1 材料與方法

1.1 材料

苯乙酮、噻吩-2-甲醛、2-氰基乙硫乙酰胺、2-溴-1-苯基乙酮 （分析純，國藥集團）；氫氧化鉀、冰醋酸、石油醚、乙醚、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃（分析純，重慶川東化工）；KOH、Na2CO3（分析純，上海化學試劑廠）；柱層析用硅膠（粒度200～300目，青島海洋化工廠）、硅膠薄層板（青島海洋化工廠）；蒸餾水（自制）。

儀器采用81-2型暗箱三用紫外分析儀 （上海司樂儀器有限公司）；Varian 400 MHz核磁共振波譜儀（TMS作內標，安捷倫科技有限公司）；LC-10ATVP型高效液相色譜儀（日本島津公司）；液相色譜串聯質譜聯用儀（AB SCIEXL distribution）。

1.2 方法

1.2.1 （3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（1）的合成路線

Gerritsma G.G.[8]及Sharanin Y.A.等[9-10]報 道了以苯乙酮，噻吩-2-甲醛為原料，經過羥醛縮合（Aldol condensation），得到的 α,β-不飽和酮化合物2；再與2-氰基乙硫乙酰胺發生邁克爾加成反應（Michael addition）環合生成1,2-二氫吡啶3；與溴代苯乙酮發生親核取代反應得到硫醚4，最后在強堿條件下，例如醇鈉，成環生成目標產物1。反應路線參考圖2。

圖2 合成路線[8-10]

在我們嘗試用這種圖2所示合成路線[8-10]制備目標化合物時發現，化合物3和溴代苯乙酮在NaOEt等強堿條件下，可“一步”或“一鍋”合成得到目標產物1，而無需分離中間產物4，收率高達85%。見圖3和表3。

圖3 “一步”法合成化合物1

1.2.2 （E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮（化合物2）的制備

將苯乙酮（12.0 g，100 mmol）和噻吩-2-甲醛（11.8 g，100 mmol）的混合物溶于甲醇（280 mL）中，加入15%氫氧化鉀水溶液（48 mL）。攪拌反應2 h后，產物從反應液中沉淀出來。加入約20 mL的冰醋酸；減壓蒸除溶劑后，加入蒸餾水（500 mL）和乙酸乙酯（500 mL）。分離有機相，水相用乙酸乙酯（200 mL）萃取；合并有機相用鹽水（200 mL）洗滌。減壓蒸除溶劑后得殘余物，通過硅膠柱色譜法（溶劑：石油醚/乙酸乙酯，50：1至10：1梯度洗脫）純化，得到（E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮的目標產物13.6 g，收率63%，為淺黃色固體。1H NMR（300 MHz,DMSO-d6）δ（ppm）：8.15（d,J=4.8 Hz,2H）,7.93（d,J=15 Hz,1H）,7.79（d,J=4.8 Hz,1H）,7.52～7.71（m,5H）,7.20（t,J=3.9 Hz,1H）.LC-MS：[M+1]=215.1;HPLC（214 nm/254 nm）=95.8%/91.6%。1.2.36-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶（化合物3）的制備

將（E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮（2.14 g，10 mmol）和2-氰基乙硫乙酰胺（1.0 g，10 mmol）溶于乙醇（30 mL）,然后加入兩滴哌啶。將混合物攪拌回流3 h。 濾出生成的固體產物，用冷乙醇（20 mL）洗滌；得到1.46 g（47.4%）6-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶，為橙黃色固體粉末。1HNMR（300 MHz，DMSO-d6）δ （ppm）：7.87～7.96（m，4H），7.49～7.51（m，3H），7.27（t，J=4.2 Hz，1H），7.15（s，1H）.LCMS：[M+1]=295.0;HPLC（214 nm/254 nm）=98.8%/98.0%。

1.2.4 （3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（化合物（1）制備

將6-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶 （1.46 g，4.9 mmol）、2-溴-1-苯基乙酮（0.99 g，4.9 mmol）與甲醇鈉（將149 mg，6.0 mmol新鮮金屬鈉溶于40 mL甲醇溶液，現場制備得到）中在甲醇溶劑中回流加熱3 h。過濾得到的固體產物，并用甲醇60 mL洗滌；得到（3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（化合物1）1.72 g；收率85.2%；為淡黃色粉末。1HNMR（300 MHz,DMSO-d6）δ（ppm）：8.22（m,8.21～8.23,2H）,7.97（d,J=4.8 Hz,1H）,7.91（s,1H）,7.79（d,J=7.2 Hz,2H）,7.52～7.62（m,7H）,7.35（t,J=4.8 Hz,1H）,7.27（br,2H）.LC-MS：[M+1]=413.0.HPLC（214 nm/254 nm）=96.5%/99.1%

（2）HPLC測定條件

層析柱：Agela Venusil MP C-18（5 μm，4.6×150 mm）；流動相：梯度洗脫，70%CH3CN（0.05%TFA）、30%H2O（0.05%TFA）、100%CH3CN（0.05%TFA）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：214 nm/254 nm。

2 實驗條件的優化

我們重點對最后一步：一鍋法合成吡啶衍生物1進行了工藝優化，從堿催化劑選擇，反應溫度，回流時間及溶劑選擇等四方面進行優化探索。

2.1 不同的堿催化劑對收率的影響

堿催化劑選擇對反應收率有較大影響：為促進反應進行，堿催化劑投料可相對底物略微過量，將摩爾投料比設為n（二氫砒啶3）：n（溴代苯乙酮） ：n（堿催化劑）=1：1：1.2，我們發現不同強度的堿催化劑對這步反應的收率影響較大。如果堿性太弱，如Na2CO3，幾乎沒有產物生成。

表1 不同堿催化劑對化合物1收率的影響Tab.1 Effect of different base on the yield of the compound 1

2.2 反應溶劑對收率的影響

將反應溫度設定為回流溫度，投料比設為n（二氫砒啶3） ∶n（溴代苯乙酮）∶n（EtONa）=1∶1∶1.2，其他操作如1.2.1所述，選取THF、CH3OH、EtOH、CH3CN以及1，4-二氧六環5種溶劑，考察反應溶劑對收率的影響，結果如表4所示。

表2 不同反應溶劑對化合物1收率的影響Tab.2 Effect of different reaction solvent on the yield of the compound 1

結果表明：選取THF、CH3CN和1，4-二氧六環為反應溶劑，化合物1收率均較低；而在CH3OH和EtOH中化合物1收率較高。推測可能的原因是THF，CH3CN以及1，4-二氧六環為非極性非質子溶劑，對吡啶原料的溶解性較差，因此反應難以進行;而甲醇和乙醇是極性非質子溶劑，對兩種底物的溶解性均很好，因此產物收率也高。

2.3 反應溫度對收率的影響

選取以上優化條件，將反應時間設定為4 h，以乙醇為溶劑，選取室溫、50℃和回流三階段反應溫度，考察反應溫度對收率的影響趨勢，結果如表3所示。

表3 不同溫度對化合物1收率的影響Tab.3 Effect of different temperature on the yield of the compound 1

結果表明：溫度越高，反應收率大幅提高。當在回流反應條件下，反應收率達到最大85%。當溫度降低至0℃時，反應物不能獲得足夠活化能而幾乎沒有目標產物生成。

2.4 反應時間對收率的影響

選取以上優化條件，將反應溫度設定為回流溫度，以乙醇為溶劑，反應時間為2～8 h，考察反應時間對收率的影響，結果如表4所示。

表4 不同反應時間對化合物1收率的影響Tab.4 Effect of different reaction time on the yield of the compound 1

結果表明，反應時間在2～4 h內，反應時間越長，反應收率越高;當反應時間達到4 h時，反應收率開始下降。原因是當主反應達到平衡后，開始向副產物方向進行。綜合考慮，選擇反應時間為4 h為宜。

因此，最佳反應條件為：110℃，EtOH為反應溶劑，n（二氫砒啶3）∶n（溴代苯乙酮）∶n（NaOEt）=1∶1∶1.2，反應4 h。通過放大實驗（放大倍數10倍）三次，產品收率分別為85.4%、85.1%、85.1%，平均收率高達85.2%。

3 結論

本文以苯乙酮，噻吩-2-甲醛為原料，經過羥醛縮合，得到的α,β-不飽和酮化合物2；再與2-氰基乙硫乙酰胺發生邁克爾環合加成反應得到四氫吡啶3；最后在堿性條件下，與溴代苯乙酮一步合成新型的噻吩并吡啶雙雜環化合物1，總收率為25.4%。該方法具有原料易得，操作簡便，產物收率高等優點，可推廣合成至該類其它取代的吡啶衍生物。

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Research on the Synthesis of a New Thieno[2,3-b]pyridine Bicycle Compound

ZHAO Chang-kuo,WANG Xian-heng*,GAO Lei,YANG Fu-hong,BAO Yu-jiao,LI Chan
（School of Pharmacy,Zunyi Medical University，Zunyi，Guizhou 563099，China）

Starting from acetophenone and thiophene-2-formaldehyde,α,β-Unsaturated ketone compound 2 was synthesizes through Aldol condensation,the compound 2 reacted with 2-cyanoethylthioacetamide through Michael Cyclo-addition to afford 2H-pyridine-thione 3,which reacted with bromo-acetophenone under basic conditions to form the target product 1 containing the novel thieno[2,3-b]pyridine bicycle structure through a two-step reaction in One-pot,total yield reaches about 75%.The preparation method has advantages of easy availability of raw materials,simple operation and high yield of the product,and can be applied the other pyridine bicycle derivatives.

acetophenone;thiophene-2-carbaldehyde;one-pot synthesis;pyridine bicycle derivatives

1006-4184（2017）10-0016-04

2017-06-30

遵義醫學院博士啟動資金[2014]。

趙長闊（1971-），男，江蘇淮安人，博士，副教授，研究方向：新藥設計與合成、仿制藥合成工藝改進等。E-mail:zhaochangkuo@163.com。

*通訊作者：王先恒，E-mail:wangxianheng01@163.com。