2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸合成研究

李光文，康 琴，李劍平

(常州市天華制藥有限公司，江蘇 常州 213200)

兒茶酚[1]是一類帶有鄰羥基的酚類衍生物，它在生物體內分布廣泛且發揮多種生物活性，兒茶酚胺類藥物[2-4]如腎上腺素、去甲腎上腺素、鹽酸多巴胺、鹽酸鹽酸多巴酚丁胺等對體內心血管疾病和中樞神經系統疾病的治療發揮著重要作用，尤其鹽酸多巴胺[5]、鹽酸多巴酚丁胺[6]等藥物表現得尤為突出。

兒茶酚胺含有鄰苯二酚類結構，含有酚羥基極易氧化成苯醌類雜質[7]，同時含有氨基也及容易氧化，使得部分藥物注射液中常常因為空氣濕度、氧氣等條件會引入新的雜質。枸櫞酸多巴胺注射液中就會因為久置導致多巴胺中的氨基與枸櫞酸中的羧基縮合形成新的雜質1(化學結構如圖1所示)。文獻[7-12]報道了采用硼酸綠色催化合成酰胺類化合物的方法，本文借鑒類似方法，采用檸檬酸經酯化、水解反應得到檸檬酸二甲酯，然后與鹽酸多巴胺在硼酸催化下合成了設計合成了一種新化合物1，其合成路線如圖1所示。并對酰胺化反應和第四步水解反應進行了工藝優化，得出了制備化合物1的最佳實驗條件。

圖1 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸和合成路線

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

主要實驗儀器：RE-201旋轉蒸發儀、Bruker Avance AV-500型核磁共振波譜儀(德國Bruker 公司)、Agilent G6530C質譜儀(美國安捷倫科技有限公司)

主要實驗試劑：檸檬酸、鹽酸多巴胺、硼酸、甲醇、三乙胺、甲苯、三氟乙酸(以上試劑為分析純)、薄層層析硅膠(分析純，青島海洋化工有限公司)。

1.2 實驗步驟

1.2.1 檸檬酸三甲酯(3)的合成

將檸檬酸(150.02 g，0.781 mol)、甲醇(450 mL)、DMF(5 mL)依次加入至1 L四口燒瓶中，升溫至55～60℃，滴加氯化亞砜(278.60 g)，滴畢，55～60℃保溫反應3 h，TLC監測(展開劑VPE/EA/HAc=1∶1∶1d，碘顯色)原料基本消失，冷卻至0～5℃攪拌析晶2 h，過濾，45℃干燥16 h，得163.94 g白色粉末狀固體化合物3，摩爾收率為89.6%(文獻[13]值收率為98%)。

1.2.2 檸檬酸二甲酯(4)的合成

將化合物 3(163.94 g，0.70 mol)、甲醇(400 mL)依次加入至1 L四口燒瓶中，室溫攪拌至大部分底物溶解，然后室溫滴加2 mol/L的氫氧化鈉水溶液(350 mL)，滴加約30 min，25℃保溫反應3 h，TLC監測(展開劑VPE/EA=1∶1，碘顯色)原料基本消失，50℃減壓濃縮除去有機溶劑，水層加入乙酸乙酯(300 mL×3)萃取，水層采用2 mol/L的稀鹽酸調節pH值至2～3，乙酸乙酯(400 mL×5)萃取，分出有機層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干得134.71 g類白色固體化合物4，摩爾收率為87.4%。

1.2.3 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸甲酯的合成

將甲苯(440 mL)、化合物 4(22.01 g，0.10 mol)、鹽酸多巴胺(20.86g，0.11 mol)、硼酸(0.62 g，0.01 mol)依次加入至裝有分水器裝置的1L四口燒瓶中，攪拌成懸浮物，升溫至回流反應16 h，TLC監測(展開劑VEA/MeOH=20∶1，磷鉬酸顯色)原料基本消失，分出上層甲苯層，下層油層加入水(200 mL)、乙酸乙酯(400 mL)萃取，分液，水層經乙酸乙酯(400 mL)萃取，合并有機層，經飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得粗品粘稠物，然后采用VPE/EA=2∶3硅膠柱層析分離，得26.35 g淡黃色油狀物，摩爾收率81.5%。

1.2.4 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸(1)的合成

將化合物 4(17.13 g，0.053 mol)、水(50 mL)、三氟乙酸(48.35 g，0.424 mol)依次加入至250 mL反應瓶中，室溫攪拌成粘稠物，升溫至85℃反應8 h，TLC監測(展開劑VEA/MeOH/HAc=20∶1∶2d，磷鉬酸顯色)原料基本消失，減壓濃縮除盡三氟乙酸，殘余物加入水(100 mL)、乙酸乙酯(100 mL×3)萃取，分出有機層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得粗品粘稠物，然后采用VDCM/MeOH=15∶1硅膠柱層析分離，得12.36 g類白色粉末狀固體，摩爾收率75.4%。1H-NMR(500 MHz，DMSO-d6)δ：12.56(s，br，1H，-COOH)，8.82(s，1H，Ar-OH)，8.71(s，1H，Ar-OH)，6.64(d，1H，Ar-H)，6.59(d，1H，Ar-H)，6.44(dd，J1=7.9 Hz，J2=2.1 Hz，1H1H，Ar-H)，6.19(s，br，1H，-OH)，3.48(dd，J1==9.7，J2=6.3 Hz，2H，CH2)，2.99(d，1H，J=18.2 Hz，CH)，2.69～2.91(m，2H，CH2)，2.56～2.57(m，1H，CH)，2.53～2.54(m，2H，CH2)。13C-NMR (125 MHz，DMSO-d6) δ：178.50，174.89，171.50，145.31，143.94，128.99，119.37，115.96，115.76，71.66，42.09，40.95，32.39。HRMS-ESI(m/z)：C14H15NO7[M+H]+，理論值310.0921，實測值310.0928。

2 結果與討論

2.1 氫氧化鈉濃度對中間體4收率的影響

該步反應為酯基水解反應，常用強堿體系進行水解反應得到，但中間體3中含有三個酯基，為制備中間體4使得一個酯基水解，采用氫氧化鈉與中間體3的摩爾比為1∶1，但氫氧化鈉的濃度對水解反應明顯，筆者通過考察不同濃度的氫氧化鈉水溶液進行實驗，其實驗結果如表1所示。

從表1數據可以看出，氫氧化鈉溶液濃度低，反應時間越長，收率偏低，氫氧化鈉溶液濃度增加至2.0 mol/L時，收率最高，繼續增加氫氧化鈉溶液濃度會導致兩個甚至三個酯基水解，產物變雜，收率變低。因此，選擇最適宜的氫氧化鈉濃度為2.0 mol/L。

表1 氫氧化鈉濃度對中間體4收率的影響Table 1 Effect of sodium hydroxide concentration on the yield of intermediate 4

2.2 催化劑硼酸用量對中間體5收率的影響

硼酸為Lewis催化劑，利用硼酸催化縮合反應形成五元環中間體5，結合文獻報道類似反應硼酸用量在5%～20%(摩爾分數)催化酰胺化反應效果較理想，現以甲苯為溶劑，采用分水器回流分水，考察了硼酸的用量5%～20%(mol)進行了實驗，其實驗結果如表2所示。

表2 硼酸用量對中間體5收率的影響Table 2 Effect of boric acid dosage on the yield of intermediate 5

由表2數據可以看出，硼酸用量增加，中間體5的收率增加，但超過10%后收率增加不明顯，故而選取10%的硼酸為最佳投料量。

2.3 原料配比對中間體5收率的影響

該步反應為氨基與酯基的縮合反應，改變物料配比都會使得化學平衡發生改變，本文對原料鹽酸多巴胺與中間體4的投料摩爾比進行了實驗考察，采用相同催化量的硼酸(10%mol)進行單因素實驗，其實驗結果如表3所示。

由表2數據可以看出，隨著鹽酸多巴胺用量增加，中間體5的收率明顯增加，但物質的量比超過1.1后收率增加不明顯，故而選取鹽酸多巴胺與中間體4的最佳投料物質的量比為1.1∶1。

表3 原料配比對中間體5收率的影響Table 3 Effect of raw material ratio on the yield of intermediate 5

2.4 催化劑種類對化合物1收率的影響

第四步反應為典型的酯基水解反應，酸性條件催化或堿性條件催化水解均能發生反應，通常強堿性體系水解反應更為徹底。本文在實驗過程中選取了不同的堿進行催化氫氧化鈉、氫氧化鋰與不同的酸如鹽酸、三氟乙酸分別進行水解，其實驗結果如表4所示。

通過表4數據可知，氫氧化鈉與氫氧化鋰較難水解得到目標產物，經過LC-MS分析，強堿性體系產生的是五元環開環雜質，可以是由于五元環丁二酰亞胺結構在堿性體系下不穩定所致，堿性越強，越難得到目標產物；經過驗證選取酸性催化劑進行水解反應，篩選了濃鹽酸和三氟乙酸，實驗發現三氟乙酸能有效的提高化合物1的收率。因此，選用三氟乙酸為該步水解反應催化劑。

表4 催化劑種類對中間體5收率的影響Table 4 Effect of catalyst types on the yield of intermediate 5

2.5 催化劑用量對化合物1收率的影響

經過上述實驗發現采用三氟乙酸作為酸催化劑能有效提高化合物1的摩爾收率，現對三氟乙酸用量進行優化，選取摩爾配比為2.0、4.0、8.0、12.0、16.0進行實驗，其實驗結果如表5所示。

表5 三氟乙酸用量對化合物1收率的影響Table 5 Effect of the amount of trifluoroacetic acid on the yield of compound 1

通過表5數據可知，增加三氟乙酸用量能明顯加快反應速率，提高化合物1收率，但三氟乙酸與中間體5的物質的量比超過8.0∶1，收率增加不明顯，三氟乙酸用量過多反而導致原料的浪費，同時增加后處理的難度。因此，最適宜的物質的量比為8.0∶1。

3 結論

本文采用以檸檬酸為原料經過酯化、堿水解、硼酸催化縮合、酸水解四步反應合成了目標產物[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸，其四步反應摩爾收率48.2%，其最佳反應條件為硼酸用量為10%(mol)、鹽酸多巴胺投料比為1.1∶1，采用三氟乙酸投料比為8.0∶1，水解反應8 h所得收率最高。所得產物通過HRMS、1H-NMR經過了結構確證。該方法采用硼酸催化，明顯提高了目標化合物的收率，這為制備多巴胺注射液雜質提供了新方法。