8-三甲基硅乙炔基-6-吡啶-2-基-4H-苯并[f]咪唑并[1,5-a][1,4]二氮雜-3-羧酸乙酯的合成

楊 潔, 宋玉凱, 舒仕維, 王 梁, 劉曉霞，2*

(1. 武漢東湖學院 生命科學與化學學院，湖北 武漢 430212； 2. 武漢東湖學院 生物醫(yī)用材料創(chuàng)新研究所，湖北 武漢 430212； 3. 華中科技大學 生命科學與技術(shù)學院，湖北 武漢 430074)

8-三甲基硅乙炔基-6-吡啶-2-基-4H-苯并[f]咪唑并[1,5-a][1,4]二氮雜-3-羧酸乙酯(HZ-165)為8-乙炔基-6-吡啶-2-基-4H-苯并[f]咪唑并[1,5-a][1,4]二氮雜-3-羧酸乙酯(HZ-166)的關(guān)鍵中間體(Chart 1)。 HZ-166作為一種GABAα2/α3受體亞型選擇性配體，可用作治療慢性疼痛的新型鎮(zhèn)痛藥，還具有抗驚厥、抗焦慮、鎮(zhèn)靜、抗共濟失調(diào)等作用[1-4]。對非鎮(zhèn)靜劑量的HZ-166和加巴噴丁，比較兩種藥物的療效對慢性壓迫性神經(jīng)損傷引起的疼痛反應(yīng)，在已經(jīng)產(chǎn)生最大抗痛覺過敏的劑量下，HZ-166無鎮(zhèn)靜、運動障礙和無耐受性等副作用。近年來，對HZ-166藥理學方面的研究也取得了巨大突破[5-7]。在此基礎(chǔ)上，研究人員通過對HZ-166結(jié)構(gòu)不斷改造，采用1,3-惡唑、1,2,4-惡二唑和D2-氘化乙酯等結(jié)構(gòu)生物等位取代HZ-166的乙酯部分，合成了KRM-II-81[8-10]， MP-III-085和MP-III-068等[11-13]一系列同類化合物。

Chart 1

Scheme 1

目前，已報道的HZ-166的合成是以溴西泮(2)為原料，與氯磷酸二乙酯、異氰基乙酸乙酯分步反應(yīng)制得8-溴-6-吡啶-2-基-4H-苯并[f]咪唑并[1,5-a][1,4]二氮雜-3-羧酸乙酯(3)，再與三甲基硅乙炔反應(yīng)得HZ-165，最后經(jīng)四丁基氟化銨脫去三甲硅烷得目標物[14-17]。由于2具有成癮特性，屬于國家管制藥，不易購買，因此本文嘗試以4-溴-2-(2′-吡啶基羰基)苯胺為起始原料，經(jīng)親核加成、關(guān)環(huán)反應(yīng)、Vilsmeier-Haack反應(yīng)和Sonogashira反應(yīng)等4步反應(yīng)合成HZ-165(Scheme 1)，并用薄層色譜層析(TLC)對每步反應(yīng)進行了監(jiān)測，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

BUCHI R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；SHIMADZU LCMS-2020型液-質(zhì)聯(lián)用儀；Bruker AVANCE NEO 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標)。

4-溴-2-(2′-吡啶基羰基)苯胺，分析純，江蘇倍達醫(yī)藥科技有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 4-溴-2-(2′-吡啶基羰基)溴乙酰苯胺(1)的合成

在燒瓶中加入4-溴-2-(2′-吡啶基羰基)苯胺49.0 g(0.177 mol)，吡啶28.0 g(0.308 mol)和二氯甲烷100 mL，攪拌使其完全溶解；冰鹽浴冷卻，于0 ℃加入溴乙酰氯29.1 g(0.182 mol)，反應(yīng)2 h。將反應(yīng)液傾入1 L蒸餾水中，用乙酸乙酯(3×300 mL)萃取，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥后，減壓濃縮得粗品，經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：石油醚/乙酸乙酯=20/1,V/V)純化，減壓濃縮，殘余物真空干燥得黃色固體(1)39.0 g,收率75.3%;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 4.21(s, 2H), 7.58(m, 1H), 7.73(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.04(m, 3H), 8.59(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.76(d,J=4.8 Hz, 1H); MS(ESI)m/z: 397.9{[M+H]+}。

(2)2的合成

在燒瓶中加入117.0 g(42.7 mmol)、甲醇135 mL和蒸餾水35 mL，攪拌使其混合均勻；加入烏洛托品8.1 g(57.8 mmol)，緩慢升溫至80 ℃，反應(yīng)2 h。抽濾，濾餅減壓濃縮，殘余物用200 mL乙醇行重結(jié)晶，抽濾，濾餅真空干燥得黃色固體26.82 g,收率39.5%;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 5.08(s, 2H), 7.18(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.37(s, 1H), 7.54(m, 1H), 7.70(m, 1H), 7.79(m, 2H), 8.57(d,J=4.8 Hz, 1H); MS(ESI)m/z: 315.0{[M+H]+}。

(3)3的合成

在燒瓶中加入四氫呋喃100 mL、化合物25.0 g(15.8 mmol)，攪拌使其完全溶解；加入叔丁醇鉀2.13 g(19.0 mmol)，冰鹽浴冷卻至0 ℃，攪拌下反應(yīng)30 min；加入氯磷酸二乙酯3.89 g(22.5 mmol)，反應(yīng)2 h；加入異氰基乙酸乙酯2.5 g(22.3 mmol)和叔丁醇鉀2.13 g(19.0 mmol)，撤去冰鹽浴，升溫至室溫，繼續(xù)反應(yīng)10 h。加入碳酸氫鈉稀溶液100 mL終止反應(yīng)，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取，合并有機相，依次用水洗滌，真空干燥，減壓濃縮得黃色固體34.20 g,收率65.8%;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 1.46(t,J=7.2 Hz, 3H), 4.18(m, 1H), 4.48(m, 2H), 6.14(d,J=12.4 Hz, 1H), 7.38(m, 1H), 7.49(m, 1H), 7.60(s, 1H), 7.83(m, 2H), 7.90(s, 1H), 8.11(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.59(d,J=4.4 Hz, 1H); MS(ESI)m/z: 410.1{[M+H]+}。

(4) HZ-165的合成

在燒瓶中加入化合物33.0 g(7.3 mmol)、三乙胺10.91 g(107.8 mmol)和乙腈30 mL，攪拌使其完全溶解；N2保護，加入三甲基硅基乙炔788.1 mg(8.02 mmol)和雙(三苯膦基)醋酸鈀(II)512.0 mg(0.68 mmol)，升溫至85 ℃，反應(yīng)2 h。抽濾，濾餅減壓濃縮，粗品經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：石油醚/乙酸乙酯=3/1,V/V)純化,濃縮，殘余物真空干燥得淡黃色固體HZ-165 2.45 g, m.p.204.2～206.5 ℃,收率71.2%,純度92.53%;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 0.02(s, 9H), 1.21(t,J=7.2 Hz, 3H), 3.90(d,J=11.6 Hz, 1H), 4.20(m, 2H), 5.88(d,J=11.6 Hz, 1H), 7.13(m, 1H), 7.30(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.48(m, 1H), 7.56(m, 1H), 7.67(s, 1H), 7.81(d,J=8.0 Hz,1 H), 8.36(d,J=4.8 Hz, 1H); MS(ESI)m/z: 428.2{[M+H]+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

在本路線的第一步親核合成過程中，參照文獻[14]方法，以2-氨基-5-溴-2′-氯二苯甲酮為原料合成苯二氮類化合物，采用吡啶替代文獻中的NaHCO3作催化劑。在該反應(yīng)中，吡啶除了堿性脫酸作用，還在水相和有機相中均有良好的溶解性，可起到相轉(zhuǎn)移催化作用，并且對含吡啶結(jié)構(gòu)的目標物化合物1也有一定保護作用，可減少副反應(yīng)的發(fā)生。結(jié)果表明，化合物1的收率由58.7%提高到75.3%。由于第二步反應(yīng)極難進行，因此本路線在第一步反應(yīng)的后處理中，對產(chǎn)品進行了純化處理，為化合物2的合成創(chuàng)造了有利條件。

第二步環(huán)合反應(yīng)是本路線中最關(guān)鍵的一步。由于該步易發(fā)生歧化反應(yīng)，曾嘗試參照文獻[18-19]，在反應(yīng)中用無水氨飽和的甲醇做反應(yīng)試劑，結(jié)果無法控制環(huán)合后的氮原子個數(shù)，而且生成的雜質(zhì)難以與目標產(chǎn)物分離，導致收率極低(13.1%)。本文采用烏洛托品為反應(yīng)試劑，目標物的收率顯著提高，達到39.5%。

在第三步Vilsmeier-Haack反應(yīng)中，采用了價格低廉的叔丁醇鉀為催化劑，收率與昂貴試劑NaH為催化劑時的收率接近，且后處理更簡便。在第四步反應(yīng)中，反應(yīng)溫度更趨于溫和，為85 ℃左右，并且反應(yīng)時間縮短一半，只需2 h。

2.2 表征

圖1為終產(chǎn)物的1H NMR譜圖。從圖1可知，δ0.024處特征峰為硅原子上3個甲基的吸收峰；δ1.211處的三重峰和δ4.205處的多重峰為乙酯中的甲基和亞甲基的吸收峰；δ5.876和3.902處特征峰為七元二氮雜環(huán)上兩個氫原子的吸收峰；高場的特征峰分別為吡啶環(huán)、咪唑環(huán)及苯環(huán)的吸收峰。

δ

以4-溴-2-(2′-吡啶基羰基)苯胺為原料，經(jīng)親核加成、關(guān)環(huán)反應(yīng)、Vilsmeier-Haack反應(yīng)和Sonogashira反應(yīng)合成了目標物HZ-165，總收率為13.93%。各步反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)溫度易于控制(0～85 ℃)。該方法為新型鎮(zhèn)痛藥HZ-166及其同類藥的合成提供了借鑒。