氯硝西泮及其代謝產(chǎn)物7-氨基氯硝西泮的化學(xué)合成

杜鴻雁, 楊 磊, 任昕昕, 欒玉靜, 于忠山, 趙建強(qiáng)

(1. 公安部物證鑒定中心,北京 100038; 2. 中國科學(xué)院 成都有機(jī)化學(xué)研究所 手性藥物國家工程研究中心,四川 成都 610041; 3. 成都大學(xué) 高等研究院,四川 成都 610106)

氯硝西泮(clonazepam)屬于苯二氮卓類藥物,是一種抗驚厥藥,其抗驚厥作用較地西泮或硝西泮強(qiáng)5倍左右。氯硝西泮適用于控制和型癲癇,對失神小發(fā)作,嬰兒痙攣、肌陣攣性和運(yùn)動不能性發(fā)作療效較好,是一種廣譜抗癲癇藥[1-2]。近年來,因該類藥物引發(fā)的投毒、自殺、誤服等刑事案件時有發(fā)生[3-5],且所涉藥物具有單次用藥、劑量小、作用強(qiáng)、體內(nèi)含量低、代謝速度快等問題,同時國內(nèi)缺少內(nèi)標(biāo)物,給法醫(yī)毒物鑒定帶來極大挑戰(zhàn)。鑒于此,合成高純度的氯硝西泮及其代謝產(chǎn)物7-氨基氯硝西泮作為內(nèi)標(biāo)物用于法庭毒物分析具有非常重要的實際意義。然而,目前涉及到氯硝西泮和7-氨基氯硝西泮的方法很少,且國內(nèi)尚無專門生產(chǎn)此類涉案毒物廠家,因此開發(fā)針對該化合物的新合成方法迫在眉睫。

Scheme 1

1962年,Sternbach等報道了對位取代的苯胺,經(jīng)過傅克酰基化反應(yīng)成中間體M1,該方法如果對位取代基為鹵原子取代時,能夠正常發(fā)生反應(yīng),但如果對位為硝基取代時反應(yīng),首先中間體M1的合成進(jìn)行困難,溫度高達(dá)200 ℃,而且在后續(xù)關(guān)環(huán)成中間體M4時會伴隨六元環(huán)副產(chǎn)物的出現(xiàn)[6]。Steiger等報道了對產(chǎn)物直接硝化然后再對其進(jìn)行還原,但涉及選擇性的問題,具體操作步驟較為復(fù)雜[7]。

通過文獻(xiàn)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn),關(guān)于氯硝西泮的合成報道多見于年代較早的文獻(xiàn)以及專利,而這些報道在具體的操作以及應(yīng)用方面有較大的局限,因此設(shè)計開發(fā)新的合成路線具有重要的意義。

本文從起始原料2-氰基-4-硝基苯胺出發(fā)經(jīng)氧化偶聯(lián)得到中間體M1;M1經(jīng)酰胺化得到中間體M2;M2經(jīng)親核取代反應(yīng)得到M3;M3發(fā)生分子內(nèi)Wittig反應(yīng)得到關(guān)環(huán)產(chǎn)物氯硝西泮M4。最后M4經(jīng)還原反應(yīng)得到了合成其代謝產(chǎn)物7-氨基氯硝西泮M5(Scheme 1)。合成的中間體及產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR進(jìn)行表征。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Büchi B-545型顯微熔點(diǎn)儀;Bruker 300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));Bruker Daltonics型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)M1的合成[8]

稱取Pd(TFA)2,(276 mg, 1.5 mmol), L(276 mg,1.5 mmol)于封管中,N2保護(hù)下加入2-甲基四氫呋喃50 mL,攪拌30 min后,加入S1(1.63 g, 10 mmol)、S2(3.12 g, 20 mmol)、水(25 mL),冰水浴冷卻,注入MsOH(9.6 g, 10 mL),加畢,吹N2封管加熱至100 ℃,反應(yīng)36 h。冷卻至室溫,加水50 mL,用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并有機(jī)相,依次用飽和NaHCO3溶液和飽和NaCl溶液洗滌,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=8/1～5/1)純化得淡黃色固體M11.7g,產(chǎn)率48%;1H NMR (300 MHz, DMSO-d6)δ: 8.56(d,J=58.3 Hz, 2H), 8.11(dd,J=9.4 Hz, 2.7 Hz, 1H), 7.90(d,J=2.7 Hz, 1H), 7.67～7.61(m, 1H), 7.61～7.56(m, 1H), 7.53(m, 2H), 7.00(d,J=9.4 Hz, 1H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 195.3, 156.3, 138.1, 134.9, 131.7, 131.3, 129.9, 129.6, 129.4, 128.8, 127.6, 117.8, 114.0。

(2)M2的合成

稱取中間體M1(4.15 g, 15 mmol),碳酸鈉(3.18g, 30 mmol),加入二氯甲烷50 mL,冰水浴下逐滴滴加S3(3.63 g, 18 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液,加畢10 min后撤去冰水浴,反應(yīng)完畢后,加水30 mL淬滅反應(yīng),分液,收集有機(jī)相,水相用二氯甲烷(2×30 mL)萃取,合并有機(jī)相,飽和NaCl溶液洗滌一次,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=6/1)純化得白色固體M25.57g,產(chǎn)率93%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 12.34(s, 1H), 8.98(d,J=9.3 Hz, 1H), 8.43(dd,J=9.3, 2.7 Hz, 1H), 8.27(d,J=2.7 Hz, 1H), 7.56～7.49(m, 2H), 7.45(m, 1H), 7.43～7.37(m, 1H), 4.10(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 196.3, 173.2, 145.1, 141.3, 137.1, 132.7, 130.9, 130.5, 130.4, 130.2, 129.7, 129.0, 127.8, 120.6, 30.0。

(3)M3的合成

稱取中間體M2(5.57 g, 14 mmol),加入二甲亞砜50 mL,攪拌狀態(tài)下緩慢分批加入NaN3(2.28 g, 35 mmol),加畢體系為黃透明溶液,TLC檢測反應(yīng)完畢(5～10 min),加水50 mL淬滅反應(yīng),乙酸乙酯(3×50 mL)萃取合并有機(jī)相,水(3×50 mL)洗滌有機(jī)相,最后用飽和NaCl溶液洗滌一次,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=3/1)純化得淡黃色固體M33.65g,產(chǎn)率96%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 11.25(s, 1H), 8.59～8.49(m, 2H), 8.11(d,J=1.6 Hz, 1H), 7.65(d,J=4.6 Hz, 3H), 7.58～7.51(m, 1H), 4.26(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 195.0, 167.7, 143.8, 142.2, 136.4, 133.0, 130.5, 130.4 130.3, 129.7, 127.9, 127.6, 124.8, 122.1, 52.1。

(4) 氯硝西泮M4的合成

稱取中間體M3(3.6 g, 10 mmol),加入無水甲苯60 mL,攪拌狀態(tài)下緩慢分批加入PPh3(3.15g, 12 mmol),此時有大量氣泡冒出,待氣體放出完畢,封管加熱至100 ℃,反應(yīng)5 h,冷卻至室溫,有固體析出,過濾洗滌得淡黃色固體M42.79 g,產(chǎn)率93%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 11.32(s, 1H), 8.37(dd,J=9.0, 2.6 Hz, 1H), 7.74(d,J=2.6 Hz, 1H), 7.69～7.60(m, 1H), 7.52(m, 3H), 7.43(d,J=9.0 Hz, 1H), 4.31(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 169.4, 168.0, 144.4, 141.6, 138.0, 131.8, 131.6, 131.5, 129.9, 127.6, 127.0, 126.5, 125.0, 122.2, 57.1。

(5) 7-氨基氯硝西泮M5的合成

稱取還原鐵粉(10 g, 過量),加入乙酸60 mL加熱至50 ℃,逐滴滴加中間體氯硝西泮M4(1.2 g, 3.8 mmol)的20 mL乙酸溶液,體系變?yōu)楹稚^而變?yōu)辄S色渾濁,20 min左右TLC檢測反應(yīng)完畢,加水50 mL淬滅反應(yīng),體系由黃色渾濁轉(zhuǎn)為紅棕色,此時鐵粉被磁子吸附,將反應(yīng)液傾倒入燒杯中二氯甲烷(5×50 mL)萃取,合并有機(jī)相,有機(jī)相用飽和NaHCO3溶液洗滌至無氣泡冒出,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=5/1)純化得黃色固體M51.02 g,產(chǎn)率94%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 10.14(s, 1H), 7.46(s, 4H), 6.91(d,J=8.6 Hz, 1H), 6.74(dd,J=8.6, 2.6 Hz, 1H), 6.16(d,J=2.5 Hz, 1H), 5.11(s, 2H), 4.09(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 169.3, 169.2, 144.3, 139.4, 131.9, 131.1, 130.5, 129.6, 128.6, 128.0, 127.1, 122.0, 118.1, 112.0, 56.9。

合成M1時采用了氧化偶聯(lián)的方法,避免了傅克?；磻?yīng)涉及的過高溫度。合成氯硝西泮M4時,硝基的強(qiáng)吸電子作用導(dǎo)致關(guān)環(huán)時會得到六元環(huán)的副產(chǎn)物,因此采用分子內(nèi)的Wittig反應(yīng),反應(yīng)完畢后直接過濾得產(chǎn)物,分離過程較簡單。最后采用乙酸為溶劑,使用鐵粉還原M4即可得氯硝西泮的代謝產(chǎn)物7-氨基氯硝西泮M5。

以2-氰基-4-硝基苯胺為起始原料,經(jīng)氧化偶聯(lián)、酰胺化、親和取代反應(yīng)、分子內(nèi)Wittig反應(yīng)、還原反應(yīng)等反應(yīng)完成了氯硝西泮的合成。該方法不僅為氯硝西泮提供了一條全新的合成路線,還僅需一步簡單的還原反應(yīng)即可得到代謝產(chǎn)物7-氨基氯硝西泮,合成方法步驟短,操作安全,后處理簡便,在整個反應(yīng)過程中僅用到常規(guī)的酸堿和溶劑,成本低廉。