地西泮半抗原衍生物的合成

張晨曦, 劉 娟, 薛志勇

(武漢紡織大學 化學與化工學院,湖北 武漢 430073)

安定通用名為地西泮,是苯二氮卓類藥物(BDZ),為第二代催眠藥[1]。安定作用與利眠寧相似,有鎮靜、抗驚厥、使肌肉松弛等作用,適用于精神抑郁型焦慮、緊張、不安、失眠等癥狀,對抗驚厥和癲癇抑制作用很顯著。安定為中樞神經抑制藥,可引起中樞神經系統不同部位的抑制[2]。然而,安定在發揮藥效時,也會產生諸多副作用,例如頭痛、嗜睡、無力等,連續使用容易成癮[3-6]。

隨著地西泮在內的鎮靜劑類藥物在臨床上的廣泛應用,其間接的毒副作用越來越引起人們的重視。近幾年,很多水產養殖戶為了提高魚類成活率,在養殖和運輸過程中使用過量的地西泮[7-10]。農業部235號公告的附件《動物性食品中獸藥最高殘留量》中明確規定地西泮等鎮靜劑類藥物只能用于治療,不得在動物性食品中檢出。2011年的“瘦肉精事件”后,衛生部于2011年4月發布的食品中可能違法添加的非食用物質名單中就包括地西泮藥物。因此,建立快速高效檢測食品中地西泮殘留量的方法具有重要意義[11]。目前,研究人員主要使用乙醚等有機溶劑從體液或臟器中采樣后,采用氣相色譜法、高效液相色譜法或薄層色譜掃描法等對安定進行檢測[12-13]。這類方法使用的儀器昂貴,需要高昂的資金和資深技術人員的維持才能開展工作,普及難度較高。

如果采用免疫學技術,用特異性抗體標記,通過抗原、抗體特異性反應可直接用于檢測,簡單高效便捷,節約成本。地西泮本身為小分子物質,不具有免疫性,需要與大分子結合才能刺激機體產生特異性抗體,但地西泮分子中不含可與蛋白質分子發生酰化反應或重氮化反應的羧基,所以需要通過化學合成的方法在地西泮原有的結構中引入一個羧酸基團,就可以與蛋白質分子反應來制備安定的半抗原-載體復合物[14-16]。

本課題組以2-氨基-5-氯二苯甲酮和氯乙酰氯為原料,通過酰胺化、六亞甲基四胺關環、硫酸二甲酯甲基化、引入丁酸叔丁酯和三氟乙酸水解等5步反應,設計并合成了一種含有丁酸結構的地西泮半抗原衍生物(5, Scheme 1)。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Bruker ADV ANCE Ⅲ 300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS內標);XE-VOG2-XS型質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 化合物1的合成

將6.9 g(0.03 mol)的2-氨基-5-氯二苯甲酮和加入圓底燒瓶中,加入20 mL甲苯,攪拌使其溶解;冰水浴冷卻(10 ℃左右),將2.5 g(0.03 mol)的氯乙酰氯和2 mL甲苯的混合溶液緩慢加入圓底燒瓶中,反應2 h。減壓濃縮,殘余物加入乙醇攪拌,抽濾得白色固體化合物18.1 g,收率88%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 11.45(s, 1H), 8.61～8.58(m,1H), 7.75～7.26(m,7H), 4.20～4.18(s,2H);13C NMR(CDCl3, 75MHz)δ:197.84, 165.41, 137.66, 137.59, 133.83, 133.17, 132.70, 130.02, 128.43, 125.60, 123.09, 43.07; MS(ESI)m/z: 308{[M+H]+}。

(2) 化合物2的合成

將6.16 g(0.02 mol)的化合物1和6.16 g(0.045 mol)的六亞甲基四胺,3.4 g(0.045 mol)的醋酸銨放入燒瓶中,加入250 mL乙醇溶解,80 ℃加熱回流,攪拌6 h,濃縮加水攪拌,然后真空干燥12 h。加50 mL甲苯洗滌,抽濾得白色固體化合物24.48 g,收率83%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 10.06(s, 1H), 7.46～7.34(m, 6H), 7.34～7.29(m, 1H), 7.29～7.08(m, 1H), 4.24(s, 2H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 172.21, 169.96, 138.80, 137.52, 131.87, 130.66, 129.63, 129.05, 128.77, 128.50, 128.41, 122.85, 73.98, 56.69; MS(ESI)m/z: 271{[M+H]+}。

(3) 化合物3的合成

將5.4 g(0.02 mol)的化合物2和3.8 g(0.03 mol)的硫酸二甲酯置于圓底燒瓶中,加入二氯甲烷35 mL溶解, 再加入17 mL(3 mol·L-1)NaOH溶液, 冰浴30 min之后,室溫反應2 h。加入二氯甲烷萃取,有機相旋干,得到粗產品,用乙酸乙酯和石油醚重結晶得純產品白色固體地西泮34.5 g,收率80%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.61～7.58(m, 2H), 7.52～7.39(m, 4H), 7.39～7.26(m, 2H), 4.84～4.81(d, 1H), 3.78～3.76(d, 1H), 3.39(s, 3H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 169.96, 168.95, 142.62, 138.19, 131.48, 130.72, 130.09, 129.93, 129.49, 129.29, 128.43, 122.54, 56.96, 34.89; MS(ESI)m/z: 285{[M+H]+}。

(4) 化合物4的合成

將2 g(7 mmol)地西泮置于圓底燒瓶中,無水無氧條件下,加入無水四氫呋喃20 mL溶解,冰浴下,緩慢滴加LDA 3.5 mL(10.6 mmol),鋰化1 h,加入1.88 g(8.4 mmol)溴丁酸叔丁酯,反應過夜,加水攪拌,用乙酸乙酯萃取,旋干,用[乙酸乙酯:石油醚=1:5]柱層析純化得黃色油狀液體化合物42.29 g, 收率77%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.34～7.33(s, 2H), 7.33～7.23(m, 4H), 7.23～7.19(m, 2H), 3.33(s, 4H), 2.27～2.23(m, 2H), 2.21～2.12(m, 1H), 1.61～1.60(m, 1H), 1.38～1.37(m, 2H), 1.35(s, 9H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 173.07, 170.32, 167.20, 142.33, 138.16, 131.44, 130.48,1 29.71, 129.58, 129.19, 128.41, 122.71, 80.09, 63.39, 35.50, 35.13, 31.15, 29.44, 28.14, 21.80, 7.95; MS(ESI)m/z: 427{[M+H]+}。

(5) 化合物5的合成

將1 g(2.3 mmol)化合物4和2 mL三氟乙酸加入圓底燒瓶,加入5 mL二氯甲烷,室溫反應攪拌過夜,經硅膠柱[乙酸乙酯∶石油醚=1∶3]層析得黃色固體化合物50.78 g, 收率92%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.55～7.42(m, 6H), 7.39～7.21(m, 2H), 3.52～3.48(m, 1H), 3.36(s, 3H), 2.43～2.40(m, 2H), 2.29～2.17(m, 2H), 1.86～1.66(m, 2H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 170.03, 168.41, 142.36, 137.36, 132.03, 131.18, 130.05, 130.02, 129.85, 129.49, 128.53, 122.87, 63.03, 35.33, 33.93, 30.57, 21.37, 14.20; MS(ESI)m/z: 371{[M+H]+}。

用廉價易得的2-氨基-5-氯二苯甲酮和氯乙酰氯為起始原料,合成了一種含有羧基基團的地西泮衍生物,并對關鍵步驟的合成工藝進行了優化。

2.1 投料比對地西泮引入丁酸叔丁酯反應的影響

表1為地西泮與二異丙基氨基鋰的投料比對地西泮引入丁酸叔丁酯反應的影響,結果可知,當地西泮與二異丙基氨基鋰的投料比為1:1時,產率最高,當二異丙基氨基鋰的量增加時,產率下降,可能是因為過量的LDA會與溴丁酸叔丁酯發生消除反應,進而影響地西泮引入丁酸叔丁酯反應。所以地西泮與二異丙基氨基鋰的最佳投料比為1:1,產率高達77%。

表1 投料比對地西泮引入丁酸叔丁酯反應的影響*

2.2 三氟乙酸用量對叔丁酯水解反應的影響

表2為三氟乙酸用量對叔丁酯水解反應的影響,1 g化合物4和5 mL二氯甲烷,研究不同三氟乙酸的用量對反應收率影響,結果可知,當三氟乙酸的用量為大于2 mL時,收率最高為92%,所以三氟乙酸用于叔丁酯水解反應的最佳用量為2 mL。

表2 三氟乙酸用量對叔丁酯水解反應的影響

以2-氨基-5-氯二苯甲酮和氯以酰氯為原料通過酰胺化,經5步反應合成了一種含羧基基團的地西泮衍生物,并優化了合成路線。該成果為合成含羧酸的地西泮衍生物提供了新思路。