鄭禮康， 金 明， 張敬先， 韓世清

(南京工業(yè)大學(xué) 生命與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 210009)

細(xì)菌生物膜是一種包裹于細(xì)胞外多聚物基質(zhì)中不可逆的黏附于非生物或生物表面的微生物菌落，不但可以抵擋宿主的免疫殺傷，而且對大多數(shù)抗生素耐藥，因而一旦在體內(nèi)形成，往往引起感染久治不愈和反復(fù)感染[1～3]。具有噻唑烷二酮母核結(jié)構(gòu)的化合物有著廣泛的生物藥理學(xué)活性，主要表現(xiàn)在改善胰島素降低血糖，同時在抗腫瘤、抗高血壓、抗動脈粥樣硬化、抗組織纖維化、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和抑制炎癥等方面也有一定的作用[4～8]。近期，有文獻報道噻唑烷二酮類化合物3-[N-(4-甲基苯基)乙酰胺基]-5-(4-乙烯基苯氧甲基)苯甲酸-2,4-噻唑烷二酮(1)對形成細(xì)菌生物膜的表皮葡萄球菌具有很好的抑制作用(MIC=0.2 μM)，是潛在的抗細(xì)菌生物膜藥物，但其合成路線未曾見文獻報道[9]。

本文設(shè)計了一條合成1的路線：以對甲基苯胺和對甲基苯甲酸甲酯為原料，經(jīng)NBS溴化、親核取代、酸水解和Knoevenagel縮合等6步反應(yīng)合成了1(Scheme 1)，總收率57.3%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和ESI-MS確證。

Scheme1

該合成路線具的反應(yīng)周期短、操作簡單、收率較高等優(yōu)點，適合大量制備。1可作為潛在抗細(xì)菌生物膜的藥物,其衍生物的合成以及藥理活性測試工作正在進行中。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

WRS-2A型微機熔點儀(溫度未經(jīng)校正)；AVANCE AV-300/500 HMz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Agilent 1100 LC/DAD/MSD型液相色譜飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀；Elementar Vario ELⅢ型元素分析儀。

所用試劑均為分析純或化學(xué)純；其中二氯甲烷用前經(jīng)氫化鈣純化。

1.2 合成

(1)N-對甲苯基-2-溴乙酰胺(2)的合成

在干燥的反應(yīng)瓶中加入二氯甲烷20 mL，對甲基苯胺1.125 g(10.5 mmol)和碳酸鉀1.547 g(11.2 mmol)，冰水浴冷卻，攪拌下滴加溴乙酰溴0.97 mL(11.2 mmol)，滴畢，于0 ℃反應(yīng)0.5 h；室溫反應(yīng)4 h。加入大量的水，用二氯甲烷萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓除溶劑得白色針狀晶體22.21 g，收率92.8%， m.p.147.1 ℃～148.5 ℃;1H NMRδ: 8.08(s, 1H, NH)， 7.41～7.14(m, 4H, ArH)， 4.01(s, 2H, CH2)， 2.35(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 228.1{[M+H]+}。

(2) 3-(對甲苯氨基羰基甲基)-2，4-噻唑烷二酮(3)的合成

在反應(yīng)瓶中加入無水乙醇10 mL， 2,4-噻唑烷二酮292 mg(2.5 mmol)和氫氧化鈉100 mg(2.5 mmol)，攪拌下于60 ℃反應(yīng)2 h。減壓蒸除溶劑，殘余物加入丙酮20 mL和2 454 mg(2 mmol)，回流反應(yīng)3 h。冷卻至室溫，用10%鹽酸調(diào)至pH呈中性，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑得淡棕色固體3 503 mg，收率91.1%, m.p.158.2 ℃～159.7 ℃;1H NMRδ: 7.34(d,J=7.8 Hz, 2H, ArH), 7.09(t,J=18.3 Hz, 2H, ArH), 4.40(s, 2H, NCH2), 4.05(s, 2H, SCH2), 2.31(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 264.9{[M+H]+}。

(3) 對溴甲基苯甲酸甲酯(4)的合成

在反應(yīng)瓶中加入四氯化碳50 mL， 對甲基苯甲酸甲酯1.5 g(10 mmol)， NBS 1.869 g(10.5 mmol)及引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)186．9 mg，攪拌下于70 ℃反應(yīng)6 h。冷卻至室溫，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得白色固體4 2.23 g，收率97.8%， m.p.53.7 ℃～54.3 ℃;1H NMRδ: 8.01(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 7.44(t,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 4.51(s, 2H, CH2), 3.95(s, 3H, CH3)。

(4) 4-(4-甲?；窖跻一?苯甲酸甲酯(5)的合成

在反應(yīng)瓶中加入丙酮30 mL，對羥基苯甲醛1.098 g(9 mmol)，42.29 g(10 mmol)和無水碳酸鉀2.76 g(10 mmol)，攪拌下于60 ℃反應(yīng)5 h。冷卻至室溫，抽濾，濾液傾入水中，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，依次用蒸餾水、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑得白色固體5 2.34 g，收率89.4%， m.p.248.5 ℃～249.2 ℃;1H NMRδ: 9.90(s, 1H, CHO), 8.08(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.85(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.51(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.08(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 5.22(s, 2H, OCH2), 3.93(s, 3H, CH3) ; ESI-MSm/z: 271.1{[M+H]+}。

(5) 4-(4-甲?；窖跻一?苯甲酸(6)的合成

在反應(yīng)瓶中加入甲醇25 mL，蒸餾水25 mL，51.35 g(5 mmol)和無水碳酸鉀1.104 g(8 mmol)，攪拌下于50 ℃反應(yīng)4 h。冷卻至室溫，減壓蒸除甲醇，殘余液用10%鹽酸調(diào)至pH 2～3。過濾，濾餅用乙酸乙酯洗滌，干燥得白色固體6 1.21 g，收率94.5%， m.p.261.4 ℃～262.3 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.98(s, 1H, CO2H), 9.87(s, 1H, CHO), 7.97(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.88(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.22(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 5.33(s, 2H, OCH2); ESI-MSm/z: 257.0{[M+H]+}。

(6)1的合成

在反應(yīng)瓶中加入冰醋酸1 mL，β-丙氨酸32 mg,3108 mg(0.41 mmol)和695 mg(0.37 mmol)，攪拌下于100 ℃反應(yīng)1.5 h。冷卻至室溫，加入冰水后靜置，抽濾，濾餅用甲醇重結(jié)晶得淡黃固體1 167 mg，收率82.1%, m.p.297.2 ℃～298.7 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.91(s, 1H, CO2H), 10.26(s, 1H, NH), 7.98(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.94(s， 1H, CH), 7.64(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.43(d,J=8.3 Hz, 2H, ArH), 7.21(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.12(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 5.30(s,J=12.1 Hz, 2H, OCH2), 4.49(s, 2H, NCH2), 2.25(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 501.1{[M-H]+}； Anal.calcd for C27H22N2O6S: C 64.53, H 4.41, N 5.57; found C 64.46, H 4.28, N 5.44。

2 結(jié)果與討論

在3的合成中，參照文獻[10]方法用DMF作溶劑、氫化鈉做堿，結(jié)果底物仍大量未反應(yīng)。嘗試用較溫和的堿作催化劑在非質(zhì)子溶劑中回流,均未得到預(yù)期的產(chǎn)物。而采用先制備2,4-噻唑烷二酮的鈉鹽，再“一鍋法”合成3，后處理操作簡單，單步收率達91.1%。

在4的合成中，考察了不同溴化劑(溴素、溴化鉀/雙氧水體系、二溴海因和NBS)對4收率的影響。結(jié)果表明，用溴素時副產(chǎn)物多，收率不到62%；用溴化鉀/雙氧水體系底物難以轉(zhuǎn)化完全，轉(zhuǎn)化率只有76%；用NBS或二溴海因溴代反應(yīng)基本轉(zhuǎn)化完全，但二者反應(yīng)時間不同，NBS在4 h內(nèi)反應(yīng)完全，而二溴海因則需7 h左右，所以選用NBS作溴代劑。同時NBS一般要在光、熱或自由基引發(fā)劑等的作用下發(fā)生分解，常用的引發(fā)劑有過氧化二苯甲酰和AIBN。過氧化二苯甲酰引發(fā)4的合成時需要80 ℃反應(yīng)7 h～8 h，時間過長會產(chǎn)生二溴代產(chǎn)物；AIBN引發(fā)的條件相對溫和，60 ℃下4 h就可以完全反應(yīng)。

在1的合成中，原本設(shè)計是采用將5通過縮合反應(yīng)得到1的酯前體，再水解得到目的產(chǎn)物，但由于2,4-噻唑烷二酮連有酰胺鍵，在水解的過程中極易破壞酰胺結(jié)構(gòu)，很難通過此種方法得到終產(chǎn)物。本文選擇先將5水解成6，再通過酸性條件下Knoevenagel縮合成功得到1。 Knoevenagel反應(yīng)通常使用含有仲胺的哌啶作催化劑，但存在反應(yīng)時間長、轉(zhuǎn)化率較低等缺點。本文利用β-丙氨酸作催化劑，冰醋酸為溶劑，100 ℃下1.5 h反應(yīng)完全，該方法反應(yīng)時間短，操作簡單，產(chǎn)物易于處理。

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