杜彩彥,黃偉彬,劉宏偉,廖道華,冀亞飛
(華東理工大學(xué)藥學(xué)院,上海 200237)
賓達利[1,Bindarit,化學(xué)名:2-(1-芐基-1H-吲唑-3-基)甲氧基-2-甲基丙酸]于 2010 年 6 月進入Ⅲ期臨床研究。是由意大利Angelini制藥公司研制的一種選擇性抑制慢性炎癥反應(yīng)的藥物,已經(jīng)歷了15年以上的研究歷程。在藥理上,1作為新型單核細胞趨化蛋白MCP-1抑制劑,可以調(diào)節(jié)MCP-1基因的表達,抑制和減少 MCP-1的合成,從而減輕腎臟局部慢性炎癥的反應(yīng)[1,2]。此外,1還可以抑制激素 IL-6 的分泌[1,2]。因此作為一種多療效藥物,1有著廣闊的應(yīng)用前景[3]。
1 的唯一文獻[4]合成路線是以 3-溴-1H-吲唑為起始原料,先與溴芐進行亞氨基的芐基化反應(yīng),再經(jīng)異丙基溴化鎂進行格氏試劑交換反應(yīng)后再與純粹的甲醛發(fā)生格氏反應(yīng)在3-位引入羥亞甲基官能團。之后該位羥基氯代,再與2-羥基異丁酸乙酯進行成醚反應(yīng),繼而進行水解,最終獲得1。該路線主要存在的問題是:(1)在3-位將溴轉(zhuǎn)化為羥亞甲基的過程中,收率僅34.1%,導(dǎo)致總收率低至 13.2%;(2)原料 3-溴-1H-吲唑并不由吲唑直接溴化而得,其合成復(fù)雜,收率低,不易得到[5];(3)敏感格氏試劑的使用與純凈氣態(tài)甲醛的需求,極不利于規(guī)?;苽?。
本文設(shè)計一條新的合成路線。以鄰氨基苯乙酮(2)為原料,經(jīng)過連續(xù)的重氮化-還原-縮合反應(yīng)序列制得 3-甲基-1H-吲唑(3)[6,7];3 經(jīng) (Boc)2O保護亞氨基[8]后以 NBS 進行甲基溴代反應(yīng)[8]制得 1-叔丁氧羰基-3-溴甲基-1H-吲唑(5);5 與 2-羥基異丁酸乙酯縮合得醚2-(1-叔丁氧羰基-1H-吲唑-3-基)甲氧基-2-甲基丙酸乙酯(6);6 經(jīng)HCl/乙酸乙酯溶液脫Boc保護制得關(guān)鍵中間體7;在叔丁醇鉀存在下,7與溴芐縮合并水解合成了MCP-1抑制劑賓達利,總收率37.3%,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和MS確證。
Scheme 1
XT4A型顯微熔點儀(溫度未校正);Bruker AVANCE 400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標);LC/TOP MS型和QSTAR Pulsar I LC/TOF MS型質(zhì)譜儀。
所用試劑均為化學(xué)純或分析純;無水反應(yīng)所用溶劑均經(jīng)4 ?分子篩脫水處理。
(1)3 的合成[6]
在反應(yīng)瓶中加入 2 4.05 g(30.0 mmol)和50% 硫酸60 mL,冰浴降溫至5℃以下,攪拌下緩慢滴加亞硝酸鈉2.50 g(36.2 mmol)的水(10 mL)溶液(約30 min),于0℃ ~5℃反應(yīng)1 h;加入SnCl2·2H2O 20.32 g(90.0 mmol),于0 ℃ ~5 ℃反應(yīng)1 h。加水50 mL,抽濾,濾餅用水洗滌,干燥得白色固體3 3.56 g,收率89.9%,m.p.112 ℃ ~113 ℃ (90.9%,m.p.113 ℃[6]);1H NMR δ:7.71(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.46(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.41(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.18(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),2.63(s,3H,CH3);EI-MSm/z(%):132(M+,100),104(9)。
(2)1-叔丁氧羰基-3-甲基-1H-吲唑(4)的合成[8]
在反應(yīng)瓶中依次加入乙腈20 mL,3 2.64 g(20.0 mmol),三乙胺8.10 g(40.0 mmol)和4-二甲胺基吡啶(DMAP)1.22 g(10.0 mmol),攪拌下于室溫反應(yīng)2 h。減壓蒸除溶劑,殘余物加入二氯甲烷 50 mL 和水 50 mL,用 1.0 mol·L-1鹽酸調(diào)至pH 2。分液,有機相用水(2×25 mL)洗滌,無水硫酸鎂干燥,減壓蒸除溶劑得黃色油狀液體4 4.51 g,收率 97.1%(96.5%[8]);1H NMR δ:8.13(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.67(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.54(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.33(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),2.62(s,3H,CH3),1.75(s,9H,CH3);EI-MSm/z(%):232(M+,3),132(100)。
(3)5 的合成[8]
在反應(yīng)瓶中依次加入四氯化碳25 mL,4 3.48 g(15.0 mmol)和過氧化苯甲酰 0.36 g(1.5 mmol),攪拌下緩慢加入N-溴代丁二酰亞胺(NBS)1.75 g(10.0 mmol),于 80 ℃反應(yīng) 2 h;加入 NBS 1.05 g(6.0 mmol),反應(yīng) 3 h。冷卻至室溫,過濾,濾液減壓濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑:A=V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶10]純化得白色固體5 3.03 g,收率64.9%,m.p.83 ℃ ~84 ℃(60.9%,m.p.84 ℃[8]);1H NMR δ:8.16(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.88(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.58(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.40(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),4.82(s,2H,CH2),1.75(s,9H,CH3);EI-MSm/z(%):312(M+,2),310(M+,2),212(7),210(7),131(100)。
(4)6的合成
氮氣保護下,在反應(yīng)瓶中加入THF 25 mL,2-羥基異丁酸乙酯1.07 g(8.1 mmol)和氯化鋰0.18 g(4.1 mmol),攪拌使其完全溶解;加入60%氫化鈉溶液 0.33 g(8.3 mmol),反應(yīng) 1 h;加入 5 1.28 g(4.1 mmol),反應(yīng) 6 h。加水 25 mL,分液,水相用二氯甲烷(2×30 mL)萃取,合并有機相,用無水硫酸鎂干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=1∶10)純化得黃色油狀液體6 1.13 g,收率 76.4%;1H NMR δ:8.16(d,J=8.0 Hz,1H,ArH),8.12(d,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.54(t,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.34(t,J=8.0 Hz,1H,ArH),4.92(s,2H,CH2),4.28(q,J=7.2 Hz,2H,CH2),1.74(s,9H,CH3),1.56(s,6H,CH3),1.35(t,J=7.2 Hz,3H,CH3);13C NMR δ:174.3,149.3,148.9,140.6,128.9,125.2,123.5,122.2,114.4,84.7,78.1,61.12,61.07,28.2(C3),24.8(C2),14.3;ESI-MSm/z:363{[M+H]+},385{[M+Na]+},401{[M+K]+};HR-ESI-MSm/z:Calcd for C19H27N2O5{[M+H]+}363.192 0,found 363.192 0。
(5)2-(吲唑-1H-3-基)甲氧基-2-甲基丙酸乙酯(7)的合成
在反應(yīng)瓶中依次加入1 mol·L-1氯化氫的乙酸乙酯溶液20 mL 和6 0.724 g(2.0 mmol),攪拌下于室溫反應(yīng)3 h(6反應(yīng)完全)。加入乙酸乙酯25 mL,冷卻至0℃,用7%NaHCO3溶液(30 mL)調(diào)節(jié)至pH 9,分液,有機相用無水硫酸鎂干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=1∶5)純化得黃色油狀液體 7 0.50 g,收率 95.4%;1H NMR δ:8.05(d,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.45(d,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.38(t,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.19(t,J=8.0 Hz,1H,ArH),4.94(s,2H,CH2),4.26(q,J=7.2 Hz,2H,CH2),1.59(s,6H,CH3),1.33(t,J=7.2 Hz,3H,CH3);13C NMR δ:174.8,143.5,141.4,126.8,122.2,121.2,120.7,110.0,78.0,61.2,60.7,24.8(C2),14.2;EI-MSm/z(%):262(M+,1),191(5),176(6),147(16),131(100);HR-ESI-MSm/z:Calcd for C14H19N2O3{[M+H]+}263.139 6,found 263.140 0;C14H18N2O3Na{[M+Na]+}285.121 5,found 285.122 1;C14H18N2O3K{[M+K]+}301.095 4,found 301.095 0。
(6)1的合成
在反應(yīng)瓶中依次加入THF 20 mL和7 0.393 g(1.5 mmol),攪拌使其完全溶解;依次加入叔丁醇鉀0.336 g(3.0 mmol)(反應(yīng)液瞬間由淺黃色變?yōu)榧t色),溴芐 0.308 g(1.8 mmol),于室溫反應(yīng)2 h。減壓蒸除溶劑,殘余物加入乙醚15 mL,用水(3× 15 mL)萃取,合并水相,用1 mol·L-1鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH 2,用二氯甲烷(2×30 mL)萃取,合并有機相,用無水硫酸鎂干燥,減壓蒸除溶劑得白色固體 1 0.439 g,收率 90.3%,m.p.133℃ ~134 ℃(m.p.133 ℃ ~134 ℃[4]);1H NMR(DMSO-d6)δ:7.94(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.67(d,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.38(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),7.33 ~ 7.22(m,5H,ArH),7.14(t,J=8.2 Hz,1H,ArH),5.60(s,2H,CH2),4.75(s,2H,CH2),1.44(s,6H,CH3);13C NMR(DMSO-d6)δ:176.4,142.5,140.8,138.0,128.98(C2),128.0,127.9(C2),126.9,123.1,121.6,120.8,110.2,77.6,60.1,52.1,25.0(C2);EI-MSm/z(%):324(M+,8),237(33),222(21),131(16),91(100);HR-ESI-MSm/z:Calcd for C19H19N2O3{[M -H]-}323.139 6,found 323.139 6。
文獻[9,10]分別報道了鄰羥基苯乙酮與水合肼或鹽酸肼合成3的簡便方法,但未能有效重復(fù)。使用過量水合肼、鹽酸肼或過量的鄰羥基苯乙酮,提升反應(yīng)溫度,以及使用不同的質(zhì)子酸如鹽酸、乙酸、三氟乙酸為催化劑來探索不同的反應(yīng)條件的影響,所生成的主要產(chǎn)物經(jīng)譜學(xué)鑒定,均為兩個腙類產(chǎn)物8和9(Scheme 2),而并非3。顯然,一旦生成聯(lián)腙化合物9,則不可能再環(huán)合為3。一旦生成腙8,C=N無論是反式還是順式構(gòu)型,其空間位阻及C=N雙鍵與苯環(huán)共軛的剛性結(jié)構(gòu),都將阻礙分子內(nèi)的親核進攻,即阻止分子內(nèi)的環(huán)合反應(yīng)。此外,較高的C-O鍵能也造成羥基的離去趨勢較弱,也是這個反應(yīng)不能成功的原因之一。
接著,我們嘗試以鄰溴苯乙酮與鹽酸肼在三乙胺存在下于DMF溶劑中回流反應(yīng),以期得到3,類似地也得到二個腙類化合物(先生成腙10,逐步再生成聯(lián)腙11),而此時有少量的3生成。我們認為,肼首先發(fā)生成腙反應(yīng),而肼進攻與溴相連的碳正中心,繼而環(huán)合成3的反應(yīng)是一個次要過程(Scheme 3)。
為了有效制備3,本文選取苯環(huán)上預(yù)留有氮原子的鄰氨基苯乙酮為起始原料,先重氮化,在原位以過量氯化亞錫還原成肼后,其分子內(nèi)自動關(guān)環(huán)高收率地制得3,重現(xiàn)性好。后續(xù)制備5時,采用分批次加入NBS,較文獻[8]中的一次性加入效果好,有利于減少二溴代產(chǎn)物的生成,提高了反應(yīng)收率。
在5和2-羥基異丁酸乙酯進行成醚反應(yīng)時,采用類似的單一氫化鈉縮合反應(yīng)體系時[4],所得產(chǎn)物較為復(fù)雜,分離收率只能達到45%。本文嘗試在反應(yīng)體系中添加一定量的氯化鋰,最終使6的收率提高到76.4%。由于鋰對氧的親合性較好,經(jīng)歷的醇鋰比醇鈉穩(wěn)定性好,避免了可能的副反應(yīng)。當2-羥基異丁酸乙酯為2當量時,反應(yīng)效果較佳。
6的脫Boc保護反應(yīng)如果在通常的濃鹽酸中進行時,有較多的3生成,這是同時發(fā)生醚鍵斷裂反應(yīng)。在對比使用氯化氫/二氯甲烷溶液、三氟乙酸/二氯甲烷溶液和氯化氫/乙酸乙酯溶液后發(fā)現(xiàn)[11,12],氯化氫/乙酸乙酯溶液的效果溫和,可以避免醚鍵斷裂。
室溫下于叔丁醇鉀的THF溶液中進行7的芐基化反應(yīng)時,其酯健也同時水解,直接獲得目標產(chǎn)物1,這可能是由于反應(yīng)體系中存在微量水,促進了酯的水解。這種一鍋煮的過程簡化了分離,提高了收率。
Scheme 2
Scheme 3
本文設(shè)計了一條全新的合成賓達利的路線,該路線總收率 (37.3%)遠高于文獻[4]收率(13.2%),且均采用易得的通用試劑,反應(yīng)條件溫和,有利于規(guī)?;苽洹?/p>
[1]Grassia G,Maddaluno M,Lalenti A,et al.The antiinflammatory agent bindarit inhibits neointima formation in both rats and hyperlipidaemic mice[J].Cardiovasc Res,2009,84:485 -493.
[2]Zoja C,Corna D,Benedetti G,et al.Bindarit retards renal disease and prolongs survival in murine lupus autoimmune disease[J].Kidey Int,1998,53:726 -734.
[3]陳椰.狼瘡腎的治療進展[J].國外醫(yī)學(xué)泌尿系統(tǒng)分冊,2000,20(4):171 -173.
[4]Torchiarolo C,Giuliano,Palasciano F,et al.Process for the preparation of 1-benzyl-3-hydroxymethyl-1H-in dazole and its derivatives and required magnesium intermediates[P].WO 2 011 015 502,2011.
[5]Lohou E,Stiebing S,Rault S,et al.Direct access to 3-aminoindazoles by Buchwald-Hartwig C - N coupling reaction[J].Synthesis,2011,16:2651 -2663.
[6]Iijima H,Iwakubo M,Takami A,et al.Design and synthesis of Rho kinase inhibitors(Ⅱ)[J].Bioorg Med Chem,2007,15:350 -364.
[7]Henke B R,Aquino C J,Birkemo L S,et al.Optimization of 3-(1H-indazol-3-ylmethyl)-1,5-benzodiazepines as potent,orally active CCK-A agonists[J].J Med Chem,1997,40:2706 -2725.
[8]Crestey F,Stiebing S,Rault S,et al.A new and efficient synthesis of 2-azatryptophans[J].Tetrahedron,2006,62:7772 -7775.
[9]Lokhande P D,Raheem A,Sabale S T,et al.An efficient synthesis of 1-Hindazoles[J].Tetrahedron Lett,2007,48:6890 -6892.
[10]Gaikwad D D,Abed S,Pawar R P.Molecular iodine as an efficient catalyst for the synthesis of indazole[J].Int J ChemTech Res,2009,1(3):442 -445.
[11]冀亞飛,陳一芬,禹艷坤,等.拉科酰胺的合成工藝改進[J].合成化學(xué),2010,18(4):520 -522.
[12]Gibson F S,Bergmeier S C,Rapoport H.Selective removal of anN-BOC protecting group in the presence of a tert-butyl ester and other acid-sensitive groups[J].1994,59:3216 -3218.