孟令強(qiáng), 楊紹娟, 孫雙月, 孫德偉,王孝杰, 王 璟, 陶成安, 金京一

(1.燕京理工學(xué)院化工與材料工程學(xué)院,河北三河065201； 2.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)院化學(xué)與生物學(xué)系,湖南長沙410073；3.延邊大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系,吉林延吉133000)

嗜熱菌蛋白酶是一種從嗜熱細(xì)菌中提取的中性金屬蛋白酶,能催化水解含有大的疏水性肽鏈,在眾多的生理過程中擔(dān)當(dāng)重要角色.嗜熱菌蛋白酶抑制劑的研究可以為腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移以及高血壓等多種疾病的治療提供新型的藥物.本文合成的2-芐基-5-羥基-4-氧戊酸叔丁酯為α-羥基酮類化合物,是一種以硝基作為鋅離子結(jié)合基團(tuán)的二肽類嗜熱菌蛋白酶抑制劑的關(guān)鍵中間體.

硝基具有親寄生生物的特性,是許多化療藥物的必需基團(tuán).硝基的存在可導(dǎo)致水溶性降低,酯溶性增加,pKa降低,偶極矩增加.從生化角度看,硝基可以被酶促還原,引起次級(jí)生物活性,或發(fā)生更復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化,硝基的引入使化合物在體內(nèi)存留時(shí)間延長,導(dǎo)致治療作用和毒性增加.硝基還會(huì)增加分解代謝的速率,并對(duì)某些酶系統(tǒng)具有特異性的抑制作用,例如一些自然界存在和具有生物活性[1-3]的硝基化合物,已經(jīng)商品化的含硝基的藥品有氯霉素(chloramphenicol)、呋喃唑酮[1-6](furazolidone)和硝苯地平(nifedipine)等,其中含芳香硝基(nitroaromatic)的藥品較多,僅幾個(gè)含nitroalkyl化合物有商品名,如呋喃硝胺(ranitidine)等.所以以硝基作為鋅離子結(jié)合基團(tuán)的二肽類嗜熱菌蛋白酶酶抑制劑也許將會(huì)有很好的活性.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器X-4型顯微熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未經(jīng)校正,北京泰克儀器有限公司).磁力攪拌器,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,美國PE公司FT-IR Spectrum One紅外光譜儀,300 MHz核磁共振儀(Bruker公司).

所有試劑均購自北京化學(xué)試劑公司的分析純?cè)噭?

1.2 2-芐基-5-溴-4-氧戊酸叔丁酯(I)的合成[7]在100 mL圓底燒瓶中加入氯化2-芐基-5-重氮基-4-氧戊酸叔丁酯3.42 g(0.010 6 mol),CH2Cl250 mL,氫溴酸2.58 mL(0.022 2 mol).室溫下攪拌至不再冒氣泡,此時(shí)TLC跟蹤,原料點(diǎn)消失.加水30 mL,CH2Cl2萃取(30 mL×3),有機(jī)相經(jīng)無水硫酸鈉干燥后過濾,減壓下除去溶劑,粗品經(jīng)重結(jié)晶得白色固體2.85 g,收率79.2%.Mp.112.5～113.5℃.1H-NMR(300 MHz,CDCl3),δ:7.29～7.35(m,5H),4.47(s,2H),3.02～3.16(m,1H),2.90～2.94(m,3H),2.62～2.65(m,1H),1.38(s,9H).FT-IR(KBr)ν:3 642.67、1 735.44、1 728.34、1 588.26、1 240.25、1 088.33 cm-1.

1.3 2-芐基-5-羥基-4-氧戊酸叔丁酯(II)的制備[8]在100 mL圓底燒瓶中加入2-芐基-5-溴-4-氧戊酸叔丁酯2.85 g(0.008 55 mol),體積分?jǐn)?shù)85%的乙醇50 mL,甲酸鈉2.57 g(0.023 mol),50℃下反應(yīng)8 h,此時(shí)TLC跟蹤,原料點(diǎn)消失.減壓下除去溶劑,加水30 mL并用乙酸乙酯萃取(50 mL×3).有機(jī)相經(jīng)無水硫酸鈉干燥后過濾,減壓下除去溶劑,粗品經(jīng)重結(jié)晶得白色固體2.20 g.產(chǎn)率94.4%.Mp.130.5～131.5℃.1H-NMR(300 MHz,CDCl3),δ:7.29 ～7.35(m,5H),5.53(s,1H),4.69(s,2H),3.02～3.16(m,1H),2.90～2.94(m,3H),2.62～2.65(m,1H),1.38(s,9H).13C-NMR(DMSO-d6),δ:207.2、173.1、138.1、128.2、126.0、82.6、68.7、41.2、37.0、28.8.FT-IR(KBr)ν:1 735.44、1 728.34、1 588.26、1 240.25、1 088.33、620.23 cm-1.

2 結(jié)果與討論

2.1 溴代反應(yīng)[9-10]以重氮化合物作為原料制備溴代化合物,試劑易得,條件簡(jiǎn)單,收率較高.常見的將重氮化合物溴代的傳統(tǒng)方法有Sandmeyer反應(yīng)和Gattermann反應(yīng)等.這2種方法主要針對(duì)芳香族重氮鹽的鹵化.因氯和溴的親核能力較弱,在Sandmeyer反應(yīng)中往往要加入Cu2Br2做催化劑,在Gattermann反應(yīng)中要加入Cu粉做催化劑,一般認(rèn)為這2個(gè)反應(yīng)是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的,本文以Sandmeyer反應(yīng)為例介紹一下可能的反應(yīng)過程如圖2.

與芳香族重氮化合物相比,脂肪族重氮化合物的活性更高,特別是重氮基處在α位時(shí),受到羰基吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響,α碳更容易受到親電試劑(溴負(fù)離子)的進(jìn)攻,可能的反應(yīng)機(jī)理是SN2雙分子親核取代.第1步是在酸性條件下溴負(fù)離子從背面逐步靠近α碳,此時(shí)重氮基漸漸遠(yuǎn)離α碳,形成能量較高的過渡態(tài),第2步是溴離子和α碳越來越近最終形成δ鍵,重氮基漸漸遠(yuǎn)離α碳,最終原有的δ鍵發(fā)生斷裂.

2類重氮鹽的反應(yīng)機(jī)理不同,條件也不同.由于α-重氮基化合物具有較高活性,所以在溴代時(shí)不需要Cu粉或Cu2Br2催化.本文以CH2Cl2為溶劑,將2-芐基-5-重氮基-4-氧戊酸叔丁酯直接與氫溴酸作用生成2-芐基-5-羥基-4-氧戊酸叔丁酯,收率為79%.條件溫和,操作簡(jiǎn)單而且收率較高.

2.2 水解反應(yīng)在合成2-芐基-5-羥基-4-氧戊酸叔丁酯時(shí),水解反應(yīng)中所用堿的類型、溶劑、反應(yīng)時(shí)間對(duì)結(jié)果都有較大的影響,本文做了一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表1.

表1 水解反應(yīng)條件對(duì)比的結(jié)果Table 1 The comparison results of the hydrolysis reaction conditions

在水解反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)使用NaOH、KOH和LiOH都得不到產(chǎn)物,可能的原因是在強(qiáng)堿性下叔丁酯發(fā)生水解.最終發(fā)現(xiàn)以乙醇為溶劑、堿選甲酸鈉效果較好.

3 結(jié)論

本文由脂肪族重氮化合物經(jīng)溴代反應(yīng)和水解反應(yīng)兩步合成了2-芐基-5-溴-4-氧戊酸叔丁酯,不僅反應(yīng)時(shí)間短,純化過程用重結(jié)晶方式取代了傳統(tǒng)的柱層析,操作方法簡(jiǎn)單安全,且收率高,適合工業(yè)化生成.這種方法可較普遍的應(yīng)用到α-羥基酮的合成.

致謝廊坊市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013013020)對(duì)本文給予了資助,謹(jǐn)致謝意.

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