朱曉東,顧 為,聶愛(ài)華
(1.中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410013;2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 毒物藥物研究所,北京 100850)
喹啉和磺酰胺是兩類(lèi)重要的藥效官能團(tuán),將兩者結(jié)合在一起形成的喹啉磺酰胺類(lèi)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于抗菌、抗老年癡呆、抗血栓、治療丙型肝炎和作為腎上腺受體激動(dòng)劑等藥物結(jié)構(gòu)中[1~5]。因此合成該類(lèi)化合物并將其應(yīng)用到藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域具有重要的意義。
本文以7-羧基喹啉(1)為原料,經(jīng)硝化、酯化、硝基的還原、磺?;鸵一宀椒磻?yīng)合成了7個(gè)新型的甲磺?;苌?5,6,7a~7d和8a,Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和LC-MS表征。在合成的喹啉磺酰胺類(lèi)化合物(5和6)中,有一個(gè)N原子可用來(lái)與其它分子片段結(jié)合,從而發(fā)現(xiàn)新的活性分子;7-位酯基也可水解成酸后,與其他分子成酰胺或者成酯形成新的活性分子。5~8分子結(jié)構(gòu)中的磺酰胺基和喹啉環(huán)是具有藥效作用的基團(tuán),可應(yīng)用在抗菌、抗老年癡呆、抗血栓、治療丙肝和作為腎上腺受體激動(dòng)劑等藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域。
該合成路線(xiàn)方法可靠,且操作簡(jiǎn)便。
RY-1型毛細(xì)管熔點(diǎn)儀(溫度未校正);JNMECA-400型超導(dǎo)核磁共振儀(DMSO為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));API-150EX(ESI)型質(zhì)譜儀。
1,北京偶合有限公司;10%Pd/C,陜西開(kāi)達(dá)化工有限公司,經(jīng)無(wú)水乙醇(3×10 mL)洗滌后使用;甲基磺酰氯,天津光復(fù)化學(xué)研究所;乙醇經(jīng)鈉絲處理后重蒸餾純化后使用;其余所用試劑均為分析純。
Scheme 1
(1)5-硝基-7-羧基喹啉(2)的合成[6]
在反應(yīng)瓶中加入1 22 g(0.127 mol),冰浴冷卻,攪拌下加入濃硫酸176 mL;滴加濃硝酸88 mL,滴畢,于80℃(內(nèi)溫)反應(yīng)3 h。冷卻至室溫,滴加2 mol·L-1NaOH溶液至pH 4,有白色絮狀固體生成,過(guò)濾,濾餅用少量水洗滌,干燥得黃白色固體 2 18.6 g,收率67.1%,m.p.>300 ℃;1H NMR δ:8.99(s,1H,ArH),8.44(d,J=7.9 Hz,1H,ArH),7.85(t,J=7.3 Hz,6.8 Hz,2H,ArH),7.76(dd,J=17.7 Hz,8.1 Hz,1H,ArH)。
(2)5-硝基-7-羧基甲酯喹啉(3)的合成
在反應(yīng)瓶中加入2 18.6 g(853 mmol)和無(wú)水甲醇200 mL(4.94 mol),攪拌使其溶解;冰水浴冷卻下滴加SOCl231 mL,滴畢,回流反應(yīng)2 h。冷卻至室溫,減壓蒸除溶劑,加水 200 mL,用2 mol·L-1NaOH 溶液調(diào)至 pH 10,用乙酸乙酯(3×200 mL)萃取,合并萃取液,用無(wú)水 Na2SO4干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑:A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=10∶1]純化得白色固體 3 15.45 g,收率 78.1%,m.p.116 ℃ ~118 ℃;1H NMR δ:9.20(s,1H,ArH),8.97(dd,J=10.8 Hz,4.0 Hz,2H,ArH),8.76(d,J=1.68 Hz,1H,ArH),9.53(dd,J=4.2 Hz,9.0 Hz,1H,ArH),4.00(s,3H,OCH3);ESIMSm/z(%):219{[M - CH2]+,100},233{[M+H]+,89},248{[M -NH3]+,26}。
(3)5-氨基-1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(4)的合成[7]
在反應(yīng)瓶中加入3 11.4 g(49.2 mol)和絕對(duì)乙醇200 mL,攪拌使其溶解;依次加入HCO2NH435.56 g(0.564 mol),10%Pd/C 4.0 g 及甲酸0.5 mL,氮?dú)獗Wo(hù)下回流反應(yīng)8 h。冷卻至室溫,過(guò)濾,濾餅用乙酸乙酯洗滌,合并濾液與洗液,減壓蒸除溶劑,加水100 mL,用飽和NaHCO3溶液調(diào)至pH 10;用乙酸乙酯(3×100 mL)萃取,合并乙酸乙酯相,用無(wú)水Na2SO4干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=6∶1)純化得黃色油狀液體 4 6.5 g,收率 64.2%;1H NMR δ:6.51(s,1H,ArH),6.41(s,1H,ArH),5.59(s,1H,NH),4.84(s,2H,NH2),3.74(s,3H,OCH3),3.08(t,J=4.0 Hz,4.0 Hz,2H,CH2),2.36(t,J=4.0 Hz,8.0 Hz,3H,OCH3),1.80(m,2H,CH2);ESI-MSm/z(%):207{[M+H]+,100},191{[M -NH2]+,49}。
(4)5和6的合成
在反應(yīng)瓶中加入4 6.5 g(31.6 mmol)和二氯甲烷50 mL,攪拌使其溶解;加入碳酸鉀12 g和少許KI,冰水浴冷卻下滴加甲基磺酰氯3.7 mL(47.8 mmol),滴畢,于室溫反應(yīng)6 h。蒸除溶劑,加水100 mL,用2 mol·L-1NaOH 溶液調(diào)至 pH 10;用乙酸乙酯(3×100 mL)萃取,合并乙酸乙酯相,用無(wú)水Na2SO4干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=2∶1)純化得灰色固體 5-甲磺酰胺-1,2,3,4-四氫喹啉-羧基甲酯(5)和淡黃色固體 5-氨基-1-甲磺酰基-1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(6)。
5:收率 33.6%,m.p.150 ℃ ~152 ℃;1H NMR δ:8.94(s,1H,NH),7.00(t,J=4.0 Hz,4.0 Hz,2H,ArH),6.18(s,1H,NH),3.79(s,3H,OCH3),3.14(d,J=4.0 Hz,2H,CH2),2.95(s,3H,OCH3),2.70(d,J=4.0 Hz,2H,CH2),1.74(d,J=4.0 Hz,2H,CH2);ESI-MSm/z(%):285{[M+H]+}。
6:收率 8.5%,m.p.158℃ ~160℃;1H NMR δ:7.46(s,1H,ArH),7.10(s,1H,ArH),5.34(s,2H,NH),3.79(s,3H,OCH3),3.65(m,2H,CH2),2.98(s,3H,CH3),1.95(m,2H,CH2);ESI-MSm/z(%):285{[M+H]+,100},307{[M+Na]+,73}。
(5)7a~7d的合成(以7a為例)
在反應(yīng)瓶中加入5 370 mg(1.30 mmol)和DMF 2 mL,攪拌使其溶解;加入碘乙烷2.1 mL(26.1 mmol),冰水浴冷卻下分批加入 NaH 124 mg(期間有氣泡冒出,放熱),加畢,于室溫反應(yīng)1.5 h。用95%乙醇淬滅 NaH(有大量氣泡冒出),過(guò)濾,濾餅用乙酸乙酯(3×10 mL)洗滌,合并濾液與洗液,減壓蒸干,加水10 mL,用飽和檸檬酸水溶液調(diào)至pH 10,用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并乙酸乙酯相,用無(wú)水Na2SO4干燥,減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=6∶1)純化得 1-N-乙基-5-N-乙基-甲磺?;?1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(7a)。
用類(lèi)似的方法合成7b~7d。
用6替代4,用類(lèi)似的方法合成8a。
7a:淺黃色固體,收率 33.9%,m.p.171℃ ~173 ℃;1H NMR δ:7.73(s,1H,ArH),7.18(s,1H,ArH),3.89(s,3H,OCH3),3.43(m,6H,CH2),2.97(s,3H,CH3),2.87(m,2H,CH2),2.05(s,2H,CH2),1.21(t,J=4.0 Hz,8.0 Hz,3H,CH3),1.11(t,J=8.0 Hz,4.0 Hz,3H,CH3);ESI-MSm/z(%):341{[M+H]+,100},363{[M+Na]+,14}。
5-N-乙基-甲基磺酰胺-1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(7b):灰色固體,收率50.91%,m.p.161 ℃ ~162 ℃;1H NMR δ:7.28(s,1H,ArH),7.26(s,1H,ArH),6.12(s,1H,NH),3.89(s,3H,OCH3),3.41(f,J=8.0 Hz,8.0 Hz,4.0 Hz,2H,CH2CH3),3.27(t,J=8.0 Hz,4.0 Hz,2H,CH2CH3),3.07(s,3H,CH3),2.76(t,J=8.0 Hz,8.0 Hz,2H,CH2CH3),1.71(m,2H,CH2CH2CH2),1.16(t,J=4.0 Hz,8.0 Hz,2H,CH2CH3);ESI-MSm/z(%):313{[M+H]+,100},335{[M+Na]+,28}。
1-N-甲基-5-N-甲基-甲基磺?;?1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(7c):灰白色固體,收率30.10%,m.p.163 ℃ ~165 ℃;1H NMR δ:7.21(s,1H,ArH),7.07(s,1H,ArH),3.83(s,3H,OCH3),3.24(t,J=4.0 Hz,4.0 Hz,2H,CH2CH2),3.11(d,J=4.0 Hz,3H,CH3),3.05(s,3H,CH3),2.91(s,3H,CH3),2.78(m,2H,CH2CH2),1.86(m,2H,CH2CH2CH2);ESI-MSm/z(%):313{[M+H]+,100},335{[M+Na]+,28}。
5-N-甲基-甲基磺酰胺-1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(7d):灰色固體,收率23.64%,m.p.160 ℃ ~162 ℃;1H NMR δ:7.08(s,1H,ArH),7.06(s,1H,ArH),6.29(s,1H,NH),3.80(s,3H,OCH3),3.16(m,2H,CH2CH3),3.10(s,3H,CH3),3.05(s,3H,CH3),2.51(m,2H,CH2CH2),1.80(m,2H,CH2CH2CH2);ESI-MSm/z(%):321{[M+Na]+,100},299{[M+H]+,18}。
5-N-二乙基-1-甲磺?;?1,2,3,4-四氫喹啉-7-羧基甲酯(8a):灰白色固體,收率18.70%,m.p.178 ℃ ~180 ℃;1H NMR δ:7.93(s,1H,ArH),7.44(s,1H,ArH),3.84(s,3H,OCH3),3.68(t,J=8.0 Hz,12.0 Hz,2H,CH2CH2),3.01(s,3H,CH3),2.97(dd,J=14.0 Hz,7.0 Hz,4H,CH2CH3),2.78(t,J=8.0 Hz,8.0 Hz,2H,CH2CH2),1.87(m,2H,CH2CH2CH2),0.94(t,J=7.0 Hz,7.3 Hz,3H,CH2CH3);ESI-MSm/z(%):341{[M+H]+,100},352{[M+Na]+,12},681{[2M+H]+,14}。
在2的合成中,反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)收率有較大影響。溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生8-位的硝化產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,于80℃(內(nèi)溫)反應(yīng)3 h較好。
在4的合成中,文獻(xiàn)[7]方法僅使用甲酸銨作為還原劑。由于甲酸銨在受熱時(shí)易升華,遇冷后,凝結(jié)在冷凝管上,堵塞冷凝管,同時(shí)導(dǎo)致反應(yīng)液中物料比發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)分析后認(rèn)為甲酸銨中的醛基氫是起還原作用的主要基團(tuán),加入少許甲酸后,收率提高近10%。
[1]Kazunao Masubuchi,Mikio Taniguchi,Isao Umeda,et al.Synthesis and structure activity relationships of novel fungal chitin synthase inhibitors[J].Bioorg Med Chem Lett,2000,10:1459 -1462.
[2]M Antonieta Bros,Mercedes Alvarez.Synthesis of pyrrolo[4,3,2-de]quinolines from 6,7-dimethoxy-4-methylquinoline.Formal total syntheses of damirones A and B,batzelline C,isobatzelline C,discorhabdin,C,and makaluvamines A-D[J].J Org Chem,1997,62:568 -577.
[3]Boehringer Ingelheim Pharm K G.Antithrombotic phenylalkyl derivatives[P].US 6 300 342,2001.
[4]Barnes David.Uracil or thymine derivative for treating hepatitis[P].WO 2009/39 127,2010.
[5]Mccormick Kevin.Imidazole derivatives as functionally selective alpha 2c adrenoreceptor agonists[P].WO 2007/24 944,2008.
[6]Peter Sutter,Claus D Weis.Thermal framentations of nitrated 8-quinolinds[J].J Heterocyclic Chem,1986,23:29-32.
[7]Cunyu Zhang,Susan M Westaway,Jason D Speake,et al.Tetrahydroquinoline derivatives as opioid receptor antagonists[J].Bioorg Med Chem Lett,2011,21:670 -676.