新型噻吩并吡啶雙雜環(huán)化合物的合成研究

趙長闊，王先恒，高 磊，楊福紅，保玉嬌，李 嬋

（遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州 遵義563099）

新型噻吩并吡啶雙雜環(huán)化合物的合成研究

趙長闊，王先恒*，高 磊，楊福紅，保玉嬌，李 嬋

（遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州 遵義563099）

以市場易得的苯乙酮、噻吩-2-甲醛為原料，經(jīng)過羥醛縮合，得到的α,β-不飽和酮化合物2與2-氰基乙硫乙酰胺發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)環(huán)合生成2H-吡啶硫酮3；最后在堿性條件下，與溴代苯乙酮一步合成新型噻吩并吡啶雙雜環(huán)化合物1，總收率為25.4%。該方法具有原料易得，操作簡便，產(chǎn)物收率高等優(yōu)點(diǎn)，可推廣合成至該類其它取代的吡啶雙雜環(huán)衍生物。

苯乙酮；噻吩-2-甲醛；一鍋法；吡啶雙雜環(huán)衍生物

促黃體激素釋放激素 （Luteinizing hormone releasing hormone,LHRH），是由下丘腦分泌的一種激素，結(jié)構(gòu)為包含10個(gè)氨基酸的短肽Pyro-Glu-His-Trp--Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2，通過調(diào)控垂體內(nèi)促黃體生成激素（LH）和促卵泡激素（FSH）的分泌，來調(diào)控人體激素水平及生殖功能[1-2]。LHRH的類似物臨床上主要用于閉經(jīng)、不孕癥、子宮內(nèi)膜異位癥等婦科疾病以及激素依賴型腫瘤等治療[3-5]。由于這些特殊癌癥細(xì)胞增殖對生長激素有一定程度的依賴性，因此抑制性腺機(jī)能可直接或間接抑制癌細(xì)胞[6-7]。

促黃體激素釋放激素類似物臨床應(yīng)用較多的還是肽類生物制品，化學(xué)合成的非肽類小分子藥物在這一適應(yīng)癥領(lǐng)域還不多，例如用于治療黃體功能不足的氯米芬 （Clomiphene）.在PCT專利WO2000061586中公開了一類具有促黃體激素釋放激素激動效應(yīng)的噻吩并吡啶雙雜環(huán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，化合物1是此類結(jié)構(gòu)的代表。選取人體絨膜促性腺激素HCG作為陽性對照，此類噻吩并吡啶雙雜環(huán)結(jié)構(gòu)能夠較好地誘導(dǎo)雌性未成熟的小鼠排出成熟的卵母細(xì)胞[8]。

圖1 化合物1

為深入研究此類化合物的生物活性，本項(xiàng)目在參照Gerritsma G.G.公開的合成通法[8]，以苯乙酮和噻吩-2-甲醛為起始原料，通過羥醛縮合，邁克爾加成，親和取代及成環(huán)反應(yīng)四個(gè)步驟合成目標(biāo)產(chǎn)物1時(shí)，發(fā)現(xiàn)親核取代和成環(huán)反應(yīng)可通過“一鍋法”進(jìn)行，最后經(jīng)過優(yōu)化反應(yīng)條件后，以較高收率合成了化合物1，HPLC純度在96.5%以上。

1 材料與方法

1.1 材料

苯乙酮、噻吩-2-甲醛、2-氰基乙硫乙酰胺、2-溴-1-苯基乙酮 （分析純，國藥集團(tuán)）；氫氧化鉀、冰醋酸、石油醚、乙醚、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃（分析純，重慶川東化工）；KOH、Na2CO3（分析純，上?；瘜W(xué)試劑廠）；柱層析用硅膠（粒度200～300目，青島海洋化工廠）、硅膠薄層板（青島海洋化工廠）；蒸餾水（自制）。

儀器采用81-2型暗箱三用紫外分析儀 （上海司樂儀器有限公司）；Varian 400 MHz核磁共振波譜儀（TMS作內(nèi)標(biāo)，安捷倫科技有限公司）；LC-10ATVP型高效液相色譜儀（日本島津公司）；液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（AB SCIEXL distribution）。

1.2 方法

1.2.1 （3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（1）的合成路線

Gerritsma G.G.[8]及Sharanin Y.A.等[9-10]報(bào) 道了以苯乙酮，噻吩-2-甲醛為原料，經(jīng)過羥醛縮合（Aldol condensation），得到的 α,β-不飽和酮化合物2；再與2-氰基乙硫乙酰胺發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)（Michael addition）環(huán)合生成1,2-二氫吡啶3；與溴代苯乙酮發(fā)生親核取代反應(yīng)得到硫醚4，最后在強(qiáng)堿條件下，例如醇鈉，成環(huán)生成目標(biāo)產(chǎn)物1。反應(yīng)路線參考圖2。

圖2 合成路線[8-10]

在我們嘗試用這種圖2所示合成路線[8-10]制備目標(biāo)化合物時(shí)發(fā)現(xiàn)，化合物3和溴代苯乙酮在NaOEt等強(qiáng)堿條件下，可“一步”或“一鍋”合成得到目標(biāo)產(chǎn)物1，而無需分離中間產(chǎn)物4，收率高達(dá)85%。見圖3和表3。

圖3 “一步”法合成化合物1

1.2.2 （E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮（化合物2）的制備

將苯乙酮（12.0 g，100 mmol）和噻吩-2-甲醛（11.8 g，100 mmol）的混合物溶于甲醇（280 mL）中，加入15%氫氧化鉀水溶液（48 mL）。攪拌反應(yīng)2 h后，產(chǎn)物從反應(yīng)液中沉淀出來。加入約20 mL的冰醋酸；減壓蒸除溶劑后，加入蒸餾水（500 mL）和乙酸乙酯（500 mL）。分離有機(jī)相，水相用乙酸乙酯（200 mL）萃??；合并有機(jī)相用鹽水（200 mL）洗滌。減壓蒸除溶劑后得殘余物，通過硅膠柱色譜法（溶劑：石油醚/乙酸乙酯，50：1至10：1梯度洗脫）純化，得到（E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮的目標(biāo)產(chǎn)物13.6 g，收率63%，為淺黃色固體。1H NMR（300 MHz,DMSO-d6）δ（ppm）：8.15（d,J=4.8 Hz,2H）,7.93（d,J=15 Hz,1H）,7.79（d,J=4.8 Hz,1H）,7.52～7.71（m,5H）,7.20（t,J=3.9 Hz,1H）.LC-MS：[M+1]=215.1;HPLC（214 nm/254 nm）=95.8%/91.6%。1.2.36-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶（化合物3）的制備

將（E）-1-苯基-3-（噻吩-2-基）-2-丙烯-1-酮（2.14 g，10 mmol）和2-氰基乙硫乙酰胺（1.0 g，10 mmol）溶于乙醇（30 mL）,然后加入兩滴哌啶。將混合物攪拌回流3 h。 濾出生成的固體產(chǎn)物，用冷乙醇（20 mL）洗滌；得到1.46 g（47.4%）6-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶，為橙黃色固體粉末。1HNMR（300 MHz，DMSO-d6）δ （ppm）：7.87～7.96（m，4H），7.49～7.51（m，3H），7.27（t，J=4.2 Hz，1H），7.15（s，1H）.LCMS：[M+1]=295.0;HPLC（214 nm/254 nm）=98.8%/98.0%。

1.2.4 （3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（化合物（1）制備

將6-苯基-3-氰基-4-（噻吩-2-基）-2-硫代-1,2-二氫吡啶 （1.46 g，4.9 mmol）、2-溴-1-苯基乙酮（0.99 g，4.9 mmol）與甲醇鈉（將149 mg，6.0 mmol新鮮金屬鈉溶于40 mL甲醇溶液，現(xiàn)場制備得到）中在甲醇溶劑中回流加熱3 h。過濾得到的固體產(chǎn)物，并用甲醇60 mL洗滌；得到（3-氨基-6-苯基-4-（噻吩-2-基）噻吩并[2,3-b]吡啶-2-基）（苯基）甲酮（化合物1）1.72 g；收率85.2%；為淡黃色粉末。1HNMR（300 MHz,DMSO-d6）δ（ppm）：8.22（m,8.21～8.23,2H）,7.97（d,J=4.8 Hz,1H）,7.91（s,1H）,7.79（d,J=7.2 Hz,2H）,7.52～7.62（m,7H）,7.35（t,J=4.8 Hz,1H）,7.27（br,2H）.LC-MS：[M+1]=413.0.HPLC（214 nm/254 nm）=96.5%/99.1%

（2）HPLC測定條件

層析柱：Agela Venusil MP C-18（5 μm，4.6×150 mm）；流動相：梯度洗脫，70%CH3CN（0.05%TFA）、30%H2O（0.05%TFA）、100%CH3CN（0.05%TFA）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：214 nm/254 nm。

2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

我們重點(diǎn)對最后一步：一鍋法合成吡啶衍生物1進(jìn)行了工藝優(yōu)化，從堿催化劑選擇，反應(yīng)溫度，回流時(shí)間及溶劑選擇等四方面進(jìn)行優(yōu)化探索。

2.1 不同的堿催化劑對收率的影響

堿催化劑選擇對反應(yīng)收率有較大影響：為促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，堿催化劑投料可相對底物略微過量，將摩爾投料比設(shè)為n（二氫砒啶3）：n（溴代苯乙酮） ：n（堿催化劑）=1：1：1.2，我們發(fā)現(xiàn)不同強(qiáng)度的堿催化劑對這步反應(yīng)的收率影響較大。如果堿性太弱，如Na2CO3，幾乎沒有產(chǎn)物生成。

表1 不同堿催化劑對化合物1收率的影響Tab.1 Effect of different base on the yield of the compound 1

2.2 反應(yīng)溶劑對收率的影響

將反應(yīng)溫度設(shè)定為回流溫度，投料比設(shè)為n（二氫砒啶3） ∶n（溴代苯乙酮）∶n（EtONa）=1∶1∶1.2，其他操作如1.2.1所述，選取THF、CH3OH、EtOH、CH3CN以及1，4-二氧六環(huán)5種溶劑，考察反應(yīng)溶劑對收率的影響，結(jié)果如表4所示。

表2 不同反應(yīng)溶劑對化合物1收率的影響Tab.2 Effect of different reaction solvent on the yield of the compound 1

結(jié)果表明：選取THF、CH3CN和1，4-二氧六環(huán)為反應(yīng)溶劑，化合物1收率均較低；而在CH3OH和EtOH中化合物1收率較高。推測可能的原因是THF，CH3CN以及1，4-二氧六環(huán)為非極性非質(zhì)子溶劑，對吡啶原料的溶解性較差，因此反應(yīng)難以進(jìn)行;而甲醇和乙醇是極性非質(zhì)子溶劑，對兩種底物的溶解性均很好，因此產(chǎn)物收率也高。

2.3 反應(yīng)溫度對收率的影響

選取以上優(yōu)化條件，將反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為4 h，以乙醇為溶劑，選取室溫、50℃和回流三階段反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)溫度對收率的影響趨勢，結(jié)果如表3所示。

表3 不同溫度對化合物1收率的影響Tab.3 Effect of different temperature on the yield of the compound 1

結(jié)果表明：溫度越高，反應(yīng)收率大幅提高。當(dāng)在回流反應(yīng)條件下，反應(yīng)收率達(dá)到最大85%。當(dāng)溫度降低至0℃時(shí)，反應(yīng)物不能獲得足夠活化能而幾乎沒有目標(biāo)產(chǎn)物生成。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對收率的影響

選取以上優(yōu)化條件，將反應(yīng)溫度設(shè)定為回流溫度，以乙醇為溶劑，反應(yīng)時(shí)間為2～8 h，考察反應(yīng)時(shí)間對收率的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 不同反應(yīng)時(shí)間對化合物1收率的影響Tab.4 Effect of different reaction time on the yield of the compound 1

結(jié)果表明，反應(yīng)時(shí)間在2～4 h內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間越長，反應(yīng)收率越高;當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4 h時(shí)，反應(yīng)收率開始下降。原因是當(dāng)主反應(yīng)達(dá)到平衡后，開始向副產(chǎn)物方向進(jìn)行。綜合考慮，選擇反應(yīng)時(shí)間為4 h為宜。

因此，最佳反應(yīng)條件為：110℃，EtOH為反應(yīng)溶劑，n（二氫砒啶3）∶n（溴代苯乙酮）∶n（NaOEt）=1∶1∶1.2，反應(yīng)4 h。通過放大實(shí)驗(yàn)（放大倍數(shù)10倍）三次，產(chǎn)品收率分別為85.4%、85.1%、85.1%，平均收率高達(dá)85.2%。

3 結(jié)論

本文以苯乙酮，噻吩-2-甲醛為原料，經(jīng)過羥醛縮合，得到的α,β-不飽和酮化合物2；再與2-氰基乙硫乙酰胺發(fā)生邁克爾環(huán)合加成反應(yīng)得到四氫吡啶3；最后在堿性條件下，與溴代苯乙酮一步合成新型的噻吩并吡啶雙雜環(huán)化合物1，總收率為25.4%。該方法具有原料易得，操作簡便，產(chǎn)物收率高等優(yōu)點(diǎn)，可推廣合成至該類其它取代的吡啶衍生物。

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Research on the Synthesis of a New Thieno[2,3-b]pyridine Bicycle Compound

ZHAO Chang-kuo,WANG Xian-heng*,GAO Lei,YANG Fu-hong,BAO Yu-jiao,LI Chan
（School of Pharmacy,Zunyi Medical University，Zunyi，Guizhou 563099，China）

Starting from acetophenone and thiophene-2-formaldehyde,α,β-Unsaturated ketone compound 2 was synthesizes through Aldol condensation,the compound 2 reacted with 2-cyanoethylthioacetamide through Michael Cyclo-addition to afford 2H-pyridine-thione 3,which reacted with bromo-acetophenone under basic conditions to form the target product 1 containing the novel thieno[2,3-b]pyridine bicycle structure through a two-step reaction in One-pot,total yield reaches about 75%.The preparation method has advantages of easy availability of raw materials,simple operation and high yield of the product,and can be applied the other pyridine bicycle derivatives.

acetophenone;thiophene-2-carbaldehyde;one-pot synthesis;pyridine bicycle derivatives

1006-4184（2017）10-0016-04

2017-06-30

遵義醫(yī)學(xué)院博士啟動資金[2014]。

趙長闊（1971-），男，江蘇淮安人，博士，副教授，研究方向：新藥設(shè)計(jì)與合成、仿制藥合成工藝改進(jìn)等。E-mail:zhaochangkuo@163.com。

*通訊作者：王先恒，E-mail:wangxianheng01@163.com。