李光文，康 琴，李劍平

(常州市天華制藥有限公司，江蘇 常州 213200)

兒茶酚[1]是一類帶有鄰羥基的酚類衍生物，它在生物體內(nèi)分布廣泛且發(fā)揮多種生物活性，兒茶酚胺類藥物[2-4]如腎上腺素、去甲腎上腺素、鹽酸多巴胺、鹽酸鹽酸多巴酚丁胺等對體內(nèi)心血管疾病和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療發(fā)揮著重要作用，尤其鹽酸多巴胺[5]、鹽酸多巴酚丁胺[6]等藥物表現(xiàn)得尤為突出。

兒茶酚胺含有鄰苯二酚類結(jié)構(gòu)，含有酚羥基極易氧化成苯醌類雜質(zhì)[7]，同時含有氨基也及容易氧化，使得部分藥物注射液中常常因為空氣濕度、氧氣等條件會引入新的雜質(zhì)。枸櫞酸多巴胺注射液中就會因為久置導(dǎo)致多巴胺中的氨基與枸櫞酸中的羧基縮合形成新的雜質(zhì)1(化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示)。文獻(xiàn)[7-12]報道了采用硼酸綠色催化合成酰胺類化合物的方法，本文借鑒類似方法，采用檸檬酸經(jīng)酯化、水解反應(yīng)得到檸檬酸二甲酯，然后與鹽酸多巴胺在硼酸催化下合成了設(shè)計合成了一種新化合物1，其合成路線如圖1所示。并對酰胺化反應(yīng)和第四步水解反應(yīng)進(jìn)行了工藝優(yōu)化，得出了制備化合物1的最佳實驗條件。

圖1 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸和合成路線

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

主要實驗儀器：RE-201旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、Bruker Avance AV-500型核磁共振波譜儀(德國Bruker 公司)、Agilent G6530C質(zhì)譜儀(美國安捷倫科技有限公司)

主要實驗試劑：檸檬酸、鹽酸多巴胺、硼酸、甲醇、三乙胺、甲苯、三氟乙酸(以上試劑為分析純)、薄層層析硅膠(分析純，青島海洋化工有限公司)。

1.2 實驗步驟

1.2.1 檸檬酸三甲酯(3)的合成

將檸檬酸(150.02 g，0.781 mol)、甲醇(450 mL)、DMF(5 mL)依次加入至1 L四口燒瓶中，升溫至55～60℃，滴加氯化亞砜(278.60 g)，滴畢，55～60℃保溫反應(yīng)3 h，TLC監(jiān)測(展開劑VPE/EA/HAc=1∶1∶1d，碘顯色)原料基本消失，冷卻至0～5℃攪拌析晶2 h，過濾，45℃干燥16 h，得163.94 g白色粉末狀固體化合物3，摩爾收率為89.6%(文獻(xiàn)[13]值收率為98%)。

1.2.2 檸檬酸二甲酯(4)的合成

將化合物 3(163.94 g，0.70 mol)、甲醇(400 mL)依次加入至1 L四口燒瓶中，室溫攪拌至大部分底物溶解，然后室溫滴加2 mol/L的氫氧化鈉水溶液(350 mL)，滴加約30 min，25℃保溫反應(yīng)3 h，TLC監(jiān)測(展開劑VPE/EA=1∶1，碘顯色)原料基本消失，50℃減壓濃縮除去有機(jī)溶劑，水層加入乙酸乙酯(300 mL×3)萃取，水層采用2 mol/L的稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2～3，乙酸乙酯(400 mL×5)萃取，分出有機(jī)層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干得134.71 g類白色固體化合物4，摩爾收率為87.4%。

1.2.3 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸甲酯的合成

將甲苯(440 mL)、化合物 4(22.01 g，0.10 mol)、鹽酸多巴胺(20.86g，0.11 mol)、硼酸(0.62 g，0.01 mol)依次加入至裝有分水器裝置的1L四口燒瓶中，攪拌成懸浮物，升溫至回流反應(yīng)16 h，TLC監(jiān)測(展開劑VEA/MeOH=20∶1，磷鉬酸顯色)原料基本消失，分出上層甲苯層，下層油層加入水(200 mL)、乙酸乙酯(400 mL)萃取，分液，水層經(jīng)乙酸乙酯(400 mL)萃取，合并有機(jī)層，經(jīng)飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得粗品粘稠物，然后采用VPE/EA=2∶3硅膠柱層析分離，得26.35 g淡黃色油狀物，摩爾收率81.5%。

1.2.4 2-[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸(1)的合成

將化合物 4(17.13 g，0.053 mol)、水(50 mL)、三氟乙酸(48.35 g，0.424 mol)依次加入至250 mL反應(yīng)瓶中，室溫攪拌成粘稠物，升溫至85℃反應(yīng)8 h，TLC監(jiān)測(展開劑VEA/MeOH/HAc=20∶1∶2d，磷鉬酸顯色)原料基本消失，減壓濃縮除盡三氟乙酸，殘余物加入水(100 mL)、乙酸乙酯(100 mL×3)萃取，分出有機(jī)層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得粗品粘稠物，然后采用VDCM/MeOH=15∶1硅膠柱層析分離，得12.36 g類白色粉末狀固體，摩爾收率75.4%。1H-NMR(500 MHz，DMSO-d6)δ：12.56(s，br，1H，-COOH)，8.82(s，1H，Ar-OH)，8.71(s，1H，Ar-OH)，6.64(d，1H，Ar-H)，6.59(d，1H，Ar-H)，6.44(dd，J1=7.9 Hz，J2=2.1 Hz，1H1H，Ar-H)，6.19(s，br，1H，-OH)，3.48(dd，J1==9.7，J2=6.3 Hz，2H，CH2)，2.99(d，1H，J=18.2 Hz，CH)，2.69～2.91(m，2H，CH2)，2.56～2.57(m，1H，CH)，2.53～2.54(m，2H，CH2)。13C-NMR (125 MHz，DMSO-d6) δ：178.50，174.89，171.50，145.31，143.94，128.99，119.37，115.96，115.76，71.66，42.09，40.95，32.39。HRMS-ESI(m/z)：C14H15NO7[M+H]+，理論值310.0921，實測值310.0928。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氧化鈉濃度對中間體4收率的影響

該步反應(yīng)為酯基水解反應(yīng)，常用強(qiáng)堿體系進(jìn)行水解反應(yīng)得到，但中間體3中含有三個酯基，為制備中間體4使得一個酯基水解，采用氫氧化鈉與中間體3的摩爾比為1∶1，但氫氧化鈉的濃度對水解反應(yīng)明顯，筆者通過考察不同濃度的氫氧化鈉水溶液進(jìn)行實驗，其實驗結(jié)果如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，氫氧化鈉溶液濃度低，反應(yīng)時間越長，收率偏低，氫氧化鈉溶液濃度增加至2.0 mol/L時，收率最高，繼續(xù)增加氫氧化鈉溶液濃度會導(dǎo)致兩個甚至三個酯基水解，產(chǎn)物變雜，收率變低。因此，選擇最適宜的氫氧化鈉濃度為2.0 mol/L。

表1 氫氧化鈉濃度對中間體4收率的影響Table 1 Effect of sodium hydroxide concentration on the yield of intermediate 4

2.2 催化劑硼酸用量對中間體5收率的影響

硼酸為Lewis催化劑，利用硼酸催化縮合反應(yīng)形成五元環(huán)中間體5，結(jié)合文獻(xiàn)報道類似反應(yīng)硼酸用量在5%～20%(摩爾分?jǐn)?shù))催化酰胺化反應(yīng)效果較理想，現(xiàn)以甲苯為溶劑，采用分水器回流分水，考察了硼酸的用量5%～20%(mol)進(jìn)行了實驗，其實驗結(jié)果如表2所示。

表2 硼酸用量對中間體5收率的影響Table 2 Effect of boric acid dosage on the yield of intermediate 5

由表2數(shù)據(jù)可以看出，硼酸用量增加，中間體5的收率增加，但超過10%后收率增加不明顯，故而選取10%的硼酸為最佳投料量。

2.3 原料配比對中間體5收率的影響

該步反應(yīng)為氨基與酯基的縮合反應(yīng)，改變物料配比都會使得化學(xué)平衡發(fā)生改變，本文對原料鹽酸多巴胺與中間體4的投料摩爾比進(jìn)行了實驗考察，采用相同催化量的硼酸(10%mol)進(jìn)行單因素實驗，其實驗結(jié)果如表3所示。

由表2數(shù)據(jù)可以看出，隨著鹽酸多巴胺用量增加，中間體5的收率明顯增加，但物質(zhì)的量比超過1.1后收率增加不明顯，故而選取鹽酸多巴胺與中間體4的最佳投料物質(zhì)的量比為1.1∶1。

表3 原料配比對中間體5收率的影響Table 3 Effect of raw material ratio on the yield of intermediate 5

2.4 催化劑種類對化合物1收率的影響

第四步反應(yīng)為典型的酯基水解反應(yīng)，酸性條件催化或堿性條件催化水解均能發(fā)生反應(yīng)，通常強(qiáng)堿性體系水解反應(yīng)更為徹底。本文在實驗過程中選取了不同的堿進(jìn)行催化氫氧化鈉、氫氧化鋰與不同的酸如鹽酸、三氟乙酸分別進(jìn)行水解，其實驗結(jié)果如表4所示。

通過表4數(shù)據(jù)可知，氫氧化鈉與氫氧化鋰較難水解得到目標(biāo)產(chǎn)物，經(jīng)過LC-MS分析，強(qiáng)堿性體系產(chǎn)生的是五元環(huán)開環(huán)雜質(zhì)，可以是由于五元環(huán)丁二酰亞胺結(jié)構(gòu)在堿性體系下不穩(wěn)定所致，堿性越強(qiáng)，越難得到目標(biāo)產(chǎn)物；經(jīng)過驗證選取酸性催化劑進(jìn)行水解反應(yīng)，篩選了濃鹽酸和三氟乙酸，實驗發(fā)現(xiàn)三氟乙酸能有效的提高化合物1的收率。因此，選用三氟乙酸為該步水解反應(yīng)催化劑。

表4 催化劑種類對中間體5收率的影響Table 4 Effect of catalyst types on the yield of intermediate 5

2.5 催化劑用量對化合物1收率的影響

經(jīng)過上述實驗發(fā)現(xiàn)采用三氟乙酸作為酸催化劑能有效提高化合物1的摩爾收率，現(xiàn)對三氟乙酸用量進(jìn)行優(yōu)化，選取摩爾配比為2.0、4.0、8.0、12.0、16.0進(jìn)行實驗，其實驗結(jié)果如表5所示。

表5 三氟乙酸用量對化合物1收率的影響Table 5 Effect of the amount of trifluoroacetic acid on the yield of compound 1

通過表5數(shù)據(jù)可知，增加三氟乙酸用量能明顯加快反應(yīng)速率，提高化合物1收率，但三氟乙酸與中間體5的物質(zhì)的量比超過8.0∶1，收率增加不明顯，三氟乙酸用量過多反而導(dǎo)致原料的浪費(fèi)，同時增加后處理的難度。因此，最適宜的物質(zhì)的量比為8.0∶1。

3 結(jié)論

本文采用以檸檬酸為原料經(jīng)過酯化、堿水解、硼酸催化縮合、酸水解四步反應(yīng)合成了目標(biāo)產(chǎn)物[1-(3,4-二羥基苯乙基)-3-羥基-2,5-二氧吡咯烷基]-3-乙酸，其四步反應(yīng)摩爾收率48.2%，其最佳反應(yīng)條件為硼酸用量為10%(mol)、鹽酸多巴胺投料比為1.1∶1，采用三氟乙酸投料比為8.0∶1，水解反應(yīng)8 h所得收率最高。所得產(chǎn)物通過HRMS、1H-NMR經(jīng)過了結(jié)構(gòu)確證。該方法采用硼酸催化，明顯提高了目標(biāo)化合物的收率，這為制備多巴胺注射液雜質(zhì)提供了新方法。