王峰峰，方志杰

(南京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，江蘇 南京 210014)

1-脫氧野尻霉素(DNJ)的化學(xué)名為(2R,3R,4R,5S)-2-羥甲基哌啶-3,4,5-三醇，在一系列治療糖尿病的藥物中，DNJ是國(guó)際上公認(rèn)的副作用較小的生物制劑之一。DNJ及其衍生物可作為治療糖尿病、病毒感染、腫瘤轉(zhuǎn)移及溶酶體儲(chǔ)存紊亂等疾病的藥物。近年來，研究人員采用多種方法對(duì)DNJ結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，最主要的手段是在DNJ中引入不同的疏水性基團(tuán)來增強(qiáng)其親脂性[1]，開發(fā)了一系列結(jié)構(gòu)各異的DNJ衍生物，其中N-取代衍生物一直是研究熱點(diǎn)之一。目前已設(shè)計(jì)了一系列具有不同生物活性的DNJ的N-取代衍生物[2-4]，一部分DNJ衍生物已經(jīng)商品化，但是絕大多數(shù)仍處于臨床研究前期或產(chǎn)品開發(fā)階段。DNJ的N-取代苯丙基衍生物不僅可治療多種病毒(如艾滋病毒、登革熱病毒等)感染，還能顯著抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。目前報(bào)道的DNJ的N-取代苯丙基衍生物的合成路線[5-8]都是以DNJ為起始原料，與鹵代物在堿性條件下取代或與含醛基的化學(xué)試劑進(jìn)行還原胺化反應(yīng)，存在原料價(jià)格昂貴、含苯丙基的取代試劑合成方法繁瑣、環(huán)境污染較大等缺點(diǎn)。鑒于此，作者以(2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶鹽酸鹽(Ⅰ)為起始原料，與取代苯乙酮(Ⅱa～Ⅱc)及多聚甲醛在無水乙醇中經(jīng)曼尼希反應(yīng)縮合得到中間體1-(4-取代苯基)-3-((2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶-1-基)丙烷-1-酮(Ⅲa～Ⅲc)，再經(jīng)Pd(OH)2/C加氫、脫芐、脫氧得到DNJ的N-取代苯丙烷衍生物(Ⅳa～Ⅳc)，通過1HNMR、13CNMR、LC-MS對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。合成路線如圖1所示。

圖1 DNJ的N-取代苯丙烷衍生物的合成路線

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

苯乙酮、多聚甲醛、無水乙醇、甲醇、濃鹽酸，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；4-甲氧基苯乙酮、4-甲基苯乙酮，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；20%Pd(OH)2/C，分析純，陜西瑞科新材料股份有限公司。

SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式多用真空泵、RE-2000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、98-2型磁力攪拌器，上海積坤實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；JA2003型電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；DFY-5L/25型低溫恒溫浴、DZF-6050型真空干燥箱，卯氏(上海)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HWCL-3型集熱式恒溫磁力攪拌浴，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 1-(4-取代苯基)-3-((2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶-1-基)丙烷-1-酮(Ⅲa～Ⅲc)的合成

將30 mL無水乙醇、3.0 g(5.36 mmol)(2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶鹽酸鹽(Ⅰ)、8.32 mmol取代苯乙酮(Ⅱa～Ⅱc)、0.25 g(8.32 mmol)多聚甲醛加入50 mL反應(yīng)罐中，85 ℃油浴反應(yīng)8 h后，降至室溫，加入1 mL氨水調(diào)節(jié)pH值至8～9，減壓旋干，用200～300目硅膠拌樣過柱，洗脫劑為石油醚(PE)-乙酸乙酯(EA) (10∶1,體積比,下同)，洗脫液減壓旋干，得到化合物Ⅲa～Ⅲc。

1.2.2 DNJ的N-取代苯丙烷衍生物(Ⅳa～Ⅳc)的合成

將1.0 g化合物Ⅲa～Ⅲc、40 mL甲醇加入反應(yīng)瓶中，攪拌溶解，加入0.6 mL濃鹽酸、150 mg 20%Pd(OH)2/C，依次用氮?dú)庵脫Q6次、氫氣置換6次，20～30 ℃保溫反應(yīng)50 h，過濾，濾餅分別用5 mL甲醇、5 mL水淋洗，加入20%碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8～9，減壓旋干，加入5 mL甲醇充分?jǐn)嚢韬?，過濾除去不溶物，濾液減壓旋干，用200～300目硅膠拌樣過柱，洗脫劑為EA-甲醇(5∶1)，洗脫液減壓旋干，得到化合物Ⅳa～Ⅳc。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成工藝優(yōu)化

2.1.1 投料量對(duì)收率的影響

以化合物Ⅲa的合成為例，在固定化合物Ⅰ投料量為1.0 eq.的情況下，考察苯乙酮與多聚甲醛的投料量對(duì)化合物Ⅲa收率的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 苯乙酮與多聚甲醛的投料量對(duì)化合物Ⅲa收率的影響

由表1可知，當(dāng)苯乙酮與多聚甲醛的投料量均為1.0 eq.時(shí)，化合物Ⅲa收率為51%；當(dāng)二者的投料量均增至1.5 eq.時(shí)，收率提高到62%；繼續(xù)增加二者的投料量至2.0 eq.時(shí)，收率反而有所下降，為60%，可能是由于生成了較多的副產(chǎn)物。因此，選擇苯乙酮與多聚甲醛的投料量均為1.5 eq.。

2.1.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

在化合物Ⅰ與苯乙酮、多聚甲醛的物質(zhì)的量比為1∶1.5∶1.5、反應(yīng)溫度為80～85 ℃的條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)化合物Ⅲa收率的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)化合物Ⅲa收率的影響

由表2可知，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為2 h時(shí)，化合物Ⅲa收率為15%；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，收率逐漸升高，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為8 h時(shí)，收率達(dá)到最高，為62%；繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至16 h，收率變化不明顯。因此，選擇反應(yīng)時(shí)間為8 h。

2.2 結(jié)構(gòu)表征

1-苯基-3-((2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶-1-基)丙烷-1-酮(Ⅲa)：白色固體，收率62.7%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.97(d,J=7.2 Hz,2H),7.64(t,J=7.4 Hz,1H),7.52(t,J=7.7 Hz,2H),7.36～7.22(m,18H),7.19～7.15(m,2H),4.90～4.84 (m,1H),4.80～4.65 (m,3H),4.62～4.56(m,1H),4.47～4.33(m,3H),3.68(d,J=9.9 Hz,1H),3.58(dd,J=10.5 Hz、3.8 Hz,1H),3.50～3.36(m,2H),3.31～3.26(m,1H),3.24～3.10(m,4H),3.06～2.93(m,1H),2.45(dd,J=9.3 Hz、1.9 Hz,1H),2.23(t,J=10.5 Hz,1H);LC-MS,m/z:656[M+H]+。

1-(4-甲氧基苯基)-3-((2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶-1-基)丙烷-1-酮(Ⅲb)：白色固體，收率56.5%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.95～7.89(m,2H),7.40～7.23(m,18H),7.14(d,J=7.7 Hz,2H),6.96～6.90(m,2H),5.02～4.96(m,1H),4.93～4.81(m,2H),4.74～4.63(m,2H),4.57～4.50(m,1H),4.49～4.39(m,2H),3.90(s,3H),3.74～3.66(m,3H),3.58(t,J=9.2 Hz,1H),3.51(t,J=9.0 Hz,1H),3.30～3.22(m,1H),3.18～3.11(m,2H),3.08～2.99(m,2H),2.44(d,J=9.3 Hz,1H),2.33(t,J=10.8 Hz,1H)。

1-(4-甲基苯基)-3-((2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶-1-基)丙烷-1-酮(Ⅲc)：白色固體，收率57.4%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.90～7.83(m,2H)，7.37～7.20(m,18H)，7.08～6.95(m,2H)，6.90～6.84(m,2H)，4.82～4.73(m,1H)，4.69～4.62(m,2H)，4.59～4.51(m,2H)，4.45～4.30(m,3H)，3.69～3.60(m,3H)，3.50(s,1H)，3.42(t,J=9.0 Hz,1H)，3.26～3.20(m,1H)，3.15～3.03(m,2H)，2.97～2.83(m,2H)，2.42(d,J=9.0 Hz,1H)，2.38(s,3H)，2.12(t,J=10.5 Hz,1H)。

(2R,3R,4R,5S)-2-(羥甲基)-1-(3-苯基丙基)哌啶-3,4,5-三醇(Ⅳa)：黃色固體，收率74.6%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.31～7.14(m,5H),4.70(s,3H),4.15(s,1H),3.71(d,J=11.2 Hz,1H),3.54(d,J=10.6 Hz,1H),3.25～3.17(m,1H),3.05(t,J=8.8 Hz,1H),2.92(t,J=8.8 Hz,1H),2.85～2.74(m,2H),2.60～2.41(m,3H),2.04～1.95(m,2H),1.75～1.62(m,2H);LC-MS,m/z:282 [M+H]+。

(2R,3R,4R,5S)-2-(羥甲基)-1-(3-(4-甲氧基苯基)丙基)哌啶-3,4,5-三醇(Ⅳb)：黃色固體，收率65.2%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.15～7.07(m,2H),6.85～6.81(m,2H),4.75～4.62(m,3H),4.13(s,1H),3.72(s,3H),3.68(s,1H),3.58～3.50(m,1H),3.26～3.17(m,1H),3.05(td,J=8.9 Hz、4.7 Hz,1H),2.92(t,J=8.3 Hz,1H),2.84～2.72(m,2H),2.50～2.37(m,3H),2.02～1.91(m,2H),1.71～1.59(m,2H);13CNMR(DMSO,101 MHz),δ:157.77,134.52，129.56,114.11,79.62,71.24,69.88,67.14,59.50,57.39,55.42,52.16,32.63,27.14。

(2R,3R,4R,5S)-2-(羥甲基)-1-(3-(4-甲基苯基)丙基)哌啶-3,4,5-三醇(Ⅳc)：黃色固體，收率70.0%。1HNMR(DMSO,400 MHz),δ:7.07(s,4H),4.74～4.59(m,3H),4.11(s,1H),3.70(d,J=11.3 Hz,1H),3.58～3.49(m,1H),3.26～3.17(m,1H),3.10～3.00(m,1H),2.91(td,J=8.7 Hz、3.7 Hz,1H),2.84～2.71(m,2H),2.50～2.36(m,3H),2.26(s,3H),2.01～1.88(m,2H),1.73～1.60(m,2H);13CNMR(DMSO,101 MHz),δ:139.56,134.86,129.26,128.53,79.65,71.28,69.91,67.16,59.57,57.42,52.20,33.12,27.02,21.09。

2.3 反應(yīng)機(jī)理

基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和已有的文獻(xiàn)報(bào)道，其可能的反應(yīng)機(jī)理(圖2)為：在酸性條件下羰基發(fā)生質(zhì)子化，胺基上的孤對(duì)電子對(duì)羰基進(jìn)行親核加成，氮上的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到羥基上，在脫水的同時(shí)氮上的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，得到一個(gè)亞胺離子中間體，亞胺離子進(jìn)攻含活潑氫化合物的烯醇型結(jié)構(gòu)，同時(shí)失去質(zhì)子，最終發(fā)生氨甲基化反應(yīng)，得到中間體Ⅲ；中間體Ⅲ經(jīng)催化加氫，羰基被還原為羥基，在酸性條件下，芐位羥基質(zhì)子化脫水形成碳正離子，再進(jìn)一步奪取氫負(fù)離子同時(shí)脫去質(zhì)子，得到目標(biāo)化合物Ⅳ。

圖2 目標(biāo)化合物可能的反應(yīng)機(jī)理

3 結(jié)論

以(2R,3R,4R,5S)-3,4,5-三(芐氧基)-2-((芐氧基)甲基)哌啶鹽酸鹽為起始原料，經(jīng)曼尼?？s合、催化氫化、脫芐、脫氧得到DNJ的N-取代苯丙烷衍生物。該方法原料易得、反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小，后續(xù)可將苯環(huán)替換為其它芳香環(huán)合成多種類型的DNJ的N-取代衍生物。