蒙柳衛(wèi)，李 清

(廣西醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院， 廣西 南寧 530021)

全球血栓性疾病患者超過1000萬，我國每年大約有3%的人群會發(fā)生不同程度的血栓性疾病?？鼓幬锸桥R床上治療血栓性疾病的主要藥物類型之一。但是其在治療血栓的同時也會引起嚴(yán)重的出血并發(fā)癥，限制了其臨床應(yīng)用。近年來，F(xiàn)XIa抑制劑因具有良好的抗血栓作用和更低出血風(fēng)險而受到廣泛關(guān)注，目前BMS和強生公司開發(fā)JNJ-70033093已經(jīng)入II期臨床研究(圖1)。JNJ-70033093的結(jié)構(gòu)中，1-取代嘧啶酮部分是其核心骨架(圖1)。由于1-位的取代基具有手性，如何構(gòu)建該手性中心是合成的關(guān)鍵。

目前構(gòu)建1-取代的嘧啶酮的方法主要有兩種(圖1)：方法一，嘧啶和α-位具有離去基團(Leaving Group, LG)的羧酸酯進行反應(yīng)，利用1-位氮原子的親核性進攻羧酸酯的α-位碳，發(fā)生SN2反應(yīng)得到目標(biāo)化合物。方法二，采用新近文獻(xiàn)報道的方法，利用嘧啶酮和氨基酸酯直接進行縮合反應(yīng)得到目標(biāo)化合物[14]。分析反應(yīng)機理表明，方法一存在主要幾個問題，一是1-位氮原子和2-位羰基的氧原子存在競爭反應(yīng)，可產(chǎn)生氧取代的副產(chǎn)物；二是離去基團可發(fā)生消除反應(yīng)，得到烯烴副產(chǎn)物，三是堿性條件可能是α-位碳發(fā)生消旋化，取代產(chǎn)物為消旋體[15]。方法二反應(yīng)條件溫和，不易消去和消旋，具有明顯的優(yōu)勢。因此本文選擇方法二合成1-取代的嘧啶酮。

圖1 FXIa抑制劑JNJ-70033093和1-取代的嘧啶酮的合成思路

1 實 驗

1.1 儀器設(shè)備與原材料

儀器設(shè)備：DL-400型低溫冷卻循環(huán)泵、SHB-III型循環(huán)水式多用真空泵、R201C-II 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鄭州匯成科工貿(mào)有限公司；ZF-1三用紫外儀，上海光豪分析儀器有限公司；85-2型恒溫磁力攪拌器，上海司樂有限公司；400兆核磁共振儀等。

原料和溶劑：(2S)-2-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽、1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N′,N′-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)、1-羥基苯并三唑(HOBT)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDC)、乙腈、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 等，均來自上海畢得有限公司。

1.2 1-取代的嘧啶酮的合成路線和反應(yīng)機理

1-取代的嘧啶酮的合成路線如圖2所示，嘧啶酮1和氨基酸2在縮合劑HATU和堿DBU條件下直接進行反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物3。反應(yīng)的機理為：在堿性條件下，嘧啶酮1-位的氮親核進攻HATU生成中間體1b，中間體1b不穩(wěn)定，離去基團離去后得到1c。1c的結(jié)構(gòu)中含有帶正電荷的脒，進而活化結(jié)構(gòu)中的1-位氮原子，然后2的氨基氮原子進攻嘧啶酮的羰基而形成酰胺2a，2a關(guān)環(huán)得到目標(biāo)化合物3。

圖2 1-取代的嘧啶酮的合成路線及反應(yīng)的原理

2 結(jié)果與討論

2.1 不同縮合劑的選擇

縮合反應(yīng)是在有機合成中應(yīng)用較為廣泛的反應(yīng)之一。縮合試劑主要分為碳二亞胺類、鎓鹽類和有機磷類。常見的縮合劑如圖3所示。

通過借鑒已報道文獻(xiàn)中的方法，以乙腈作溶劑、DBU作堿為初始條件，對縮合劑進行考察。實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 縮合劑對反應(yīng)收率的影響

單獨使用EDC和HOBT作為縮合劑時，反應(yīng)未進行。將EDC和縮合活化劑HOBT聯(lián)用后，可得到目標(biāo)化合物，產(chǎn)率為23%。使用鏻鎓鹽類縮合劑PyBOP時，反應(yīng)并未進行。使用HATU作為縮合劑時，從表中數(shù)據(jù)可知目標(biāo)化合物的產(chǎn)率最高，為36%。因此，最終選擇HATU作為該反應(yīng)的縮合劑。

2.2 反應(yīng)溶劑的選擇

在其他條件不變下，考察反應(yīng)溶劑對產(chǎn)率的影響。實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 溶劑對反應(yīng)收率的影響

由表2可知，嘧啶酮和氨基甲酸酯的縮合反應(yīng)在二氯甲烷、DMF、乙腈這三種溶劑中均可進行反應(yīng)，其中在二氯甲烷中，產(chǎn)率最低。DMF作溶劑時，產(chǎn)率雖然有所提高，但DMF后處理較難除去。當(dāng)乙腈作為反應(yīng)溶劑時，產(chǎn)率為36%。相對于二氯甲烷和DMF而言，乙腈產(chǎn)率最高，后處理較好除去。所以最終確定乙腈作為反應(yīng)溶劑。

2.3 不同溫度的選擇

溫度對反應(yīng)的速率有影響，在其他條件不變時，考察了不同溫度條件下產(chǎn)率的變化。實驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 溫度對反應(yīng)收率的影響

由表3數(shù)據(jù)可知，在25 ℃條件下，產(chǎn)物的收率最高。隨著溫度的升高，產(chǎn)率有所降低。因此，該反應(yīng)的最佳溫度為25 ℃。

2.4 縮合劑HATU用量對收率的影響

在其他條件不變的情況下，只改變縮合劑HATU的用量來考察它是否會影響產(chǎn)物的收率。實驗結(jié)果如表4所示。

表4 縮合劑用量對反應(yīng)收率的影響

從表4實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)加入n(HATU):n(氨基酸酯)=1.0:1時，反應(yīng)產(chǎn)率較低。逐漸增加HATU的用量，目標(biāo)化合物產(chǎn)率有所增加。但當(dāng)n(HATU):n(氨基酸酯)超過1.5:1時，化合物3的產(chǎn)率并沒有隨著HATU用量的增加而提高。因此，最終確定n(HATU):n(氨基酸酯)=1.5:1為最佳的物料比。

3 合成操作與產(chǎn)物表征

3.1 1-取代的嘧啶酮的合成操作

將6-(5-氯-2-4-氯-1H-1,2,3-三唑-1-基)苯基)嘧啶-4(3H)-酮(2.60 g，8.44 mmol)溶于20 mL的乙腈中，加入(2S)-2-氨基丁酸甲酯鹽酸鹽(1.08 g，7.03 mmol)，再加入DBU(2.68 g，10.55 mmol)，最后加入HATU(4.01 g，17.58 mmol)，加畢，室溫反應(yīng)18 h。TLC點板原料反應(yīng)完全后，減壓濃縮除去乙腈，所得的殘余物加入50 mL水，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取，合并有機相，有機相用飽和食鹽水溶液洗滌3～4次，無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液減壓濃縮，通過柱層析純化(DCM:PE=5:1～2:1)純化所得殘余物得到目標(biāo)化合物3，淺黃色固體(1.02 g，產(chǎn)率：36%)。

3.2 產(chǎn)物分析與表征

用氘代氯仿作為溶劑，核磁氫譜如圖3所示。

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.98 (s, 1H), 7.72 (d,J=2.3 Hz, 1H), 7.66 (s, 1H), 7.60 (dd,J=8.5, 2.3 Hz, 1H), 7.49 (d,J=8.5 Hz, 1H), 5.23 (dd,J=10.0, 5.7 Hz, 1H), 2.35～2.22 (m, 1H), 2.08～1.90 (m, 1H), 0.96 (t,J=7.4 Hz, 3H)。

圖3 產(chǎn)物3的1H NMR

4 結(jié) 論

本文將嘧啶酮和氨基酸酯直接進行縮合反應(yīng)得到目標(biāo)化合物。通過對縮合劑、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、物料配比等影響因素進行考察，最終確定最佳的反應(yīng)條件為：乙腈作溶劑，25 ℃條件下，HATU，n(HATU):n(胺)=1.5:1時，產(chǎn)率最高。平行該縮合反應(yīng)3～4次，收率穩(wěn)定，具有可重復(fù)性。該方法條件溫和，合成可得到具有手性的產(chǎn)物，達(dá)到實驗預(yù)期的目的，解決了實驗的關(guān)鍵難題，為后期的實驗奠定了基礎(chǔ)。