3-[N-(4-甲基苯基)氨基羰基]-5-[4-(4-甲酸基苯甲氧基)苯亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮的合成

郑礼康， 金 明， 张敬先， 韩世清

(南京工业大学 生命与制药工程学院，江苏 南京 210009)

细菌生物膜是一种包裹于细胞外多聚物基质中不可逆的黏附于非生物或生物表面的微生物菌落，不但可以抵挡宿主的免疫杀伤，而且对大多数抗生素耐药，因而一旦在体内形成，往往引起感染久治不愈和反复感染[1～3]。具有噻唑烷二酮母核结构的化合物有着广泛的生物药理学活性，主要表现在改善胰岛素降低血糖，同时在抗肿瘤、抗高血压、抗动脉粥样硬化、抗组织纤维化、调节脂质代谢和抑制炎症等方面也有一定的作用[4～8]。近期，有文献报道噻唑烷二酮类化合物3-[N-(4-甲基苯基)乙酰胺基]-5-(4-乙烯基苯氧甲基)苯甲酸-2,4-噻唑烷二酮(1)对形成细菌生物膜的表皮葡萄球菌具有很好的抑制作用(MIC=0.2 μM)，是潜在的抗细菌生物膜药物，但其合成路线未曾见文献报道[9]。

本文设计了一条合成1的路线：以对甲基苯胺和对甲基苯甲酸甲酯为原料，经NBS溴化、亲核取代、酸水解和Knoevenagel缩合等6步反应合成了1(Scheme 1)，总收率57.3%，其结构经1H NMR和ESI-MS确证。

Scheme1

该合成路线具的反应周期短、操作简单、收率较高等优点，适合大量制备。1可作为潜在抗细菌生物膜的药物,其衍生物的合成以及药理活性测试工作正在进行中。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

WRS-2A型微机熔点仪(温度未经校正)；AVANCE AV-300/500 HMz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Agilent 1100 LC/DAD/MSD型液相色谱飞行时间质谱联用仪；Elementar Vario ELⅢ型元素分析仪。

所用试剂均为分析纯或化学纯；其中二氯甲烷用前经氢化钙纯化。

1.2 合成

(1)N-对甲苯基-2-溴乙酰胺(2)的合成

在干燥的反应瓶中加入二氯甲烷20 mL，对甲基苯胺1.125 g(10.5 mmol)和碳酸钾1.547 g(11.2 mmol)，冰水浴冷却，搅拌下滴加溴乙酰溴0.97 mL(11.2 mmol)，滴毕，于0 ℃反应0.5 h；室温反应4 h。加入大量的水，用二氯甲烷萃取，合并有机相，依次用蒸馏水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，减压除溶剂得白色针状晶体22.21 g，收率92.8%， m.p.147.1 ℃～148.5 ℃;1H NMRδ: 8.08(s, 1H, NH)， 7.41～7.14(m, 4H, ArH)， 4.01(s, 2H, CH2)， 2.35(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 228.1{[M+H]+}。

(2) 3-(对甲苯氨基羰基甲基)-2，4-噻唑烷二酮(3)的合成

在反应瓶中加入无水乙醇10 mL， 2,4-噻唑烷二酮292 mg(2.5 mmol)和氢氧化钠100 mg(2.5 mmol)，搅拌下于60 ℃反应2 h。减压蒸除溶剂，残余物加入丙酮20 mL和2 454 mg(2 mmol)，回流反应3 h。冷却至室温，用10%盐酸调至pH呈中性，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用蒸馏水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，减压蒸除溶剂得淡棕色固体3 503 mg，收率91.1%, m.p.158.2 ℃～159.7 ℃;1H NMRδ: 7.34(d,J=7.8 Hz, 2H, ArH), 7.09(t,J=18.3 Hz, 2H, ArH), 4.40(s, 2H, NCH2), 4.05(s, 2H, SCH2), 2.31(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 264.9{[M+H]+}。

(3) 对溴甲基苯甲酸甲酯(4)的合成

在反应瓶中加入四氯化碳50 mL， 对甲基苯甲酸甲酯1.5 g(10 mmol)， NBS 1.869 g(10.5 mmol)及引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)186．9 mg，搅拌下于70 ℃反应6 h。冷却至室温，抽滤，滤液减压蒸除溶剂得白色固体4 2.23 g，收率97.8%， m.p.53.7 ℃～54.3 ℃;1H NMRδ: 8.01(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 7.44(t,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 4.51(s, 2H, CH2), 3.95(s, 3H, CH3)。

(4) 4-(4-甲酰基苯氧乙基)苯甲酸甲酯(5)的合成

在反应瓶中加入丙酮30 mL，对羟基苯甲醛1.098 g(9 mmol)，42.29 g(10 mmol)和无水碳酸钾2.76 g(10 mmol)，搅拌下于60 ℃反应5 h。冷却至室温，抽滤，滤液倾入水中，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，依次用蒸馏水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，减压蒸除溶剂得白色固体5 2.34 g，收率89.4%， m.p.248.5 ℃～249.2 ℃;1H NMRδ: 9.90(s, 1H, CHO), 8.08(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.85(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.51(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 7.08(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 5.22(s, 2H, OCH2), 3.93(s, 3H, CH3) ; ESI-MSm/z: 271.1{[M+H]+}。

(5) 4-(4-甲酰基苯氧乙基)苯甲酸(6)的合成

在反应瓶中加入甲醇25 mL，蒸馏水25 mL，51.35 g(5 mmol)和无水碳酸钾1.104 g(8 mmol)，搅拌下于50 ℃反应4 h。冷却至室温，减压蒸除甲醇，残余液用10%盐酸调至pH 2～3。过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，干燥得白色固体6 1.21 g，收率94.5%， m.p.261.4 ℃～262.3 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.98(s, 1H, CO2H), 9.87(s, 1H, CHO), 7.97(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.88(d,J=8.7 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.22(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 5.33(s, 2H, OCH2); ESI-MSm/z: 257.0{[M+H]+}。

(6)1的合成

在反应瓶中加入冰醋酸1 mL，β-丙氨酸32 mg,3108 mg(0.41 mmol)和695 mg(0.37 mmol)，搅拌下于100 ℃反应1.5 h。冷却至室温，加入冰水后静置，抽滤，滤饼用甲醇重结晶得淡黄固体1 167 mg，收率82.1%, m.p.297.2 ℃～298.7 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.91(s, 1H, CO2H), 10.26(s, 1H, NH), 7.98(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.94(s， 1H, CH), 7.64(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.58(d,J=8.1 Hz, 2H, ArH), 7.43(d,J=8.3 Hz, 2H, ArH), 7.21(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.12(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH), 5.30(s,J=12.1 Hz, 2H, OCH2), 4.49(s, 2H, NCH2), 2.25(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 501.1{[M-H]+}； Anal.calcd for C27H22N2O6S: C 64.53, H 4.41, N 5.57; found C 64.46, H 4.28, N 5.44。

2 结果与讨论

在3的合成中，参照文献[10]方法用DMF作溶剂、氢化钠做碱，结果底物仍大量未反应。尝试用较温和的碱作催化剂在非质子溶剂中回流,均未得到预期的产物。而采用先制备2,4-噻唑烷二酮的钠盐，再“一锅法”合成3，后处理操作简单，单步收率达91.1%。

在4的合成中，考察了不同溴化剂(溴素、溴化钾/双氧水体系、二溴海因和NBS)对4收率的影响。结果表明，用溴素时副产物多，收率不到62%；用溴化钾/双氧水体系底物难以转化完全，转化率只有76%；用NBS或二溴海因溴代反应基本转化完全，但二者反应时间不同，NBS在4 h内反应完全，而二溴海因则需7 h左右，所以选用NBS作溴代剂。同时NBS一般要在光、热或自由基引发剂等的作用下发生分解，常用的引发剂有过氧化二苯甲酰和AIBN。过氧化二苯甲酰引发4的合成时需要80 ℃反应7 h～8 h，时间过长会产生二溴代产物；AIBN引发的条件相对温和，60 ℃下4 h就可以完全反应。

在1的合成中，原本设计是采用将5通过缩合反应得到1的酯前体，再水解得到目的产物，但由于2,4-噻唑烷二酮连有酰胺键，在水解的过程中极易破坏酰胺结构，很难通过此种方法得到终产物。本文选择先将5水解成6，再通过酸性条件下Knoevenagel缩合成功得到1。 Knoevenagel反应通常使用含有仲胺的哌啶作催化剂，但存在反应时间长、转化率较低等缺点。本文利用β-丙氨酸作催化剂，冰醋酸为溶剂，100 ℃下1.5 h反应完全，该方法反应时间短，操作简单，产物易于处理。

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