5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯的合成

高艳蓉，唐文强＊，问娟娟，仝红娟，刘 斌

(1.陕西国际商贸学院医药学院，陕西 西安 712046；2.陕西省中药绿色制造技术协同创新中心，陕西 西安 712046)

吡咯烷侧链作为一种生物活性优异的分子片段，被广泛应用于药物分子的设计合成[1-3]。如已上市的用于治疗骨髓纤维化的药物Fedratinib结构中含有乙氧基吡咯烷侧链[4]、酪氨酸激酶抑制剂西地尼布(Cediranib)结构中含有丙氧基吡咯烷侧链[5]，另外，还有具有抑制酪氨酸激酶等活性的多靶点激酶抑制剂TG100801和TG100572[6-7]、G9a组蛋白甲基转移酶选择性抑制剂A366和UNC0638[8-9]以及白三烯A4水解酶抑制剂SC-22716等[10]结构中均含有吡咯烷侧链。

为了研究5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯在构筑药物分子中的应用，作者以4-(苄氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅱ)为原料，经过脱苄基、羟烷基化两步反应合成得到含有吡咯烷侧链的目标化合物5-甲氧基-2-硝基-4-(3-(吡咯烷-1-基)丙氧基)苯甲酸甲酯(Ⅰ)，通过1HNMR和ESI-MS对中间体及目标化合物的结构进行表征，并对羟烷基化条件进行优化。合成路线如图1所示。

图1 目标化合物的合成路线Fig.1 Synthetic route of target compound

1 实验

1.1 试剂与仪器

4-(苄氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯、1-(3-氯丙基)吡咯烷盐酸盐，泰坦科技股份有限公司；柱层析硅胶(300～400目)，青岛海洋化工厂；其它试剂均为市售分析纯。

AV 300MHz型核磁共振波谱仪(DMSO-d6或CD3OD为溶剂，TMS为内标)，德国Bruker公司；Ultima Global Spectrometer型质谱仪(ESI源)，美国Waters公司；RE-52AA型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

1.2 合成方法

1.2.1 4-羟基-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅲ)的合成

将4-(苄氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅱ)3.17 g(10.0 mmol)和三氟乙酸(25 mL)混合均匀，室温反应4 h；TLC监测反应结束后，减压浓缩，用甲基叔丁基醚打浆洗涤；再减压抽滤，得灰白色固体化合物Ⅲ2.24 g，收率98.5%。1HNMR(300 MHz,DMSO-d6),δ:10.73(br,1H),7.41(s,1H),7.28(s,1H),3.91(s,3H),3.81(s,3H)；ESI-MS,m/z:228.0[M+1]+。

1.2.2 目标化合物(Ⅰ)的合成

取化合物Ⅲ 1.14 g(5.0 mmol)、乙腈30 mL、1-(3-氯丙基)吡咯烷盐酸盐(Ⅳ)1.01 g(5.5 mmol)、 碳酸铯 3.91 g(12.0 mmol)和碘化钾0.91 g(5.0 mmol)，混合均匀，回流反应2 h；TLC监测反应结束后，减压抽滤，滤液浓缩得到粗品；经硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂为V石油醚∶V乙酸乙酯=10∶1)，得黄色黏稠状液体化合物Ⅰ 1.41 g，收率83.3%。1HNMR(300 MHz,CD3OD),δ:7.58(s,1H),7.25(s,1H),4.18(t,J=6.3 Hz,2H),3.96(s,3H),3.89(s,3H),2.73～2.68(m,2H),2.63～2.59(m,4H),2.13～2.04(m,2H),1.89～1.80(m,4H);ESI-MS,m/z:339.1[M+1]+。

2 结果与讨论

2.1 脱苄基合成化合物Ⅲ

实验室脱苄基的方法较多，常见的有Pd/C加氢脱除法、甲酸铵/Pd/C脱除法、酸性条件脱除法等[11-14]。本实验用三氟乙酸脱除化合物Ⅱ上的苄基合成化合物Ⅲ。具体过程：将化合物Ⅱ加入到三氟乙酸中，室温搅拌4 h，TLC监测反应完全后减压浓缩得到粗品，用甲基叔丁基醚打浆洗涤，再减压抽滤，得到较高收率的化合物Ⅲ，HPLC纯度达到97%。该脱苄基方法无需加热，而且后处理操作简单。

2.2 羟烷基化合成目标化合物

在碱性条件下，碘化钾催化化合物Ⅲ与1-(3-氯丙基)吡咯烷盐酸盐(Ⅳ)的羟烷基化反应合成目标化合物。物料比(化合物Ⅳ与化合物Ⅲ物质的量比)、碱的种类和用量、反应温度、反应时间对目标化合物的收率影响很大。

2.2.1 物料比对目标化合物收率的影响

考虑到原料成本，选择化合物Ⅳ过量。以乙腈为反应溶剂，固定碳酸铯用量为12.0 mmol、碘化钾用量为5.0 mmol、反应时间为2 h，考察物料比对目标化合物收率的影响，结果见表1。

表1 物料比对目标化合物收率的影响

由表1可知，当物料比为1.0∶1时，目标化合物的收率为74.5%；增加化合物Ⅳ的用量，当物料比为1.1∶1时，目标化合物的收率达到83.3%；继续增加化合物Ⅳ的用量，收率基本没有变化。因此，选择物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)为 1.1∶1。

2.2.2 碱的种类和用量对目标化合物收率的影响

化合物Ⅳ与化合物Ⅲ发生羟烷基化反应合成目标化合物的过程中，碱的作用一方面是中和化合物Ⅳ的盐酸盐，另一方面是使化合物Ⅲ的羟基离子化而形成钠盐，增强其亲核性。所以，碱的种类和用量对目标化合物收率的影响很大。以乙腈为反应溶剂，固定物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)为1.3∶1、碘化钾用量为5.0 mmol、反应时间为2 h，分别以Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3作为反应用碱，考察碱的种类和用量对目标化合物收率的影响，结果见表2。

表2 碱的种类和用量对目标化合物收率的影响

由表2可知，分别以Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3作为反应用碱，相同用量(10.0 mmol)下，以Cs2CO3作为反应用碱时的收率最高，达到66.0%；以Cs2CO3作为反应用碱，目标化合物的收率随着Cs2CO3用量的增加逐渐升高，在Cs2CO3用量增至12.0 mmol时，收率达到最高，为83.3%，继续增加Cs2CO3用量，收率没有明显变化。因此，选择Cs2CO3用量为12.0 mmol。

2.2.3 反应温度和反应时间对目标化合物收率的影响

以乙腈为反应溶剂，固定物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)为1.1∶1、碳酸铯用量为12.0 mmol、碘化钾用量为5.0 mmol，考察反应温度和反应时间对目标化合物收率的影响，结果见表3。

表3 反应温度和反应时间对目标化合物收率的影响

由表3可知：(1)固定反应时间为2 h时，随着反应温度的升高，目标化合物的收率明显提高，在反应温度升至85 ℃(乙腈回流温度)时，收率达到最高，为83.3%。(2)固定反应温度为85 ℃时，当缩短反应时间为1 h时，收率降至68.1%；当延长反应时间至3 h时，收率基本没有变化。因此，确定反应温度为85 ℃、反应时间为2 h。

2.3 目标化合物的结构表征

2.3.11HNMR分析(图2)

由图2可以看出，δ7.579、δ7.247处的两个单峰，积分均为1H，属于苯环氢；δ4.181处的三重峰，积分为2H，属于侧链上与氧相连接的亚甲基，根据n+1规则，与之相邻碳上为两个氢，所以裂分为三重峰；δ3.963处的单峰，积分为3H，是甲酯上的甲基；δ3.889处的单峰，积分为3H，是苯环上的甲氧基；δ2.731～2.680处的多重峰，积分为2H，是与吡咯相连接的亚甲基；δ2.629～2.593处的多重峰，积分为4H，是吡咯上N原子相邻的两个亚甲基；δ2.127～2.035处的多重峰，积分为2H，是侧链中间位置的亚甲基；δ1.894～1.800处的多重峰，积分为4H，是吡咯结构没有与N原子相邻的两个亚甲基。

图2 目标化合物的1HNMR图谱Fig.2 1HNMR spectrum of target compound

2.3.2 ESI-MS分析(图3)

图3 目标化合物的ESI-MS图谱Fig.3 ESI-MS spectrum of target compound

结合1HNMR和ESI-MS分析，进一步证明了目标化合物结构的正确性。

3 结论

以4-(苄氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯为原料，首先在三氟乙酸条件下脱苄基得到4-羟基-5-甲氧基-2-硝基苯甲酸甲酯(Ⅲ)；然后在碱性条件下与1-(3-氯丙基)吡咯烷盐酸盐(Ⅳ)发生羟烷基化反应得到目标化合物。脱苄基反应结束后经过简单洗涤即可得到化合物Ⅲ。羟烷基化反应最佳条件为：乙腈为反应溶剂、物料比n(Ⅳ)∶n(Ⅲ)为 1.1∶1、碳酸铯用量12.0 mmol、碘化钾用量5.0 mmol、反应温度85 ℃、反应时间2 h，在该条件下，目标化合物收率达到83.3%。该研究为吡咯烷侧链化合物的合成提供了一种可行的方案。