(S)-4-羥基吡咯烷-2-酮的簡便合成*

劉 洋, 張 鋒, 林紫云, 黃海洪

(北京協和醫學院 中國醫學科學院 藥物研究所，北京 100050)

(S)-4-羥基吡咯烷-2-酮(1)及其衍生物作為環化的γ-氨基丁酸類似物，是合成具有中樞抑制作用γ-氨基-β-羥基丁酸的重要中間體[1]，此外，也是作為合成1-β-甲基碳(雜)青霉烯類抗生素藥物的關鍵中間體[2]。鑒于1在藥物合成中的重要應用，采用手性起始原料獲得1的合成方法研究受到了廣泛關注。根據所用的起始原料分類主要包括以下方法：(1)以(S)-蘋果酸[3]為起始原料，通過甲酯化、選擇性還原、對甲苯磺酰化及在氨水作用下合環制備1，但是還原反應使用了較貴的硼烷二甲硫醚，而且最終產物的純化采用離子交換樹脂，后處理較為繁瑣。黃培強等[4]也以(S)-蘋果酸為起始原料制備了1，在脫除內酰胺環氮上的芐基保護時，采用空氣敏感的丁基鋰及萘鋰試劑，收率較低。(2)以(S)-4-氯-3-羥基-丁酸乙酯[2]為原料，依次對其進行疊氮化、羥基保護、酯基在低溫下采用DIBALH還原成醛，最后合環、脫保護，雖然5步反應總收率達40%，但反應條件較為苛刻。(3)以(S)-3-羥基-γ-丁內酯[5]為起始原料，經羥基保護、芐胺或烯丙胺開環得到酰胺化合物，再合環、脫保護制備1，雖然總收率高達70%，但是關鍵步驟的反應條件苛刻，尤其是脫內酰胺環氮上的芐基保護基時，需要使用Li/NH3(液)，脫烯丙基保護基時需要使用昂貴的三氯化銠。

Scheme 1

在文獻[2～5]方法的基礎上，本文以(S)-3-羥基-γ-丁內酯為起始原料，對開環后所得的3,4-二羥基丁酸甲酯(2)的伯羥基進行選擇性對甲苯磺酰化[3]，然后對仲羥基進行芐基保護，得到關鍵中間體4-對甲苯磺酰氧基-3-芐氧基丁酸甲酯(5); 5在氨甲醇的作用下合環、經Pd/C催化氫化脫除芐基保護合成了1(Scheme 1),總收率26%,其結構經1H NMR和HR-MS確認，比旋光值與文獻值相符。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Yanaco MP-500型熔點儀(溫度計未校正)；Perkin Elmer Model 341LC型旋光儀;MERCURY-300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內標)；Agilent LC/MSD TOF型液相色譜質譜聯用儀(LC-MS)。

所用試劑均為分析純或化學純。

1．2 合成

(1) 2的合成

(2) 3的合成[3]

(3) 三氯乙酰亞胺芐酯(4)的合成[8]

在三口瓶中加入芐醇5.40 g(50 mmol)的二氯甲烷(50 mL)溶液，攪拌下于-15 ℃加入50%氫氧化鉀溶液50 mL和四丁基硫酸氫銨8 mg,反應10 min;滴加三氯乙腈8.67 g(60 mmol)(維持-15 ℃～-10 ℃)，滴畢,反應30 min;于室溫反應30 min。分液,水層用二氯甲烷洗滌，合并有機層，用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得淡黃色油狀液體4 12.17g,收率96.39%,未經進一步純化，直接用于下步反應。

(4) 5的合成

(5)1的合成

2 結果與討論

與文獻[3]方法相比，本方法具有如下優點：(1)采用(S)-3-羥基-γ-丁內酯為起始原料，經D-樟腦-10-磺酸開環得到二醇化合物2，避免了采用以(S)-蘋果酸為起始原料使用硼烷二甲硫醚還原得到二醇的方法；(2)對仲羥基進行芐基保護后，使得合環反應無需在含水介質中進行，且合環產物無需分離純化直接經Pd/C催化氫化脫除芐基保護，即可得到純度高的目標化合物，從而避免了采用離子交換樹脂的純化方式，使后處理操作更為簡便。

本文采用價廉易得的(S)-3-羥基-γ-丁內酯為起始原料，經4步反應以26%的總收率制備1。合成步驟較少，合成過程中所使用的試劑均較為便宜，反應條件溫和，反應操作及產品純化處理較為簡單，是一種較適合于放大量制備的簡便方法。

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