新型非甾體類孕酮受體調節劑的合成與表征

姚 君， 蒲雯雯， 陳麗萍， 林建國，羅世能*，， 邱 玲， 夏詠梅

(1.江南大學化學與材料工程學院，江蘇無錫214122;2.江蘇省原子醫學研究所衛生部核醫學重點實驗室，江蘇省分子核醫學重點實驗室，江蘇無錫214063)

孕酮受體(PR)可以作為影像診斷和放射性治療乳腺癌的重要作用靶點［1-3］。孕酮受體配體(progesterone receptor ligands，PRLs)主要通過孕酮受體(PR)介導而發揮作用［4-5］，按其生物活性可分為孕酮受體激動劑、孕酮受體拮抗劑和選擇性孕酮受體調節劑［6-7］。盡管在臨床上已經存在一些甾體類孕酮受體調節劑藥物的應用，但這些藥物仍存在一些不足:如選擇性差，交叉反應嚴重，甚至還會帶來一些副作用［7-8］。因而發掘新型的孕酮受體配體是很有必要的。

研究［7，9-10］發現非甾體類的孕酮受體配體具有相對較好的優勢，Wyeth Pharmaceuticals等［11-13］最近發現了一類Tanaproget系列化合物，其對孕酮受體具有很高的選擇性和親和力，可作為非甾體類孕酮受體激動劑。文中通過對該類結構作進一步的修飾，期望可以改善其藥物作用效果。利用生物電子等排體原理，一方面將Tanaproget結構中硫酮基置換為羰基，雖然其生物活性有可能發生轉變［14］，但同時又有可能增加其與孕酮受體的親和力［15-16］;另一面對于Tanaproget氟代乙基和氟代丙基衍生物，雖然其具有更高的受體親和力，但是考慮是否也可以同時利用電子等排體原理將鹵素氟置換為羥基從而增強藥物水溶性或改變藥效。對獲得的化合物進一步甲基化，從而為該化合物的正電子放射性核素11C標記實驗提供基礎。

1 材料與方法

1.1 主要試劑和儀器

1.1.1 試劑 5-溴-2-氨基苯乙酮，質量分數為98%，北京依能特科技有限公司提供;烯丙基氯化鎂，四氫呋喃溶液，濃度為1.7 mol/L，百靈威科技有限公司提供;N，N-羰基二咪唑，質量分數為97%，四(三苯基膦)鈀，質量分數為99.8%，氯磺酰異氰酸酯，質量分數為98%，均由阿拉丁試劑有限公司提供;1-叔丁氧羰基吡咯-2-硼酸，質量分數為98%，石家莊納司科醫藥科技有限公司提供;碘甲烷，分析純，西亞試劑-成都格雷西亞化學技術有限公司提供;薄層層析硅膠，化學純，青島海洋化工有限公司提供;薄層層析(TLC)薄板，浙江省臺州市路橋四甲生化塑料廠提供;乙酸乙酯、石油醚、四氫呋喃、甲苯、乙醇、碳酸鉀、無水硫酸鈉、氯化鈉、N，N-二甲基甲酰胺，均為分析純，皆由國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.1.2 儀器 PLS-1810型低溫反應浴槽，日本東京理化器械株式會社制造;KQ2200E型超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司制造;85-2型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司制造;RE52CS-2型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠制造;BS224S型電子天平，Sartorius公司制造;NICOLET NEXUS470型傅里葉變換紅外光譜儀，Thermo Electron Corporation制造;DHG-9023A型電熱恒溫鼓風干燥器，上海精宏實驗設備有限公司制造;MP-51745型微量熔點測定儀，日本島津公司制造;Bruker AM400型核磁共振波譜儀，德國Bruker光譜儀器公司制造;Waters Platform ZMD4000型質譜儀，美國Waters公司制造。

1.2 實驗方法

以2-氨基-5-溴苯乙酮為起始原料，經以下反應合成目標產物。各中間體及目標化合物的合成路線如圖1所示。

圖1 目標產物的合成路線Fig.1 Synthetic route of the target compound

1.2.1 2-(2-氨基-5-溴苯) 戊烷-4-烯-2-醇(2) 的合成 向裝有溫度計、恒壓滴液漏斗和氮氣保護下的四口燒瓶中依次加入化合物1(3.00 g，14.01 mmol)和180 mL經鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液，置于 －78℃ 的低溫槽中攪拌30 min，再從恒壓滴液漏斗逐滴加入烯丙基氯化鎂(1.70 mol/L，24.72 mL，42.03 mmol)，滴加過程中注意控制滴加速度，始終保持燒瓶內溫度維持在－78～－70℃之間，約30 min滴加完畢;在－78℃下攪拌反應5 h后，經TLC(展開劑:V石油醚∶V乙酸乙酯=3∶1)檢測判定反應結束;將四口燒瓶取出，待反應液恢復至室溫，加入400 mL水，再用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機層用30 mL飽和的氯化鈉水溶液洗滌3次，經無水硫酸鈉干燥過夜，減壓蒸除溶劑，通過硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V正己烷∶V乙酸乙酯=3∶1)，得到化合物2黃色油狀3.59 g。

1.2.2 1-H-4-甲基 -4-烯丙基 -6-溴苯并［d］［1，3］-噁嗪-2(4H)-酮(3)的合成 室溫下，將化合物2(3.59 g，14.02 mmol)轉移至三口燒瓶中，再加入150 mL經鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液和N，N-羰基二咪唑(CDI，2.50 g，15.42 mmol)，在 80℃ 油浴中回流，50 h后經TLC檢測反應結束;將反應液冷卻至室溫，加入300 mL水，用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機層用30 mL飽和氯化鈉水洗3次，經無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑后經硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=4∶1)，得到化合物3棕色色油狀物3.09 g。

1.2.3 2-(2-H-1，4-二氫 -4-甲基-4-烯丙基 -2-氧苯并［1，3］噁嗪-6-基)-吡咯-1-羧基酸叔丁基酯(4)的合成 室溫氮氣保護下，將化合物3(1.55 g，5.49 mmol)溶入50 mL甲苯并轉移至250 mL三口燒瓶中，再快速稱取四(三苯基膦)鈀(162 mg，0.14 mmol)加入燒瓶中，攪拌30 min后，依次加入N-叔丁氧羰基吡咯硼酸(2.32 g，10.98 mmol)的20 mL 乙醇溶液和碳酸鉀(1.52 g，10.98 mmol)的20 mL水溶液，之后將三口瓶移至90℃油浴中加熱回流，48 h后經TLC檢測反應結束;待反應液冷至室溫后，將反應液倒入60 mL飽和的碳酸氫鈉溶液中攪拌，再用40 mL乙酸乙酯萃取4次，有機相用水和飽和的氯化鈉洗滌后經無水硫酸鎂干燥，抽濾并減壓懸蒸后進行硅膠柱層析分離純化(V石油醚∶V乙酸乙酯=4∶1)，即得到化合物4深棕色油狀物1.62 g。

1.2.4 2-(2-H-1，4-二氫 -4-甲基 -4-烯丙基 -2-氧苯并［1，3］噁嗪-6-基)-5-氰基吡咯-1-羧基酸叔丁基酯(5)的合成 在氮氣保護下的四口燒瓶中加入化合物4(1.62 g，4.40 mmol)和150 mL 經鈉塊重蒸處理過得四氫呋喃溶液，置于－78℃低溫槽中攪拌，之后用移液管加入氯磺酰異氰酸酯(CSI，47.17 μL，5.28 mmol)，反應4 h后經TLC檢測原料點基本消失;再加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF，2 mL，26.40 mmol)在室溫下攪拌1.5 h后，TLC監測反應結束。將反應液倒入400 mL水中攪拌，用50 mL乙酸乙酯萃取3次，有機相用50 mL飽和的氯化銨溶液水洗3次，無水硫酸鈉干燥，減壓抽濾懸蒸后經硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=2∶1)，得到化合物5白色粉末狀固體1.18 g，熔點:123～127℃。

1.2.5 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪-6-基)-N-叔丁氧羰基吡咯-2-氰基(6)的合成 將100 mL西林瓶中加入化合物5(420 mg，1.07 mmol)并置于60℃ 真空干燥箱中干燥，2 h后取出并用橡膠塞鋁蓋密封;再向氮氣保護下的西林瓶中加入30 mL事先經鈉塊重蒸處理過的四氫呋喃溶液，置于 －10℃ 中攪拌，并逐滴加入硼烷四氫呋喃絡合物溶液(1.0 mol/L，4.28 mL，4.28 mmol)，反應5 h后，經TLC檢測原料點消失;然后向西林瓶中滴加氫氧化鈉溶液(濃度為4 mol/L，1.07 mL，4.28 mmol)，攪拌 15 min 后逐滴加入質量分數30% 雙氧水(濃度為10 mol/L，428 μL，4.28 mmol)繼續攪拌2 h后，經TLC確證反應結束。將反應液倒入200 mL水中，用30 mL乙酸乙酯萃取4次，有機相用50 mL飽和氯化銨水洗3次，經無水硫酸鈉干燥過夜，減壓抽濾懸蒸后，經硅膠柱層析分離純化(洗脫液:V石油醚∶V乙酸乙酯=1∶2)，得到化合物6黃色油狀物260 mg。

1.2.6 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪 -6-基)-1-H-吡咯 -2-氰基(7)的合成 稱取化合物6(300 mg，0.73 mmol)置入50 mL單口瓶中，連上真空尾接管，在氮氣流的氛圍中將單口瓶放入160℃的油浴鍋中加熱30 min后冷卻至室溫，得到黏稠的亮黃色油狀物。薄層層析分離(展開劑:V二氯甲烷∶V乙酸乙酯=1∶2)，得到油狀化合物163 mg，即為化合物7。

1.2.7 5-(1-H-2，4-二氫 -4-甲基 -4-(3-羥基)-2-氧苯并［d］［1，3］噁嗪 -6-基)-1-甲基 -吡咯 -2-氰基(8)的合成 室溫下，依此向50 mL單口瓶中加入化合物7(100 mg，0.32 mmol)，DMF(20 mL)溶液和碳酸鉀(221 mg，1.60 mmol)，攪拌 10 min，加入碘甲烷(20μL，0.32 mmol)，5 h后經TLC確定原料點消失。反應結束后向反應器中加入150 mL水，用20 mL乙酸乙酯萃取3次，有機相用20 mL飽和的氯化鈉溶液洗滌3次，無水硫酸鈉干燥后減壓蒸除溶劑，經丙酮充分溶解后，薄層層析分離(展開劑:V二氯甲烷∶V乙酸乙酯=1∶1)，得到白色固體化合物70 mg，即為化合物8，熔點175～177℃。

2 結果與討論

2.1 目標化合物及中間體的波譜表征

目標化合物8及其中間體的波譜表征數據見表1，其中目標化合物8的核磁圖譜如圖2所示。

圖2 化合物8的1H NMR圖譜Fig.2 1H NMR spectrum of compound 8

2.2 反應機理的討論

因文中實驗使用的格氏試劑，四(三苯基膦)鈀，N，N-羰基二咪唑，氯磺酰異氰酸酯，硼烷等試劑的特殊性，均要求在盡可能無水無氧氛圍中進行，否則會影響反應轉化率。反應進程均經TLC(紫外波長254 nm)監測。

2.2.1 格氏反應 格氏加成反應與1.2.5中的硼氫化氧化反應對水分要求較高，所用的溶劑和玻璃儀器均需經無水干燥處理。為了避免反應放熱過猛，格氏試劑需逐滴加入，否則會影響反應產率。

2.2.2 N，N-羰基二咪唑的閉環反應 N，N-羰基二咪唑閉環反應實驗中，經結構分析N，N-羰基二咪唑的咪唑結構中有一個閉合的大P鍵且其中一個氮原子上有一對孤對電子，從而決定了CDI具有較強的化學反應活性。盡管如此，但按照等物質的量比投料，原料很難完全反應，因此在實際反應中，通過TLC判斷反應進行程度，分批加入CDI，直至反應完全。因CDI及其副產物易溶于水，所以該反應的后處理很方便，產物分離簡單，通過對反應液萃取水洗干燥懸蒸后即可直接進入下一步反應中。

2.2.3 Suzuki偶聯反應 N-叔丁氧羰基吡咯硼酸與芳環的偶聯反應，更傾向于認為其為Suzuki偶聯反應［17］。該步反應中，因四(三苯基膦)鈀絡合物Pd(PPh3)4中Pd配體的厭氧性，故反應必須在氮氣等惰性氣體下進行［18］。綜合文獻［19-20］認為該反應經歷鈀原子被氧化，硼試劑中C-B鍵異裂，金屬鈀游離出來絡合再生，即氧化加成、硼試劑參與、還原消除3個歷程。

2.2.4 氰基取代反應 參照Lohaus方法［21］，選用有機堿DMF和CSI將氰基引入吡咯環中［22］。此方法是N-氯磺酰胺在有機堿DMF中分解經歷兩個循環過渡態轉換得到文中所需目標物，即氰基化合物5和副產物DMF·SO3。

2.2.5 吡咯環上氨基的反應 化合物5經硼氫化氧化反應得到端醇化合物6，再經過160℃ 高溫氮氣保護脫掉吡咯環上的氨基保護基BOC得到化合物7。此方法與三氟乙酸法［23］和硅膠催化法［24］脫除BOC相比，反應時間更短，操作簡便，無需進一步處理即可獲得純度較高的產物。所得產物即可投入到下一步甲基化反應中，得到未見報道的經1HNMR確定的新化合物8。在甲基化反應中，考慮到化合物7存在兩個較易甲基化的位點(即吡咯環上的氮和酰胺的氮原子)，因此，希望可采用加入不同的堿以控制反應的順利進行。對于苯胺和吡咯類［25-27］的物質，可通過固體堿和溶劑的組合完成甲基化或烷基化反應。在甲基化反應中，固體無機堿可使弱酸性的氨基去質子化，并且固體形式的無機堿所具有的晶格能可以阻止堿作為親核試劑參與反應;另外，其在反應溶劑中的不溶解可以阻止副反應(如底物分解或直接與碘甲烷反應)的發生［28］。對于甲基化反應，在反應溶劑的選擇上，首先排除質子溶劑和能夠與強堿反應的溶劑［28］，在文獻［29-30］中，固體無機堿和DMF的組合更有利于苯胺和吡咯上氮原子的烷基化反應。苯胺上氮的甲基化選用固體無機堿KOH，吡咯環上氮的甲基化選用K2CO3反應［28］。對于化合物7而言，由于右邊的氨基，其一邊與苯環相連形成p-π共軛，一邊與羰基吸電子基相連，要想其發生N烷基化反應，需加入強堿去質子化以形成氮負離子增大其親核性，而左邊吡咯環氮原子的未共用電子對參與雜環上的共軛體系，不易與質子結合，堿性極弱，因而利用堿性極弱的固體堿K2CO3即可使其去質子化發生親核反應。因此，選用固體無機堿K2CO3和DMF組合可以使化合物7吡咯環上的氮原子更易發生甲基化反應。

3 結語

基于Tanaproget及其衍生物分析，設計合成了一個新型的非甾體類孕酮受體調節劑。利用無機堿K2CO3和DMF組合，可選擇性地完成吡咯環上氮原子的甲基化，為后繼正電子放射性核素11C標記條件的探索提供了基礎和參照。

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