(±)1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉的化學拆分研究

鄭小紅，陳潔忠，胡清偉，張小娟

(1.重慶醫(yī)藥高等?？茖W校 藥學院，重慶 400030；2.濟源職業(yè)技術(shù)學院 護理系，河南 濟源 459000；3.重慶醫(yī)藥高等?？茖W校 護理學院，重慶 400030)

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(±)1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉的化學拆分研究

鄭小紅1，陳潔忠2，胡清偉1，張小娟3Δ

(1.重慶醫(yī)藥高等?？茖W校 藥學院，重慶 400030；2.濟源職業(yè)技術(shù)學院 護理系，河南 濟源 459000；3.重慶醫(yī)藥高等?？茖W校 護理學院，重慶 400030)

目的 獲得1-[(苯甲酰氨基)甲基]-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)的2種旋光異構(gòu)體。方法 以(±)BTIQ為原料，光學純樟腦磺酸為拆分劑，在丙酮中對其進行反復拆分，比旋光度檢測拆分產(chǎn)物。對BTIQ拆分所得產(chǎn)物進行水解，將水解所得產(chǎn)物1,2,3,4-四氫異喹啉(ATIQ)的比旋光度與文獻報道值進行比較。結(jié)果 經(jīng)2次反復拆分后產(chǎn)物比旋光度不再發(fā)生變化，證明所得產(chǎn)物旋光純度較高，所得到的(-)BTIQ異構(gòu)體收率27.52%(按最高收率50%計算)，比旋光度為-35.65°(CH2Cl2，C=0.5)；(+)BTIQ收率31.55%(按最高收率50%計算)，比旋光度為+35.17°(CH2Cl2，C=0.5)。BTIQ拆分后水解產(chǎn)物ATIQ的比旋光度與文獻報道值一致。結(jié)論 通過拆分法成功同時獲得了(-)BTIQ和(+)BTIQ對映異構(gòu)體，所得產(chǎn)物收率和光學純度均較高，為一步開發(fā)高效低毒的手性抗血吸蟲藥吡喹酮及其他含有四氫異喹啉結(jié)構(gòu)的手性藥物奠定了基礎。

四氫異喹啉；化學拆分；樟腦磺酸

血吸蟲病是一種危害嚴重的熱帶和亞熱帶流行病，目前全球有76個國家和地區(qū)約2億人感染血吸蟲病[1]，近8億人面臨感染威脅，特別是兒童。感染地區(qū)以農(nóng)業(yè)為主的經(jīng)濟欠發(fā)達國家為主，此病給本不富裕的國家和家庭帶來沉重經(jīng)濟負擔和社會健康問題[2]。各國血吸蟲病專家一直致力于研制新型血吸蟲病的治療藥物和治療手段，如多元不飽和花生四烯酸在體外和動物實驗中均被證明具有較強的抗血吸蟲作用[3]，而最近埃及血吸蟲病學者正在研制的幾種疫苗在預防血吸蟲病方面的實驗結(jié)果令人鼓舞[4]。但目前為止，吡喹酮仍然是世界公認的治療血吸蟲病的首選化學治療藥物，目前尚未發(fā)現(xiàn)有其他藥物可以替代或超越吡喹酮的抗血吸蟲作用[5]，遺憾的是吡喹酮的作用機理至今還不明確。

吡喹酮的化學結(jié)構(gòu)中含有一個手性碳原子(見圖1)，現(xiàn)臨床上均以其消旋體入藥。國內(nèi)外研究表明吡喹酮左旋體是優(yōu)勢構(gòu)型[6-8]，而右旋體是造成藥物發(fā)苦及其他副作用的主要原因[9]，對吡喹酮衍生物的研究同樣表明R構(gòu)型在體內(nèi)外試驗中均顯示出比S構(gòu)型更高的藥理活性[10]，因此制備高效低毒的吡喹酮優(yōu)勢異構(gòu)體是血吸蟲病專業(yè)防治機構(gòu)及其他相關專家學者共同關心的問題。

迄今為止，文獻報道要獲取手性吡喹酮主要有不對稱催化合成[11]、逆流色譜聯(lián)合重結(jié)晶[12]及對吡喹酮合成中間體吡喹胺進行化學拆分[13]這幾種方式，但這些方法試劑昂貴、操作繁瑣，收率較低，并沒有被廣泛應用于吡喹酮藥物的生產(chǎn)。

1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)是我國現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)吡喹酮的重要中間體[14]，如能獲得其光學異構(gòu)體，可在不改變現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)路線的情況下實現(xiàn)手性吡喹酮藥物的生產(chǎn)。本文擬采用價廉易得的手性拆分劑樟腦磺酸與(±)BTIQ進行反應生成一對非對映異構(gòu)體鹽，再利用其溶解度的差異從而實現(xiàn)對(±)BTIQ的化學拆分。將拆分產(chǎn)物進行水解，通過水解產(chǎn)物1,2,3,4-四氫異喹啉的比旋光度值與文獻值進行比較以判斷此方法的有效性，(±)BTIQ的拆分及水解路線，以考察拆分產(chǎn)物的旋光性質(zhì)。見圖1。

圖1 (±)1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉(BTIQ)的拆分及四氫異喹啉的合成路線Fig.1 The route of resolution from (±)BTIQ and the synthetic route of tetrahydroisoquinoline

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑 WZZ-1型自動指示旋光儀(上海物理光學儀器廠)；PB602-E型電子天平(上海梅特勒托利多公司)。L-(-)和D-(+)樟腦磺酸(分析純，上海晶純試劑有限公司)；(±)BTIQ(由重慶醫(yī)科大學藥物化學與生物材料研究室提供，含量>99%)；二氯甲烷、丙酮等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 (±)BTIQ的化學拆分：

① 將11.42g(0.04 mol)(±)BTIQ用100 mL丙酮溶解，向其中按摩爾比1︰0.5的比例加入0.02 mol光學純L-(-)樟腦磺酸拆分劑，持續(xù)攪拌30 min，再于4 ℃靜置24 h，有大量白色粉末狀固體析出。

② 過濾，用15 mL冰丙酮分3次洗滌濾餅，收集濾液備用。濾餅用過量1.0 mol/L氫氧化鈉溶液堿化處理(使BTIQ游離出來)，堿化后水溶液用30 mL二氯甲烷分3次萃取，收集并合并有機層，減壓蒸餾并干燥，得到白色粉末1.97 g，其比旋光度值為[α]20=-22.56(CH2Cl2， C=0.5)，記為(-)BTIQ-1。

③ 向步驟“②”的濾液繼續(xù)加入0.02 mol光學純D-(+)樟腦磺酸拆分劑，重復上述步驟①和②，得到白色粉末，記為(+)BTIQ-1。

為提高產(chǎn)物光學純度，將步驟②和③中所得拆分產(chǎn)物進行2次重復拆分，拆分方法同上，(-)BTIQ-1或(+)BTIQ-1與拆分劑樟腦磺酸的摩爾比為1︰0.8。第2次反復拆分產(chǎn)物分別記為(-)BTIQ-2和(+)BTIQ-2，第3次反復拆分產(chǎn)物記為(-)BTIQ-3和(+)BTIQ-3。

1.2.2 (±)BTIQ的水解：稱取0.56 g(2 mmol)(-)BTIQ置于100 mL單口圓底燒瓶中，加入2 mol/L鹽酸溶液20 mL，磁力攪拌，加熱回流，薄層色譜監(jiān)控反應進程，4 h后停止加熱和攪拌，反應液冷卻至室溫，有片狀晶體析出，過濾，收集濾液，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)進行濃縮，得到淡黃色油狀物。向油狀物中加入10 mL乙腈后進行磁力攪拌，逐漸析出白色固體，持續(xù)攪拌30 min后不再有白色固體析出，過濾，干燥。

2 結(jié)果

2.1 (±)BTIQ的化學拆分 (-)BTIQ-1為白色粉末1.97g，其比旋光度值為[α]20=-22.56(CH2Cl2，C=0.5)。(+)BTIQ-1為白色粉末2.73g，其比旋光度值為[α]20=+24.02(CH2Cl2， C=0.5)，3次重復拆分結(jié)果見表1。

表1 (-)BTIQ和(+)BTIQ的拆分收率及比旋光度測定數(shù)據(jù) (CH2Cl2，C=0.5，n=3)Tab.1 The yield and specific rotation of (-)BTIQ and (+) BTIQ(CH2Cl2，C=0.5，n=3)

2.2 (±)BTIQ的水解 得白色粉末，熔點為265 ℃～267 ℃，與文獻報道值吻合[15]，經(jīng)測定其比旋光度值為[α]20=-79.90(CHCl3，C=1.0)，與Roszkowski等[11]采用手性催化合成所得產(chǎn)物進行比較是吻合的[文獻：[α]20=-78.7(CHCl3，C=1.0)。同法，可得(+)ATIQ，比旋光度值為[α]20=+77.70(CHCl3，C=1.0)。

3 討論

化學拆分法是獲得單一對映體的重要手段之一，它是指在化學拆分試劑作用下生成非對映異構(gòu)體，再利用產(chǎn)物物理性質(zhì)的不同而實現(xiàn)手性物質(zhì)的分離，這種方法不需要復雜的設備，加上操作簡單，所以至今仍然是獲得手性藥物的常用方法，在化學拆分法分離過程中拆分劑和拆分溶劑的選擇是關鍵因素[16]。

3.1 拆分劑的選擇 本文所拆分的(±)BTIQ屬于四氫異喹啉類生物堿，呈堿性，可供選擇的手性拆分試劑常見的有酒石酸、扁桃酸、Mosher酸、樟腦磺酸等，但(±)BTIQ結(jié)構(gòu)中是一個仲胺結(jié)構(gòu)，堿性較弱，因此選擇了酸性相對較強的樟腦磺酸為拆分劑，通過簡單酸堿成鹽原理生成得到非對映異構(gòu)體，成鹽反應條件溫和，再利用其溶解度的差別從而實現(xiàn)分離。

3.2 拆分溶劑的選擇 在拆分溶劑的選擇上，研究分別采用常用的3種實驗室溶劑乙醇、丙酮和正丁醇為考察對象對(±)BTIQ進行拆分，其收率(%，最高為50%計)和比旋光度[α]20(CH2Cl2，C=0.5)分別為25.70%、-19.81；31.12%、-20.06；34.50%、-22.56。由此可知在丙酮中進行拆分產(chǎn)物的收率較高，同時產(chǎn)物的旋光純度也是最高的，因此在后續(xù)的實驗中采用丙酮作為拆分溶劑。

3.3 拆分產(chǎn)物旋光純度的考察 考慮實驗條件的普遍性和價格等因素，本文首先采用測定比旋光度值來判斷產(chǎn)物的旋光純度。由于本文所采用的拆分的方法及產(chǎn)物的比旋光度值尚無文獻報道，為驗證此方法的有效性和產(chǎn)物的比旋光度，本研究對拆分產(chǎn)物進行3次重復拆分，第二次重復拆分所得產(chǎn)物的旋光度值比第一次明顯提高，說明重復拆分有利于提高產(chǎn)物的旋光純度，但第三次拆分后產(chǎn)物的比旋光度值不再發(fā)生變化且產(chǎn)物收率有所下降，提示第二次拆分產(chǎn)物已具有較高的旋光純度，增加拆分次數(shù)不但不能提高旋光純度反而降低了產(chǎn)物收率。

為進一步考察產(chǎn)物的旋光純度，將第二次拆分后的產(chǎn)物(-)BTIQ-2和(+)BTIQ-2進行水解后得到(-)ATIQ和(+)ATIQ，經(jīng)比旋光度測定，與Piotr Roszkowski等[11]采用手性催化合成所得產(chǎn)物進行比較可知，本方法所得產(chǎn)物的比旋光度值比采用手性催化所得產(chǎn)物一致，從而再次證明采用本文方法經(jīng)2次拆分后所得產(chǎn)物旋光純度高。

3.4 拆分原理的探討 根據(jù)化學拆分法的基本原理，需要向消旋體中加入等摩爾比的光學純拆分試劑，形成一對非對映異構(gòu)體，再利用其溶解度的差異將其分開[17]。這種方法的主要問題是所生成的一對非對映體在化學結(jié)構(gòu)上也非常相似，根據(jù)相似相溶的原理，很難篩選到適合的溶劑將一對非對映異構(gòu)體很好地分開，實際操作中為提高產(chǎn)物的光學純度往往需要多次重結(jié)晶從而降低了拆分效率。

根據(jù)動力學拆分原理[18]，手性試劑與外消旋體發(fā)生反應生成非對映異構(gòu)體所需的活化能不同，反應速度就不同，當手性試劑物質(zhì)的量少于外消旋體物質(zhì)的量時，反應速度快的對映異構(gòu)體首先發(fā)生反應，從而主要剩下反應速度相對慢的對映異構(gòu)體。

為提高拆分效率，同時更方便快捷地選擇適合的溶劑，本文創(chuàng)新性聯(lián)合利用化學拆分法和動力學拆分法原理，在消旋體與拆分劑的摩爾比選擇上，本研究沒有按化學拆分法選擇1:1的傳統(tǒng)比例，而是只加入了(±)BTIQ一半量的左旋樟腦磺酸作為拆分劑，此時，反應速度快的(-)BTIQ異構(gòu)體首先與拆分劑發(fā)生反應生成鹽，剩下的主要是反應速度較慢的另外一種異構(gòu)體(+)BTIQ，從而拉大了溶解度差異，利于拆分溶劑的快速篩選。但在成鹽反應中反應速度慢的(+)BTIQ異構(gòu)體也有少部分與拆分劑反應生成鹽，所以需要進行重復拆分，以提高產(chǎn)物的旋光純度。

本研究以消旋1-(苯甲酰氨基)甲基-1,2,3,4-四氫異喹啉為原料，采用手性樟腦磺酸為拆分劑，在丙酮溶劑中，經(jīng)2次反復拆分可同時獲得一對對映異構(gòu)體。該方法操作簡單，拆分效率高，同時初步證明產(chǎn)物具有較高的光學純度，為一步開發(fā)高效低毒的手性抗血吸蟲藥吡喹酮提供新方法和新選擇，從而也將為闡明手性吡喹酮的抗血吸蟲作用機制奠定物質(zhì)基礎。同時，該方法所獲得的(+)和(-)BTIQ也將會為合成含有四氫異喹啉結(jié)構(gòu)的其他手性藥物提供重要的手性藥物中間體，具有進一步深入研究的價值。

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(編校：王冬梅)

Chemical resolution on (±)1-(Benzamidomethyl)-1,2,3,4-tetrahydro-isoquinoline

ZHENG Xiao-hong1, CHEN Jie-zhong2, HU Qing-wei1, ZHANG Xiao-juan3Δ

(1.Department of Pharmacy, Chongqing Medical and pharmaceutical College, Chongqing 400030, China; 2.Department of Nursing, Jiyuan Vocational and Technical College, Jiyuan 459000, China; 3.Department of Nursing, Chongqing Medical and Pharmaceutical College, Chongqing 400030, China)

ObjectiveTo obtain two types of optical isomers from 1-(Benzamidomethyl)-1,2,3,4-tetrahydro-isoquinoline(BTIQ). Methods(±)BTIQ as raw materials, optically pure camphor sulfonic acid as resolution agent was used and repeated resolution in acetone, And the resolution product was detected by specific optical rotation. The product of BTIQ was hydrolyzed, and the ratio of ATIQ was compared with that of the literature. ResultsAfter two repeated chemical resolutions, the specific rotations of both enantiomers are no longer changed. It was showed that the products of higher optical purity. The specific rotation of both isomers are -35.65°(CH2Cl2, C=0.5)with the yield of 27.52%，and +35.17°(CH2Cl2, C=0.5) with the yield of 31.55% respectively. The specific rotation value of chiral 1,2,3,4-tetrahydroisoquino line (ATIQ) which was the hydrolysis product of BTIQ consistent with values reported in the literature.ConclusionThe (-)BTIQ and (+) BTIQ enantiomers were successfully obtained by the method of resolution, and the yield and optical purity of the obtained products are higher, laying the foundation for the further development of high efficiency, low toxicity of chiral schistosomicide (praziquantel) and other containing tetrahydroisoquinoline structure of chiral drugs.

tetrahydroisoquinoline; chemical resolution; camphor sulfonic acid

重慶市衛(wèi)生和計劃生育委員會面上項目(20142120)

鄭小紅，女，博士，講師，研究方向：抗微生物藥物合成、篩選及作用機制，E-mail：liuyincen@163.com；張小娟，通訊作者，女，博士，副教授，研究方向：兒科藥物開發(fā)與研究，E-mail：iwishhh@163.com。

R961

A

1005-1678(2015)08-0170-04