氯硝西泮及其代謝產物7-氨基氯硝西泮的化學合成

杜鴻雁, 楊 磊, 任昕昕, 欒玉靜, 于忠山, 趙建強

(1. 公安部物證鑒定中心,北京 100038; 2. 中國科學院 成都有機化學研究所 手性藥物國家工程研究中心,四川 成都 610041; 3. 成都大學 高等研究院,四川 成都 610106)

氯硝西泮(clonazepam)屬于苯二氮卓類藥物,是一種抗驚厥藥,其抗驚厥作用較地西泮或硝西泮強5倍左右。氯硝西泮適用于控制和型癲癇,對失神小發作,嬰兒痙攣、肌陣攣性和運動不能性發作療效較好,是一種廣譜抗癲癇藥[1-2]。近年來,因該類藥物引發的投毒、自殺、誤服等刑事案件時有發生[3-5],且所涉藥物具有單次用藥、劑量小、作用強、體內含量低、代謝速度快等問題,同時國內缺少內標物,給法醫毒物鑒定帶來極大挑戰。鑒于此,合成高純度的氯硝西泮及其代謝產物7-氨基氯硝西泮作為內標物用于法庭毒物分析具有非常重要的實際意義。然而,目前涉及到氯硝西泮和7-氨基氯硝西泮的方法很少,且國內尚無專門生產此類涉案毒物廠家,因此開發針對該化合物的新合成方法迫在眉睫。

Scheme 1

1962年,Sternbach等報道了對位取代的苯胺,經過傅克酰基化反應成中間體M1,該方法如果對位取代基為鹵原子取代時,能夠正常發生反應,但如果對位為硝基取代時反應,首先中間體M1的合成進行困難,溫度高達200 ℃,而且在后續關環成中間體M4時會伴隨六元環副產物的出現[6]。Steiger等報道了對產物直接硝化然后再對其進行還原,但涉及選擇性的問題,具體操作步驟較為復雜[7]。

通過文獻調研可以發現,關于氯硝西泮的合成報道多見于年代較早的文獻以及專利,而這些報道在具體的操作以及應用方面有較大的局限,因此設計開發新的合成路線具有重要的意義。

本文從起始原料2-氰基-4-硝基苯胺出發經氧化偶聯得到中間體M1;M1經酰胺化得到中間體M2;M2經親核取代反應得到M3;M3發生分子內Wittig反應得到關環產物氯硝西泮M4。最后M4經還原反應得到了合成其代謝產物7-氨基氯硝西泮M5(Scheme 1)。合成的中間體及產物的結構經1H NMR和13C NMR進行表征。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Büchi B-545型顯微熔點儀;Bruker 300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內標);Bruker Daltonics型質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)M1的合成[8]

稱取Pd(TFA)2,(276 mg, 1.5 mmol), L(276 mg,1.5 mmol)于封管中,N2保護下加入2-甲基四氫呋喃50 mL,攪拌30 min后,加入S1(1.63 g, 10 mmol)、S2(3.12 g, 20 mmol)、水(25 mL),冰水浴冷卻,注入MsOH(9.6 g, 10 mL),加畢,吹N2封管加熱至100 ℃,反應36 h。冷卻至室溫,加水50 mL,用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并有機相,依次用飽和NaHCO3溶液和飽和NaCl溶液洗滌,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=8/1～5/1)純化得淡黃色固體M11.7g,產率48%;1H NMR (300 MHz, DMSO-d6)δ: 8.56(d,J=58.3 Hz, 2H), 8.11(dd,J=9.4 Hz, 2.7 Hz, 1H), 7.90(d,J=2.7 Hz, 1H), 7.67～7.61(m, 1H), 7.61～7.56(m, 1H), 7.53(m, 2H), 7.00(d,J=9.4 Hz, 1H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 195.3, 156.3, 138.1, 134.9, 131.7, 131.3, 129.9, 129.6, 129.4, 128.8, 127.6, 117.8, 114.0。

(2)M2的合成

稱取中間體M1(4.15 g, 15 mmol),碳酸鈉(3.18g, 30 mmol),加入二氯甲烷50 mL,冰水浴下逐滴滴加S3(3.63 g, 18 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液,加畢10 min后撤去冰水浴,反應完畢后,加水30 mL淬滅反應,分液,收集有機相,水相用二氯甲烷(2×30 mL)萃取,合并有機相,飽和NaCl溶液洗滌一次,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=6/1)純化得白色固體M25.57g,產率93%;1H NMR(300 MHz, CDCl3)δ: 12.34(s, 1H), 8.98(d,J=9.3 Hz, 1H), 8.43(dd,J=9.3, 2.7 Hz, 1H), 8.27(d,J=2.7 Hz, 1H), 7.56～7.49(m, 2H), 7.45(m, 1H), 7.43～7.37(m, 1H), 4.10(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 196.3, 173.2, 145.1, 141.3, 137.1, 132.7, 130.9, 130.5, 130.4, 130.2, 129.7, 129.0, 127.8, 120.6, 30.0。

(3)M3的合成

稱取中間體M2(5.57 g, 14 mmol),加入二甲亞砜50 mL,攪拌狀態下緩慢分批加入NaN3(2.28 g, 35 mmol),加畢體系為黃透明溶液,TLC檢測反應完畢(5～10 min),加水50 mL淬滅反應,乙酸乙酯(3×50 mL)萃取合并有機相,水(3×50 mL)洗滌有機相,最后用飽和NaCl溶液洗滌一次,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=3/1)純化得淡黃色固體M33.65g,產率96%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 11.25(s, 1H), 8.59～8.49(m, 2H), 8.11(d,J=1.6 Hz, 1H), 7.65(d,J=4.6 Hz, 3H), 7.58～7.51(m, 1H), 4.26(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 195.0, 167.7, 143.8, 142.2, 136.4, 133.0, 130.5, 130.4 130.3, 129.7, 127.9, 127.6, 124.8, 122.1, 52.1。

(4) 氯硝西泮M4的合成

稱取中間體M3(3.6 g, 10 mmol),加入無水甲苯60 mL,攪拌狀態下緩慢分批加入PPh3(3.15g, 12 mmol),此時有大量氣泡冒出,待氣體放出完畢,封管加熱至100 ℃,反應5 h,冷卻至室溫,有固體析出,過濾洗滌得淡黃色固體M42.79 g,產率93%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 11.32(s, 1H), 8.37(dd,J=9.0, 2.6 Hz, 1H), 7.74(d,J=2.6 Hz, 1H), 7.69～7.60(m, 1H), 7.52(m, 3H), 7.43(d,J=9.0 Hz, 1H), 4.31(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 169.4, 168.0, 144.4, 141.6, 138.0, 131.8, 131.6, 131.5, 129.9, 127.6, 127.0, 126.5, 125.0, 122.2, 57.1。

(5) 7-氨基氯硝西泮M5的合成

稱取還原鐵粉(10 g, 過量),加入乙酸60 mL加熱至50 ℃,逐滴滴加中間體氯硝西泮M4(1.2 g, 3.8 mmol)的20 mL乙酸溶液,體系變為褐色繼而變為黃色渾濁,20 min左右TLC檢測反應完畢,加水50 mL淬滅反應,體系由黃色渾濁轉為紅棕色,此時鐵粉被磁子吸附,將反應液傾倒入燒杯中二氯甲烷(5×50 mL)萃取,合并有機相,有機相用飽和NaHCO3溶液洗滌至無氣泡冒出,無水Na2SO4干燥,減壓濃縮,殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：PE/EA=5/1)純化得黃色固體M51.02 g,產率94%;1H NMR(300 MHz, DMSO-d6)δ: 10.14(s, 1H), 7.46(s, 4H), 6.91(d,J=8.6 Hz, 1H), 6.74(dd,J=8.6, 2.6 Hz, 1H), 6.16(d,J=2.5 Hz, 1H), 5.11(s, 2H), 4.09(s, 2H);13C NMR(75 MHz, DMSO-d6)δ: 169.3, 169.2, 144.3, 139.4, 131.9, 131.1, 130.5, 129.6, 128.6, 128.0, 127.1, 122.0, 118.1, 112.0, 56.9。

合成M1時采用了氧化偶聯的方法,避免了傅克酰基化反應涉及的過高溫度。合成氯硝西泮M4時,硝基的強吸電子作用導致關環時會得到六元環的副產物,因此采用分子內的Wittig反應,反應完畢后直接過濾得產物,分離過程較簡單。最后采用乙酸為溶劑,使用鐵粉還原M4即可得氯硝西泮的代謝產物7-氨基氯硝西泮M5。

以2-氰基-4-硝基苯胺為起始原料,經氧化偶聯、酰胺化、親和取代反應、分子內Wittig反應、還原反應等反應完成了氯硝西泮的合成。該方法不僅為氯硝西泮提供了一條全新的合成路線,還僅需一步簡單的還原反應即可得到代謝產物7-氨基氯硝西泮,合成方法步驟短,操作安全,后處理簡便,在整個反應過程中僅用到常規的酸堿和溶劑,成本低廉。