无金属催化合成2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷
夏然a,*, 孙莉萍b, 杨西宁c, 渠桂荣d,*
a新乡学院 化学化工学院
b生命科学与技术学院 河南 新乡 453003
c新乡拓新生化股份有限公司 河南 新乡 453000
d河南师范大学化学化工学院 河南 新乡 453007
通讯联系人:夏然,讲师; Tel:0373-3682674; E-mail:ranxia518@hotmail.com; 研究方向:核苷类化合物的合成

共同通讯联系人:渠桂荣,教授; Tel/Fax:0373-3329276; E-mail:quguir@sina.com; 研究方向:核苷药物的合成

摘要

提出了合成2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷的新方法。 以商品化的2,6-二氯嘌呤和四乙酰核糖为原料,在5%(摩尔分数)三氟甲磺酸催化下,得到缩合物2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷。 缩合物在浓H2SO4催化下,以89%的收率得到2,6-二氯嘌呤核苷;在NH3/CH3OH体系中氨解和脱除乙酰基,以92%的收率得到2-氯腺苷。 反应规模可以扩大到100 g,收率未降低。 该方法原料价格低廉,避免使用重金属催化剂,操作简便,中间体及产物可以通过结晶的方法纯化得到,显示出潜在的应用价值。

关键词: 二氯嘌呤核苷; 氯腺苷; 无金属催化; 二氯嘌呤
中图分类号:O622.1 文献标志码:A 文章编号:1000-0518(2015)12-1398-04
Metal-free Synthesis of 2,6-Dichloropurineside and 2-Chloroadenosine
XIA Rana, SUN Lipingb, YANG Xiningc, QU Guirongd
aCollege of Chemistry and Chemical Engineering
bSchool of Life Science and Technology,Xinxiang University,Xinxiang,He'nan 453003,China
cXinxiang Tuoxin Biochemical Co.,Ltd.,Xinxiang,He'nan 453003,China
dCollege of Chemistry and Chemical Engineering,He'nan Normal University,Xinxiang,He'nan 453007,China
Corresponding author:XIA Ran, lecturer; Tel:0373-3682674; E-mail:ranxia518@hotmail.com; Research interests:synthesis of nucleoside drugs

Co-corresponding author:QU Guirong, professor; Tel/Fax:0373-3329276; E-mail:quguir@sina.com; Research interests:synthesis of nucleoside drugs

Abstract

New methods for the synthesis of 2,6-dichloropurineside and 2-chloroadenosine were developed. The key intermediate 2',3',5'-tri- O-acetyl-2,6-dichloropurineside was obtained from the condensation of 2,6-dichloropurine and β-D-ribofuranose 1,2,3,5-tetraacetate under the catalysis of 5% molar fraction of trifluoromethanesulfonic acid. 2,6-Dichloropurineside was obtained by sulfuric acid catalyzed hydrolysis of 2',3',5'-tri- O-acetyl-2,6-dichloropurineside in the yield of 89% and 2-chloroadenosine was obtained from the aminolysis of 2',3',5'-tri- O-acetyl-2,6-dichloropurineside in NH3/CH3OH with the yield of 92%. The starting substrates were all commercially available and affordable. The presented method avoided toxic metal catalysts and chromatography. Moreover, 2-thioadenosine was obtained in reliable yield on a 100 g scale.

Keyword: dichloropurineside; chloroadenosine; metal-free; dichloropurine

2位氯代的嘌呤核苷具有显著的抗肿瘤及抗病毒药物活性,其中,2,6-二氯嘌呤核苷(1)对治疗由支原体引起的感染具有较好的疗效[1]。 2-氯腺苷(2)是一种具有多种药理活性的药物[2,3,4],主要用于治疗肺癌、肝癌、乳腺癌和血癌。 它还用于治疗癫痫病、心肌梗塞、原发性高血压等病,治疗效果好,毒副作用小,是目前在国际上使用频率较高的核苷类抗癌、抗病毒药物。 2,6-二氯嘌呤核苷还可以用于合成2-氯腺苷、腺苷A3受体激动剂[5]等。 2-氯腺苷被用来合成临床上使用的核苷类抗白血病药物克拉屈滨[6]和氯法拉滨[7]。 故2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷的合成具有重要的意义。

目前,文献报道的2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷的合成方法中,最大的缺点是在缩合步骤中用到重金属催化剂,如HgCl2[8] 或SnCl4[9] ,毒性大、易残留、环境污染大,合成效率不高,后处理繁琐,限制了进一步的应用。

我们在研究中[10,11]发现,在熔融状态下,加入5%摩尔分数的三氟甲磺酸,四乙酰核糖(3)和2,6-二氯嘌呤(4)能够顺利缩合,只在2,6-二氯嘌呤的N9位生成C—N键,缩合产物经过脱保护得到2,6-二氯嘌呤核苷,通过氨解得到2-氯腺苷。 与文献[8,9]相比,本文的方法避免了使用重金属催化剂,环境友好,操作更为方便,为2,6-二氯嘌呤核苷、2-氯腺苷及其类似物的合成提供了有效的途径(Scheme 1)。

Scheme 1 The synthetic route of 2,6-dichloropurineside(1) and 2-chloroadenosine(2)

1 实验部分
1.1 仪器和试剂

AC 400型核磁共振仪(德国Bruker公司),DMSO-d6或CDCl3为溶剂,TMS为内标;Q-TofMS/MS型高分辨质谱(美国Waters公司);XRC-1型显微熔点仪(四川大学科仪厂,温度计未校正)。

四乙酰核糖、2,6-二氯嘌呤(纯度>99%,新乡拓新生化股份有限公司)。 所用试剂均为市售分析纯。 POCl3需要重蒸,CH2Cl2和亚硝酸叔丁酯用4A分子筛干燥处理24 h。 其它试剂未经进一步处理。

1.2 实验方法

1.2.1 2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷的合成(5) 四乙酰核糖(1.00 g,3.14 mmol),加热到120 ℃至熔化,加入2,6-二氯嘌呤(0.59 g,3.14 mmol),搅拌,加入催化剂三氟甲磺酸(0.02 mL,0.16 mmol),在真空度0.09 MPa下减压反应1 h,降至室温,反应物逐渐凝固,加入乙醇(10 mL)重结晶,得到2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷,1.29 g,收率91%。

四乙酰核糖(100 g,314 mmol),加热到120 ℃至熔化,加入2,6-二氯嘌呤(59 g,314 mmol),搅拌,缓慢加入催化剂三氟甲磺酸(2.40 mL,15.70 mmol),在真空度0.09 MPa下减压蒸出生成的醋酸,反应5 h,降至室温,反应物逐渐凝固,加入乙醇(200 mL)重结晶,得到2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷,134.74 g,收率96%。

白色固体,mp 162~164 ℃(文献[12] mp 162~163 ℃)。1H NMR(CDCl3,400 MHz), δ:8.26(s,1H),6.21(d, J=5.6 Hz,1H),5.78(t, J=5.6 Hz,1H),5.56(t, J=4.8 Hz,1H),4.44~4.35(m,3H),2.11(s,3H),2.08(s,3H),2.03(s,3H);13C NMR(CDCl3,100 MHz), δ:170.3,169.6,169.4,154.7,152.7,150.6,144.2,133.6,86.1,80.6,73.1,70.5,62.9,20.8,20.5,20.4;HRMS计算值C16H16Cl2N4NaO7 [M+Na+] 469.0288,实测值469.0288。

1.2.2 2,6-二氯嘌呤核苷的合成(1) 2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷(10 g,22.37 mmol),加入到无水乙醇(100 mL)中,慢慢滴加浓H2SO4(5 mL),室温反应10 h,降温,用无水Na2CO3中和,过滤,母液减压浓缩,得到油状物,用90%EtOH重结晶,得到2,6-二氯嘌呤核苷,6.39 g,收率89%。

白色固体,mp 152~154 ℃(文献[9] 152~154 ℃)。1H NMR(DMSO-d6,400 MHz), δ:8.36(s,1H),5.81(d, J=6.0 Hz,1H),5.46(d, J=6.0 Hz,1H),5.19(d, J=4.4 Hz,1H),5.05(t, J=4.8 Hz,1H),4.53~4.48(m,1H),4.12(d, J=4.8 Hz,1H),3.94(d, J=2.8 Hz,1H),3.67~3.51(m,2H);13C NMR(DMSO-d6,100 MHz), δ:156.6,152.9,149.5,140.4,119.8,88.4,86.4,73.9,71.1,62.2;HRMS计算值C10H11Cl2N4O4 [M+H+] 321.0152,实测值321.0152。

1.2.3 2-氯腺苷的合成(2) 2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷(10 g,22.37 mmol),加入到饱和的NH3/CH3OH溶液(100 mL)中,加热到50 ℃,保温反应10 h,降温,减压除去溶剂,得到油状物,用90%EtOH重结晶,得到2-氯腺苷,6.21 g,收率92%。

白色固体,mp 154~156 ℃(文献[13] mp 155 ℃)。1H NMR(DMSO-d6,400 MHz), δ:8.37(s,1H),7.83(brs,2H),5.81(d, J=6.0 Hz,1H),5.47(d, J=6.0 Hz,1H),5.19(d, J=4.8 Hz,1H),5.05(t, J=4.8 Hz,1H),4.52~4.48(m,1H),4.12~4.09(m,1H),3.93(d, J=3.6 Hz,1H),3.67~3.62(m,1H),3.56~3.51;13C NMR(DMSO-d6,100 MHz), δ:156.3,152.9,149.8,140.8,118.7,84.5,84.0,76.1,75.4,61.3;HRMS计算值C10H13ClN5O4 [M+H+] 302.0651,理论值302.0658。

2 结果与讨论
2.1 缩合反应的优化

以1,2,3,5-四- O-乙酰基- β-D-核糖和2,6-二氯嘌呤为反应底物,考察了催化剂、反应温度和反应时间对缩合反应的影响,结果见表1

表1 反应条件优化 a Table 1 Optimization of reaction conditions a.

以摩尔分数10%的SnCl4为催化剂,在100 ℃反应1 h,反应没有发生。 当提高温度至120 ℃,反应1 h,收率可以达到85%。 当不加催化剂时,在同样的条件下,反应没有发生,说明文献[9]报道的SnCl4能有效促进反应的发生。 为了筛选出非金属催化剂,考察了一系列有机酸作为催化剂。当使用对甲苯磺酸、三氟乙酸时,收率达到76%和89%。 三氟甲磺酸能够进一步提高收率,达到91%。 当将催化剂的量降低至5%时,收率没有降低。 当继续降低至2%时,收率降低至69%,说明最佳的催化剂投加量为5%。 当反应温度升高至150 ℃时,反应物开始有部分碳化,造成收率降低至78%。 最后,我们考察了反应时间对收率的影响,结果显示,当反应时间为0.5 h时,收率为74%,时间为2 h时,收率90%,所以最佳的反应时间为1 h。 需要指出的是,当反应规模扩大到100 g时,反应时间需要增加到5 h,收率96%,而反应1 h时,收率仅63%,说明反应规模扩大需要更长的反应时间。

2.2 氯代和氨解条件的选择

常用的脱除乙酰基的体系有NH3/CH3OH、NaOCH3/CH3OH等,这些条件均为碱性环境。 因为嘌呤6位的氯原子非常活泼,在脱除乙酰基的同时,6位的氯原子会被—NH2或CH3O—取代,生成副产物,所以,这些方法不适合2,6-二氯嘌呤核苷的合成。 经过探索发现,酸性条件既能脱除乙酰基,又能防止6位氯原子的取代反应。 最终,以浓H2SO4为催化剂,以无水EtOH为反应溶剂。

在2-氯腺苷的合成中,NH3/CH3OH体系既能脱除乙酰基,又能使6-Cl氨解。 2-Cl性质比6-Cl稳定,即使在加热的条件下,也不会发生氨解反应。

3 结 论

我们发展了一种有效合成2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷的新方法。 以廉价的、商品化的2,6-二氯嘌呤和四乙酰核糖为原料,在5%三氟甲磺酸催化下,在熔融状态发生缩合反应,得到缩合物2',3',5'-三- O-乙酰基-2,6-二氯嘌呤核苷。 缩合物在浓H2SO4催化下,以无水EtOH为反应溶剂,以89%的收率得到2,6-二氯嘌呤核苷;在NH3/CH3OH体系中氨解和脱除乙酰基,以92%的收率得到2-氯腺苷。 缩合反应可以扩大到100 g的反应规模,收率没有降低。 对比传统方法,该方法避免使用重金属催化剂,操作简便,中间体及产物可以通过结晶的方法纯化得到,非常适合于实验室内对2,6-二氯嘌呤核苷和2-氯腺苷的合成,具有潜在的应用价值。

参考文献
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