氘标记盐酸苯环壬酯的合成

史卫国，陈家骏，樊士勇，何新华，陈兰福，龚雄麒，仲伯华

（军事医学科学院 毒物药物研究所，北京 100850）

盐酸苯环壬脂（Phencynondte Hydrochloride，商品名：飞赛乐），化学名称为：α－苯基－α－环戊基－α－羟基乙酸－9α－［N－甲基－3－氮杂双环（3，3，1）壬］酯盐酸盐，是军事医学科学院毒物药物研究所研制的抗胆碱一类新药，主要用于预防晕动症［1－3］。临床研究［4－9］结果表明，盐酸苯环壬酯对各种原因导致的眩晕症，锥动脉供血不足引起的眩晕、位置性眩晕、美尼尔氏病等具有较好的疗效（有效率94.0%），优于临床首选抗晕药眩晕停（有效率67.9%），且起效时间快。盐酸苯环壬酯分子中有一个手性中心，具有两个光学异构体，目前正在进行光学异构体左旋苯环壬酯的研究和开发，以期进一步提高药效，降低毒副作用。

稳定性同位素无放射性，物理性质稳定，对人体无害，可采取化学合成的方法将其标记到药物分子中去，标记药物的浓度可运用气相色谱－质谱联用（GC－MS）或液相色谱－质谱联用（LCMS）方法检测，具有较高的测试专属性和灵敏度［10］。因此，近年来稳定同位素示踪技术在临床药代动力学研究中的应用日益广泛。盐酸苯环壬酯用药剂量小、代谢产物多，为了开展盐酸苯环壬酯及其光学异构体药代动力学研究，确定代谢途径，进行代谢差异比较等，本工作拟合成氘标记的盐酸苯环壬酯。

1 主要实验材料

环己酮（AR）、溴代环戊烷（AR）、D5－溴苯（AR）、重氮甲烷（AR）：均为Sigma公司产品；甲醛（AR）、冰乙酸（AR）、氯化铵（AR）、盐酸（AR）、氢化钠（AR）：国产试剂，国药集团化学试剂公司产品。温度计读数未经校正；高分辨质谱仪（MS）：Finnigan MAT 90；超导核磁共振仪（NMR）：日本电子JNM－ECA－400型。

2 实验方法

氘代盐酸苯环壬酯的化学结构示于图1。由图1可知，苯环壬酯分子中的苯环及环戊基均可作为标记位置，据此设计的合成路线示于图2。由于氘代苯衍生物原料易得，价格较低廉，故选择氘代溴苯为氘代试剂。以五氘溴苯（含氘99%，Sigma产品）为原料，先由格氏反应生成α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸乙酯（化合物5），通过水解生成中间体6，经成盐纯化，再甲酯化制备得到化合物7，最后，化合物7与化合物2进行酯交换反应，再与盐酸成盐，得到盐酸氘代苯环壬酯（化合物8）。

2.1 3－甲基－3－氮杂双环［3，3，1］壬－9－α－醇（化合物2）的合成

将14.7g（1.5mol）环己酮、123g（1.8mol）甲胺盐酸盐、375mL甲醛水溶液（含量36%）和2 000mL冰醋酸依次加入到5 000mL三口瓶中，95℃水浴加热回流反应4h；降温到50℃，向反应液中加入130mL浓盐酸，继续搅拌30min，减压蒸除醋酸溶液，加水1 500mL，得红色水溶液。加入固体碳酸钾调pH＝9，析出棕色油状物。用氯仿提取，无水硫酸镁干燥。蒸除溶剂后，向残留物中加400mL乙醇、100mL乙酸酐，室温放置过夜。之后用盐酸将反应混合物酸化，加1 500mL水溶解生成的盐酸盐，用氯仿洗涤3次。加入碳酸钾，析出油状物，氯仿提取，无水碳酸钾干燥。蒸除溶剂后减压蒸馏，收集68～70℃／266～400Pa馏分，得无色液体35.4g（化合物1），产率13%。

图1 氘代盐酸苯环壬酯的化学结构

图2 氘代盐酸苯环王酯的化学合成路线

将35g上一步产物与700mL冰醋酸混合，再加入2g氧化铂，室温低压氢化，氢气初压5kg／cm2，约1.5h后不再吸收氢气，反应完成。滤去催化剂，浓缩去除溶剂，加300mL水溶解残留物，滴加5mol／L氢氧化钠溶液碱化，乙醚提取析出物，加无水碳酸钾干燥。浓缩，减压加热（60℃／800Pa）升华，得白色固体31g，此为化合物2。熔点94.5～95.5℃，产率88%。

2.2 环戊基乙醛酸乙酯（化合物4）的合成

取10.5g（0.42mol）镁屑置于250mL无水乙醚中，滴加160mL含60g（0.4mol）溴代环戊烷的乙醚溶液，滴加完毕后继续回流反应4h，格氏试剂制备反应完成。称取117g（0.8mol）草酸二乙酯，加120mL无水乙醚，充高纯氮气，冰盐浴冷却，滴加制备的格氏试剂，使反应温度不高于0℃，滴加完成后于室温搅拌2h，向反应液中滴加溶有21g氯化铵的水溶液120mL，室温搅拌20min，分离醚层，水洗，无水硫酸镁干燥4～6h。滤除干燥剂，蒸除溶剂，减压蒸馏，收集120～124℃／2 000Pa馏分，得37.3g无色油状液体。

2.3 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸（化合物6）的合成

将0.66g（0.027mol）镁屑置于40mL无水乙醚中，充高纯氮气，加入4.0g（0.025mol）D5－溴苯，回流2.5h，格氏试剂制备完成。取4.1g（0.024mol）上步制备的环戊基乙醛酸乙酯（化合物2）溶于50mL无水乙醚，充高纯氮气，用冰盐浴冷却，滴加制备的格氏试剂，控制反应温度＜0℃，室温搅拌40min，温热回流40min。冷却至0℃，滴加30mL含2g氯化铵的水溶液，分离，水洗，无水硫酸镁干燥。蒸除溶剂后减压蒸馏，收集84～100℃／2 666Pa馏分。

粗产品与5%的KOH甲醇溶液混合，置于50℃水溶中加热搅拌4h，蒸除甲醇，加20mL水溶解生成的α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸钾盐。滴加2mol／L盐酸酸化，乙醚提取析出物，水洗，干燥。蒸除溶剂，用30mL 10%碳酸钠水溶液溶解，滴加2mol／L盐酸酸化，有固体析出，过滤，真空干燥，得白色固体2.53g，产率45.9%，熔点144～145℃。

2.4 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸甲酯（化合物7）的合成

将2.5g（0.011mol）化合物6（α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸）溶于20mL乙醚，导入重氮甲烷至溶液呈浅黄色，减压蒸馏，收集85～87℃／4 776.27Pa馏分，得无色油状液体2.43g。

2.5 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸－9α－［N－甲基－3－氮杂双环（3，3，1）壬］酯盐酸盐（化合物8）的合成

将2.41g（0.01mol）α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸甲酯（化合物7）溶于100mL无水正庚烷，加1.5g（0.009 7mol）3－甲基－3－氮杂双环［3，3，1］壬－9－α－醇（化合物 2），搅拌至溶解，再加入100mg氢化钠，待放出气泡平静后，搅拌，逐渐升高温度至126℃，反应1.5h，冷却至室温，再加入30mg氢化钠、20mL正庚烷，反应1.5h，反应完成。减压蒸除溶剂，加30mL乙醚、10mL水，搅拌5min，分出醚层，水洗，无水硫酸镁干燥。滤除干燥剂，蒸除乙醚，使得液体体积为20mL，加18mL 2mol／L盐酸，搅拌，分出乙醚，静置，冷却水溶液，有固体析出，过滤，得到白色结晶2.83g，熔点196～197℃。

3 结果与讨论

3.1 环戊基乙醛酸乙酯（化合物4）

环戊基乙醛酸乙酯的 MS－EI（m／z）：170（3.94）、140 （1.48）、99 （1.48）、98 （2.60）、97（38.64）、96 （6.65）、95 （10.43）、70 （5.80）、69（100）、68 （4.15）、67 （8.28）、66 （1.05）、65（1.86）、55（4.67）、53（1.85）、45 （1.43）。

3.2 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸（化合物6）

α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸的 MS－EI（m／z）：225 （1.65）、181 （13.41）、180 （100）、179（2.78）、158 （5.24）、157 （55.33）、156 （4.12）、112（15.17）、111 （9.73）、110 （43.42）、109（12.34）、108 （2.12）、84 （9.54）、83 （4.30）、82（19.44）、81（4.64）、80（2.82）。由质谱计算得其氘丰度为99%。

3.3 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸甲酯（化合物7）

α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸甲酯的 MS－EI（m／z）：239（1.43）、181 （13.51）、182 （1.11）、180 （100）、179 （5.36）、172 （1.23）、171（11.27）、170 （4.76）、113 （1.08）、112 （13.40）、111 （6.84）、110 （52.86）、109 （8.44）、108（1.49）、84 （6.15）、83 （3.14）、82 （19.84）、81（3.17）、80 （2.17）、79 （2.38）。

3.4 α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸－9α－［N－甲基－3－氮杂双环（3，3，1）壬］酯盐酸盐（化合物8）

α－环戊基－α－D5－苯基羟乙酸－9α－［N－甲基－3－氮杂双环（3，3，1）壬］酯盐酸盐的 MS－EI（m／z）：363 （7.09）、362 （29.82）、361 （2.84）、220（9.10）、181 （5.94）、180 （47.82）、179 （1.33）、155（2.65）、154 （24.90）、139 （13.80）、138（100）、112 （4.57）、110 （4.74）、96 （6.28）、95（39.03）、94 （2.79）、93 （2.47）、84 （4.01）、82（4.30）、58（37.12）、59（9.96）。由质谱计算得氘丰度为99%。

1H－NMR图谱中，δ7.2～7.6苯环氢信号消失。1H－NMRδ：2.99（m，1H，CH－）、1.30～1.71（m，8H，4CH2－）、5.06（d，1H，CH－）、2.06（brs，1H，CH－）、1.30～1.71（m，2H，CH2－）、1.87～1.96（m，2H，CH2－）、1.30～1.71（m，1H，CH2－）、2.76（m，1H，CH2－）、2.26（brs，1H，CH－）、2.19～3.10（m，2H，CH2－ ）、3.81（d，1H，J ＝ 12.3Hz，CH2－）、3.73（d，1H，J ＝ 12.4Hz，CH2－ ）、2.91（d，3H，CH3－）、3.12（br，1H，－OH）、10.41（br，1H，N－H）。未氘代的苯环壬酯的1H－NMRδ：7.63（d，1H，J ＝7.6Hz，CH－、7.35（t，1H，J12＝ 6.8Hz；J23＝ 8Hz，CH－）、7.29（m，1H，CH－ ）、7.35（t，1H，J12＝6.8Hz；J23＝8Hz，CH－）、7.63（d，1H，J ＝7.6Hz，CH－ ）、2.99（m，1H，CH－）、1.30～1.71（m，8H，4CH2－）、5.06（d，1H，CH－）、2.06（brs，1H，CH－）、1.30～1.71（m，2H，CH2－）、87～1.96（m，2H，CH2－）、1.30～1.71（m，1H，CH2－）、2.76（m，1H，CH2－）、2.26（brs，1H，CH－）、2.19～3.10（m，2H，CH2－ ）、3.81（d，1H，J＝12.3 Hz，CH2－）、3.73（d，1H，J ＝12.4Hz，CH2－ ）、2.91（d，3H，CH3－）、3.12（br，1H，－OH）、10.41（br，1H，N－H）。该结果说明所合成的产物为目标产物。

4 结 论

以氘代溴苯为起始原料，通过格式反应得到格式试剂C6D5MgBr，进一步反应得到苯环氘代的重要中间体化合物5；接着，将化合物5的甲醇溶液在5%KOH存在下加热回流水解反应，脱除乙酯保护基得到化合物6；再与重氮甲烷反应得到化合物7，最后通过化合物7与化合物2的阴离子缩合，得到终产物目标化合物8。再与盐酸成盐，得到氘代的盐酸苯环壬酯。实验所用的起始物氘代苯化合物商业购买方便，引入反应步骤简便，实验条件容易控制，得到了高丰度的氘代盐酸苯环壬酯，通过质谱（MS），核磁（1H－NMR）确证了化合物结构。所制备的氘代盐酸苯环壬酯纯度好，能够满足进一步的药代动力学实验要求。

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