N-硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖的合成与表征
2013-04-07刘玮炜吴杨全龚峰陶传洲郭维维
刘玮炜,吴杨全,龚峰,陶传洲,郭维维
(1.淮海工学院 制药工程系,江苏 连云港222005;2.江苏省海洋资源开发研究院,江苏 连云港222005;3.常州大学 石油化工学院,江苏 常州213164;4.徐州师范大学 化学化工学院,江苏 徐州221116)
氨基葡萄糖是甲壳素降解的最终产物[1],不仅用于治疗骨关节炎,同时具有抗病毒及抗肿瘤活性[2].通过对其靶向性研究,发现氨基葡萄糖及其衍生物作用于肿瘤、艾滋病病毒,都有很好的抑制活性,且对人体的正常细胞影响不大[3].硝基化合物广泛用于医药、农药等化工产品的生产[4-5].硝基是一种重要的生物活性单元,能够干扰血吸虫及微生物的酶系统,能够与厌氧菌的脱氧核糖核酸结合达到抗菌杀虫作用[6-7].含硝基的抗菌药物具有杀菌性强、副作用小、性质稳定,与其他药物结合可增强其药效[8].因此,对于硝基化合物的研究具有重要的意义,在氨基葡萄糖分子中引入硝基,有助于开发新的医药及功能材料.本文研究以D-氨基葡萄糖盐酸盐和间硝基苯甲酸/对甲基苯甲酸为原料,以N,N-二环已基碳二亚胺(DCC)为脱水剂,合成 N-硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖.
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
1)仪器.Bruker-Avance型核磁共振仪(300MHz,CDCl3,四甲基硅烷为内标),WRS-1B数字熔点仪(上海精密仪器科学仪器有限公司),FT-IR红外仪器(德国Bruker公司,KBr压片).
2)试剂.D-氨基葡萄糖盐酸盐,间硝基苯甲酸,对甲基苯甲酸,N,N-二环已基碳二亚胺(DCC),二氯甲烷,石油醚,乙酸乙酯,乙酸酐,丙酮,三乙胺,氢氧化钠,吡啶等,均为化学纯或分析纯.
1.2 合成步骤
1.2.1 1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖的合成[9-11]D-氨基葡萄糖分子内有多个反应中心(-OH和-NH2),在化学修饰中均体现出较高的反应活性,故需先将-OH加以保护.在水溶液中,D-氨基葡萄糖与对甲氧基苯甲醛反应并以希夫碱形式沉淀,获得70%的白色固体.吡啶中以乙酸酐作为酰化试剂,得到75%左右的酰化产物.将酰化的丙酮溶液中,用盐酸水解希夫碱,释放出氨基,并以盐酸盐形式沉淀(定量)出,即得到1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖盐酸盐.
1.2.2 N-硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖的合成 在50mL的圆底烧瓶中加入0.766g(0.002mol)的1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖和0.202g(0.002mol)的三乙胺,溶于15mL的二氯甲烷中,反应30min.然后,加入0.501g(0.003mol)的间硝基苯甲酸/对硝基苯甲酸,在冰水浴中向其滴加含有0.618g(0.003mol)DCC的二氯甲烷15mL溶液,滴加完毕升温到40℃.用TLC跟踪反应进度,4h反应结束.
用体积比为3∶2的乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂,可得白色固体N-对硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖和 N-间硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖,前者产率为75%,熔点为220~222℃;后者产率为72%,熔点为170~171℃.
2 结果与讨论
2.1 核磁共振分析
产物的氢质子核磁共振波谱(1H NMR)检测结果.
1)1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(δ):5.46(d,J=8.6Hz,1H,H-1),5.10~4.97(m,2H,H-3,H-4),4.31(dd,J=12.4,4.6Hz,1H,H-6),4.08(dd,J=12.4,2.1Hz,1H,H-5),3.85~3.78(m,1H,H-6′),3.02(t,J=9.1Hz,1H,H-2),2.17(s,3H,CH3),2.09(d,J=3.8Hz,6H,2CH3),2.03(s,3H,CH3).
2)N-对硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(δ):8.27(t,J=8.7Hz,2H,Ar-H),7.86(d,J=8.8Hz,2H,Ar-H),6.61(d,J=9.5Hz,1H,NH),5.82(d,J=8.7Hz,1H,H-1),5.26(dq,J=18.9,9.5Hz,2H,H-3,H-4),4.55(dd,J=19.0,9.4Hz,1H,H-6),4.34~4.24(m,1H,H-5),4.16(dd,J=12.5,2.0Hz,1H,H-6′),3.88(ddd,J=9.5,4.5,2.1Hz,1H,H-2),2.11(d,J=3.0Hz,3H ,CH3),2.06(t,J=6.2Hz,6H,2CH3),2.01(s,3H,CH3).
3)N-间硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(δ):8.53(s,1H,Ar-H),8.32(d,J=7.8Hz,1H,Ar-H),8.12(d,J=7.6Hz,1H,Ar-H),7.63(t,J=8.0Hz,1H,Ar-H),6.97(d,J=9.5Hz,1H,NH),5.85(d,J=8.7Hz,1H,H-1),5.40(t,J=10.0Hz,1H,H-3),5.24(t,J=9.7 Hz,1H,H-4),4.60(dd,J=19.0,9.8Hz,1H,H-6),4.31(dd,J=12.4,4.9Hz,1H,H-5),3.96~3.87(m,1H,H-6′),3.47(dd,J=11.0,7.0Hz,1H,H-2),2.11(s,3H,CH3),2.06(d,J=12.2Hz,6H,2CH3),2.03(s,3H,CH3).
2.2 红外谱图分析
产物傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析检测结果.
1)1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(ν,cm-1):3 233(NH),2 952(CH3),1 754(C=O),1 670(NH2),1 221,1 040(C-O),903(β,C-H).
2)N-对硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(ν,cm-1):3 314(NH),2 964(CH3),1 753(C=O),1 659(NH),1 541(苯环骨架),1 222,1 039(C-O),906(β,C-H).
3)N-间硝基苯甲酰基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖(ν,cm-1):3 314(NH),2 964(CH3),1 753(C=O),1 658(NH),1 541(苯环骨架),1 222,1 039(C-O),906(β,C-H).
2.3 反应条件的选择
实验中,通过薄层色谱(TLC)跟踪及文献调研,发现当1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-氨基葡萄糖、DCC和间硝基苯甲酸/对硝基苯甲酸的摩尔比为1∶1.5∶1.5,反应温度为40℃,反应时间为4h为最佳反应条件.当反应温度高于40℃时,发现溶液变黄,可能有副产物产生;当反应温度低于40℃,反应时间则变长.当投料比低于1∶1.5时,反应不完全;而投料比高于1∶1.5时则有副产物产生.
3 结束语
以D-氨基葡萄糖保护前提下与酸在DCC为脱水剂的条件下合成目标化合物 .与酰氯相比,DCC具有污染小,操作简单及环境友好等优点.
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