新型放疗增敏剂硝基吲唑衍生物的合成及其晶体结构*

周晓靓，王荣先，施培基，王 浩

(中国医学科学院 放射医学研究所，天津 300192)

·制药技术·

新型放疗增敏剂硝基吲唑衍生物的合成及其晶体结构*

周晓靓，王荣先，施培基，王 浩

(中国医学科学院 放射医学研究所，天津 300192)

以1H-吲唑-3-羧酸为起始原料，经过硝化和酯化反应制得5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)；2与1-氯-二乙胺基乙烷偶联后水解成盐合成了一个新型的放疗增敏剂硝基吲唑衍生物——1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基-1H-吲唑-3-羧酸盐酸盐(4)，总收率13%，其结构经1H NMR，MS和X-射线单晶衍射表征。4属斜方晶系，空间群Pbca(no.61),晶胞参数a=17.218(3)Å,b=8.397(2)Å,c=21.955(4)Å,V=3174.2Å3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095。

吲唑;药物合成;放疗增敏剂;晶体结构

如何提高肿瘤乏氧细胞对射线敏感性成为提高放疗效果的重要研究课题之一[1-2]。硝基咪唑(MISO)是最有代表性的一类乏氧细胞增敏剂，但临床实验显示MISO的神经毒性限制了其用药剂量，从而未能达到理想的治疗效果[3]。

在前期的研究[4]中我们发现,硝基吲唑类化合物也具有较好的放疗增敏作用。为了降低药物的亲酯性，减少其在中枢神经系统的分布，本文以1H-吲唑-3-羧酸为起始原料，经硝化和酯化反应制得5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)；2与1-氯-二乙胺基乙烷偶联后水解成盐合成了一个新型的放疗增敏剂硝基吲唑衍生物——1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基-1H-吲唑-3-羧酸盐酸盐(4，Scheme 1)，总收率13%，其结构经1H NMR，MS和X-射线单晶衍射表征。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Buchi 540型熔点仪(温度未校正)；Varian Mercury Vx 300型核磁共振仪(D2O为溶剂，TMS为内标)；ZAB-HS型质谱仪；D/Max-2500型18kW型X-射线衍射仪。

1H-吲唑-3-羧酸(含量98%)，北京偶合科技；2-二乙氨基氯乙烷盐酸盐(含量98%)，阿法埃莎化学；其余所用试剂均为分析纯，其中无水乙醇经4Å分子筛干燥。

1．2 合成

(1)5-硝基吲唑-3-羧酸(1)的合成

在四口瓶中加入发烟硝酸15mL，冰盐浴冷却，搅拌下滴加浓硫酸15mL，于0℃～2℃分次加入1H-吲唑-3-羧酸4.87g，加毕，于0℃～2℃反应15min；于室温反应5h。反应液倾入冰水中，析出大量固体，抽滤，滤饼用95%乙醇洗涤，干燥得白色固体14.55g，收率73%，m.p.244℃～245℃，Rf=0.67[展开剂：V(正丁醇)∶V(水)∶V(乙酸)=3∶1∶1]。

(2)5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(2)的合成

在反应瓶中加入14.0g(19mmol),无水乙醇50mL(860mmol)和浓硫酸7.6mL，搅拌下回流反应8h。反应液倾入碎冰中，析出固体，过滤，滤饼用水洗涤至中性，干燥得白色固体23.84g，收率84.6%，Rf=0.575[展开剂：A=V(乙酸乙酯)∶V(环己烷)=1∶2]。

(3)1-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(3)的合成

在反应瓶中加入无水乙醇20mL和金属钠0.58g，搅拌使其溶解；于10℃加入23.5g(15mmol);缓慢滴加2-二乙氨基氯乙烷盐酸盐3.1g(23mmol)的乙醇(10mL)溶液，滴毕，于室温反应4h。反应液减压旋干得红色油状物，经加压硅胶柱层析(洗脱剂：A=1∶2)纯化得黄色固体31.0g，收率20%，Rf=0.583(展开剂:A=1∶2)和黄色油状物2-[2-(二乙基氨基)乙基]-5-硝基吲唑-3-羧酸乙酯(5)1.296g，收率26%，Rf=0.278(展开剂：A=1∶2)。

(4)4的合成

在反应瓶中加入30.38g(1.1mmol)和甲醇10mL，冰盐浴冷却，搅拌下滴加1mol·L-1NaOH溶液1.5mL，滴毕，于0℃以下反应30min。加少许碎冰，滴加1mol·L-1盐酸中和至pH 3，减压蒸除溶剂，残余物用95%乙醇重结晶得类白色固体40.25g，收率71%，m.p．235℃；1H NMRδ:7.56～8.64(m,3H),4.72～4.76(t,2H),3.63～3.67(t,2H),3.10～3.17(q,4H),1.06～1.11(t,6H);MSm/z:304.9。

2 结果与讨论

在5-硝基吲唑-3-羧酸的硝化反应中，反应温度的控制非常重要。冰浴条件下得到的单硝化产物，反应温度高于20℃，反应液颜色由橙黄色变为黑褐色，得到过度硝化产物5，7-二硝基吲唑-3-羧酸。

在3的合成中，由于吲唑五元环上的氢原子能够发生1-位和2-位的互变异构。1-位取代后会得到一个稳定的2-位取代副产物(5,Chart 1)。

图 1 4的晶体结构Figure 1 Crystal structure of 4

由于取代位点的确证难度较大，为此我们将4和5分别进行下步水解，得到了1-位取代产物(4)的单晶，并进行了X-单晶衍射分析，从而对取代位点进行了确证(单晶培养方法[5]：以95%乙醇为溶剂，适量4，在室温下静置数日慢慢挥发溶剂析出无水透明单晶4，选取0.12mm×0.18mm×0.20mm的透明晶体用于结构测定)。

4的晶体结构见图1。晶体结构解析表明，4属斜方晶系，空间群Pbca(no.61)晶胞参数a=17.218(3)Å,b=8.397(2)Å,c=21.955(4)Å,V=3174.2Å3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095。

[1] Miyake K,Shimada M,Nishioka M.The novel hypoxic cell radiosensitizer,TX-1877has antitumor activity through suppression of angiogenesis and inhibits liver metastasis on xenograft model of pancreatic cancer[J].Cancer Letter,2008,272(2)：325-335.

[2] 沈瑜，董秀玥.放射增敏剂的研究趋势[J].中华放射肿瘤学杂志，2006，14(6):538-538.

[3] 王浩，施培基，王荣先.靶向放射增敏剂研究进展[J].中华放射医学和防护杂志，2011，31(2)：115-118.

[4] Wang Rongxian,Shi Peiji,Hu Bi，etal.Synthesis and radiosensitizing effects of indazoles derivatives[J].Chinese Medical Sciences Journal,1995,1:11-11.

[5] Zhou Xiaoling,Wang Hao,Wang Yan,etal.Crystal structure of 1-[2-(diethylamino)ethyl]-5-nitro-1H-indazole-3-carboxylic acid hydrochloride,C14H18N4O4[J].Z Kristallogr NCS,2012,227:73-174.

SynthesisandCrystalStructureofaNovelRadiosensitizer

ZHOU Xiao-liang, WANG Rong-xian, SHI Pei-ji, WANG Hao

(Institute of Radiation Medicine,Chinese Academy of Medical Sciences，Tianjin 300192，China)

5-Nitroindazole-3-carboxylic acid ethyl ester(2)was prepared by nitration and esterification from 1H-indazole-3-carboxylic acid.A novel radiosensitizer,1-[2-(diethylamino)ethyl]-5-nitro-1H-indazole-3-carboxylic acid hydrochloride(4),was synthesized by coupling reaction of 2with diethylaminoethyl chloride,and then forming salt.The overall yield was 13% and the structure was characterized by1H NMR,MS and X-ray single crystal diffraction.4belongs to rhombic system，space groupPbca(no.61)witha=17.218(3)Å,b=8.397(2)Å,c=21.955(4)Å,V=3174.2Å3,Z=8,R1=0.037,wR2=0.095．

indazole；drug synthesis；radiosensitivity；crystal structure

2014-01-07;

2014-05-17

国家自然科学基金资助项目(81301983)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SF1305)

周晓靓(1979-)，女，回族，宁夏石嘴山人，博士研究生，助理研究员，主要从事靶向前药和辐射防护剂的合成研究。Tel.022-85683041，E-mail：zhouxiaoliang@irm-cams.ac.cn

王浩，E-mail：wanghao@irm-cams.ac.cn

O626．2；R914．5

A

1005-1511(2014)04-0562-03