地西泮半抗原衍生物的合成

2022-04-26张晨曦薛志勇

合成化学 2022年4期

张晨曦, 刘娟, 薛志勇

(武汉纺织大学化学与化工学院,湖北武汉 430073)

安定通用名为地西泮,是苯二氮卓类药物(BDZ),为第二代催眠药[1]。安定作用与利眠宁相似,有镇静、抗惊厥、使肌肉松弛等作用,适用于精神抑郁型焦虑、紧张、不安、失眠等症状,对抗惊厥和癫痫抑制作用很显著。安定为中枢神经抑制药,可引起中枢神经系统不同部位的抑制[2]。然而,安定在发挥药效时,也会产生诸多副作用,例如头痛、嗜睡、无力等,连续使用容易成瘾[3-6]。

随着地西泮在内的镇静剂类药物在临床上的广泛应用,其间接的毒副作用越来越引起人们的重视。近几年,很多水产养殖户为了提高鱼类成活率,在养殖和运输过程中使用过量的地西泮[7-10]。农业部235号公告的附件《动物性食品中兽药最高残留量》中明确规定地西泮等镇静剂类药物只能用于治疗,不得在动物性食品中检出。2011年的“瘦肉精事件”后,卫生部于2011年4月发布的食品中可能违法添加的非食用物质名单中就包括地西泮药物。因此,建立快速高效检测食品中地西泮残留量的方法具有重要意义[11]。目前,研究人员主要使用乙醚等有机溶剂从体液或脏器中采样后,采用气相色谱法、高效液相色谱法或薄层色谱扫描法等对安定进行检测[12-13]。这类方法使用的仪器昂贵,需要高昂的资金和资深技术人员的维持才能开展工作,普及难度较高。

如果采用免疫学技术,用特异性抗体标记,通过抗原、抗体特异性反应可直接用于检测,简单高效便捷,节约成本。地西泮本身为小分子物质,不具有免疫性,需要与大分子结合才能刺激机体产生特异性抗体,但地西泮分子中不含可与蛋白质分子发生酰化反应或重氮化反应的羧基,所以需要通过化学合成的方法在地西泮原有的结构中引入一个羧酸基团,就可以与蛋白质分子反应来制备安定的半抗原-载体复合物[14-16]。

本课题组以2-氨基-5-氯二苯甲酮和氯乙酰氯为原料,通过酰胺化、六亚甲基四胺关环、硫酸二甲酯甲基化、引入丁酸叔丁酯和三氟乙酸水解等5步反应,设计并合成了一种含有丁酸结构的地西泮半抗原衍生物(5, Scheme 1)。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker ADV ANCE Ⅲ 300 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS内标);XE-VOG2-XS型质谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1) 化合物1的合成

将6.9 g(0.03 mol)的2-氨基-5-氯二苯甲酮和加入圆底烧瓶中,加入20 mL甲苯,搅拌使其溶解;冰水浴冷却(10 ℃左右),将2.5 g(0.03 mol)的氯乙酰氯和2 mL甲苯的混合溶液缓慢加入圆底烧瓶中,反应2 h。减压浓缩,残余物加入乙醇搅拌,抽滤得白色固体化合物18.1 g,收率88%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 11.45(s, 1H), 8.61～8.58(m,1H), 7.75～7.26(m,7H), 4.20～4.18(s,2H);13C NMR(CDCl3, 75MHz)δ:197.84, 165.41, 137.66, 137.59, 133.83, 133.17, 132.70, 130.02, 128.43, 125.60, 123.09, 43.07; MS(ESI)m/z: 308{[M+H]+}。

(2) 化合物2的合成

将6.16 g(0.02 mol)的化合物1和6.16 g(0.045 mol)的六亚甲基四胺,3.4 g(0.045 mol)的醋酸铵放入烧瓶中,加入250 mL乙醇溶解,80 ℃加热回流,搅拌6 h,浓缩加水搅拌,然后真空干燥12 h。加50 mL甲苯洗涤,抽滤得白色固体化合物24.48 g,收率83%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 10.06(s, 1H), 7.46～7.34(m, 6H), 7.34～7.29(m, 1H), 7.29～7.08(m, 1H), 4.24(s, 2H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 172.21, 169.96, 138.80, 137.52, 131.87, 130.66, 129.63, 129.05, 128.77, 128.50, 128.41, 122.85, 73.98, 56.69; MS(ESI)m/z: 271{[M+H]+}。

(3) 化合物3的合成

将5.4 g(0.02 mol)的化合物2和3.8 g(0.03 mol)的硫酸二甲酯置于圆底烧瓶中,加入二氯甲烷35 mL溶解, 再加入17 mL(3 mol·L-1)NaOH溶液, 冰浴30 min之后,室温反应2 h。加入二氯甲烷萃取,有机相旋干,得到粗产品,用乙酸乙酯和石油醚重结晶得纯产品白色固体地西泮34.5 g,收率80%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.61～7.58(m, 2H), 7.52～7.39(m, 4H), 7.39～7.26(m, 2H), 4.84～4.81(d, 1H), 3.78～3.76(d, 1H), 3.39(s, 3H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 169.96, 168.95, 142.62, 138.19, 131.48, 130.72, 130.09, 129.93, 129.49, 129.29, 128.43, 122.54, 56.96, 34.89; MS(ESI)m/z: 285{[M+H]+}。

(4) 化合物4的合成

将2 g(7 mmol)地西泮置于圆底烧瓶中,无水无氧条件下,加入无水四氢呋喃20 mL溶解,冰浴下,缓慢滴加LDA 3.5 mL(10.6 mmol),锂化1 h,加入1.88 g(8.4 mmol)溴丁酸叔丁酯,反应过夜,加水搅拌,用乙酸乙酯萃取,旋干,用[乙酸乙酯:石油醚=1:5]柱层析纯化得黄色油状液体化合物42.29 g, 收率77%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.34～7.33(s, 2H), 7.33～7.23(m, 4H), 7.23～7.19(m, 2H), 3.33(s, 4H), 2.27～2.23(m, 2H), 2.21～2.12(m, 1H), 1.61～1.60(m, 1H), 1.38～1.37(m, 2H), 1.35(s, 9H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 173.07, 170.32, 167.20, 142.33, 138.16, 131.44, 130.48,1 29.71, 129.58, 129.19, 128.41, 122.71, 80.09, 63.39, 35.50, 35.13, 31.15, 29.44, 28.14, 21.80, 7.95; MS(ESI)m/z: 427{[M+H]+}。

(5) 化合物5的合成

将1 g(2.3 mmol)化合物4和2 mL三氟乙酸加入圆底烧瓶,加入5 mL二氯甲烷,室温反应搅拌过夜,经硅胶柱[乙酸乙酯∶石油醚=1∶3]层析得黄色固体化合物50.78 g, 收率92%;1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ: 7.55～7.42(m, 6H), 7.39～7.21(m, 2H), 3.52～3.48(m, 1H), 3.36(s, 3H), 2.43～2.40(m, 2H), 2.29～2.17(m, 2H), 1.86～1.66(m, 2H);13C NMR(CDCl3, 75 MHz)δ: 170.03, 168.41, 142.36, 137.36, 132.03, 131.18, 130.05, 130.02, 129.85, 129.49, 128.53, 122.87, 63.03, 35.33, 33.93, 30.57, 21.37, 14.20; MS(ESI)m/z: 371{[M+H]+}。

用廉价易得的2-氨基-5-氯二苯甲酮和氯乙酰氯为起始原料,合成了一种含有羧基基团的地西泮衍生物,并对关键步骤的合成工艺进行了优化。

2.1 投料比对地西泮引入丁酸叔丁酯反应的影响

表1为地西泮与二异丙基氨基锂的投料比对地西泮引入丁酸叔丁酯反应的影响,结果可知,当地西泮与二异丙基氨基锂的投料比为1:1时,产率最高,当二异丙基氨基锂的量增加时,产率下降,可能是因为过量的LDA会与溴丁酸叔丁酯发生消除反应,进而影响地西泮引入丁酸叔丁酯反应。所以地西泮与二异丙基氨基锂的最佳投料比为1:1,产率高达77%。