利用Mitsunobu反應(yīng)合成5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷*

林東恩, 胡守印, 張逸偉

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院,廣東 廣州 510640)

5′-脫氧-5′-硫代核苷類化合物是重要的抗腫瘤、抗病毒類藥物及藥物中間體，可用于精胺和亞精胺的合成[1]、結(jié)締組織的修復(fù)[2]、局部缺血的治療[3]和抗精神抑郁藥的制備[4]。5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷(3)是合成S-腺苷蛋氨酸及5′-脫氧硫代腺苷類似物的重要中間體。

目前在腺苷的5′-位形成硫醚鍵有兩種方法: (1)對5′-OH進(jìn)行改性，引入Cl[5],對甲苯磺酰基[6]等易離去基團(tuán);然后在NaOH水溶液或者Na液氨溶液中與適宜的硫醇進(jìn)行親核取代反應(yīng)形成硫醚鍵。該方法總收率較低，主要是引入易離去基團(tuán)后容易受嘌呤環(huán)上N3-的攻擊而形成環(huán)核苷副產(chǎn)物以及易形成脫嘌呤等副反應(yīng)[7]。(2)以異丙叉保護(hù)腺苷為原料，通過Mitsunobu反應(yīng)、脫保護(hù)等反應(yīng)制備3而形成硫醚鍵[8]。此法的不足之處在于需要多步反應(yīng)，且Mitsunobu反應(yīng)的后處理需要柱色譜分離，難以大量生產(chǎn)。

本文對方法(2)[8]進(jìn)行改進(jìn)，以2′,3′-O-異丙叉腺苷(1)為原料，利用Mitsunobu反應(yīng)分別采用三步法(總收率69.6%)和一步法(收率68．4%)合成了3(Scheme 1)。在三步法中Mitsunobu反應(yīng)后直接水解脫保護(hù)，再經(jīng)常規(guī)后處理得3，無需柱色譜分離。一步法是鑒于核苷糖環(huán)上2′,3′-OH與5′-OH活性差異[9]所作的進(jìn)一步探討。

Scheme1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

SGWX-4型顯微熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正)；Bruker AVANCEⅡ400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Bruker HCT-plus型質(zhì)譜儀；GC7890F型氣相色譜；薄層色譜板[Silica Gel 60F254，Merck公司, 展開劑：V(乙酸乙酯) ∶V(乙醇) ∶V(二氯甲烷)= 6 ∶2 ∶3]。

1參考文獻(xiàn)[6]方法合成,收率91.1%, m.p.215 ℃～216 ℃(214 ℃～215 ℃[6])。腺苷,工業(yè)品，純度>99%，廣東肇慶星湖生物公司;硫代乙酸,工業(yè)品;偶氮二碳酸二異丙酯(DIAD),工業(yè)品；其余所用試劑均為市售分析純。

1.2 3的合成

(1) 三步法

冰浴冷卻，在三口燒瓶中加入PPh3103 g(392 mmol)和THF 250 mL，攪拌使其溶解后緩慢滴加DIAD 80 g(392 mmol)，滴畢,反應(yīng)1 h;加入1[6]60 g(196 mmol)，反應(yīng)2 h;滴加硫代乙酸30 g(392 mol)的THF(50 mL)溶液，滴畢，繼續(xù)反應(yīng)(TLC跟蹤,Rf=0.70)。旋蒸除溶，加入50%甲酸223 mL和水100 mL，攪拌下于80 ℃反應(yīng)7 h(TLC跟蹤)。過濾，濾液用二氯甲烷(2×40 mL)萃取，水層減壓蒸餾，殘?jiān)靡掖贾亟Y(jié)晶，真空烘干得白色晶體3 48.6 g，收率76.4%，Rf=0.59;1H NMRδ: 2.33(s, 3H, COCH3), 3.15, 3.19(m, 2H, 5′-H), 3.91(d, 1H, 4′-H), 4.09(m, 1H, 3′-H), 4.78(q, 1H, 2′-H), 5.34(d, 1H, 3′-OH), 5.48(d, 1H, 2′-OH), 5.87(d, 1H, 1′-H), 7.26(s, 2H, NH2), 8.14(s, 1H, 2-H), 8.33(s, 1H, 8-H); ESI-MSm/z: 326.1{[M+H+}。

(2) 一步法

冰浴冷卻，在三口燒瓶中加入PPh369.4 g(264.6 mmol)和THF 350 mL，攪拌使其溶解后緩慢滴加DIAD 53.6 g(264.6 mmol),滴畢，反應(yīng)1 h;加入腺苷39.3 g(147.0 mmol),反應(yīng)2 h;緩慢滴加硫代乙酸20.1 g(264.6 mmol)的THF(50 mL)溶液，反應(yīng)至TLC監(jiān)控轉(zhuǎn)化率不再變化為止。過濾，濾液加石油醚100 mL，用7%乙酸水溶液(2×150 mL)洗滌，減壓蒸餾除去溶劑，殘余物用無水乙醇重結(jié)晶，真空烘干得白色晶體3 32.7 g，收率68.4%(以GC純度為75%左右的硫代乙酸做反應(yīng)時(shí)計(jì)量)，Rf=0.59;1H NMRδ: 2.33(s, 3H, COCH3), 3.17, 3.19(m, 2H, 5′-H), 3.93(d, 1H, 4′-H), 4.10(m, 1H, 3′-H), 4.78(q, 1H, 2′-H), 5.40(d, 1H, 3′-OH), 5.52(d, 1H, 2′-OH), 5.88(d, 1H, 1′-H), 7.38(s, 2H, NH2), 8.17(s, 1H, 2-H), 8.36(s, 1H, 8-H); ESI-MSm/z: 326.1{[M+H+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 三步法的反應(yīng)條件優(yōu)化

由于PPh3和DIAD所形成的中間體季磷鹽易與活潑氫化合物等發(fā)生副反應(yīng)而需要過量的季磷鹽，因此考察了由1合成2時(shí),投料摩爾比[r=n(1) ∶n(PPh3) ∶n(DIAD)]對Mitsunobu反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，當(dāng)r=1 ∶2 ∶2時(shí)，轉(zhuǎn)化率達(dá)100%。

水解反應(yīng)脫異丙叉保護(hù)(2→3)常以酸為催化劑，本文考察了對甲苯磺酸、三氟乙酸、鹽酸、甲酸對轉(zhuǎn)化率的影響,結(jié)果見表2。由表2可知，鹽酸酸性較強(qiáng)，易使糖苷鍵發(fā)生斷裂而形成副產(chǎn)物，而在相同摩爾比下甲酸也能有較高的轉(zhuǎn)化率且副產(chǎn)物較少，并發(fā)現(xiàn)隨甲酸用量的增加，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率逐漸增大，因此實(shí)驗(yàn)選用甲酸作催化劑。

表 1 r對合成2的影響*Table 1 Effect of r on synthesizing 2

*r=n(1) ∶n(PPh3) ∶n(DIAD),其余反應(yīng)條件同1.2(1)

表 2 催化劑種類對水解反應(yīng)的影響*Table 2 Effect of catalyst kinds on hydrolytic reaction

*反應(yīng)條件同1.2(1)

以甲酸為催化劑，甲酸與2的摩爾比[q=n(甲酸) ∶n(2)]為27，反應(yīng)7 h，考察溫度對水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果見表3。由表3可知，當(dāng)溫度較低時(shí)，反應(yīng)很慢，耗時(shí)較長，當(dāng)溫度為80 ℃和100 ℃時(shí)，轉(zhuǎn)化率均為100%，但100 ℃時(shí)有副產(chǎn)物產(chǎn)生，因此選用反應(yīng)溫度為80 ℃。

以甲酸為催化劑,考察q對水解反應(yīng)的影響，結(jié)果見表4。由表4可見，當(dāng)q=10時(shí)雖然也能有較高的轉(zhuǎn)化率，但同時(shí)也有副產(chǎn)物腺嘌呤生成，說明有糖苷鍵的斷裂，當(dāng)q=15時(shí)，轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)選擇性都較好，因此選用q=15。

表 3 溫度對水解反應(yīng)的影響*Table 3 Effect of reaction temperature on hydrolytic reaction

*反應(yīng)條件同1.2(1)

表 4 q對水解反應(yīng)的影響*Table 4 Effect of q on hydrolytic reaction

*q=n(甲酸) ∶n(2),反應(yīng)條件同1.2(1)

Scheme2

2.2 一步法合成3的機(jī)理探討

結(jié)合Mitsunobu反應(yīng)的機(jī)理，以及一步法合成3時(shí)在2′,3′-OH不保護(hù)的情況下對核苷5′-OH具有較高的化學(xué)選擇性這一事實(shí)，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理如Scheme 2所示。由于5′-C較2′,3′-C具有更小的空間位阻，使得5′-位更易于受乙酰硫負(fù)離子的進(jìn)攻，從而使該反應(yīng)對5′-OH有較高的化學(xué)選擇性。另外，中間體季磷鹽在反應(yīng)中起到活化羥基的作用，但同時(shí)也很容易與活潑氫化合物發(fā)生反應(yīng)，因此溶劑要進(jìn)行干燥除水。

3 結(jié)論

采用三步法合成了5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷，優(yōu)化了反應(yīng)條件，簡化了后處理工藝，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

提出了利用Mitsunobu反應(yīng)一步合成5′-脫氧-5′-乙酰硫代腺苷的新方法及其可能的機(jī)理，此法無需羥基保護(hù)和脫保護(hù)，對5′-OH具有較高的化學(xué)選擇性，后處理簡單，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

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