N-(2-吡啶甲基)取代的阿伐那非類似物的合成條件優化

田紅潮,毛　璞,楊亮茹,屈凌波

(河南工業大學 生物工程學院,河南 鄭州 450000)

N-(2-吡啶甲基)取代的阿伐那非類似物的合成條件優化

田紅潮,毛璞,楊亮茹,屈凌波*

(河南工業大學 生物工程學院,河南 鄭州 450000)

摘要：以4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯為原料，合成了4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-N-(2-吡啶甲基)-5-嘧啶甲酰胺，研究了此種阿伐那非類似物的合成條件優化，考察了投料比、反應溫度、反應時間等因素對產率的影響.獲得較高產率的反應條件為n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)∶n(EDCI)∶n(HOBt)∶n(Et3N)=1.2∶1∶1.2∶1.2∶2，在攪拌下，60 ℃反應6 h，經過后處理，柱層析純化，得到類白色固體產物，產率為84.3%.所合成的產物經FT-IR、1H NMR、13C NMR、ESI-MS得到驗證.

關鍵詞：阿伐那非類似物; 酰胺縮合; 條件優化

勃起功能障礙(ED)是一種常見的男性疾病并且患病率隨著年齡的增長而增加.美國馬薩諸塞州男性衰老研究(MMAS)表明[1]，男性在40~70歲的ED患病率為52%，而70歲以上的為70%.隨著老年人口的比例不斷增加，預計到2025年受到ED影響的男性會有3.2億，他們中的大多數預計將尋求醫學治療來治愈這種疾病[2].阿伐那非(avanafil，StendraTM)是一種于2012年4月獲US-FDA批準用于治療ED的口服速效高選擇性磷酸二酯酶5抑制劑(PDE5i)[3].與其他PDE5i相比，阿伐那非選擇性更高，起效更快，副作用更少[4]，預計將會有非常大的市場前景.

本文作者基于阿伐那非的結構(圖1)，合成了阿伐那非的類似物(A-1).得到了一種YAMADA等人[5]專利文獻報道的阿伐那非類似物4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-N-(2-吡啶甲基)-5-嘧啶甲酰胺(A-1)，并對其最后一步酰胺縮合反應進行了條件優化.酰胺縮合的方法有很多種，文獻報道[6-9]常用的酰胺縮合試劑有EDCI/HOBt/TEA、EDCI/DMAP/TEA、HATU/TEA、TBTU/TEA和HOBt/DCC等.本研究以4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(1)為原料，先進行酯的水解，再與2-氨甲基吡啶(3)進行酰胺縮合反應，合成了阿伐那非類似物A-1(圖2).通過改變投料比、反應溫度等條件，進一步提高了產物的產率.

圖1　阿伐那非的結構式Fig.1　The Structural formula of avanafil

圖2　阿伐那非類似物A-1的合成路線Fig.2　The synthetic route of avanafil analogue A-1

1實驗部分

1.1　儀器與試劑

Bruker Avance 400型超導核磁共振儀,瑞士Bruker公司；ICPMS7700型電感耦合等離子體質譜儀，深圳華普通用科技有限公司；WQF-510型傅立葉變換紅外光譜儀，北京北分瑞利分析儀器廠；X-4型數字顯微熔點測定儀，北京福凱科儀科技有限公司；DF-101D型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、旋轉蒸發器RE-2000B、SHD-D(Ⅲ)型循環水式真空泵均為鞏義市予華儀器有限責任公司產品；DZF-6020型真空干燥箱，上海申賢恒溫設備廠.

4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(1,實驗室自制)；2-氨甲基吡啶、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽(EDCI)和1-羥基苯并三唑水合物(HOBt)均購自阿拉丁試劑有限公司；二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)、三乙胺(Et3N)等均為市售分析純試劑.

1.2　化合物的合成

1.2.14-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸(2)的合成

在50 mL圓底燒瓶中加入2.5 mmol 4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(1)，用體積比為V(DMSO)∶V(THF)=1∶1的混合溶劑溶解，再加入8 mL 10%的NaOH水溶液，室溫下攪拌，反應結束后向混合物中加入25 mL 10%的檸檬酸水溶液，35 ℃下減壓蒸餾除去THF，析出白色固體，抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌，真空干燥6 h，得到化合物2，白色粉末狀固體，性狀與文獻[10]相符.產物純度較高，無需提純，直接進行下一步反應.

化合物1(實驗室自制):mp:86~88 ℃(文獻[5]值:mp:88~90 ℃);1H NMR (400 MHz,DMSO-d6)δ:8.53 (q,J=6.4 Hz,1H,NH),8.48 (d,J=6 Hz,1H,Pyrimidine-H),7.42 (dd,J=2 Hz,J=4.4 Hz,1H,Ph-H),7.29 (d,J=8.4 Hz,1H,Ph-H),7.08 (d,J=8.4 Hz,1H,Ph-H),4.81 (m,1H,OH),4.55 (t,J=7.6 Hz,2H,Ph-CH2),4.21 (q,J=6.8 Hz,2H,OCH2CH3),4.13~4.08 (m,1H,Pyrrolidine-H),3.82 (d,J=1.6 Hz,3H,OCH3),3.63~3.58 (m,1H,Pyrrolidine-H),3.51~3.45 (m,2H,Pyrrolidine-H),3.35~3.31 (m,1H,Pyrrolidine-H),2.02~1.83 (m,4H,Pyrrolidine-H),1.26 (t,J=7.2 Hz,3H,OCH2CH3);1H NMR (400 MHz,DMSO-d6,D2O)δ:8.47 (q,J=5.6 Hz,1H,NH),8.42 (d,J=2.4 Hz,1H,Pyrimidine-H),7.35 (t,J=1.5 Hz,1H,Ph-H),7.25 (d,J=8.4 Hz,1H,Ph-H) 7.03 (dd,J=2.5，8.4 Hz,1H,Ph-H),4.51 (d,J=6.5 Hz,2H,Ph-CH2),4.17 (q,J=7.1 Hz,2H,OCH2CH3),4.07 (s,1H,Pyrrolidine-H),3.77 (d,J=1.1 Hz,3H,OCH3),3.60~3.52 (m,1H,Pyrrolidine-H),3.48~3.40 (m,2H,Pyrrolidine-H),3.30 (dd,J=7.5,10.3 Hz,1H,Pyrrolidine-H),1.95~1.81 (m,4H,Pyrrolidine-H),1.22 (t,J=7.1 Hz,3H,OCH2CH3); IR (KBr,cm-1)σ:3 340,1 674,1 525,1 257,804; ESI-MS (m/z):421.25 [M+H]+.

化合物2:產率95.1%,mp:202~204 ℃(文獻[5]值:mp:205~208 ℃);1H NMR (400 MHz,DMSO-d6,D2O)δ:8.37 (s,1H,Pyrimidine-H),7.35 (d,J=8.2 Hz,1H,Ph-H),7.24 (s,1H,Ph-H),7.04 (d,J=8.2 Hz,1H,Ph-H) 4.52 (s,2H,Ph-CH2),4.06 (s,1H,Pyrrolidine-H),3.78 (s,3H,OCH3),3.57 (d,J=10.4 Hz,1H,Pyrrolidine-H),3.45 (s,2H,Pyrrolidine-H),3.32 (t,J=9.0 Hz,1H,Pyrrolidine-H),1.91 (s,2H,Pyrrolidine-H),1.82 (s,2H,Pyrrolidine-H); ESI-MS (m/z):393.25 [M+H]+.

1.2.24-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-N-(2-吡啶甲基)-5-嘧啶甲酰胺(A-1)的合成

在50 mL圓底燒瓶中加入0.5 mmol化合物2，用DMF溶解，依次加入0.6 mmol 2-氨甲基吡啶(3)，0.6 mmol 1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)、0.6 mmol 1-羥基苯并三唑水合物(HOBt)和1.0 mmol三乙胺(Et3N)，磁力攪拌下反應，反應結束后把反應液倒入18 mL飽和NaHCO3溶液中，乙酸乙酯萃取，有機層用飽和食鹽水洗滌，通過無水硫酸鈉干燥，在減壓旋蒸下除去溶劑，殘留物通過硅膠柱色譜[洗脫劑為乙酸乙酯/甲醇(體積比為15∶1)]純化，得到阿伐那非類似物A-1，類白色固體.

化合物A-1 產率84.3%,mp:100~102 ℃(文獻[5]值:mp:101~103 ℃);1H NMR (400 MHz,DMSO-d6)δ:9.19 (t,J=8 Hz,1H,C(O)NH),8.82 (t,J=5.9 Hz,1H,Ph-CH2NH),8.52 (s,1H,Pyridine-H),8.50 (d,J=4 Hz,1H,Pyrimidine-H),7.76~7.72 (m,1H,Pyridine-H),7.40 (s,1H,Ph-H),7.30~7.23 (m,3H,Ph-H,Pyridine-H),7.08 (d,J=8.4 Hz,1H,Ph-H),4.87 (m,1H,OH),4.51 (s,4H,Ph-CH2,Pyridine-CH2),4.10 (s,1H,Pyrrolidine-H),3.81 (s,3H,OCH3),3.63 (s,1H,Pyrrolidine-H),3.51~3.45 (m,2H,Pyrrolidine-H),3.33 (d,J=8.2 Hz,1H,Pyrrolidine-H),1.96~1.85 (m,4H,Pyrrolidine-H);13C NMR (100MHz,DMSO-d6)δ:167.7,161.3,160.3,159.5,156.8,153.8,149.2,137.1,133.7,129.8,128.1,122.4,121.3,121.0,113.1,98.6,62.3,59.4,56.5,47.8,44.6,42.6,28.1,23.0; IR (KBr,cm-1),σ:3 278,1 635,1 522,1 250,802; ESI-MS (m/z):483.13 [M+H]+.

2結果與討論

2.1　投料比對酰胺縮合反應產率的影響

首先考察了反應物4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸(2)與2-氨甲基吡啶(3)的投料比對產物的影響，結果如圖3所示.隨著投料比n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)從0.9∶1增加到1.3∶1，產物的產率先增加后趨于不變，當n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)=1.2∶1時，產率達到最大，為69.4%，再增加化合物3的量對產率沒有明顯影響.因此n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)=1.2∶1是最佳值.化合物3需要過量可能是在反應過程中氨基被部分氧化，只有在過量時產率才能達到最大.

圖3　投料比對產率的影響Fig.3　Effect of feed ratio on the yield of product

2.2　縮合試劑用量對產率的影響

酰胺縮合的方法有很多種，常用的酰胺縮合試劑[11]有EDCI/HOBt/TEA、EDCI/DMAP/TEA、HATU/TEA、TBTU/TEA和HOBt/DCC等，本文作者利用縮合試劑EDCI、HOBt和Et3N研究了縮合試劑用量對產率的影響，結果如表1所示，在保持n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)=1.2∶1，n(EDCI)∶n(HOBt)∶n(Et3N) =1∶1∶2不變時，隨著縮合試劑用量從1∶1增加到1.4∶1，產物的產率先增加后趨于不變，當n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)∶n(EDCI)∶n(HOBt)∶n(Et3N)=1.2∶1∶1.2∶1.2∶2時，產率最高，為70.2%.酰胺縮合試劑EDCI和HOBt的用量必須相等，因為EDCI過多時會使產物消旋而使產率降低，而HOBt可以抑制消旋產物的產生.

表1　縮合試劑用量對產率的影響Table 1　Effect of condensation reagents amounton the yield of product

2.3　反應溫度對酰胺縮合反應產率的影響

反應溫度對反應產率的影響如圖4所示，隨著反應溫度從20 ℃升高到70 ℃，產物產率先增加后趨于平緩，在60 ℃時達到最大，為81.3%.從圖4可以看出溫度對產物的產率影響明顯，溫度較低時，產物的產率比60 ℃時要低.因此，反應溫度選為60 ℃最為合適.本文參考文獻[5]和文獻[11]的反應溫度，在室溫反應過夜，結果顯示原料并未完全反應，即使延長反應時間也不能反應完全.

圖4　反應溫度對產率的影響Fig.4　Effect of reaction temperature on the yield of product

2.4　反應時間對酰胺縮合反應產率的影響

考察反應時間對產率的影響，結果如表2所示.隨著反應時間從2 h延長到10 h，產物的產率先逐漸增大后趨于平緩.當反應時間在6 h時，產物產率達到最大，為84.3%；超過6 h以后，再延長反應時間對產物產率影響不大.反應時間太短，反應物未進行充分的反應，之后再延長反應時間對產率影響不明顯，反應6 h以后原料基本消耗完全.因此，最佳反應時間為6 h.保持在60 ℃時，反應時間比文獻所用時間明顯縮短，產物產率也有較大提高.

表2　反應時間對產率的影響Table 2　Effect of reaction time on the yield of product

3結論

以4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯為原料，經過酯水解和酰胺縮合反應，合成了阿伐那非類似物4-(3-氯-4-甲氧基芐基氨基)-2-[(2S)-2-羥甲基-1-吡咯烷基]-N-(2-吡啶甲基)-5-嘧啶甲酰胺.n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)∶n(EDCI)∶n(HOBt)∶n(Et3N)=1.2∶1∶1.2∶1.2∶2，60 ℃下反應6 h，經過后處理，柱層析純化，得到類白色固體產物，產率為84.3%.反應時間比文獻明顯縮短，產率有較大提高.該工藝路線操作簡便、反應條件溫和、原料價格低廉，對阿伐那非及其類似物的工業化生產具有一定的應用價值.

參考文獻：

[1] GRAHAM J,RAYMOND C,ROBERT A,et al.The second princeton consensus on sexual dysfunction and cardiac risk:New guidelines for sexual medicine [J].J Sex Med,2006,3:28-36.

[2] GEORGE T,STEFAN ü,FARHANG A,et al.Avanafil for the treatment of erectile dysfunction:initial data and clinical key properties [J].Ther Adv Urol,2013,5(1):35-41.

[3] 徐慧蘭.阿伐那非(avanafil)[J].中國藥物化學雜志,2012,22(5):458.

[4] 范鳴.勃起功能障礙治療藥avanafil [J].藥學進展,2012,36(3):135-136.

[5] YAMADA K,MATSUKI K,OMORI K,et al.Aromatic nitrogen-containing 6-membered cyclic compounds:US,20030229095 A1 [P].2003-12-11.

[6] IVANKA S,KIRIL C,STOYAN S,et al.Synthesis,antioxidative and antiviral activity of hydroxycinnamic acid amides of thiazole containing amino acid [J].Amino Acids,2009,37:383-388.

[7] XU Z R,ZHANG F Y,ZHANG L H,et al.Total synthesis of (-)-indolactam v [J].Org Biomol Chem,2011,9:2512-2517.

[8] ZHANG W,SONG N,LI Z Z,et al.Synthesis of obyanamide,a marine cytotoxic cyclic depsipeptide [J].Chin Chem Lett,2006,17:285-288.

[9] ALI A I,AL-MASOUDI I A,SAEED B,et al.Amino acid derivatives,part 2:synthesis,antiviral,and antitumor activity of simple protected amino acids functionalized at N-terminus with naphthalene side chain [J].Heteroat Chem,2005,16:148-155.

[10] 童瑤,李金玲,姜申德.阿伐那非的合成方法:中國,104003981 A [P].2014-08-27.

[11] 蔣慧敏.阿伐那非類似物N-(2-嘧啶甲基)-2-氨基-4-(3-氯-4-甲氧基芐氨基)-5-嘧啶甲酰胺的合成研究[D].上海:復旦大學化學系,2012:19-33.

[責任編輯：任鐵鋼]

The optimized synthesis conditions of the avanafil analogue

replaced by N-(2-pyridinyl-methyl)

TIAN Hongchao,MAO Pu,YANG Liangru,QU Lingbo*

(CollegeofBiologicalEngineering,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450000,Henan,China)

Abstract:4-[(3-chloro-4-methoxybenzyl)amino]-2-[(2S)-2-hydroxymethyl-1-pyrrolidinyl]-N-(2-pyridinyl-methyl)-5-pyrimidinecar-boxamide was synthesized from 4-[(3-chloro-4-methoxybenzyl)amino]-2-[(2S)-2-hydroxymethyl-1-pyrrolidinyl]-5-pyrimidineethyl-formate.The conditions of feed ratio,reaction temperature,reaction time and other factors were optimized to prepare the yield.The reaction mixture was stirred at 60 ℃ temperature for 6h with n(C6H8N2)∶n(C18H21ClN4O4)∶n(EDCI):n(HOBt)∶n(Et3N) = 1.2∶1∶1.2∶1.2∶2.After column chromatography purification,the product was obtained as white solid,with the yield of 84.3%.Its structure was characterized by FT-IR,1H NMR,13C NMR and ESI-MS.

Keywords:avanafil analogue; amide condensation; conditions optimization

作者簡介：田紅潮(1988-),男,碩士生,研究方向為藥物有機合成.*通訊聯系人,E-mail:mxyy9510@126.com.

基金項目：國家自然科學基金(21172055).

收稿日期：2014-12-08.

中圖分類號：O625.6

文獻標志碼：A

文章編號：1008-1011(2015)02-0148-05