喜树碱(Camptothecin, CPT)为一种五环单萜吲哚类生物碱, 来源于蓝果树科喜树属植物喜树(图1). 可以特异性作用于DNA拓扑异构酶I (TOP I), 形成“药物-拓扑异构酶I-DNA”复合物抑制肿瘤细胞DNA的复制, 发挥抗肿瘤作用[1]. 喜树碱类抗癌药物拓扑替康(Topo- tecan, TPT)、伊立替康(Irinotecan, CPT-11)、贝洛替康(Belotecan, 图1)和10-羟基喜树碱目前已用于临床, 此外还有9-氨基喜树碱[2]、7-乙基-10羟基喜树碱(SN-38)及其衍生物[3-4]、20-(S)-10,11-亚甲基二氧基喜树碱(FL118)及其衍生物[5-7]等诸多经喜树碱衍生得到的小分子处于临床或临床前研究阶段. 其中, 贝洛替康最早在韩国被批准上市, 通常用于治疗小细胞肺癌和卵巢癌[8]. 此外, 贝洛替康由于结构中含有一个容易衍生化的异丙胺基, 可在其结构基础上进行改造, 得到一系列新型衍生物, 进一步拓展其用途.
贝洛替康的第一代路线如Scheme 1所示, 为一条半合成路线, 以喜树碱为底物经过两步反应合成[9]. 第一步经Minisci自由基偶联反应合成喜树碱甲基化衍生物1, 收率86%; 第二步以Mannich反应合成贝洛替康, 收率47%, 两步反应总收率40%. 但这条半合成路线第一步反应时间为60 h, 且反应结束后需使用水反复将含大量硫酸、醋酸的体系洗至中性; 同时, 第二步反应需要使用化学计量的浓盐酸, 且体系在140 ℃的条件下进行, 对生产设备的稳定性与安全性提出了挑战. 通过检索文献, 贝洛替康目前还有一条半合成路线与三条全合成路线[10-13], 但总体而言这几条路线存在步骤繁琐或反应收率较低的问题. 因此, 探索一条合成步骤与纯化方法简单、反应条件温和的贝洛替康新路线具有应用前景和实用价值.
为解决目前贝洛替康合成路线中存在的问题, 本工作开发了一条可操作性更强的合成路线, 初步实现了以喜树碱为底物, 以半合成方式合成贝洛替康的新路线概念验证.
1 结果与讨论
1.1 贝洛替康的半合成策略
通过分析贝洛替康的结构与已有合成路线的优劣性, 我们首先考虑半合成方法, 以喜树碱为底物, 对喜树碱母核进行后期官能团修饰以构建其侧链.
根据逆合成分析, 提出了如Scheme 2所示构建其侧链的路径: 先在喜树碱吡啶环7号位, 利用自由基偶联构建出具有官能团的二碳侧链, 再由构建的官能团, 如羟基、乙烯基或醛基进一步发生取代、加成或还原胺化反应生成目标物.
1.2 喜树碱Minisci反应考察
贝洛替康的第一代生产路线中第一步甲基化步骤为Minisci反应[9], 这种杂环母核的自由基偶联反应于1991年首次由Sawada等[14]应用于喜树碱的后期官能团修饰之中, 现在, Minisci反应已成为杂环特别是吡啶或喹啉环后期官能团化修饰中最重要的方法之一[15-21], 且已有许多文献报道了喜树碱的Minisci型反应[22-25]. 但据我们所知, 目前喜树碱的Minisci型反应的主要应用是构建烷烃侧链, 难以高效地合成带官能团的喜树碱衍生物, 通常这些更有价值的偶联反应产率低于30%[25-27]. 我们期望开发一种能够直接由喜树碱合成并与贝洛替康侧链相似的化合物, 以带有可拓展官能团的新型Minisci反应以取代已有的烷基化方法.
基于此设想, 针对性地使用在Minisci反应机理上可能形成含官能团侧链的自由基源, 在原工艺路线的第一步条件下进行了底物筛选(表1). 在相同反应机理 下[9], 初步改进了反应, 使用H2O2代替叔丁基过氧化氢, 以减少喜树碱甲基化衍生物的产生, 增加溶剂及硫酸的用量使喜树碱完全溶解, 同时增加了FeSO4•7H2O及H2O2的投料量, 使得反应更加完全. 在改进后的反应条件下, 首先对醛类底物进行了筛选. 喜树碱与苄氧基乙醛反应, 以35%的收率得到了苄氧基衍生物2a; 与溴代乙醛缩二甲醇反应, 以13%的收率得到溴甲基衍生物2b; 由于反应体系中酸性较强, 2-(1,3-二氧戊环-2-基)乙醛反应性不强, 没有得到相应化合物2c. 意外的是, 喜树碱与丙烯醛反应后没有得到任何的乙烯基产物, 反而以50%的收率得到了羟乙基产物2d.
表1 自由基源筛选a,bTable 1 Radical sources scope |
 |
a Reaction conditions: CPT (0.1 mmol), R-FG (1.5 mmol), FeSO4•7H2O (0.35 mmol), 30% H2O2 (2.7 mmol), H2SO4 (760 μL), H2O (3 mL), r.t., 1 h. b Isolated yield. c Compounds 2d and 2f are the same structure but synthesis in different ways, hence we give them different compound numbers to distinguish. |
接下来尝试了以醇类作为底物的Minisci反应. 甲醇经反应后, 可以49%的收率得到喜树碱羟甲基衍生物2e. 乙醇以14%的收率得到羟乙基衍生物2f, 但会产生大量的甲基化杂质.
最后进行了硼酸类底物的概念验证实验. 简单的烷基硼酸类底物乙基硼酸与喜树碱反应, 能以25%的收率得到喜树碱乙基衍生物2g, 但其反应非常剧烈, 不宜作为该条件下的底物, 因此没有对此类底物进行进一步的拓展.
综上, 在这些底物中, 丙烯醛反应产物2d的结构与贝洛替康相似, 且相较于喜树碱与乙醇的反应收率更高, 因此优先选择了丙烯醛为自由基源进行进一步的反应考察.
1.3 7-羟乙基喜树碱合成
在确定以丙烯醛为底物进行Minisci反应后, 对其反应进行了优化(表2). 以质量分数为40%的硫酸水溶液溶解喜树碱, 将溶剂体积降低至20倍, 同时提前将丙烯醛配置为乙腈溶液, 可减少丙烯醛的挥发, 降低其危险性, 且更利于其溶解于溶剂体系. 当喜树碱溶解为橙色溶液后, 依次加入FeSO4•7H2O、丙烯醛乙腈溶液、30% H2O2, 反应在30 min内达到平衡, 再次补加等量的FeSO4•7H2O及H2O2水溶液(质量分数为30%), 经30 min后反应结束. 综合考虑转化率与投料量, 采用8 equiv.丙烯醛, 2 equiv. FeSO4•7H2O, 8 equiv. H2O2 (Entry 3). 继续降低FeSO4•7H2O的用量至1.32 equiv.以下(Entries 9~13)、丙烯醛的用量至7.5 equiv.以下(Entries 4, 7, 12, 13)或H2O2的用量至8 equiv.以下(Entries 14~16), 反应转化率将显著降低.
表2 Minisci反应优化aTable 2 Optimization of Minisci reaction |
| Entry | FeSO4•7H2O/equiv. | Acrolein/equiv. | H2O2/equiv. | Conversionb/% | CPT and impuritiesb/% |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3.5 | 15 | 8 | 75.93 | 13.78 |
| 2 | 2 | 15 | 8 | 63.62 | 17.42 |
| 3 | 2 | 8 | 8 | 69.20 | 15.35 |
| 4 | 2 | 4 | 8 | 37.03 | 48.31 |
| 5 | 1.75 | 15 | 8 | 68.75 | 19.17 |
| 6 | 1.75 | 11.25 | 8 | 64.93 | 28.42 |
| 7 | 1.75 | 7.5 | 8 | 45.81 | 48.39 |
| 8 | 1.65 | 8 | 8 | 54.43 | 29.82 |
| 9 | 1.32 | 8 | 8 | 29.89 | 61.32 |
| 10 | 1 | 8 | 8 | 29.98 | 61.32 |
| 11 | 0.875 | 15 | 8 | 22.11 | 73.20 |
| 12 | 0.875 | 7.5 | 8 | 27.50 | 66.27 |
| 13 | 0.875 | 3.75 | 8 | 12.63 | 86.79 |
| 14 | 2 | 8 | 6 | 50.84 | 34.42 |
| 15 | 2 | 8 | 4 | 44.14 | 46.65 |
| 16 | 2 | 8 | 2 | 26.06 | 67.89 |
α Reaction conditions: CPT (2.87 mmol), H2SO4 (8 mL), H2O (12 mL), r.t., 1 h; b Calculated by peak area of HPLC; HPLC conditions: XBridge C18, acetonitrile with formic acid (ϕ=0.1%), 30 ℃, 1 mL/min, 254 & 210 nm. |
反应结束后, 将反应液用质量分数为30%的NaOH水溶液淬灭, 立即有大量固体产物析出, 过滤得到的棕色固体经Flash柱简单纯化, 得到纯度为90%的黄色固体, 收率为49.92%. 以此纯化产物进行后续反应.
在得到目标产物的基础上还进行了初步的机理研究(Scheme 3): 在加入2 equiv.的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)后进行反应, 反应转化率大大降低至7.16%, 且由质谱检测到了TEMPO捕获自由基后的产物. 自由基捕获实验证实了反应以自由基机理进行, 反应过程中由丙烯醛直接产生了羟乙基自由基, 符合我们的预期设计.
1.4 7-乙烯基喜树碱合成
得到喜树碱羟乙基产物2d之后, 继续对其羟基进行活化, 随后再经SN2反应便可得到贝洛替康. 选择羟基活化试剂对甲苯磺酰氯(TsCl)、甲烷磺酸酐(Ms2O)、1-丙基磷酸环酐(T3P)和1-丁基磷酸酐(T4P)进行了考察, 结果如表3所示.
表3 羟基活化尝试αTable 3 Attempt to activates hydroxyl group |
| Entry | Reagent | Temp./℃ | Conversiond/% | 2dd/% | Eliminate productd/% | Impurityd/% |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | TsCl | r.t. | 32.80 | 13.95 | Trace | 32.04 |
| 2 | Ms2O | r.t. | 42.18 | 49.73 | 5.06 | Trace |
| 3 | TsCl | 60 | ND. | 17.41 | 8.81 | 72.29 |
| 4 | Ms2O | 60 | ND. | 43.31 | 34.24 | 20.52 |
| 5 | TsClb | 60 | ND. | 20.57 | 61.09 | 18.33 |
| 6 | T3Pc | 60 | ND | ND. | 87.29 | 7.18 |
| 7 | T4Pc | 60 | ND | ND. | 88.72 | 5.35 |
α Reaction conditions: CPT (0.03 mmol), TsCl (0.08 mmol), Ms2O (0.05 mmol), T3P or T4P (0.12 mmol), THF (0.5 mL); b Solvent: dimethyl sulfoxide (DMSO); c Addtional conditions: isopropylamine (0.28 mmol), MsOH (0.25 mmol); d Calculated by peak area of HPLC; HPLC conditions: XBridge C18, acetonitrile with formic acid (ϕ=0.1%), 30 ℃, 1 mL/min, 254 & 210 nm. |
根据上述实验结果, 选择以T3P或T4P催化, 2d发生消除反应得到喜树碱乙烯基衍生物3. 在T3P条件下, 对该反应的条件优化见表4所示.
表4 消除反应优化α,Table 4 Optimization of elimination reaction |
| Entry | Base | Solvent | Temp./℃ | Reaction time | Conversionc/% |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Isopropylamine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 87.29 |
| 2 | Isopropylamine | 2-Methyltetrahydrofuran | 60 | Overnight | 26.71 |
| 3 | Isopropylamine | Ethyl acetate | 60 | Overnight | 68.99 |
| 4 | Isopropylamine | Dimethyl sulfoxide | 60 | Overnight | 23.50 |
| 5 | Isopropylamine | 1,4-Dioxane | 60 | Overnight | 84.18 |
| 6 | Isopropylamine | N,N-Dimethylacetamide | 60 | Overnight | 76.07 |
| 7 | Isopropylamine | N,N-Dimethylformamide | 60 | Overnight | 86.09 |
| 8 | Isopropylamine | N-Methylpyrrolidone | 60 | Overnight | 54.27 |
| 9 | Isopropylamine | Tetrahydrofuran | r.t. | Overnight | 6.56 |
| 10 | Isopropylamine | Tetrahydrofuran | 50 | Overnight | 34.64 |
| 11 | Isopropylamine | Tetrahydrofuran | 70b | 5 h | 85.44 |
| 12 | Isopropylamine | Tetrahydrofuran | 95b | 3 h | 86.31 |
| 13 | Triethylamine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 88.12 |
| 14 | Diethylamine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 90.17 |
| 15 | Diethylamine | Tetrahydrofuran | 70b | 5 h | 87.52 |
| 16 | N,N-Diisopropylethylamine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 88.42 |
| 17 | Pyridine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 21.44 |
| 18 | 4-Dimethylaminopyridine | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 50.33 |
| 19 | N/A | Tetrahydrofuran | 60 | Overnight | 59.98 |
α Reaction conditions a: CPT (0.03 mmol), T3P (0.16 mmol), MsOH (0.32 mmol), base (0.37 mmol), solvent 0.5 mL, overnight; b Reaction conditions b: CPT (0.03 mmol), T3P (0.11 mmol), MsOH (0.22 mmol), base (0.25 mmol), solvent 0.5 mL, 3~5 h; c Calculated by peak area of HPLC; HPLC conditions: XBridge C18, acetonitrile with formic acid (ϕ=0.1%), 30 ℃, 1 mL/min, 254 & 210 nm. |
在T3P条件下考察了反应的溶剂、温度及碱. 根据反应结果及反应试剂总量、反应时间, 以四氢呋喃(THF)为溶剂, 二乙胺为碱, 在70 ℃下反应的反应效果最佳(表4, Entry 15), 与60 ℃下的反应相比, 反应时间大幅缩短, 且不用第二次补加试剂, 操作更加简便. 反应结束后粗品经水、甲基叔丁基醚(MTBE)打浆, 产物纯度85%, 收率68.77%, 无需纯化即可进入下一步反应.
1.5 贝洛替康的合成
贝洛替康可在双三氟甲烷磺酰亚胺(Tf2NH)催化下, 以N,N-二甲基乙酰胺(DMA)作溶剂, 由化合物3与异丙胺经aza-Michael反应得到.
综上, 我们新开发的合成路线如Scheme 4所示, 共3步反应, 总收率16.31%. 首先以丙烯醛作为自由基源, 以Minisci反应在喜树碱7号位构建羟乙基衍生物2d. 随后喜树碱羟乙基衍生物2d在T3P催化下发生消除反应, 得到喜树碱7号位乙烯基衍生物3. 3在Tf2NH催化下发生aza-Michael反应得到贝洛替康.
2 结论
发展了一条贝洛替康的半合成新路线, 以商业易得的喜树碱为起始原料, 一共三步反应, 总产率16.31%, 该路线相比已有的半合成路线, 反应时间更短, 不涉及高温高压等在生产中具有挑战性的操作, 初步完成了贝洛替康新合成路线的概念验证, 为后续的量产工艺打下了基础. 其中, 该路线创新性地利用丙烯醛作为Minisci反应的自由基源, 引入了具有可拓展性的羟乙基, 完成了对喜树碱的后期官能团修饰, 解决了传统Minisci方法难以在杂环上引入含官能团衍生物的问题. 进而, 利用该喜树碱羟乙基化衍生物通过消除-加成顺利合成了贝洛替康. 同时, 所合成的喜树碱羟乙基化合物还可以用于其他新型贝洛替康以及喜树碱衍生物的制备, 为构建其类似物库, 研究该类分子活性、构效关系及药物筛选奠定了优质的合成基础.
3 实验部分
3.1 仪器与试剂
超导核磁共振仪: AVANCE3HD 400 MHz, 瑞士Bruker公司; 液-质联用质谱仪: Agilent 6120B, 美国Agilent公司; 高分辨液相色谱仪: Agilent 1260 Infinity II, 美国Agilent公司; 高分辨液质联用质谱仪: Agilent 6120B, 美国Agilent公司; 制备液相色谱: Hanbon Sci. & Tech. DAC80, 江苏汉邦科技股份有限公司.
在实验过程中所用的试剂和溶剂均为化学纯和分析纯, 未经任何特殊处理直接使用.
3.2 实验方法
3.2.1 Minisci反应的通用合成
将喜树碱(30 mg, 0.086 mmol)分散于3 mL水中, 在冰浴下滴加0.76 mL浓硫酸, 使喜树碱完全溶解. 在室温下向体系中加入FeSO4•7H2O (42 mg, 0.15 mmol), 搅拌5 min后加入自由基源(1.29 mmol). 将体系移入冰浴, 滴加质量分数为30%的H2O2 (35 μL, 1.14 mmol), 过程中控制内温<20 ℃. 反应30 min后补加FeSO4•7H2O (42 mg, 0.15 mmol), 搅拌5 min后将体系移入冰浴, 滴加质量分数为30%的H2O2 (35 μL, 1.14 mmol), 过程中控制内温<20 ℃, 继续反应30 min. 反应结束后加入质量分数为30%的NaOH水溶液淬灭反应, 过滤析出的固体, 水相以乙酸乙酯(EA)萃取(5 mL×3), 浓缩, 除特别说明外, 所得粗产物均采用Flash柱纯化[二氯甲烷/甲醇, V:V=20:1~10:1]进行纯化, 得固体2.
(S)-11-((苄氧基)甲基)-4-乙基-4-羟基-1,12-二氢- 14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[1,2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(2a): 自由基源为苄氧基乙醛, 经Flash柱纯化[二氯甲烷/甲醇, V:V=60:1~40:1], 产物为淡黄色固体粉末(14 mg, 产率34.70%). m.p.<250 ℃ (lit.[29] 213~215 ℃); 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.22 (dd, J=8.6, 1.4 Hz, 1H), 8.18 (dd, J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 7.86 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.72 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.43~7.22 (m, 6H), 6.54 (s, 1H), 5.43 (s, 2H), 5.32 (s, 2H), 5.25 (s, 2H), 4.72 (s, 2H), 1.93~1.83 (m, J=7.1 Hz, 2H), 0.89 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 172.98, 157.21, 151.95, 150.45, 148.62, 145.87, 139.67, 138.36, 130.63, 130.18, 128.86, 128.60, 128.52, 128.21, 128.18, 128.13, 126.34, 125.40, 124.86, 119.58, 97.09, 72.87, 72.80, 67.15, 65.75, 50.91, 30.90, 8.27; HRMS (ESI) calcd for C28H25N2O5 [M＋H]＋ 469.17580, found 469.17520.
(S)-11-(溴甲基)-4-乙基-4-羟基-1,12-二氢-14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[1,2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(2b): 自由基源为溴代乙醛缩二甲醇, 经Flash柱纯化[二氯甲烷/甲醇, V:V=60:1~40:1], 产物为黄色固体粉末(5 mg, 产率13.16%). m.p.>250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.40 (dd, J=8.5, 1.4 Hz, 1H), 8.23 (dd, J=8.5, 1.3 Hz, 1H), 7.91 (ddd, J=8.4, 6.8, 1.4 Hz, 1H), 7.82 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.34 (s, 1H), 6.56 (d, J=79.9 Hz, 1H), 5.45 (s, 2H), 5.36 (s, 2H), 5.33 (s, 2H), 1.93~1.81 (m, 2H), 0.89 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 172.96, 157.25, 153.03, 150.46, 149.16, 145.90, 138.89, 131.01, 130.38, 129.37, 128.53, 125.82, 124.56, 119.85, 97.40, 72.85, 65.75, 49.99, 30.73, 25.82, 8.24; MS (ESI) m/z: 441.0 ([M＋H]＋); HRMS (ESI) calcd for C21H18BrN2O4 [M＋H]＋ 441.04445, found 441.04338.
(S)-4-乙基-4-羟基-11-(羟甲基)-1,12-二氢-14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[1,2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮化合物(2e): 自由基源为甲醇, 产物为白色固体(16 mg, 产率49.10%). m.p.>250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.18 (dd, J=3.9, 1.3 Hz, 1H), 8.16 (dd, J=3.9, 1.2 Hz, 1H), 7.85 (ddd, J=8.4, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.70 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.34 (s, 1H), 6.54 (s, 1H), 5.84 (t, J=5.4 Hz, 1H), 5.44 (s, 2H), 5.40 (s, 2H), 5.28 (d, J=5.3 Hz, 2H), 1.95~1.81 (m, J=7.1 Hz, 2H), 0.87 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 173.00, 157.30, 153.15, 150.47, 148.45, 145.79, 143.68, 130.51, 130.13, 127.99, 127.34, 125.87, 124.64, 119.46, 96.98, 72.89, 65.75, 59.78, 51.20, 30.71, 8.29; HRMS (ESI) calcd for C21H19N2O5 [M＋H]＋ 379.12855, found 379.12788.
(S)-4-乙基-4-羟基-11-(2-羟乙基)-1,12-二氢-14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[1,2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(2f): 按喜树碱100 mg投料, 自由基源为乙醇, 产物为黄色固体(16 mg, 产率14.20%). m.p.>250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.24 (dd, J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 8.13 (dd, J=8.5, 1.2 Hz, 1H), 7.82 (ddd, J=8.3, 6.7, 1.3 Hz, 1H), 7.68 (ddd, J=8.4, 6.8, 1.4 Hz, 1H), 7.32 (s, 1H), 6.57 (s, 1H), 5.44 (s, 2H), 5.27 (s, 2H), 4.94 (s, 1H), 3.87~3.80 (m, 2H), 3.36 (t, J=6.4 Hz, 2H), 1.88 (q, J=7.0 Hz, 2H), 0.90 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 172.99, 157.27, 151.97, 150.51, 148.89, 146.41, 142.39, 130.34, 130.25, 130.13, 127.83, 127.68, 124.77, 119.39, 97.15, 72.87, 65.74, 61.16, 50.59, 33.34, 30.76, 8.26; MS (ESI) m/z: 393.1 ([M＋H]＋).
(S)-4,11-二乙基-4-羟基-1,12-二氢-14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(2g): 自由基源为乙基硼酸, 经Flash柱纯化[二氯甲烷/甲醇, V:V=60:1~40:1], 产物为黄色固体(8 mg, 产率24.68%). m.p. >250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.29 (dd, J=8.6, 1.4 Hz, 1H), 8.17 (dd, J=8.4, 1.3 Hz, 1H), 7.86 (ddd, J=8.4, 6.8, 1.4 Hz, 1H), 7.73 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.33 (s, 1H), 6.55 (s, 1H), 5.44 (s, 2H), 5.33 (s, 2H), 3.23 (q, J=7.6 Hz, 2H), 1.90 (qt, J=14.1, 7.2 Hz, 2H), 1.39~1.28 (m, 3H), 0.88 (q, J=7.0 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 173.00, 157.32, 152.45, 150.50, 148.99, 146.51, 146.05, 130.44, 130.41, 128.54, 128.02, 127.06, 124.53, 119.42, 97.10, 72.87, 65.75, 50.02, 30.72, 22.69, 14.45, 8.25; HRMS (ESI) calcd for C22H21- N2O5 [M＋H]＋ 393.14450, found 393.14360.
3.2.2 (S)-4-乙基-4-羟基-11-(2-羟乙基)-1,12-二氢- 14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[1,2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(2d)的放大合成
将喜树碱(6 g, 17.2 mmol)分散于600 mL水中, 在冰浴下滴加323.9 g浓硫酸, 使喜树碱完全溶解. 在室温下, 向体系中加入FeSO4•7H2O (8.41 g, 30.23 mmol), 搅拌5 min后, 加入丙烯醛(14.48 g, 258.36 mmol). 将体系移入冰浴, 滴加质量分数为30%的H2O2 (7 mL, 68.6 mmol), 过程中控制内温<20 ℃. 反应30 min后补加FeSO4•7H2O (8.41 g, 30.23 mmol), 搅拌5 min后将体系移入冰浴, 滴加质量分数为30%的H2O2(7 mL, 68.6 mmol), 过程中控制内温<20 ℃, 继续反应30 min. 反应结束后加入质量分数为30%的NaOH水溶液淬灭反应, 过滤析出的固体, 水相以EA萃取(200 mL×3), 浓缩后合并所得固体, 经Flash柱纯化[二氯甲烷/甲醇, V:V=20:1~10:1]得黄色固体(3.374 g, 产率49.92%). m.p.>250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.24 (dd, J=8.6, 1.4 Hz, 1H), 8.13 (dd, J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 7.82 (ddd, J=8.3, 6.7, 1.3 Hz, 1H), 7.67 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.32 (s, 1H), 6.56 (s, 1H), 5.44 (s, 2H), 5.25 (s, 2H), 4.93 (t, J=5.6 Hz, 1H), 3.81 (q, J=6.0 Hz, 2H), 3.35 (t, J=6.4 Hz, 2H), 1.94~1.82 (m, J=7.2 Hz, 2H), 0.90 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 172.98, 157.26, 151.96, 150.50, 148.89, 146.40, 142.38, 130.33, 130.25, 130.11, 127.82, 127.67, 124.76, 119.38, 97.14, 72.87, 65.74, 61.16, 50.57, 33.33, 30.78, 8.26; HRMS (ESI) calcd for C22H21N2O5 [M＋H]＋ 393.14450, found 393.14283.
3.2.3 (S)-4-乙基-4-羟基-11-乙烯基-1,12-二氢-14H-吡喃[3',4':6,7]吲哚唑[2-b]喹啉-3,14(4H)-二酮(3)的合成
将化合物2d (133 mg, 0.3 mmol)分散于4.39 mL THF中, 向混悬液中加入T3P (667 mg, 1.05 mmol, 50% EA溶液), 室温搅拌5 min后, 加入MsOH (136 μL, 2.10 mmol)和二乙胺(194 μL, 2.39 mmol), 70 ℃反应5 h. 反应结束后加入水淬灭, 过滤析出的黄色固体, 以水, MTBE打浆处理, 过滤得橙色固体(75 mg, 收率68.77%). m.p.>250 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.32 (dd, J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 8.20 (dd, J=8.4, 1.2 Hz, 1H), 7.89 (ddd, J=8.4, 6.7, 1.3 Hz, 1H), 7.75 (ddd, J=8.3, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.58 (dd, J=17.7, 11.7 Hz, 1H), 7.36 (s, 1H), 6.56 (s, 1H), 6.16~6.05 (m, 2H), 5.45 (s, 2H), 5.40 (s, 2H), 1.87 (dq, J=14.0, 7.0 Hz, 2H), 0.89 (t, J=7.3 Hz, 3H); HRMS (ESI) calcd for C22H19N2O4 [M＋H]＋ 375.13393, found 375.13242.
3.2.4 贝洛替康的合成
在3 mL密封反应瓶中加入化合物3 (20 mg, 0.05 mmol)、DMA (0.8 mL)和Tf2NH (6 mg, 0.02 mmol), 搅拌溶解为黄色溶液. 搅拌5 min后加入异丙胺(28 μL, 0.32 mmol), 密封反应瓶, 在60 ℃下反应过夜. 反应结束后反应液经反向纯化[Luna C18, 21.2 mm×250 mm, 10 μm, acetonitrile/trifluoroacetic acid aq. (ϕ=0.05%), V:V=10:90 (5 min)~42:58 (27 min)~90:10 (5 min), 25 ℃, 20 mL/min, 254 nm]得到贝洛替康(11 mg, 纯度99%, 收率47.50%). 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.82 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.21 (d, J=8.4 Hz, 1H), 7.90 (t, J=7.7 Hz, 1H), 7.78 (t, J=7.6 Hz, 1H), 7.36 (s, 1H), 6.58 (s, 1H), 5.46 (s, 2H), 5.40 (s, 2H), 3.56 (s, 2H), 3.39 (dq, J=12.2, 6.0 Hz, 1H), 3.27~3.25 (m, 2H), 1.94~1.83 (m, J=7.2 Hz, 2H), 1.26 (d, J=6.4 Hz, 6H), 0.89 (t, J=7.3 Hz, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ: 172.95, 157.31, 152.53, 150.57, 148.91, 146.21, 139.08, 130.73, 130.50, 130.26, 128.49, 127.20, 124.26, 119.65, 97.31, 72.86, 65.73, 50.39, 50.31, 43.47, 30.77, 26.64, 19.27, 19.23, 8.24; HRMS (ESI) calcd for C25H28N3O4 [M＋H]＋ 434.20743, found 434.20637.
辅助材料(Supporting Information) 化合物2a, 2b, 2d~2g, 3和贝洛替康的1H NMR, 13C NMR和MS谱图. 这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.
(Zhao, C.)