（有机化学专业论文）基于机理的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂合成研究.pdf

摘要 基于机理的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂 合成研究 有机化学硕士研究生赵帅 指导老师何延红教授 摘要 酪氨酸磷酸蛋白酶作为一类负责去磷酸化反应的重要蛋白，它在调控细胞生 命活动中起着重要作用。酪氨酸磷酸蛋白酶与人类的诸多疾病有着密切的关系， 例如癌症、神经系统疾病、糖尿病和肥胖等。因此，酪氨酸磷酸蛋白酶已经成为 治疗上述疾病的重要靶标。本文借鉴了成功的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的设计合 成经验，同时结合酪氨酸磷酸蛋白酶底物的结构特点，设计了含氟的酪氨酸磷酸 蛋白酶抑制剂和卤代喹诺酮类抑制剂两类自杀性抑制剂，希望它们能够专一地与 某一种蛋白磷酸酶的活性部位相结合，使得酪氨酸蛋白磷酸酶不可逆地丧失活性， 从而最终达到治疗疾病的目的。 研究成果如下： 1 通过对已经成功合成的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂进行比较研究，结合酪氨 酸磷酸蛋白酶的结构特点，设计并合成了含氟的酪氨酸磷酸蛋白酶和卤代喹诺酮 类抑制剂。 2 在合成卤代喹诺酮类抑制剂时，针对卤代2 喹诺酮不易合成这一问题，改 进了其合成路线，降低了它的合成难度。 3 对所合成的卤代2 喹诺酮进行了活性测试。 关键词：酪氨酸磷酸蛋白酶小分子抑制剂卤化 3 卤2 喹诺酮活性 a b s t r a c t s t u d i e so nt h es y n t h e s i so fo r o t e i nt v r o s i n e d n 0 s d n a t a s e sd a s e c l0 nt l l em e c i i a n i s m 一1 - ll m s c a n d i d a t em a j o r i n gi no r g a n i cc h e m i s t r y ： s h u a iz h a o a d v i s o r ：p r o f y a h - h o n gh e a b s t r a c t t h ep r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ( p t p s ) ，w h i c hc o n t r o lt h ep r o c e s so f d e p h o s p h o r y l a t i o no fp r o t e i n s ，c o n s t i t u t eal a r g ef a m i l yo fs i g n a l i n ge n z y m e sa n dp l a y t h ek e yr e g u l a t o r yr o l ed u r i n gc e l lc y c l e p t p sa r el i n k e dt om a n yd i s e a s e s ，i n c l u d i n g c a n c e r ，n e u r o l o g i c a ld i s o r d e r s ，a n dd i a b e t e sa n ds oo n t h u s ，p t p sh a v eb e e nt h e p r o m i s i n gt a r g e t sf o rt h e r a p e u t i ci n t e r v e n t i o ni nr e c e n ty e a r s i nt h i st h e s i s ，w ed e s i g n e d a n ds y n t h e s i z e df l u o r i n a t e dp t p si n h i b i t o r sa n dh a l o g e n a t e dq u i n o l o n ei n h i b i t o r sb a s e d o nt h ei n h i b i t o r so fp t p sr e p o r t e da n dt h es t r u c t u r et h ep t p s s u b s t r a t e s w eh o p e dt h a t t h e yc o u l ds p e c i f i c a l l yb o n d 、析t hap a r t i c u l a rp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s ei r r e v e r s i b l y c o n c l u s i o n sa n dr e s u l t sw e r ed e s c r i b e db e l o w ： 1 a f t e ri n v e s t i g a t e dd i f f e r e n tk i n d so fi n h i b i t o r so fp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s w h i c hh a db e e ns y n t h e s i z e ds u c c e s s f u l l ya n dc o m b i n e dw i t ht h es t r u c t u r e so fn a t u r e s u b s t r a t e so fp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ，o u rf l u o r i n a t e dp r o t e i nt y r o s i n e p h o s p h a t a s e si n h i b i t o r sa n dh a l o g e n a t e dq u i n o l o n e si n h i b i t o r sw e r ed e s i g n e da n d s y n t h e s i z e d 2 i no r d e rt ob u i l do u rl i b r a r yo fh a l o g e n a t e dq u i n o l o n e si n h i b i t o r sf o rp r o t e i n t y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ，w ed e v e l o p e dag e n e r a la n de f f i c i e n tm e t h o dt oa p p r o a c ht h e i m p o r t a n ti n t e r m e d i a t eh a l o g e n a t e d2 - q u i n o l o n e 3 t h ea c t i v i t yt e s t so ft h eh a l o g e n a t e d2 - q u i n o l o n ew e r ec a r r i e do u t k e y w o r d s ：p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ；s m a l l - m o l e c u l ei n h i b i t o r ； h a l o g e n a t i o n ；3 - h a l o 2 q u i n o l o n e s ；a c t i v i t y i l l 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：必不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：导师签名： 彳 签字日期：加d 年s 月3 1 日签字日期： 厶 3 1 日 畸葑逸伽罢p t p s 崎符逸乒3 h。u 。h 搠靴。u 忠 两南大学硕七学何论文 1 3 酪氨酸磷酸蛋白酶 p t p s 属于不含金属的酶类，它通过一个共价的磷酸化半胱氨酸中间体开始其 催化过程。p t p s 作为信号转导的调节因子，通过去除酪氨酸残基上磷酸基团，可 对信号转导产生“开”或“关”效应【1 6 】。1 9 9 9 年，敲除小鼠p t p l b 基因的研究表明， p t p i b 极有希望成为开发抗糖尿病肥胖症药物的作用靶点【1 7 , 1 8 】。不久，人们又发 现p t p s 还与其它许多疾病有关，如骨质疏松、免疫疾病、感染性疾病、神经疾 病、癌症等 3 1 。因此，有充分的理由相信，酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂最终可以作 为一种新的药物试剂来治疗人类的疾病【1 9 之1 1 。 1 4 酪氨酸磷酸蛋白酶与疾病的关系 酪氨酸磷酸化过度或不足，是许多与信号转导失调有关的疾病的特征。缺乏 功能性p t p l b 的大鼠呈现胰岛素敏感性升高，抵抗肥胖症，表明p t p l b 在胰岛 素信号中具有负调控作用 1 7 , 1 s l ；s h p 1 突变可引起严重的免疫功能失调，在小鼠 身上表现为溃疡；生长因子信号中的s h p 2 具有正向调控作用【3 1 ；肿瘤抑制基因 p t e n 出现突变或失活，则会引发包括脑、乳腺癌和前列腺癌等疾病1 2 2 1 。 表1 1 1 3 1p t p s 与人类疾病 t a b l e1 1p t p sa n dh u m a nd i s e a s e s 1 5 基于活性的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂 “基于活性的小分子抑制剂的概念是由美国s c r i p p s 研究所的b e n j a m i n c r a v a t t 2 3 - 2 5 1 首先于2 0 0 0 年提出来的，它可以应用于广谱蛋白质存在下的某些蛋白 质的分析。这个方法需要一种特殊的酶的小分子有机化合物抑制剂，叫做自杀性 2 抑制剂【20 | ，也叫“基于机理的抑制剂”或叫“酶活性探针”。 基于活性的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂是针对酪氨酸磷酸蛋白酶的探测器，它 能够特异性的识别酪氨酸磷酸蛋白酶，并可以直接进行测试。不仅如此，它还具 有很多其它的优点，包括灵敏度高、专一性强、快速准确，其特别适合实时检测 和分子影像【2 7 】。这些特点使其成为现代生物学、医学和药学等领域中不可缺少的 重要技术。 1 6 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的组成 通常情况下，酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的结构包括活性基团、报告基团和臂。 其中，活性基团是模拟酶的天然底物而设计出来的，它可以专一地与相应酶的活 性部位共价结合，达到俘获酶的效果，并使酶不可逆的失去活性，因此被称为自 杀性抑制剂。报告基团是为了便于检测和分离，在设计及合成探针时有意加入的 功能团，它可以是荧光发色团，也可以是b i o t i n 等。报告基团和活性基团二者通 过臂相连。 ，2 k ：。一一n h 百 l - 、厂jl ，厂jl 1 。 t r a p p i n gd e i c el i n k e r r e p o r t e rg r o u p 图1 2 f 2 3 1 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂l c l i 的组成 s c h e m e1 2t h ec o n s t i t u t i o no fp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e si n h i b i t o rl c l 一1 1 7 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的反应机理 以酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂为例，酶催化它水解时，在其活性部位的磷酸酯 被酶水解后，磷酸根离去，酚环部分重排为醌，并且释放出f 。随后，醌与酶的 亲电部分共价结合，得到被标记的酶。由于抑制剂中含有氟原子，反应的监测手 段可以是使用n m r 记录氟的化学位移随着反应时间的变化，从而知道酶与抑制 剂的反应情况。如果报告基团有荧光发色，就用荧光扫描仪来监测：如果报告实 验基团是b i o t i n ，就选用凝胶电泳来监测反应结果。 3 两南大学硕+ 学何论文 n 。小n 、r h 告 h 。”“4 与 1 r = d a n s y l 2r = b i o t i n y l n h o h 、r o r 。k 一l a b e l e 图1 3 【2 8 1 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂l c l 1 和l c l 2 针对p t p l b 基于机理的标记 s c h e m e1 3p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e si n h i b i t o rl c l la n dl c l 2 a n dt h e i r m e c h a n i s m - b a s e dl a b e l i n go fp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t s e1b 1 8 选题目的和意义 利用抑制剂能从复杂的蛋白质组中，将感兴趣的酶进行有效的分离鉴定，甚 至可以直接从活细胞中对感兴趣的蛋白质进行俘获【2 9 1 。由于抑制剂与酶的活性部 位共价结合，使酶不可逆的失去活性，避免了制作样品时蛋白质被来自细胞的其 它组分干扰，从而可以获得更准确的信息。这类酶的抑制剂由于其结构特殊，通 常不能直接从商业上获得，因此需要借助有机合成的办法获得。 本文借鉴了成功的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的设计经验【3 0 1 ，同时结合酪氨酸 磷酸蛋白酶底物的结构特点，设计了含氟的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂，希望其能 专一地与某一种蛋白磷酸酶的活性部位相结合，使得蛋白磷酸酶不可逆地丧失活 性，从而最终达到构建一个酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂库的目的。 4 第二章磷酸化酪氨酸衍生物类抑制剂的设计与合成 第二章磷酸化酪氨酸衍生物类抑制剂的设计与合成 2 1 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的设计 利用逆合成法，同时结合酪氨酸磷酸蛋白酶的结构特点，我们设计了如下图 所示的逆合成路线( 图2 1 ) 。这样，我们可以从最基本的原料对羟基苯甲醛入手， 通过醛基上加成引入氰基、氰基的还原、氨基的( b o c ) 2 0 保护、酚羟基的磷酸化 和羟基的d a s t 亲核氟化反应【3 1 1 ，从而最终合成出我们所设计的酪氨酸磷酸蛋白 酶抑制剂。 甘。口c 一对一。仓c 譬飞少c 鬯h 2 n h 爿芽。0 飞矿c h 2 n hl 6 弘。火 5 秽犬 一9 c 瓤一 4 ，彩人 犬 一h 。q c 一 h 。口c 2 h 。y c h 。 图2 1 酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂探针的逆合成分析 s c h e m e2 1 r e t m s y n t h e s i sa n a l y s eo f p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s ei n h i b i t o r 2 2 实验仪器和药品 r e 2 0 0 0 旋转蒸发仪，s h b i v 双a 循环水式多用真空泵，d l s b 一低温冷却 液循环泵，d h j f 8 0 0 2 低温( 恒温) 磁力搅拌器，z x z 8 c 型旋片式真空泵， s f g 0 2 4 0 0 电热恒温鼓风干燥器，8 5 z 型恒温磁力搅拌器，d f 1 0 1 s 集热式恒温 加热磁力搅拌器，z f i 型三用紫外分析仪，f a 2 0 0 4 a 电子天平。1 h n m r 和1 3 c n m r 均用b r u k e ra v - 3 0 0 型核磁共振波谱仪测定，以氘代氯仿( c d c l 3 ) 或氘代丙酮 ( c d 3 c o c d 3 ) 为溶剂，以四甲基硅为内标。 对羟基苯甲醛，氯磷酸二乙酯，三氟化二乙胺基硫( d a s t ) ，二碳酸二叔 丁酯，三乙胺，氰化钾，四氢铝锂，碳酸氢钠，其余所用试剂为市售分析纯，无 水反应所需试剂、溶剂按标准方法事先干燥。 5 两南大学硕十学何论文 2 3 化合物( 2 ) 的合成【3 2 , 3 3 1 h 。e 型a c o h 等t h fh 。q c u 飞少卜n 1 2 图2 2 化合物( 2 ) 的合成 s c h e m e2 2 s y n t h e s i so fc o m p o u n d ( 2 ) 称取1 o g 对羟基苯甲醛( 8 1 9 m m o l ，l e q ) ，溶解在2 3 m l 乙酸和1 6 m l 四氢 呋喃的混合试剂中。再称取2 3 9 的氰化钾( 3 5 3 2 m m o l ，4 3 e q ) ，将其溶解于5 m l 的水中后，在l o m i n 内滴加到反应器中，且要保持温度不要超过2 0 c 。在室温下 继续反应4 h ，加水将反应混合物进行稀释后，用乙醚来萃取3 次，合并有机相后， 先用饱和食盐水溶液洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂后，用3 ：1 的 石油醚和乙酸乙酯洗脱液快速柱层析得到淡黄色的固体产物1 0 5 9 ，产率为 8 5 6 8 。 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d 3 c o c d 3 ) ：68 6 6 ( s ，1h ，o h ) ，7 4 0 ( d ，j = 8 5h z ，2h ， a t - h ) ，6 9 0 ( d ，j = 8 5h z ，2h ，a r h ) ，5 8 1 ( d ，j = 6 4h z ，lh ，o h ) ，5 6 5 ( d ，= 6 3 h z ，1h ，c h ) c n m r ( 7 5m h z ，c d 3 c o c d 3 ) ：61 5 9 0 4 ，1 2 9 1 1x 2 ，1 2 0 9 2 ，l1 6 3 6 x 2 ， 1 0 0 4 9 ，6 3 2 3p p m 2 4 化合物( 3 ) 的合成【3 4 , 3 5 】 h 。q c ： 卜h 。q c 2 图2 3 化合物( 3 ) 的合成 s c h e m e2 3 s y n t h e s i so fc o m p o u n d ( 3 ) 称取1 6 9 四氢铝锂( 4 2 1 5 m m o l ，8 3 e q ) ，装入1 0 0 m l 的两颈瓶中，接上回 流管，并用胶塞封好。在氩气保护下，加入事先干燥好的无水乙醚3 8 m l 。再称取 0 7 5 9 的化合物( 2 ) ( 5 0 3 m m o l ，l e q ) ，将其溶解于5 m l 的无水乙醚中。在0 c 下， 于4 5 m i n 内逐滴加入到反应器中。之后撤掉冰水浴，待其恢复至室温后，加热回 流1 2 h 。在冰水浴中加水淬灭反应，过滤，用大量甲醇洗涤沉淀，减压蒸馏除去 溶剂后，用2 ：1 的二氯甲烷和甲醇洗脱液快速柱层析得到黄色的油状产物o 5 6 9 ， 6 2 5 化合物( 4 ) 的合成【3 6 3 7 】 h 。q 3 呲警挚9 c 瓤 2 6 化合物( 5 ) 的合成【3 8 ，3 9 】 h 。- o c g 呲h 嚣等飞乒。口c g 、c h 2 h 4 弘。火 5 o 火 甘。p c 一甘。9 c 皱火 8 第二章磷酸化酪氦酸衍生物类抑制剂的设计与合成 酸酯，进而构成了酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的活性基团。最后，用亲核氟化试剂 d a s t 进行氟化反应，将羟基变成氟，从而得到目标化合物。 9 西南大学硕十学付论文 小结与展望 本章从最基本的原料对羟基苯甲醛入手，通过加成、还原、( b o c l l 2 0 保护、 磷酸化和d a s t 亲核氟化反应，最终合成了我们所设计的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制 剂。但是，仅仅设计并合成出一个是显然不够的。在今后的工作中，我们将在已 经设计合成出来的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的基础上，根据构效关系对其结构不 断地进行修饰，引入不同的取代基团，从而设计并合成出更多的酪氨酸磷酸蛋白 酶抑制剂，进而扩充酪氨酸磷酸蛋白酶抑制剂的种类，构建一个新的酪氨酸磷酸 蛋白酶抑制剂库。 i o 第三章卤代喹诺酮类抑制剂的设计与合成 第三章卤代喹诺酮类抑制剂的设计与合成 3 1 卤代喹诺酮类抑制剂的设计 我们还模拟酪氨酸磷酸蛋白酶的结构，设计了卤代喹诺酮类抑制剂，其结构 如下： r 1 7 图3 1 卤代喹诺酮类抑制剂( 7 ) s c h e m e3 1 h a l o g e n a t e dq u i n o l o n e si n h i b i t o r ( 7 ) 采用逆合成法发现，要想合成此类卤代喹诺酮类抑制剂，就必须先合成卤代 2 喹诺酮这个重要的中间体。然后，再经过还原和磷酸化两步，就能比较容易地 得到目标化合物。因此，对于卤代2 喹诺酮这个中间体的合成，是此类抑制剂能 否最终合成成功的关键性步骤。并且，卤代2 喹诺酮作为一个医药中间体，它本 身也可以用做新药的研发。 r l 7 r 1 8 x c = ：= 墨 o h r l 图3 2卤代喹诺酮类抑制剂的逆合成分析 s c h e m e3 2 r e t r o s y n t h e s i sa n a l y s eo fh a l o g e n a t e dq u i n o l o n e si n h i b i t o r 3 2 卤代2 喹诺酮 9 2 喹诺酮是许多生物碱和生物活性物质的重要结构单元【4 2 删。2 喹诺酮类化 合物已被证实可以用作抗肿瘤药【4 5 】、抗菌药m 、抗高血压药【4 7 】、巨噬细胞集落刺 激因子受体抑制剂和p 3 8 丝裂原活化的蛋白激酶例等。此外，2 喹诺酮类化合 l l 弋 o o o k x o 一 、 o o o k x 旷 两南大学硕+ 学位论文 物还是相应喹啉类和异喹啉类化合物的有用前驱体【5 0 5 2 j 。 近几年来，人们逐渐对具有生物活性的2 喹诺酮类化合物的研究兴趣日益升 高 5 3 - 5 6 】。4 取代3 卤素2 喹诺酮由于已被证实可以用作心脏刺激剂【5 7 1 和除草剂 【5 引，更是受到科学家们的极大关注。例如，3 芳基2 喹诺酮类化合物具有抑制肿 瘤细胞迁移【5 9 1 、抗骨质疏松6 0 l 和促性腺激素释放激素受体拮抗【6 1 1 等活性。 3 3 卤代2 喹诺酮的合成方法 文献报道的4 取代3 卤素2 喹诺酮的合成方法主要有：将4 取代2 喹诺酮 直接进行卤代反应制得4 取代3 卤素2 喹诺酮，例如将4 取代2 喹诺酮与n b s 或溶解在乙酸中的溴进行溴代反应，可制得4 取代3 溴2 喹诺酮 6 2 , 6 3 1 ；将4 取 代2 喹诺酮的衍生物进行取代反应制得4 取代3 卤素2 喹诺酮，例如将环重氮 二羰基化合物与酰卤在r h 2 ( o a c ) 4 催化下反应，可制得4 取代3 氯2 喹诺酮或4 - 取代3 溴2 喹诺酮【删；将4 三氟甲氧基3 溴2 喹诺酮与p d ( c 1 ) 2 ( p p h ) 3 反应制 得4 取代3 溴2 喹诺酮 6 5 , 6 6 1 , 将n 酰基邻氨基苯基酮类化合物进行分子内缩 合反应制得4 取代3 卤素2 喹诺酮，该方法应用较多，例如，将c t 氯- 芳酰基乙 酰苯胺或a 溴芳酰基乙酰苯在浓硫酸作用下进行分子内缩合反应，可制得4 取代3 氯2 喹诺酮或4 取代3 溴2 喹诺酮 6 7 - 7 2 】，或者，将2 氯2 ( 2 氟苯甲酰基) 乙酰苯胺在质量百分浓度为8 5 的氢氧化钾溶液作用下进行分子内缩合反应，可 制得4 ( 2 氟苯基) 3 氯2 喹诺酮【7 引。 3 4 选题的思路 正是由于上述方法存在卤代困难( 难以控制卤代的区域选择性) 、反应条件剧 烈、副反应较多( 发生多卤代) 、取代基易发生转移( 重排) 、产物收率较低、操 作复杂耗时、原料难以获得等问题7 4 1 。因此，需要开发一种通用、有效、简单的 4 取代3 卤素2 喹诺酮的合成方法。 为了达到这个目的，可以先通过2 卤二乙基磷乙酸( 1 1 ) 与邻氨基苯基酮类 化合物( 1 2 ) 发生酰化反应生成酰胺类化合物( 1 0 ) ，引入卤原子，从而克服了 卤代反应的区域选择性难以控制的问题，再通过酰胺类化合物( 1 0 ) 的分子内 h o m e r - w a d s w o r t h e m m o n s 消去反应制得目标化合物( 9 ) 。酰胺类化合物( 1 0 ) 1 2 第三章卤代喹诺酮类抑制剂的设计与合成 中的二乙基磷酰基不仅可以活化氨牛i 酰基的a 位，而且易于在碱性条件下在环化 反应时被消除。此种2 喹诺酮的合成方法，具有通用性较强、操作简便、反应条 件温和、原料价廉易得等优点。 x 长一融t 曰一 吟j 溶9 00 h o 八+ ；( u 图3 3 卤代喹诺酮的逆合成路线 l l 1 2 s c h e m e3 3 r e t r o s y n t h e s i sa n a l y s eo fh a l o g e n a t e dq u i n o l o n e s 由于我们分别在r l 、r 2 和r 3 位置上引入了不同的取代基，对2 喹诺酮的结 构不断地进行修饰，并对其取代基团加以变革，这样不仅可以丰富卤代2 喹诺酮 的种类，为寻找到新的抗菌力强的喹诺酮类药物提供了可能，而且还扩充了我们 所设计的卤代喹诺酮类抑制剂的种类，进而构建一个新的酪氨酸磷酸蛋白酶抑制 剂库。 3 5 卤代2 喹诺酮类化合物的合成路线 我们将按照提出来的合成路线，进行合成研究，检验合成路线的正确性，同 时，也对实验条件进行摸索，找到实验最优条件，提高实验的产率。 掩一堆一怡一h r i = c h 3 ，p h r 2 = h ，c l ，n 0 2 ，o m e r 3 5 h ，o m e x = c i ，b r ，f 蜮一斑1 61 2 1 0 图3 4 卤代喹诺酮的合成路线 s c h e m e3 4 s t r a t e g yf o rt h es y n t h e s i so fh a l o g e n a t e dq u i n o l o n e s 1 3 一 融xh 贩9颡9 两南大学硕+ 学付论文 3 6 实验仪器和药品 r e 2 0 0 0 旋转蒸发仪，s h b i v 双a 循环水式多用真空泵，d l s 阻一低温冷却 液循环泵，z x z 8 c 型旋片式真空泵，s f g 0 2 4 0 0 电热恒温鼓风干燥器，8 5 z 型 恒温磁力搅拌器，d f 1 0 i s 集热式恒温加热磁力搅拌器，z f i 型三用紫外分析仪， f a 2 0 0 4 a 电子天平。1 h n m r 、1 3 c n m r 、3 1 p n m r 和1 9 f n m r 均用b r u k e r a v - 3 0 0 型核磁共振波谱仪测定，以氘代氯仿或氘代二甲亚砜为溶剂，1 h n m r 和1 3 c n m r 以四甲基硅为内标，3 1 p n m r 以体积百分浓度为8 5 的磷酸水溶液为外标， 1 9 f n m r 以三氯氟甲烷为外标；高分辨质谱( h r m s ) 用高分辨的电喷雾离子化 傅立叶变换离子回旋共振( e s i f t i c r ) 和基质辅助激光解吸电离傅立叶变换离 子回旋共振( m a l d i f t i c r ) 质谱仪测定；熔点( m p ) 用x 4 型显微熔点测定 仪( 数显) 所测定。 磷酰基乙酸三乙酯，2 氟2 磷酰基乙酸三乙脂，5 氯苯乙酮，4 ，5 二甲氧基苯 乙酮，邻氨基苯乙酮，二氨基二苯甲酮，2 氨基5 氯二苯甲酮，2 氨基5 硝基二 苯甲酮，1 ，8 二氮杂二环( d b u ) ，草酰氯，吡啶，5 2 5 的次氯酸钠，亚硫酸钠， 铁粉，氯化锂，木炭，s n c l 2 2 h 2 0 ，p t 0 2 ，溴素，发烟硝酸，浓硫酸，其余溶剂 与试剂均为分析纯。 3 7 化合物( 1 3 ) 的合成【7 5 】 3 7 12 氯2 磷酰基乙酸三乙酯( 1 3 a ) 的合成 。移一。黟一。黟1 5 1 4 a 1 3 a 图3 52 氯2 磷酰基乙酸- - - 7 , 酯( 1 3 a ) 的合成 s c h e m e3 5 s y n t h e s i so f t r i e t h y l2 - c h l o r o p h o s p h o n o a c e t a t e ( 1 a a ) 将质量百分数为5 2 5 的次氯酸钠溶液( 3 1 6 9 ，2 2 3 m m 0 1 ) 用浓度为3 m o l l 的盐酸溶液调节p h 至7 1 ，在冰水浴且剧烈搅拌的条件下，向上述次氯酸钠溶液 中逐滴加入磷酰基乙酸- - 7 , 酯( 1 0 9 ，4 5 m m 0 1 ) ，滴加过程中维持温度在1 0 c 以下。滴加完毕后，撤去冰水浴，室温下搅拌反应5 分钟，将反应液用正己烷萃 取5 次( 每次5 m l ) ，合并正己烷萃取液，用无水硫酸镁干燥，再减压蒸馏除去溶 1 4 第二章卤代喹诺酮类抑制剂的设计与合成 剂，即得2 ，2 - 二氯2 磷酰基乙酸- - 乙酉匕( 1 4 a ) ( 1 1 8 9 ，产率9 0 ) 。 将2 ，2 二氮2 ，磷酰基乙酸三乙酯0 4 a ) ( 1 ，l g ，3 8 m m 0 1 ) 溶于乙醇( 7 。5 m l ) 中，冰水浴冷却，在搅拌条件下逐滴加入溶解有亚硫酸钠( 1 0 9 ，7 7 m m 0 1 ) 的水 ( 3 0 m l ) ，滴加过程中维持温度在1 5 以下，1 5 分钟滴加完毕，室温下搅拌反 应2 0 分钟，将反应液用氯仿萃取5 次( 每次1 0 m l ) ，合并氯仿萃取液，用无水 硫酸镁干燥后，减压蒸馏除去溶剂，向残余物中加入正己烷( 2 0 m l ) 和浓度为 l m o l l 的碳酸氢钠溶液( 8 5 m l ) ，静置分层，取水层，再用氯仿萃取6 次( 每 次5 m l ) ，合并氯仿萃取液，用无水硫酸镁干燥后，减压蒸馏除去溶剂，即得2 氯2 一磷酰基乙酸三乙酯( 1 3 a ) ( o 8 5 9 ，产率8 8 ) 。 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：64 5 2 ( d ，饥h = 1 6 2h z ，lh ，c h c l ) ，4 3 5 - 4 2 3 ( m ， 6h ，c h 2 ) ，1 4 3 - 1 3 1 ( m ，9h ，c i - 1 3 ) p p m 3 7 22 溴- 2 磷酰基乙酸三乙酯( 1 3 b ) 的合成 。长一。胁一s n c l 2 - 2 h 2 0 0 渺 1 5 1 4 b1 3 b 图3 62 溴- 2 磷酰基乙酸三乙酯( 1 3 b ) 的合成 s c h e m e3 6 s y n t h e s i so ft r i e t h y l2 - b r o m o p h o s p h o n o a c e t a t e ( 1 3 b ) 在冰盐浴、搅拌条件下，向新制的3 6 m o l l 的7 0 m 1 次溴酸钠溶液中逐滴加入 磷酰基乙酸三乙酯( 1 2 9 ，5 4 m m 0 1 ) ，滴加过程中维持温度在1 0 以下，滴加完 毕后，将反应液立即用氯仿萃取4 次( 每次1 0 m l ) ，合并氯仿萃取液，用水洗2 次( 每次2 m l ) ，用无水硫酸镁干燥，再减压蒸馏除去溶剂，残余物用正己烷( 4 0 m l ) 溶解后，用水洗2 次( 每次o 5 m l ) ，无水硫酸镁干燥后，再减压蒸馏除去溶剂， 即得2 ，2 二溴- 2 磷酰基乙酸三乙酯( 1 4 b ) ( 1 7 8 9 ，产率8 7 ) 。 将2 ，2 一二溴一2 - 磷酰基乙酸- - - z , 酯( 1 4 b ) ( 2 0 9 ，5 2 m m 0 1 ) 溶于乙醇( 5 m l ) 中， 冰水浴冷却，在搅拌条件下逐滴加入溶解有s n c l 2 2 h 2 0 ( 1 1 2 9 ，5 0 m m 0 1 ) 的水 ( 1 0 m l ) ，滴加过程中维持温度在1 0 以下，滴加完毕后，室温下搅拌反应5 分钟，将反应液用氯仿萃取4 次( 每次1 0 m l ) ，合并氯仿萃取液，用无水硫酸 镁干燥后，减压蒸馏除去溶剂，即得2 溴2 一磷酰基乙酸三乙酯( 1 3 b ) ( 1 2 8 9 ，产 率8 1 ) 。 1 5 西南大学硕+ 学位论文 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：64 3 7 ( d ，h = 1 4 0h z ，1h ，c h b 0 ，4 3 3 4 2 4 ( m ， 6h ，c h 2 ) ，1 4 0 1 3 0 ( m ，9h ，c h 3 ) p p m 3 8 化合物( 1 1 ) 的合成【7 6 】 t 渺半h x = c l ，b r ，f 图3 7 化合物( 1 1 ) 的合成 s c h e m e3 7 s y n t h e s i so fc o m p o u n d 【1 1 ) 向溶解有氢氧化钠( 0 8 4 9 ，1 5 0 m m 0 1 ) 的1 5 m l 水中加入2 卤2 磷酰基乙酸 三乙酯( 1 0 o m m 0 1 ) ，室温下搅拌反应2 0 小时后，将反应液用二氯甲烷萃取2 次 ( 每次1 0 m e ) ，收取水层，用体积百分浓度为1 0 的盐酸水溶液将水相的p h 调 节至2 ，再用乙酸乙酯萃取3 次( 每次1 5 m l ) ，合并乙酸乙酯萃取液，用无水硫 酸镁干燥，再减压蒸馏除去溶剂后即得2 卤二乙基磷乙酸。 2 - 氯- - 7 , 基磷乙酸( 1 1 a ) ：1 9 6 9 ，产率为8 5 ，无色油状物。 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：64 5 9 ( d ，铞。h = 17 ：2h z ，1h ，c h c l ) ，4 4 0 - 4 2 0 ( m ，4 h ，c h 2 ) ，1 4 2 - 1 3 7 ( m ，6h ，c h 3 ) p p m 2 一溴- - 7 , 基磷乙酸( 1 1 b ) ：2 2 6 9 ，产率为8 2 ，无色油状物。 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，d m s o ) ：65 0 l ( d ，铞。h = 1 4 6h z ，lh ，c h b 0 ，4 1 9 - 3 9 8 ( m ， 4h ，c h 2 ) ，1 2 9 1 2 0 ( m ，6h ，c h 3 ) p p m 2 一氟二乙基磷乙酸( 1 1 c ) ：1 6 7 9 ，产率为7 8 ，无色油状物。 1 h n m r ( 3 0 0 m h z ，c d c l s ) ：65 2 6 ( d d ，饥h = 13 4h z ，铒，h = 4 7 1h z ，1h ，c h f ) ， 4 3 9 4 2 6 ( m ，4h ，c h 2 ) ，1 4 2 - 1 3 6 ( m ，6h ，c h 3 ) p p m 3 9 化合物( 1 2 ) 的合成 3 9 15 氯2 氨基苯乙酮( 1 2 b ) 的合成【7 7 1 1 6 1 7 b o9 等产a 聪：带a 聪： 图3 85 氯2 氨基苯乙酮( 1 2 b ) 的合成 s c h e m e3 8 s y n t h e s i so f2 a m i n o - 5 - c h l o r o a c e t o p h e n o n e ( 1 2 b ) 第二章卤代喹诺酮类抑制剂的设计与合成 在温度为2 0 。c 并快速搅拌条件下，向含有8 5 m l 发烟硝酸和1 3 m l 浓硫酸的 混合溶液中逐滴加入化合物5 氯苯乙酮( 2 5 9 ，1 6 2 r e t 0 0 1 ) ，1 5 分钟滴加完毕， 升温至1 0 继续搅拌反应5 小时后，将反应液倒入4 0 m l 冰水混合物中，用二氯 甲烷萃取2 次，合并二氯甲烷萃取液，用水洗5 次，无水硫酸镁干燥后，再减压 蒸馏除去溶剂，残余物用硅胶柱色谱纯化( 以二氯甲烷与石油醚( 体积比为4 ：1 ) 的混合液为流动相) ，得浅绿色油，再用乙醚和石油醚的混合液重结晶，即得5 氯- 2 - 硝基苯乙酮( 1 6 b ) ( 2 5 2 9 , 产率7 8 ) ，淡黄色固体。 1 h d 叮泺( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：68 0 9 ( d ，, i o = 8 7h z ，1h ，a r 。h ) ，7 5 7 ( d ，五= 8 7 h z ，1h ，a t - h ) ，7 3 9 ( s ，lh ，a t - h ) ，2 5 6 ( s ，3h ，o c h 3 ) p p m 将化合物5 - 氯2 - 硝基苯乙酮( 1 6 b ) ( 2 2 9 ，11 0 m m 0 1 ) 、p t 0 2 ( 2 0 m g ) 和木炭 ( 2 0 0 r a g ) 溶于乙醇( 4 0 m l ) 中，在室温下快速搅拌且通氢气的条件下反应4 5 小时后，将反应液用硅藻土过滤，滤渣用二氯甲烷洗涤，合并滤液和洗液，减压 蒸馏除去溶剂，残余物用硅胶柱色谱纯化( 以二氯甲烷与石油醚( 体积比为4 ：1 ) 的混合液为流动相) ，得浅绿色油，再用乙醚与石油醚的混合液重结晶，即得5 氯2 一氨基苯乙酮( 1 2 b ) ( 1 3 5 9 ，产率7 2 ) ，浅绿色固体。 h n m r ( 3 0 0 m h z ，c d c l 3 ) ：67 6 7 ( s ，lh ，a r - h ) ，7 2 2 ( d ，五= 8 7h z ，lh ，a t - h ) ， 6 6 2 ( d ，j o = 8 7h z ，1h ，a r - h ) ，6 2 8 ( s ，2h ，n h 2 ) ，2 5 7 ( s ，3h ，o c h 3 ) p p m 3 9 24 , 5 二甲氧基2 氨基苯乙酮( 1 2 c ) 的合成【7 8 】 m e o 、i 卟尘竺塑墨型旦己m e o 、i 1 人 e 曼丝! q 旦。 m e o 、i 警1 一j ul - l 一 l m e 0 7 弋 a c o h m e 0 7 劣n o ，m e 0 7 弋劣n h ， 1 7 c1 6 c 1 2 c 。 图3 94 ，5 二甲氧基2 氨基苯乙酮( 1 2 c ) 的合成 s c h e m e3 9 s y n t h e s i so f2 - a m i n o - 4 ，5 d i m e t h o x y a c e t o p h e n o n e ( 1 2 c ) 在温度为o * c 的条件下，向溶解有4 ，5 二甲氧基苯乙酮( 3 6 9 ，2 0 0 r e t 0 0 1 ) 的 1 4 m l 乙酸中逐滴加入发烟硝酸( 6 0 m l ，1 4 0 r n m 0 1 ) ，滴加完毕后，在0 下继续 搅拌反应1 0 分钟，再于室温下搅拌反应2 0 分钟后，将反应液倒入冰水混合物中， 有大量固体析出，抽滤，固体用碳酸氢钠水溶液洗涤至p h 为7 ，再用乙醇与丙酮 的混合液重结晶，即得4 ，5 一二甲氧基2 - 硝基苯乙酮( 1 6 c ) ( 2 3 4 9 ，产率5 2 ) ，黄 色固体。 1 7 两南大学硕士学位论文 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：67 6 2 ( s ，lh ，a r - h ) ，6 7 6 ( s ，1h ，a t - h ) ，3 9 9 ( s ，6 h ，o c h 3 ) ，2 5 1 ( s ，3h ，o c h 3 ) p p m 在圆底烧瓶中，加入4 ，5 - 二甲氧基一2 - 硝基苯乙酮( 1 6 c ) ( 2 o g ，9 0 m m 0 1 ) 、5 0 9 铁粉、1 8 m l 乙酸、2 5 m l 水和5 m l 乙酸乙酯后，加热回流搅拌反应6 小时后， 将反应液用碳酸氢钠水溶液调节p h 至7 ，抽滤，滤渣用乙酸乙酯洗涤3 次( 每次 4 0 m l ) ，合并滤液和洗液，静置分层，分别收集有机层和水层，将水层用乙酸乙 酯萃取3 次( 每次4 0 m l ) ，合并乙酸乙酯萃取液，用无水硫酸钠干燥后，减压 蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯与正己烷的混合液重结晶，即得4 ，5 二甲氧基2 氨基苯乙酮( 1 2 c ) ( 1 1 9 9 ，产率6 8 ) ，浅黄色固体。 1 h n m r ( 3 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：67 1 0 ( s ，1h ，a r h ) ，6 2 6 (