（应用化学专业论文）氯法拉滨及其糖苷类衍生物的合成.pdf

硕士 学位论文扳法拉滨及其糖普类衍生物的合成 ab s t r a c t c l o fa ra b i ne， a nuc l e o s i d e an a 1 0 g ， h a s p r o v c n tobea usefulc b e m 0 t h e r a peutic ag ent for t r e a l m ent ofv a ri o usso lidt u m o rs 声s pe c i ally for即 ute l e uke m l ali is the fi r s t d ru g allo w e d 妙f d atot re a t le u k e m iaofki ds. t b e p r e p aj 旧 t l onm e t h o d s ofa。 五 叮 a b ine were代 v i e 叭 吧 d and clo fara b i n e was fi ll a l l y s y n l b e s l zed fromd 州 ri b o 哭. 1 . d e o x y . 1 七 r o m o 一d e oxy- 2 一 n uoro 一 3， 5- di 一 0 七朗 2 习 贝 一 a 一 d 一 ri - 一fu r an o s 。 was o b la in edbysevenst e p s .氏 卿yl a tc d 。 fo n ir a b inewas a c b i e v e d 勿re acting 2 -c h l oroademnewi小1 一 co xy一 1 . b r o m o -2 一 e o x y . 2 一 n uoro-3， 5 一 di 一 0 叫 be n z o yl 心 一ri bo九 r a . 一se .d e p ro t e c u onand a dditi o nal crys ta l l i za t i 叱a 月 b r d eda cl 。 几 m b ine d ru gt 五 e p r oces s in thi s p aper fo r clofar abineall 。 耐b r thereliable andeffici entprod 画on。 f d n lg s u b s ta 州 -nce w i l h o utusing c hr o m at o gr a p h y . 人 sene s ofri bo恤anos i des wer e sy nthe s 址 男 d 云 o ml 一心 c c ty l 一3， 5 硕一 0 . be d z o sl-p 一 石 加丘 峨 m o se ， hi gha n o m e n c se 1 e c t i v ityw a s a c h i e v e d ， 让 c h 山 c alconditi o nsw e r e di sc uss ed int h i s p a per. k c y w o r d s : cl o 云 叮 a b ine ，s y n t h e s is ， 1 一朗 e 钾 ! 一 2 ， 3 ， 5 硕刃， 比哪 y l 一 p . d . 石 加丘 盯 坦 。 se， ri bofi 址 ano s i d e s n . 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已 经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名: 如07年 月 夕 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以 借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向 有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内 容。 对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名:杏礁 如 年 月) 日 硕士 学位论文氮法拉滨及其糖普类衍生物的合成 1 前言 具有治疗疾病效果的核昔和核昔酸药物在化学药物中占 有非常重要的地位， 其数 量呈迅速增长的趋势。 非天然核昔与核昔酸可称为核昔与核昔酸类似物， 从化学结构 上看它们和天然核昔和核昔酸有不同程度的相似之处，所以 在体内 有以假乱真之效， 从而干扰或者直接作用于核酸的代谢过程， 阻断蛋白质、 核酸的生物合成， 因而这些 化合物在抗病毒和抗肿瘤化疗药物中具有非常重要的地位， 占有较大比例， 近十年来 这 方 面的 研究 速 度很 快 川 . 1 . i c 一 2 氟代核昔的研究进展 在世 界 上 众多 的 上市 药 物中 ， 有 超过1 50种 是 含 氟 化合 物 121 ， 这 个 数目 相 对 于 含 其它卤素原子的药物的 数目 来说是巨 大的， 而含氯或澳天然产物远远多于含氟天然产 物。 氟原子是电 负性很强的原子， 原子半径小， c 一键非常稳定， 这些特点对一 个分 子 在生 物 环 境中 的 行为 产 生了 显 著的 影 响 13 . 氟代核昔是作用于d n a和r n a的药物， 它们以一种独特的方法治 疗癌症和病 毒感染。 氟原子可以 模拟氢原子或者经基， 使得氟代核普成为某种酶的 抑制剂( 例如: 5 一 氟尿咯睫) 。当氟原子在 c 一 ， 位时，它可以 防止糖昔键的水解， 提高 药物在体内的 稳定性 ( 例如: 氯法拉滨) 。 氟原子还可以 直接作用于酶反应中， 成为机理性抑制剂 ( 例如: 三氟尿昔) 。 氟原子可以 取代核昔糖基或者碱基上的基团，在此主要讨论氟 原子在糖基上的情况。 在所有合成出 来的氟代核昔中， 氟原子在c 一 ， 的占77% 以 上，其次 是c . 5 ， 氟代 核 昔， 还 有少量的 氟原 子 在c 一位或者同 时 在c 一、c 一 ， 位，以 及c 才位 4l 。 早期 合成的2 一 脱氧一 ， 一 氟代核昔研究表明这类化合物具有潜在的抗病毒和抗癌作用， 科研 人员合成出了几代新的2 一 氟代核昔， 希望找到具有更强生物活性的化合物。 l l .1c -2，一氟代核昔 d n a和r n a作为人体中的重要物质， 在具有生物活 性的核昔上面引 入氟原子引 起了 科 研 人 员 的 极 大 兴 趣。 19 61年， c odillg to n 等 15 合 成了 第 一 个2 一 脱 氧 2 一 氟 代 核 昔 。 随 后 ， f ox等 161 合 成出 了2 一 fl uoro 一 p 一 d ri b o- s yl th y m in e . 这 两 个 化 合 物 都 是 用hf 直接与底物反应引入氟原子， 这种方法限 制了 嗜吮类核昔的构型只能是核糖构型。 加世 纪60年 代， 1 一 ( p 一 d 一 阿 拉 伯 糖基 卜 腺 嗓 吟( . 忍 . a ) 和1 邓一阿 拉 伯 糖 基 )胞 核咤咙 ( ara- c ) 被发现具有潜在的抗癌作用， 它们在 c 一 2 位含有一个轻基， 并且都 是阿拉伯糖构型。 但是这两个物质在体内 分别被相应的酶水解成了不具活性的 代谢产 一1 . 硕士学位论文盆法拉滨及其糖昔 类衍生物的合成 物， ara- i 和ara- u 。 所以 这两 个 化 合 物的2 一 氟 代 衍生 物f 一 ara- a和f 户 a n 卜 cl 7， 目 被 合 成 出来取代原来的核昔。 当时， 对于氟原子的引 入， 人们首先想到的是在直接活化核昔的c 一位， 然后用 氟原子取代， 但是由于碱基位置造成的空间位阻( 碱基处在糖环平面上方， 离去基团 处 在 糖 环 平面 下 方) ， 使得 氟 原 子 很 难 从 活 化 基 团 的 背 面 ( p 方 位) 进 攻， 同 时 碱 基 和糖环上的氧原子的诱导效应使得这个反应不容易发生。 另外， 用这个方法氟代嗜咤 核昔的c 一 2 位时， 碱基c 一 2 位上的 拨基进攻c-2 ， 生成2 少一 脱水核昔。 随后， 用k h f z 氟化的方法成功的得到了2 一 脱氧一 2 ， 一 氟代的阿拉伯糖基。但是这个试剂在氟代 a 一 核糖昔时， 得到的是3 一 脱氧召 一 氟心 . d 峡喃木糖和2 脱氧一氟心 . d . 吠喃阿拉伯糖( 大 部 分 产 物) 的 混 合 物， 而 在氟 代卜 d 一 核 糖 昔时 得 到 的 都 是3 一 脱 氧 一 3 一 氟 一 p 一 d 一 吠 喃 木 糖 ( 如图1 . 1 ) 。 这些物质可以 用柱层析分离， 再转化成相应的澳代糖， 接着与腺嗦吟或 胞核 啥绽反 应生成f . ar a . a和f 侧 即 ra . c ， 还有c 一 3 氟代的 核 昔网 . 图l l 自 从发现f 一 ara- c具有抑制癌细胞的 作用后，需要大量的f . ar a ， c来进行进一步 的生物学实验， 但是上面所提到的合成方法收率很低， 远远不能满足实际应用的需要。 这就促使了 科研人员用其他的途径来合成 2 一 脱氧一 2 一 氟代的阿拉伯糖基。 从 旬 团 妞 加 等 贬 101 合 成出 了3 一 脱氧 一 3 一 氟 一 d 一 葡 萄 糖， 并 且 将 它 转 化 成2 一 脱 氧 一 ，一 氟 代的 阿 拉 伯 搪， 最后制得澳代糖与碱基相连。 但是最终研究结果表明f . 田 旧 . c只有很低的抗癌活性。 第 一 个 抗 病 毒 的 核 昔 类 药 物 是 由 b n 贬 习 矛 川 合 成 的 2 脱 氧 一 5 一 碘 代 一 尿 昔 o d u v 讼 功 ) ， 它的 搪昔键在酸性条件下不稳定， 所以一系列在 c 一 ， 位引 入氟原子的5 一 取代尿啼咤 和胞核嗜咤核昔被合成出来， 其中的f i a c 、 f e a u和f m 诫 u具有抗多种病毒的作用， 同时， f m a u还具有抗癌作用。 这些发现促进了 随后几年对2 一 脱氧一 2 一 氟代阿拉伯糖 基核昔的研究。 实际上， 一些新的 制备方法被开 发出 来合成新的类似物。 f iac 、 f e a u 被 挑 选出 来 用于 临 床实 验后， 1 泊 n n等 112 1 开 发了 一 个 更 有效 合 成 f m a u的 方 法， 用 k h f z 作氟化试剂取代 2 一 咪哇 磺酞基团 获得氟代产物，收率可达 63%。将糖基澳 代 硕士学位论文氯法拉滨及其箱昔类衍生物的合成 后 与 碱 基 缩合 最 终 得到f m 峨 u ， 收 率为95%(a、 p 构 型 混 合 物， “ : p = 1 : 7)。 随着引入氟原子的方法越来越简单易行， 更多的2 一 脱氧一 氟代核昔被合成出 来 。 例 如 ， m art in等 11 3 合 成出 了 一 系 列 具 有 抗hl v 作 用 的2 一 脱 氧 2 ，一 氟 代 啥 睫 核 昔 类 似 物 。 b ri sto卜 m y ersll4 1合 成出 了a z t 等 其 他 类 似 物 ， 其 中a z t 具 有 最 显 著 的 抗 病 毒 作 用。 m s r q u ez lls l探 讨了 二 脱 氧 糖 环 上 的 基 团 位 置 和 抗h w作 用 之 间 的 关 系 ， 结 果 表明，当c 一 3 上的氟原子在糖环平面下方， 或者c 一 ， 上的氟原子在糖环平面上方时， 这些核昔具有活性， 而氟原子在同样位置， 但构型相反时就不具有活性。 更有趣的是 当c 3 和c 一上的羚基同时被氟原子取代， 不论构型如何都不具有活性。 碳一 核昔是由芳香碳环化合物、芳香杂环化合 物或一般杂环化合物等和峡喃型或 毗喃型戊糖或己 糖之间，以 c 一 c键形式连接起来的 化合物， 这类化合物在自 然界生 物体中 广泛存在， 具有如抗生素和/ 或抗肿瘤活性， 某些c 一 核普在调节代谢过程中 还 有重要作用。正是由于该类糖昔键是 c 一 c键，它们比天然的 核昔有更强的生物与化 学 稳 定 性 ， 如 能 耐 受 酸 性 水 解 、 酶 解 等 川 。 叭 厄 t朋 a begroup l l61 合 成 出 了f 州 峨 u的 碳 - 核昔类似物c 一 f 州 叭 u和a z t的碳一 核昔类似物， 但是研究结果表明， 这两个化合物 不具有良 好的抗病毒活性。 同 时 ， 几 种天 然 碳环 核 昔( 例 如: 硕s te ro ln y c in 和呷lanoc in)的 发 现引 起了 人 们 对 这类核昔的关注。碳环核昔又称为碳环假搪， 是糖基和杂环碱基偶联成相应的核昔。 这类核昔具有重要的生物活性和药用价值。 因为2 氟代一 阿拉伯搪基核昔具有很好的 抗病毒 作 用， 于是g lax o l 切 的 研究 人员合 成出 了 一系列2 一 脱氧 一 ， 一 氟 代的 碳环核 昔， 例如:c 肚 卜 f a c 、c 歇 卜 f m a u ，在嗜咙氟代碳环核昔类似物中， 后者具有最高的抗 h s v-1活性， 但低于 f m 姚 u . 所有的啥睫氟代碳环核昔类似物都是用咭吮和异头碳 被 氨 基 取 代的c 一 ， 氟 代阿 拉 伯 碳 环 假 搪 缩合 得 到 11 气 在合成嗓岭类核昔时，没有了c 一上拨基参与在c 一 2 位上的5 沼亲核取代反 应， gl axo 公司 的bi g g adike和b o 川 l wi ck用3 ， 5 几 t e tra i s o p r o p 贝 di sil o x an y l颐s t erom y c in与 d a s t 反应获得了相应的 c 一 ， 氟代产物，但是收率只有 5 %。而 3， 5 ，n 灿比 似 。 y lari st e r o m y c in 与das t 反 应 ， 在 脱 保 护 后 ， 收 率 可 达50% 11 510 19 77 1 97 8 年 间 ， sc haeffer 等 合 成出 阿 昔 洛 韦 ( a c y c l o vir， acv)， 发 现它 具 有 抗 h s v的活性， 不久用于临床，引起人们关注a c v的原因除了a c v有很好的 抗病毒 活性外， 还归结于a c v的 低毒性. a c v的 低毒 性是源于它的生物活性模式的特殊性， a c v在病人体内 选择地受疤疹病毒 ( h s v )的 胸昔激酶的作用， 被磷酸化成单磷酸 酷， 而不受病人细胞内的胸昔激酶的作用。 阿昔洛韦是一类非环核昔， 非环核昔的搪 基是非环状糖衍生物， 正因为是非环状， 断裂的 位置可以 在不同的两碳之间， 也可以 是残缺的碳水化合物。 阿昔洛韦的活性激起了 人们对非环核昔的 极大兴趣， 一系列2 - 脱氧一 ， 一 氟代的非搪核昔被合成出 来， 但是这类物质并不具有生 物活性l 气 硕士学位论文 叙法拉滨及其糖昔 类衍生物的合成 大部 分常见的2 ， p 一 氟 代核昔都是 通过糖基和碱 基缩合得 到， 啥 咤的 糖基 化 简单 而且收率极高， 但是嚓吟的糖基化却相当困难， 实际上， 一些嚓吟碱基与卤 代糖基根 本不发生反应120 浏 】 。 直接在核昔上发生亲核取代反应使 c 一 ， 位经基被氟取代是很困难的，不仅仅是 c 一 2 位活性较低，而且氟不是一个很好的亲核试剂，同时它还是一个强碱。 事实上， 当 用2 一 0 一 tri n y l一 3 ，5 ， 一 1一 。 一 be nzyl一1 一 be nz y l inosi ne与tas f 反 应 得 到 的 是 消 除 产 物 122 1 ( 如图 1 . 2 ) 。 123 图l z 2 ，3 一 双脱氧吠喃糖衍生物的 化学合成从20世纪90年代初至今一直受到 人们的 重视， 其根本原因是这类化合物的结构和第一个用于抑制艾滋病病毒的a z t有相似 的 糖结构。 而某些这类化合物也确实具有抑制多种病毒的作用， 但由 于这类化合物在 酸性条件下不稳定使得它们不能被制成口 服制剂。 于是人们又开始将氟原子引入其 中 ， 希望能 够得到 在酸性条件下 稳定的2.3 、 双脱氧 核昔. 合成出的f 一 姗刁 d a 12 和 f- aj 旧 -d d l ， 它们具有和未修饰前的 母体一样的活性。 当核昔吠喃糖环中的氧原子被硫原子代替， 即为 硫昔。 硫昔具有重要的生物活性 性 质 ， 并 且已 有 硫 核 昔 用 于 临 床 抗 病 毒 等 治 疗 124)。 m ar q 朋 2 等 12 习 用 氟 代 试 剂d a s t 将氟引入这类物质中， 希望能 提高它们的生物活性， 合成出了一系列该类化合物。 由 于2 ，3一 id e o x y 礴 ， 枷沉 尹 id ine具 有 一定 的 抗h lv生 物活 性， 科 研 人 员 试图 在 糖 环 上 引入氟离子， 从而提高它的活性， 但是在实验中 发现，当用d ast与c . 2 ， 位轻基游 离的核昔反应时， 得到的是c 一 ， 基团未翻转的产物。 这可能是因为咭咤碱基上的拨基 与c 一 ， 位经基生成了 脱水化合 物， 使得 氟离子 从糖环的p 面进攻c 一 2 ， 导 致了 构型 的 保持阴 ( 如图1 3 ) . 图 i j 4- 硕士 学位论文装法拉滨及其糖普类衍生物的合成 虽 然f m a u ， f 认 u ， f lac 这些 具 有 抗 病 毒 活 性的1 邢一 脱 氧 一氟 代 一 卜 d-阿 拉 伯 糖基) 啼咤核昔引发了 人们对2 氟代核昔的研究热潮， 但是因为这些核昔类似物的 毒 性， 使得它们在临 床试验中均遭淘汰。 近来， 一些具有非天然 l 一 构型的核普类似物 被报道称具有潜在的抗h w和h b v作用， 并对某些癌症有抑制作用. 它们包括: 3 tc ， 盯c ， lfdd c ， l f m 人 u ， 这些化合物不仅具有和 d 一 构型一样的生物活性， 而且毒 性低于和它们对应的 d 一 构型化合物. c hu 等12 刀 用合成 d 一 m a u的方法合成出了 l 一 f m 人 u ， 它显示较强大的h b v d n a多聚酶抑制作用， 停药后大部分可获得持续效 果，未见线粒体毒性作用，尚未进入临床，可能有应用前景。除了一些哮睫类 l核 昔 外， c h u 等 1周 还合 成出 了 一 些 嗓 吟 类l 一 核 昔， 例如: l . f 叨 旧 . a 和l 一 f- ara- i ， 它 们 也都具有很好的生物活性而没有明 显的毒性。同 样的，一些 2 一 氟代一 2 ，3 一 二一 脱氧不 饱 和l 核昔也 有报道称已 合 成出 来129 。 核昔是合成寡聚核昔酸片断的最基本原料或原件， 所以 可以利用核昔通过多种化 学合成方法或者应用d n a 用 凶 a合成出基因片断或全序列，这些年来对2 一 氟代核昔 的研究不仅仅局限于医疗方面， 在对寡聚核昔酸的 研究中也有对 2 一 氟代核昔的 研究 1 30浮 弓 浮 21 l l z c 一 ， 二氟代核昔 吉西 他宾 ( g emc l ta b l n e ) ， 2， 2 一 二氟脱 氧胞啥 咤 核昔， 于1 9 98年被 美国f d a 批准 用于治疗晚期胰腺癌一线药物， 目 前己 在多个国 家上市， 是一种破坏细胞复制的 二氟 核 昔 类 抗 代 谢 物 抗 癌 药 133 ， 1 。 除了 吉 西 他宾 之 外， 一 些 在 c 一 ， 位含 一 凡 一 基团 的 啥 淀 和 嗦 吟 类l 一 核 昔 也已 研制 成功， 但 是 它 们并 没 有 预 期 希 望的 生 物活 性 135 洞。 吉西 他宾 是由 礼 来公司 研发出 来的 抗癌药 物13 刀 。 它由 硅 烷化的 胞核 啼吮与2 一 脱 氧一 2， 2 一 二一 氟一 d 一 吠喃核糖衍生物缩合得到。 2 一 脱氧一 少二 氟一 d 一 吠喃核糖衍生物是由以 下 方 法 得 到: 首 先， ( r 卜 2 ，3 刃一 iso propyli d e n e gl 邪 e 招 ld e h y del 和b rc f z c 0 o et缩 合 得 到化合物2 和3 ， 然后柱层析分离得到主要产物3 ， 再水解成环状内酷4 。内醋用叔 丁基二甲 基硅烷保护后还原得到5 。 最后用甲 磺酸基将异头碳活化就得到了 下一步与 碱基缩合反应地原料6( 如图1 .4 ) 。 硕士学位论文舰法拉滨及其 糖昔 类衍生物的合成 or for f orf r 二 h r二 t b oms r二 bz 4 图l 4 1 。2轻基转化成氟方法 在化学工业中合成含氟精细化合物的 最重要途径是各种亲核氟化反应。 在脂肪族 亲核取代反应中氟离子作为离去基团 是卤 素中 最惰性的， 因为c 干键最强， 而产生的 氟离子的电荷密度最高。 作为亲核试剂而言氟离子的行为又大大取决于反应环境。 在 质子性溶剂中它是一个特别的亲核物种; 而在极性非质子溶剂中特别当它带有一个大 的亲脂性正离子时，它却是一个很强的亲核试剂。 氢氟酸本身是一个非常有毒的试剂， 甚至比 元素氟还有害。 其原因是它的 低沸点 ( 1 9. 5 ) 、局部的 和系统的毒性以 及它的 局部麻醉作用。 为了安全地方便地处理这个很重要的 试剂， 已 经有很多方法来稳定这个强烈缔和 的液态h f 的氢键网 络结构。 例如加入胺、 醚或四 烷基脉等作为“ 氢桥” 受体。 第 一 个公 开 发 表的 例 子 是聚 氢 氟 酸 毗 咤 盐 ， 亦 通常 称 之 谓“ 0 仙 试剂” p 幻 。 该 配合物中 含7 0 %的hf， 是一个在55时还稳定的很强的酸性液体。 它和无水hf 一 样高 毒并腐蚀玻璃， 但由 于其蒸汽压很低所以 处理时相对安全。 后来又发现通过改变 胺与hf 的比 例， 该试剂的 酸性和亲核 性可以 在一个很大范围内 得到调节。 它的安全 性和易操作性还可以 通过用聚乙 烯毗吮作为 碱而得到大大提高。 除 了 毗 咤 外 ， 其 他 一 些 复 合 物 如e tsn3 hf391、 b 山 n 气 ( h z f 3 ) t401也 已 被 广 泛 应 用 . 它 们 是 中 性 甚 至 弱 碱 性 的 ， 而 且 没 有hf 蒸 汽 压。 e t3 n .3 hf ( b. p. 78 ， 在1 5 m b ar 压力下也不分解) 不腐蚀玻璃，因此可 用于 在玻璃仪器中 在较高温度下进行反应. 第一 个由 醇直接转变为氟代烷的失 败尝 试可追溯到 1 7 82年，当年sch e e l e 用由 c afz 与 硫酸 反应生 成的 氟 化氢气体直 接 与醇 反 应141 . 尽管早期众多工作的失 败， 但 硕士 学位论文氯法拉滨及其糖昔类衍生物的合成 从2 0 世纪2 0 年代起， 解决这一难题的许多方便的方 法来合成这些化合物己 取得了 成 功。 l 2. 1 二步活化法氟化 1 9世纪初有了第一个关于活化离核的离去基团法将醇氟化的反应。1 5 3 5年 d umas和p el i got 用氟化钾与硫酸二甲酷反 应得到了氟甲 烷， 随后又用同 样的 方法制 备了 氟乙 烷和其它一些氟代烷烃。 而今用更好的离核离去基团 方法将醇转化成相应的 甲 磺酸酷， 对甲 苯磺酸醋和三氟甲 磺酸醋， 然后用氟化物进行5 沼反应的方法已 经变 成合成氟代烷烃的标准方法，特别是在适用那些有确定的立体化学要求的底物。 l 2. 2 一步活化法氟化 一步法用氟来转换经基或其他一些基团的 众多试剂中s f4可能是使用最广的。 s f 今 首先将醇转化成带有一个易离核离去基团的 共价中间体r o s 凡和氟离子， 后者再与 它发生构型翻转的s n z 反 应。 5 凡最终成为5 0 凡，因 此该反应仅动用了两个氟原子。 尽 管5 凡用途 很 广， 但 它的 最 大 缺 点 是 毒 性 大， 沸 点 低( m 一p. 一 1 21 ; b. p. 一 38 ) ， 因 此 它 必 须 在高 压 釜中 进 行 反 应 i2j. 为了 克 服 这 一 缺点 ， 用 二 烷 基 氨 基 来 取 代 其 中 的 氛原 子， 合成出了 一些挥发性比s f 4 小的 衍生物。 二乙 氨 基 三氟 化 硫( d a s t ) ( b. p. 4 6 ， 4 7 ) 的 反 应活 性 稍 逊于s f4 ， 但在 实 验 室 反应中 其处置相对容易得多。由于硫一氟键不 够稳定，因此当加热温度超过 50 时 可能会引起猛烈爆炸。 由于在这些反应中会形成碳正离子中间体， 所以 可能会产生一 些消除或重排的副反应。 与s f4相比， d ast 等氟化试剂由 于比 较大的立体位阻以 及 二烷基胺基诱导效应很弱，因此它们的反应也没有 5 凡那么活泼， 这一点也可以 从 d a s t不能 将空间 较为 拥阻的 碳原子 上的 经基 转 化成氟 这 个 例子中 反映出 来143) ( 如 图1 .5 ) 。 ob n oh tf，o 匕日一 b u 司 n 甲 户 下 日 f ; 一 1 0 ob n ot f 图l s 硕士学位论文氛法拉滨及其糖普 类衍生物的合成 1 .3 氯法拉滨的制备 1 3 )氮法拉滨的合成目的和意义 第一代喋吟核昔类抗白 血病药主要有克拉曲 滨和氟达曲 滨 ( 如图1 .6)， 氯法拉滨 为第二代嗦吟核昔类抗白 血病药。 这三个药 物在结构上的区别在于c 一 2 位和c 一位上 的基团 不同。 人们在发现克拉曲 滨具有抗癌作用后同时发现它在制成口 服制剂后会被 酶水解成不具生 物活性物质。 于是科研人员 将氟引入到核昔中，试图提高其稳定 性， 于是氟 达曲 滨被合成了出 来。 但是在临床实验中发现氟达曲 滨同 样会被水解， 而且生 成的2 一 氟腺嗓吟是种有毒物质， 同 样不适合被制成口 服制剂。 克拉曲 滨和氟达曲 滨的 抗肿瘤活性并不是十分突出，所以有必要合成出活性更高同时稳定性更好的嗦岭核 昔。 氯法拉滨克服了 克拉曲 滨和氟达拉滨在这些方面的 缺陷。 氧法拉滨口 服给药比 静 脉注射给药效果 更好， 同时其对人白 血病细胞k-5 62的 抑制作用比克拉屈滨和氟达屈 滨更强. 2 0 04年12月， f d a以 快速审批程序批准了 氯法拉滨用于治疗儿童复发性或 顽固 性急性淋巴 细胞白 血病。 这是在近十年里首个批准用于治疗儿童白 血病的新药， 也是唯一一个在成人应用之前批准用于儿童的新药。白 血病， 尤其是急性淋巴细胞白 血病 ( a 工 l ) 是儿童和青少年当中最常见的恶性肿瘤。 经现有药物治疗不能达到或维 持完全缓解的a l l患儿预后很差，因此迫切需要新的治 疗药物和治疗方法。 尽管儿 童白 血病的治愈率比 较高， 但是专门 用于儿童的 抗白 血病药物还没有。 成人用药用于 儿童会带来很大的副作用、 严重影响儿童的生活质量。 氯法拉滨作为第一个专门 用于 儿童白 血病的药物， 具有重大的意义。 也证明了 其潜在的临床价值。 我国每年新增白 血病患者4 万人， 其中 一半是儿童。 氯法拉滨的开发成功， 不但能为广大患儿减少痛 苦，也会给企业带来可观的经济效益。 “今n n今n 氟达曲 滨 ( fl u ds . b ine) 图 l 氛法拉滨 (cfo fara b i 加) 硕士学位论文 抓法拉滨及其糖昔类衍生物的合成 l 1 2氮法拉滨的 研究进展 氯 法 拉 滨 (cl 。 伪 r a b in e ) ， 化 学 名 为2 一 氯 一 9 一 (2 之 脱 氧 一氟 一 p 一 d 一 阿 拉 伯 糖 基 ) 腺 喋 吟 ， 商品名c lo l ar ， 是由 美国 伯明翰南方 研究 所研制， 并授权英国bio e n v l s i on公司和美国 ll exo nco lo gy公司共同开发的核昔类抗白 血病药， 2 0 05年首次在美国上市。 氯法拉滨属于一种核昔酸类似物， 其经脱氧胞昔激酶磷酸化为三磷酸盐后， 不仅 能有效抑制核昔酸还原酶， 使d n a合成终止: 而且也能抑制d n a聚合酶a ， 使d n a 链不再延长。 氯法拉滨能更有效地被脱氧胞昔激酶磷酸化而且在人类白 血病细胞中的 消除 更 慢， 因 此具 有更 低的 细胞 毒 性 阳510 氯法拉滨治疗白 血病总体反应率高， 并且耐受性很好， 没有不可预知的不良 反 应。 它的 疗效好， 毒副作用不大， 是f d a经快通道批准的， 其依据是一项有49例复治的 复发 性或抵 抗性急 性淋巴 细 胞白 血病患 儿 参 加的 核心11 期临 床试 验的 结果l9。 该 试 验 中， 患 儿 连续5 天 每 天 静 脉 滴 注1 一小 时 氯 法 拉 滨(5 z m 幼 n l ) 。 依 据缓 解 情况， 接 受2 一 6 周期治疗，每周期28天。结果发现，总缓解率为30%，其中20% 达到完全缓 解或髓相完全缓解 ( 除血小板未恢复) ，1 0 % 达部分缓解。14 %的患儿在克罗拉滨治 疗后， 接受了 骨髓或干细胞移植。克罗拉滨的副作用不大，最常见的副作用有恶心、 呕吐和腹泻等胃肠道症状， 贫血、白 细胞减少、 血小板减少、中性粒细胞减少和发热 伴中性粒细胞减少等血液学反应以及感染。 因此克罗拉滨给儿童白 血病患者带来了 持 续的 缓解并为部分患儿接受骨髓移植创造了 条件， 是高抵抗性白 血病患儿一种新的 有 效 且 耐 受良 好的 治 疗 选 择 江5 01. 氯法拉滨潜在广谱抗肿瘤特性， 在美国， 用于乳腺癌、 肺癌、 结直肠癌、 前列腺 癌、肾 癌、宫颈癌、 胰腺癌、 皮肤癌、 膀肤癌、 非小细胞肺癌、口 腔癌、 鼻咽癌、 喉 癌、 上领窦癌、 食管癌、 子宫 瘤、 黑色素瘤、 平滑肌肉 瘤的1 期临 床研究大部分已 经 完成。 急性骨髓性白 血病、 慢性淋巴 瘤、 非霍奇金淋巴 瘤处于11 期临 床研究阶段， 抑 制移植排斥研究处于1 期临 床研究阶段。 所以 在用于治疗急性白 血病例的同时， 它的 潜在适应症包括很多实体瘤以 及一些免疫性疾病， i j 3氮法拉滨合成路线介绍 关于氯法拉滨的化学合成思路是大致相同:首先由简单的 单糖合成得到2 一 脱氧 一 氟代阿拉伯糖衍生物， 然后将异头碳活化与 嗦吟反应得到目 标产物。 从简单的 糖 类衍生物开始的全合成经归纳有以下两条: 路线一: 以1 夕 :5 ，6 一 di 一 。 一 i so p r o p y lid e ne-3 一 。 一 to s yl 一 a- d 一 to 丘 川 切 o se为 原 料 151 ， 用kf作 氟 化 剂， 经九步反应得到1 一 澳一脱氧一氟一氧一 乙 酞基一 5 一 氧一 苯甲酞基一 阿拉伯吠喃糖， 再与2 一 氯腺嗦吟或者2， 6- 二氯嗦吟反 应得到目 标产物 ( 如图1 . 7). 硕士 学位论文 氯法拉滨及其糖昔类衍生物的合成 阿洛糖为己 醛糖， 而目 标产物中的糖基部分 阿拉伯搪， 为戊醛糖， 所以 在合 成路线中要将碳链缩短，这就增加了合成的难度，增长了反应路线。阿洛糖的 c 一 1 位和c 一 ，以 及c 一 5 和c 石位用异丙亚基保护，同时c 一 3 位用对甲 苯磺酞基保护， 用 灯 将c 一 3 位氟化。而目 标产物的氟原子在c-2 位， 所以 路线中又多了 将氟原子迁移 的步骤。 在搪基与碱基的 缩合步骤中，图1 .7 给出了 两种缩合方法: 方法一， 直接与 2 一 氯腺嗓吟缩合得到产物; 方法二， 与2， 6- 二氯嚓岭缩合后再将c 一 6 位上的氯转化位 氨基， 显然方法一较为简单易行。 综合以 上原因，以阿洛糖衍生物为原料的这条路线 较为复杂繁琐。 丛 5 气 ho p 】刃 00 肠比 r lite ir 一 1 0 0 (“ 洛 ) p h c o o ， ， 二 oh n依/n 图 l 7 硕士学位论文氯法拉滨及其糖昔类衍生物的合成 路线二: 综合 文 献资 料 152 一55 ， 第 二 条 路 线 ( 如 图1 8) 以1 一 氧 一 乙 酞 基 么3， 5 扭一 氧 一 苯甲 酞 基一 p 一 d 一 吠喃核糖经重排获得1 ， 3， 5 一 三一 氧一 苯甲 酞基一d 一 吠喃核糖， 与硫酸氯、 味哩反 应生成易离去基团 磺酞咪哇酷， 经氟 代、 澳化得1 一 澳一脱氧一氟一 3 乒二一 氧一 苯甲 酞基 心 一 d 一 阿拉伯糖，再与2 一 氯腺嗓吟缩合后脱保护即制得氯法拉滨。 路线二在原料的选择上更接近与产物的构型， 与路线一相比， 路线二省去了 不少 的步骤， 同时直接将核糖的c 一位氟代， 不需要再将氟原子迁移。 所以路线二与路线 相比 较，原料易得， 路线更为简单易行。 2 ) h z o . ob z ob z 2)咪哇 n 与 华 n 0_、 _ bzo 只 4 0 % hb r . ，br :. 飞 n hof 图 l s 1 .4 研究内 容 l 4. 1氮法拉滨的合成路线设计 上文简介了氯法拉滨的研究进展， 着重介绍了 它的化学合成方法。 分析两条路线 可知， 路线一先将c 一 3 位用kf 在高 温下氟代， 再迁移到c 一 ， 位， 此过程反应步骤繁 多， 反应条件苛刻， 不利于工业化生产. 路线二用e t ， n .3 hf 氟代，条件更为温和易 操作 ， 总 合 成 路 线 较 路 线 一 更 简 单 易 行， 但是 文 献 报 道 152 路线 二的 总 收 率为5 % ， 收 率低的一个重要原因 就是没有做到原料的充分利用。 综合分析两条合成路线， 拟定出 一条新的合成路线 ( 如图1 .9)，以d 一 核糖为原料合成氯法拉滨， 对路线二进行了改 .1 1- 硕士学位论文装法拉滨及其糖普类衍生物的合成 进 15 6. 5 7 ， 习 。 以d 一 核糖为 起始原料， 经甲 基化、 苯甲 酸化、乙酞 化得到卜 氧一 乙酞基一 ， 3 ， 5 扭- 氧一 苯甲 酞基币刃一 吠喃核糖， 再经重排获得1 ， 3 ， 5 一 三一 氧一 苯甲 酞基一 q 一 d 一 峡喃核糖， 与 硫酞氯、 咪哇反应生成易离去基团 磺酞咪哇酷， 经氟代、 澳化得1 一 澳 2 一 脱氧一氟3， 5 - 二一 氧一 苯甲 酞基一 q 一 阿拉伯糖，再与2 一 氯腺嗓吟 缩合后脱保护即制得氯法拉滨。改 进后的工艺路线与图1 8 的区别在于 起始原 料廉价易得 ( 1 一 氧一 乙酞基一 2， 3， 5 一 三一 氧一 苯 甲 酞基 卜 d 一 吠喃核糖的 价格为d 一 核糖的 十 倍) ， 虽然增 加了 反 应步骤， 但是反 应操作 简单，降低了成本。同时增加了对副产物的回收，显著提高了中间体5 的收率。 ome p hc0 c . ， py om日 a 气 0 ， a 口 o h h 声o 日 2 00b z h 声 0. ， ) h c i ( 9 ) 2)h 夕 ob z 2)眯哇 ob z 白书 o bz40%h b r . . b r c h 3 c o o h 外饰犷勺义f。 n/2 cr入，bzo bzo 图l ， 硕士学位论文氛法拉滨及其糖昔类衍生物的 合成 l 4. 2 一系列糖昔类化合物的制备 在合成氯法拉滨的过程中， 得到了 一系列重要的中间体。 这些中间体既有活性官 能团， 又适合保存，因此我们把这些重要中间体分离出并制备其衍生物。 1 一 氧乙 酞 基 么3 ，5 一 三 一 氧 一 苯甲 酞 基 一 p 一 d 一 峡 喃 核糖 就 是 其中 一 个 很重 要 的 中 间 体气 其结构中异头碳上为乙酞基， 其他位的轻基有苯甲酞基保护， 苯甲酞基有很大的位阻， 这就具有高度的反应活性与选择性。糖昔类化合物具有众多的药理活性，我们从 1 - 氧 一 乙 酸 基 一 2， 3， 5 一 三 一 氧 一 苯甲 酞 基 p 一 d 一 映喃 核 糖出 发， 用le wi s 酸 催 化与 糖 基 受 体反 应 制备了 一系列构型专一的搪昔类化合物. 。1 3- 硕士学位论文 抓法拉滨及其 糖普类衍生物的合成 2 实验仪器和原料 2 . 1 原料与试剂 所用试剂除 特殊说明外均为分析纯: 薄层分析所用硅胶薄板型号为 h s g f25 4， 烟台市芝果黄务硅胶开发试验厂生产; 柱层析硅胶为中国 医药( 集团) 上海化学试剂 公司生产柱层析用硅胶 ( 1 0 0 2 00 目) : 展开剂为体积比( v/v ):蒸馏水自 制; 个别试剂和药品根据实验需要进行相应处理。 2 . 2 实验仪器 熔点经毛细管法测定 ( 温度计未经过校正): w f h 一 2 03 三用紫外分析仪; z f q 85 a /r e 一 52a旋转蒸 发器; d h g 一 9 0 53 a型电 热恒温 鼓风干 燥箱 ( 上海一 恒科 技 有限公司， 上海益恒实验仪器有限公司): d z f . 6 0 50 型真空干燥箱 ( 上海一恒科技 有限公司， 上海一恒科技仪器有限公司) : h s 3 1 20 型超声波清洗器 ( 天津市恒奥科 技发展有限公司) ; 红外光谱仪: b ru k e r vecto卜 33( k b r 压片) ; 核磁共振仪: b ru k e r d rx30 0 ， n o e( hnm r ) 仪 器 型 号 : b ru k e r a v . 5 00( 溶 剂 和内 标 物 在图 谱 解 析 中 说明)。 硕士学位论文氛法拉滨及其糖昔类衍生物的 合成 3 氯法拉滨的合成 氯法拉滨的 各种合成路线因 起始原料不同而有差异， 但是在合成思路上是大致相 同的， 即首先得到2 一 脱氧一 ， 一 氟代阿拉伯糖衍生物， 然后将异头碳活化与嗦吟缩合得 到目 标产物。 经分析本文采取以下路线合成氯法拉滨:首先，以d-核糖为起始原料， 经甲 基化、 苯甲 酞化、乙 酞 化得到卜 氧一 乙 酞基么3 ， 5 一 三 一 氧 一 苯甲 酞 基一 p 一 d 一 峡喃 核 糖， 再经重排获得 1 .3，5 一 三一 氧一 苯甲 酞基 企d 一 吠喃核搪， 与硫酞氯、咪哇反 应生成易 离去 基团 磺酞咪哇酷，经氟代、嗅化得 1 一 澳 一 2 一 脱氧一 2 一 氟一 3， 5 一 二一 氧一 苯甲 酞基-a 一 阿拉伯 糖，再与2 一 氯腺嗦吟缩合后脱保护即制得氯法拉滨。 om. j上 旦 旦 9 py ， h z s 马 o m e a c z o . a o o h 比s o 2 ) 比0 日 z oob z日 z oob z ob z ob z +日 2 0 、 一 502 白 扩飞 b z ooh 2) 眯哇 .，ob z 4 0 % hs r 二 。 br “今n hof 图 1 . ， ，1 5. 硕士学位论文氯法拉滨及其搪普类衍生物的合成 3 . 1 3 . 1 . 1 卜 氧 一 乙 酞 基 一 2 ，3 ，5 一 三 一 氧 一 苯甲 酞 基 一 p 一肤喃 核 糖的 合 成 1 一 氧一 甲 基一 d 一 味喃核糖的合成 ome 图3. 1 3 。 1 . 1 . 1实验操作 向5 001l l l单口圆底烧瓶内加入d 一 核糖 ( 3 0 9 ， 0 ，z m o l ) 和甲 醇 ( 2 4 o m l ) ， 再加 入h cl甲 醇溶液 ( 21. s m l ， 0 . 1 2 巧 留 m l ) ， 在25 水浴下保温密闭 搅 拌反 应4h， 加 入毗咤 (6o m l ) 终止反应， 减压抽干溶剂， 再加入毗淀 (6o m l ) 减压蒸干。 最后得 到黄色粘稠油状产物， 直接投入下步反应。 tlc分析 ( 乙 酸乙 酷: 异丙醇: 水= 5: 3 :1 ， 无荧光， 沾浓珑5 伍烧黑) rf产 引二 0. 58， rr产 们=03 9. 3. l l z结果与讨论 在制备 1 一 氧一 甲 基一 d 一 吠喃核糖时，甲 醇既 作反 应物又作溶剂， 文献报道 159 制 备 1 一 甲 氧基一 d 一 核糖的甲醇用量大大过量 ( d 一 核糖:甲醇mol 比1 :7 8 ) 。但是在实验中 发现， d 一 核糖在甲醇中的溶解度相对与其他单搪 ( 例如: 葡萄糖) 来说是比 较大的。 所以 在实验中 加入恰好能溶解d 一 核糖的甲醇量 ( d-核糖:甲 醇mol 比1 : 2 9) 就能 很好的反应。 催化剂h c i 甲 醇溶液是自 制催化剂，该反应除了 用h ci甲 醇溶液催化 外还可以 用浓玩5 04等其他强酸催化， 但是它们的后处理与h a 甲醇比 较为 繁琐。 分 析 反 应 产 物 有两 个点 ， rn= 0. 58的 点 是1 氧 一 甲 基 一 卜 d 一 吠 喃 核 搪， 它的 含 量 大 约占 8 0 %， r 。 =().3 9 的点是1 一 氧一 甲 基心 . d 一 吠喃核糖，它的含量大约占20%。 这步反应的目 的 是为了 将核糖衍生物的 构型定为吠喃构型。 固 态核糖等糖类常以 直链状为主， 即常以自由的醛基或酮基形式存在， 而在溶液中糖类皆以环状的半缩醛 或者半缩酮的 形式存在， 分别以 哪种形式为主或单一形式存在， 完全取决于溶液的 化 学 环 境。 有 文献 报 道 1明 ， 直 接 将d 核 糖 苯甲 酞 化， 然后 将异 头 碳 上的 苯甲 酞 基 用乙 酞基取代. 但是这样反应的产物是吠喃型和毗喃型的混合物，需要通过柱层析分离， 同时收率极低. 在制备其他吠喃构型核搪衍生物时也是先将 d 一 核糖异头碳甲 基化， 例 如: 四 乙 酞 吠 喃 核 糖的 制 备 1印 翻 1 . 硕士学位论文氯法拉滨及其糖昔类衍生物的合成 工 l 2 1 一 氧一 甲 基一 乃 弄三一 氧床 甲酞基一 d 一 肤喃核糖的合成6s 问 ome . 卫些 旦 旦 p y bz o obz om6 图 3. 2 3. l 2. 1 实验操作