（应用化学专业论文）抗肿瘤药物喜树碱的衍生化修饰及表征.pdf

抗肿瘤药物喜树碱的衍生化修饰及表征摘要天然喜树碱具有明显的抗肿瘤活性，尤其对消化道、肿瘤白血病、膀胱癌等更强的治疗效果，引起人们的广泛关注和研究。然而天然喜树碱的水溶性差，活性低，毒副作用大，易引起骨髓抑制，呕吐和血尿等副作用。因此通过对喜树碱进行修饰，寻找高效低毒的喜树碱衍生物以提高喜树碱的抗肿瘤活性是关键。本文在总结前人工作的基础上，借助于红外，紫外等仪器，对喜树碱的衍生化修饰开展了研究，主要研究内容如下：1 根据喜树碱修饰的构效关系，对喜树碱2 0 s 羟基进行酯化，合成了系列脂肪酸脂，芳香酸脂喜树碱衍生物，以及在7 乙基喜树碱的基础上进行酯化。2 根据喜树碱修饰的构效关系，对喜树碱7 位的取代，设计了新的7 乙基喜树碱、7 一丙基喜树碱等合成工艺，并成功地合成了7 乙基喜树碱、7 丙基喜树碱，7 一叔丁基二甲基甲硅烷基喜树碱，产率高，反应时间短。3 通过红外，紫外，液相色谱，差示扫描量热仪等手段对喜树碱衍生物进行分析，建立了喜树碱衍生物的分析方法。关键词：喜树碱，7 乙基喜树碱，酯化，表征a n t i c a n c e rd r u gc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e sm o d i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o na b s t r a c tn a t u r a lc a m p t o t h e c i nh a so b v i o u sa n t i t u m o ra c t i v i t y ，e s p e c i a l l yf o rg a s t r o i n t e s t i n a lc a n c e r ，l e u k e m i a ，b l a d d e rc a n c e r ，s u c ha st h ee f f e c to fs t r o n g e ra c t i v i t y a t t r a c t e dw i d ea t t e n t i o na n dr e s e a r c h t h e r e f o r ec a r r i e do u tb ym o d i f i e dc a m p t o t h e c i n ，f i n de f f i c i e n tl o wt o x i c i t yo fc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e si no r d e rt oe n h a n c ea n t i t u m o ra c t i v i t yo fc a m p t o t h e c i ni st h ek e y a tt h ec o n c l u s i o no ft h i sa r t i c l eb a s e do nt h ew o r ko ft h e i rp r e d e c e s s o r s ，u s i n gi n f r a r e d ，u l t r a v i o l e ta n do t h e re q u i p m e n tu n d e rt h eh e l po fc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e sm o d i f i e dt oc a r r yo u tt h er e s e a r c h ，t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ：1 2 0 s - h y d r o x yc a m p t o t h e c i nf o re s t e r i f i c a t i o n ，s y n t h e s i so fas e r i e so ff a t t ya c i de s t e r ，a r o m a t i cr e s i na c i dc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e s ，鹤w e l la si n7 - e t h y lc a m p t o t h e c i nc o n d u c t e do nt h eb a s i so fe s t e r i f i c a t i o n 2 7o fc a m p t o t h e c i nr e p l a c e m e n t ，d e s i g nan e w7 - e t c p t ，7 一p r c p ts y n t h e s i sp r o c e s s ，a n ds u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e d7 一e t c p t ，7 - p r - c p t ，h i g hy i e l d ，r e a c t i o nt i m es h o r t 3 t h r o u g ht h ei r ，u v ，h p l c ，d s ca n do t h e rm e a n so fa n a l y s i so fc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e s ，s e tu pas e to fc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e sa n a l y s i s k e y w o r d s ：c a m p t o t h e c i n ，7 e t h y lc a m p t o t h e c i n ，e s t e r i f i c a t i o n ，c h a r a c t e r i z a t i o n插图清单1 1 喜树碱结构图21 2 喜树碱构效关系图52 1 喜树碱2 0 s 苯甲酸酯合成反应72 2 喜树碱2 0 s 苯甲酸酯红外图82 3 喜树碱2 0 s 对氯苯甲酸酯的合成反应92 4 喜树碱2 0 s 对氯苯甲酸酯红外图l o2 5 喜树碱一2 0 s 水杨酸酯的合成反应102 6 喜树碱2 0 s 水杨酸酯红外图1 12 7 喜树碱氯乙酸酯的合成反应1 22 8 喜树碱氯乙酸酯的红外图1 22 9 羧酸合成反应方程式132 1 0 羧酸的红外谱图1 42 1l2 0 位羟基酯化反应实验步骤142 12 酯化产物核磁氢谱152 1 3 乙胺基乙酸的合成反应1 52 1 4 乙胺基乙酸的红外图1 62 1 5 二乙胺二乙酸的合成步骤1 62 1 6 二乙胺二乙酸红外图1 72 1 7 环己胺基乙酸的合成反应1 72 1 8 环己胺基乙酸红外图1 82 19 苄胺基乙酸的合成反应182 2 0 苄胺基乙酸的红外图。1 93 17 乙基、7 丙基喜树碱的合成反应。2 l3 27 乙基喜树碱核磁氢谱图2 13 37 乙基一喜树碱高分辨质谱图2 23 47 丙基喜树碱核磁氢谱图2 23 57 一丙基喜树碱高分辨质谱图2 33 67 - 叔丁基二甲基甲硅烷基喜树碱的红外谱图2 44 17 e t _ c p t - 2 0 s 苯氧乙酸酯的合成反应2 54 27 - e t - p t - 2 0 s 苯氧乙酸酯红外图2 54 37 - p r - c p t - 2 0 s 苯甲酸酯的合成路线图2 64 47 p 卜c p t _ 2 0 s 苯甲酸酯红外图2 74 5 阿司匹林与7 - 乙基喜树碱酯化合成反应2 84 67 e t - c p t - 2 0 s 乙酰水杨酸酯红外图2 85 1 喜树碱原料的紫外光谱图3 05 2 喜树碱原料的红外光谱图315 3 喜树碱氯乙酸酯化产物的紫外图谱3 25 4 喜树碱氯乙酸酯化产物的红外图谱3 25 5 喜树碱苯甲酸酯化产物的紫外图谱3 35 6 喜树碱的苯甲酸酯化产物的红外图谱3 4图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图5 7图5 8图5 9图5 1 0图5 1 l图5 1 2图5 1 3图5 1 4喜树碱的苯甲酸酯化产物的d s c 图谱一3 5对氯苯氧乙酸喜树碱酯化产物的紫外图谱3 6喜树碱苯氧乙酸酯化产物的红外图谱3 6喜树碱苯氧乙酸酯化产物的d s c 图谱3 7乙酸酐喜树碱酯化产物的紫外图谱3 8喜树碱乙酸酐酯化产物的红外图谱3 8喜树碱乙酸酐酯化产物的d s c 图谱3 9喜树碱及其酯化产物的光谱化学数据一4 0独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：知褐签字日期：矿7 年加衫日，学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目曼王些太堂有关保留、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。本人授权业王些盔堂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)学位论文作者签名：岛南昌签字日期巧年彳胱日学位论文作者毕业后去向：工作单位：衫砀楸厕橱通讯地址：砂砌彳研够万争珂翩魏知确刍签字日期：矿罗年钐月加娥：i 确书主 7 咭黼j 谤| 一致谢本论文是在导师吴晓静副教授的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法还使我明白了许多为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢学校陆亚玲老师、杭国培老师、茅伟老师、安徽医科大学王欣老师关心和鼓励!感谢本实验室的陈园园、王旭东、陈兴莉、许晓娜、潘燕、宋璐璐给予的热心帮助!感谢呵护我的父母和亲人! 没有他们的支持和理解，我不可能顺利地完成这四年的大学学业，他们的孜孜教诲让我终生收益。最后，感谢所有支持和帮助过我的人!作者：郭启昌2 0 0 9 年3 月2 0 日第一章：综述1 1 引言癌症是严重危害人类健康的主要疾病之一。攻克癌症一直是世界瞩目的研究课题。世界卫生组织调查表明癌症患者正在逐年增加，我国癌症年发病人数在1 2 0 万左右，每年死于癌症的人数高达9 0 万人以上【l ，2 】与此同时癌症的药物治疗近年来取得迅猛发展，新的抗癌药不断出现。喜树碱衍生物、紫杉醇以及维生素甲类化合物抗癌治疗作用的证实被誉为9 0 年代抗癌药物的三大发现【3 1 。喜树碱是从喜树中提取的一种生物碱。喜树为珙桐科植物，又名旱莲木、千张树、南京梧桐等。它是我国特有的植物，广泛分布于长江、川南，贵州，云南等地区，资源十分丰富。对喜树碱进行研究既可以促进抗肿瘤药物发展，又可以使资源得到充分利用。1 2 喜树碱的发展历史美国化学家w a l l 等在1 9 6 6 年首先从中国珙桐科植物喜树中提取出来喜树碱。其分子中有4 个六元环和1 个五元环，在e 环上有1 个不对称中一1 3 , , ( 2 0s 构型) t 4 1 。天然喜树碱具有显著的抗肿瘤活性，对消化道肿瘤、白血病、膀胱癌等有强的治疗效果引，但它易引起骨髓抑制，呕吐和血尿等副作用，且不溶于水难溶于酯，不便与制成适宜的剂型，进一步限制了它的应用。直到1 9 8 5 年，h s i a n g 等 6 j 发现喜树碱是通过抑制拓扑异构酶( t o p o i s o m e r a se l ，t o p o i ) 来发挥抗肿瘤活性，从而使得喜树碱研究重新走入人们的视线，成为当今世界性的热门课题。美国国家癌症研究所( n c i ) 己将t o p o 抑制剂列为重点研究的6 大类抗肿瘤药物之一【7 】。目前美国、日本、法国、韩国和意大利的喜树碱衍生物研究在世界上处于领先地位，己经合成了数百种喜树碱衍生物并进行了生化筛选，不少药物己经上市或正在进行临床研究，喜树碱及其衍生物的研究已经成为一个世界性的热门课题。下面是喜树碱及其衍生物的发展历史【8 】1 9 6 61 9 6 7 一1 9 7 01 9 7 0 1 9 7 21 9 8 5 1 9 8 81 9 8 6 一1 9 9 11 9 8 8 1 9 8 91 9 8 91 9 8 9 一1 9 9 31 9 9 1 1 9 9 52 0 ( s ) 一喜树碱的分离和结构确证；喜树碱萃取物显示抗肿瘤活性；喜树碱钠盐的i ，i i 期临床实验；2 0 ( s ) 一喜树碱抑制d n a 拓扑异构酶i ：9 n c ，9 a c ，伊立替康和拓扑替康的合成和试验：在人类肿瘤中发现t o p oi 的高表达；喜树碱类似物抑制t o p oi ；9 n c ，9 a c ，伊立替康和拓扑替康异种移植抗肿瘤试验：伊立替康和拓扑替康临床开发；1 9 9 1 - 1 9 9 51 9 9 5 2 0 0 01 9 9 5 2 0 0 01 9 9 6 2 0 0 119 9 7 2 0 0 l1 9 9 92 0 0 29 n c 和9 a c 进入i ，i i 期临床实验；d x 8 9 5 i f 的合成、试验和i ，i i 期临床实验；g g 2 1 1 的合成、试验和i ，i i 期临床实验；c k d 6 0 2 的合成、试验和i 期临床实验；b n 8 0 9 1 5 的合成、试验和i 期临床实验；i d e c 公司终止9 a c 的临床开发；s u p e rg e n 公司向f d a 提出9 n c 的新药申请。1 3 喜树碱的分子结构及作用机制喜树碱的分子式为c 2 0 h 1 6 n 2 0 4 ，分子量为3 4 8 3 4 ，为淡黄色针状晶体，熔点2 6 4 2 6 7 。如图1 1 所示，该分子为五环结构，含有一个毗咯奎琳环( 环a ，b ，c ) ，一个共轭的毗吮酮环( 环d ) 和一个六元a 羟基内酯环( e 环) 。对喜树碱进一步研究发现，其唯一的手性c 2 0 为s 型【9 】。分子结构呈高度不饱和态，五环之间存在连续的共扼系统。图1 1 喜树碱结构图1 9 8 5 年，h s i a n g 6 j 等发现喜树碱是通过抑制拓扑异构酶i 来发挥抗肿瘤活性。拓扑异构酶i 是分子量为1 1 0 0 0 0 的一条多肽链，它是生物体内广泛存在的核酶，能催化松弛超螺旋的d n a 双链，参与d n a 的复制、转录、重组和修复等所有关键的核内过程。喜树碱既不与拓扑异构酶1 单独作用，也不单独与d n a 联结。而是在拓扑异构酶i 存在下，喜树碱及其衍生物通过与拓扑异构酶i d n a 复合物键合，使d n a 的一条链断裂，导致d n a 高级复制叉与该键合物碰撞，从而形成不可修复的双链缺裂，导致了不可逆的d n a 复制停滞，表现出其细胞毒作用，使肿瘤细胞死亡 1 0 - 1 3 。虽然三元复合物的确切结构还有待研究，但这个作用机制能够很好地解释喜树碱类似物的细胞毒活性和可裂解复合物的数量之间的关系。对作用机制的研究表明喜树碱作用针对细胞周期中d n a 合成期。因此，只有一小部分肿瘤细胞对喜树碱敏感。这就为我们提供了药效长久的疗法及缓释药物剂型的原理，从而使我们获得更持久的药物作用时间和更强的药效【1 4 以引。21 4 喜树碱衍生物的构效关系为了提高喜树碱的水溶性，降低其毒副作用，其内酯环在体内的保留时间延长及增加生理活性，使抗肿瘤活性得以提高。长期以来人们一直在寻找高效低毒的喜树碱衍生物，研究发现对喜树碱不同位置的修饰可得到不同活性的喜树碱衍生物。研究表明，喜树碱的内酯环是其抗肿瘤活性的关键部位。喜树碱的e 环开环形式( 钠盐) 的抗肿瘤活性为内酯形式的十分之一：而2 0 ( r ) 一喜树碱则没有抗肿瘤活性；喜树碱很容易和甲胺等胺类反应而开环生成d 一羟基酰胺，抗肿瘤活性降低；另外内酯环的氧原子被氮取代，内酯羰基还原为醇，羰基氧原子的硫代，2 0 位羟基的除去以及羟基的乙酰化均降低或丧失喜树碱的活性【1 9 1 ；b 环氮原子的氧化生成氮氧化物，也降低其活性；在喜树碱的7 位引入一e t ，一c o o e t ，一c h 2 0 c o o r ，一c h o ，一c n 基团均增加其活性，同样在9 ，1 0 和1 1 位引入- - c i ，- - b r ，- - o h ，- - o c h 3 ，一n h 2 也增加其活性，而在1 2 和1 4位引入- - c 1 ，- - b r ，一o h ，一o c h 3 ，一n h 2 则降低其活性；在5 位引入一o h ，- - o r ，- - o c o r 也降低其活性1 2 0 , 2 1 。由上可以看出，在设计新颖的喜树碱衍生物时一般遵循以下三条原则：首先，a 、b 、c 和d 环的共平面性对喜树碱的体外和体内活性必不可少；其次，e环内酯形式对喜树碱保持活性具有重要作用；最后，2 0 位的s 构型是喜树碱抗癌活性所必需的结构【2 2 - 2 5 l 。a 环和b 环的修饰喜树碱类衍生物的研究最早是在a ，b 环上引入取代基，人们在a 环的9 ，1 0 ，1 1 ，1 2 位和b 环的7 位进行了各种研究。其中，有些衍生物已被证实具有较好的生理活性。研究表明，a 环9 ，1 0 ，1 1 位在五环凹面之外，立体障碍小，且在形成三元复合物时，空间结构允许，因此在这些位置取代的衍生物很多。9 位引入氨基、硝基、甲氧基、甲基、氯以及取代的氨甲基，可以增强喜树碱的抗肿瘤活性，尽管这些衍生物的取代基差异很大，但其衍生物表现出的抗癌活性却没有多大的不同，这表h 凋t o p oi d n a 可裂解复合物对喜树碱9 位的空间容纳性较好，也说明此区域在喜树碱与t o p oi - - d n a 形成三元共价复合物时参与的反应较少或者没有参与反应。在a 环l o 位引入羟基与含氨基的化合物形成胺基甲酸酯得到的化合物，可以提高水溶性，另外将1 0 ，1 1 位成环也可以获得较好的活性。a 环上1 0 ，l l 一亚甲二氧基取代物的抗癌活性普遍高于l o ，1 1 一二甲氧基取代物或1 0 ，1 l 一亚乙二氧基取代物，这表明a 环取代基的共平面性可能非常重要【2 6 ，2 7 1 。b 环7 位极有可能作为一辅助作用点与t o p oi - - d n a 相互作用，因此一般酯溶性较强或酯水分布系数较大的取代基的衍生物比相应水溶性较强的取代基衍生物活性要甜2 引。所以，引入小分子烷基可以提高活性，其中引入乙基的活性最好；引入小分子的氨基烷基或与9 位成环活性增加，引入肟基或将其上的羟基成醚活性增强1 2 9 1 。但引入甲氧基却发现没有活性，因此我们可以认为b 环的基本平面结构构成分子形状对喜树碱活性有重要的作用。c 环的修饰c 环的5 位较少有修饰，文献报道【3 0 j 曾引入小分子的烷基、烷氧基、羟基或酰氧基，活性均降低或完全消失。c 一5 位邻近d 环的酮羰基是保持活性的关键位点，在5 位引入基团有可能通过氢键作用或者空间位阻影响d 环酮羰基与酶的相互作用。但近来发现引入胺基如甲胺基、羟胺基和乙胺基等，有抗肿瘤和抗病毒的活性【3 。其中5 一羟胺基喜树碱和5 一甲胺基喜树碱抑s s j 6 0 种肿瘤细胞生长的平均i c 5 0 值分别为2 3 9um 和4 6 7um 。d 环的修饰d 环是保持活性的关键部位，一般不做修饰。这可能由于c 1 4 位处于五个环形成的凹槽内，阻碍c p t 衍生物与t o p oi d n a 复合物的嵌合，导致衍生物活性丧失【3 2 , 3 3 】。e 环的修饰e 环的结构对抗肿瘤活性非常重要。2 0 位必须是s 构型，若为r 型则无活性。对e 环的改造和修饰很丰富，主要是围绕2 0 位羟基和内酯环。早期认为2 0 位羟基是保持活性的必需基团。然而，w a n g 3 4 】2 0 位的5 个类似物，测试了它们诱导t o p oi d n a 裂解复合物进而抑制酶功能的能力。试验表明，2 0 一c i 和2 0 b r 取代的c p t 类似物尽管缺少作为氢键供体的氢原子，但其结合t o p oi - - d n a 复合物的能力与c p t 一致。这说明2 0 位羟基并非活性必需基团，可以对其进行改造以获得更好的水溶性和抗肿瘤活性。e 环内酯形式对保持喜树碱生理活性非常重要。早期为解决水溶性差的问题，将内酯环开环，发现不但活性降低，毒副作用也随之增大。实验证明，在血浆中内酯环和开环形式存在平衡，而开环形式是导致毒副作用的原因所在。不幸的是，喜树碱e 环2 0 位羟基会与酯羰基形成分子内氢键，加速喜树碱e 环内酯环开环。研究显示，2 0 位羟基成酯生成前药可以有效阻止分子内氢键的形成从而抑制内酯环水解 3 5 , 3 6 。目前已有较多关于这类化合物的报道。对e 环进行改造的另一个热点是高喜树碱类( h c p t ) 化合物的合成，它与喜树碱的主要区别就是e 环的羟基与酯羰基之间插入了一个亚甲基，由c p t 的六元q 一羟基内酯环转变成了七元1 3 一羟基内酯环【3 7 j 。亚甲基的存在消除了e 环的分子内氢键，减少了羟基氧原子对羰基的诱导作用，降低了羰基部分对亲核试剂( 如水、醇、胺等) 的反应活性，从而减慢了内酯环的水解。另一方面，该亚甲基也使得开环以后的h c p t 要比c p t 难以闭合，导致不可逆的开环反应。h c p t较高的稳定性可以延长活性形式在体内的作用时间，使化合物的抗肿瘤活性提高。虽然h c p t 活性高于c p t ，但毒性并没有增加【3 引。4喜树碱的构效关系总结归纳如下图1 2 ：极图1 2 喜树碱构效关系图要求为关闭的内酯羟基酯化1 5 本文研究的内容及意义喜树碱分子中存在一个分子内氢键，它不仅活化了内酯而且也削弱了羟基和酶的相互作用。2 0 位羟基酯化，可增大羰基的位阻，破坏分子内氢键，也降低羰基的活性。根据构效关系【3 9 , 4 0 碱的7 位修饰以乙基修饰时的活性最强。而脂肪酸，芳香酸与喜树碱的酯化，在增加空间位阻的同时在苯环上保留一羟基，保持了喜树碱原有的优点。本文在实验室7 。乙基喜树碱修饰的基础上，对其再进行2 0 位羟基酯化修饰。这样7 位修饰可以很好的提高喜树碱的抗肿瘤活性及脂溶性；而脂肪酸，芳香酸对喜树碱的酯化修饰可以提高e 内酯环的稳定性及脂溶性，通过他们的协同作用从而达到较好的修饰效果，增强了喜树碱脂溶性和提高了它的抗肿瘤活性。5第二章：喜树碱2 0 s 羟基酯化衍生物的合成喜树碱e 环的修饰主要是扩环和2 0 位羟基酯化，但保持喜树碱活性的e 环是必须的基团，所以保持内酯环的稳定性是相当重要的。2 0 位羟基酯化，可增大羰基的位阻，破坏分子内氢键，也降低羰基的活性【4 1 4 2 j 。前人通过体内外实验发现酯化产物确实能降低喜树碱的毒副作用，从而维持喜树碱的活性。喜树碱在d m a p 和e d c i 催化作用下，可以与多种酸发生酯化反应【4 3 4 5 1 。2 1 原料与试剂喜树碱，氢氧化钠，氯乙酸，乙酸，苯甲酸，水扬酸，临氨基苯甲酸草酸，柠檬酸，乙酰氯，双氧水，硝酸，二氯甲烷，三氯甲烷，四氢呋喃，苯酚，溴乙烷，二氯亚砜，乙胺，苄胺，二甲胺，d m a p ( 4 二甲氨基吡啶) ，e d c i ( 1 乙基一3 - ( 3 - 二甲胺丙基) 碳二亚胺盐酸盐) ，d c c ( n ，n 一二环己基碳二亚胺) 。2 2 仪器与设备r 2 0 1 b 旋转蒸发仪( 贝凯生物) ；u v - 2 5 5 0 ( 日本岛津公司) ；s h 2 d ( i i i ) 循环水式真空泵( 巩义市英峪予华仪器厂) ；h j 3 数显恒温磁力搅拌器( 国华电器) ；u v - 2 5 5 0 型紫外光谱仪( 日本岛津公司) ；i r 谱用s p e c t r u m1 0 0 型红外光谱仪( 美国p e r k i ne l m e r 公司) ；d s c 8 2 1 。7 0 0 型差示扫描量热仪( m e t t l et o l e d o 公司) 。1 h n m r 谱用a v a n c ea v4 0 0 ( 瑞士布鲁克b r u k e r 公司) 型核磁共振仪测定，c d c l 3 为溶剂，t m s 为内标。高分辨质谱用g c t 气相色谱飞行时间质谱联用仪( 英国质谱公司) 测定。2 3 喜树碱2 0 s 苯甲酸酯的制备合成路线6实验步骤图2 1 喜树碱2 0 s 苯甲酸酯合成反应称取0 0 3 6 6 9 苯甲酸放入5 0 m l = e l 烧瓶中，用5 m 1 c h 2 c 1 2 溶解，在冰盐浴中冷却至0 。c ；再分别加入0 0 3 4 4 9c p t ，催化剂e d c l0 0 9 0 9 ，d m a p0 0 7 3 2 9 ，缓慢升温至室温后搅拌1 2 h 。t l c 点板检测酯化产物喜树碱色谱柱分离洗脱液：二氯甲烷，四氢呋喃混合液，比例1 5 ：1 。装柱：采用湿法用硅胶填充色谱柱，先用二氯甲烷和四氢呋喃将硅胶调成糊状，在色谱柱下端用棉花塞住，然后将糊状硅胶一次性倒入色谱柱，用洗耳球敲击柱壁，使硅胶逐渐沉降致密，装至色谱柱的2 3 至3 4 高度，将上层多余溶液放出，至柱面以上半厘米处，再铺上一层石英沙m j 。过柱：将浓缩液加入柱中，并一次性压到柱面以下，但注意不能使硅胶干裂。以二氯甲烷和四氢呋喃的混合液为洗脱剂。用试管收集洗脱液，并用t l c 法监测洗脱液，合并产品溶液旋转蒸发得产品，称量，得到产物0 0 2 6 6 9 ，产率5 9 。7wa v e n u m b e rc m 。1图2 2 喜树碱2 0 5 苯甲酸酯红外图谱图解析：由上图可看出i r ( k b r ) v m 觚：3 0 3 0c m ，1 7 5 7c m ，1 7 2 7c m - l ，1 6 7 0c m ，1 6 2 6c m ，1 4 5 5e m 1 ，1 2 7 3c m l ，1 0 9 3c m ，7 0 8c m 。酯基有两个特征吸收，即v c 司和v c - o - c ，上图在1 7 2 7c m - 1 为p h c o o r 酯羰基的伸缩振动，1 2 7 3c m q 和1 0 9 3c m 1 对应的分别是v c - o - c 的不对称伸缩振动和对称伸缩振动峰，说明酯基存在。3 0 3 0c m 1 ，1 6 7 0c m ，1 4 5 5c m ，7 0 8c m 1 为苯环的四个特征吸收，由此可判断是我们所要的酯化产物。2 4 喜树碱2 0 s 对氯苯甲酸酯的制备合成路线第一步：9 麓第二步：8图2 3 喜树碱- 2 0 s - 对氯苯甲酸酯的合成反应实验步骤：对氯苯甲酸的制备：装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的l o o m l 三颈瓶中加入1 2 2 9 已制备的苯甲酸和5 m l 冰醋酸，将三颈烧瓶置于油浴加热，同时开始搅拌。待油浴温度上升至5 5 时，加入少许( 1 0 m g ) - 一氯化铁和5 m l 浓盐酸。当水浴温度升至6 0 7 0 时，在l o m i n 内慢慢滴加l m l 过氧化氢( 3 3 ) ，滴加完毕后保持此温度再反应2 0 m i n ，升高温度使瓶内固体全溶，慢慢冷却，析出结晶，抽滤。粗产品用水洗涤3 次，粗品用1 ：3 乙醇水重结晶，干燥后产量为o 9 9 9 ，收率为6 3 。喜树碱2 0 s 对氯苯甲酸酯的制备：称取0 0 4 7 1 9 对氯苯甲酸放入5 0 m l 三口烧瓶中，用5 m l c h 2 c 1 2 溶解，在冰盐浴中冷却至0 c ；再分别加入0 0 3 4 4 9 c p t ，催化剂e d c l 0 0 9 0 9 ，d m a p 0 0 7 3 2 9 ，缓慢升温至室温后搅拌1 2 h ；t c l 跟踪点板检测，有产物生成；终止反应，硅胶过柱，洗脱剂为c h 2 c 1 2 和四氢呋喃混合液，体积比1 5 ：1 ；旋转蒸发，得到产物0 0 2 7 6 9 ，产率为5 7 1 。9w a v en u m b e rc i i l 。1图2 4 喜树碱- 2 0 5 对氯苯甲酸酯红外图谱图解析：由上图可看出i r ( k b r ) v m a x 3 0 6 4c m 一，1 7 5 5c m ，1 7 2 6c m ，1 6 6 1c m 1 ，1 6 1 8c m l ，1 4 5 2c m - 1 ，1 2 7 6c m l ，1 0 9 5c m 。l ，8 5 4c m 。1 ，5 0 0c m 。l ，酯基有两个特征吸收峰，即v c = o 和v c - o - c ，上图1 7 2 7c m l 为p h - c o - o r 酯羰基的伸缩振动，1 2 7 6c m d 和1 0 9 5c m 1 对应的分别是v c - o - c 的不对称伸缩振动和对称伸缩振动，说明酯基的存在；3 0 6 4c m 1 ，1 6 6 1c m 1 ，1 4 5 2c m ，8 5 4c m 。1 为苯环的四个特征吸收，5 0 0 c m 1 为c c l 的特征吸收峰，因此可以确定是我们要的酯化产物。2 5 喜树碱2 0 s 水杨酸酯的制备合成路线图2 5 喜树碱- 2 0 8 - 水杨酸酯的合成反应1 0实验步骤：称取0 0 8 2 8 9 水杨酸放入5 0 m l - - h 烧瓶中，用5 m l c h 2 c 1 2 溶解，在冰盐浴中冷却至0 ：再分别加入0 0 6 8 8 9c p t ，催化剂e d c io 1 8 0 9 ，d m a p0 1 4 6 4 9 ，缓慢升温至室温后搅拌1 2 h ；t l c 跟踪点板，有产物生成；终止反应，硅胶过柱，洗脱剂为c h 2 c 1 2 和四氢呋喃混合液，体积比1 5 ：l ；旋转蒸发，得到产物0 0 6 4 9 9 ，计算得其产率为7 0 。w a v en u m b e rg i n 1图2 6 喜树碱- 2 0 s 一水杨酸酯红外图谱图解析：由上图可看出i r ( k 8 0 v m 觚：3 4 3 3c m ，3 0 6 5c m 一，1 7 2 73 c m 一，1 6 6 5c m 。i ，1 4 5 0c m 。l ，1 4 3 4c m 。1 ，1 2 8 7c m 。l ，1 2 5 0c m l ，1 0 9 0c m l ，1 1 2 8c m 。1 ，7 4 6c m 1 ，酯基有两个特征吸收峰，即v c 叼和v c - o - c ，上图17 2 7c m 。1 为p h c o o r酯羰基的伸缩振动，1 2 5 0c m 。1 和1 0 9 0c m 1 对应的分别是v c 旬c 的不对称伸缩振动和对称伸缩振动峰，说明酯基的存在；3 0 6 5c m 1 ，1 6 6 5c m 一，1 4 5 0c m ，7 4 6c m 。1为苯环的四个特征吸收峰：苯环上羟基的伸缩振动v o h 在3 4 3 3c m 1 ，羟基的面内变形振动在1 2 8 7c m 一，碳氧键的伸缩振动v c 旬在1 1 2 8c m 。因此可以确定是我们所要的酯化产物。2 6 喜树碱氯乙酸酯的合成反应方程式+ c 1 c h3 c o o h 型盟图2 7 喜树碱氯乙酸酯的合成反应实验步骤取0 0 3 6 5 9 喜树碱，0 0 0 9 9c 1 c h3c o o h ，0 0 5 0 9e d c i ，0 0 0 5 9d m a p 于三口烧瓶中，用c h c l 2 溶解。w m 中低火6 m i n ，烧瓶中混合液变为透明液，稀释液体，终止反应，硅胶过柱，洗脱剂为c h 2 c 1 2 和四氢呋喃混合液，体积比1 5 -1 ；旋转蒸发，得到产物，产率为7 2 5 。氯乙酸与喜树碱酯化产物的红外图如下：图2 8 喜树碱氯乙酸酯的红外图由上图可看出i r ( k b r ) v m x ：3 7 3 0c m ，3 3 3 0c m ，2 9 3 0 c m 一，2 8 5 0c m 一，1 7 5 0c m 。1 ，1 6 2 0c m l ，1 4 5 0c m ，1 2 4 0c m ，1 0 9 0c m ，7 6 0c m ，6 5 8c m 1 由1 2上图分析可知脂类的特征吸收为羰基伸缩振动和v c - o - c 结构的对称与非对称伸缩振动，而后者是区分脂与其它羰基化合物的主要根据。v c o c 结构对称伸缩振动位于1 1 0 0c m 。1 处，吸收较弱，本图在1 0 9 0c m 1 处有吸收，正好符合。v c - o - c 结构的非对称伸缩振动为1 2 1 0 1 1 6 0 c m 一，本图在1 2 4 0 c m - 1 有吸收，而且在1 6 3 0c m 。又有羰基峰，即可说明本产物就是酯。2 7 喜树碱与2 - 硫醇基琴并唾唑的醅化反应羧酸的合成 s h 一 号o s c n ：c r r 譬s c 睇咖2 硫醇基苯并噻唑( m ) 和n a o h 加入l o o m l 单口烧瓶，加水磁力搅拌溶解，再加入c 1 c h 2 c o o h ，其中物质的量比m ：n a o h ：c 1 c h 2 c o o h = 1 ：2 ：1 。装入自制微波反应器反应，中火3 m i n 。向产物中加冷水冷却，再用盐酸调节p h = 3 ，析出固体，过滤，水洗，烘干。1 3酯化实验步骤：w a v en 啪b e r 锄d图2 1 0 羧酸的红外谱图图2 1 12 0 位羟基酯化反应实验步骤用t l c 法检测，有产物生成。硅胶过柱，洗脱剂为c h 2 c 1 2 和四氢呋喃混合液，体积比1 5 ：1 ；旋转蒸发，得到产物，收率达7 4 。酯化产物核磁谱图：1 4暑暑墨釜蓉量奎量蚤呈蚤暑晷誊萎善三爱蔑釜景三蚤吾基暑譬虽曼曼蚤誊笔亳芝量叠蚤暑兰曼呈三量善善暑萎曼萎毫曼曼兰墨毫善享器量!- 卜卜卜r 卜卜卜卜r 卜r - 卜卜卜卜卜卜- - 母啦田n n n n 一- _ - 一n h 一 一一一一一一一一一一一一_ 一一一o a 口埘鼢缘警矽影v 弋啭划解多节87i ti t4321p p m幽、r 幽h i眺f 目目飞倒w 挑嘣图2 1 2 酯化产物核磁氢谱该酯化产物的核磁氢谱：由图6 6 酯化产物核磁氢谱可见在7 6 6 7 9 5 段有m的苯环上碳氢键特征峰，5 1 6 5 1 9 处有亚基的碳氢键特征峰，其它还有c p t 碳氢键特征峰。2 8 喜树碱与胺类酸的反应2 8 1 乙胺基乙酸的制备取1 6 克n a o h 与1 9 c 1 c h 2 c o o h 与烧瓶中，加水溶解，搅拌。再加入( 0 0 2 *乙胺分子量乙胺的密度) 此量的乙胺，微波中低火反应6 分钟。冷却反应体系，用稀盐酸调p h = 7 。旋转蒸发，用c h c l 3 与c h 3 0 h 溶解。过滤。再次旋转蒸发，即可得乙胺基乙酸，收率7 8 。反应方程式如下( 此反应分三步进行)第一步c i c h2c o o h+ n a o h 型l 郛h2c o o n a + h2第二步c 1 c h2c o o n a + c h3 c h2 n h2 丽斋c h3 c h2 n h c h2c o o n a +h c lt t + n第三步c h3 c h2 n h c h2c o o n a 三掣c h3 c h2 n h c h2c o o h图2 1 3 乙胺基乙酸的合成反应1 5w 蚰n 玎b 管a i f l图2 1 4 乙胺基乙酸的红外图由上图可看出i r ( k b r ) v 一：3 4 3 0c m ，2 9 9 0c m 一，2 8 1 0 c m 一，1 6 3 0c m ，1 4 1 0 f ；l c m l ，1 0 7 0c m 。i ，9 1 3c m l ，7 0 0c m 。l ，5 4 7c m 。1r 一苎一r 1 伸缩振动大致在1 7 1 5c m o 左右，由于本化合物羰基所连碳上有忡，此基团是强吸电子基团，从而使羰基的双键性减弱，伸缩频率降低，发生蓝移，所以吸收频率在此处羰基伸缩振动在1 6 3 0c m 。羟基v o h 包括伸振动和弯曲振动，羟基伸缩振动的特征吸收为3 4 3 0c m i ，弯曲振动的吸收峰1 4 1 0c m 一，v c 旬的弯曲振动为1 0 7 0c m 1 所以可确定此化合物确实是酸。2 8 2 二乙胺二乙酸的制备1 6 克n a o h 与1 9 克c 1 c h 2 c o o h 与烧瓶中，加水溶解，搅拌。再加入( o 0 2 *二乙胺分子量二乙胺的密度) 此量的二乙胺，微波中低火反应6 分钟。冷却反应体系，用稀盐酸调p h = 7 。旋转蒸发，用c h c l 3 与c h s o h 溶解。过滤。再次旋转蒸发，即可得二乙胺二乙酸，收率8 0 。反应方程式( 此反应分二步进行)揣钍生第一步c i c h ，c o o h + n a o h 型与c i c h ，c o o n a + h ，第二步c 1 c h 2 c o o n a 斗n h 2 c h 2 c h 2 n h 2、 m6 r r l 丽n a o o c c h 2 n h c h 2 c h 2 n h c h 2 c c o o n an1 u二卜h o o c c h 2 n h c h 2 c h j n h c h 2 c c o o h图2 1 5 二乙胺二乙酸的合成步骤1 6图2 1 6 二乙胺二乙酸红外图由上图可看出i r ( k b r ) v m a x ：3 0 0 0 c m 一，2 9 4 0 c m ，1 7 1 5 c m 。1 6 3 0c m ，1 4 1 0 c m o l ，1 0 9 0c m l ，8 9 1c m l ，7 8 5c m 。l ，7 0 0c m 。l ，5 7 8c m 。l一一2 一r 1 伸缩振动大致1 7 1 5c m 。1 左右，由于本化合物羰基所连上有一n - l - b - - - 此基团是强吸电子基团，从而使羰基的双键性减弱，伸缩频率降低，发生蓝移，所以吸收频率在此处羰基伸缩振动在1 6 3 0 e m 。羟基v o - h 包括伸缩振动和弯曲振动，羟基伸缩振动的特征吸收为3 0 0 0 c m ，弯曲振动的吸收峰1 4 1 0c m 。v c o 的弯曲振动为1 0 9 0c m l 所以可确定此化合物是酸。2 8 3 环己胺基乙酸的制备1 6 克n a o h 与1 9 克c 1 c h 2 c o o h 与烧瓶中，加水溶解，搅拌再加入( 0 0 2 *环己胺分子量环己胺的密度) 此量的环己胺，微波中低火反应6 分钟。冷却反应体系，用稀盐酸调p h = 7 。旋转蒸发，用c h c l 3 与c h 3 0 h 溶解。过滤。再次旋转蒸发，即可得环己胺基乙酸，收率8 8 。反应方程式( 此反应分二步进行)舭第一步c 1 c h ，c o o h + n a o h 型- c 1 c h ，c o o n a + h ，o第二步c 1 c h2c o o n a + v 硫w n l啦图2 仃环己胺基乙酸的合成反应1 7图2 1 8 环己胺基乙酸红外图由上图可看出i r ( k b r ) v 一：3 4 3 0c m ，2 9 4 0c m 1 ，1 7 4 0c m 1 ，1 ，c m ，1 ，11 ，7 1 1l ，。r _ 8 , j , 一6 4 1 f o 申c m 缩- 振动1 4 0 大0 1 2 4 0c m 1 0 0c m 9 0 2c me m 5 7 0c m致在1 7 1 5c m 1 左右，由于本化合物羰基所连碳上有- n h ，此基团是强吸电子基团，从而使羰基的双键性减弱，伸缩频率降低，发生蓝移，所以吸收频率在此处羰基伸缩振动在1 6 4 0c m 。羟基v o - h 包括伸振动和弯曲振动，羟基伸缩振动的特征吸收为3 4 3 0c m 1 ，弯曲振动的吸收峰1 4 0 0c m 。v c - o 的弯曲振动为1 1 0 0c m ，而环烷烃的变形振动在9 0 2c m 一，所以此化合物是酸。2 8 4 苄胺基乙酸的制备1 6 克n a o h 与1 9 克c 1 c h 2 c o o h 与烧瓶中，加水溶解，搅拌。再加入( o 0 2 *苄胺分子量苄胺的密度) 此量的苄胺，微波中低火反应6 分钟。冷却反应体系，用稀盐酸调p h = 7 。旋转蒸发，用c h c l 3 与c h a o h 溶解。过滤。再次旋转蒸发，即可得环己胺基乙酸，收率9 0 。反应方程式( 此反应分三步进行)嘏；铣、皇第一步c 1 c h ，c o o h + n a o h z 型c i c h ，c o o n a + h ，orf h 删c 一厂、n a o ha第二步c i c h ，c o o n a + vw m 一6 m i n + h c i第三步图2 1 9 苄胺基乙酸的合成反应1 8w a v e n u m b e rc r n 1图2 2 0 苄胺基乙酸的红外图由上图可看出1 r ( k b r ) v 峨：3 4 0 0 c m ，3 0 3 0 c m - i , 1 6 3 0 c m - i , 1 4 0 0 c m - i , 1 0 7 0c m - 1 , 9 1 6 c m 1 , 7 0 0 c m 1 , 5 1 1c m 一。g 一一 f 申缩振动大致1 7 1 5 c m ，左右，由于本化合物羰基所连上有俨此基团是强吸电子基团，从而使羰基的双键性减弱，伸缩频率降低，发生蓝移，所以吸收频率在此处羰基伸缩振动在1 6 3 0c m 。羟基v o - h 包括伸缩振动和弯曲振动，羟基伸缩振动的特征吸收为3 4 0 0c m 1 ，弯曲振动的吸收峰1 4 0 0c m 1 。芳烃的v c h 伸缩振动在3 0 0 0c m ，面外弯曲振动为7 0 0c m 一。所以可确定此化合物是酸。我们合成了一系列胺基乙酸，但无论是分子量较小的乙胺还是分子量较大的苄胺合成的胺基乙酸与喜树碱都不发生酯化反应。我们分析原因，胺基乙酸是a - 氨基酸，a 碳原子是不对称碳原子，即手性碳原子，它是a 氨基酸的不对称中心，所以，第一：氨基酸都有旋光性，第二：氨基酸具有l 型和d 型两种立体异构体，这样的话氨基酸本身就具有很高的立体位阻；而