5-溴-2'-脱氧胞苷的制备

发布日期:2022/6/1 10:23:48

背景及概述

核苷是含氮碱基与糖组分缩合成的糖苷。核苷类似物在药学上被归类为竞争性抑制剂，由于结构与天然核苷相似，这类药物不仅可以“欺骗””病毒的酶，代替底物和酶结合，还能参与反应加入到新合成的核酸链上，阻止下一个核苷酸加入，比一般竞争性抑制剂具有更强的效果。5-溴-2'-脱氧胞苷为胞嘧啶类抗代谢物，属细胞周期特异性抗肿瘤药，可抑制胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成酶，阻断胞嘧啶脱氧核苷酸转变成胸腺嘧啶核苷酸，以致影响DNA的合成，起到抗病毒复制和抗肿瘤的作用。该药对多种肿瘤细胞具有显著的抑制作用，临床上主要用于肝癌、胃肠系癌、乳腺癌和头颈部肿瘤等。

制备

核苷类化合物的合成方法主要有以下4种：(1)提取天然生物体的RNA和DNA，经过水解、脱磷酸和分离后，得到天然核苷；(2)通过对碱基改造、糖基改造或碱基和糖基双重改造来得到不同的核苷类化合物；(3)碱基和糖基在酶的催化下进行连接；(4)化学-酶合成法。本文以2'-脱氧核糖和溴代胞嘧啶为原料，用对甲苯甲酰基保护糖的羟基，并在糖基和碱基缩合反应中加入TMSOTf确保生成得到目标化合物5-溴-2'-脱氧胞苷[1]。5-溴-2'-脱氧胞苷的合成路线图如下：

图1 5-溴-2'-脱氧胞苷的合成路线图

仪器与试剂

Reichert-Thermovar 型熔点仪； Brukor AVANCE Ⅲ 400 MHz 型核磁共振仪 ( DMSO-d6 为溶剂，TMS 为内标) ；Waters ACQUITY UPLC H-CLASS-QDA 质谱仪。

2'-脱氧核糖，纯度≥99.0%，芜湖华仁科技有限公司；溴代胞嘧啶，纯度≥98.0%，上海迈瑞尔化学技术有限；氨液的甲醇溶液，上海迈瑞尔化学技术有限；其余试剂均为分析纯或化学纯。

实验操作：

1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖（5）的合成

冰盐浴冷却，将2'-脱氧核糖和无水甲醇200mL加入反应瓶中，搅拌下持续通入干燥氯化氢气体，反应2小时，得化合物3。减压蒸馏除尽甲醇，残余物加入吡啶、4-二甲氨基吡啶和三乙胺，于5℃滴加对甲基苯甲酰氯，滴毕，升温至室温，反应过夜，体系析出白色固体4，过滤，滤液浓缩，残余物加入冰乙酸100mL，持续通入干燥氯化氢气体，过滤，滤饼用甲基叔丁基醚打浆，得白色固体1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖（5），收率70.0%。

3，5-二-O-对甲苯甲酰基-2'-脱氧胞苷（6）的合成

将溴代胞嘧啶，六甲基二硅氮烷(HDMS) 500mL和三甲基氯硅烷(TMSCl) 180mL加入反应瓶中，搅拌使其混合均匀；氮气保护下加热至130℃，回流反应5小时，减压蒸除去多余六甲基二硅氮烷和三甲基氯硅烷，加入二甲苯0.5L，重蒸得米白色油状液体，不经处理直接投入下一步反应。将米白色油状液体、化合物1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖、三氟甲磺酸三甲基硅烷酯0.5mL和二氯甲烷250mL加入反应瓶中，搅拌使其混合均匀，；氮气保护下，反应3小时，加入饱和碳酸氢钾溶液，分液，水相用少量二氯甲烷萃取，合并有机相，依次用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂得米白色固体，加入100mL混合溶液(乙醇/水=4/1)，于83℃回流反应30小时，减压蒸除溶剂，经硅胶柱层析纯化得白色固体3，5-二-O-对甲苯甲酰基-2'-脱氧胞苷，收率83.0%。

5-溴-2'-脱氧胞苷的合成

将化合物3，5-二-O-对甲苯甲酰基-2'-脱氧胞苷16.22g(35mmol)和氨(7eq.)的甲醇(250mL)溶液加入反应瓶，氮气保护下，搅拌反应过夜，减压蒸除溶剂，用超干甲醇打浆，过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤，减压蒸除溶剂得白色固体5-溴-2'-脱氧胞苷。

结果与讨论

1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖（5）的合成

将2'-脱氧核糖1-位甲苷化，得到脱氧核糖甲苷。将3，5-位羟基用甲苯甲酰基保护起来得到化合物4。实验中，发现对甲苯甲酰氯和苯甲酰氯上保护基的效果都很好，且均易在氨水中水解去除。考虑到苯甲酰氯的危险性比对甲苯甲酰氯的危险性更高，所以选择了更符合绿色化学理念的对甲苯甲酰氯。最后，化合物4在冰醋酸中与HCl发生氯化反应，1-位甲苷转换成离去基团。通过甲基叔丁基醚打浆得中间体1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖。

3，5-二-O-对甲苯甲酰基-2'-脱氧胞苷（6）的合成

卤化物在TMSOTf的催化下糖苷键合成过程中经历了两次亲核反应，次形成酰氧錫离子，第二次形成核苷键。以中间产物4和5的反应为模板反应，研究了溶剂种类(No.1~5)、反应温度(No.1，6~8)和反应物比例(No.1，9-10)对收率的影响，结果可见，以二氯甲烷和氯仿为溶剂，收率最高(83%)。考虑到氯仿的毒性更高、在碱性条件下不稳定等因素，选择二氯甲烷为溶剂。温度对反应的影响较大，在室温下，反应收率最高；低温下，反应收率均不足80%；在40℃时，由于中间体1-氯-2-脱氧-3，5-二-O-对甲苯甲酰基核糖在高温下不稳定，收率也较低。综上，反应的条件为:二氯甲烷为溶剂，反应温度为室温，物料比为1/1。