一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，通過將氯化亞銅與氨基炔加入反應瓶中，向其中加入溶劑，微波照射下，5?180℃反應5?15分鐘得目標產(chǎn)物，所述的含氮多雜環(huán)化合物為含氮螺環(huán)化合物(Ⅰ)或含氮并環(huán)化合物(Ⅱ)。本發(fā)明的含氮多雜環(huán)化合物顯示具有一定的抑制腫瘤細胞生長的作用，可在制備抑制腫瘤細胞生長藥物中應用。本發(fā)明方法設計合理，收率高，時間快，成本低，并且對異體偶聯(lián)的選擇性好，解決了金催化該反應的缺陷，為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供全新結構的化合物。結構通式如下。
【專利說明】
一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于有機合成領域，涉及一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法和應 用。
【背景技術】
[0002] 含氮雜環(huán)化合物，尤其是具有多個手性中心的螺環(huán)及并環(huán)結構，廣泛存在于天然 產(chǎn)物以及生物活性分子中。利用金催化氨基炔發(fā)生分子內(nèi)氫胺化反應生成烯胺中間體，并 進一步發(fā)生自身偶聯(lián)反應已有報道，但該反應除所用催化劑較為昂貴，并且反應時間長外， 對異體偶聯(lián)反應選擇性極差。故只能做自身偶聯(lián)反應，反應式如下：
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，通過以下步驟 實現(xiàn):將氯化亞銅與氨基炔加入反應瓶中，向其中加入溶劑DMF，微波照射下，5-180°C反應 5-15分鐘得目標產(chǎn)物，所述的含氮多雜環(huán)化合物為含氮螺環(huán)化合物或含氮并環(huán)化合物，其 中當氨基炔結構式(m)中n = 0時，反應得到含氮并環(huán)化合物，當n = 1時，得到含氮螺環(huán)化合 物。
[0005] 所述的氮雜螺環(huán)化合物結構如式(I)所示：
[0006]
[0007] 其中：
[0008] RSR2為氫、烷基(優(yōu)選為C1-C6烷基）、芳基(優(yōu)選為苯環(huán)以及取代苯環(huán)）；
[0009] R3為氫、烷基(優(yōu)選為Cl~C6烷基）、烷氧基(優(yōu)選為甲氧基、乙氧基）、鹵素。
[0010] 所述的含氮并環(huán)化合物結構如式（Π )所示：
[0011]
[0012]其中：
[0013] R3為氫、烷基(優(yōu)選為C1~C6烷基）、烷氧基(優(yōu)選為甲氧基、乙氧基）、鹵素。
[0014] R4為氫、烷基(優(yōu)選為芐基以及取代芐基）、芳基、磺?；?優(yōu)選為取代苯磺?；?酰 基(優(yōu)選為取代苯甲?；?。
[0015] 所述的氨基炔結構如式（m)所示：
[0016]
[0017] 其中：
[0018] R1，!?2為氫、烷基(優(yōu)選為C1-C6烷基）、芳基(優(yōu)選為苯環(huán)以及取代苯環(huán)）；
[0019] R4為氫、烷基(優(yōu)選為芐基以及取代芐基）、芳基、磺酰基(優(yōu)選為取代苯磺?；??；?優(yōu)選為取代苯甲?；?br>[0020] 本發(fā)明中，氨基炔在銅催化體系下進行反應，炔基在銅催化劑的活化作用下，接受 氨基的親核進攻，形成烯胺中間體，烯胺中間體與互變形成的亞胺正離子中間體發(fā)生曼尼 烯反應，最后再發(fā)生分子內(nèi)的雜傅克反應得到最終的氮雜螺環(huán)或并環(huán)化合物，其中當結構 式(m)中η = 0時，反應得到并環(huán)化合物，當η = 1時，得到螺環(huán)化合物。
[0021] 作為優(yōu)選，所述的銅催化劑為氯化亞銅，用量為所述的氨基炔的1-10%，該銅催化 劑對本發(fā)明中的底物適用性好，催化效率高。
[0022] 作為優(yōu)選，所述的溶劑為甲醇、乙醇、正己烷、DCM、DCE、DMF中至少一種。作為進一 步優(yōu)選所述溶劑為DMF。
[0023] 作為優(yōu)選，反應溫度為5-180°C，反應溫度過高會使得氮雜螺環(huán)化合物分解，反應 溫度過低，會降低反應轉(zhuǎn)化率，作為進一步優(yōu)選，反應溫度為150°C。
[0024] 本發(fā)明中，反應的時間可以通過TLC進行檢測，在所述溫度下攪拌5-15分鐘，最優(yōu) 選10分鐘，反應能夠發(fā)生完全。
[0025] 本發(fā)明為了提高反應收率，可以使用超干溶劑在氮氣氛圍中進行反應，并且可用 分子篩作為除水劑，使反應更好地進行。
[0026] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述的含氮多雜環(huán)化合物在制備抑制腫瘤細胞生長 藥物中的應用。經(jīng)本方法得到的化合物進行生物活性測試，顯示具有一定的抑制腫瘤細胞 生長的作用，可以為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供全新結構的化合物。
[0027] 本發(fā)明方法設計合理，收率高，時間快，成本低，并且對異體偶聯(lián)的選擇性好，解決 了金催化該反應的缺陷。
【附圖說明】
[0028]圖1為實施例2制得的產(chǎn)物的1HNMR譜圖。
[0029] 圖2為實施例2制得的產(chǎn)物的13CNMR譜圖。
[0030]圖3為實施例3制得的產(chǎn)物的1HNMR譜圖。
[0031] 圖4為實施例3制得的產(chǎn)物的13CNMR譜圖。
[0032]圖5為實施例4制得的產(chǎn)物的1HNMR譜圖。
[0033]圖6為實施例4制得的產(chǎn)物的13CNMR譜圖。
[0034]圖7為實施例5制得的產(chǎn)物的1HNMR譜圖。
[0035]圖8為實施例5制得的產(chǎn)物的13CNMR譜圖。
[0036]圖9為實施例6制得的產(chǎn)物的1HNMR譜圖。
[0037] 圖10為實施例6制得的產(chǎn)物的13CNMR譜圖。
[0038]圖11為實施例3制得的產(chǎn)物的單晶結構圖。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明結合附圖和實施例作進一步的說明。
[0040] 實施例1氨基炔類化合物制備
[0041] (1)當R\R2 為 H時；
[0042]

[0043] 在單口瓶中稱入 4-戊炔-醇（15.8111111〇1，1.338)，三乙胺（19.〇111111〇1，2.71^)，4-二甲 氨基吡啶(0.32mmoI，32mg)。向瓶中加入50mL二氯甲燒，冰浴條件下攪拌，分三次加入對甲 苯磺酰氯（16.6mmol，3.16g)。加完放于室溫下攪拌15小時。TLC檢測反應完畢，加入30mL氫 氧化鈉飽和水溶液，室溫下劇烈攪拌10分鐘。二氯甲烷提取，水洗，干燥。柱層析得3.46g無 色油狀
[0044]
[0045]在單口反應瓶中稱入苯胺（或取代苯胺3mmol，I . 5eq)，上一步制得的磺酸酯 (2mmol，448mg，1.0eq)，KI(0.2mmol，33mg，，0 · Ieq)。加入 DMF(4mL)溶解。加入碳酸鉀 (6mmo I，818mg，3 e q)。9 0 °C加熱攪拌，直至TLC檢測磺酸酯完全消耗。反應冷卻至室溫，加入 氯化銨的飽和水溶液淬滅反應。乙酸乙酯萃取三次，水洗五次，柱層析得到無色或淡黃色油 狀液體。
[0046] (2)當R1、R2為烷基或芳基時；
[0047]
[0048]稱取氰基化合物（15mmol)加入無水的三頸反應瓶，氬氣保護條件下加入無水四氫 呋喃(20ml)，反應放入-78°C環(huán)境中攪拌，向其中緩慢加入LDA(2. OM，8mL)，再加入炔丙基溴 (1840yL，SOwt %甲苯溶液）。-78°C環(huán)境下攪拌1小時，升到室溫。加入飽和氯化銨淬滅反應，
[0049] EA提取H車樞ttSW鉭知
[0050] 稱取上一步所得氰基化合物(3mmol)加入到三頸反應瓶。氮氣保護條件下加入無 水乙30mL，將反應放置到-78°C環(huán)境中，緩慢滴加 DIBALH(6mL，1.0M).然后將反應瓶置于-30 到-78°C環(huán)境下攪拌5小時，向三頸反應瓶中加入6mL甲醇，再加入芳香胺(4.5mmol).將反應 升至室溫，再加熱至60°C反應8h小時。反應降至室溫，加入硼氫化鈉(378mg，15mmol)，室溫 攪拌過夜。將溶劑蒸干，二氯甲烷溶解，水洗，干燥。過柱得無色油狀物。
[0051 ] 實施例2
[0052]向一個裝有磁子的微波管在氮氣氛圍下加入氯化亞銅（211^，0.02111 111〇1)，然后用注 射器加入0.5mL無水DMF，最后，在氮氣氛圍下加入氨基炔(37.8mg，0.2mmo 1)，微波照射下， 150°C反應10分鐘，TLC(薄層層析色譜)檢測反應完全后，加入乙酸乙酯、水分層，乙酸乙酯 洗3次，水洗5次，合并有機層，無水硫酸鈉干燥。過柱(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯= 20/1)得 到白色固休27me "所得產(chǎn)物的1HNMR譜圖、13CNMR譜圖、參見圖K圖2 "
[0053]
[0054] 產(chǎn)品物理性質(zhì)及譜圖數(shù)據(jù)如下：白色固體;1H NMR(400MHz，CDCl3)S6.73-6.67(m， 2H),6.66-6.62(m,lH),6.39(d,J=8.4Hz,lH),6.31-6.29(m,2H),3.68(s,3H),3.64(s, 3H),3.66-3.58(m,lH),3.51-3.37(m,lH),3.27(q,J=7.8Hz,lH),2.53-2.49(m,lH),2.42-2.28(m,2H),2.24-2.15(m,lH),2.13-2.03(m,3H),1.92-1.78(m,2H),1.68-1.66(m,lH), 1.14(s，3H) ;13C 匪R(100MHz，CDC13)S151.39，150.48，139.80，129.24，114.68，114.46， 113.96,113.00,112.43,63.30,59.85,55.84,49.71,46.35,46.19,41.92,40.84,29.86, 22.78,21.77,21.53；HRMS(ESI)[M+H]calculated for[C24H3iN202]+379.2386, found 379.2380。
[0055] 實施例3
[0056] 向一個裝有磁子的微波管在氮氣氛圍下加入氯化亞銅(2mg，0.02mmol)，然后用注 射器加入0.5mL無水DMF，最后，在氮氣氛圍下加入氨基炔(47.6mg，0.2mmo 1)，微波照射下， 150°C反應10分鐘，TLC(薄層層析色譜)檢測反應完全后，加入乙酸乙酯、水分層，乙酸乙酯 洗3次，水洗5次，合并有機層，無水硫酸鈉干燥，過柱(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯= 20/1)得 到白色固體34ms?。所得產(chǎn)物的1HNMR譜圖、13CNMR、單晶結構譜圖參見圖3、圖4、圖11。
[0057]
[0058] 產(chǎn)品物理性質(zhì)及譜圖數(shù)據(jù)如下：白色固體；1H匪R(400MHz，⑶Cl3)S7.13(dd，J = 8.8,2.4Hz,lH) ,7.10(d,J = 8.8Hz,2H) ,7.07(d,J = 2.4Hz,lH) ,6.30(d,J = 8.4Hz,lH), 6.18(d,J=8.8Hz,lH),3.62-3.60(m,lH),3.49-3.43(m,lH),3.43-3.37(m,lH),3.29-3.28 (m，lH),2.52-2.50(m，lH),2.36-2.26(m，2H),2.20-2.07(m，4H),1.88-I.87(m，lH),1.81 (d，J=13·6Ηζ)，1·67-1.65(m，lH)，1.14(s，3H); 13C NMR(100MHz，CDC13)S143·46,142.56， 131.19,130.62,129.50,128.61,115.35,113.36,108.31,107.63,62.99,59.71,49.35， 46 · 02，45·62，40·94,40.62,22.29,22.03,21.23;HRMS(ESI)[M+H]calculated for [C22H25N2Br2]+475·0379，found475·0379。
[0059] 實施例4
[0060] 向一個裝有磁子的微波管在氮氣氛圍下加入氯化亞銅（2mg，0.02mmol)，然后用注 射器加入0.5mL無水DMF，最后，在氮氣氛圍下加入氨基炔(48.6mg，0.2mmo 1)，微波照射下， 150°C反應10分鐘，TLC(薄層層析色譜)檢測反應完全后，加入乙酸乙酯、水分層，乙酸乙酯 洗3次，水洗5次，合并有機層，無水硫酸鈉干燥，過柱(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯= 20/1)得 到白色固體39mg。所得產(chǎn)物的1HNMR譜圖、13CNMR譜圖參見圖5、圖6。
[0061]
[0062] 產(chǎn)品物理性質(zhì)及譜圖數(shù)據(jù)如下：白色固體；1H Mffi(400MHz，CDCl3)^6.72(d，J = 2.8Hz,lH) ,6.64-6.60(m,3H) ,6.39(d ,J = 8.8,2H), 6.31 (d ,J = 8.8Hz , 1H), 3.67(s , 3H), 3.62(s,3H),3.34(dd ,J=12.8,8.8Hz,2H),3.28(d ,J = 9.2Hz,lH),3.28(d ,J = 9.6Hz,lH) ? 2.55(d，J=13.2Hz，lH)，1.76(m，19H);13C NMR(101MHz，CDC13)S151.52，150.45，140.00， 139.14,130.76,114.73,114.30,114.19,112.70,112.50,64.28,62.09,60.45,59.09， 58.82,55.65,55.55,54.08,48.25,47.57,43.07,42.12,40.00,39.67,39.41,25.05, 24.48,24.20,23.88,22.02；HRMS(ESI)[M+H]calculated for[C32H43N2O2]+487.3319,found 487.3319。
[0063] 另外需要說明的是，由實施例4所得產(chǎn)品，經(jīng)初步細胞活性測試，顯示出一定的抗 腫瘤效果。例如：其對胃癌細胞(]\?^80-3)扣50=10.76以]?，肺癌細胞(4549)扣50 = 5.734]\1。 具體實驗見實施例7。
[0064] 實施例5
[0065]向一個裝有磁子的微波管在氮氣氛圍下加入氯化亞銅（2mg，0.02mmol)，然后用注 射器加入0.5mL無水DMF，最后，在氮氣氛圍下加入氨基炔(45.4mg，0.2mmo 1)，微波照射下， 150°C反應10分鐘，TLC(薄層層析色譜)檢測反應完全后，加入乙酸乙酯、水分層，乙酸乙酯 洗3次，水洗5次，合并有機層，無水硫酸鈉干燥，過柱(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯= 20/1)得 到白色固體3 Img。所得產(chǎn)物的1HNMR譜圖、13CNMR譜圖參見圖7、圖8。
[0066]
[0067] 產(chǎn)品物理性質(zhì)及譜圖數(shù)據(jù)如下：白色固體；1H Mffi(400MHz，CDCl3)S6.55(d，J = 2.0Hz,lH),6.49(t ,J = 2.0Hz,lH),6.39(d ,J = 2.4Hz,lH),6.13(d ,J = 2.0Hz,2H),6.30(d, J=8.4Hz,2H),3.57-3.52(m,lH),3.47-3,44(m,1H),3.39-3.34(m,2H),2.83-2.80(m,1H), 2.35-2.27(m，lH) ,2.22(d, J= 12.4Hz，1H) ,2.19-2.04(m，4H)，1.98((1, J= 12.4Hz，1H), I.95-1.92(m，1H)，I.78-1.75(m，lH)，1.21(s，3H);13C 匪R(100MHz，CDC13)S146.77， 144.99,134.40,134.01,133.32,118.84,118.47,114.68,110.79,110.42,63.35,59.32， 48·70，46·40，42·96，40·70，38·68，21·86，21·63，21·06;HRMS(ESI)[M+H]calculated for [C22H23N2CI4] +457 · 0610，found 457 · 0575 〇
[0068] 實施例6
[0069] 向一個裝有磁子的微波管在氮氣氛圍下加入氯化亞銅（211^，0.02111111 〇1)，然后用注 射器加入0.5mL無水DMF，最后，在氮氣氛圍下加入氨基炔1 (37.8mg，0.2mmol)，氨基炔2 (70mg，0.4mmol)微波照射下，150 °C反應10分鐘，TLC(薄層層析色譜)檢測反應完全后，加入 乙酸乙酯、水分層，乙酸乙酯洗3次，水洗5次，合并有機層，無水硫酸鈉干燥，過柱(洗脫劑： 石油醚/乙酸乙酯=20/1)得到白色固體3 Img。所得產(chǎn)物的1HNMR譜圖、13CNMR譜圖參見圖9、 圖10〇
[0070]
[0071] 產(chǎn)品物理性質(zhì)及譜圖數(shù)據(jù)如下：白色固體；IH NMR(500MHz，CDC13)S7.31-7.22(m, 5H) ,6.5-6.83(m,2H),6.48(d,J = 9.5Hz,lH),4.47(dJ=12.5Hz,lH),3.77(s,3H),3.45-3.29(m,3H),3.17(d ,J = 5.0Hz,lH), 3.13(d J= 12.5Hz, 1H), 2.91 (td,J = 9.0,2.5Ηζ,1Η), 2.21(dt，J=11.5,6.0Hz，lH)，2.17-2.01(m，3H),2.00-1.90(m，lH)，I.79(m，lH)，1.67-1.40(m,2H).
[0072] 13C NMR(125MHz，CDC13)S149.53,140.44,139.92,128.50,128.00,126.51, 120.71,118.62,114.27,111.04,65.50,59.12,57.74,56.24,51.23,47.55,39.93,31.74， 25.95,23.45.
[0073] HRMS(ESI)[M+H]calculated for[C22H27N20]+335.2118，found 335.2119。
[0074] 實施例7細胞敏感性實驗：
[0075] 1.實驗原理：SRB是一種粉紅色陰離子染料，易溶于水，在酸性條件下可特異性地 與細胞內(nèi)組成蛋白質(zhì)的堿性氨基酸結合;在540nm波長下產(chǎn)生吸收峰，吸光值與細胞量成線 性正相關，故可用作細胞數(shù)的定量檢測。
[0076] 2.實驗步驟：
[0077] (1)采用細胞株：胃癌細胞MGC80-3,肺癌細胞A549
[0078] (2)將對數(shù)生長期的細胞消化后，吹打成單細胞懸液，接種于96孔培養(yǎng)板;HCTl 16 細胞，4x103細胞/孔。每孔加入含10%血清的完全培養(yǎng)基，放在20%02的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)過 夜。
[0079] (3)待細胞貼壁后，加入梯度濃度的受試化合物在常氧培養(yǎng)箱中再培養(yǎng)3天，以評 價候選藥物對細胞增殖的抑制能力。
[0080] (4)采用SRB法測定藥物抑制細胞增殖能力。
[0081] (5)酶標儀檢測各孔OD值(檢測波長:540nm);記錄結果;按下列公式計算抑制率： 抑制率（％ ) = (0D對照一OD給藥)/0D對照X 100%。
[0082] (6)計算候選化合物的半數(shù)抑制濃度IC50,單位μΜ，得到結果如表1所示。
[0083]表 1
【主權項】
1. 一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在于，所述的含氮多雜環(huán)化合 物為含氮螺環(huán)化合物，通過以下步驟實現(xiàn):將氯化亞銅與氨基炔加入反應瓶中，向其中加入 溶劑，微波照射下，5-180°C反應5-15分鐘得目標產(chǎn)物，所述的含氮螺環(huán)化合物結構通式如 式(I)所示：其中： R1，!?2為氫、烷基、芳基； R3為氫、烷基、烷氧基、鹵素。2. -種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在于，所述的含氮多雜環(huán)化合 物為含氮并環(huán)化合物，通過以下步驟實現(xiàn):將氯化亞銅與氨基炔加入反應瓶中，向其中加入 溶劑，微波照射下，5-180°C反應5-15分鐘得目標產(chǎn)物，所述的含氮并環(huán)化合物結構如式 (Π )所示： 其中： R3為氫、烷基、烷氧基、鹵素， R4為氫、烷基、芳基、磺?；Ⅴ；?。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，所述的氨基炔結構如式(ΙΠ )所示： 其中：R1，!?2為氫、烷基、芳基； R4為氫、烷基、芳基、磺酰基、酰基。4. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，所述的銅催化劑為氯化亞銅，用量為氨基炔的1-10%。5. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，所述的溶劑為甲醇、乙醇、正己烷、DCM、DCE、DMF中的一種或多種。6. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，反應溫度為150 °C。7. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，反應時間為10分鐘。8. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種銅催化的含氮多雜環(huán)化合物的制備方法，其特征在 于，使用超干溶劑在氮氣氛圍中進行反應，并且用分子篩作為除水劑，使反應更好地進行。9. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種含氮多雜環(huán)化合物在制備抑制腫瘤細胞生長藥物中 的應用。
【文檔編號】C07D471/14GK105859718SQ201610265584
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】馬燦亮, 董曉武, 胡永洲, 楊波, 朱虹, 裘旎
【申請人】浙江大學