CN104356077A - 一类不对称酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents
一类不对称酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一类不对称酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物及其制备方法和应用。不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其结构式如式2所示。本发明通过从改造溶剂(反应试剂-酸酐)的角度入手,用混酐作为反应试剂,一步合成不对称的N,N-保护的酰基2,5-二酮哌嗪。由于酸酐在反应完成后可以重新回收,得到的产品通过柱层析或重结晶方法提纯。因而工艺简单,价格低廉,适合于大规模生产,来源稳定可靠。因此对这类化合物的合成研究与知识产权的保护显得尤为重要。
Description
技术领域:
本发明属于化工原料制备领域,具体涉及一类不对称酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物及其制备方法和应用。
背景技术:
2.5-二酮哌嗪是由两分子甘氨酸通过自身环合而形成的一类有机小分子,由于这种小分子中存在两对羰基氧(C=O)和两对酰胺氢(N-H),因而分子间容易形成氢键,进而通过π-π堆积作用而形成一种白色的晶体(式1),这种晶体结构难溶解任何常见的溶剂中,因而其利用价值不大。但在其1、3、4、6位置有取代基的衍生物则常见于许多天然产物中,并且具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗污损生物附着等广泛的生物活性。研究这类骨架的合成衍生物也较多,活性更强、多样,因而是一类极其重要的活性骨架,以N,N-乙酰保护的2,5-二酮哌嗪中间体是合成许多药物分子和天然产物的重要起始原料之一。与其类似,一些具有不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物也是一些天然产物、药物分子的合成的起始原料,以及衣物织物等的漂白活化剂。然而合成这类不对称的N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物比较困难,有的是以甘氨酸等一类氨基酸为起始原料经多步合成,有的则先通过烷基对2,5-二酮哌嗪N原子保护后,再将苄位亚甲基氧化为酰基而合成,使得这类化合物的合成成本昂贵。
发明内容:
本发明的第一个目的是提供一种不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物。
本发明的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其特征在于,其结构式如式2所示:
其中,R1为烷烃基,R2为除甲基以外的烷烃基或苯基,且R1和R2不同。
所述的R1为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
所述的R2为乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
本发明的第二个目的是提供一种高效低廉的上述不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
其合成路线为:
将甘氨酸酐在由和组成的混酐中反应,再除去多余酸酐后,将得到固体产物经柱层析或乙酸乙酯中重结晶,得到不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物;
R1为烷烃基,R2为除甲基以外的烷烃基或苯基,且R1和R2不同。
所述的R1为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基;
所述的R2为乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
所述的甘氨酸酐与混酐中的任意一种酸酐的物质的量之比为:1:3~5。
本发明还提供了不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物作为化学原料药中间体或漂白活化剂的应用。
本发明的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物还表现出对肿瘤细胞的细胞抑制活性,具体见表1,因此,本发明的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物可以用于制备抗肿瘤药物中应用。
本发明通过从改造溶剂(反应试剂-酸酐)的角度入手,用混酐作为反应试剂,一步合成不对称的N,N-保护的酰基2,5-二酮哌嗪。由于酸酐在反应完成后可以重新回收,得到的产品通过柱层析或重结晶方法提纯。因而工艺简单,价格低廉,适合于大规模生产,来源稳定可靠。因此对这类化合物的合成研究与知识产权的保护显得尤为重要。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其合成工艺简单,价格低廉,适合于大规模生产,来源可靠稳定,推广应用潜力大,此方法大大拓展了这类中间体的应用前景。
具体实施方式:
以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
实施例1:化合物1的合成
化合物1:
将100mg(0.88mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.42mL(4.4mmol,5.0eq.)的醋酸酐及0.57mL(4.4mmol,5.0eq.)丙酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得40mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物1,产率:22%。
化合物1的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.58(s,2H),4.56(s,2H),2.94(q,J=15Hz,2H),2.56(s,3H),1.15(t,J=10Hz,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.91,170.85,166.13,165.88,47.40,47.37,32.56,26.82,8.64,MS-ESI m/z:211.1[M-H]-。
实施例2:化合物2的合成
化合物2:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.75mL(7.9mmol,3.0eq.)的醋酸酐及1.28mL(7.9mmol,3.0eq.)正丁酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物硅胶柱层析得170mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物2,产率:29%。
化合物2的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.47(s,2H),4.46(s,2H),2.77(t,J=10Hz,2H),2.43(s,3H),1.54(q,J=15Hz,2H),0.84(s,J=10Hz,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.58,170.49,165.97,165.69,46.93,46.88,40.23,26.28,17.37,13.22,MS-ESI m/z:225.1[M-H]-。
实施例3:化合物3的合成
化合物3:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.75mL(7.9mmol,3.0eq.)的醋酸酐及1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)异丁酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体硅胶柱层析得190mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体,产率:32%。
化合物3的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.50(s,2H),4.48(s,2H),3.56~3.50(m,1H),2.47(s,3H),1.08(s,3H),1.06(s,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:178.28,170.54,166.03,165.49,47.35,47.14,35.52,26.44,18.80,MS-ESI m/z:225.1[M-H]-。
实施例4:化合物4的合成
化合物4:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.8mL(13.2mmol,3.0eq.)的丙酸酐及1.28mL(7.9mmol,3.0eq.)正丁酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得180mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物4,产率:31%。
化合物4的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.49(s,2H),4.48(s,2H),2.83(q,J=7.5Hz,2H),2.79(t,J=10Hz,2H),1.58-1.53(m,2H),1.04(t,J=10Hz,3H),0.85(t,J=10Hz,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.55,173.63,165.84,165.81,47.19,47.10,40.34,32.13,17.47,13.31,8.26,MS-ESI m/z:239.1[M-H]-。
实施例5:化合物5的合成
化合物5:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.8mL(13.2mmol,3.0eq.)的丙酸酐及1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)异丁酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得210mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体,产率:36%。
化合物5的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.50(s,2H),4.46(s,2H),3.54-3.49(m,1H),2.82(q,J=15Hz,2H),1.06-1.02(m,9H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:178.26,174.55,165.91,165.61,47.47,47.30,35.50,32.14,18.78,8.25,MS-ESI m/z:239.1[M-H]-。
实施例6:化合物6的合成
化合物6:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.75mL(7.9mmol,3.0eq.)的醋酸酐及1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)戊酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得220mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物6,产率:35%。
化合物6的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.48(s,2H),4.47(s,2H),2.80(t,J=10.0Hz,2H),2.44(s,3H),1.53~1.47(m,2H),1.27~1.21(m,2H),0.81(t,J=10.0Hz,3H);13CNMR(125MHz,CDCl3)δ:173.82,170.52,165.98,165.68,47.00,46.97,38.18,26.36,26.07,21.84,13.50,MS-ESI m/z:239.2[M-H]-。
实施例7:化合物7的合成
化合物7:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.75mL(7.9mmol,3.0eq.)的醋酸酐及1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)异戊酸酐中140℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得220mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体,产率:33%。
化合物7的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.51(s,2H),4.49(s,2H),2.74(d,J=5.0Hz,2H),2.48(s,3H),2.10~2.06(m,1H),0.89~0.87(m,6H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.08,170.58,165.98,165.68,47.12,47.03,26.49,24.62,22.25,MS-ESI m/z:239.2[M-H]-。
实施例8:化合物8的合成
化合物8:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至0.75mL(7.9mmol,3.0eq.)的醋酸酐及1.78(7.9mmol,3.0eq.)苯甲酸酐中130℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得327mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物8,产率:47.8%。
化合物8的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.63(d,J=5.0Hz,2H),7.57(t,J=10.0Hz,1H),7.43(t,J=10.0Hz,2H),4.59(s,4H),2.65(s,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:170.92,170.77,166.25,166.16,133.62,133.03,130.12,128.86,128.45,128.32,49.28,46.68,26.90,MS-ESI m/z:259.3[M-H]-。
实施例9:化合物9的合成
化合物9:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.28mL(13.2mmol,3.0eq.)的正丁酸酐及1.78g(7.9mmol,3.0eq.)苯甲酸酐中130℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得180mg无色油状物化合物9,产率:24%。
化合物9的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.63(d,J=10.0Hz,2H),7.56(t,J=10.0Hz,1H),7.43(t,J=10.0Hz,2H),4.59(s,2H),4.57(s,2H),2.99(t,J=10.0Hz,2H),1.76~1.71(m,2H),1.01(t,J=10.0Hz,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.05,170.77,166.39,166.05,133.66,132.99,130.11,128.85,128.44,128.30,49.42,46.76,40.82,17.80,13.61,MS-ESI m/z:287.1[M-H]-。
实施例10:化合物10的合成
化合物10:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.28mL(7.9mmol,3.0eq.)的异丁酸酐及1.78g(7.9mmol,3.0eq.)苯甲酸酐中130℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得170mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物10,产率:22%。
化合物10的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.61(d,J=10.0Hz,2H),7.56(t,J=10.0Hz,1H),7.43(t,J=10.0Hz,2H),4.57(s,2H),4.55(s,2H),3.75~3.69(m,1H),1.24(s,3H),1.23(s,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:178.67,170.74,166.48,165.88,133.68,133.00,128.84,128.31,49.51,47.13,35.93,19.12,MS-ESI m/z:287.1[M-H]-。
实施例11:化合物11的合成
化合物11:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)的戊酸酐及1.78g(7.9mmol,3.0eq.)苯甲酸酐中130℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得240mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物11,产率:30.2%。
化合物11的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.62(d,J=10.0Hz,2H),7.56(t,J=10.0Hz,1H),7.43(t,J=10.0Hz,2H),4.59(s,2H),4.58(s,2H),3.01(t,J=10.0Hz,2H),1.71~1.64(m,2H),1.42~1.37(m,2H),0.95(t,J=10.0Hz,2H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.25,170.77,166.42,166.05,133.66,133.00,128.85,128.30,49.43,46.80,38.68,26.42,22.17,13.81,MS-ESI m/z:301.1[M-H]-。
实施例12:化合物12的合成
化合物12:
将300mg(2.63mmol,1.0eq.)甘氨酸酐至1.27mL(7.9mmol,3.0eq.)的异戊酸酐及1.78g(7.9mmol,3.0eq.)苯甲酸酐中130℃反应5h,待完成后冷却至室温,减压旋干过量的酸酐,将得到的固体产物经硅胶柱层析得230mg无色油状物,室温放置数天后变为白色固体化合物12,产率:29%。
化合物12的波谱数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.61(d,J=10.0Hz,2H),7.56(t,J=10.0Hz,1H),7.43(t,J=10.0Hz,2H),4.59(s,2H),4.58(s,2H),2.91(d,J=5.0Hz,2H),2.23~2.16(m,1H),1.01(s,3H),1.00(s,3H);13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.43,170.76,166.42,166.05,133.68,133.00,128.85,128.31,49.46,47.48,46.77,24.93,22.48,MS-ESI m/z:301.1[M-H]-。
实施例13:化合物1-12的细胞毒活性
正常培养条件下,癌细胞Hela,SGC-7901,MCF-7,DU145和Molt-4在RPMI或DMEM的10%FBS和1%penicillin/streptomycin的条件下培养(5%CO2,37℃)。用CCK8(DOjinDo,Japan)方法计算细胞成活率。在384孔板中放置每孔中放置400-800个癌细胞及各浓度的化合物,空白液作为对照,计算72h后细胞增殖并计算化合物的IC50值,具体如表1所示。
表1
由表1可以看出,化合物1-5,11-12对一些肿瘤细胞具有毒活性,因此可以用于制备肿瘤药物中应用。
Claims (9)
1.一类不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其特征在于,其结构式如式2所示:
其中,R1为烷烃基,R2为除甲基以外的烷烃基或苯基,且R1和R2不同。
2.根据权利要求1所述的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其特征在于,所述的R1为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
3.根据权利要求1所述的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物,其特征在于,所述的R2为乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
4.一种权利要求1所述的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
其合成路线为:
将甘氨酸酐在由和组成的混酐中反应,再除去多余酸酐后,将得到固体产物重结晶后,得到不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物;
R1为烷烃基,R2为除甲基以外的烷烃基或苯基,且R1和R2不同。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的R1为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的R2为乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的甘氨酸酐与混酐中的任意一种酸酐的物质的量之比为:1:3~5。
8.权利要求1所述的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物作为化学原料药中间体或漂白活化剂的应用。
9.权利要求1所述的不对称N,N-酰基保护的2,5-二酮哌嗪衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
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- 2014-09-11 CN CN201410462019.8A patent/CN104356077B/zh active Active
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