CN117229166A - D3-乙酰肼、其合成方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种D3‑乙酰肼、其合成方法及应用，属于有机合成与医药领域，其合成方法包括：1）D3‑醋酸和醇在酸催化下发生酯化反应得到D3‑乙酸酯；（2）D3‑乙酸酯与乙酰肼发生胺酯交换反应得到D3‑乙酰肼；本发明的合成D3‑乙酰肼的方法，该方法具有合成步骤短，收率高等优点；同时，以D3‑乙酰肼为原料，合成了具有抗菌活性的化合物D3‑2‑乙酰噻吩乙酰基腙，还可以为合成其它氘代药物提供坚实的基础。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成与医药领域，尤其涉及D3-乙酰肼、其合成方法及应用。
背景技术
氘(Deuterium)是氢的一种易得且较为安全的同位素。在自然界的分布中，氘的丰度为0.015％，自1931年H.C.Urey从液体氢中分馏出氘元素后，氘元素便被广泛用于医药、能源、材料、分析检测等各个方面。总所周知，在早期开发的上市药物通常存在一些缺点，如代谢快、吸收差、药动学参数不理想和药物间相互作用等，时常需要一天服用多次或较大剂量来保持有效血药浓度，导致毒副作用大。为解决这些问题，科学家们也尝试了一些手段来修饰药物分子，如氟化或甲基化，但这些策略往往效果不佳或成本较高，而氘代正是目前研发改造药物的新型手段之一。特别是全球首个氘代药物Austedo安泰坦上市后，进一步加速了氘代药物的发展。
乙酰肼作为一种常用的化学原料，在医药和农药等众多领域都发挥着重要作用。尽管对于乙酰肼的制备早有报道，但发明人发现，对于氘代乙酰肼的合成还未见报道。因此，设计开发收率高、操作简便的氘代乙酰肼的合成路线具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的之一，就在于提供一种D3-乙酰肼，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：D3-乙酰肼，其具有下述结构：
本发明的目的之二，在于提供一种上述的的D3-乙酰肼的合成方法，采用的技术方案为，包括下述步骤：
(1)D3-醋酸与醇在酸催化下发生酯化反应得到D3-乙酸酯；
(2)D3-乙酸酯与乙酰肼发生胺酯交换反应得到D3-乙酰肼；
具体合成路线如下：
作为优选的技术方案，步骤(1)的酯化反应中，所述醇为各种脂肪醇。
作为进一步优选的技术方案，所述脂肪醇为乙醇。采用乙醇成本更低。
作为优选的技术方案，步骤(1)的酯化反应中，所述酸为各种强质子酸。
作为进一步优选的技术方案，所述强质子酸为硫酸，磷酸或硼酸。
作为更进一步优选的技术方案，所述酸为硫酸。采用硫酸收率更高。
此外，在确定上述反应路线之前，发明人还尝试了其它路线来合成D3-乙酰肼，但效果均不佳。比如：发明人采用氘代醋酸和水合肼一步法合成D3-乙酰肼时，发现两者之间发生了剧烈的酸碱中和反应，生成了中性盐而非想要的产物D3-乙酰肼，即使通过稀释、降温或缓慢滴加亦无济于事。此外，发明人也尝试了将氘代乙酸先在二氯甲烷中与草酰氯低温反应制备成高活性的氘代乙酰氯，再用氘代乙酰氯与水合肼反应合成D3-乙酰肼。尽管该方法可以得到产物D3-乙酰肼，但收率很低(21％)。主要是由于酰氯的沸点较低，其在第一步的制备中后处理时会有较大的损失。而在第二步与水合肼的反应中，由于乙酰氯的活性较高，因此容易与水合肼发生双分子取代反应，生成大量的副产物D6-N,N’-二乙酰肼，进一步降低了氘代乙酰肼的产率。
。
本发明的目的之三，在于提供一种上述的D3-乙酰肼的应用，采用的技术方案为：所述应用为以D3-乙酰肼为原料，合成具有抗菌活性的化合物D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙，以证明D3-乙酰肼在医药领域的应用价值，具体合成路线如下：
抗菌活性试验：
试验方法：在无菌条件下将约10毫升的培养基倒入10厘米的培养皿中，静止2小时使培养基硬化，制备琼脂板。将培养的微生物枯草芽孢杆菌的1毫升接种物倒在单独含有固定琼脂培养基的盘子上。将制备好的无菌通道纸圈浸渍于样品溶液中，摇匀后，在37℃孵育2天，每天测量并记录缓蚀带的直径，取平均值，结果如下：当D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙的质量为200ug时，抑制区域的直径d＝7.0mm；当D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙的质量为300ug时，抑制区域的直径d＝9.0mm；当D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙的质量为500ug时，抑制区域的直径d＝10.0mm。抗菌活性明显优于非氘代的2-乙酰噻吩乙酰基腙(Orient.J.Chem.,2019，35，557)。
除此之外，以D3-乙酰肼为原料，还可以合成下述化合物(为了证明D3-乙酰肼的用途)
另外，D3-乙酰肼作为乙酰肼的氘代物，还能够作为定性定量检测的内标物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的合成D3-乙酰肼的方法，该方法具有合成步骤短，收率高等优点；同时，以D3-乙酰肼为原料，合成了具有抗菌活性的化合物D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙，还可以为合成其它氘代药物提供坚实的基础。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的D3-乙酰肼的氢谱图；
图2为本发明实施例2制得的D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙的氢谱图；
图3为本发明实施例2制得的D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙的碳谱图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种合成D3-乙酰肼的方法，包括下述步骤：
取一只干燥洁净的150mL圆底烧瓶，往其中依次加入乙醇(20mL,55.00mol)，浓硫酸(5mL,0.03mol)及D3-醋酸(15mL,0.24mol)，加热至120℃下回流，搅拌反应2h，反应完毕后，冷却至室温，加入饱和碳酸氢钠溶液猝灭，至溶液呈中性，饱和氯化钙溶液洗涤一次，再加热至63℃，蒸馏所得混合物，得到粗品氘代乙酸乙酯(16mL,0.20mol,收率85％)；
取一只干燥洁净的150mL圆底烧瓶，依次加入粗品氘代乙酸乙酯17(16mL,0.20mol)与80％水合肼(20mL，0.33mol)，加热至120℃下回流，搅拌反应8h，反应结束后，低压浓缩除去溶剂，得到粗品氘代乙酰肼，再用二氯甲烷与石油醚重结晶，得到白色晶体(9.93g,0.13mol,收率70％)。氢谱图如图1所示，1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.72(s,1H),3.97(s,2H).HRMS(ESI):Calcd.for C2H3D3NO[M+Na]+100.0561；found 100.0563。
实施例2
合成D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙：
取一个干燥洁净的100mL圆底烧瓶，加入2-乙酰基噻吩(5.03mL，0.03mol)的热甲醇溶液(20mL)，再往其中加入溶于甲醇(20mL)的D3-乙酰肼(3.0g，0.03mol)。搅拌中加入几滴冰醋酸。将反应在加热至80℃下回流，搅拌反应2h，薄层色谱(TLC)监测反应终点，反应结束后，冷却至室温。减压浓缩除去溶剂，加入30mL水，用二氯甲烷(5×30mL)萃取，合并有机相，再用饱和氯化钠洗涤一次。无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层析色谱纯化(石油醚：乙酸乙酯＝3:1),得到淡黄色固体(4.5g，收率81％)，氢谱和碳谱如图2和图3所示。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ9.65(s,1H),7.30(s,1H),7.25(d,J＝3.9Hz,1H),7.01(m,J＝4.2Hz,1H),2.43(s,0.08H),2.28(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ174.3,143.8,143.7,127.7,127.3,126.4,20.3,20.1,19.9,19.7,19.5,13.5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.D3-乙酰肼，其特征在于，其具有下述结构。.
。
2.权利要求1所述的D3-乙酰肼的合成方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）D3-醋酸与醇在酸催化下发生酯化反应得到D3-乙酸酯；
（2）D3-乙酸酯与乙酰肼发生胺酯交换反应得到D3-乙酰肼。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）的酯化反应中，所述醇为各种脂肪醇。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脂肪醇为乙醇。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）的酯化反应中，所述酸为各种强质子酸。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述强质子酸为硫酸，磷酸或硼酸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述酸为硫酸。
8.权利要求1所述的D3-乙酰肼的应用，其特征在于：所述应用为以D3-乙酰肼为原料，合成具有抗菌活性的化合物D3-2-乙酰噻吩乙酰基腙。
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