Yu Xiaosong^1,2, Li Depeng^1,2, Wang Ailing^1,2, Liu Dianqing^1,2, You Yecheng^1,2
(¹ College of Environment and Chemical Engineering, Dalian University, Dalian, 116622; ² Liaoning Key Laboratory of Bio-Organic Chemistry, Dalian University, Dalian, 116622)

9-甲基-2, 4-二氨基-1-氯吖啶的合成

于小松^1,2，李德鹏^1,2，王爱玲^1,2，刘殿卿^1,2，由业诚^1,2
(¹大连大学环境与化学工程学院;²大连大学辽宁省生物有机化学重点实验室, 辽宁 大连 116622 )

    Plakinidines^[1-5]是20世纪90年代发现的一类海洋生物活性物质，它们具有特殊的结构和显著的生物活性。目前已发现的plakinidines成员有五种，分别是Plakinidines A-E。它们都含有一个吡咯[2, 3, 4-kl]并吖啶结构，此结构在以前从未被发现过。Plakinidines具有显著的生物活性，Plakinidine A对逆转录酶有抑制作用，对人体H-116细胞具有选择性抑制作用；Plakinidine A、B在体外具有抗巴西钩虫的功能；Plakinidine A、B、C对鼠类白血病有抑制作用；Plakinidine D在体外能抵抗人体结肠癌细胞；Plakinidine E有抑制啤酒酵母菌拓扑酶1的作用，等等。由于自然因素的限制，关于plakinidines的研究一直没能深入。目前除了少数关于plakinidines中间体的合成报道外^[6]，尚未见有关plakinidines全合成的报道。因此plakinidines的全合成工作是一项非常有意义，且是一项非常具有挑战性的工作。

图1 普莱克尼定的结构
Fig.1 The structures of Plakinidines

    为了更深入的研究plakinidines，探索其潜在的生物学意义，使之更好的为人类服务，本课题组开展plakinidines的全合成研究，目前已合成了plakinidines的关键中间体，9-甲基-2, 4-二氨基-1-氯吖啶。

1 实验部分
    本文通过两种方法合成了Plakinidine D的中间体9-甲基-2, 4-二氨基-1-氯吖啶。方法一，间二氯苯经过硝化，得到化合物1。然后化合物1，与邻氨基苯乙酮反应得到化合物2。2在三氟甲磺酸催化下关环得到3，3在DBU中重排得到4，还原得到5。方法二，2还原得到6，将6的氨基保护得到7，7在浓硫酸作用下关环得到8，然后脱掉氨基保护剂的到5。

Scheme 1

1.1仪器与试剂
    仪器：核磁共振仪（BRUKER ADVANCE500），IR-408红外光谱仪（岛津）。
    试剂：间二氯苯(AR)，邻氨基苯乙酮(AR)，浓盐酸，还原铁粉，浓硫酸(98%)，乙酸(AR)，乙酸酐(AR)，无水乙醇(AR)，硝酸钾(AR)，碳酸钾(AR)，三氟甲磺酸(AR)，1,8-二氮杂二环(5.4.0)十一烯(DBU)(AR)，硅胶(层析用，200-300目)，石油醚(AR)，乙酸乙酯(AR)。
1.2 合成实验
1.2.1 化合物1的合成^[7]
    向配有回流冷凝器的250mL的单口烧瓶中，加入7.31g间二氯苯（0.05mol），25.00g硝酸钾和80ml浓硫酸。在不断搅拌的条件下，缓慢升温至80℃，反应30min。然后再升温至130℃，反应4h。将混合液倒入冰水中，出现淡黄色沉淀。过滤，水洗（100ml×3），固体用无水乙醇重结晶，得到片状淡黄色固体，产量为10.82g，产率为91.1%。
1.2.2 化合物2的合成
    向配有回流冷凝管的250ml单口烧瓶中，加入2.37g化合物1，1.35g邻氨基苯乙酮，0.70g碳酸钾和80ml水。回流反应10h。将反应物倒入100ml冷水中，静置半小时得到红色固体。过滤，固体水洗三次（50ml×3）。经硅胶柱分离（石油醚：乙酸乙酯=8：1），得到黄色固体2.48g，产率73.9%。
1.2.3 化合物3的合成
    向配有干燥管的50ml单口烧瓶中加入20ml三氟甲磺酸，3.35g 化合物2，40℃下反应8h。然后将反应物缓慢倒入100ml冰水中，得到褐色固体。过滤，水洗（50ml×3）。硅胶柱分离(石油醚：乙酸乙酯=10:1)，得到红色固体0.11g，产率3.5%。
1.2.4 化合物4的合成
    向配有干燥管的10ml单口烧瓶中加入4ml DBU，0.20g 化合物3，40℃下搅拌24h，然后将反应物倒入50ml冷水中，用石油醚萃取（20×3），合并有机相，有机层用无水硫酸镁干燥。蒸干溶剂得到化合物4，0.17g，产率85.0%。
1.2.5 化合物6的合成
    向配有电动搅拌器和回流冷凝管的250ml三口烧瓶中加入1.67g化合物2，5.6g还原铁粉，80ml水和3ml浓盐酸，搅拌回流3h。然后将混合液倒入500ml烧杯中，加入200ml乙酸乙酯，搅拌20min，静置，待固体沉淀后过滤，滤液分层并取出有机层。干燥后将乙酸乙酯蒸除，得到褐色油状物，柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯=5:1)得到黄色絮状固体1.08g，产率76.4%。
1.2.6 化合物7的合成
    向配有回流冷凝管的100ml烧瓶中加入2.75g化合物6，3ml乙酸酐，30ml乙酸回流反应3h。然后将混合物倒入100ml冷水中，静置2h得到黄色絮状沉淀。过滤，固体水洗3次(20ml×3)。干燥后得到黄色沉淀3.49g，产率97.2%。
1.2.7 化合物8的合成
    向100ml的烧瓶中加入3.60g化合物7，40ml乙酸和5ml浓硫酸，100℃反应1h。然后较混合液倒入200ml冷水中，得到棕色沉淀。静置待固体沉淀后过滤，固体水洗3次(20ml×3)。干燥后柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯=5:1)，得到黄色固体1.97g，产率为57.8%。
1.2.8 化合物5的合成
    方法一：向配有回流冷凝管的50ml烧瓶中加入0.16g化合物4，1g还原铁粉，20ml水和1ml浓盐酸，搅拌回流2h。然后将反应混合液倒入100ml烧杯中，加入30ml乙酸乙酯，搅拌半小时，过滤，滤液分层，取出有机层，干燥后蒸除乙酸乙酯得到褐色油状物，经柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯=5:1)得到黄色固体。
    方法二：向配有回流冷凝管的100ml烧瓶中加入1.7g化合物8，5ml浓盐酸，30ml水，回流反应10小时。冷却后用10%NaOH溶液中和，待固体沉淀后过滤，固体水洗三次(20ml×3)。然后柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯=5:1)得到黄色固体0.92g，产率71.6%。

2 结果与讨论
2.1 化合物表征
    化合物1：¹H-NMR(DCCl₃): 8.57(1H, s, Ar-H), 7.84(1H, s, Ar-H)。
    化合物2：¹H-NMR(DCCl₃)：11.98(1H, s), 9.04(1H, s), 7.98(1H, dd, J=8.0, 1.5Hz), 7.63(1H, s), 7.62(1H, td, J=8.2,1.3Hz), 7.58(1H, dd, J=8.2,1.1Hz), 7.33(1H, td, J=7.5,1.3Hz), 2.69(3H, s)。IR：3538 cm^-1，3082 cm^-1，3033 cm^-1，2960cm^-1，2880cm^-1，1650 cm^-1。
    化合物3：¹H-NMR(DCCl₃)：10.62(1H, s), 8.73(1H, s), 7.60(1H, d, J=7.0Hz), 7.36(1H, td, J=7.8,1.4Hz), 7.24(1H, td, J=7.6,1.0Hz), 7.03(1H, dd, J=8.0,0.8Hz), 6.05(1H, s), 5.89(1H, s)。IR：3530 cm^-1，3075 cm^-1，3024 cm^-1，3002 cm^-1，1610 cm^-1。
    化合物4：¹H-NMR：8.53(1H, s), 8.17(1H, dd, J=7.8,1.2Hz), 8.12(1H, dd, J=7.6, 1.4Hz), 7.78(1H, td, J=7.9,1.0Hz), 7.67(1H, td, J=8.0,1.2Hz), 2.49(3H, s)。
    化合物5：¹H-NMR：8.06(1H, dd, J=7.8, 1.4Hz)，7.98(1H, dd, J=7.8, 1.3Hz)，7.78(1H, td, J=7.9, 1.2Hz)，7.60(1H, td, J=8.0,1.2Hz)，6.35(2H, s)，6.22(1H, s)，5.93(2H, s)，2.39(3H, s)。IR：3418cm^-1，3400cm^-1，3383cm^-1，3360cm^-1，3023 cm^-1，3002 cm^-1，1593 cm^-1，1502 cm^-1。
    化合物6：¹H-NMR(DCCl₃)：9.80(1H, s), 7.79(1H, dd, J=8.1,1.5Hz), 7.27(1H, td, J=7.8,1.4Hz), 6.99(1H, s), 6.68(1H, td, J=7.5,1.1Hz), 6.59(1H, dd, J=9.1,0.9Hz), 6.22(1H, s)，3.94(2H, s), 3.71(2H, s), 2.64(3H, s)。IR：3520 cm^-1，3421cm^-1，3402cm^-1，3385cm^-1，3362cm^-1，2960cm^-1，2880cm^-1，1649cm^-1。
    化合物7：¹H-NMR(DCCl₃)：10.04(1H, s), 9.00(1H, s), 7.85(1H, dd, J=8.1,1.3Hz), 7.50(1H, s), 7.45(1H, s), 7.32(1H, td, J=7.8,1.2Hz), 7.27(1H, s), 6.82(1H, t, J=7.4Hz), 6.67(1H, d, J=8.4Hz), 2.67(3H, s), 2.23(3H, s), 2.08(3H, s)。IR：3533 cm^-1，3428 cm^-1，3380cm^-1，2961cm^-1，1682cm^-1，1665cm^-1，1650cm^-1。
    化合物8：¹H-NMR(DCCl₃)：10.23(1H, s), 9.80(1H, s), 8.15(1H, d, J=8.7Hz), 8.11(1H, d, J=8.8Hz), 7.64(1H, td, J=7.3,1.2Hz), 7.51(1H, td, J=8.0,1.2Hz), 6.22(1H, s)，2.94(3H, s), 2.64(3H, s), 2.41(3H, s)。IR：3432 cm^-1，3384 cm^-1，3023 cm^-1，3002 cm^-1，2960 cm^-1，1666 cm^-1，1660 cm^-1。
2.2 讨论
    化合物1的合成主要受浓硫酸的过量比和反应温度的影响，浓硫酸的物质的量比间二氯苯的物质的量过量小于10倍时，往往生成一硝基取代产物，研究发现浓硫酸过量30倍以上，反应温度控制在120~130℃时，1的产率较高。在研究化合物2合成的过程中，先后尝试过以乙醇，1, 4-二氧六环，N, N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，丙酮，水为溶剂，发现以水为溶剂时化合物2的产率最高，以乙醇为溶剂时产物为2, 4-二硝基-1, 5-二乙氧基苯，而不是化合物2。
    总体来看方法二优于方法一，化合物2很难发生关环反应，且产率太低。用浓硫酸催化其关环时，化合物2没有关环，只发生了磺化反应。在POCl₃的作用下，化合物2也没有发生关环反应，而是发生了氯代反应。在三氟甲磺酸中，化合物2才少量的发生关环反应，得到少量的化合物3，大量的2分子被打碎。3在DBU中重排得到4。

Scheme 2

3 结论
    本文由间二氯苯出发，通过两种方法得到了plakinidine D的重要中间体9-甲基-2, 4-二氨基-1-氯吖啶。方法一间二氯苯经过硝化，得到化合物1。然后化合物1，与邻氨基苯乙酮反应得到化合物2。2在三氟甲磺酸催化下关环得到3，3在DBU中重排得到5-氯-2, 4-二硝基-9-甲基吖啶4，还原得到5.方法二，2还原得到6，将6的氨基保护得到7，7在浓硫酸作用下关环得到8，然后脱掉氨基保护剂的到5。方法二虽然比方法一多出一步但产率明显高于方法一，方法二6步反应总产率为20.7%。