2019, Vol. 36
2. 济川药业集团有限公司, 江苏 泰州 225441
2. Jumpcan Pharmaceutical Group Company Limited, Jiangsu Taizhou 225441, China
近年来，Hsp90作为抗肿瘤药物筛选的特异靶点已被国际公认，逐渐进入临床实验的小分子Hsp90抑制剂越来越多[1]。在众多Hsp90抑制剂中，非安莎霉素(AT13387)是体外实验中药效最持久的一种，是一种新型的Hsp90抑制剂，已越来越广泛地应用于临床研究，在治疗晚期肿瘤特别是顽固性肿瘤方面有较大的潜力[2]。目前文献有关AT13387的合成报道如图 1所示。
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| 图 1 AT13387合成路线 Fig.1 Synthesis scheme of AT13387 |
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AT13387的已知合成方法无论是从5-溴邻苯二甲酰亚胺还是1-炔丙基-4-甲基哌嗪或者炔丙胺为起始原料出发，都要与2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)反应而制得[3-8]。因此，2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)是AT13387合成过程中的重要中间体。2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)的文献报道合成方法主要是以2, 4-二羟基苯甲酸甲酯(2)为原料，经5步反应而制得[6-7]。但该方法存在以下问题：化合物3需经过Friedel-Crafts反应和Fries重排两步反应，反应时间约为25 h，得率为61%，反应时间长，后处理麻烦；化合物5是在叔丁醇钾/(Ph)3MePBr反应体系下，经过化合物4的Wittig反应而得到，需要严格控制反应条件，反应不完全，得率较低。文献[8]对文献[6]和[7]方法进行了改进，用乙酸酐/BF3·OEt2反应体系代替乙酸酐/三氟甲磺酸/乙酰氯反应体系来合成化合物3，但效果并不理想，得率仅为42%，且该路线化合物1的总得率仅为25%，不适合规模化的工业化生产。
为优化化合物1的合成路线，探索最适宜合成条件，提高反应得率，以适合大规模化的工业化生产，本研究以2, 4-二羟基苯甲酸甲酯(2)为原料，经过“一锅法”的Friedel-Crafts反应和Fries重排反应、亲核取代反应、Wittig反应和酯水解4步操作得到化合物1(图 2)。探讨反应体系、投料比、反应温度和溶剂等对合成化合物1的影响。本研究4步操作总收率为65.8%，合成工艺反应条件简单，产品纯度高且不需柱层析，达到了适合大规模工业化生产的目的。
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| 图 2 2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)合成路线 Fig.2 Synthesis scheme of 2, 4-dibenzyloxy-5-isopropenyl benzoic acid in this research |
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碳酸钾、无水MgSO4、乙腈、乙醇，均为AR，天津福晨化学试剂厂；氢氧化钾、甲醇、石油醚、二氯甲烷，均为AR，北京化工厂；2, 4-二羟基苯甲酸甲酯，CP，梯西爱(上海)化成工业发展有限公司；三氟化硼乙醚、乙酰氯、苄溴，CP，安耐吉化学；氢化钠、甲基三苯基溴化膦，CP, 北京偶合科技有限公司。
ARX400型核磁共振波谱仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)，德国Bruker公司；X5精密显示微熔点测定仪，北京富凯仪器有限公司；安捷伦6120型液质联用仪, 得利特(北京)科技有限公司；LC-30A型高效液相色谱仪，上海仪电分析仪器有限公司；R1001-VN旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司；DZF-150真空干燥箱，郑州长城科工贸有限公司。
HPLC法监控反应终点：取反应液50 μL，用约2 mL流动相稀释，然后直接进样检测。用面积归一化法对色谱图积分。若原料的峰面积小于2%，则可以停止反应。
HPLC法色谱条件：流动相：V(乙腈):V(水)=88:12；检测波长254 nm；流速1.0 mL/min；柱温25 ℃；进样量10 μL；采集时间30 min；色谱柱：C18，250×4.6 mm，5 μm。
1.2 方法 1.2.1 5-乙酰基-2, 4-二羟基苯甲酸甲酯(3)的合成将100.8 g(0.6 mol)原料2、171.4 mL(0.66 mol)三氟化硼乙醚加入到反应瓶中，然后降温至0 ℃。向反应液中缓慢滴加61.2 g(0.78 mol)乙酰氯。等反应液固化时，升温至70 ℃，约3.0 h反应基本完全。反应结束后，滴加350 mL饱和的碳酸氢钠溶液，室温搅拌约20 min后过滤，减压抽滤约30 min，等红色油状物基本消失，方可停止抽滤。干燥后，在50 ℃条件下分2批制备成质量分数为97%的无水乙醇的饱和溶液，室温条件过夜挥发重结晶，得111.6 g浅白色固体3，得率88.5%，质量分数为97.18%(HPLC面积归一化法)。熔点：123~125 ℃；1H NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ:11.86 (s, 2H, -OH), 8.30 (s, 1H, Ar-H)，6.41(s, 1H, Ar-H), 3.88(s, 3H, -CH3), 2.59(s, 3H, -CH3)；13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ:202.3, 168.5, 167.0, 166.2，136.1, 114.9, 106.9, 104.1, 52.8, 27.9；ESI-MS m/z: 211.183{[M+H]+}。
1.2.2 5-乙酰基-2, 4-二苄氧基苯甲酸甲酯(4)的合成将100.5 g(0.5 mol)化合物3、179.75 g (1.3 mol)碳酸钾、188.25 g (1.1 mol)苄溴依次加入到1.5 L乙腈中，在80 ℃条件下加热。约5.0 h反应完全，减压蒸馏除去溶剂。将残留物溶入6.6 L二氯甲烷中，然后用水洗涤(2次)，用无水硫酸钠干燥过滤，减压蒸馏除去溶剂，在60 ℃条件下干燥残留物得粗品。粗品在50 ℃条件下分2批制备成质量分数为97%的无水乙醇的饱和溶液，室温条件过夜挥发重结晶，得180.9 g白色晶体4，得率为93.4%，质量分数为98.52%(HPLC面积归一化法)。熔点：115~117 ℃；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ:8.21 (s, 1H, Ar-H), 7.54 (d, 4H, J=7.2 Hz, Ar-H), 7.46-7.33(m, 6H, Ar-H), 7.06 (s, 1H, Ar-H), 5.36 (s, 4H, -O-CH2-), 3.78 (s, 3H, -O-CH3), 2.46 (s, 3H, -CH3)；13C NMR(100 MHz, DMSO-d6) δ:196.1, 165.1, 163.0, 162.9, 136.8, 136.2, 134.9, 129.1, 128.9, 128.8, 128.7, 128.3, 127.4, 120.4, 112.5, 99.8, 71.4, 52.2, 32.2；ESI-MS m/z: 391.436 {[M+H]+}。
1.2.3 2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸甲酯(5)的合成在N2保护下，将43.2 g (1.8 mol)NaH加入到2.2 L THF中，室温搅拌约30 min后，加入419.1 g (1.17 mol)(Ph)3MePBr，继续搅拌1.0 h后，加入175.8 g (0.45 mol)化合物4，约2.0 h反应完全后，滴加224 mL甲醇淬灭，搅拌约30 min，再加入8.2 L石油醚(60~90 ℃)，搅拌约30 min，过滤，用石油醚洗涤滤饼，合并滤液。水洗后，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂(石油醚回收)。在室温条件下，减压干燥残留物得粗品，粗品在40 ℃条件下用480 mL质量分数为97%的乙醇连续打浆2.5 h，过滤干燥得147.9 g白色粉末5，得率为84.6%，质量分数为97.46%(HPLC面积归一化法)。熔点：93~95 ℃；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 7.61(s, 1H, Ar-H), 7.53(d, 2H, J=7.4 Hz, Ar-H), 7.47-7.33(m, 8H, Ar-H), 6.97(s, 1H, Ar-H), 5.25(d, 4H, J=12 Hz, -O-CH2-), 5.07(d, 2H, J=13.7 Hz, -CH2-), 3.77(s, 3H, -O-CH3), 2.03(s, 3H, -CH3)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ：165.7, 160.1, 159.5, 142.5, 137.4, 136.8, 132.3, 129.0, 128.9, 128.5, 128.2, 128.1, 127.4, 124.7, 115.9, 111.9, 100.0, 70.5, 51.9, 23.5；ESI-MS m/z: 389.462 {[M+H]+}。
1.2.4 2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)的合成将135.8 g (0.35 mol)化合物5、39.2 g (0.7 mol)氢氧化钾、850 mL甲醇和850 mL水混合后，加热回流约30 min反应完全。45 ℃条件下减压蒸除甲醇溶剂冷却至室温后，加入3.5 L二氯甲烷搅拌10 min，再用质量分数为20%的盐酸调节pH值至2.5。用3.5 L二氯甲烷萃取，再用水洗涤(2次)，有机相用无水硫酸钠干燥后，减压蒸馏除去溶剂得粗品，粗品在50 ℃条件下分2批制备成质量分数为97%的无水乙醇的饱和溶液，室温条件过夜挥发重结晶，过滤干燥后得123.3 g白色固体1，得率约94.1%，质量分数为99.58%(HPLC面积归一化法)。熔点：164~166 ℃；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 12.31(s, 1H, -OH), 7.60(s, 1H, Ar-H), 7.53(d, 2H, J=7.2 Hz, Ar-H), 7.46-7.31(m, 8H, Ar-H), 6.94(s, 1H, Ar-H), 5.23(d, 4H, J=13.7 Hz, -O-CH2-), 5.07(d, 2H, J=9.6 Hz, -CH2-), 2.03(s, 3H, -CH3); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ:166.9, 159.8, 159.3, 142.5, 137.4, 136.9, 132.6, 129.0, 128.8, 128.5, 128.2, 128.1, 127.6, 124.6, 115.8, 113.1, 100.0, 70.6, 70.5, 23.6；ESI-MS m/z: 375.435{[M+H]+}。
2 结果与讨论2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)合成研究是以2, 4-二羟基苯甲酸甲酯(2)为原料，经过“一锅法”的Friedel-Crafts反应和Fries重排、亲核取代反应、Wittig反应和酯水解4步操作制得。在化合物3的合成过程中，本研究引入“一锅法”，将Friedel-Crafts反应和Fries重排反应合并为一步，并用乙酰氯/BF3·OEt2反应体系代替文献的乙酸酐/BF3·OEt2和乙酸酐/三氟甲磺酸/乙酰氯反应体系，探讨γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]和反应温度对化合物3合成得率的影响；在化合物4的合成过程中，探究溶剂对化合物4得率的影响；在化合物5的合成过程中，即化合物4的Wittig反应以氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系代替文献的叔丁醇钾/(Ph)3MePBr反应体系，使得反应易于控制，简化后处理步骤以提高得率。
2.1 化合物3的合成研究根据文献[6]和[7]报道，化合物2通过两步反应合成3，其中第1步是与乙酸酐和DMAP反应，甲苯溶剂中回流1.5 h；第2步在第1步的基础上，在冰浴和N2保护下，加入三氟甲磺酸，常温反应16.0~20.0 h，之后再加入乙酰氯继续反应1.0 h。虽然两步的总得率为61%，但是实验过程繁琐，且反应总时间长达近25.0 h。文献[8]在文献[6]和[7]方法的基础上，用乙酸酐/BF3·OEt2反应体系代替乙酸酐/三氟甲磺酸/乙酰氯反应体系，回流3.0 h，一步合成化合物3，得率为42.0%。本研究采用“一锅法”，探究了不同反应体系、γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]和反应温度对化合物3得率的影响。
首先，在“一锅法”条件下，用乙酰氯/BF3·OEt2反应体系代替文献的乙酸酐/三氟甲磺酸/乙酰氯和乙酸酐/BF3·OEt2反应体系，结果见表 1。
由表 1可知，当用乙酸酐/三氟甲磺酸/乙酰氯反应体系时，化合物3的得率为61.0%，反应总时间长达近25 h；乙酸酐/BF3·OEt2反应体系时，化合物3的得率为42.0%，乙酰氯/BF3·OEt2反应体系时化合物3的得率提高到88.5%。由于酸酐中酯基能够与羰基形成共轭效应且会向羰基提供电子，从而使羰基碳的电子云密度升高，酸酐的亲电性能减弱；而酰氯中羰基碳的电子云密度要比酸酐中的低得多，因此酰氯的亲电性更强。在Lewis酸BF3·OEt2的催化作用下，乙酰氯更容易解离形成酰基碳正离子，作为亲电试剂进攻芳环最终使芳环酰基化，因而相对于乙酸酐来说，乙酰氯更容易发生芳环的亲电取代反应，化合物3的得率由42.0%提高到88.5%，质量分数达到97.18%。
其次，在乙酰氯/BF3·OEt2反应体系下，探究γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]对化合物3得率的影响，固定反应时间为3.0 h，反应温度为70 ℃，结果见表 2。
| γ | 得率/% | 质量分数/% |
| 1.0:1.1 | 66.7 | 89.51 |
| 1.1:1.1 | 72.1 | 92.36 |
| 1.2:1.1 | 80.3 | 95.02 |
| 1.3:1.1 | 88.5 | 97.18 |
| 1.4:1.1 | 87.5 | 93.24 |
由表 2可知，随着γ的增大，3的得率逐渐增加，提高乙酰氯的用量，使得原料2反应更加完全，化合物3的纯度也逐渐提高。当γ=1.3:1.1时，原料反应比较完全，产物得率为88.5%，质量分数为97.18%。继续增加乙酰氯的用量，产品的纯度反而有所下降，综合考虑成本等因素，化合物3的合成的适宜工艺条件是γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]=1.3:1.1。
最后，在乙酰氯/BF3·OEt2反应体系，γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]=1.3:1.1，反应时间是3.0 h的条件下，探究反应温度对化合物3得率的影响，结果见表 3。
| 反应温度/℃ | 得率/% | 质量分数/% |
| 50 | 41.3 | 92.43 |
| 60 | 70.6 | 94.65 |
| 70 | 88.5 | 97.18 |
| 80 | 88.3 | 96.29 |
| 90 | 79.5 | 90.33 |
由表 3可以看出，化合物3的得率随反应温度的升高先增大后减小，当反应温度为70 ℃时，化合物3的得率最高为88.5%, 质量分数为97.18%。在乙酰氯/BF3·OEt2反应体系中，乙酰氯解离形成酰基碳正离子进攻芳环的速度决定了整个反应速率，温度低于70 ℃时，酰基碳正离子形成较慢，一定时间内原料堆积，反应不完全；高于此温度，副反应增多，导致得率下降，纯度降低。因此，选择最适宜反应温度为70 ℃。
2.2 化合物4的合成研究化合物4的合成过程中，苄溴首先解离为碳正离子再与酚羟基发生亲核取代反应，属于SN1反应。根据文献[8]报道，以丙酮作溶剂，在碳酸钾作用下，化合物3和苄溴反应生成化合物4，产率为89.0%，时间8.0 h。考虑到丙酮作溶剂，存在溶剂沸点较低，反应缓慢等问题，本研究选用常见溶剂(乙腈和DMF)对化合物4的合成进行研究，并与丙酮作对比，结果见表 4。
由表 4可以看出，相同投料比时，溶剂对化合物4的得率有很大影响。选用丙酮作溶剂时，由于丙酮的沸点低(50 ℃)，反应时间长；乙腈的沸点(81 ℃)高于丙酮，并且极性大于丙酮[9]，更有利于SN1反应的发生，所以当选用乙腈作为溶剂时，得率提高到93.4%，质量分数为98.52%。DMF作溶剂虽可以提高得率，但由于后处理过程需要大量水洗，还需过柱纯化等操作。因此，化合物4的合成以乙腈作溶剂，实验操作简单且反应得率高。
2.3 化合物5的合成研究化合物5的合成主要涉及的是Wittig反应形成烯烃的过程。Wittig试剂通常是由三苯基膦作为亲核试剂先与卤代烷反应生成季鏻盐，再与强碱作用，生成膦叶立德。文献[6]方法选择的季鏻盐为(Ph)3MePBr，在叔丁醇钾的作用下，与化合物4反应生成5，得率为73.0%，反应不完全，纯度较低。本研究选用氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系与文献的叔丁醇钾/(Ph)3MePBr反应体系作对比进行5的合成研究，结果见表 5。
| 反应体系 | 反应 时间/h |
得率/ % |
质量 分数/% |
| 叔丁醇钾/(Ph)3MePBr | 2.0 | 73.0 | 91.39 |
| 氢化钠/(Ph)3MePBr | 2.0 | 84.6 | 97.46 |
由表 5可以看出，氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系下化合物5的得率为84.6%，质量分数为97.46%，较叔丁醇钾/(Ph)3MePBr反应体系有很大提高。且氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系下，反应完全，比较容易控制。因此，本实验选用氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系合成化合物5。
3 结论以2, 4-二羟基苯甲酸甲酯为原料，经过“一锅法”的Friedel-Crafts反应和Fries重排、亲核取代反应、Wittig反应和酯水解4步操作，对目标产物2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)的合成方法及工艺进行探究，总得率为65.8%，质量分数为99.58%。合成工艺反应条件简单，产品纯度高且不需柱层析，达到了适合大规模工业化生产的目的。在乙酰氯/BF3·OEt2反应体系中，引入“一锅法”完成Friedel-Crafts反应和Fries重排，在γ[n(乙酰氯):n(BF3·OEt2)]=1.3:1.1、反应温度为70 ℃、反应3.0 h时，化合物3的得率由原文献的42%提高到88.5%，质量分数97.18%；通过对比丙酮、乙腈和DMF 3种溶剂条件下的化合物4的得率情况，发现当用乙腈作溶剂时，反应时间为5.0 h，得率为93.4%，质量分数为98.52%；在氢化钠/(Ph)3MePBr反应体系下，化合物5的得率为84.6%，质量分数为97.46%，较叔丁醇钾/(Ph)3MePBr反应体系下有明显的提高，且副产物减少，后处理容易。所有化合物的结构均经1H NMR，13C NMR和MS确证。2, 4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸(1)作为Hsp90抑制剂AT13387的重要中间体，对其合成方法及工艺的探索和优化，使其更加适合大规模化的工业化生产，同时为制备抗肿瘤药物AT13387奠定了重要的实验基础。
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