郭伟航，陈 松，王先恒,2，周亦琪，赵长阔,2，王玉和

(1.遵义医科大学 药学院药物化学教研室，贵州 遵义 563099；2.遵义医科大学 基础药理教育部重点实验室暨特色民族药教育部国际合作联合实验室，贵州 遵义 563099；3.遵义医科大学附属医院 药剂科，贵州 遵义 563099)

喜树碱(Camptothecin，CPT)为喹啉类生物碱，是一种具有细胞毒性的天然抗癌药物分子，其作用机制在于能抑制DNA拓扑异构酶(TOPO I)。自1966年Wall等[1]从中国珙桐科植物喜树分离出喜树碱，药物学家研究开发喜树碱类药物已有53年。喜树碱本身溶解性差，而其钠盐用于临床研究发现毒副作用较大，这是因为其六元内酯环在体内不稳定，导致生物利用度极低，于II期临床时中断了研究[2]。一直以来，众多药物化学家都致力于喜树碱结构改造与修饰，以期通过改善喜树碱的溶解性能来提升成药性，或者是延长内酯环在体内的保留时间来增加药物的生理活性、降低毒性[3-9]。

在喜树碱的20位羟基上引入水溶性基团(羧基、氨基等)，不仅可以增加溶解性，也能够提高内酯环的稳定性。如Wall等[3]用甘氨酸和9-氨基喜树碱的20位羟基形成酯从而得到相应前药，该前药在体内酶作用下将酯键水解得到药物母体结构发挥抗肿瘤药效，从而有效阻止了内酯环的开环，大大减低了药物的毒性，此外也改善了该类化合物的水溶性。

在喜树碱的20位羟基上也可以引入酯溶性基团，如酯基等。1998年，Cao等[2]以喜树碱和硝基喜树碱为母体，合成一系列碳数目在2～7小分子直链或支链20位-烷基酯。药理实验表明，此类烷基酯更好地保护了内酯环不被开环破坏，在人体及鼠血浆中该烷基酯能稳定存在数小时，而相应没有修饰的喜树碱母体药物短时间内即被水解开环破坏。潘显道等[4-5]也合成了20位羟基喜树碱芳氧乙酸和3-(4-取代哌嗪)丙酸等两类酯的衍生物，这些衍生物在体外对紫杉醇耐药的前列腺癌、胸腺癌等多种肿瘤细胞显示出与喜树碱及伊立替康相当的活性，且小鼠体内的耐受剂量也优于紫杉醇，预示了该类衍生物毒性更低，构效研究还表明，芳基上稠合六元内酯环及连接亚甲二氧基环后都增加衍生物的细胞毒性。

基于以上研究，对喜树碱20位羟基酯化修饰并合成一系列的新型喜树碱衍生物成为当前研究热点，这些衍生物的合成如图1所示。

图1 20(S)-喜树碱酯的合成

在文献研究中，对于20-位喜树碱衍生物的关键中间体羟基乙酸喜树碱的合成中，一方面收率不高，副产物很多，同时起始原料也被完全消耗掉，导致生产成本较高[10]，因此本文拟对该关键中间体羟基乙酸喜树碱的合成方法进行工艺改进，通过对反应试剂、溶剂和催化剂等反应条件进行了优化筛选，找到适合工业化生产的合成工艺。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器 喜树碱(98%，上海源叶生物科技有限公司)、苄氧乙酸(分析纯，Aladdin)、钯碳(10%)、N,N'-二异丙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶(分析纯，ACROS)；二氯甲烷、甲醇(分析纯，重庆川东化工)；柱层析用硅胶(粒度200～300目，青岛海洋化工厂)、硅胶薄层板(青岛海洋化工厂)。

仪器采用81-2型暗箱三用紫外分析仪(上海司乐仪器有限公司)；Varian 400MHz核磁共振波谱仪(TMS作内标，安捷伦科技有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 苄氧乙酸20-(S)喜树碱酯的合成 将喜树碱1(1 g，3.45 mmol)和二氯甲烷(35 mL)投入圆底烧瓶中，在常温下搅拌，得黄色悬浮液。依次加入4-二甲氨基吡啶(DMAP，500 mg，4.1 mmol)，苄氧乙酸(1 mL，6.02 mmol)和N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIPC，5 mL，39.68 mmol)，在常温下继续搅拌2 min，溶液由黄色悬浮液变为黄色澄清液，继续搅拌5 min又变为黄色悬浮液，搅拌12 h，TLC点板追踪，展开剂(二氯甲烷∶甲醇= 97∶3/体积比)在紫外灯254 nm下观察。反应停止，过滤，干燥，得化合物2(1.08 g，产率100%)，形状：黄色固体，合成路线见图2。1HNMR (400 MHz,CDCl3) (=8.67 (s,1 H),8.11 (dd,J=16.2 Hz,8.1 Hz,2H),7.85 (t,J= 7.8 Hz,1H),7.71 (t,J= 8.0 Hz,1H),7.10-7.26 (m,5H),7.07 (s,1H),5.49 (s,1H),5.28 (s,1H),4.61(s,2H),4.34 (d,J=16.0 Hz,1H),4.18 (d,J=16.0 Hz,1H),3.34 (q,J=8.2 Hz,2H),2.1-2.3(m,2H),1.0(t,J=7.9 Hz,3H)。13C NMR (100 MHz,DMSO-d6) (=169.52,167.19,157.26,152.22,148.81,146.36,145.39,136.81,131.15,130.63,129.54,128.43,128.10,127.97,120.27,95.80,76.38,73.27,67.16,66.59,49.90,31.74,7.52。

图2 苄氧乙酸20-(S)喜树碱酯的合成

1.2.2 羟基乙酸20-(S)喜树碱酯第二步反应 取化合物2(200 mg,0.4 mmol)投入Schlenk瓶中，加入二氯甲烷10 mL，再加入10% Pd/C(50 mg,0.5 mmol)抽去Schlenk瓶中的空气，通入H2在30 ℃的恒温搅拌器中搅拌24 h，TLC点板追踪，展开剂(二氯甲烷∶甲醇= 97∶3)在紫外灯254 nm下观察。反应停止，过滤除去催化剂，将滤液旋干，柱层析，洗脱剂(二氯甲烷∶甲醇= 60∶1.5)，收集，旋干，油泵抽10 min，得黄色固体产物3(58.2mg，产率36%)，具体反应步骤见图3。M.p.159-160°C,Rf= 0.3(DCM:CH3OH=97:3)。1HNMR (400MHz,DMSO-d6) (=8.69 (s,1H),8.14 (dd,J= 8.0 Hz,8.0 Hz,2H),7.85 (t,J= 7.8 Hz,1H),7.70 (t,J= 8.2 Hz,1H),7.08 (s,1H),5.49 (s,1H),5.29 (s,1H),4.33 (d,J=16.0 Hz,1H),4.16 (d,J=16.0 Hz,1H),3.42 (q,J=7.8 Hz,2H),2.07-2.17 (m,2H),0.95 (dt,J=8.2 Hz,8.2 Hz,3H)。13C NMR (100 MHz,DMSO-d6) (=172.17,167.69,157.19,156.98,152.77,148.29,146.41,145.81,132.06,130.89,130.27,129.33,128.99,128.77,128.76,128.43,128.25,128.24,128.21,128.17,119.26,95.43,76.29,66.65,59.78,50.70,30.56,23.73,7.99。

图3 羟基乙酸20-(S)喜树碱酯第二步反应

2 结果

2.1 羟基乙酸20-(S)喜树碱酯中间体的合成及产率 按照文献步骤，首先以喜树碱为原料，在DIPC/DMAP条件下，与苄氧乙酸在二氯甲烷中反应，以定量收率得到苄氧乙酸20-(S)喜树碱酯。产物不需要进一步分离，可直接应用于下一步反应。

对于下面紧接的脱苄基反应，我们通过优化催化剂的种类，反应溶剂的选择，最终发现以10%Pd/C为催化剂，二氯甲烷为溶剂，进行催化加氢，顺利得到目标中间体产率36%，同时对未反应的原料进行回收，回收率可达62%。

2.2 结构表征 根据化合物1.2.1的H-NMR 谱图可知：① 通过EDCI偶联反应，苄氧乙酸成功引入20-羟基。该化合物在化学位移 (=7.10-7.26的位置有5个氢，表明一个苯环的引入。同时在(=4.61 的位置有2H，峰型为单峰，表明链接为OCH2-基团。② 对于最后的目标化合物， 我们发现，(=7.10-7.26的位置的苯环峰以及 (=4.61位置的单峰都消失了。显示出通过钯碳加氢反应，苄基被很容易的脱掉了。

2.3 还原反应的工艺优化 我们通过对还原条件中Pd/C，反应溶剂等工艺参数进行优化筛选，最终发现了较好的工艺生产条件(见表1)。

表1 还原反应的工艺优化

3 讨论

由于文献中采用10%Pd/C和环己烯的还原条件，得到目标中间体收率36%，但是副产物很多，同时原料也被完全消耗掉，导致生产成本较高。因此对于开发此中间体的工业生产，必须进行工艺优化。

实验过程中运用10%Pd/C和环己烯的反应条件，产率仅为36%，产率不高且副反应多。进一步采用10%Pd/C/甲酸铵和10%Pd/C/加氢，这两种反应条件下产物产率依次为15%和31%～35%，结果仍然不够理想。虽然和10%Pd/C/环己烯产率一样高，但用氢气催化副产物少，且容易分离，原料可以回收，可以重复利用。在10% Pd/C/H2条件下，用二氯甲烷做溶剂产物生成时间比用甲醇做溶剂短。所以综上，最后采用10%Pd/C/ H2/二氯甲烷的条件进行中间体的制备。

本文从催化剂的种类和反应的溶剂两个方面进行优化，最终发现10%Pd/C/ H2/二氯甲烷的条件用于中间体制备的第二步反应时，相对于其他条件时间快，副产物少。