一种3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物的合成方法

摘要

本发明涉及一种咪唑生物碱的快速简便合成方法，该咪唑生物碱(LepidilineD)化学名称为：3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物。该合成方法从最易得的原料开始合成，路线简单，耗费时间短，最后采用固相萃取和重结晶技术对产物进行纯化，使产物纯度超过98%，总收率大于75%。本发明主要解决了现有制备方法成本高、步骤繁琐，耗时长，收率低，原料受限制等问题，所得咪唑生物碱具有治疗增殖性疾病作用。

说明书

技术领域

本发明属于药物合成和生物分离领域，涉及一种咪唑生物碱的合成方法，更具体的说， 涉及3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物(Lepidiline D)的合成及分离纯化方法。 背景技术

Lepidiline D，即3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物是在南美药食两用植物 玛咖(Lepidiummeyenii.，Maca)中发现的新化学成分，属于玛咖咪唑生物碱的一种，结构式如 下：

据文献报道玛咖咪唑生物碱是一种具有治疗增殖性疾病作用的咪唑类生物碱(文献：Cui  BL,Zheng BL,He K,et al.Imidazole alkaloids from Lepidiummeyenii[J].J Nat Prod.2003,66(8): 1101-1103.)，同时CuiBL等人也在其发明专利CN03822845.5及US6878731B2中做了相关 阐明。

但由于Lepidiline D在玛咖中含量非常低，在Cui BL等人的文献中实际并没有分离获得， 直到2010年在专利CN201010104626.9(玛咖咪唑生物碱在制备心血管药物中的应用)中，金 文闻、余龙江等人才第一次对该物质的结构、提取和分离纯化方法、检测方法等进行了描述， 已报道的Lepidiline D的制备方法目前也只有这一种，该方法是通过从玛咖植物中进行提取， 采用多步萃取、固相萃取及高效液相色谱实时检测等步骤，但由于玛咖原料稀有、价格昂贵， 而Lepidiline D在玛咖中含量非常低，Lepidiline D又与多种结构类似物如Lepidiline A、 Lepidiline B等混合，因此该方法很难获得大量的、成本低的、纯化的Lepidiline D。

而有文献报道(ScottE.Wolkenberget,Efficient Synthesis of Imidazoles from Aldehydes and  1,2-Diketones Using Microwave Irradiation.JORGANIC LETTERS.2004,6(9):1453-1456.)， Lepidiline B(1,3-二苄基-2,4,5-三甲基咪唑氯化物)可通过合成的方法获得，该方法是将乙醛， 2,3-丁二酮和乙酸铵混合在特定反应器中微波加热180℃，冷却后反应液加入0℃氨水，再用 乙酸乙酯萃取、脱水、干燥得2,4,5-三甲基咪唑，然后加入氯化苄、三乙胺合成获得1,3-二苄 基-2,4,5-三甲基咪唑粗产物，最后采用HPLC进行纯化获得少量纯化的Lepidiline B。

如果采用类似线路进行Lepidiline D的合成，将存在以下问题：(1)反应需要微波催化， 设备要求较高；(2)该合成方法中同时涉及到高温和低温，温度不易控制；(3)合成后的纯化需 要用到制备型HPLC，这将大大限制制备量，且成本高，设备要求也高。此外，由于Lepidiline  D的结构更复杂，实验中能产生更多的副产物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简便而高效的3-苄基-1-(3- 甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物(Lepidiline D)合成方法。

本发明所述的Lepidiline D合成方法包括以下步骤：

(A)乙醛和氨水反应0.2～1小时，随后加入丁二酮反应得到2,4,5-三甲基咪唑；

(B)2,4,5-三甲基咪唑和氯化氢气体反应得2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐；

(C)2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐和氯化苄反应2～4小时，随后加入3-甲氧基氯化苄，得3- 苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物粗产物；

(D)对(C)所得粗产物进行纯化，得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物。

步骤(D)中所述的纯化采用固相萃取和重结晶技术，具体为：将3-苄基-1-(3-甲氧基苄 基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物粗产物粉末用甲醇溶解，溶解液上C18固相萃取柱，依次用水、 20vol%甲醇、体积比19:1:80的甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵混合溶液、乙酸乙酯洗脱， 将收集到的甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵混合溶液洗脱液减压浓缩至干，然后加入40～ 60℃体积比为1:1～1:3的氯仿和石油醚混合溶剂至固体全部溶解，室温下放置，待结晶析出， 抽滤并用少量石油醚洗涤，得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物纯品。

本发明方法从最易得的原料开始合成，合成线路和设备要求简单，成本低，耗费时间短， 对合成获取的粗产物采用固相萃取及重结晶技术进行纯化，最终可获得大量的Lepidiline D， 纯度超过98%，总收率大于75%。

本发明采用的Lepidiline D合成方法具有以下优点和有益效果：

1.原料易得，价格低廉；合成技术从最易得的乙醛、浓氨水、丁二酮出发合成2,4,5-三 甲基咪唑盐酸盐，而该盐酸盐在国内外市场上极为少见，且价格昂贵，而本发明可避免这个 原料对合成Lepidiline D的限制；

2.合成反应条件温和，设备要求低，适合大量制备；合成均在不高于100℃的条件下进 行，且无论是反应体系还是萃取体系均对设备要求低，方便放大；

3.合成粗产物通过固相萃取和重结晶技术，可免去常用的制备型HPLC技术，设备简单， 纯化效果好，处理量大；发明通过固相萃取条件探索和重结晶条件探索，最终使两种简单易 行的方法进行组合，获得高纯度的目标物质。

本发明还通过对玛咖咪唑生物碱抗肿瘤机制的研究，发现Lepidiline D有抑制胰腺癌细胞 转移的作用，从而不仅将咪唑生物碱抗肿瘤机制推进了一步，也提供了Lepidiline D在制备治 疗胰腺癌药物中的应用。

具体实施方式

本发明所提供的一种3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物的合成方法，描述 如下：

（A）取质量分数40%的乙醛和质量分数28%的浓氨水，控制温度20～50℃，反应0.2～ 1小时，然后加入丁二酮，控制温度40～70℃，继续反应3～5小时；反应后溶液加入无水碳 酸钠饱和，加入乙醚萃取；

（B）向步骤(A)所得乙醚萃取液中通入氯化氢气体，抽滤，烘干，即得中间体2,4,5-三 甲基咪唑盐酸盐；

（C）在步骤(B)得到的2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐中加入等摩尔的氯化苄，控制温度60～ 100℃，反应2～4小时，然后加入3-甲氧基氯化苄，控制温度60～100℃，继续反应2～4小 时，反应液减压浓缩至干，得到3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物粗产物粉末。

（D）对(C)所得粗产物进行纯化，得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物。

本发明方法所制得的结晶已经通过液质联用技术、核磁共振光谱、红外光谱、紫外光谱 进行了确认。根据这些信息可确认本发明所得单体为Lepidiline D，即3-苄基-1-(3-甲氧基苄 基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物，具体检测数据可见实施例。

下面以一些实施例对本发明所述的咪唑生物碱合成方法、结构鉴定做进一步说明。实施 例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。

实施例一

3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物制备

取5ml乙醛(质量分数40%)和10ml浓氨水(质量分数28%)，控制温度20℃，反应1小时， 然后加入5ml丁二酮，控制温度40℃，继续反应5小时。反应后溶液加入无水碳酸钠饱和， 加入等体积乙醚萃取三次，合并萃取液。向所得乙醚萃取液中通入氯化氢气体，抽滤，烘干， 即得中间体2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐。得到的2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐置于100ml圆底烧瓶中， 加入等摩尔的氯化苄，控制温度60℃，反应4小时，然后加入3-甲氧基氯化苄，控制温度60 ℃，继续反应4小时。反应液在90℃下减压浓缩至干，得到3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5- 三甲基咪唑氯化物粗产物粉末。

所得的粗产物粉末用5ml甲醇溶解，分5批次上10g的C18固相萃取柱，依次用5倍体 积(相对于固相萃取柱填料体积)的水、20%甲醇(v/v)以及甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵 (19:1:80v/v)混合溶液、乙酸乙酯洗脱，将收集到的甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵(19:1:80 v/v)混合溶液洗脱液合并，在60℃减压浓缩至干，然后加入40℃体积比为1:1的氯仿和石油 醚混合溶剂至固体全部溶解，25℃下放置4小时，待结晶析出，抽滤并用少量石油醚洗涤， 得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物纯品11.0g，纯度超过98%，总收率大于 75%。

实施例二

3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物制备

取5ml乙醛(质量分数40%)和10ml浓氨水(质量分数28%)，控制温度35℃，反应0.5小 时，然后加入5ml丁二酮，控制温度55℃，继续反应3.5小时。反应后溶液加入无水碳酸钠 饱和，加入等体积乙醚萃取三次，合并萃取液。向所得乙醚萃取液中通入氯化氢气体，抽滤， 烘干，即得中间体2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐。得到的2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐置于100ml圆底 烧瓶中，加入等摩尔的氯化苄，控制温度80℃，反应3小时，然后加入3-甲氧基氯化苄，控 制温度80℃，继续反应3小时。反应液在90℃下减压浓缩至干，得到3-苄基-1-(3-甲氧基苄 基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物粗产物粉末。

所得的粗产物粉末用5ml甲醇溶解，分5批次上10g的C18固相萃取柱，依次用5倍体 积的水、20%甲醇(v/v)以及甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵(19:1:80v/v)混合溶液、乙酸乙 酯洗脱，将收集到的甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵(19:1:80v/v)混合溶液洗脱液合并，在 60℃减压浓缩至干，然后加入50℃体积比为1:2的氯仿和石油醚混合溶剂至固体全部溶解， 25℃下放置4小时，待结晶析出，抽滤并用少量石油醚洗涤，得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5- 三甲基咪唑氯化物纯品10.6g，纯度超过98%，总收率大于75%。

实施例三

3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物制备

取5ml乙醛(质量分数40%)和10ml浓氨水(质量分数28%)，控制温度50℃，反应0.2小 时，然后加入5ml丁二酮，控制温度70℃，继续反应2小时。反应后溶液加入无水碳酸钠饱 和，加入等体积乙醚萃取三次，合并萃取液。向所得乙醚萃取液中通入氯化氢气体，抽滤， 烘干，即得中间体2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐。得到的2,4,5-三甲基咪唑盐酸盐置于100ml圆底 烧瓶中，加入等摩尔的氯化苄，控制温度100℃，反应2小时，然后加入3-甲氧基氯化苄， 控制温度100℃，继续反应2小时。反应液在90℃下减压浓缩至干，得到3-苄基-1-(3-甲氧基 苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物粗产物粉末。

所得的粗产物粉末用5ml甲醇溶解，分5批次上10g的C18固相萃取柱，依次用5倍体 积(相对于固相萃取柱填料体积)的水、20%甲醇(v/v)以及甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵 (19:1:80v/v)混合溶液、乙酸乙酯洗脱，将收集到的甲醇:四氢呋喃:20mmol/L的乙酸铵(19:1:80 v/v)混合溶液洗脱液合并，在60℃减压浓缩至干，然后加入60℃体积比为1:3的氯仿和石油 醚混合溶剂至固体全部溶解，25℃下放置4小时，待结晶析出，抽滤并用少量石油醚洗涤， 得3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物纯品9.8g，纯度超过98%，总收率大于 75%。

实施例四

3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物的结构鉴定

对实施例一、二制得晶体采用液质联用、核磁共振、红外光谱、紫外光谱对其结构进行 鉴定，所得一些理化性质及重要的结构信息如下，这些信息与金文闻、余龙江、敖明章等人 专利CN201010104626.9(玛咖咪唑生物碱在制备心血管药物中的应用)中的相同，因此本发明 所合成单体为Lepidiline D，即3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物。

Lepidiline D，分子式C₂₁H₂₅N₂OCl，白色片状，碘化铋钾试剂显色阳性，熔点为211℃～ 214℃；UV(甲醇)λ_max(logε)208(3.35)、274(2.27)、282(2.14)nm；红外光谱IR(KBr压片)ν_max3419,3030,2957,2367,1635,1604,1560,1456,1265,1213,1186,1038,832,793,742,733,703 cm^-1；正模式ESI-MS m/z321[M-Cl]⁺、229[M-Cl-benzyl]⁺、91[benzyl]⁺、199 [M-Cl-methoxybenzyl]⁺、121[methoxybenzyl]⁺；1H NMR(CD₃OD:D₂O=1:3v/v， 400MHz)δ7.18~7.31(4H,m,H-3”,H-4”,H-5”,H-5’)、δ7.00~7.02(2H,d,J＝7.2Hz,H-2”,H-6”)、 δ6.81~6.79(1H,dd,J＝8.0,2.2Hz,H-4’)、δ6.53~6.54(1H,d,J＝5.6Hz,H-6’)、δ6.51(1H,s,H-2’)、 δ5.29(2H,s,PhCH₂N-3)、δ5.27(2H,s,PhCH₂N-1)、δ3.66(3H,s,OCH₃)、δ2.48(3H,s,CH₃-2)、 δ2.13(3H,s,CH₃-4)、δ2.08(3H,_s,CH₃-5)；13C NMR(CD₃OD:D₂O=1:3v/v，400MHz)δ7.48(CH₃, C-8)、δ7.51(CH₃,C-7)、δ9.19(CH₃,C-6)、δ46.98~48.25(CH₂,PhCH₂N)、δ54.45(CH₃,OCH₃)、 δ111.84(CH,C-2’)、δ113.29(CH,C-4’)、δ117.70(CH,C-6’)、δ125.93(CH,C-4”)、δ126.57(C,C-4)、 δ126.63(C,C-5)、δ128.24(CH,C-3”,C-5”)、δ129.07(CH,C-2”,C-6”)、δ130.27(CH,C-5’)、 δ133.87(C,C-1”)、δ135.35(C,C-1’)、δ143.71(CH,C-2)、δ160.57(C,C-3’)。

实施例五3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物抑制胰腺癌细胞转移

1方法

1.1细胞培养

人胰腺癌细胞系SW1990，购自ATCC。用含双抗及10%新生牛血清的RPM I1640培 养液,在37℃、5%CO2的培养箱中连续进行细胞培养。

1.2细胞黏附试验

Matrige l(30μg/孔)包被96孔培养板后37℃过夜待用。不同浓度的3-苄基-1-(3-甲氧基苄 基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物处理细胞8小时后，按5×10⁴个细胞(50μl)/孔将细胞加入包被 Matrigel的96孔板后常规培养1小时，每组设3复孔。PBS漂洗3次后加100μl培养液和10 μl的MTT，继续培养4小时后加入DMSO200μl使沉淀降解,用酶标仪测570nm处的OD值， 每组重复3次。黏附抑制率(％)=(1－实验组OD值/对照组OD值)×100%。

1.3Transwell体外侵袭试验

不同浓度的3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物处理细胞24小时,在 Matrigel胶聚合后的小室上室准确加入细胞2×10⁵/孔，下室加入趋化因子400μl(胎牛血清)， 培养8小时后将上室附着细胞擦去，下室95%乙醇固定，HE染色封片后镜下记数穿膜细胞 数，每张膜中央部分和周围部分各随机取3个视野，每组重复3次。抑制率(％)=(1－实验组 平均侵袭细胞数/对照组平均侵袭细胞数)×100%。

1.4细胞划痕试验

96孔板培养细胞至铺满孔底，用200μl无菌枪尖划痕，PBS漂洗后每孔加纤连蛋白(1.6 ×10^-2g/L)，药物组以3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物(40mg/L)培养8小 时，倒置显微镜下观察，比较药物组与对照组迁移的细胞数及计算抑制率。重复3次。抑制 率(%)=(1－实验组平均迁移细胞数/对照组平均迁移细胞数)×100%。

2结果

3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物处理组的SW1990细胞的黏附力降低并 呈浓度依赖性,侵袭力和运动能力也随着3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物浓 度的上升而下降。10、20、40mg/L的3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物的黏 附抑制率分别为(10.2±1.8)%，(19.23±2.6)%，(31.36±4.9)%，见表1。Transwell小室实验药 物组浸润穿过Matr-igel膜的细胞数要比对照组的细胞数明显减少。3个浓度的3-苄基-1-(3- 甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物侵袭力的抑制率分别为(12.6±2.6)%，(26.6±3.5)%，(45.1 ±3.6)%，见表2。划痕修复率可以反映细胞运动能力的大小，划痕实验尤其以±(40mg/L)预 处理明显抑制了修复过程，运动力抑制率为(48.6±3.5)%。

表1不同浓度3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物对

胰腺癌细胞黏附抑制情况

表2不同浓度3-苄基-1-(3-甲氧基苄基)-2,4,5-三甲基咪唑氯化物

对胰腺癌细侵袭力的抑制情况