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支气管哮喘是严重威胁人类健康的严重疾病,我国每年新增上千万例哮喘患者。沙美特罗(Salmeterol)是第一个具有明显抗炎活性的支气管扩张药。医学研究发现沙美特罗两种对映异构体中左旋体(R)-沙美特罗对β2-肾上腺受体的亲和性约为右旋体(S)-沙美特罗的7倍,(R)-沙美特罗与外消旋体相比抗炎活性更强、不良反应更少,因此发展(R)-沙美特罗的合成方法具有十分重要的意义。为此本文在前人研究合成(R)-沙美特罗的基础上设计了新的合成路线并进行了优化,其关键步骤是三甲基氰硅烷(TMSCN)与醛的不对称氰醇化反应,选择了(1S)-3,3-双(二乙基氨基甲基)-1,1-联萘酚·氯化铝((S)-Binolam· AlCl)作立体选择性催化剂。(S)-Binolam·AlCl其分子结构具有Lewis酸和Lewis碱两个催化中心,其酸碱官能团联合Ph3PO通过协同催化作用可提高不对称氰醇化反应效率和立体选择性。不对称氰醇化合物进一步还原为手性β-氨基醇化合物,其在药物合成、手性催化合成等领域应用极为广阔,也是重要的手性配体可与多种元素形成络合物,广泛的应用在催化不对称环氧化反应及不对称Henry反应中。因此基于不对称氰醇化反应合成手性(R)-沙美特罗具有重要的理论价值和应用意义。 本课题初步设计了三条合成路线,通过实验最终确定了一条可行的路线,即以对羟基苯甲醛为起始原料经过羟甲基化、缩酮化、不对称氰醇化、还原、水解反应等9步反应合成得到目标化合物(R)-沙美特罗。其中手性催化剂(S)-Binolam· AlCl的合成是首先以(S)-1,1-联二萘酚1为原料,与N,N-二乙氨基甲酰氯进行酯化反应得到(1S)-2,2-双(N,N-二乙基氨基甲酰氧基)-1,1-联萘2,收率为85%;2经过Fries重排反应得到(1S)-2,2-二羟基-3,3-双(N,N-二乙基氨基甲酰基)-1,1-联萘3,收率为41%;3经过还原反应得到(1S)-2,2-二羟基-3,3-双(N,N-二乙基氨基甲基)-1,1-联萘4,收率为60%;最后4与二乙基氯化铝反应得到(S)-Binolam· AlCl5。 中间体甲磺酸(4-苯基)丁酯合成是首先以4-苯基-1-丁醇6为原料,与甲磺酰氯进行酯化反应得到7,收率为91%。7与1,6-己二醇在NaH的作用下进行取代反应得到6-(4-苯基丁氧基)己基-1-醇8,收率为88%。最后8与甲磺酰氯进行酯化反应得到甲磺酸[6-(4苯基丁氧基)己]酯9,收率为90%。 (R)-沙美特罗合成是首先以对羟基苯甲醛10为原料,与甲醛进行羟甲基化反应,最佳反应条件为10与甲醛按摩尔比为1∶1.2,于50℃条件下反应3.5 h,得到4-羟基-3-羟甲基苯甲醛11,收率为60%。11与2,2-二甲氧基丙烷进行缩酮化反应,在脱水剂无水硫酸钠的作用下得到2,2-二甲基-4H-苯并[d][1,3]二噁英-6-甲醛12,最佳反应条件为无水硫酸钠作脱水剂,12与无水硫酸钠的摩尔比为1∶3,于室温条件下反应24 h,收率为91%。然后在手性催化剂5、Ph3PO及4(A)分子筛的作用下,12与TMSCN进行不对称氰醇化反应,最佳反应条件为无水甲苯作溶剂,于-20℃条件下反应8h,得到(R)-2-(2,2-二甲基-4H-苯并[d][1,3]二噁英-6-基)-2-羟乙腈13,收率为92%。13经过还原反应得到(R)-2-氨基-1-(2,2-二甲基-4H-苯并[d][1,3]二噁英-6-基)乙醇14,最佳反应条件为甲硼烷作还原剂,13与甲硼烷摩尔比为1∶2,于室温条件下反应8h,收率为84%。 化合物14与9反应得到(R)-1-(2,2-二甲基-4H-苯并[d][1,3]二噁英-6-基)-2-((6-(4-苯基丁氧基)己基)氨基)乙醇15,最佳反应条件为N,N-二甲基甲酰胺作溶剂,二异丙基乙胺作缚酸剂,于60℃条件下反应8h,收率为77%。最后15水解脱保护基得到(R)-沙美特罗16,收率为89%,e.e.值为94.6%,该路线总收率为28.9%。 通过1H-NMR、13C-NMR、MS、手性高效液相色谱以及比旋光度检测等方法对所得化合物进行了结构表征。