发表时间：2012-09-28T14:30:55.170Z 来源：《医药前沿》2012年第12期供稿作者：施能胜1 王磊2 [导读] 海洋天然活性成分和一些特殊的次生代谢产物的研究是海洋药物开发的基础和源泉 施能胜1 王磊2
（1 南京市溧水县人民医院江苏溧水 211200）
（2 中国药科大学药学院江苏南京 210009)
【摘要】海洋天然活性成分中含有噻唑环的天然产物被发现具有很好的抗肿瘤，抗病毒活性，开展噻唑环类化合物的合成以及生物活性研究具有相当重要的意义。本课题通过研究噻唑啉和噻唑环的合成方法，优化实验条件，发展一种对环境友好的噻唑环的合成方法学。【关键词】海洋天然活性成分 Aeruginosins 噻唑环噻唑啉环境友好合成【中图分类号】R931.77 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2012）12-0018-03海洋天然活性成分和一些特殊的次生代谢产物的研究是海洋药物开发的基础和源泉，其活性成分往往具有复杂的化学结构而且含量极低，因此利用化学合成海洋天然产物及其类似物和衍生物用于生物学筛选，最终开发出新药特别是具有新型作用机制的新药是当前科学家们面临的挑战。近年来，科学家们从蓝藻水华[1]中分离出大量具有很好生物活性的天然产物，如多肽类天然产物aer
uginosins和microcystins，nodularins，microginins等就具有很强的细胞毒性[2]，而进一步的药理学研究也表明链状多肽aeruginosins具有较强的抑制丝氨酸蛋白酶的活性[3]。
先导天然产物Aeruginosamide虽然具有有趣的化学结构和生物活性，但目前仅有一个小组报道过其全合成的研究，其类天然产物和衍生物的设计，合成和生物学评价方面的研究还未有报道。
dc-hsdpa在对化合物先导天然产物Aeruginosamide进行逆合成分析时，我们发现对于母环的合成关键步骤是合成取代噻唑环。所以本课题拟通过研究噻唑啉和噻唑环的合成方法，优化实验条件，发展一种对环境友好的噻唑环的合成方法学。
1 仪器与试剂
薄层层析采用GF254与浓度为0.8%的CMC-Na蒸馏水溶液搅匀铺板，105-110℃活化于干燥器中备用，254nm紫外光显。柱层析采用200-300目硅胶，湿法装柱。1H-NMR由ACF300Bruker(TMS为内标)；质谱由Finnigan FTMS-2000型质谱仪及VG-ZAB-HS测定，试剂均为市售分析纯产品。
2 实验内容
2.1 从芳香腈类化合物与半胱氨酸环合合成噻唑啉环的研究
2.1.1 2-(4-硝基苯基)-噻唑啉-4-羧酸（1a）的合成在100ml单口瓶中，加入对硝基苯甲腈（0.460g），左旋半胱氨酸（0.756g），碳酸氢钠（0.768g），乙醇（18ml），室温搅拌2.5小时，加水12ml，室温反应1小时。蒸去乙醇，1mol/l的HCl调pH至2，加入25ml水，乙酸乙酯40ml萃取。取有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥过夜。有机相旋转蒸干，得黄固体0.714g，收率92.4%。 H1-NMR(CDCl3,300MHz),δ, ppm ：8.324(2H,d)，8.104(2H,d), 5.458(1H,t),
3.889(2H,d)。
2.1.2 2-(2-硝基苯基)-噻唑啉-4-羧酸(1b)的合成
在装有磁力搅拌、回流冷凝器的100ml的三口瓶中，加入邻硝基苯甲腈（0.74g），左旋半胱氨酸（1.21g），碳酸氢钠（1.26g），乙醇（50ml），氮气保护, 70°C回流24小时。旋干乙醇，水（40ml）-乙酸乙酯（60ml）萃取，有机相除去（去除原料）。取水相，1mol/l HCl 调pH至2，乙酸乙酯40ml萃取两次。取有机相，无水硫酸钠干燥过夜。旋干，得0.859 g 黄油状物。加少量乙醚，油状物溶解，冰箱中冷却过夜，析出淡黄固体，抽滤，滤饼红外灯下干燥，得2-(2-硝基苯基)-噻唑啉-4-羧酸黄固体0.630g。收率50%。 H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.027(1H,s), 8.012(1H,t), 7.798(3H,m), 5.240(1H,t), 3.760(2H,m) 2.1.3 2-(4-甲氧基-苯基)-噻唑啉-4羧酸(1c)的合成
在装回流冷凝器的100ml单口瓶中，加入对甲氧基苯甲腈（1.450g），左旋半胱氨酸（2.425g），碳酸氢钠（3.368g），乙醇（36ml），室温搅拌2.5小时，加水24ml。80°C回流8小时。蒸去乙醇， 6mol/l 的HCl 调pH至2，乙酸乙酯70ml*2萃取，有机相旋干，得2-（4-甲氧基-苯基）-噻唑啉-4羧酸白固体2.419 g。收率100%。
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：12.941(1H,s), 7.74(2H,d)，7.034(2H,d), 5.241(1H,t), 3.818(3H,s), 3.620(2H,m) 2.1.4 4-(4-羧基-2-噻唑啉)-苯甲酸乙酯(1d)的合成
在50ml的单口瓶中，加入对腈基苯甲酸乙酯（0.488g），左旋半胱氨酸（0.750g），碳酸氢钠（1.010g），乙醇（18ml），室温搅拌2.5小时，加水12ml，室温反应8小时。旋干乙醇，加入20ml水，乙酸乙酯20ml萃取，有机相除去(除原料)。水相1mol/l HCl 调pH至2，白沉淀析出，抽滤，滤饼红外灯下烘干。得4-(4-羧基-2-噻唑啉)-苯甲酸乙酯白固体0.567g。收率74.9%。 H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.107（1H，s）, 8.068(2H,d), 7.934(2H,d), 5.357(1H,t), 4.347(2H,m), 3.664(2H,m),
1.340(3H,t)
2.1.5 2-(6-甲基-苯并噻唑)-噻唑啉-4-羧酸(1e)的合成
2.1.5.1 2-氯-6-甲基-苯并噻唑的合成
在装有磁力搅拌、回流冷凝器的250ml的三口瓶中，加入二水合氯化铜（12.540g），（CH3）3CONO（9.506g），乙腈（125ml），水（12.5ml），水浴，搅拌，分批加入2-氨基-6-甲基-苯并噻唑（10.02g），反应2小时。抽滤，用少量乙腈洗涤，溶液中加入132ml 6mol/l 的HCl，用150ml乙醚萃取两次，有机相用饱和食盐水洗涤，无水Na2SO4干燥过夜。旋干，残余物柱层析分离：石油醚-乙酸乙酯(19：1)洗脱，得2-氯-6-甲基-苯并噻唑纯品8.557 g，产率为76.36%。
2.1.5.2 2-腈基-6-甲基-苯并噻唑的合成
蜂窝煤采暖炉在装有磁力搅拌、回流冷凝器的500ml的三口瓶中，加入2-氯-6-甲基-苯并噻唑（8.253g），（5.960g），无水二甲基亚砜（335ml），103°C搅拌2小时。1mol/l 的HCl 调pH至2，乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，无水Na2SO4干燥过夜。旋干，残余物柱层析分离：以石油醚-乙酸乙酯(20：1)洗脱，得纯品1.500g，产率为19.16%。
2.1.5.3 2-(6-甲基-苯并噻唑)-噻唑啉-4-羧酸(1e)的合成
拖把头
在25ml的单口瓶中，加入对2-腈基-6-甲基-苯并噻唑（0.095g），左旋半胱氨酸（0.121g），碳酸钾（0.552g），乙醇（6ml），室温下搅拌20分钟。加水4ml，室温反应15分钟。蒸去乙醇，加10ml水，用1mol/l 的HCl 调pH至2，有沉淀析出，抽滤，滤饼用清水洗涤，烘干，得粗品0.124g。柱层析分离，以二氯甲烷-甲醇(50：1)洗脱，得纯品0.071g，产率为43.56%。
2.1.6 2-(6-甲氧基-苯并噻唑)-噻唑啉-4-羧酸(1f)的合成
2.1.6.1 2-氯-6-甲氧基-苯并噻唑的合成
在装有磁力搅拌、回流冷凝器的250ml的三口瓶中，加入二水合氯化铜（11.37g），（CH3）3CONO（8.585g），乙腈（100ml），水（10ml），水浴搅拌，逐量分批投入2-氨基-6-甲氧基-苯并噻唑（10g），反应2小时。抽滤，用少量乙腈洗涤，溶液中加入105ml 6mol/l 的HCl，乙醚100ml，75ml萃取两次，取有机相，用饱和食盐水洗涤，无水Na2SO4干燥，旋转蒸干，残余物以石油醚-乙酸乙酯(19:1)为洗脱剂，通过硅胶柱层析，分离得纯品9.8g，产率为80%。
2.1.6.2 2-腈基-6-甲氧基-苯并噻唑的合成
在装有磁力搅拌、回流冷凝器的500ml的三口瓶中，加入2-氯-6-甲氧基-苯并噻唑（2g），（1.3g），干燥二甲基亚砜
（75ml），103°C下搅拌2小时。用1mol/l 的HCl调pH至2，用乙酸乙酯70ml萃取三次，有机相合并，旋干，残余物以石油醚-乙酸乙酯
(20：1)为洗脱剂，分离得纯品0.6g，产率为30%。
2.1.6.3 2-(6-甲氧基-苯并噻唑)-噻唑啉-4-羧酸(1f)的合成
在100ml的单口瓶中，加入对2-腈基-6-甲氧基-苯并噻唑（0.380g），左旋半胱氨酸（0.484g），碳酸钾（0.828g），乙醇（24ml），室温搅拌10分钟。加水16ml，室温搅拌1小时。蒸去乙醇，用1mol/l 的HCl 调pH至2，有沉淀析出，抽滤，滤饼用清水洗涤，烘干，得粗品0.518g。柱层析分离：以二氯甲烷-甲醇(100：1)洗脱，得纯品0.342g，产率为45.66%。
2.2 环境友好的噻唑环的合成方法的探寻
2.2.1 2-(4-硝基-苯基)-噻唑-4-羧酸(2a)的合成
在装有回流冷凝器的50ml的单口瓶中，加入2-(4-硝基-苯基)-噻唑啉-4-羧酸（0.100g），碳酸钾（0. 560g），乙醇（6ml），水
（4ml），84°C回流搅拌24小时。蒸去溶剂，用1mol/l 的HCl 调pH至2，用20ml乙酸乙酯萃取水相，无水Na2SO4干燥过夜。旋干得粗品
0.110 g。乙醇重结晶得纯品0.079g，收率80%。
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.311(1H,s), 8.665(1H,s), 8.376(2H,d), 8.260(2H,d)
2.2.2 2-(2-硝基-苯基)-噻唑-4-羧酸(2b)的合成
在装有回流冷凝器的10ml的单口瓶中，加入2-(2-硝基-苯基)-噻唑啉-4-羧酸（0.252g），碳酸氢钠（0.252g），乙醇（6ml），水（4ml），将反应混合物加热至70°C回流搅拌24小时。蒸去溶剂，用1mol/l 的HCl调pH至2，用60ml乙酸乙酯萃取水相，旋转蒸干得到2-(2-硝基-苯基)-噻唑-4-羧酸粗品0.270 g。柱层析分离：以二氯甲烷-甲醇(50：1)洗脱，得纯品0.115g，收率46%。
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.214(1H,s), 8.062(2H,t), 7.669(2H,d)
2.2.3 2-(4-甲氧基-苯基)-噻唑-4-羧酸(2c)的合成
在装有回流冷凝器的25ml的单口瓶中，加入2-(4-甲氧基-苯基)-噻唑啉-4-羧酸（0.161g），碳酸氢钠（0.976g），乙醇（18ml），水（12ml），将反应混合物加热至70°C回流搅拌24小时。蒸去溶剂，用1mol/l 的HCl 调pH至2，用60ml乙酸乙酯萃取水相，旋转蒸干得到产品0.160 g，收率100%。
编织管H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：12.941(1H,s), 7.74(2H,d)，7.034(2H,d), 5.241(1H,t), 3.818(3H,s), 3.620(2H,m)
2.2.4 4-(4-羧基-2-噻唑)-苯甲酸乙酯(2d)的合成
在装有回流冷凝器的50ml的单口瓶中，加入4-(4-羧基-2-噻唑啉)-苯甲酸乙酯（0.134g），碳酸氢钠（0.126g），乙醇（6ml），水（4ml），将反应混合物加热至70°C回流搅拌24小时。蒸去溶剂，用1
mol/l 的HCl 调pH至2，有沉淀析出，抽滤，滤饼用清水洗涤，烘干，得粗品0.086g。水层用乙酸乙酯15ml萃取，无水Na2SO4干燥过夜，蒸干得到0.029 g。柱层析分离：以二氯甲烷-甲醇(50：1)洗脱，得纯品0.074g。
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.139(2H,d), 8.046(2H,d), 7.908(2H,d), 5.353(1H,t), 3.714(2H,m)
2.2.5 2-(6-甲基-苯并噻唑)-噻唑-4-羧酸(2e)的合成
在装有回流冷凝器的50ml的单口瓶中，加入2-(6-甲基-苯并噻唑)-噻唑啉-4-羧酸（0.128g），碳酸氢钠（0.336g），乙醇（6ml），水（4ml），84°C回流搅拌24小时。蒸去乙醇，用1mol/l 的HCl 调pH至2，加水10ml，乙酸乙酯30ml萃取，旋干得粗品0.172 g。柱层析分离：以二氯甲烷-甲醇(100：1)洗脱，得纯品0.061g，产率为48.00%。
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：13.441(1H,s), 8.711(1H,s), 8.026(2H,t), 7.446(1H,d), 2.500(3H,m)
2.2.6 2-(6-甲氧基-苯并噻唑)-噻唑-4-羧酸(2f)的合成
在装有回流冷凝器的50ml的单口瓶中，加入2-(6-甲氧基-苯并噻唑)-噻唑-4-羧酸（0.212g），碳酸氢Bgain
钠（0.181g），乙醇（8ml），水（6ml），84°C回流搅拌24小时。蒸去乙醇，用1mol/l 的HCl 调pH至2，加水10ml，乙酸乙酯30ml萃取，旋干得粗品0.210 g。柱层析分离：以二氯甲烷-甲醇(100：1)洗脱，得纯品0.088g，产率为42.00%。足底理疗仪
H1-NMR(DMSO,300MHz),δ, ppm ：7.997(1H,m), 7.770(1H,t), 7.170(1H,m), 3.860(3H,m)
3 实验结果
3.1 从芳香腈类化合物与半胱氨酸环合合成噻唑啉环
我们以有机腈为原料，通过与半胱氨酸直接缩合以中等到良好的收率得到了噻唑啉类化合物六个（1a-1f），这六个化合物将作为我们下一步氧化反应的原料，产物收率分别为92.4%、50.0%、100%、74.9%、43.56%、45.66%。
3.2 环境友好的噻唑环的合成
以上一步得到有机腈为原料，我们开展了空气或氧气直接氧化噻唑啉环成噻唑环的研究。结果得到产物六个（2a-2f），收率分别为80%、46%、0%、0%、48%、42%。
4 讨论
本实验对部分合成方法进行了优化，使用碳酸氢钠或碳酸钾作为碱催化反应，在氧气存在的温和条件下，成功的的做到了对环境友好
的噻唑环的合成。但在实验中也发现了一些问题，现讨论如下：
（1）在实验中发现带有吸电子基团的化合物（如1a，1b，1d等）能在相应条件下较好的得到目标产物，而带有推电子基团的化合物（如1c，1e，1f等）在相应条件下较难得到目标的噻唑产物，如实验2.2.3 2-(4-甲氧基-苯基)-噻唑-4-羧酸的合成中，未得到目标化合物。而2.2.4 4-(4-羧基-2-噻唑)-苯甲酸乙酯的合成中，未得到目标化合物，产物为酯基水解产物，提示加热条件下反应时间可能过长，将作进一步研究。
（2）由于产物是有机酸，故分离提纯有一定困难。在以柱层析分离时，产生严重的吸附现象，导致收率很低。参考文献
[1] Skulber Mo, Codd Ga. Toxic blue green algae blooms in Europe: a growing problem [J]. Ambio, 1984, 13:244-247.
[2]肖兴富，李文奇，刘娜，杨旭光.富营养化水体中蓝藻毒素的危害及其控制[J].中国水利水电科学研究院学报，2005，2.
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