6-氨基吡啶甲酸甲酯的合成及其应用

简介

6-氨基吡啶甲酸甲酯作为配体以便于生物传感器的识别，其具有高特异性、高亲和力、靶分子广、体外合成、易于修饰和稳定性好、可反复变性、复性等优点[1]。来的几年之内，6-氨基吡啶甲酸甲酯将在核酸、蛋白质、癌变基因、病毒等相关的化学、生物、食品、环境、医学及病理学等领域里有广阔的应用前景[2]。其结构式如图1所示。

图1 6-氨基吡啶甲酸甲酯的结构式。

合成

图2 6-氨基吡啶甲酸甲酯的合成路线[3]。

在6-氨基吡啶-2-羧酸(10g)甲醇溶液(150ml)中滴加浓硫酸(20ml)。混合物回流16小时。大部分甲醇是在真空中除去的。残渣被倒入冰水中。用6n氢氧化钠溶液将混合物调整到pH 8-9，然后用乙酸乙酯提取。有机相用盐水洗涤，在硫酸钠上干燥，过滤。滤液被浓缩成标题化合物6-氨基吡啶甲酸甲酯。产率7.5 g. 1H NMR (CDCl3): δ 3.91 (s, 3H)， 4.91 (br, 2H)， 6.65 (d, J= 8.0 Hz, 1H)，7.45 (d, J= 7.2 Hz, 1H)， 7.50 (t, J= 7.6 Hz, 1H)。合成路线如图2所示。

图3 6-氨基吡啶甲酸甲酯的合成路线[4]。

步骤1：化合物7b (0.18 g, 1.0 mmol)溶解在THF / DMF (3 ml / 2 ml)中，用冰盐浴将溶液冷却至-5℃至-10℃。在冷却的溶液中加入氯甲酸乙酯(0.12 ml, 1.2 mmol)和n -甲基吗啡啉(0.12 ml, 1.2 mmol)，搅拌15分钟。在冷却后的溶液中加入叠氮化钠(0.10 g, 1.5 mmol)，用极少量的水溶解，搅拌30min。然后在真空中除去溶液中的四氢呋喃，然后将CH2Cl2添加到剩余的溶液中。有机物层用水洗涤两次，以去除任何盐和剩余的DMF。然后在真空中除去溶剂以产生黄色固体。将黄色固体溶解在5ml甲苯中，加入苯甲醇(0.11 ml, 1.1 mmol)。溶液在120°C加热30小时。然后在真空中除去溶剂，粗产物溶解在CH2Cl2中，用水冲洗。除去溶剂得到粗产物，与甲醇重新结晶得到白色固体的纯产物(收率:0.17 g, 65%)。1 h NMR (500 MHz, CDCl3):δ8.19 (q, 1 h, J = 6.9 Hz), 8.06(年代,1 h), 7.79 (m, 2 h), 7.30 - -7.35 (m, 5 h), 5.19 (s, 2小时),3.91(年代,3 h)。13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 165.06, 152.96, 151.47, 145.86, 139.19, 135.62, 128.49, 128.24, 127.89, 120.25, 116.12, 67.07, 50.95。HRMS-ESI:计算[M+Na]+ (C15H14N2O4 23Na): M /z 309.0846，发现:M /z 309.0851。

步骤2：化合物8b (0.29 g, 1.0 mmol)以Pd/C (0.03 g, 10%)为催化剂，在THF (10 ml)中50℃催化加氢3小时。然后对反应进行过滤，在真空中除去溶剂，得到纯白色固体产物6-氨基吡啶甲酸甲酯(收率:0.15 g, 98%)。1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 7.51 (t, 1H, J = 7.9 Hz)， 7.18 (d, 1H, J = 7.6 Hz)， 6.50 (d, 1H, J = 8.2 Hz)， 6.29 (s, 2H)， 3.79 (s, 3H)。13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ 165.79, 159.70, 145.70, 137.69, 113.20, 112.24, 51.88。HRMS-EI:计算[M]+ (C7H8N2O2): M /z 152.0586，发现:M /z 152.0583。合成路线如图3所示。

图4 6-氨基吡啶甲酸甲酯的合成路线[5]。

步骤1：将N-(6-甲基吡啶-2-基)-乙酰胺溶液(10 g, 0.067 mmol)在水中(100 mL)加热至75℃，在75℃下按比例加入高锰酸钾(37 g, 233 mmol)，在75℃下反应4小时后冷却至室温，过滤固体。水层蒸发至原来体积的一半，用盐酸(12 N)酸化至pH值4-5。沉淀被过滤和干燥。标题化合物为白色固体(4.5 g, 37%)。[0607] MS ESI (m/z): 181.2 [(m +H)+]。1 H NMR (DMSO-D6, 400 MHz): (ppm) = 13.0(Hz,1H), 10.78(Hz,1H), 8.26 (d J = 8.28 Hz,1H), 7.92 (t, J = 7.8 Hz,1H), 7.72 (d J = 7.1 Hz,1H), 2.10(Hz,1H)。

步骤2：将6-乙酰氨基吡啶-2-羧酸(16 g, 0.088 mol)与盐酸甲醇(4N, 50 mL)加热回流18小时。反应混合物冷却到室温并蒸发。将水加入残渣中，用固体NaHCO3碱化。水相用乙酸乙酯萃取，组合有机相在硫酸钠上干燥，溶剂蒸发。标题化合物是白色固体6-氨基吡啶甲酸甲酯(8克，59%)。MS ESI (m/z): 153.0 [(m +H)+]。1 H NMR (DMSO-D6, 400 MHz): (ppm) = 7.53 (t, J = 7.52 Hz,1H), 7.48 (d J = 7.28 Hz,1H), 6.66 (d J = 8.04 Hz,1H), 4.71 (s, 2H),3.94(Hz,1H)。合成路线如图4所示。

应用

6-氨基吡啶甲酸甲酯具有很好的电化学稳定性和可逆性，可以将其固定在电极表面重复利用，能够简化仪器装置，节约试剂和利于微型化[6]。因而6-氨基吡啶甲酸甲酯的固态ECL成为研究的重要内容。同液相ECL反应相比，固定之后不必连续向电极区供给试剂，从而可简化设备并降低昂贵试剂的消耗，易实现ECL反应的时间控制和空间控制。6-氨基吡啶甲酸甲酯修饰电极的制备方法主要有四种类型：即Langmuir-Blodgett（简称LB膜）技术、分子自组装技术、聚合物膜技术和溶胶-凝胶技术等[7-9]。

参考文献

[1] R. Bakker, A. Bairagi, G.L. Tripodi, A.Y. Pereverzev, J. Roithova, Hydrogen bonding effect on the oxygen binding and activation in cobalt(III)-peroxo complexes, ChemRxiv  (2022) 1-7.

[2] X. Chen, B. Chen, B. Lian, S.M. Sakya, C. Yu, Tyk2 inhibitor and use thereof, Shanghai Qilu Pharmaceutical Research and Development Centre Ltd., Peop. Rep. China . 2022, p. 113pp.

[3] N. Kaila, I. Linney, S. Ward, G. Wishart, B. Whittaker, A. Cote, J.R. Greenwood, A. Leffler, Pyrrolo[3,4-c]pyridin-3-one compounds as HPK1 antagonists and their preparation, pharmaceutical compositions and use in the treatment of cancer and viral infection, Nimbus Saturn, Inc., USA . 2022, p. 184pp.

[4] N. Kaila, I. Linney, S. Ward, G. Wishart, B. Whittaker, W. Sinko, S. Watts, M.A. Ashwell, B.S. Delabarre, Synthesis of pyrrolopyridinone Hpk1 antagonists treating cancers, Nimbus Saturn, Inc., USA . 2022, p. 238pp.

[5] N. Kaila, I. Linney, S. Ward, G. Wishart, B. Whittaker, W. Sinko, S. Watts, M.A. Ashwell, B.S. Delabarre, 1,6-Naphthyridin-5(6H)-one compounds as HPK1 antagonists and their preparation, pharmaceutical compositions and use in the treatment of cancer, Nimbus Saturn, Inc., USA . 2022, p. 418pp.

[6] C.-F. Lo, T.-Y. Chiu, Y.-T. Liu, P.-Y. Pan, K.-L. Liu, C.-Y. Hsu, M.-Y. Fang, Y.-C. Huang, T.-K. Yeh, T.-A. Hsu, C.-T. Chen, L.-R. Huang, L.K. Tsou, Targeting the Phosphatidylserine-Immune Checkpoint with a Small-Molecule Maytansinoid Conjugate, J. Med. Chem. 65(19) (2022) 12802-12824.

[7] L. Luan, Y. Chen, C. Wang, Complement factor B inhibitor, pharmaceutical composition, preparation method, and use, Shanghai Meiyue Biotech Development Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2022, p. 112pp.

[8] R. Paul, M. Lainchbury, M. Vass, A. Cronin, M. Rackham, Preparation of alkyne derivatives for use as c-ABL inhibitors, BenevolentAI Bio Limited, UK . 2022, p. 108pp.

[9] Y. Zhang, B. Liu, Y. Huang, Z. Chen, Y. Zhu, K. Gai, Preparation of thienopyrimidine derivatives useful as acetyl-CoA carboxylase inhibitors, Chia Tai Tianqing Pharmaceutical Group Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2022, p. 66pp.