恩曲他滨的波谱学数据与结构确证

收稿日期：2012-12-08；收修改稿日期：2013-03-19作者简介：陈仕云(1981-)，女，安徽凤阳人、硕士研究生、助理研究员、从事药物分析、质量研究，电话：[phone]，email：[e-mail].通讯联系人：吴宗好，电话：[phone]、email：[e-mail].恩曲他滨的波谱学数据与结构确证陈仕云1，何勇2，余三喜2，高永好2，江浩2，吴宗好2*(1.合肥学院化学与材料工程系，安徽合肥230601；2.合肥华方医药科技有限公司，安徽合肥230088；)摘要：对恩曲他滨化合物1的紫外吸收光谱(UV)、红外吸收光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、氢-氢相关谱(1H-1H-COSY)、核磁共振碳谱13C-NMR、DEPT谱、碳氢相关谱(HMQC)、碳氢远程相关谱(HMBC)及质谱(MS)进行了解析，对其所有的NMR谱信号进行了归属，纠正了文献[11]中的归属错误。讨论了红外光谱特征吸收峰所对应的官能团的振动形式，通过多种波谱技术确证了恩曲他滨的结构.关键词：核磁共振(NMR)；归属；恩曲他滨；结构确证中图分类号：O482.53文献标识码：ASpectralAnalysisandStructuralElucidationofEmtricitabineCHENShi-yun1,HEYong2,YUSan-xi2，GAOYong-hao2,JIANGHao2,WUZong-hao2*(1.DepartmentofChemicalandMaterialsEngineering，HefeiUniversity，Hefei230601;2.HefeiHuafangPharmaceuticalScience&TechnologyCo.,Ltd.,Hefei230088)Abstract:Thespectraldataofemtricitabinewerereported,includingUV,IR,NMR(1H-NMR,1H-1H-COSY,13C-NMR,DEPT,HMQCandHMBC)andMSdata.TheNMRsignalswereassigned.Theinfraredspectrumwasanalyzedtoderivethetypesofvibrationofthefunctionalgroupsofthiscompound.Themolecularstructureofemtricitabinewasdetermined.Keywords:NMR,assignment,emtricitabine,structuralidentification引言恩曲他滨(Emtricitabine，1)，化学名为4-氨基-5-氟-1-[(2R,5S)-2-羟甲基-1,3-氧硫杂戊环-5-基]-2(1H)-嘧啶酮，是由美国GileadSciences公司开发的HIV逆转录酶抑制剂，2003年7月首次在美国上市，属于核苷类逆转录酶抑制剂，通过细胞酶磷酸化为5′-三磷酸盐；5′-2三磷酸盐与去氧5′-三磷酸盐底物竞争抑制HIV-1逆转录酶的活性并与病毒DNA结合导致链终止，从而起到抑制病毒的作用，临床用于治疗艾滋病.其化学结构如图1所示.关于恩曲他滨的制备文献报道较多[1-5]，其部分氢谱已有报道[3-5]，由于分子中含有2个手性中心和氟等基团，使其波谱特征表现出一定的特殊性，增加了结构确证与解析的难度，我们对其进行了比较全面的波谱表征，测定了恩曲他滨的红外(IR)、紫外(UV)、质谱(MS)、1HNMR、氢-氢相关谱(1H-1HCOSY)、13CNMR、DEPT谱、碳氢相关谱(HMQC)及碳氢远程相关谱(HMBC)、质谱(MS)，分析讨论了1H和13CNMR谱的特征，并对所有谱峰进行了准确的归属，同时分析讨论了其IR吸收峰所对应的官能团的振动形式.上述工作对该类产品的进一步研究有一定的指导意义.图1恩曲他滨的化学结构式Fig.1Structureoftheemtricitabine1实验部分1.1仪器及试剂1.1.1仪器紫外光谱用UV-1700分光光度计(日本岛津公司)测定；红外光谱用Nicolet8700傅立叶变换红外光谱仪(美国Nicolet公司)测定,KBr压片；1HNMR、13CNMR、1H-1HCOSY、DEPT、HMQC和HMBC谱均用AVANCEⅢ400型核磁共振仪(瑞士Bruker公司)测定，以DMSO-d6为溶剂,TMS为内标；质谱用LCQADVANTAGEMAX液质连用质谱仪(FINNIGAN公司)测定,ESI源.1.1.2试剂3所有试剂均为分析纯.1.1.31.2样品制备恩曲他滨(1)由合肥华方医药科技有限公司合成.具体以乙醛酸为起始原料与L-薄荷醇酯化，与1,4-二噻烷-2,5-二醇缩合得到(2R,5R)-5-羟基-1,3-氧硫杂环戊烷-2-羧酸(1R,2S,5R)-薄荷酯，经氯化亚砜氯化，蒸除溶剂直接与硅烷化的5-氟胞嘧啶偶合后，用硼氢化钠还原，乙醇重结晶得到1.对纯化后的白色结晶样品进行HPLC分析，测定化学纯度[6]为99.90%，光学纯度[7]含量为99.97%，符合结构鉴定所需的纯度.元素分析结果：实测值(理论值)(%):C38.92、38.60(38.86)，H4.06、4.02(4.08),N16.87、16.78(17.00),S12.83、12.90(12.97)C、H、N、S各元素测试值与计算值比较，两次测定重现性良好；TGA和DSC分析:化合物(1)的热重曲线上未出现脱结晶水的失重峰，结果表明分子不含结晶水；在DSC曲线上明化合物(1)的熔化温度为153.11~154.56℃，熔化热为108.2J/g.2结果和讨论2.1UV恩曲他滨(1)的UV谱中最大吸收峰，λmax=280nm为胞嘧啶芳杂环的B带吸收.化合物1在中性和碱性溶液中的紫外吸收光谱基本一致.在0.1mol/L盐酸溶液中，λmax=291nm，表明恩曲他滨在酸性介质中紫外的最大吸收峰发生红移[4].2.1IR化合物1采用KBr压片法,IR(KBr)υ(cm-1):3431,3254,3094,2895,1696,1627,1541,1522,1411,1342,1299,1168,1093,1070,777cm-1.其中,3431cm-1为-OH伸缩振动吸收峰(υOH),3254cm-1为-NH伸缩振动吸收峰(υNH),3094cm-1为胞嘧啶环的碳氢伸缩振动吸收峰(υC=C-H),2895cm-1为饱和碳氢伸缩振动吸收峰(υCH),1696cm-1为羰基伸缩振动吸收峰(υC=O),41627cm-1为胞嘧啶伯氨基弯曲振动吸收峰(δNH),1541和1522cm-1为胞嘧啶环共轭体系的骨架振动峰(υC=C),1411和1342cm-1为饱和烷烃弯曲振动吸收峰(υCH),1299cm-1为羟基弯曲振动吸收峰(δOH),1168,1093,1070cm-1为分子中υC-C,υC-O,υC-N峰，777cm-1为氟胞嘧啶中C-F键伸缩振动吸收峰.表明化合物1含有嘧啶环伯氨基，羟基、氟胞嘧啶等骨架特征官能团.表1恩曲他滨的红外吸收光谱测定数据及归属Table1Infrared(IR)dataoftheemtricitabineAbsorptionband/cm-1ModeofvibrationGroupIntensity3431υOHOHm3254υNH2NH2m3094υCHC=Hw2895υCHCHw1696υC=OC=Os1627δNHNH2s1541,1522δC=CδC=NC=C,C=Nm1411,1342δCHCHw1299δOHOHw1168，1093,1070υC-OυC-NυC-CC-O,C-C,C-Nm777υC-FC-Fm2.31HNMR和1H-1HCOSY化合物1的1HNMR谱δ8.20-8.18为分子嘧啶环上的1个质子氢，耦合常数J=8.0Hz；δ7.80和7.56为分子中的活性NH2，加D2O交换后消失；δ6.13-6.13归属为分子8位质子氢，受N和O电负性影响，移至低场；δ5.38-5.41归属为分子中的活性OH，加D2O交换后消失，与分子H-11b耦合，耦合常数JOH,11=6.0Hz；δ5.18-5.20归属为分子中的10位质子氢与分子H-11a耦合，耦合常数J10,11=4.0Hz；δ3.71-3.74和δ3.78-3.83归属为11位亚甲基的特征质子信号(H-11a,H-11b)，因其与手性碳(C-10)连接，11位亚甲基的2个氢化学不等价；δ3.11-3.15和δ3.40-3.45归属为9位亚甲基的特征质子信号(H-9a,H-9b)，耦合常数5J9a,9b=12.0Hz.1H-1HCOSY谱显示H-8分别与H-9a和H-9b耦合；H-10和12-OH分别与H-11b和H-11a耦合；H-9a和H-9b相互耦合；具体的1HNMR和1H-1HCOSY数据及归属见表2,波谱图见图2.表2恩曲他滨1HNMR和1H-1HCOSY数据Table21HNMRand1H-1HCOSYdataoftheemtricitabineNoδHMultiplicityNumberofprotonsCOSY谱δH[1,3-5](inDMSO-d6)48.18-8.20d(J4,F=8.0Hz)1/8.167-NH27.56,7.80(D2O消失)ds2/7.50-7.7886.13-6.16m1H-9a,H-9b6.1412-OH5.38-5.41(D2O消失)t(JOH,11=6.0Hz)1H-11b5.38105.18-5.20t(J10,11=4.0Hz)1H-11a5.1811-a3.78-3.82m112-OH,H-103.7611-b3.71-3.74m112-OH,H-103.769-a3.40-3.45dd(J9a,9b=12.0Hz,J9a,8=5.6Hz)1H-8,H-9b3.429-b3.11-3.15dd(J9a,9b=12.0Hz,J9b,8=4.4Hz)1H-8,H-9a3.13a:inDMSO-d6b:inDMSO-d6+D2O图2恩曲他滨的1H-NMR谱图Fig.21H-NMRspectraofEmtricitabine2.413CNMR、DEPT、HMQC和HMBC[8]样品的13CNMR和DEPT谱显示化合物1存在3个季碳，2个叔碳，3个仲碳，在目标分子中C-4,C-5,C-6受到F的影响，应该分裂成二重峰，文献[11]可能未考虑到F对碳谱裂分6的影响，将位移153.5归属为目标分子中C-6;位移158归属为目标分子中C-2；位移137.3和135.4归属为目标分子中C-5和C-4；位移126.2归属为目标分子中C-8；位移87的双峰仅归属为C-10，难以解析清楚。本文将δ157.5-157.4归属为6位碳(C-6)，受到F原子影响[9-10]，分裂为二重峰，耦合常数为JCF=13.0Hz，HMBC谱显示与H-4远程相关；δ152.9归属为2位羰基碳(C-2)，HMBC谱显示与H-4，H-8远程相关；δ134.5-136.9归属为5位季碳(C-5)，受到F原子影响，分裂为二重峰，耦合常数为JCF=239.0Hz，HMBC谱显示与H-4，H-8远程相关；δ125.4-125.9归属为4位叔碳(C-4)受到F原子影响，分裂为二重峰，耦合常数为JCF=33.0Hz，HMBC谱显示与H-8远程相关;δ86.57归属为8位叔碳(C-8)的峰,HMBC谱显示C-8与H-4,H-9,H-10有远程相关；δ86.44归属为10位叔碳(C-10)的峰,HMBC谱显示C-10与H-8,H-9,H-11有远程相关；δ62.18归属为11位仲碳(C-11)信号，HMBC谱显示C-11与OH和H-10有远程相关;δ36.65归属为噻唑环的9位仲碳(C-9)信号，HMBC谱显示C-9与H-8、H-10有远程相关.具体的13C-NMR、