本发明属于具有抗菌活性药物的合成技术领域，具体涉及一种齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物的合成方法。
背景技术：
叶酸是在细胞代谢中提供一碳单位的转移，是胸苷、嘌呤、一些氨基酸和泛酸合成的重要辅助因子。高等真核生物可以通过细胞膜上叶酸转移蛋白从食物中获得叶酸和叶酸多聚谷氨酸，而细菌等原核生物和一些低等真核生物则需要自身合成获得叶酸，来参与细胞DNA合成，促进细胞的分裂与成熟。当叶酸缺乏时，DNA合成缓慢，直接导致细菌的核酸和蛋白质的合成减少，最终导致细菌生长停滞及死亡。微生物中叶酸生物合成酶在哺乳动物中并不存在，因此这些酶可以作为抗细菌感染的优秀药物靶标。目前，通过研究及总结叶酸合成途径中可利用的酶的结构及机制信息，发现二氢叶酸合成酶(dihydropteroate synthase,DHPS)和二氢叶酸还原酶(dihydrofolate reductase,DHFR)是细菌存活所必需的酶。这两种酶的氨基酸序列在细菌和哺乳动物间存在显著差异，同源性小于30％，并且在细菌和哺乳动物间的活性部位有极大不同。因此，DHPS和DHFR是细菌感染临床治疗的重要靶标。
三唑类化合物具有生物活性高和对人体细胞毒性小等优点，其药用价值越来越受到关注，经常被作为有效官能团引入多肽、DNA、RNA和糖类化合物中。近年来研究发现，许多含三唑环衍生物对HIV-TR和羊毛甾醇14α-去甲基化酶等病原体靶标具有较强的亲和性和特异性。其中1,2,3-三氮唑化合物因具有抗HIV、抗菌、抗高血糖及抗痉挛等广谱生物活性而成为目前三唑类化合物研究的热点，例如经典的治疗真菌疾病药物氟康唑具有两个1,2,3-三氮唑环，因此从三唑类化合物中寻找活性高、毒性低、具有使用价值的医药及农药新品种是当前的研究热点之一。为了得到新一类高效的抗菌药物，本发明根据齐多夫定分子中含有叠氮基团，可以通过click反应使其与带有不同取代基的苯胺基丙炔化合物反应得到齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供了一种合成工艺简单且方便操作的具有抗菌活性的齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物的合成方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物的合成方法，其特征在于具体步骤为：
(1)羟基丙醛与丙二酸在三乙胺作用下进行加热缩合反应得到化合物
(2)将化合物经加热脱去二氧化碳和水，并经重排后形成双键得到化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH；
(3)将化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH在HY型分子筛的存在下进行分子内环化得到β-羟甲基-γ-丁内酯；
(4)将β-羟甲基-γ-丁内酯在催化剂三氯化磷作用下经氯代反应得到3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮；
(5)将3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮在氢氧化钾作用下经消去反应得到5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮；
(6)将5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮经叠氮取代反应得到4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮；
(7)将4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮在碘甲烷和三乙胺作用下经醚化反应得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮；
(8)将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮经羰基还原反应得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯；
(9)将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯与嘧啶环反应得到3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷；
(10)将3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷在溴化钾作用下脱去甲基得到齐多夫定；
(11)将齐多夫定与苯胺基炔类化合物发生click反应得到目标产物齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物。
进一步优选，步骤(1)的合成过程为：将羟基丙醛和丙二酸置于反应容器中，加入分析纯甲苯，再加入三乙胺，加热至回流反应，反应完全后将反应液倒入水中，用乙酸乙酯萃取多次，合并有机相，蒸除溶剂后得到化合物
进一步优选，步骤(2)的具体过程为：将化合物加入溶剂甲苯中，再滴加浓硫酸，加热至回流反应，反应装置上加分水器以及时分出反应所产生的水，反应2h后加入饱和碳酸钠溶液中和反应液，再用乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机相，蒸除溶剂后得到化合物HOH2CCH2CH＝CHOOH。
进一步优选，步骤(3)的具体过程为：将化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH加入到分析纯DMF中，再加入HY分子筛，加热至回流反应，反应完全后降至室温，加水并过滤反应液，滤液用乙酸乙酯萃取多次，合并有机相，蒸除溶剂后得到β-羟甲基-γ-丁内酯，其中化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH与HY分子筛的质量比为12:5，HY分子筛为沸石-HY分子筛或AlCl3-HY分子筛。
进一步优选，步骤(4)的具体过程为：将β-羟甲基-γ-丁内酯加入到溶剂氯仿中，再加入三氯化磷，通过氮气置换反应器中的空气，再向反应液中通入氯气，在室温条件下和光照条件下反应，蒸除溶剂后经柱层析分离提纯得到3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮，其中β-羟甲基-γ-丁内酯与三氯化磷的质量比为8:1；步骤(5)的具体过程为：将3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮加入到溶剂甲苯中，再加入氢氧化钾，加热至回流反应，反应5h后加压蒸除甲苯，将剩余的反应液倒入水中，用氯仿萃取反应液3次，合并有机相后浓缩得到粗产品，再经柱层析分离提纯得到5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮，其中3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮与氢氧化钾的质量比为1:1。
进一步优选，步骤(6)的具体过程为：将5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮加入到溶剂DMF中，再加入叠氮化钠，室温搅拌反应4h，再升温至50℃反应2h，原料反应完全后加入稀盐酸调节反应液的pH至酸性，再用乙酸乙酯萃取反应液，浓缩后经柱层析分离提纯得到4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮，其中5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮与叠氮化钠的质量比3:2；步骤(7)的具体过程为：将4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮加入到溶剂四氢呋喃中，再加入碘甲烷和三乙胺，升温至45℃反应，原料反应完全后加水淬灭，分离有机相，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，水洗，减压蒸除溶剂后得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮，其中4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮、碘甲烷与三乙胺的质量比为3:4:4。
进一步优选，步骤(8)的具体过程为：将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮加入到溶剂DMF中，再加入三苯基膦和乙酸乙酯，在室温下滴加乙酸，滴加完后再加入偶氮二甲酸二乙酯，反应结束后蒸除溶剂，再加入乙酸乙酯萃取后，蒸除溶剂后得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯，其中4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮、三苯基膦与偶氮二甲酸二乙酯的质量比为13:10:5。
进一步优选，步骤(9)的具体过程为：将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯与胸腺嘧啶加入到溶剂甲苯中，再加入三乙胺，于70℃反应，反应结束后将反应液倒入冰水中析出固体，抽滤后烘干得到3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷，其中4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯、胸腺嘧啶与三乙胺的质量比为1:1:2。
进一步优选，步骤(10)的具体过程为：将3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷加入溶剂四氢呋喃中，再加入溴化锂，于室温反应，TLC监控原料反应完全，经过蒸除溶剂四氢呋喃，再加入丙酮，加热全溶后冷却析晶，再将所得固体抽滤后烘干得到齐多夫定，其中3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷与溴化锂的质量比为2:1。
进一步优选，步骤(11)的具体过程为：将齐多夫定与苯胺基炔类化合物加入到溶剂叔丁醇中，再加入氯化亚铜，于室温反应，TLC监控原料反应完全后，经过水洗，萃取，浓缩后再经柱层析色谱分离提纯得到目标产物齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物，其中齐多夫定、苯胺基炔类化合物与氯化亚铜的质量比为4:1.5:0.5，其中苯胺基炔类化合物为苯胺基乙炔、邻甲基苯胺基乙炔、邻乙基苯胺基乙炔、邻氟苯胺基乙炔、邻氯苯胺基乙炔、对甲基苯胺基乙炔、对乙基苯胺基乙炔、N,N-二乙炔基苯胺、N,N-二乙炔基邻甲基苯胺、N,N-二乙炔基对甲基苯胺、N,N-二乙炔基邻乙基苯胺、N,N-二乙炔基对乙基苯胺、N,N-二乙炔基邻氯苯胺或N,N-二乙炔基邻氟苯胺。
本发明所述的齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物的合成路线为：
本发明根据齐多夫定分子中含有叠氮基团，通过click反应使其与带有不同取代基的苯胺基丙炔类化合物反应得到齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物，并且选择革兰氏阳性菌-金黄葡萄球菌、革兰氏阴性菌-大肠杆菌和真菌-白色念珠球菌对所合成的齐多夫定-1,2,3-三氮唑类化合物进行了体外抗菌活性测定，结果表明该类化合物均具有较好的抗菌活性。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
称取羟基丙醛7.5g(0.1mol)和丙二酸13g(0.12mol)置于反应容器中，加分析纯甲苯50mL，再加入三乙胺10mL，加热至回流反应，反应5h后将反应液倒入300mL水中，再用乙酸乙酯200mL萃取3次，合并有机相，蒸除溶剂后得到化合物15g。
实施例2
称取化合物35g(0.20mol)置于容器中，加入甲苯100mL，再缓慢滴加浓硫酸20g，加热至回流反应，反应装置上加分水器以及时分出反应所产生的水，反应2h后，加入一定量的饱和碳酸钠溶液中和反应液，再用乙酸乙酯300mL萃取反应液3次，合并有机相，蒸除溶剂后得到化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH27g。
实施例3
称取化合物HOH2CCH2CH＝CHCOOH12g(0.1mol)置于反应容器中，加入分析DMF100mL，再加入沸石-HY分子筛5g，加热至回流反应，反应6h后降至室温，加入500mL水，过滤反应液，滤液用乙酸乙酯300mL萃取3次，合并有机相，蒸除溶剂后得到产品β-羟甲基-γ-丁内酯9g。
实施例4
在带有良好通风系统的反应器中，将β-羟甲基-γ-丁内酯8g(0.07mol)加入到氯仿50mL中，再加入三氯化磷1g，通过氮气置换反应器中的空气，再向反应液中缓慢通入氯气，在室温条件下和光照条件下反应3h，蒸除溶剂后经柱层析分离提纯得到3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮6.2g。
实施例5
在500mL带有搅拌器的反应瓶中，把3-氯-5-(羟甲基)四氢呋喃-2(3H)-酮10g(0.06mol)加入到甲苯100mL中，再加入氢氧化钾10g，加热至回流，反应5h后，加压蒸除甲苯，把剩余反应液倒入水200mL中，用氯仿100mL萃取反应液3次，合并有机相后，浓缩得到粗产品，再经柱层析分离提纯得到5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮4.6g。
实施例6
在250mL带有搅拌器的反应瓶中，将化合物5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮15g加入到DMF 100mL中，再加入叠氮化钠10g，在室温下搅拌反应4h，再升温至50℃反应2h，原料反应完全后加入稀盐酸调节反应液的pH至微酸性，再倒入10倍水中，搅拌，用乙酸乙酯100mL萃取两次，再用饱和食盐水洗涤至中性，无水硫酸钠干燥，浓缩后得到4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮13g。
实施例7
在250mL带有搅拌器的反应瓶中，将4-叠氮-5-(羟甲基)二氢呋喃-2(3H)-酮15g加入到四氢呋喃100mL中，再加入碘甲烷20g和三乙胺20g，升温至45℃反应5h后，原料反应完全，加水淬灭，分离有机相，水相用乙酸乙酯100mL萃取2次，合并有机相，水洗，减压蒸除溶剂后得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮11g。
实施例8
在250mL带有搅拌器的反应瓶中，将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-酮13g加入到DMF 100mL中，再加入三苯基膦10g和乙酸乙酯20mL，在室温下滴加乙酸20mL，滴加完后保持室温反应1h，再加入DEAD(偶氮二甲酸二乙酯)5g，加完后保持室温继续反应3h，反应结束后蒸除溶剂，再加入乙酸乙酯200mL，经水洗后蒸除溶剂得到4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯9g。
实施例9
在500mL带有搅拌器的反应瓶中，将4-叠氮-5-(二甲醚基)二氢呋喃-2(3H)-乙酸酯15g与胸腺嘧啶15g加入到甲苯100mL中，再加入三乙胺30g，于70℃反应4h，反应结束后把反应液倒入冰水中，有大量固体析出，抽滤后烘干得到3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷10g。
实施例10
在100mL带有搅拌器的反应瓶中，将3-脱氧-3-叠氮基-5-O-甲醚基胸腺嘧啶脱氧核苷10g加入到四氢呋喃50mL中，再加入溴化锂5g，在室温条件下反应5h，TLC监控原料反应完全，再经过蒸除溶剂四氢呋喃，再加入丙酮30mL，加热全溶后冷却析晶，将所得固体抽滤后烘干得到齐多夫定6.7g。
实施例11
在100mL带有搅拌器的反应瓶中，将齐多夫定4g与N,N-二乙炔基苯胺1.5g加入到叔丁醇30mL中，再加入氯化亚铜0.5g，室温反应10h，TLC监控原料反应完全后，经过水洗，萃取，浓缩后再经柱层析色谱分离提纯得到目标产物齐多夫定-1,2,3-三氮唑-氨基乙炔基苯3.5g；1H NMR(600Mz,CDCl3):11.34(s,1H),8.13(s,1H),7.80(s,1H),7.25(d,J＝12.0Hz,1H),7.11(t,J＝12.0Hz,1H),6.79(d,J＝6.0Hz,1H),6.59(t,J＝12.0Hz.1H),6.41(t,J＝12.0Hz.1H),5.87(t,J＝12.0Hz.1H),5.35-5.25(m,2H),4.44(d,J＝6.0Hz,2H),4.20-4.17(m,1H),3.70-3.56(m,2H),2.73-2.59(m,2H)1.80(s,3H).
实施例12
生物活性测定
本实施例选用大肠杆菌(革兰氏阴性短杆菌)和金黄葡萄糖球菌(革兰氏阳性菌)作为抗菌活性测试对象。首先是制备液体培养基(将蛋白胨1g、酵母膏0.5g、氯化钠1g和蒸馏水100mL置于250mL锥形瓶中，放在电炉上边搅拌边加热，待混合澄清均匀时，停止加热，将瓶口用纱布和牛皮纸依次封口待用)和固体培养基(将蛋白胨1g、酵母膏0.5g、氯化钠1g、琼脂2g和蒸馏水100mL置于250mL锥形瓶中，放在电炉上边搅拌边加热，待混合澄清均匀时，停止加热，将瓶口用纱布和牛皮纸依次封口待用)；然后通过高压灭菌锅对培养基进行灭菌处理。其次是菌液的制备，把大肠杆菌和金黄葡萄糖球菌菌种活化后，用移液枪移取100μL活化后的菌液，置于灭完菌的100mL蒸馏水中混合均匀。最后通过紫外灯对平板进行灭菌，然后趁热将培养基快速倒入平板中，厚度约0.15cm，均匀铺平，静置，让其缓慢凝固，凝固后放入37℃的保温箱中培养一天做无杂菌检测。
用DMF分别配制所合成的目标化合物及对照化合物溶液，置于容量瓶中待用。用打孔器在滤纸上打孔，孔径为5mm，然后将滤纸片灭菌后浸泡在浓度为10mg/mL的样品溶液中待用。
在超净工作台上，点燃酒精灯，用移液枪取10μL稀释的培养液加到固体培养基表面，并涂布均匀。用无菌镊子取浸泡过的园滤纸片铺到培养基表面。每个平板放4片，进行3次平行实验，其中一片进行空白对照。将放有药片的平板置于37℃恒温箱中培养24h，观察现象。通过琼脂培养基上分别出现不同大小的透明圆环-抑菌圈，通过测量抑菌圈直径就可以看出各样品的抑菌活性大小。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。