利用2-噁唑olidinones作为手性辅助试剂，实现对外消旋巴氯芬的高效手性拆分

《Results in Chemistry》：An efficient chiral resolution of racemic baclofen using 2-oxazolidinones as chiral auxiliaries

　　李莉杨|孙平平|张梦欣|任倩|朱俊杰|堀本胜久|张峰|王莉琳|陈东胤
中国南京医科大学药学院，教育部心血管和脑血管疾病医学基础研究创新中心，国际重症疾病药物靶点联合实验室

**摘要**
本文描述了一种高效的大规模制备纯对映体(R)-和(S)-巴氯芬盐酸盐的方法。该方法的核心特点是利用2-氧氮杂环酮作为手性辅助试剂，实际解决了N-Boc保护的巴氯芬的拆分问题，生成了非对映体，随后通过结晶分离、Evans氧氮杂环酮的断裂以及N-Boc基团的脱保护反应，最终获得巴氯芬的两种对映体。

**1. 引言**
巴氯芬[β-(4-氯苯基)-γ-氨基丁酸]是唯一一种在1977年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准使用的GABAB激动剂[1]。由于其高效的肌肉松弛作用，巴氯芬被用于治疗由脑部或脊髓损伤引起的痉挛以及多种神经系统疾病[2]。尽管临床上使用的是外消旋混合物形式的巴氯芬，但其R-对映体(R)-1（也称为STX209）比S-对映体(S)-1具有更好的治疗效果和血脑屏障通透性[3]。此外，临床前研究表明，(R)-1在减轻酒精滥用方面具有显著效果，而(S)-1可能反而会增加酒精摄入[4]。目前尚不清楚这两种对映体在其他疾病（如打嗝[5]、神经痛[6]、亨廷顿病[7]等）中的作用是否存在差异。
鉴于巴氯芬对映体之间潜在的生物活性差异，文献中报道了多种不对称合成路线来制备(R)-1或(S)-1，包括催化平行动力学拆分[8]、酶促去对称化[9]以及通过不对称醛醇加成[10]、迈克尔加成[11]、氢化[12]等反应实现的对映选择性合成。这些方法通常需要复杂的反应试剂和繁琐的实验流程，且总产率相对较低。最近，宋塞姆斯瓦德（S. Songsermsawad）报道了一种通过形成非对映体盐并利用L-扁桃酸实现外消旋1的光学拆分的方法[13]，随后在甲醇中溶解得到(R)-1，产率为41%，对映选择性为95%（图1，方程式(1)）。类似的报道也使用了(S)-N-苯基戊内酰胺[14]或(S)-萘普生[15]作为手性辅助试剂，通过柱色谱分离非对映体，再进一步转化为巴氯芬对映体并获得理想产率（图1，方程式(2)、(3)）。然而，开发简单、便捷且温和的工艺以大规模制备高光学纯度的巴氯芬对映体仍然具有重要的意义。

**2. 结果与讨论**
在有机合成和药物化学领域，各种手性氧氮杂环酮（特别是Evans氧氮杂环酮）已被广泛用作有效的手性辅助试剂[16]，尤其是用于外消旋羧酸的手性拆分，生成非对映体酰胺。基于这一重要应用，我们提出了一种基于手性氧氮杂环酮的不对称合成路线来制备巴氯芬对映体（方案1）。N-Boc保护的巴氯芬(2)可通过商业可用的外消旋1与二叔丁基碳酸酯(Boc2O)在1,4-二氧杂环烷/H2O溶液中高效反应获得。随后，用各种手性4-取代的2-氧氮杂环酮6通过与戊二酰氯的混合酐方法进行酰胺化，得到关键的非对映体酰胺3，再通过柱色谱分离得到光学纯的化合物4和5。最后，通过两步连续反应（包括LiOH/H2O2介导的Evans氧氮杂环酮断裂和HCl/EtOAc介导的N-Boc基团脱保护），以良好的产率得到巴氯芬对映体(R)-1和(S)-1（图1，方程式(4)）。
如表1所示，首先评估了各种手性4-取代的2-氧氮杂环酮6在此手性拆分中的作用效果。在t-BuCOCl和Et3N存在下，4-异丙基-2-氧氮杂环酮和4-苯基-2-氧氮杂环酮作为手性辅助试剂，分别得到了相应的非对映体4a-4d和5a-5d，总产率为54–68%（条目1–4）。令人满意的是，使用4-苯基-2-氧氮杂环酮作为手性辅助试剂时，得到了所需的对映体4e-4f和5e-5f，总产率为81%–84%（条目5–6）。

**3. 实验方法**
首先，我们使用光学纯的2-氧氮杂环酮作为手性辅助试剂，与外消旋N-Boc保护的巴氯芬(2)进行酰胺化反应，生成非对映体，然后通过选择性结晶分离、Evans氧氮杂环酮的断裂和N-Boc基团的脱保护，得到巴氯芬对映体(R)-1和(S)-1（图1，方程式(4)）。该方法相比传统方法具有显著优势，包括温和的反应条件、高效的非对映体结晶分离以及高化学产率和高光学纯度的大规模制备。

**4. 结论**
我们建立了一种在大规模条件下高效拆分外消旋巴氯芬对映体的方法，使用2-氧氮杂环酮作为手性辅助试剂。关键步骤是使易获取的外消旋N-Boc保护的巴氯芬与2-氧氮杂环酮酰胺化，生成相应的非对映体酰胺。通过后续操作（包括结晶分离、Evans氧氮杂环酮的断裂以及N-Boc基团的脱保护），从这些非对映体中获得了光学纯度高的(R)-1和(S)-1盐酸盐（总产率>99%）。

**4. 实验部分**
4.1. 一般信息
除非另有说明，所有使用的商业溶剂和试剂均未经进一步纯化。反应通过硅胶60 F254薄层色谱（TLC）进行监测。纯化采用硅胶（200–300目）进行快速柱色谱分离。熔点（m.p.）在X4微熔点仪上测定。1H和13C核磁共振（NMR）谱在JEOL JNM-ECZS 400 MHz NMR光谱仪上记录，内标为Me4Si，溶剂为DMSO-d6或CDCl3。高分辨率质谱（HRMS）在Agilent 6500飞行时间（TOF）LC/MS系统中记录。旋光度使用Shenguang WXG-4旋光仪测定。

4.2. N-Boc保护的巴氯芬(2)的合成
向含有外消旋1（50 g，0.23 mol）的1,4-二氧杂环烷（0.3 L）和水（0.3 L）混合物中加入NaHCO3（59 g，0.7 mol）。在室温下搅拌1小时后，加入二叔丁基碳酸酯（77 g，0.35 mol）。继续在室温下搅拌，直至TLC显示原料耗尽。然后对反应混合物进行真空蒸馏以去除1,4-二氧杂环烷。随后，使用2 M HCl溶液将pH值调整到4-5，大量白色固体沉淀出来，经过真空过滤和烘干后得到了2.N-Boc-保护的baclofen（2）。白色固体（73克，产率99%，熔点149.4-150.9°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.33–7.26（m，2H），7.21–7.16（m，2H），6.81（t，J = 5.8 Hz，1H），3.16–3.10（m，1H），3.04（t，J = 6.3 Hz，2H），2.58（dd，J = 16.0, 5.0 Hz，1H），2.41（dd，J = 16.0, 9.7 Hz，1H），1.28（s，9H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 173.7，156.1，142.0，131.4，130.2，128.6，78.1，45.7，41.9，38.5，28.7。C15H20ClNO4Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为336.0979，实测值为336.0977。

4a-4f和5a-5f的通用制备方法：在THF（30 mL）中加入2（1.0克，3.19毫米摩尔）的溶液中，于-10°C加入Et3N（0.96克，9.49毫米摩尔）和t-BuCOCl（0.42克，3.48毫米摩尔）。搅拌1小时后，加入LiCl（0.15克，3.54毫米摩尔）和2-oxazolidinones（3.48毫米摩尔），继续在-10°C下搅拌。反应混合物在室温下搅拌至完成（通过TLC监测）。反应体系用H2O淬灭后，用EtOAc萃取。合并的有机相用无水Na2SO4干燥，过滤后真空浓缩。将黄色残留物通过短硅胶柱过滤（石油醚/EtOAc混合物）得到目标化合物4a-4f和5a-5f。

**Tert-butyl ((R)-2-(4-chlorophenyl)-4-((S)-4-isopropyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-4-oxobutyl)carbamate (4a)**：白色固体（320毫克，产率24%，熔点132.4–132.9°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.31–7.25（m，2H），7.20–7.15（m，2H），6.84（t，J = 5.8 Hz，1H），4.26–4.15（m，3H），3.40（dd，J = 16.2, 9.1 Hz，1H），3.27–3.23（m，1H），3.09（t，J = 6.5 Hz，2H），2.92（dd，J = 16.2，5.4 Hz，1H），1.88–1.78（m，1H），1.28（s，9H），0.68（d，J = 7.0 Hz，3H），0.47（d，J = 6.9 Hz，3H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.5，156.1，154.5，141.6，131.5，130.2，128.6，78.1，45.7，41.9，38.5，28.7，17.8，14.8。C21H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为447.1663，实测值为447.1665。

**Tert-butyl ((S)-2-(4-chlorophenyl)-4-((S)-4-isopropyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-4-oxobutyl)carbamate (5a)**：白色固体（400毫克，产率30%，熔点122.7–123.1°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.28（d，J = 7.9 Hz，2H），7.18（d，J = 8.2 Hz，2H），6.79（t，J = 5.8 Hz，1H），4.22–4.17（m，3H），3.27–3.20（m，2H），3.13–3.02（m，3H），2.05–2.03（m，1H），1.27（s，9H），0.74（dd，J = 18.7, 6.9 Hz，6H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.3，156.1，154.5，141.6，131.5，130.2，128.6，78.1，63.8，58.4，45.4，41.6，38.0，28.7，17.8，14.8。C21H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为447.1663，实测值为447.1662。

**Tert-butyl ((R)-2-(4-chlorophenyl)-4-((R)-4-isopropyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-4-oxobutyl)carbamate (4b)**：白色固体（480毫克，产率36%，熔点130.2–131.7°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.28（d，J = 8.1 Hz，2H），7.17（d，J = 8.1 Hz，2H），6.83（t，J = 5.9 Hz，1H），4.29–4.14（m，3H），3.40（dd，J = 16.2, 9.1 Hz，1H），3.26–3.24（m，1H），3.09（t，J = 6.5 Hz，2H），2.92（dd，J = 16.2，5.4 Hz，1H），1.85（td，J = 6.9, 3.3 Hz，1H），1.28（s，9H），0.68（d，J = 7.0 Hz，3H），0.47（d，J = 6.8 Hz，3H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.5，156.1，154.5，141.6，131.5，130.2，128.6，78.1，63.8，58.4，45.4，40.8，38.9，28.7，18.0，15.1。C21H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为447.1663，实测值为447.1668。

**Tert-butyl ((S)-2-(4-chlorophenyl)-4-((R)-4-isopropyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-4-oxobutyl)carbamate (5b)**：白色固体（280毫克，产率20%，熔点125.5–126.9°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.28（d，J = 8.0 Hz，2H），7.18（d，J = 8.2 Hz，2H），6.78（t，J = 5.9 Hz，1H），4.26–4.12（m，3H），3.23（dd，J = 16.9, 5.3 Hz，2H），3.15–3.02（m，3H），2.04（t，J = 8.1 Hz，1H），1.27（s，9H），0.74（dd，J = 18.6, 6.9 Hz，6H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.3，156.1，154.5，141.9，131.4，130.3，128.6，78.1，63.9，58.4，45.6，40.8，38.9，28.7，18.0，15.1。C21H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为447.1663，实测值为447.1666。

**Tert-butyl ((R)-4-((S)-4-benzyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-2-(4-chlorophenyl)-4-oxobutyl)carbamate (4c)**：白色固体（400毫克，产率26%，熔点114.0–115.3°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.39–7.33（m，2H），7.28–7.22（m，2H），7.19–7.13（m，3H），6.86–6.82（m，3H），4.56（dt，J = 9.8, 3.7 Hz，1H），4.30–4.20（m，1H），4.09（ddd，J = 8.9, 3.0, 1H），3.36–3.35（m，2H），3.12（t，J = 6.4 Hz，2H），3.04–2.92（m，1H），2.78–2.66（m，2H），1.28（d，J = 1.3 Hz，9H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.6，156.2，153.8，154.5，141.9，131.5，130.3，130.2，129.0，128.6，78.1，66.4，54.6，45.4，41.0，38.7，36.7，28.7。C25H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为495.1663，实测值为495.1666。

**Tert-butyl ((S)-4-((S)-4-benzyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-2-(4-chlorophenyl)-4-oxobutyl)carbamate (5c)**：白色固体（500毫克，产率42%，熔点149.9–151.2°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.31–7.21（m，7H），7.13（d，J = 7.3 Hz，2H），6.87（t，J = 5.9 Hz，1H），4.53–4.45（m，1H），4.19（t，J = 8.5 Hz，1H），4.10–4.07（m，1H），3.41–3.33（m，1H），3.17–3.10（m，4H），2.92（dd，J = 13.7, 3.3 Hz，1H），2.80（dd，J = 13.5, 7.9 Hz，1H），1.29（s，9H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.5，156.2，153.8，142.0，136.2，131.5，130.3，130.0，129.1，128.6，127.4，78.1，66.6，54.8，45.6，39.0，37.1，28.7。C25H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为495.1663，实测值为495.1667。

**Tert-butyl ((R)-4-((R)-4-benzyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-2-(4-chlorophenyl)-4-oxobutyl)carbamate (4d)**：白色固体（500毫克，产率40%，熔点115.8–116.4°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.26（dt，J = 23.2, 8.2 Hz，7H），7.13（d，J = 7.3 Hz，2H），6.83（d，J = 5.8 Hz，1H），4.48（d，J = 8.1 Hz，1H），4.19（t，J = 8.4 Hz，1H），4.09（d，J = 8.9 Hz，1H），3.19–3.08（m，4H），2.92（d，J = 13.6 Hz，1H），2.80（dd，J = 13.6，7.9 Hz，1H），1.29（s，9H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.5，156.2153.8，142.0，136.2，131.5，130.3，130.0，129.1，128.6，127.4，78.1，66.6，54.8，45.6，39.0，37.1，28.7。C25H29ClN2O5Na [M + Na]+的HRMS计算分子量为495.1663，实测值为495.1665。

**Tert-butyl ((S)-4-((R)-4-benzyl-2-oxooxazolidin-3-yl)-2-(4-chlorophenyl)-4-oxobutyl)carbamate (5d)**：白色固体（360毫克，产率24%，熔点154.8–155.9°C）。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 7.26（dt，J = 23.5, 8.2 Hz，7H），7.13（d，J = 7.3 Hz，2H），6.85（t，J = 5.9 Hz，1H），4.55–4.44（m，1H），4.19（t，J = 8.5 Hz，1H），4.09（dd，J = 8.8，2.9 Hz，1H），3.37–3.32（m，1H），3.17–3.10（m，4H），2.92（dd，J = 13.4，3.2 Hz，1H），2.80（dd，J = 13.5，7.9 Hz，1H），1.29（s，9H）；13C NMR（101 MHz，DMSO-d6）δ 171.4，156.2，153.8，142.0，136.2，131.5，130.3，130.0，129.1，128.6，127.4，78.1，66.6，54.8，45.6，39.0，37.1，28.7。C25H29ClN2O5Na [