周 凱, 李 強, 鄭美林, 張三奇

(西安交通大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)系,陜西 西安 710061)

異喹啉酮類化合物具有舒張血管、抗腫瘤等多種生物活性[1～4]。異喹啉酮類化合物的分子多樣性、合成方法及生物活性研究近年來受到重視[5，6]。我們[7～9]曾以3-羥基-4-甲氧基苯甲酸甲酯為原料，通過烯丙基醚化、Claisen重排、氧化、與伯胺反應(yīng)(生成Schiff堿)、還原、分子內(nèi)酯的胺解6步反應(yīng)方便地合成了新的2-取代-3,4-二氫-1-異喹啉酮類化合物。

本文以3-羥基-4，5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯或3-羥基-1，3-苯二甲酸二甲酯為原料，通過類似的合成路線，合成了3種新的2-取代-3,4-二氫-1-異喹啉酮(1a～1c);1c與硫酸二甲酯反應(yīng)后再水解、酸化得1d(Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS表征。離體動脈環(huán)張力實驗證明1在濃度為1×10-4mol·L-1時具有明顯舒張血管的作用。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

XT-4型雙目顯微熔點儀(溫度計未校正)；BRUKER-300 MHz型核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑)；AVATAR330 FT-IR(NICOLET)型紅外光譜儀(KBr壓片)；GC-MS-QP 2010質(zhì)譜儀。

薄層色譜硅膠H和薄層色譜硅膠GF254，化學(xué)純，青島海洋化工有限公司；NaBH(OAc)3， Alfa Aesar；3-羥基-4,5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯按文獻[10]方法自制;其余所用試劑均為分析純。

Scheme 1

1.2 合成

(1) 3-烯丙氧基-4,5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯(2)的合成

在反應(yīng)瓶中加入3-羥基-4,5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯2.00 g(10.2 mmol)的丙酮(100 mL)溶液，無水碳酸鉀4.23 g(30.6 mmol)和烯丙基溴1.4 mL(15.3 mmol),攪拌下回流反應(yīng)2 h。冷卻至室溫，加水100 mL，旋轉(zhuǎn)蒸除丙酮，殘留物用乙酸乙酯(100 mL)萃取，有機層依次用2 mol·L-1NaOH溶液(2×15 mL)，飽和食鹽水(2×15 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，回收溶劑得白色固體(2.36 g，粗產(chǎn)率98%)，用乙酸乙酯/石油醚重結(jié)晶得白色結(jié)晶2, m.p.83 ℃～85 ℃; IRν: 1 717, 1 631 cm-1; MSm/z(%): 236(M+, 100), 195(45)。

(2) 5-羥基-2-烯丙基-3,4-亞甲二氧基苯甲酸甲酯(3)的合成

在反應(yīng)瓶中加入2 2.10 g(8.89 mmol)和N,N-二甲基苯胺16 mL,氮氣保護,攪拌下回流反應(yīng)9 h。冷卻至室溫，用乙酸乙酯(100 mL)萃取，有機層用2 mol·L-1鹽酸洗滌至TLC顯示有機層中N,N-二甲基苯胺消失，再用飽和食鹽水洗滌一次,無水硫酸鈉干燥，濃縮，殘留物經(jīng)柱色譜[洗脫劑：V(正己烷) ∶V(乙醚)=6 ∶1]分離得淡黃色固體(1.14 g，粗產(chǎn)率54%),用乙酸乙酯/石油醚重結(jié)晶得白色晶體3, m.p.102 ℃～103 ℃; IRν: 3 327, 1 694, 1 625 cm-1; MSm/z(%): 236(M+, 100), 221(50), 205(40), 147(30)。

(3) 5-羥基-2-(2-氧乙基)-3,4-亞甲二氧基苯甲酸甲酯(5)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入3 0.9 g(3.81 mmol)的丙酮(30 mL)溶液,叔丁醇10 mL，水10 mL，四氧化鋨22 mg(0.076 mmol),避光,攪拌下于室溫反應(yīng)30 min;加入高碘酸鈉3.26 g(15.24 mmol),再反應(yīng)10 h。經(jīng)硅藻土(1 cm)抽濾，濾液減壓蒸除丙酮和叔丁醇，殘余物用乙酸乙酯(50 mL)萃取，有機層依次用1%亞硫酸氫鈉溶液(2×15 mL)，飽和食鹽水(2×15 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥,濃縮，殘留物經(jīng)柱色譜層析[洗脫劑：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1]分離得白色的固體(0.51 g，粗產(chǎn)率56%),用乙酸乙酯/石油醚重結(jié)晶得白色結(jié)晶5, m.p.173 ℃～174 ℃;1H NMRδ: 9.70(s, 1H, CHO), 6.68(s, 1H, PhH), 5.90(s, 2H, CH2), 4.01(d, 2H, CH2), 3.92(s, 3H, OCH3); MSm/z(%): 238(M+, 80), 210(100), 178(80), 150(60)。

(4) 7-羥基-2-芐基-5,6-亞甲二氧基-3,4-二氫-1-異喹啉酮(1a)的合成

在反應(yīng)瓶中加入5 0.25 g(1.05 mmol)的THF(20 mL)溶液和芐胺0.14 mL(1.26 mmol),氮氣保護,攪拌下于室溫反應(yīng)30 min;加入三乙酰氧基硼氫化鈉0.47 g(2.1 mmol),再反應(yīng)20 h。經(jīng)硅藻土(1 cm)抽濾，濾液濃縮后經(jīng)柱色譜層析(洗脫劑：A=2 ∶1)分離得白色固體(0.22 g，粗產(chǎn)率71%),用乙酸乙酯重結(jié)晶得白色棱狀結(jié)晶1a, m.p.171 ℃～173 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.34～7.23(m, 5H, PhH), 7.00(s, 1H, ArH), 6.06(s, 2H, CH2), 4.69(s, 2H, PhCH2), 3.52(t, 2H, NCH2), 2.80(t, 2H, ArCH2); IRν: 3 091, 2 916 cm-1; MSm/z(%): 297(M+, 100), 206(45)。

(5) 3-苯基-2-[7-羥基-1-氧-(5,6-亞甲二氧基)-異喹啉]-2-丙酸乙酯(1b)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入L-苯丙氨酸乙酯鹽酸鹽0.29 g(1.26 mmol), THF 20 mL和三乙胺0.25 g(1.58 mmol),于室溫攪拌10 min后加入5 0.27 g(1.05 mmol),氮氣保護，于室溫反應(yīng)30 min;加入三乙酰氧基硼氫化鈉0.47 g(2.1 mmol)，再反應(yīng)24 h;加入過量乙醇鈉(鈉0.07 g,乙醇3 mL)，氮氣保護下回流反應(yīng)8 h。冷卻至室溫，經(jīng)硅藻土(1 cm)抽濾，濾液濃縮后經(jīng)柱色譜層析(洗脫劑：A=2 ∶1)分離得白色固體(0.24 g，粗產(chǎn)率56%),用乙酸乙酯/石油醚重結(jié)晶得白色針狀結(jié)晶1b, m.p.150 ℃～151 ℃;1H NMRδ: 7.24～7.17(m, 5H, PhH), 6.96(s, 1H, ArH), 5.95(s, 2H, OCH2O), 5.16(s, 1H, OH), 4.21(t, 2H, CH2), 3.41(m, 3H, CH2), 3.15(d, 1H, CH2), 2.71(d, 1H , CH2), 2.62(d, 1H, CH2), 1.25(t, 3H, CH3); IRν: 3 190, 2 980, 1 742, 1 599, 1 470 cm-1; MSm/z(%): 310(M+, 60), 292(100), 207(110)。

(6) 4-烯丙基-5-羥基-1,3-苯二甲酸二甲酯(6)的合成

以5-羥基-1,3-苯二甲酸二甲酯代替3-羥基-4,5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯，用合成3的類似方法制得白色針狀晶體6,兩步總產(chǎn)率67%， m.p.117 ℃～118 ℃; EI-MSm/z(%): 250(M+, 50),219 (100)。

(7) 2-羥基-2,3-二氫苯并呋喃-4,6-二甲酸二甲酯(7)的合成

以6代替3，用合成5的方法制得白色針狀晶體7(洗脫劑：A=4 ∶1),產(chǎn)率72%, m.p.112 ℃ ～113 ℃;1H NMRδ: 8.27(s, 1H, ArH), 7.65(s, 1H, ArH), 6.19(s, 1H, CH), 3.96(s, 3H, OCH3), 3.92(s, 3H, OCH3), 3.71～3.37(m, 2H, CH2); EI-MSm/z(%): 252(M+, 25), 224(60), 192(100)。

(8) 2-芐基-7-甲氧羰基-5-羥基-3,4-二氫-1-異喹啉酮(1c)的合成

以7代替5，用合成1a的方法制得淡黃色棱狀晶體1c,產(chǎn)率81%, m.p.138 ℃～140 ℃;1H NMRδ: 8.36(s, 1H, ArH), 7.74(s, 1H, ArH), 7.31～7.26(m, 5H, ArH), 4.81(s, 2H, PhCH2), 3.86(s, 3H, OCH3), 3.49(t,J=6.17 Hz, 2H, NCH2), 2.97(t,J=6.21 Hz, 2H, ArCH2); EI-MSm/z(%): 311(M+, 100), 220(50), 91(80)。

(9) 2-芐基-5-甲氧基-3,4-二氫-1-異喹啉酮-7-羧酸(1d)的合成

在反應(yīng)瓶中加入1c0.34 g(1.1 mmol)的丙酮(20 mL)溶液和無水碳酸鉀0.46 g(3.3 mmol)，攪拌下于室溫反應(yīng)10 min;加入硫酸二甲酯0.16 mL,回流反應(yīng)3 h。冷卻至室溫，過濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘余物用乙酸乙酯溶解，有機相依次用水,1 mol·L-1氫氧化鈉溶液(20 mL), 2 mol·L-1鹽酸(2×20 mL),飽和碳酸氫鈉溶液(2×20 mL)和飽和氯化鈉溶液(2×20 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑得淡黃色油狀物(0.33 g);加入乙醇8 mL及2 mol·L-1氫氧化鈉溶液(2 mL)，回流反應(yīng)1 h。冷卻至室溫,減壓蒸除低沸點溶劑，用2 mol·L-1鹽酸調(diào)至pH<3;用乙酸乙酯萃取，有機層用飽和氯化鈉溶液洗滌,無水Na2SO4干燥，減壓蒸除溶劑得淡黃色固體，用氯仿/石油醚重結(jié)晶得淡黃色棱狀晶體1d0.27 g，產(chǎn)率79%, m.p.188 ℃～190 ℃;1H NMRδ: 8.57(s, 1H, ArH), 7.69(s, 1H, ArH), 7.35～7.33(m, 5H, ArH), 4.82(s, 2H, ArCH2), 3.92(s, 3H, OCH3), 3.50(t,J=6.15 Hz, 2H, NCH2), 2.97(t,J=6.20 Hz, 2H, ArCH2); EI-MSm/z(%): 311 (M+, 100), 220(50), 91(65)。

1.3 舒張血管活性實驗

取DA大鼠，處死，分離腹主動脈，浸入冷Krebs液中，顯微鏡下將動脈切成1 mm長的圓環(huán)段。將處理好的血管環(huán)套在兩個鋼針上，其中一個連接張力換能器，另一個連微調(diào)裝置(調(diào)節(jié)負荷張力)。安裝好后通過橋式放大器，將血管張力顯示于計算機屏幕。將動脈環(huán)置入含有Krebs液5 mL的37 ℃ Myograph恒溫浴槽，持續(xù)通入含95%O2和5%CO2的混合氣體，保持pH 7.4。實驗前，動脈環(huán)靜息負荷2 mN，每15 min換液1次，穩(wěn)定1.5 h。以K+-Krebs液(含60 mmol·L-1K+)檢驗動脈環(huán)收縮性，兩次收縮幅度相差小于10%者用于實驗。先記錄60 mmol·L-1K+引起的收縮，平穩(wěn)后加入不同濃度的不同受試藥物。計算舒張率[舒張率=(藥前收縮幅度-藥后收縮幅度)/藥前收縮幅度×100%]。

2 結(jié)果與討論

構(gòu)建3,4-二氫-1-異喹啉酮類化合物骨架的方法較多，但有些方法需要特殊的原料，有些需要在強酸性條件下才能完成[11～13]。我們利用分子內(nèi)酯的胺解法構(gòu)建了3,4-二氫-1-異喹啉酮的基本結(jié)構(gòu)。

3-羥基-4,5-亞甲二氧基苯甲酸甲酯與烯丙基溴反應(yīng)得到2;2經(jīng)Claisen重排，烯丙基可重排到羥基的鄰位或?qū)ξ?，分離的主要產(chǎn)物為對位產(chǎn)物3(與文獻[14]報道相符)；3被氧化得到5;5的1H NMR譜中有明顯的醛基氫的吸收峰(9.70)，也說明3中烯丙基在羥基的對位。中間體5與芐胺反應(yīng)后用三乙酰氧基硼氫化鈉還原，得到1a。在三乙胺存在下，5與苯丙氨酸乙酯鹽酸鹽反應(yīng)，再用三乙酰氧基硼氫化鈉還原，加入乙醇鈉的乙醇溶液，氮氣保護下回流制得1b。可能由于空間位阻較大，5與苯丙氨酸乙酯反應(yīng)、還原后生成的仲胺較難發(fā)生分子內(nèi)的胺解，加入乙醇鈉回流，促使胺解反應(yīng)的進行，才能得到1b。

5-羥基-1,3-苯二甲酸二甲酯與烯丙基溴反應(yīng)生成烯丙基醚，再通過Claisen重排反應(yīng)得6;6用四氧化鋨氧化得到關(guān)鍵中間體7;7的1H NMR譜中醛基氫的吸收峰很弱，而在6.18處出現(xiàn)了吸收峰，說明7主要以環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)存在。7與芐胺反應(yīng)、還原，再進行分子內(nèi)酯的胺解生成目標(biāo)產(chǎn)物1c;1c與硫酸二甲酯反應(yīng)后得到的產(chǎn)物難于結(jié)晶，經(jīng)氫氧化鈉水解、酸化得到1c。

1的舒張血管活性實驗結(jié)果見表1。由表1可見，1a～1d均對大鼠腹主動脈有明顯的舒張作用，但其活性都不及法舒地爾。

表 1 1對大鼠腹主動脈的舒張作用*Table 1 The Vasodilatative effects of 1 on abdominal aorta of rats(mean±SEM, n=8)

*c(1)終=1.0×10-4mol·L-1;c(法舒地爾)終=3.0×10-5mol·L-1

3 結(jié)論

本文和我們以前的研究工作表明，以3-羥基苯甲酸酯類化合物為原料，經(jīng)烯丙基醚化、Claisen重排、氧化、與伯胺反應(yīng)(生成Schiff堿)、還原、分子內(nèi)酯的胺解反應(yīng)可方便地合成2-取代-3,4-二氫-1-異喹啉酮類化合物，且具有反應(yīng)條件溫和、操作簡便、反應(yīng)總收率高等優(yōu)點。

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