王麗麗，馬沙沙，王維佳，孫寶麗，李寶林

（藥用資源與天然藥物化學教育部重點實驗室，陜西師范大學 化學化工學院，陜西 西安710119）

5－甲基－4－（1－氮雜環(huán)丙基）吡咯并［2，1－f］［1，2，4］三嗪－6－甲酸乙酯（1）是本實驗室設計的一個結構新穎的含吡咯并三嗪母核化合物。吡咯并三嗪類化合物因具有良好的生物活性，近年來倍受藥物研究工作 者 的 重 視［1－4］。 布 立 尼 布 （Brivanib，BMS－540215）［5－6］是這類化合物的典型代表，它是由 Bristol－Myers Squibb公司研發(fā)的一種具有口服生物活性的多激酶抑制劑，可同時抑制血管內皮生長因子受體（VEGFR）和纖維母細胞生長因子受體酪氨酸激酶（FGFR）的活性。臨床前研究顯示布立尼布（如圖1所示）可減少VEGFR－2受體酪氨酸激酶磷酸化，降低腫瘤微血管密度，抑制腫瘤細胞增殖，增加腫瘤細胞凋亡，下調細胞周期調節(jié)因子，對多種人肝癌異種移植模型的生長均有明顯抑制作用。其L－丙氨酸酯前藥丙氨酸布立尼布（Brivanib Alaninate，BMS－582664）目前正處于Ⅲ期臨床研究，用于治療晚期肝癌［7－8］。

圖1 布立尼布的結構式Fig.1 The structure of Brivanib

由于含有吡咯并三嗪母核結構的布立尼布及其衍生物表現出了良好的抗腫瘤活性，因此，我們試圖在吡咯并三嗪母核的4－位引入具有特殊反應性能的氮雜環(huán)丙基結構單元，通過該結構單元與生物體內某些含親核性基團的靶標發(fā)生反應，起到對疾病治療的作用。為此，本文設計了一種含有吡咯并三嗪母核結構的新化合物5－甲基－4－（1－氮雜環(huán)丙基）吡咯并［2，1－f］［1，2，4］三嗪－6－甲酸乙酯，該化合物的合成是以3－甲基－2－氰基吡咯－4－甲酸乙酯為原料，經N－氨基化反應，甲酰胺合環(huán)，親核取代反應得到目標化合物。合成中所及中間體及目標化合物的結構經1H NMR，13C NMR，HRMS，FTIR進行了鑒定。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

1－溴－2－氯乙烷，甲酰胺（分析純，上海達瑞精細化學品有限公司），氫化鈉（60%，分析純，上海有朋化工有限公司），碳酸鉀（分析純，天津富宇試劑廠），3－甲基－2－氰基吡咯－4－甲酸乙酯［9－10］由本實驗室自行合成，其結構經1H NMR、13C NMR進行了確認。

Bruker Avance－300MHz超導核磁共振儀（美國Bruker公 司）；EQUINX55FT－IR 紅 外 光 譜 儀（KBr壓片，德國Brucher公司）；X－5型顯微熔點測定儀（北京泰克儀器有限公司）；Bruker－maXis高分辨率質譜儀（美國Bruker公司）；目標化合物的能量最小化利用SYBYL－X2.1.1軟件（美國 Tripos公司）進行。

1.2 N－氨基－3－甲基－2－氰基吡咯－4－甲酸乙酯（3）的合成

取6.0mL無水DMF于250mL的單口瓶中，向瓶中加入1.3g（7.0mmol）3－甲基－2－氰基吡咯－4－甲酸乙酯，反應液冷卻至－20℃，向其中加入NaH 0.8g（35.0mmol），攪拌45min。通過恒壓滴液漏斗向反應液中滴加140.0mL（0.15mol／L 21.0mmol）NH2Cl［11］的乙醚溶液，繼續(xù)在－20℃下攪拌2h，然后室溫反應1h。用飽和Na2S2O3水溶液淬滅反應，分出有機相，水相用乙醚（30.0mL×3）萃取，合并有機相，用飽和食鹽水洗滌，無水Na2SO4干燥，濃縮后用硅膠柱層析分離（流動相：乙酸乙酯／石油醚＝1／4，V／V）得1.2g淺黃色固體化合物3，產率91.5%。m.p.：130.4～131.0 ℃；HRMS m／z（ESI）：194.0930［M＋H］＋；計算值：194.093 0；1H NMR （300MHz，DMSO－d6）δ：7.49（s，1H），6.48（s，2H），4.19（q，J＝7.1Hz，2H），2.30 （s，3H），1.26（t，J＝7.1Hz，3H）；13C NMR （75MHz，DMSO－d6）δ：164.4，133.2，131.8，114.0，113.1，108.0，61.1，15.9，12.9；IRνmax（KBr，cm－1）：3 327，3 207，3 130，2 977，2 219，1 693，1 560。

1.3 5－甲基－4－氨基吡咯并［2，1－f］［1，2，4］三嗪－6－甲酸乙酯 （4）的合成

將2.0g（10.0mmol）化合物3溶于10.0mL的甲酰胺中，升溫回流（165℃）5h，反應生成大量的固體，TLC跟蹤，反應物基本消耗完全。向反應瓶加水20.0mL，抽濾，濾餅干燥得到1.9g淡黃色固體化合物4，產率86%。m.p.：225.0～225.3℃；1H NMR （400MHz，DMSO－d6）δ：7.95（s，1H），7.81（s，1H），4.26（q，J＝7.0Hz，2H），2.70（s，3H），1.31 （t，J＝7.0Hz，3H）；13C NMR（101MHz，DMSO－d6）δ：163.9，157.1，149.5，120.6，115.5，113.9，113.4，59.5，14.2，11.3。HRMS m／z（ESI）：221.1 022［M＋H］＋；計算值：221.103 9；IRνmax（KBr，cm－1）：3 404，3 332，3 130，2 987，1 724，1 654，1 508，1 233，1 067，760。

1.4 5－甲基－4－（1－氮雜環(huán)丙基）吡咯并［2，1－f］［1，2，4］三嗪－6－甲酸乙酯 （1）的合成

取8.0mL DMF置于25mL的兩口圓底燒瓶中，向瓶 中依次加 入 1－溴－2－氯 乙 烷 2.2g （5.0 mmol），碳酸鉀0.6g（4.5mmol），反應液升溫至60℃，然后加入0.6g（3.0mmol）化合物4，TLC跟蹤至反應完全。停止反應，趁熱過濾除去K2CO3，濾液濃縮，并加入冰水攪拌30min，得白色懸濁液，抽濾，濾餅真空干燥后用硅膠柱層析分離（流動相：乙酸乙酯／石油醚＝1／1，V／V）得到0.4g淡黃色固體1，收率54%。m.p.：163.2～163.8 ℃；1H NMR（400MHz，DMSO－d6）δ：7.94 （s，1H），7.73（s，1H），4.25（q，J＝6.9Hz，2H），3.99（d，J＝7.6Hz，2H），3.95（d，J＝7.6Hz，2H），3.40（s，3H），1.32（t，J＝6.9Hz，3H）；13C NMR（101MHz，DMSO－d6）δ：163.6，146.0，139.2，123.4，119.8，115.3，113.4，59.4，53.9，44.7，14.2，11.1。HRMS m／z（ESI）：247.119 6［M＋H］＋；計算值：247.119 5；IRνmax（KBr，cm－1）：3 066，2 941，1 706，1 662，1 508，1 228，1 145，1 026，757。

2 結果與討論

2.1 合成方法

為合成化合物1，經反復實驗探索優(yōu)化，設計了一條合理可行的合成路線（如圖2所示）。以3－甲基－2－氰基吡咯－4－甲酸乙酯2為原料，在－20℃下無水DMF中，化合物2吡咯環(huán)內的－NH先與NaH作用生成氮負離子，然后再與NH2Cl反應生成化合物3，該步反應收率可達到91.5%。

圖2 化合物1的合成路線Fig.2 Synthetic route of compound 1

中間體化合物4是一個未見文獻報道的新化合物，它由化合物3與甲酰胺反應而生成。甲酰胺既是反應物也是溶劑；反應需要在165℃下回流5h。生成化合物4為水不溶性固體化合物，向反應混合物中加水后抽濾、洗滌便可以得到純度較高的化合物4。該步反應操作便捷、后處理簡單。

化合物4以DMF為溶劑、K2CO3作為縛酸劑，與1－溴－2－氯乙烷在60℃下發(fā)生兩次親核取代反應生成目標化合物1。化合物4中4－位氨基氮原子作為親核性原子，可能先取代掉1－溴－2－氯乙烷中溴原子，使伯氨基轉化為仲氨基生成可能中間產物4a。4a的仲氨基氮原子繼續(xù)發(fā)生分子內親核取代反應，生成化合物1。該步反應收率不高，可能是4a的分子內親核取代與4a和1－溴－2－氯乙烷之間的再次分子間親核取代相互競爭所致。

2.2 化合物的結構確定

合成過程中所得中間體及目標化合物的結構均經波譜方法確定。

與化合物2［9］對比，化合物3的1H NMR 中12.63處N—H共振信號消失，同時在6.48處出現了—NH2氫的共振信號?；衔?的IR譜中3 327 cm－1、3 207cm－1和1 560cm－1分別出現了—NH2的氮氫鍵伸縮振動吸收峰和面內彎曲振動吸收峰，結合HRMS數據，證實所合成的化合物結構即為3所示。

與化合物3對比，化合物4的IR譜中2 219 cm－1的氰基吸收峰消失。1 654cm－1出現了碳氮雙鍵的伸縮振動吸收峰，1H NMR中在7.95出現了碳氮雙鍵上的氫共振信號，結合HRMS數據，證實所合成的化合物結構即為4所示。

與化合物4對比，目標化合物1的IR譜中—NH2的氮氫鍵伸縮振動吸收峰消失，同時1H NMR中在3.95和3.99出現了兩個亞甲基上氫的共振峰；13C NMR譜中也相應的在53.9和59.4出現了兩個亞甲基碳的共振信號。結合HRMS數據，證實所合成的化合物結構即為1所示。

比較有意思的是在化合物1的1H NMR中，4－位氮雜環(huán)丙基中的兩個亞甲基上的兩組氫具有不同的化學位移，分別為3.99和3.95；同時在其13C NMR譜中，這兩個亞甲基碳的化學位移分別在59.4、53.9。在通常情況下，這兩個亞甲基應當是等同的，其化學位移也應當相同。在這個化合物中，這種異常的表現可能是因為氮雜環(huán)丙基中的氮原子與芳環(huán)相連，導致該氮原子具有sp2雜化的成分，與芳環(huán)間存在p－π共軛效應，結果使芳環(huán)碳原子與這個氮原子間的C—N鍵有部分雙鍵的成分，致使C—N鍵不能自由旋轉。造成兩個亞甲基的化學環(huán)境不同，進而使其化學位移改變。為了進一步證實這種推斷，我們利用SYBYL－X2.1.1軟件對這個化合物進行了能量最小化，以尋找其優(yōu)勢構象。所得到的這個化合物優(yōu)勢構象如圖3所示?？梢悦黠@地看出在該化合物的優(yōu)勢構象中4－位氮原子呈角錐形，但其角錐高度明顯的低于正常sp3的氮原子。表明其中氮原子為不等性雜化，其雜化形式介于sp3和sp2之間。這種不能自由旋轉的C—N鍵必然導致氮雜環(huán)丙基中兩個亞甲基化學環(huán)境相異（如圖3所示），從而在NMR譜上表現為兩個亞基的上氫和碳有不同的化學位移。

圖3 化合物1的最優(yōu)構象Fig.3 The preferred conformation of product 1

3 結論

本文采用合理可行的合成5－甲基－4－（1－氮雜環(huán)丙基）吡咯并［2，1－f］［1，2，4］三嗪－6－甲酸乙酯的反應路線，合成路線所需原料廉價易得，反應時間短，各步后處理簡單，通過三步反應以43%的總收率獲得目標產物。目標產物的結構通過1H NMR、13C NMR、HRMS、FTIR、熔點進行了表征。目標化合物的生物活性研究正在進行之中。

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