魏鵬東，黎金海

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院，廣東 廣州）

0 引言

隨著生命科學(xué)研究的飛速發(fā)展，惡性腫瘤細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期的調(diào)控、細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)、血管生成及細(xì)胞與胞外基質(zhì)的相互作用等各種基本過(guò)程正在被逐步闡明[1]。蛋白激酶C (Protein kinase C, PKC)是由Nishizaka等人于1977年首次發(fā)現(xiàn)的一組磷脂依賴(lài)性的蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶,是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中重要的酶,廣泛存在于動(dòng)物和微生物等有機(jī)體內(nèi)。一系列研究表明,許多疾病的發(fā)生都與PKC的異常表達(dá)有關(guān)，已經(jīng)有大量關(guān)于從植物、微生物以及動(dòng)物的次生代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)PKC抑制劑的報(bào)道[2-4]合成和發(fā)現(xiàn)新的PKC抑制劑，特別是對(duì)亞型選擇性好的PKC抑制劑具有重要的意義。我們?cè)O(shè)計(jì)合成的N-甲基哌嗪雙吲哚馬來(lái)酰亞胺蛋白激酶抑制劑可以為以后合成相關(guān)的PKC抑制劑及活性的研究打下基礎(chǔ)。

1 儀器及試劑

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器、薄層色譜板、恒溫磁力攪拌器、低溫磁力攪拌器、回流冷凝管、燒杯、分液漏斗、燒瓶、試管、鐵架臺(tái)、MAT95XP 型高分辨率質(zhì)譜儀、VarianMercury-Plus300型核磁共振儀等等。

1.2 試劑

3-溴-1-丙醇、對(duì)甲基苯磺酸吡啶鹽(PPTS)、二氯甲烷、吲哚-3-乙醛酸甲酯、四氫呋喃、丙酮、N-甲基哌嗪、甲醇、乙醇、濃鹽酸、乙酸乙酯、叔丁醇鉀、氯化鈉、吲哚-3-乙酰胺等。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 3-溴-1丙醇四氫吡喃醚的合成

室溫下將3-溴-1丙醇（5g,40mmol）與對(duì)甲基苯磺酸吡啶鹽（Ppts）(1g, 4mmol)加入到干燥的二氯甲烷（50mL）中，在快速攪拌下于30min內(nèi)滴入二氫吡喃（5.04g,60mmol）,滴加完畢后室溫繼續(xù)反應(yīng)，待原料充分反應(yīng)完全后，加水充分?jǐn)嚢?，分離出有機(jī)相并用二氯甲烷萃取水相兩次，合并有機(jī)相，用無(wú)水硫酸鈉干燥，旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器去除溶劑后進(jìn)行真空蒸餾。

反應(yīng)路線(xiàn)

2.2 N-羥丙基四氫吡喃醚-吲哚-3-乙醛酸甲酯（C）的合成

室溫下將化合物N-吲哚-3-乙醛酸甲酯（2.0g, 9.85mmol）加入到經(jīng)4A分子篩干燥過(guò)的DMF中（30mL）,充分?jǐn)嚢?min后加入碳酸銫（3.0g， 9.85mmol），室溫下繼續(xù)攪拌10min后將反應(yīng)體系置于冰浴中攪拌5min，待體系溫度降至0-5℃后，緩慢滴加3-溴-1-丙醇四氫呋喃醚（A）(2.0g, 9.85mmol)。滴加完畢，升至室溫，原料藥反應(yīng)完全后停止反應(yīng)。

產(chǎn)品用柱色譜來(lái)進(jìn)一步提純。篩選合適的洗脫液，以石油醚：乙酸乙酯=1:1作洗脫液洗脫。過(guò)柱一直使用TLC監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有明顯點(diǎn)時(shí)，改用小試管收集，對(duì)各試管分別進(jìn)行點(diǎn)樣，確定其中所含有的物質(zhì)，含相同物質(zhì)的可以合并，最終得到紅褐色產(chǎn)物2.1g，收率為69%。

2.3 3-[1-(3-羥基丙基)-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

將 吲 哚-3-乙 酰 胺(0.50g,2.87mmol)和 化 合 物（C）（1.19g,3.45mmol)加入到四氫呋喃（10mL）中，然后于0 ℃時(shí)慢慢加入叔丁醇鉀(8.61mL,8.61mmol)，加完后室溫繼續(xù)反應(yīng)，TLC監(jiān)測(cè)，反應(yīng)約3h，該產(chǎn)物為（D）。冷卻條件下再加入濃鹽酸去掉保護(hù)基團(tuán)（37%，10mL）,繼續(xù)反應(yīng)約1h。將反應(yīng)液倒入水中，用稀鹽酸調(diào)pH至弱酸性，乙酸乙酯提取。合并有機(jī)相，水洗滌至中性，飽和氯化鈉溶液洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾[5,6]。

產(chǎn)物（E）用柱色譜純化，以二氯甲烷：無(wú)水甲醇=10:1的洗脫劑經(jīng)行洗脫得到紅褐色產(chǎn)物0.82g,產(chǎn)率為62.1%。反應(yīng)路線(xiàn)

2.4 3-[1-(甲磺酸基丙基)-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

將化合物（E）加入到約5mL二氯甲烷中（二氯甲烷已經(jīng)用分子篩干燥過(guò)了，可加入少量四氫呋喃，加速樣品溶解），再加入吡啶及甲磺酸酐(CH3SO2)2O，在室溫下攪拌下反應(yīng)，TLC監(jiān)測(cè)，約3h反應(yīng)完全。最后反應(yīng)得到化合物（F）。粗產(chǎn)物用柱色譜純化，以二氯甲烷：無(wú)水甲醇=20:1為洗脫劑經(jīng)行洗脫得到紅褐色產(chǎn)物（F）0.62g，收率為71%[5]。

反應(yīng)路線(xiàn)

下圖是3-[1-(甲磺酸基丙基)-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的MS圖譜：準(zhǔn)分子離子峰486.1與M+Na（486.49）相符。

2.5 3-[1-[3-(4-甲基哌嗪)丙基]-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

向 F (0.12g,0.25mmol)的DMF(5mL)溶液中加入 N-甲基哌嗪(0.65mL,6.25mmol)，在65℃條件下反應(yīng)24h，分別加入乙酸乙酯(25mL)，水(10mL)，分出有機(jī)層，再經(jīng)飽和食鹽水洗(10mL×2)，無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，旋干，得紅色油狀液，經(jīng)硅膠柱層析(V甲醇：V二氯甲烷=1:9～1:4)，得紅色粉末固體71.2mg，收率61%。1H NMR (DMSO-d6, 300 MHz) δ: 1.76 ～1.91 (m, 2H), 2.10 (t, J=6.49 Hz , 2H), 2.16 (s, 3H), 2.21～ 2.43 (m, 8H), 4.23 (t, J= 4.74 Hz, 2H),6.56 (d, J=7.77 Hz , 1H), 6.60～6.75 (m, 2H), 6.84 (d, J=7.84 Hz,1H), 6.88～7.05 (m, 2 H), 7.34 (d, J=6.84 Hz, 1H), 7.45 (d, J=7.94 Hz, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.76 (s, 1H), 10.89 (s, 1H), 11.66 (bs, 1H);MS m/z: 468 [M+H]+ 。

3 結(jié)果

N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺化合物是吲哚馬來(lái)酰亞胺類(lèi)化合物的衍生物之一，我們以吲哚3-乙醛酸甲酯作為原料，經(jīng)5步反應(yīng)合成了N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺，其結(jié)構(gòu)經(jīng)由MS和1HNMR圖譜得到確證。

反應(yīng)路線(xiàn)

N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺蛋白激酶C抑制劑氫譜

N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺蛋白激酶C抑制劑質(zhì)譜（MS）

準(zhǔn)分子離子峰468.4，與M+H的分子量468.6相符[5-8]。

4 討論

4.1 3-溴-1丙醇四氫吡喃醚的合成

第一步為成醚反應(yīng)，PPTS為催化劑，用四氫吡喃醚保護(hù)醇羥基，以免影響到后續(xù)反應(yīng)。

4.2 N-羥丙基四氫吡喃醚-吲哚-3-乙醛酸甲酯（D）的合成

第二步為親核取代，DMF必須用分子篩干燥，保證在無(wú)水條件下，防止化合物乙醛甲酯基團(tuán)水解；體系需在低溫下進(jìn)行，以免原料和產(chǎn)物發(fā)生分解；每隔1-2小時(shí)，TLC點(diǎn)板，找出最佳的時(shí)間反應(yīng)。反應(yīng)中加入碳酸銫作為催化劑，使吲哚N成為負(fù)離子發(fā)生親核取代反應(yīng)[9]。

4.3 3- [1-(3-羥基丙基)-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

第三步為偶合成環(huán)反應(yīng)，要在強(qiáng)堿叔丁醇鉀催化作用下進(jìn)行。加入叔丁醇鉀后顏色變紅，而且逐漸加深，加完叔丁醇鉀后，反應(yīng)液顏色已經(jīng)變成紫紅色。后面加入濃鹽酸，反應(yīng)液顏色沒(méi)有太明顯的變化。點(diǎn)板監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，因?yàn)榭紤]到脫保護(hù)后有—OH，所以產(chǎn)物極性偏大，TLC跑板跑到比較慢。

4.4 3- [1-(甲磺酸基丙基)-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

第四步為醇甲磺酸化反應(yīng)，加入二氯甲烷已經(jīng)用分子篩干燥過(guò)了，可加入少量四氫呋喃，加速樣品溶解。但是，由于原料中存有馬來(lái)酰亞胺的胺基，容易與甲磺酸酐（CH3SO2）2O反應(yīng)，故一定要控制好溫度和配料比。這步實(shí)驗(yàn)為較嚴(yán)格的操作，各反應(yīng)物和溶劑均不可含水，因?yàn)樗c甲磺酸酐發(fā)生劇烈反應(yīng)。為盡量避免甲磺酸酐在稱(chēng)量過(guò)程中與空氣中的水分反應(yīng)，可用估量法加入一半量。即用小容量瓶稱(chēng)取實(shí)放量的兩倍，再估量地快速加入一半。

4.5 3-[1-[3-(4-甲基哌嗪)丙基]-3-吲哚]-4-(3-吲哚)-1-H-吡咯-2,5-二酮的合成

第五步反應(yīng)為親核取代反應(yīng)，甲磺酸基是較好地離去基團(tuán)，被N-甲基哌嗪取代得到目標(biāo)產(chǎn)物。反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需要TLC監(jiān)控反應(yīng)情況。

4.6 目標(biāo)產(chǎn)物的合成意義

本研究合成的N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺是一種新的PKC抑制劑，實(shí)驗(yàn)經(jīng)改進(jìn)和探索，我們的合成路線(xiàn)產(chǎn)率較高，合成時(shí)間較短，合成條件較成熟。該化合物經(jīng)光環(huán)化反應(yīng)還可以轉(zhuǎn)變成吲哚咔唑類(lèi)化合物，吲哚咔唑類(lèi)化合物既是PKC抑制劑，又是細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)抑制劑，有望開(kāi)發(fā)成抗腫瘤藥物。

5 結(jié)論

本文主要內(nèi)容是利用藥物設(shè)計(jì)的基本原理對(duì)雙吲哚馬來(lái)酰亞胺類(lèi)化合物進(jìn)行設(shè)計(jì)、合成。作者以吲哚-3-乙醛酸甲酯作為起始原料，首先與四氫吡喃保護(hù)的3-溴丙醇進(jìn)行N-烷基化反應(yīng)，然后與吲哚-3-乙酰胺偶合得到雙吲哚馬來(lái)酰亞胺化合物，接著進(jìn)行甲磺酸化反應(yīng)，最后與N-甲基哌嗪進(jìn)行親核取代反應(yīng)得到目標(biāo)化合物N-甲基哌嗪烷基雙吲哚馬來(lái)酰亞胺。目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)MS、1HNMR確認(rèn)。另外，我們對(duì)N-甲基哌嗪雙吲哚馬來(lái)酰亞胺化合物合成路線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，例如反應(yīng)的最佳溫度，配料比等反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)的影響，以提高反應(yīng)的收率。目標(biāo)化合物從結(jié)構(gòu)上來(lái)看它應(yīng)該有較好的親水性，這些性質(zhì)對(duì)于藥物來(lái)說(shuō)非常重要。目標(biāo)化合物對(duì)熱不穩(wěn)定，應(yīng)該在低溫條件下保存。