李玉江，趙 偉，郭曉河，陶 樂，張 祥，張海艷，趙天增,

鹽酸馬尼地平的核磁共振數(shù)據(jù)解析

李玉江1，趙 偉1，郭曉河1，陶 樂1，張 祥1，張海艷2，趙天增1,2*

1. 河南省科學(xué)院 高新技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002；2. 河南省科學(xué)院 天然產(chǎn)物重點實驗室，河南 鄭州 450002

鹽酸馬尼地平是第三代合成降壓新藥．本文利用一維、二維核磁共振（NMR）技術(shù)，包括1H NMR、13C NMR DEPT-135、1H-1H NOESY、1H-1H COSY、1H-13C HSQC和1H-13C HMBC，對其1H和13C NMR信號進(jìn)行了全歸屬，進(jìn)一步確證了其分子結(jié)構(gòu)．同時，對其1H NMR和13C NMR譜中一些異常信號進(jìn)行了討論．

液體核磁共振（NMR）；結(jié)構(gòu)確證；二維核磁共振；鹽酸馬尼地平；14N核的四極弛豫

引 言

鹽酸馬尼地平（manidipine hydrochloride），化學(xué)名為1,4-二氫-2,6-二甲基-4-間硝基苯基-3,5-吡啶二羧酸甲酯-2-(4-二苯甲基-1-哌嗪基)乙酯鹽酸鹽，分子結(jié)構(gòu)如圖1所示．它是一種臨床效果良好的心血管治療藥物．作為第三代二氫吡啶類鈣離子拮抗劑，鹽酸馬尼地平克服了第一代鈣拮抗劑（代表性藥物：硝苯地平、尼卡地平等）作用時間短、需多次給藥和第二代鈣拮抗劑（代表性藥物：尼群地平、尼莫地平等）藥效大多不太理想的缺陷，對血管平滑肌中的壓力敏感性鈣離子內(nèi)流具有高度選擇性和持久性抑制作用[1,2]，并能深深地定位于血管細(xì)胞膜的脂質(zhì)層，在這里富集并慢慢擴(kuò)散進(jìn)入鈣通道所在的脂質(zhì)雙層，逐漸起效．因此，鹽酸馬尼地平藥效作用時間長，并且不會導(dǎo)致由血壓突然下降引起的心臟和外周交感神經(jīng)激活[3-5]．該藥通常的合成方法是以哌嗪為起始原料合成N-羥乙基哌嗪，經(jīng)雙乙烯酮酰化，再與間硝基苯甲醛、3-氨基丁烯酸甲酯縮合得到馬尼地平，最后經(jīng)氯化氫甲醇溶液成鹽后得到．通常采用紅外光譜、元素分析、X-粉末衍射和差熱分析（DSC）等方式進(jìn)行檢測[6,7]．

圖1 鹽酸馬尼地平的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子編號

核磁共振（NMR）波譜是藥物分析的重要工具之一[8-12]．迄今為止，文獻(xiàn)報道中僅有鹽酸馬尼地平的1H NMR數(shù)據(jù)[13]，且部分?jǐn)?shù)據(jù)異常；而其13C NMR數(shù)據(jù)尚未見報道．本文采用DMSO-6+D2O雙溶劑，利用一維和二維NMR技術(shù)，包括1H NMR、13C NMR、DEPT-135、1H-1H COSY、1H-1H NOESY、1H-13C HSQC、1H-13C HMBC，對鹽酸馬尼地平的1H和13C NMR信號進(jìn)行了解析，進(jìn)一步確證了它的結(jié)構(gòu)．

1 實驗部分

鹽酸馬尼地平由許昌恒生制藥有限公司提供．0.015 0 g鹽酸馬尼地平溶于600 μL DMSO-6（購于Sigma-Aldrich公司，>99.9%）和10 μL D2O（購于Sigma-Aldrich公司，>99.9%），以四甲基硅烷（TMS，H0.00，C0.0）為內(nèi)標(biāo)，所有的NMR實驗均在Agilent Technologies 400MR超導(dǎo)NMR譜儀上完成，實驗溫度為25 ℃，1H NMR和13C NMR的工作頻率分別為399.79 MHz和100.52 MHz．1H NMR、13C NMR和DEPT-135采用標(biāo)準(zhǔn)脈沖程序，譜寬分別為6 410.3 Hz、25 000.0 Hz和25 000.0 Hz. 2D NMR均采用標(biāo)準(zhǔn)脈沖程序．1H-1H COSY的2維（1H）和1維（1H）譜寬均為5 186.7 Hz，采樣數(shù)據(jù)點陣2×1=1 024×256，累加次數(shù)為8；NOESY的2維（1H）和1維（1H）譜寬為5 186.7 Hz，混合時間為0.2 s，采樣數(shù)據(jù)點陣2×1=1 024×256，累加次數(shù)為16．1H-13C HSQC的2維（1H）和1維（13C）譜寬分別為5 186.7 Hz和20 105.6 Hz，采樣數(shù)據(jù)點陣2×1=1 024×256，累加次數(shù)為8；1H-13C HMBC的2維（1H）和1維（13C）譜寬分別為5 186.7 Hz和24 125.5 Hz，采樣數(shù)據(jù)點陣2×1=1 024×256，累加次數(shù)為16．

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽酸馬尼地平的NMR數(shù)據(jù)解析

鹽酸馬尼地平的13C NMR和DEPT-135譜（圖2）顯示25個碳峰，包括伯碳和叔碳：C18.6、18.9、39.3、51.5、74.1、121.7、121.9、128.4、129.1、129.8、130.2、134.5；仲碳：C48.2、49.7、54.7、58.8；季碳：C99.9、101.9、137.9、146.8、148.2、148.9、149.9、166.6、167.7．

圖2 鹽酸馬尼地平的13C NMR和DEPT-135譜

根據(jù)質(zhì)子的化學(xué)位移規(guī)律和偶合分裂情況[14]，1H NMR譜（圖3）中H3.55（3H, s）歸屬為H-16．根據(jù)碳原子化學(xué)位移規(guī)律[15]，13C NMR和DEPT-135譜（圖2）中C166.6、167.7應(yīng)歸屬為C-17和C-15，二者可進(jìn)一步通過1H-13CHMBC譜（圖4）中H-16與C-15的相關(guān)加以區(qū)分．在HMBC譜中，C166.6與H4.41（2H, m）、4.99（1H, s）相關(guān)，C167.7與H-16和H4.99相關(guān)，確證C166.6、167.7分別歸屬為C-17和C-15，H4.99歸屬為H-4，H4.41歸屬為H-18．C39.3在1H-13CHSQC譜（圖5）中與H-4相關(guān)，歸屬為C-4．1H-1H NOESY譜圖（圖S1，掃描文章首頁OSID碼，或在文章網(wǎng)絡(luò)版查看附件）顯示，H-16與H2.28（3H, s）相關(guān)，H2.28歸屬為H-7，則H2.36（3H, s）為H-8．由1H-13C HSQC譜（圖5）相關(guān)，將表明C18.6、18.9分別歸屬為C-7和C-8．

圖3 鹽酸馬尼地平的1H NMR譜

圖4 鹽酸馬尼地平的1H-13C HMBC譜

圖5 鹽酸馬尼地平的1H-13C HSQC譜

在1H-13C HMBC譜（圖4）中，季碳C99.9與H-8、H-4，季碳C101.9與H-7、H-4，季碳C146.8與H-7、H-4，季碳C148.9與H-8、H-4相關(guān)，由于C-2、C-6與氮原子相連，相比C-3、C-5，化學(xué)位移處于更低場，得到C99.9、101.9、146.8、148.9歸屬為C-5、C-3、C-2、C-6．

H-10、H-12、H-13、H-14處在9，11-二取代苯上構(gòu)成ABCD系統(tǒng)[16]．位于NO2取代鄰位的H-10、H-12處于較低場，對位H-14處于次低場，間位H-13處于較高場，再根據(jù)偶合分裂情況，H7.95（1H，t，=2.0 Hz）歸屬為H-10，H7.86（1H，m）歸屬為H-12，H7.68（1H，dt，=7.6/2.0 Hz）歸屬為H-14，H7.48（1H，m）歸屬為H-13．1H-1H COSY譜（圖6）中H-12/H-13和H-13/H-14相關(guān)信號進(jìn)一步證實上述分析的正確．1H-13C HSQC譜（圖5）相關(guān)信號表明C121.9、121.7、134.5、130.2分別歸屬為C-10、C-12、C-14、C-13．1H-13C HMBC譜（圖4）顯示，季碳C149.9與H-4、H-13遠(yuǎn)程相關(guān)，季碳C148.2與H-13、H-14、H-12、H-10相關(guān)，表明C149.9、148.2分別歸屬為C-9、C-11．

H-19、H-20/23、H-21/22、H-24均為氮原子鄰位碳原子上的質(zhì)子，根據(jù)質(zhì)子化學(xué)位移規(guī)律和偶合裂分情況，將H3.08（4H，m）、3.49（6H，m）、5.32（1H，brs）初步歸屬為上述質(zhì)子．H-24處于2個苯環(huán)去屏蔽區(qū)，處于較低場，因此將H5.32（1H，brs）歸屬為H-24；H-21/22處于兩個苯環(huán)屏蔽區(qū)，處于較高場，因此將H3.08（4H，m）歸屬為H-21/22；剩下H3.49（6H，m）應(yīng)歸屬為H-19、H-20/23．1H-13C HSQC譜（圖5）中相關(guān)信號顯示：C54.7、49.7（包含2個碳原子）、48.2（包含2個碳原子）、74.1分別歸屬為C-19、C-20/23、C-21/22、C-24．1H-13C HMBC譜（圖4）中C54.7與H-18相關(guān)，C49.7與H3.08相關(guān)，1H-1H COSY譜（圖6）中H-18/H-19、H-20/H-21和H-22/H-23相關(guān)信號進(jìn)一步證實上述歸屬的正確性．

圖6 鹽酸馬尼地平的1H-1H COSY譜

2個苯環(huán)同與C-24相連，共包含10個質(zhì)子，每個苯環(huán)上5個質(zhì)子構(gòu)成AA’BB’C系統(tǒng)，且對應(yīng)部分化學(xué)位移相同．根據(jù)氫化學(xué)位移規(guī)律和偶合裂分情況，H7.75（4H，m）歸屬為H-26/30/32/36，7.48（4H，m）歸屬為H-27/29/33/35，7.36（2H，m）歸屬為H-28/34，可進(jìn)一步通過1H-1H COSY譜（圖6）中H-28與H-27/29，H-34與H-33/35相關(guān)予以確認(rèn)．根據(jù)1H-13C HSQC譜（圖5），將C128.4、129.8、129.1分別歸屬為C-26/30/32/36、C-27/29/33/35、C-28/34．1H-13C HMBC譜（圖4）顯示，C137.9（季碳）與H-24、H-27/29/33/35、H-26/30/32/36相關(guān)，表明C137.9歸屬為C-25/31．鹽酸馬尼地平的1H、13C NMR信號的數(shù)據(jù)及歸屬見表1．

表1 鹽酸馬尼地平的13C和1H NMR歸屬

續(xù)表1

a受四極矩效應(yīng)影響較大.

2.2 鹽酸馬尼地平異常信號的討論

鹽酸馬尼地平在CDCl3中溶解度較差，所以我們首先選用DMSO-6作溶劑．但是鹽酸馬尼地平結(jié)構(gòu)中位于19、20、21、22、23、24位的碳原子和氫原子此時觀察不到信號，或者出現(xiàn)平峰，致使其結(jié)構(gòu)很難用NMR譜圖進(jìn)行解析．

稱取0.150 g鹽酸馬尼地平溶于600 μL DMSO-6，依次加入5 μL、10 μL和15 μL D2O，1H NMR譜圖顯示：加入5 μL D2O后，譜圖明顯改善；加入10 μL D2O后，這幾個位置上的碳原子和氫原子信號很好地在譜圖上得以展現(xiàn)；加入15 μL D2O的圖譜和10 μL D2O圖譜相比，無明顯變化．這種異常現(xiàn)象是由14N核的電四極矩效應(yīng)造成的．自旋量子數(shù)> 1/2的原子核都具有核四極矩[14]，核四極矩將對1H、13C核周圍磁場產(chǎn)生影響．鹽酸馬尼地平分子中鹽酸的H+與哌嗪上的氮原子結(jié)合，使得與氮相連的碳原子及與其相連的質(zhì)子處于不對稱環(huán)境，14N核的四極矩效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致與氮原子相連的19、20、21、22、23、24位上的13C NMR和1H NMR信號出現(xiàn)異常．加入D2O后，與哌嗪上14N結(jié)合的鹽酸的H+回到D2O中，分子恢復(fù)了本身的對稱性，14N核的電四極矩效應(yīng)減弱．實驗證實馬尼地平以（DMSO-6+D2O+HCl）作溶劑的1H NMR譜圖（圖S2，掃描文章首頁OSID碼，或在文章網(wǎng)絡(luò)版查看附件）與鹽酸馬尼地平用DMSO-6+D2O作溶劑時完全一致．

3 結(jié)論

本文采用（DMSO-6+D2O）雙溶劑，通過一維和二維NMR技術(shù)，對鹽酸馬尼地平的1H和13C NMR信號進(jìn)行了歸屬，為鹽酸馬尼地平的研究和檢測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．

致謝

感謝河南省科技重點研發(fā)與推廣專項的資助．

利益沖突

無

附件材料

圖S1 鹽酸馬尼地平的1H-1H NOESY譜.

圖S2 馬尼地平在DMSO+D2O+HCl中的1H NMR譜.

[1] SHIBOUTA Y, KITAYOSHI T, KITOH G, et al. Calcium channel blocking action of franidipine hydrochloride (CV-4093.2HCl) in vitro and in vivo[J]. J Pharmacol Exp Ther, 1988, 48(4): 463-472.

[2] LV Y J, CHI X N, GU Z Y. Cosistency evaluation of dissolubility of manidipine hydrochloride tablet generic and original preparation[J]. China Pharmacy, 2015, 26(30): 4291-4294.

呂亞軍, 蚩曉娜, 谷志勇. 鹽酸馬尼地平片仿制藥和原研藥的溶出度一致性評價[J]. 中國藥房, 2015, 26(30): 4291-4294.

[3] OKABE K, TERADA K, KITAMURA K, et al. Selective and long lasting inhibitory actions of the dihydropyridine derivative, CV-4093, on calcium currents in smooth muscle cells of the rabbit pulmonary artery[J]. J Pharmacol Exp Ther, 1987, 243(2): 703-710.

[4] CHEER S M, MCCLELLAN K. Manidipine：a review of its use in hypertension[J]. Drugs, 2001, 61(12): 1777-1799.

[5] RICHY F F, LAURENT S. Efficacy and safety profiles of manidipine compared with amlodipine:A meta-analysis of head-to-headtrials[J]. Blood Pressure, 2011, 20(1): 54-59.

[6] XIAO F Q, LIU X T, ZHENG Z C, et al. Synthesis of manidipine hydrochloride[J]. Chinese Journal of Pharmaceuticals, 2004, 35(2): 65-66.

肖方青, 劉旭桃, 鄭正春, 等. 鹽酸馬尼地平的合成[J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志, 2004, 35(2): 65-66.

[7] MEGURO K, AIZAWA M, SOHDA Y, et al. New 1,4-dihydropyridine derivatives with potent and long-lasting hypotensive effect[J]. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 1985, 33(9): 3787-3797.

[8] LIU Y, BAI J, ZHAO Z, et al. Effects of methanol and DMSO on assaying illegal addition offluoxetine hydrochloride by19F-qNMR[J]. Chinese Journal of New Drugs, 2020, 29(2): 220-223.劉陽, 白潔, 趙莊, 等. 甲醇和二甲基亞砜對19F核磁共振定量法測定鹽酸氟西汀非法添加的影響[J]. 中國新藥雜志, 2020, 29(2): 220-223.

[9] LU A M, JIANG H M, LV B, et al. Quantitative determination of caffeine in beverages by1H NMR with internal standard method[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2014, 37(6): 119-124.

盧愛民, 蔣紅梅, 呂波, 等. 核磁共振氫譜內(nèi)標(biāo)法測定飲料中咖啡因含量[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2014, 37(6): 119-124.

[10] XU X J, WANG X Y, ZHAO J Y, et al. The study on quantitative hydrogen nuclear magnetic resonance[J]. Guangdong Chemical Industry, 2020, 4(47): 86-88.

徐雪晶, 萬向勇, 趙錦漪, 等. 氫核磁共振定量法初探[J]. 廣東化工, 2020, 4(47): 86-88.

[11] WANG Y L, WANG X L, WANG Z W. Spectral analyses and structural elucidation of Azilsartan[J]. Chinese J Magn Reson, 2019, 36(3): 350-358.

王亞蘭, 王曉靜, 王志偉. 阿齊沙坦的波譜學(xué)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)確證[J]. 波譜學(xué)雜志, 2019, 36(3): 350-358.

[12] WANG S H, ZHANG J D, YIN X M, et al. NMR assignments of 6-(4-chlorphenoxy)-tetrazolo[5,1-a]phthalazine[J]. Chinese J Magn Reson, 2020, 37(3): 390-398.

王思宏, 張敬東, 尹秀梅, 等. 6-(4-氯苯氧基)四唑并[5,1-a]酞嗪的核磁共振譜峰歸屬[J]. 波譜學(xué)雜志, 2020, 37(3): 390-398.

[13] KAJINO M, WADA Y, NAGAI Y, et al. Synthesis and biological activities of optical isomers of 2-(4-diphenylmethyl-1-piperazinyl) ethylmethyl1,4-dihydro-2,6-dimethyl-4-(3-nitrophenyl)-3,5-pyridinedicarboxylate(manidipine)dihydrochloride[J]. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 1989, 37(8): 2225-2228.

[14] 趙天增. 核磁共振氫譜[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 1983.

[15] 趙天增. 核磁共振碳譜[M]. 鄭州: 河南科學(xué)技術(shù)出版社, 1993.

[16] 趙天增, 秦海林, 張海燕, 等. 核磁共振二維譜[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.

NMR Data Analysis of Manidipine Hydrochloride

1，1，1，1，1，2，1,2*

1. High&New Technology Research Center of Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450002, China;2. Key Laboratory of Natural Products, Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450002, China

Manidipine hydrochloride is the third generation of new synthetic antihypertensive drugs. The structure of manidipine hydrochloride was confirmed with 1D and 2D nuclear magnetic resonance (NMR) techniques, such as1H NMR,13C NMR, DEPT-135,1H-1H COSY,1H-1H NOESY,1H-13C HSQC, and1H-13C HMBC. Some abnormal signals in1H NMR and13C NMR spectra were further discussed.

liquid-state NMR, structural elucidation, 2D NMR, manidipine hydrochloride, quadrupolar relaxation of14N nucleus

O656.4

A

10.11938/cjmr20202853

2020-09-21;

2020-11-20

河南省重點研發(fā)與推廣專項(192102310407).

* Tel: 0371-65724692, E-mail: tianzeng_zhao@163.com.