含哌嗪基7-溴噻吩并[3,2-d]嘧啶抗癌试剂的设计与合成.pdf

第 2 4卷第 8 期 2 0 1 2年 8月 化 学 研 究 与 应 用 Che mica l Res e a r ch a n d Ap plica t io n Vo 1 2 4 No 8 Au g 2 01 2 文章编号 1 0 0 4 1 6 5 6 2 0 1 2 0 8 1 2 4 7 0 4 含哌嗪基 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶抗癌 试 剂 的设计 与合成 蒋达洪 彭进松 1 广东石油化工学院化学与生命科学学院 广东茂名5 2 5 0 0 0 2 东北林业大学理学院 黑龙江哈尔滨1 5 0 0 4 0 摘要 为寻找以蛋白酪氨酸激酶为靶点的新型抗癌试剂 本文设计与合成了系列含哌嗪基的7 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶衍生物 以巯基乙酸为原料 经六步反应得 4 一 氯一 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶母核 再与不同的哌嗪衍 生物在添加三乙胺作碱的条件下反应 制备了五个未见报道的含哌嗪基 7 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶化合物 结 构 经 H N MR和 H R M S表征 关键词 哌嗪 噻吩并 3 2 d 嘧啶 设计 抗癌试剂 中图分类号 0 6 2 6 1 3 文献标识码 A D e s ig n a n d s y n t h e s is o f 7 b r o mo t h ie n o 3 2 d p y r imi d in e d e r iv a t iv e s c o n t a inin g pip e r a z ine uni t a s a nt ica nce r a g e nt s J I ANG Da h o n g P ENG J in s o n g 1 D e p a r t m e n t o f C h e m is t ry a n d L if e S cie n ce G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f P e t r o ch e m i ca l T e ch n o lo g y Ma o mi n g 5 2 5 0 0 0 C h in a 2 C o ll e g e o f S ci e n ce N o r t h e a s t F o r e s t r y U n i v e rsi t y H a e r b i n 1 5 0 0 4 0 C h i n a A b s t r a ct I n t h e q u e s t f o r n o v e l p rot e in t y r o s in e k in ase i n h i b i t o rs a s p u t a t i v e a n t i cance r a g e n t s a s e rie s o f 7 b rom o t h i e n o 3 2 d p y r imid i n e s co n t a i n i n g a p ip e r t m in e u n it we r e d e s ig n e d and s gnt h e s iz e d S t a r t i n g f r o m me roa p t o a ce t ic a ci d 7 b r o mo 4 e h lo rot h ie n o 3 2 d p y r i mi d in e w a s o b t a i n e d b y 6 s t e p r e a ct io n s F i v e n o v e l 7 b r o m o t h ie n o 3 2 d p y r im i d i n e s co n t a i n i n g a p i p e r a z i n e u n it w e r e s y n t h e s i z e d th ro u g h t h e r e a ct i o n s b e t w e e n t h e 7 b r o m o 4 ch lo r o t h i e n o 3 2 d p y r im id in e a n d p i p e r a z i n e d e riv a t i v e s in th e p r e s e n ce o f Et 3 N T h e s e n e w co mp o u n d s we r e c h a r a c t e ri z e d w it h H NMR a n d HRMS Ke y wo r d s p ip e r a z i n e t h ie n o 3 2 d p y r im i d i n e d e s i gn a n t ie a n ce r a g e n t 噻吩并嘧啶类化合物具有重要的生理潘陛和药 物活性 在新药开发中常常以它们作为先导化合物进 行研究 最近 有研究发现噻吩并 2 3 一 d 嘧啶结构 对叶酸受体 和蛋 白酪氨酸激酶 具有抑制作 用 从而有可能发展成为新一代抗癌药物 J 因此 设计与合成系列噻吩并嘧啶衍生物在抗癌新药的发 现中具有特殊意义 成为人们研究热点之一 哌嗪结构片断可以改善药物 的水溶性 广泛 出现在一些已上市 的蛋白酪氨酸激酶抑制剂药 物 中 如伊马替尼 达沙替尼等 J 本文将哌嗪结构 接人噻吩并嘧啶母核 并利用生物 电子等排原理 将文献报道具有抗癌活性 的噻吩并 2 3 d 嘧啶 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 2 5 修回 日期 2 0 1 2 01 0 9 基金项 目 广东石油化工学 院博士科研启动项 目 2 0 1 0 b 3 资助 联系人简介 蒋达洪 1 9 7 6 一 男 讲师 主要从事有机合成及药物合成研究 E m a i l j i a n g d h 0 3 1 6 3 C o rn 1 2 4 8 化 学 研 究 与 应 用 第2 4卷 变换成噻吩并 3 2 d 嘧啶 设计 了一类结构新颖 的含哌嗪基 7 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶衍生物 7 a一 7 e 作为 P T K s 小分子抑制剂 初步的体外活性实 验结果表明 此类化合物对某些癌细胞具有 良好 的抑制作用 j 以巯基 乙酸为起始 原料 经与乙 醇酯化 M i ch a e l加成与环化 与甲酰胺缩合成环 噻吩环溴代 嘧啶环氯代得到共同中间体4 一 氯一 7 HS o H Et OH ca t H2 SO4 O r eflux 8 0 1 1 实验部分 9 2 CI N N OH 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 6 6与哌嗪单甲酰胺衍 生物经亲核取代合成 了 5个未见文献报道的噻吩 并 3 2 d 嘧啶类化合物 所合成 的化合物 和部 分中间体经 H N MR和 H R MS鉴定 确定了它们的 结构 该合成路线共六步 总收率在 2 4 3 0 合 成路线如下 O 笔EtOH bi S H N二 1 O am c n 1 B I OAc 1 2 0 C B 65 H CN N R B r b Pr OH Et 3 N 8 5 C 7 2 8 9 6 化合物 7 a R 4 F Y ie ld 7 8 7 b 4一Cl 7 5 1 1 实验仪器与试剂 H N MR用 B r u k e r 3 0 0 MHz 型超导核磁仪测 定 C D C 1 为溶剂 r I MS为 内标 质谱用 P S I MS G ly B r u k e r D a h o n ics I n c 傅立 叶变换离子 回旋共 振高分辨质谱仪测定 温度计未经校正 所用试剂 均为国产分析纯 使用前未经进一步处理 哌嗪单甲酰胺衍生物按我们实验室前期工作 自 制 巯基乙酸乙酯按文献方法制备 J 表征数 据与文献值符合 1 2 3 一 氨基噻吩 2 甲酸乙酯 3 的合成 取 1 2 0 g 1 0 to o 1 巯基 乙酸 乙酯溶 于 1 0 0 0 m L乙醇 中 然后加入 1 3 6 g 2 0 mo 1 乙醇钠 搅拌 下待乙醇钠溶解 完全后 将反应 体 系置于 冷水浴 中 再将 8 8 g 2 一 氯丙烯腈 1 0 m o 1 溶于 1 0 0 m L 乙醇 中通过恒压滴液漏斗于 3小时 内缓慢加入到 反应体 系 中 在 2 0 2 5 C之 间搅 拌 过 夜 2 4 h T L C跟踪反应 待 反应完毕 浓缩 反应液 然后加 入 5 0 0 mL冰水溶解粘稠残余物 用 乙酸 乙酯萃取 POCI r efl u x 8 2 厂 p l R 7 a 7e 7e 7d 7e 4 Br 4 NO2 2 C1 89 7 3 7 2 三次 3 o o m L x 3 无水硫 酸镁 干燥 过滤 所得 溶液浓缩 经柱层 析纯化得淡 黄色液体 3 一 氨基 噻 吩 2 甲酸 乙酯 产 率 8 6 o 1 H N M R 3 0 0 MH z C D C 1 3 7 2 3 7 2 4 1 H d J 5 3 Hz 6 5 0 6 5 2 1 H d J 5 3 n z 6 0 0 2 H b r 4 2 4 4 3 1 2 H q J 7 1 nz 1 3 0 1 3 5 3 H t J 7 1 H z 表征数据与文献值符合 1 3 噻吩并 3 2 一 d 嘧啶4 3 H 一 酮 4 的合成 将 1 2 0 g 3 一 氨基 噻吩 2 一 甲酸 乙酯 3 7 0 0 m mo 1 加 入 到 1 5 m L甲酰 胺 中 混 合 物 加 热 到 1 4 0 反应 5小时 冷却 加入 3 0 m L蒸馏水 产生 大量固体 过滤 所得滤饼水洗 2次 3 0 mL x 2 真空干燥得 白色固体噻吩并 3 2 d 嘧啶4 3 H 一 酮 4 9 8 g 产率 9 2 H N MR 3 0 0 MH z D M S O d 6 6 1 2 5 1 H b r 8 1 5 1 H s 8 1 7 8 1 9 1 H d J 5 1 H z 7 3 9 7 4 1 1 H d J 5 1 H z 表征数据与文献值符合 1 4 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 4 3 H 一 酮 5 的合成 1 m L溴素 2 o 6 m m o 1 溶 于 3 m L冰醋酸 中 缓慢滴 加 到 溶有 1 g噻 吩并 3 2 d 嘧 啶4 酮 6 5 8 mmo 1 的 3 4 mL冰醋酸中 加热到 1 2 0 回 洲 N 一 S 第 8期 蒋达洪等 含哌嗪基 7 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶抗癌试剂的设计与合成 l2 4 9 流反应 8 小时 冷却到室温 然后加入到饱和的碳 酸氢钠水溶液 中 析 出淡 黄色 固体 过 滤 干燥得 白色 固体 5 0 9 8 g 产率 6 5 H N MR 3 0 0 M Hz C D C I 3 6 1 2 0 8 1 2 1 3 b r 2 H 9 1 1 s 1 H 8 O 9 s 1 H 表征数据与文献值符合 1 5 4 一 氯 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 6 的合成 2 3 1 0 mg 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶4 3 H 酮 5 1 0 m mo 1 溶于 8 mL P O C I 中 加热回流 3小 时 冷却到室温 然后倒人到饱和的碳酸氢钠冰水溶 液中 用乙酸乙酯萃取 无水硫酸镁干燥 浓缩 以石 油醚 乙酸乙酯 1 0 1为洗脱剂在硅胶柱上进行柱层 析 得白色固体 6 产率 8 2 o I H N M R 3 0 0 M H z C D C 1 3 9 1 2 s lI t 8 0 7 s 1 i i 表征数据与文 献值符合 J 1 6 7 a 7 e的合成 将 0 0 0 1 to o l 的哌嗪单 甲酰胺衍生物和 0 0 0 1 too l 的 4 一 氯 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 6 置于一圆 底烧瓶 中 加人 5 mL异丙醇溶解并加人 0 1 5 g三 乙胺 然后加热搅拌回流下放置过夜 向反应液 中加入水稀释 用 乙酸乙酯提取生成物 分出有机 层 水层再用乙酸乙酯萃取 2次 合并有机层并 依次用水和饱和食盐水洗 3次 向有机相中加人 无水硫酸镁干燥 过滤 滤液旋蒸后 以乙酸乙酯 为 洗脱剂在硅胶柱上柱层析分离得目标化合物 7 a 7eo 7 a 产率 7 8 H N MR 3 0 0 MH z C DC 1 3 6 8 7 2 1 H s 7 8 1 1 H s 7 3 0 7 3 4 2 H m 6 9 8 7 0 4 2 H t 8 6 I I z 6 3 3 1 H b r 4 1 4 4 1 7 4 H m 3 7 3 3 7 6 4 H m H R MS E S I m M H e a le d f o r C l 7 H1 6 B r F N 5 O S 4 3 6 0 2 4 3 f o u n d 4 3 6 0 2 3 5 7 b 产率 7 5 H N M R 3 0 0 M H z C D C 1 3 6 8 7 2 1 H s 7 8 1 1 H s 7 2 5 7 3 4 4 H m 6 3 8 1 H b r 4 1 3 4 1 7 4 I I m 3 7 3 3 7 6 4 H m HR MS E S I m z M N a ca le d f o r C 1 7 H l5 Br C1 N5 Na OS 4 7 3 9 7 6 7 f o u n d 47 3 9 7 59 7 c 产率 8 9 H N M R 3 0 0 M H z C D C 1 3 8 7 2 1 H s 7 8 1 1 H s 7 4 0 7 4 3 2 H d 6 7 I I z 7 2 6 7 2 9 2 H d 6 7 H z 6 4 1 1 H h r 4 1 3 4 1 6 4 H m 3 7 3 3 7 6 4 H m H R M S E S I m z M N a ca l cd f o r C l 7 H t5 Br 2 N5 Na OS 52 0 1 96 7 f o u nd 51 9 9 2 5 2 7 d 产率 7 3 H N Mr t 3 0 0 MH z C D C 1 8 8 7 4 1 H s 8 1 2 8 1 6 2 H m 7 8 2 1 H s 7 3 0 7 5 4 2 H m 7 0 3 1 H b r 4 1 6 4 1 9 4 I I m 3 7 5 3 7 7 4 H m H R MS E S I m z M N a ca lcd f o r C l 7 Hl 5 B r N 6 N a O 3 S 4 8 5 O O O 7 f o u n d 4 8 5 O 01 9 7 e 产率 7 2 H N MR 3 0 0 MH z C D C 1 3 艿 8 7 2 1 H s 8 1 7 8 2 1 1 H m 7 8 1 1 H s 7 3 4 7 3 7 1 H m 7 2 6 7 2 7 1 H m 6 9 9 7 0 3 2 H m 4 1 6 4 2 6 4 H m 3 7 8 3 8 1 4 H m H R M S E S I m z M N a ca lcd f o r C l 7 Hl5 Br C1 N Na OS 4 73 9 7 67 f o u n d 47 3 9 7 5 4 2 结果与讨论 2 1 薄层色谱 T L C 分析 选取乙酸乙酯和石油醚的混和溶剂为基本展 开体系 测定 不同展 开剂 比例对 4 氯 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 6 蜀值的影响 得到最佳展开剂比 例为 乙酸 乙酯 石油醚 1 1 0 此时 6的 尺 f 值为 0 2 2 2 碱的添加对 目标产物产率的影响 4 氯 7 一 溴噻吩并 3 2 一 d 嘧啶与芳胺的反应 一 般在异丙醇 中直接加 热即可进行 反应完毕将 生成的固体滤出 用乙醚洗涤后 即为 目标产物 本实验首先尝试此方法合成 7 a 采用 T L C跟踪检 测 发现几乎得不到产物 由此推测 这可能是因 为哌嗪环上的氮原子发生了部分质子化 进而降低 了其亲核l 生 所致 因此反应在碱性环境下进行是必 要的 分别添加 N a O H N a 3 P O 4 K 2 C O 3 E t 3 N D I P A 作碱 在异丙醇中 6 0 o 下反应过夜 结果见表 1 由表 1 可见 除 N a O H外 无机碱虽然能够促 进此类反应 但产率不高 实验证明以三乙胺作 碱效果最好 表 1 不 同的碱对产率的影响 T a b l e 1 E f f e ct o f b a s e o n y i e l d 1 2 5 0 化 学 研 究 与 应 用 第 2 4卷 反应条件 6 0 0 0 1 too 1 哌 嗪单 甲酰芳胺 0 0 0 1 to o 1 碱 O 0 1 5 m o 1 异丙醇 5 m L 6 0 C 下搅拌过夜 分离产率 D I P A d iis o p r o p y la min e 2 3 反应温度对产率的影响 添加三乙胺使反应在 碱性环境 中进行 以异 丙 醇 为溶 剂 改 变 反 应 温度 5 0 6 5 7 0 o I 7 5 C 回流 T L C跟 踪 检测 发 现 反 应 温 度 为 5 0 过夜 后仍 然有部 分原 料没有 反应 实 验表 明 随着反应温度的升高 目标化合物产率缓慢上 升 在 回流的情况下达到最大值 7 8 2 4 系列 目标化合物的合成 在获得最佳反应条件后 将 此反应条件应用 于化合物 7 b一 7 e的合成 由合成路线可知 哌嗪单 甲酰芳胺 的芳 基上 不 同电性和空间位置的取代基对反应基本没有影 响 均能获 得 比较满意 的产率 在相 同反应 条件 下尝试了哌嗪与4 一 氯 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶的 参考文献 1 D e n g Y Z h o u X D e s m o u l in S e t a1 S y n t h e s i s a n d b io l o g i cal a ct i v i t y o f a n o v e l s e r i e s o f 6 s u b s t i t u t e d T h ie n o 2 3 一 d p mi d i n e a n t i fo la t e i n h i b i t o r s o f p u fin e b i o s y n t h e s i s w it h s e l e ct iv i t y f o r h ig h a f fin i ty fol e r e ce p t o r s o v e r t h e r e d u ce d f o la t e ca r r ie r a n d p r o t o n co u p le d fola t e t r a n s p o r t e r f o r ce l l u l a r e n t r y J Me d C h e m 2 0 0 9 5 2 9 2 9 4 0 2 951 2 D a i Y G u o Y F r e y R R e t a1 T h i e n o p y r i m id in e u r e a s a s n 0 v e l a n d p o t e n t mu h i t a r g e t e d r e ce p t o r t y r o s i n e k i n a s e in h ib i t o r s J JMe d C h e m 2 0 0 5 4 8 1 9 6 0 6 6 6 0 8 3 3 史博颖 曹胜利 郑晓霖等 噻吩并 2 3 d 嘧啶衍生物 的研究现状 J 化学试剂 2 0 1 1 4 6 2 1 6 2 5 4 张广龙 欧阳贵平 李文举 等 具有抗肿瘤活性的噻吩 并嘧啶衍生物的研究进展 J 精细化工中间体 2 0 1 0 3 1 2 1 7 5 刘舒畅 张健存 陈赛娟 B C R A B L蛋白激酶抑制剂的 反应 但 T L C跟踪检测显示生成物很复杂 3 结 论 将具有 良好水溶性和生理活性 的哌嗪结构引 入噻吩并嘧啶母核 中 设计 了结构新颖 的一类 噻 吩并 3 2 d 嘧啶型抗癌试剂 以巯基 乙酸为原 料 经酯化 Mich a e l 加成 与环化 与 甲酰胺缩合 噻吩环溴代 嘧啶环氯代得 4 一 氯一 7 一 溴噻吩并 3 2 d 嘧啶 再与哌嗪单甲酰胺衍生物反应合成了 5