Dorsomorphin的合成

熊正新, 陳冬寅, 李 飛

(南京醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 南京 211166)

·制藥技術(shù)·

Dorsomorphin的合成

熊正新, 陳冬寅, 李 飛*

(南京醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 南京 211166)

以2-氯甲基吡啶鹽酸鹽為原料，經(jīng)氰基化、縮合和環(huán)合反應(yīng)制得4-(4-吡啶基)-1H-吡唑-5-胺(5)； 5與2-(4-甲氧基苯基)丙二醛經(jīng)縮合反應(yīng)制得化合物6-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吡啶基)吡唑并[1,5-a]嘧啶(9)； 9經(jīng)脫甲基和成醚反應(yīng)合成了骨形態(tài)生成蛋白受體及腺苷酸活化蛋白激酶抑制劑Dorsomorphin,總收率24%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。

Dorsomorphin; 2-氯甲基吡啶鹽酸鹽; 中間體; 藥物合成

Dorsomorphin(1)是一種有效的、選擇性的骨形態(tài)生成蛋白(BMPs)信號(hào)通路抑制劑。它通過抑制BMP信號(hào)因子SMAD1、 SMAD5和SMAD8的磷酸化，下調(diào)激活素受體樣激酶-2(ALK2)的轉(zhuǎn)錄活性，減少異位骨化和功能損傷[1]。1還能夠減少BMPs調(diào)控的肝臟鐵調(diào)素基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致體內(nèi)鐵含量的增加[2]。因此，對于BMPs信號(hào)增強(qiáng)引起的進(jìn)行性骨化性纖維發(fā)育不良綜合征(FOP)[3]和慢性病貧血[2]等疾病具有潛在的治療作用。此外，1還是一種有效的、可逆的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)選擇性抑制劑[4],它能夠劑量依賴性地抑制早期階段的前脂肪細(xì)胞3T3-L1成脂分化，具有潛在治療肥胖的功能[5]。另有研究發(fā)現(xiàn)1可以抑制阿爾茨海默(AD)病理模型中異?；钴S的AMPK，從而改善β-淀粉樣蛋白誘導(dǎo)產(chǎn)生的神經(jīng)損傷[6]?？偠灾?作為研究多種疾病的工具藥物，其分子藥理活性和化學(xué)合成研究具有重要意義。

Scheme 1

1的合成未見報(bào)道，但有文獻(xiàn)[7-10]報(bào)道了1的類似物的合成路線：以2-芳基乙腈為原料，經(jīng)縮合和環(huán)合兩步反應(yīng)得5-胺基-1H-吡唑類化合物，再與2-芳基丙二醛類化合物經(jīng)縮合反應(yīng)制備關(guān)鍵中間體吡唑并[1,5-a]嘧啶類化合物；再進(jìn)一步衍生化得到一系列1的類似物。

在此基礎(chǔ)上，我們對該合成工藝進(jìn)行探索優(yōu)化，開發(fā)一條完整的、高效的1的合成路線。以2-氯甲基吡啶鹽酸鹽(2)為原料，經(jīng)氰基化、縮合和環(huán)合反應(yīng)制得4-(4-吡啶基)-1H-吡唑-5-胺(5)； 以對甲氧基苯乙酸 (6) 為原料，經(jīng)三步反應(yīng)制得中間體2-(4-甲氧基苯基)丙二醛(8)； 5與8經(jīng)縮合反應(yīng)制得化合物6-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吡啶基)吡唑并[1,5-a]嘧啶(9)； 9經(jīng)脫甲基和成醚反應(yīng)合成了骨形態(tài)生成蛋白受體及腺苷酸活化蛋白激酶抑制劑Dorsomorphin(1),總收率24%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker ARX-300型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); Agilent-1100型質(zhì)譜儀。

硅膠(200～300目)，青島海洋化工廠；其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純；除注明外，所有反應(yīng)均在空氣下進(jìn)行，溶劑使用前未經(jīng)純化。

1.2 合成

(1) 4-吡啶乙腈(3)的合成

在干燥的三頸瓶中依次加入2 1.0 g(6.0 mmol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)5 mL和氰化亞銅0.64 g(7.2 mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱至130 ℃回流反應(yīng)3 h(TLC監(jiān)測)。加濃氨水15 mL淬滅反應(yīng)，過濾，濾液加水50 mL，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取，合并有機(jī)相，用飽和食鹽水30 mL洗滌，無水硫酸鈉干燥。過濾，濾液減壓蒸除乙酸乙酯，所得油狀物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(PE) ∶V(EtOAc)=10 ∶1]純化得淡紫色固體3 0.63 g，收率88%；1H NMRδ: 8.56(d,J=8.12 Hz, 2H), 7.22(d,J=7.90 Hz, 2H), 4.32(s, 2H); MS(ESI)m/z: 117.1{[M-H]+}。

(2) 3-二甲氨基-2-吡啶丙烯腈(4)的合成

在干燥的茄形瓶中加入3 0.5 g(4.0 mmol)和DMF 5 mL，攪拌至溶解；加入N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛8 mL，加熱至110 ℃反應(yīng)5 h(TLC監(jiān)測)。冷卻至室溫，加水30 mL，用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取，合并有機(jī)層，用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥。過濾，濾液減壓除去有機(jī)相，所得油狀物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=40 ∶1)純化得棕色固體4 0.70 g，收率95%；1H NMRδ: 8.55(d,J=7.92 Hz, 2H), 7.47(d,J=7.80 Hz, 2H), 6.89(s, 1H), 3.02(s, 6H); MS(ESI)m/z: 174.1{[M+H]+}。

(3) 5的合成

在干燥的茄型瓶中依次加入4 173 mg(1.0 mmol)，無水乙醇2 mL和水0.3 mL，攪拌均勻，加入80%的水合肼125 mg(2.0 mmol)和鹽酸聯(lián)氨140 mg(2.0 mmol)，加熱至110 ℃反應(yīng)5 h。冷卻至室溫，加入飽和Na2CO3溶液至反應(yīng)液呈堿性，用混合溶劑[V(EtOAc) ∶V(EtOH) =3 ∶1](3×5 mL)萃取，合并有機(jī)相，經(jīng)無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液減壓除去溶劑得紅色固體5 144 mg，收率90%；1H NMRδ: 8.55(d,J=8.45 Hz, 2H), 7.96(d,J=8.12 Hz, 2H), 7.85(s, 1H), 7.60(s, 2H); MS(ESI)m/z: 161.1 {[M+H]+}。

(4) 2-(4-甲氧基苯基)丙二醛(8)的合成

在干燥的茄型瓶中加入無水DMF 3.8 mL，降溫至5～10 ℃，攪拌下緩慢滴加POCl35 mL,滴畢，升溫至室溫反應(yīng)1 h，加入對甲氧基苯乙酸 (6) 0.5 g(3 mmol)，加熱至90～95 ℃反應(yīng)4 h。冷卻至室溫，靜置過夜，將反應(yīng)液倒入碎冰10 g中，攪拌，滴加高氯酸鈉1.4 g的飽和水溶液(白色固體生成)，過濾，濾餅用水(2×1 mL)洗滌，干燥得(Z)-N-(3-(二甲基氨基)-2-(4-甲氧基苯基)亞烯丙基)-N-甲基甲銨 (7) 0.67 g。

在干燥的茄形瓶中加入7 0.67 g， NaOH 0.23 g和水6 mL，升溫至90 ℃反應(yīng)15 min，待7溶解。冷卻至室溫，用10%鹽酸調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至5(白色沉淀產(chǎn)生)，過濾，濾餅經(jīng)干燥得白色固體8 0.44 g，收率85%；1H NMRδ: 12.01(s,1H), 8.43(s, 2H), 7.42(d,J=8.4 Hz, 2H), 6.89(d,J=8.1 Hz, 2H), 3.74(s, 3H); MS(ESI)m/z: 179.0{[M+H]+}。

(5) 9的合成

在干燥的茄型瓶中依次加入5 0.5 g(3.1 mmol)， 8 0.55 g(3.1 mmol)，無水乙醇7.5 mL和冰醋酸5 mL，加熱至110 ℃反應(yīng)6 h。冷卻至室溫(析出固體)，過濾，濾餅用少量乙醇洗滌，干燥得淡褐色固體9 0.45 g，收率54%；1H NMRδ: 9.67(d,J=2.01 Hz, 1H), 9.27～9.28(m, 2H), 8.84(d,J=6.51 Hz, 2H), 8.72(d,J=6.59 Hz, 2H), 7.87(d,J=8.64 Hz, 2H), 7.13(d,J=8.67 Hz, 2H), 3.84(s, 3H); MS(ESI)m/z: 303.2{[M+H]+}。

(6) 4-(3-(4-吡啶基)吡唑并[1，5-a]嘧啶-6-基)苯酚(10)的合成

在干燥的茄型瓶中加入9 0.5 g(1.66 mmol)

和45%的冰醋酸-氫溴酸溶液6 mL，加熱至130 ℃反應(yīng)10 min。冷卻至室溫，加入乙酸乙酯10 mL，攪拌10 min(固體析出)，過濾，濾餅用少量乙酸乙酯洗滌，干燥得淡黃色固體10 0.42 g，收率88%； MS(ESI)m/z: 289.2{[M+H]+}。

(7) 1的合成

在干燥的茄形瓶中加入10 0.5 g(1.74 mmol)和DMF 5 mL，依次加入60%的氫化鈉0.02 g(0.5 mmol)， 1-(2-氯乙基)哌啶鹽酸鹽0.32 g(1.74 mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，升溫至45 ℃反應(yīng)12 h。加水30 mL，用乙酸乙酯(3×15 mL)萃取，合并有機(jī)相，用飽和食鹽水30 mL洗滌，無水硫酸鈉干燥。過濾，濾液減壓蒸除乙酸乙酯，所得油狀物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(CH2Cl2) ∶V(CH3OH)=44 ∶3]純化得類白色固體1 0.55 g，收率80%；1H NMRδ: 9.52(s, 1H), 9.09～9.12(m, 1H), 8.95(s, 1H), 8.59(s, 2H), 8.16(d,J=5.04 Hz, 2H), 7.82(d,J=8.49 Hz, 2H), 7.11(d,J=8.58 Hz, 2H), 4.14(t,J=5.88 Hz, 2H), 2.66～2.73(m, 2H), 2.43～2.50(m, 4H), 1.47～1.54(m, 4H), 1.38～1.41(m, 2H); MS(ESI)m/z: 400.2{[M+H]+}。

2 結(jié)果與討論

2.1 3的合成

常見的合成3的反應(yīng)有兩種： (1)以Pd為催化劑，鹵代烷與氰基化試劑通過偶聯(lián)反應(yīng)制得； (2)以CuCN， NaCN和KCN等作為氰基化試劑，經(jīng)取代反應(yīng)制得。本研究嘗試了上述兩種方法，首先采用不同的Pd催化劑，Pd(PPh3)4和Pd2(dba)3，收率均很低；其次，NaCN和KCN具有很強(qiáng)的毒性，綜合考慮原料的成本及反應(yīng)的可操作性，我們采用2與CuCN在N-甲基吡咯烷酮中回流制備3，反應(yīng)操作簡便，收率較高。

2.2 1的合成

在1的合成過程中，考察了堿、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對收率的影響，結(jié)果見表1。由表1可見，反應(yīng)溫度45 ℃時(shí)，NaH為堿，反應(yīng)時(shí)間為12 h，產(chǎn)率最高(80%)。因此，合成1的最佳反應(yīng)條件為：DMF為溶劑，NaH為堿，氮?dú)獗Ｗo(hù)，于45 ℃反應(yīng)12 h。

表1 反應(yīng)條件對1收率的影響Table 1 Effect of the reaction conditions on the synthesis of 1

*10 1.74 mmol，其余反應(yīng)條件同1.2(7)。

本文以4-氯甲基吡啶鹽酸鹽為原料，經(jīng)氰基化、縮合、環(huán)合、脫甲基和成醚等8步反應(yīng)，完成了Dorsomorphin的合成，總收率24%。整個(gè)合成路線具有原料廉價(jià)易得、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間短、后處理方便、收率較高以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

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Synthesis of Dorsomorphin

XIONG Zheng-xin, CHEN Dong-yin, LI Fei*

(School of Pharmacy, Nanjing Medical University, Nanjing 211166, China)

4-(Pyridin-4-yl)-1H-pyrazol-5-amine(5) was prepared by cyanation, condensation and cyclization reaction, using 2-(chloromethyl)pyridine hydrochloride as the raw material. 6-(4-Methoxyphenyl)-3-(pyridin-4-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidine(9) was obtained by condensation of 5 with (4-methoxyphenyl)malondialdehyde. The bone morphogenetic protein receptor and adenosine monophosphate activated protein kinase inhibitor, Dorsomorphin, was successfully synthesized by the sequential demethylation and etherification from 9. The overall yield was 24%. The structure was confirmed by1H NMR and MS(ESI).

Dorsomorphin; 2-(chloromethyl)pyridine hydrochloride; intermediate; drug synthesis

2016-11-22；

2017-03-20

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21172108)； 南京醫(yī)科大學(xué)科技發(fā)展基金資助項(xiàng)目(2014NJMUZD019)

熊正新(1992-)，男，漢族，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要從事抗腫瘤藥物的合成研究。E-mail: 15895822203@163.com

李飛，教授， Tel. 025-86868485， E-mail: kldlf@njmu.edu.cn

O626； R914.5

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.06.16291