3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺的合成研究*

王艷嬌，高曉琴，劉 斌，唐文強

（1.陜西國際商貿(mào)學(xué)院 醫(yī)藥學(xué)院，陜西 咸陽712046；2.陜西省中藥綠色制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安712046）

吡唑并嘧啶是一類結(jié)構(gòu)特殊的含氮雜環(huán)化合物，具有廣泛的生物活性[1，2]。因此，近年來吡唑并嘧啶類化合物的合成及活性研究越來越引起研究者的興趣[3，4]。其中，最具有代表性的就是吡唑并[3,4-d]嘧啶化合物?；谶吝虿3,4-d]嘧啶結(jié)構(gòu)的生物活性分子研究開發(fā)取得了重要進展，例如抗腫瘤活性[5，6]、抗菌活性[7，8]、抗病毒活性[9，10]和抗炎活性[11-13]。因此，研究吡唑并[3,4-d]嘧啶化合物結(jié)構(gòu)母核合成具有重要的意義和價值，并為高效的抗腫瘤藥物的研發(fā)提供前期基礎(chǔ)。

為了研究目標產(chǎn)物3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）在合成抗腫瘤活性分子方面的應(yīng)用，本文報道以3-氨基-4-氰基吡唑（2）為原料，與甲酰胺反應(yīng)合成得到1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（3），再經(jīng)過NIS碘代得到中間體3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4），最后，與溴代異丙烷發(fā)生N-烷基化反應(yīng)得到目標化合物。中間體及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR、13C NMR和ESI-MS確證，合成路線見圖1。并對影響N-烷基化反應(yīng)的因素進行了考察，確定適宜的N-烷基化反應(yīng)條件。該研究為1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺衍生物的合成與開發(fā)提供了一種重要的母核結(jié)構(gòu)，并提供了一種簡便可行的制備途徑。

圖1 3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）的合成路線Fig.1 Synthetic route of 3-iodo-1-isopropyl-1H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-amine

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

3-氨基-4-氰基吡唑（純度99%）、N-碘代丁二酰亞胺（純度98%）、溴代異丙烷（純度98%），泰坦生物科技有限公司；Pd（dppf）Cl2（純度98%阿拉丁試劑有限公司）；柱層析硅膠（300~400目 青島海洋化工廠）；其它所有試劑均為市售分析純。

AV400型核磁共振儀（DMSO-d6為氘代溶劑，TMS為內(nèi)標，德國Bruker公司）；Ultima Global Spectrometer型質(zhì)譜儀（ESI源，美國Waters公司）；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；SHB-Ш循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城工貿(mào)有限公司）。

1.2 合成方法

1.2.1 1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（3）的合成 在500mL的三口瓶中加入甲酰胺（150mL）和10.8g（100.0mmol）3-氨基-4-氰基吡唑2，加熱到180℃反應(yīng)10h，TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束后，加水（200mL）稀釋，反應(yīng)體系變成白色渾濁。減壓抽濾，得到白色濾餅，用冰水洗滌濾餅，真空干燥得到白色固體13.1g，收率97.1%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 12.25（br，1H），8.15（s，1H），8.08（s，1H），7.61（2H，br）。13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ 164.32，159.34，156.21，132.78，101.63。ESI-MS（M+H）+m/z：136.07。

1.2.2 3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）的合成 在250mL的三口瓶中加入6.8g（50.0mmol）化合物3、16.9g（75.0mmol）N-碘代丁二酰亞胺和60mL N,N-二甲基甲酰胺，反應(yīng)體系加熱到100℃反應(yīng)8h。TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束后過濾得到灰白色粗品，冰乙醇溶液洗滌得到化合物12.8g，收率98.1%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 12.21（br，1H），8.17（s，1H），7.67（2H，br）。13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ 158.63，156.72，156.16，102.25，91.47。ESI-MS（M+H）+m/z：261.98。

1.2.3 3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）的合成 在100mL封管中加入2.6g（10.0mmol）化合物4、3.2g（30.0mmol）K2CO3和40mL N,N-二甲基甲酰胺，6.1g（50.0mmol）溴代異丙烷。在100℃下反應(yīng)5h，TLC監(jiān)測反應(yīng)結(jié)束后過濾除去K2CO3固體，反應(yīng)體系加入飽和食鹽水（100mL），乙酸乙酯（100mL×3）萃取，合并有機相，無水Na2SO4干燥，減壓旋蒸，粗品經(jīng)硅膠柱層析分離純化（V甲醇∶V二氯甲烷=1∶20）得到灰白色粉末固體2.5g，收率83.6%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 8.20（s，1H），5.04-4.90（m，1H），1.43（d,J=6.7Hz，6H）。13C NMR（100MHz,DMSOd6）δ 158.09,156.19,152.98,123.16,103.64,49.22,22.25。ESI-MS（M+H）+m/z：304.03。

2 結(jié)果與討論

2.1 物料比對N-烷基化反應(yīng)（產(chǎn)物1合成）收率的影響

3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）與溴代異丙烷發(fā)生N-烷基化反合成3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），反應(yīng)中物料摩爾比即n溴代異丙烷∶n化合物4對產(chǎn)物1的收率有重要影響，由于溴代異丙烷沸點較低（59℃），在封管中反應(yīng)，溴代異丙烷的含量需要明顯過量。按照1.2.3反應(yīng)條件，考察物料比對產(chǎn)物1收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 物料比對產(chǎn)物1收率的影響Tab.1 Effect of mole ratio on the yield of product 1

當物料比n溴代異丙烷∶n化合物4為2∶1時，收率僅為20.3 %，提高溴代異丙烷的用量，產(chǎn)物1收率明顯提升，當物料摩爾比增加至5∶1時，產(chǎn)物1收率達到83.6%，而繼續(xù)增加溴代異丙烷的用量至摩爾比為6∶1時，收率基本保持不變，所以確定適宜物料比為n溴代異丙烷∶n化合物4=5∶1。

2.2 溶劑對N-烷基化反應(yīng)（產(chǎn)物1合成）收率的影響

在確定了物料摩爾比后，按照1.2.3反應(yīng)條件，對4種反應(yīng)溶劑（N,N-二甲基甲酰胺、二氧六環(huán)、甲苯、乙腈）進行篩選，結(jié)果見表2。

表2 溶劑對產(chǎn)物1收率的影響Tab.2 Effect of solvent on the yield of product 1

當反應(yīng)在甲苯和乙腈兩種溶劑中進行，反應(yīng)收率較低，收率分別為21.0%和43.1%。當反應(yīng)在二氧六環(huán)中進行，收率升高到64.2%，而當以N,N-二甲基甲酰胺為反應(yīng)溶劑，化合物1收率達到83.6%。因此，確定適宜的反應(yīng)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺。

2.3 反應(yīng)溫度和時間對N-烷基化反應(yīng)（產(chǎn)物1合成）收率的影響

在確定了物料比和反應(yīng)溶劑后，按照1.2.3反應(yīng)條件，首先固定反應(yīng)時間5h，考察反應(yīng)溫度對產(chǎn)物1收率的影響，結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)溫度和時間對產(chǎn)物1收率的影響Tab.3 Effect of reaction temperature and time on the yield of product 1

考察3個反應(yīng)溫度（80、100、120℃）發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物1在100℃時收率最高，達到83.6%，所以確定最佳反應(yīng)溫度為100℃。由表3可知，反應(yīng)時間從5h延長至6h和7h，產(chǎn)物收率略有降低，當反應(yīng)時間縮短至4h時，收率明顯降低至71.9%。所以確定適宜的反應(yīng)時間為5h。

2.4 產(chǎn)物1結(jié)構(gòu)的核磁共振分析

對于目標產(chǎn)物1的1H NMR（圖2）分析，化學(xué)位移δ 8.20處的單峰，積分1H，為嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)上的芳香氫信號峰?；瘜W(xué)位移δ 5.04~4.90處的7重峰，積分1H，為異丙基結(jié)構(gòu)上與兩個甲基連接的次甲基信號峰，根據(jù)n+1規(guī)則，裂分成7重峰。δ 1.43處的d峰，積分6H，為異丙基結(jié)構(gòu)上兩個甲基信號峰。對目標化合物的13C NMR（圖3）分析，δ 158.09,156.19,152.98,123.16,103.64，這5個碳核峰為吡唑并嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)中碳原子信號峰。δ 49.22為異丙基結(jié)構(gòu)上的次甲基碳信號峰，δ 22.25為異丙基結(jié)構(gòu)上兩個甲基碳重合在一起的信號峰。通過1H NMR和13C NMR分析，可以確定產(chǎn)物1結(jié)構(gòu)的正確性。

圖2 產(chǎn)物的核磁共振氫譜Fig.2 1H NMR of target product

圖3 產(chǎn)物的核磁共振碳譜Fig.3 13C NMR of target product

3 結(jié)論

以3-氨基-4-氰基吡唑為原料，首先與甲酰胺發(fā)生關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到中間體3，再與NIS發(fā)生碘取代反應(yīng)，得到中間體4，最后4與溴代異丙烷發(fā)生N-烷基化反應(yīng)得到目標化合物3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），3步反應(yīng)總收率為79.6%。其中間體及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR、13C NMR、ESI-MS表征。重點考察N-烷基化反應(yīng)收率的影響因素，確定適宜條件為：物料比n溴代異丙烷∶n化合物4=5∶1；反應(yīng)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺；反應(yīng)溫度為100℃；反應(yīng)時間5h。在該反應(yīng)條件下，產(chǎn)物1的優(yōu)化收率為83.6%。該研究為吡唑并[3,4-d]嘧啶衍生物的合成與活性研究提供了一種重要的母核結(jié)構(gòu)，同時為吡唑并[3,4-d]嘧啶類化合物結(jié)構(gòu)改進中涉及的N-烷基化反應(yīng)條件提供一定的參考。