吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物的合成研究

劉 楊，包安麗，李 娟

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646300；2.成都新恒創(chuàng)藥業(yè)有限公司，四川 成都 611137；3.四川佳樂(lè)酒業(yè)濃香釀酒有限公司，四川 瀘州 646300）

隨著藥物合成技術(shù)的不斷發(fā)展，在人類(lèi)多種疾病的治療中，都能有含氮雜環(huán)類(lèi)藥物的存在。吡唑并[1，5-a] 嘧啶類(lèi)化合物就是含氮雜環(huán)類(lèi)化合物中典型的一類(lèi)，因其分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)包含了吡唑與嘧啶兩個(gè)重要的含氮活性單元，其衍生出的系列取代化合物大多表現(xiàn)出良好的生物活性。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療、抗病毒、抗腫瘤及心血管疾病防治等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)突出。這類(lèi)吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生化合物在新型藥物中間體及藥物分子開(kāi)發(fā)中，表現(xiàn)出極大的潛力，甚至在農(nóng)藥、食品添加劑等領(lǐng)域也有應(yīng)用前景。

以吡唑并[1，5-a]嘧啶環(huán)為母核的衍生化合物，對(duì)人體內(nèi)的許多重要生物靶點(diǎn)都能起作用。如常見(jiàn)的環(huán)氧化酶（COX-2）、鉀離子通道、外周型苯二氮卓受體及γ-氨基丁酸受體等。針對(duì)這些受體已開(kāi)發(fā)并應(yīng)用的藥物很多，如針對(duì)入睡困難的鎮(zhèn)靜催眠藥物扎來(lái)普??；新型2-型糖尿病的二肽基肽酶（DPP-4）抑制劑阿拉格列汀等。

此外，吡唑并[1，5-a]嘧啶類(lèi)衍生化合物在更多其他治療上的應(yīng)用也不斷被發(fā)現(xiàn)。如作為GPR4 受體拮抗劑，用于自身免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病、炎癥性疼痛以及血管生成有關(guān)疾病的治療；作為T(mén)RPC6 激活劑或阻斷劑，可用于預(yù)防和治療TRPC6 表達(dá)異常而引起的心急肥大癥及腎小球疾??；作為Cdk4/6 抑制劑，用于抑制乳腺癌細(xì)胞和肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)。許多衍生化合物還表現(xiàn)出抗氧化活性、抑菌活性等。

1 合成方法及進(jìn)展

到目前為止，針對(duì)吡唑并[1，5-a]嘧啶類(lèi)衍生物的合成主要為以下幾類(lèi)方法：

用1，3-二羰基類(lèi)化合物或α，β-不飽和化合物與氨基吡唑直接縮合；由1H-5-氨基吡唑與不飽和羰基化合物反應(yīng)合成；以丙二腈、醋酸酐、原甲酸三乙酯為原料，與三氯氧磷反應(yīng)合成；聯(lián)烯酮與3-氨基吡唑縮合；常規(guī)加熱結(jié)合微波輻射技術(shù)合成7-芳胺基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶；常溫催化反應(yīng)合成，主要以四氫呋喃作溶劑，加入反應(yīng)物和氫氧化鋰水溶液，室溫下催化反應(yīng)。

吡唑并[1，5-a]嘧啶類(lèi)化合物傳統(tǒng)的合成方法較多，但也存在諸多限制。本文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在結(jié)合傳統(tǒng)合成方法優(yōu)勢(shì)的前提下，探索吡唑并[1，5-a]嘧啶類(lèi)化合物新的合成途徑和方法，并合成了多個(gè)以吡唑并[1，5-a]嘧啶為母核衍生出的新化合物。

2 實(shí)驗(yàn)部分

目標(biāo)化合物合成路線如圖1，以苯甲酰乙腈為起始原料，關(guān)環(huán)合成3-苯基-5-氨基吡唑，再與4-氯乙酰乙酸乙酯反應(yīng)合成中間體Ⅰ，加入三氯氧磷取代生成中間體Ⅱ，之后以中間體Ⅱ?yàn)槟负嗽? 位氯和7位氯上用不同基團(tuán)取代合成不同的吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物。此合成路線路徑較長(zhǎng)，但可以合成關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中間體Ⅱ，之后以其為母核容易在5 位和7 位接入不同基團(tuán)，得到多個(gè)衍生化合物。

圖1 目標(biāo)化合物合成路線

2.1 合成原料3-苯基-5-氨基吡唑

以75～100 mL 乙醇作為溶劑，加入0.1 mol 苯甲酰乙腈至燒瓶中，攪拌溶解。再加入0.2 mol 質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的水合肼，繼續(xù)攪拌片刻，油浴加熱回流反應(yīng)，溫度95 ℃，反應(yīng)時(shí)間6～8 h。反應(yīng)液先旋干其乙醇溶劑，旋干產(chǎn)物加水?dāng)嚢瑁闉V，石油醚多次洗滌（或重結(jié)晶）。抽干后取固體，烘干即得產(chǎn)物，為灰白色粉末狀固體。本步驟收率75%～80%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，TLC 展開(kāi)劑為m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶1。

2.2 合成2-苯基-5-氯甲基-7-羥基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅰ）

燒瓶中加入15～20 mL 冰乙酸作為溶劑。攪拌下加入13.5 mmol 3-苯基-5-氨基吡唑，溶解后再加入15 mmol 4-氯乙酰乙酸乙酯。溶解后移至油浴鍋中加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度110 ℃。4 h 后反應(yīng)液中有粉紅色固體粉末析出，該固體即為中間體Ⅰ產(chǎn)物。中間體Ⅰ不溶于水，加入適量水至燒瓶中，攪拌使反應(yīng)液中固體分散，抽濾，固體用水洗滌3～5 次，抽干后烘干即得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-氯甲基-7-羥基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅰ），為粉紅色晶狀粉末。本步驟收率80%～85%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，TLC 展開(kāi)劑為m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶10。

2.3 合成2-苯基-5-氯甲基-7-氯吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅱ）

燒瓶中加入5～10 mL 乙腈作為溶劑。攪拌下加入5 mmol 中間體Ⅰ，溶解后先加入1 mL 吡啶，再緩慢滴加15 mmol 三氯氧磷，升溫回流反應(yīng)，溫度110 ℃。反應(yīng)1 h。將反應(yīng)液緩慢倒入寬敞燒杯中，傾倒同時(shí)加入冰水，反應(yīng)液放熱產(chǎn)生白霧。待反應(yīng)液全部倒入燒杯后，再加入適量冰水?dāng)嚢?，?0%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至中性。分液，加入適量乙酸乙酯萃取，濃縮干燥萃取萃取的乙酸乙酯溶液即得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-氯甲基-7-氯吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅱ），本步驟收率56%～58%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)TLC 展開(kāi)劑為m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶4。

2.4 合成2-苯基-5-氯甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅲ）

燒瓶中加入10 mL 異丙醇作為溶劑。開(kāi)啟攪拌器邊攪拌邊加入3 mmol 對(duì)甲苯胺使其溶解，溶解完全后加入3 mmol 中間體Ⅱ，移至油浴鍋升溫反應(yīng)，溫度50 ℃，反應(yīng)3.5 h。反應(yīng)液中會(huì)有固體粉末析出。反應(yīng)液抽濾取固體，乙醇加熱溶解后用石油醚重結(jié)晶。重結(jié)晶完全后抽濾，即得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-氯甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅲ），本步驟收率73%～78%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，先取反應(yīng)液加二氯甲烷溶解稀釋，TLC 展開(kāi)劑為m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶8～1∶4。中間體Ⅲ用氘代二甲基亞砜溶解，一維氫譜數(shù)據(jù)如圖2：1H NMR（600 MHz，DMSO）δ 11.04（s，1H），8.19（d，J=7.4 Hz，2H），7.54（t，J=7.5 Hz，2H），7.49（t，J=7.3 Hz，1H），7.41（d，J=8.1 Hz，2H），7.37（d，J=8.1 Hz，2H），7.12（s，1H），6.45（s，1H），4.84（s，2H），2.39（s，3H）。

圖2 中間體Ⅲ1H NMR 圖

圖3 化合物011H NMR 圖

2.5 合成2-苯基-5-（2-甲基咪唑）甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01）

燒瓶中加入10 mL 四氫呋喃作為溶劑。先加入6 mmol 叔丁醇鉀攪拌使其盡量溶解，之后緩慢加入3 mmol 2-甲基咪唑，室溫?cái)嚢?0 min 后再加入中間體Ⅲ。油浴加熱升溫至75 ℃，反應(yīng)1 h。取反應(yīng)液減壓旋干除去溶劑，用5%HCl 調(diào)pH 后加水和乙酸乙酯萃取，分液，取有機(jī)相旋干粗硅膠拌樣后硅膠柱層析[m（洗脫液甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶40]即得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-（2-甲基咪唑）甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01），本步驟收率35%～40%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，取反應(yīng)液先調(diào)pH 加乙酸乙酯萃取，TLC 展開(kāi)劑m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶20。

化合物01 用氘代氯仿溶解，一維氫譜數(shù)據(jù)：

1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ 8.22（s，1H），8.02（d，J=7.3 Hz，2H），7.50（t，J=7.6 Hz，2H），7.43（t，J=7.3 Hz，1H），7.25（d，J=8.1 Hz，2H），7.15（d，J=8.2 Hz，2H），6.98（s，1H），6.92（s，1H），6.83（s，1H），5.83（s，1H），5.07（s，2H），2.40（s，3H），2.38（s，3H）。

2.6 合成2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02）

燒瓶中加入10 mL 二甲亞砜作為溶劑。邊攪拌邊加入10 mmol 1，2，4-三氮唑，接著加入2.5 mmol 碳酸鉀，攪拌20 min 后加入中間體Ⅱ，移至油浴加熱回流反應(yīng)，溫度120 ℃，反應(yīng)3.5 h。產(chǎn)物處理：反應(yīng)液加水?dāng)嚢?，在加入乙酸乙酯萃取。取乙酸乙酯層真空旋干加粗硅膠拌樣。因溶劑為二甲基亞砜，萃取液中含少量二甲基亞砜無(wú)法旋干，硅膠柱層析[洗脫液m（甲醇）∶m（DCM）=1∶10]分離純化。過(guò)柱后產(chǎn)物加水析出淡黃色固體。抽濾并用石油醚洗滌，減壓旋干即得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02），本步驟收率18%～24%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，取反應(yīng)液于離心管中先加水，再用乙酸乙酯萃取，TLC 展開(kāi)劑m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶10。

化合物02 用氘代二甲基亞砜溶解，一維氫譜圖譜如圖4，數(shù)據(jù)如下：1H NMR（600 MHz，DMSO）δ 10.35（s，1H），9.06（s，1H），8.71（s，1H），8.61（s，1H），8.26（s，1H），8.20（s，1H），8.17（d，J=7.9 Hz，3H），8.03（s，1H），7.91（d，J=5.3 Hz，4H），7.53 7.49（m，5H），7.31（s，1H），6.80（s，1H），5.69（s，2H）。

圖4 化合物021H NMR 圖

2.7 合成2-苯基-5-對(duì)甲苯胺甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）

燒瓶中加入10 mL 異丙醇作為溶劑。開(kāi)啟攪拌器邊攪拌邊加入2.6mmol 對(duì)甲苯胺，攪拌溶解完全后再加入2mmol 中間體Ⅱ和適量碳酸鉀，升溫回流反應(yīng)，溫度90 ℃。反應(yīng)2 h。反應(yīng)液減壓旋干溶劑異丙醇，之后加水除去反應(yīng)液中的碳酸鉀，過(guò)濾取固體，加乙酸乙酯溶解后用石油醚重結(jié)晶，硅膠柱層析[洗脫液m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶10～1∶8]得目標(biāo)產(chǎn)物2-苯基-5-對(duì)甲苯胺甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03），本步收率38%～43%。反應(yīng)監(jiān)測(cè)時(shí)，取反應(yīng)液于離心管中加乙酸乙酯稀釋，TLC監(jiān)測(cè)展開(kāi)劑m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶4。

化合物03 用氘代氯仿溶解，一維氫譜圖譜如圖5，數(shù)據(jù)如下：1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ 8.11（s，1H），8.01（d，J=7.0 Hz，2H），7.47（t，J=7.5 Hz，2H），7.40（t，J=7.4 Hz，1H），7.21（d，J=8.1 Hz，2H），7.17（d，J=8.4 Hz，2H），6.98（d，J=8.5 Hz，2H），6.80（s，1H），6.58（d，J=8.5 Hz，2H），6.34（s，1H），4.32（s，2H），2.38（s，3H），2.24（s，3H）。

圖5 化合物031H NMR 圖

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)多條路線設(shè)計(jì)探索和大量的實(shí)驗(yàn)研究，最終確定以苯甲酰乙腈為起始原料，先關(guān)環(huán)合成3-苯基-5-氨基吡唑，再與4-氯乙酰乙酸乙酯合成7-羥基-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅰ），然后加入三氯氧磷取代生成7-氯-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅱ），之后以7-氯-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶為母核在5 位氯和7 位氯上可以比較容易地用不同潛在活性基團(tuán)取代，合成一系列吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物。

本文主要合成了以下3 個(gè)新的化合物：2-苯基-5-(2-甲基咪唑）甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01）、2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02）以及2-苯基-5-對(duì)甲苯胺甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）。此外探索了2-苯基-5-氯甲基-7-對(duì)甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅲ）新的合成路線。