1、1-异丙基-3-异丙烯基-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺的合成、表征及抗肿瘤活性朱周静1,2 王艳娇1,2 仝红娟1,2 徐小娜3 刘 斌1,2(1 陕西国际商贸学院医药学院咸阳712046;2 咸阳市分子影像与药物合成重点实验室咸阳712046;3 咸阳职业技术学院医药化工学院咸阳712000)联系人,刘斌男,博士,副教授,主要从事药物分子设计合成研究。E-mail:lb125lb 陕西省自然科学基础研究计划项目(2021JQ-885)、咸阳市分子影像与药物合成重点实验室项目(2021QXNL-PT-0008)和陕西国际商贸学院“中药药效物质研究”创新团队建设项目(SSY18TD01)资
2、助2022-09-15 收稿,2022-10-30 接受摘要以 3-碘-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(2)为原料,经过 N-烷基化反应得到中间体 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(3),然后再与异丙烯基硼酸(4)发生 Suzuki 偶联反应,得到目标化合物 1-异丙基-3-(异丙烯基)-1H-吡 唑 并 3,4-d 嘧 啶-4-胺(1),两 步 反 应 总 收 率 57.0%。产 物 及 中 间 体 结 构 经1H NMR、13C NMR 及 ESI-MS 进行表征,同时,终产物结构进一步经 X-射线单晶衍射确证。体外抗肿瘤活性测试表明,产物 1 对 MCF-7、A
3、549、PC-3、HepG2 和 SGC-7901 增殖均有明显的抑制活性,特别是对于 MCF-7 细胞株的抑制活性 IC50值达到 10.6mol/L。关键词吡唑并3,4-d嘧啶衍生物Suzuki 偶联反应晶体结构抗肿瘤活性Synthesis,Characterization and Antitumor activity of 1-Isopropyl-3-(Prop-1-en-2-yl)-1H-Pyrazolo3,4-dpyrimidin-4-AmineZhu Zhoujing1,2,Wang Yanjiao1,2,Tong Hongjuan1,2,Xu Xiaona3,Liu Bin1,2
4、(1 School of Pharmacy,Shaanxi Institute of International Trade&Commerce,Xianyang,712046;2 Xianyang Key Laboratory of Molecular Imaging and Drug Synthesis,Xianyang,712046;3 School of Pharmaceutical&Chemical Engineering,Xianyang Vocational Technical College,Xianyang,712000)AbstractThe intermediate of
5、3-iodo-1-isopropyl-1H-pyrazolo3,4-dpyrimidin-4-amine(3)was synthesized from 3-iodo-1H-pyrazolo 3,4-d pyrimidin-4-amine(2)by N-alkylation.Then,the titled compound 1 was synthesized by the Suzuki coupling reaction of the intermediate 3 with prop-1-en-2-ylboronic acid(4),the total yield of the two-step
6、 reaction was 57.0%.The product and intermediates were characterized by 1H NMR,13C NMR and ESI-MS.At the same time,the structure of the final product was further confirmed by X-ray single crystal diffraction.The preliminary antitumor activity test in vitro showed that the product 1 exhibits signific
7、ant inhibitory activity on the proliferation of MCF-7,A549,PC-3,Hepg2 and SGC-7901,especially the IC50 of MCF-7 was 10.6 mol L-1.KeywordsPyrazolo3,4-dpyrimidins,Suzuki coupling reaction,Crystal structure,Antitumor activity抗肿瘤药物开发是当前全球药物研发领域的一个难点课题,开发结构新颖、高效低毒的抗肿瘤药物是药物合成领域的重点研究课题之一1,2。其中,基于活性母核结构的修饰合
8、成及活性研究是药物研发中的一种有效策略3,4。吡唑并3,4-d嘧啶是一种重要的含氮杂环类药物分子母核,具有广泛的生物活性,如抗菌5、抗炎6、抗病毒7、抗肿瘤等8,9。尤其是在抗肿瘤领域,吡唑并3,4-d 嘧啶存在于多种抗肿瘤上市药物中,如 伊 布 替 尼(Ibrutinib)和 拉 罗 替 尼(Larotrectinib)等10,11。近 年 来,基 于 吡 唑 并3,4-d嘧啶母核结构的化合物的设计、合成及活性研究引起广泛关注,如具有抗肿瘤活性的多激酶抑制剂 AD80 的母核结构为 4-氨基-1-异丙基-1H-吡唑并3,4-d 嘧啶12。因此,研究吡唑并3,4-d嘧啶类化合物的合成具有重要的
9、意义706http:/www.hxtb.org化学通报2023 年 第 86 卷 第 5 期DOI:10.14159/ki.0441-3776.2023.05.004和价值,可以为该类抗肿瘤药物的开发提供前期研究基础。本研究以 3-碘-1H-吡唑并3,4-d 嘧啶-4-胺(2)为原料,首先和溴代异丙烷发生 N-烷基化反应,得到 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并3,4-d 嘧啶-4-胺(3),然后,中间体 3 再与异丙烯基硼酸发生 Suzuki 偶联反应合成得到目标化合物 1-异丙基-3-(异丙烯基)-1H-吡唑并3,4-d 嘧啶-4-胺(1,图式 1)。研究中通过考察该 Suzuki 偶联反应
10、的主要影响因素,确定了产物 1 的最佳合成反应条件。产物及中间体结构经1H NMR、13C NMR 和 ESI-MS 确认,产物 1 的结构进一步经过X-射线单晶衍射确证;最后对其体外抗肿瘤活性进行了研究。图式 11-异丙基-3-(异丙烯基)-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(1)的合成路线Scheme 1Synthetic route of 1-isopropyl-3-(prop-1-en-2-yl)-1H-pyrazolo3,4-dpyrimidin-4-amine1实验部分1.1原料与仪器 3-碘-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(2),按照文献方法合成13。溴代异丙烷、Pd(dpp
11、f)Cl2,阿拉丁试剂有限公司;异丙烯基硼酸(4),上海毕得医药科技有限公司;柱层析硅胶(300 400 目),青岛海洋化工厂;其他所有试剂均为市售分析纯级。实 验 所 用 细 胞 株:人 乳 腺 癌 细 胞 MCF-7(SCSP-531)、人非小细胞肺癌细胞 A549(SCSP-503)、人前列腺癌细胞 PC-3(SCSP-532)、人肝癌细胞 HepG2(SCSP-510)来自中国科学院上海细胞库;人胃癌细胞 SGC-7901(CL-0206)来自武汉普诺赛生命科技有限公司。AV400 型核磁共振谱仪(德国 Bruker 公司),DMSO-d6为溶剂,TMS 为内标;XT4 型显微熔点测定
12、仪(温度计未校正),北京科仪电光仪器厂;ELx800 型酶标仪,美国博腾仪器有限公司。1.2合成方法1.2.1 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(3)的合成按 照 文 献 方 法14,在 100mL 封 管 中 加 入2.6g(10.0mmol)化合物 2、3.2g(30.0mmol)碳酸钾、40mL N,N-二 甲 基 甲 酰 胺(DMF)和 6.1g(50.0mmol)溴 代 异 丙 烷。100 搅 拌 反 应 5h,TLC 监测至反应结束后过滤除去碳酸钾,反应体系加 入 饱 和 食 盐 水(100mL)和 乙 酸 乙 酯(3 100mL)萃取,合并有机相,无水硫酸钠
13、干燥,减压旋蒸,粗 品 经 硅 胶 柱 层 析 分 离 纯 化(淋 洗 剂:MeOH/二氯 甲 烷=1:20)得 灰 白 色 粉 末 固 体2.5g,收率 83.6%。熔点 206 208 。1H NMR(400MHz,CDCl3):8.34(s,1H),6.01(br,2H),5.09(m,1H);1.54(d,J=6.6Hz,6H)。13C NMR(101MHz,CDCl3):158.11,155.75,152.66,103.78,83.62,50.17,21.25。ESI-MS m/z:M+H+,理论值 304.00,实测值 304.03。1.2.2 1-异丙基-3-(异丙烯基)-1H-
14、吡唑并3,4-d嘧啶-4-胺(1)的合成在 10mL 封管中加入 152mg(0.50mmol)化合物 3、69mg(0.8mmol)异 丙 烯 基 硼 酸(4)、5mL DMF、20mg(0.03mmol)Pd(dppf)Cl2、159mg(1.5mmol)碳酸钠和 0.5mL 水,加热到 100 反应 2h,TLC 监测反应结束后,加入 20mL 饱和氯化钠溶液,用二氯甲烷萃取(3 20mL),合并有机相,用无水硫酸钠干燥,减压浓缩,粗品经硅胶柱层析分离(淋洗剂 MeOH/二氯甲烷=1 20)得到淡黄 色 固 体 74mg,收 率 68.2%。熔 点 223 225 。1H NMR(400
15、 MHz,DMSO-d6):8.17(s,1H),5.45(s,1H),5.28(s,1H),4.98(hept,J=6.7Hz,1H),2.17(s,3H),1.42(d,J=6.7Hz,6H);13C NMR(101MHz,DMSO-d6):159.06,155.86,153.08,141.24,125.64,116.34,98.91,48.74,24.43,21.69。ESI-MS,m/z:M+H+理论值 218.13,实测值 218.15。1.3抗肿瘤活性按照课题组以前报道的 MTS 法15,16测试化合物 1 对 MCF-7、A549、PC-3、HepG2 和 SGC-7901这五种
16、肿瘤细胞的抗增殖活性效果。806化学通报2023 年 第 86 卷 第 5 期http:/www.hxtb.org2结果与讨论 在钯催化剂作用下,异丙烯基硼酸与 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并3,4-d 嘧啶-4-胺发生 Suzuki偶联反应实现 C-C 键交叉偶联,在该反应过程中,钯催化剂的种类、用量、物料比、溶剂种类、反应温度及 反应时间对 产物 1 的收率具有 重 要影响。2.1催化剂种类及用量对产物 1 收率的影响在钯催化的 Suzuki 偶联反应中,钯催化剂的种类和用量是影响产物收率的重要因素之一。按照 1.2.2 节的反应条件,首先,固定催化剂的用量为 n(催化剂)n(3)=0.05 1,然后考察 Suzuki偶联反应中常用的 4 种催化剂 Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2、Pd2(dba)3及 Pd(dppf)Cl2对产物 1 收率的影响(试验 1、2、3、4)。筛选发现该反应在四种钯催化剂中均可以进行,但是在前三种钯催化剂中收率均较低,而当选择 Pd(dppf)Cl2为催化剂,产物 1 收率达到 63.8%(试验 4)。然后考察催化剂用量的影响,当增加 Pd(dp
