吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物的合成研究

劉 楊，包安麗，李 娟

（1.四川化工職業技術學院，四川 瀘州 646300；2.成都新恒創藥業有限公司，四川 成都 611137；3.四川佳樂酒業濃香釀酒有限公司，四川 瀘州 646300）

隨著藥物合成技術的不斷發展，在人類多種疾病的治療中，都能有含氮雜環類藥物的存在。吡唑并[1，5-a] 嘧啶類化合物就是含氮雜環類化合物中典型的一類，因其分子結構中同時包含了吡唑與嘧啶兩個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出良好的生物活性。在中樞神經系統疾病治療、抗病毒、抗腫瘤及心血管疾病防治等諸多領域表現突出。這類吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生化合物在新型藥物中間體及藥物分子開發中，表現出極大的潛力，甚至在農藥、食品添加劑等領域也有應用前景。

以吡唑并[1，5-a]嘧啶環為母核的衍生化合物，對人體內的許多重要生物靶點都能起作用。如常見的環氧化酶（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。針對這些受體已開發并應用的藥物很多，如針對入睡困難的鎮靜催眠藥物扎來普??；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]嘧啶類衍生化合物在更多其他治療上的應用也不斷被發現。如作為GPR4 受體拮抗劑，用于自身免疫系統相關疾病、炎癥性疼痛以及血管生成有關疾病的治療；作為TRPC6 激活劑或阻斷劑，可用于預防和治療TRPC6 表達異常而引起的心急肥大癥及腎小球疾??；作為Cdk4/6 抑制劑，用于抑制乳腺癌細胞和肝癌細胞生長。許多衍生化合物還表現出抗氧化活性、抑菌活性等。

1 合成方法及進展

到目前為止，針對吡唑并[1，5-a]嘧啶類衍生物的合成主要為以下幾類方法：

用1，3-二羰基類化合物或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，與三氯氧磷反應合成；聯烯酮與3-氨基吡唑縮合；常規加熱結合微波輻射技術合成7-芳胺基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶；常溫催化反應合成，主要以四氫呋喃作溶劑，加入反應物和氫氧化鋰水溶液，室溫下催化反應。

吡唑并[1，5-a]嘧啶類化合物傳統的合成方法較多，但也存在諸多限制。本文實驗設計在結合傳統合成方法優勢的前提下，探索吡唑并[1，5-a]嘧啶類化合物新的合成途徑和方法，并合成了多個以吡唑并[1，5-a]嘧啶為母核衍生出的新化合物。

2 實驗部分

目標化合物合成路線如圖1，以苯甲酰乙腈為起始原料，關環合成3-苯基-5-氨基吡唑，再與4-氯乙酰乙酸乙酯反應合成中間體Ⅰ，加入三氯氧磷取代生成中間體Ⅱ，之后以中間體Ⅱ為母核在5 位氯和7位氯上用不同基團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，但可以合成關鍵結構中間體Ⅱ，之后以其為母核容易在5 位和7 位接入不同基團，得到多個衍生化合物。

圖1 目標化合物合成路線

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 質量分數80%的水合肼，繼續攪拌片刻，油浴加熱回流反應，溫度95 ℃，反應時間6～8 h。反應液先旋干其乙醇溶劑，旋干產物加水攪拌，抽濾，石油醚多次洗滌（或重結晶）。抽干后取固體，烘干即得產物，為灰白色粉末狀固體。本步驟收率75%～80%。反應監測時，TLC 展開劑為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，反應溫度110 ℃。4 h 后反應液中有粉紅色固體粉末析出，該固體即為中間體Ⅰ產物。中間體Ⅰ不溶于水，加入適量水至燒瓶中，攪拌使反應液中固體分散，抽濾，固體用水洗滌3～5 次，抽干后烘干即得目標產物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%。反應監測時，TLC 展開劑為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，溫度110 ℃。反應1 h。將反應液緩慢倒入寬敞燒杯中，傾倒同時加入冰水，反應液放熱產生白霧。待反應液全部倒入燒杯后，再加入適量冰水攪拌，用50%氫氧化鈉調節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產物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%。反應監測TLC 展開劑為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。開啟攪拌器邊攪拌邊加入3 mmol 對甲苯胺使其溶解，溶解完全后加入3 mmol 中間體Ⅱ，移至油浴鍋升溫反應，溫度50 ℃，反應3.5 h。反應液中會有固體粉末析出。反應液抽濾取固體，乙醇加熱溶解后用石油醚重結晶。重結晶完全后抽濾，即得目標產物2-苯基-5-氯甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅲ），本步驟收率73%～78%。反應監測時，先取反應液加二氯甲烷溶解稀釋，TLC 展開劑為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，一維氫譜數據如圖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，室溫攪拌20 min 后再加入中間體Ⅲ。油浴加熱升溫至75 ℃，反應1 h。取反應液減壓旋干除去溶劑，用5%HCl 調pH 后加水和乙酸乙酯萃取，分液，取有機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]即得目標產物2-苯基-5-（2-甲基咪唑）甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01），本步驟收率35%～40%。反應監測時，取反應液先調pH 加乙酸乙酯萃取，TLC 展開劑m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶20。

化合物01 用氘代氯仿溶解，一維氫譜數據：

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，溫度120 ℃，反應3.5 h。產物處理：反應液加水攪拌，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法旋干，硅膠柱層析[洗脫液m（甲醇）∶m（DCM）=1∶10]分離純化。過柱后產物加水析出淡黃色固體。抽濾并用石油醚洗滌，減壓旋干即得目標產物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%。反應監測時，取反應液于離心管中先加水，再用乙酸乙酯萃取，TLC 展開劑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，數據如下：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-對甲苯胺甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）

燒瓶中加入10 mL 異丙醇作為溶劑。開啟攪拌器邊攪拌邊加入2.6mmol 對甲苯胺，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，溫度90 ℃。反應2 h。反應液減壓旋干溶劑異丙醇，之后加水除去反應液中的碳酸鉀，過濾取固體，加乙酸乙酯溶解后用石油醚重結晶，硅膠柱層析[洗脫液m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶10～1∶8]得目標產物2-苯基-5-對甲苯胺甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03），本步收率38%～43%。反應監測時，取反應液于離心管中加乙酸乙酯稀釋，TLC監測展開劑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，數據如下：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 結論

經過多條路線設計探索和大量的實驗研究，最終確定以苯甲酰乙腈為起始原料，先關環合成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 個新的化合物：2-苯基-5-(2-甲基咪唑）甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[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-對甲苯胺甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）。此外探索了2-苯基-5-氯甲基-7-對甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中間體Ⅲ）新的合成路線。