新型四甲基吡嗪酯类衍生物的合成*

张 超, 习 羽

(广州医学院 药学院,广东 广州 510182)

尽管阿尔茨海默症(AD)的发病机理至今尚未有最终定论，但Aβ聚集折叠而导致其对神经细胞的毒性作用已被发现是AD发病的重要因素[1]。针对Aβ聚集理论，其治疗策略主要集中于阻断细胞内Aβ低聚物的生成，抑制Aβ的聚集，加快Aβ的代谢或清除，拮抗Aβ多聚物的神经毒性。因此，抑制Aβ聚集的AD治疗药物正成为国际研究的热点。

抗氧化药物可以消除自由基，并可抑制Aβ低聚物的形成，延缓细胞衰老和死亡。许多天然多酚类物质如姜黄素[2,3]、丹酚酸B[4～6],白藜芦醇[7]、五味子酚[8]等，可有效降低Aβ低聚物的形成，并破坏其原纤维的稳定功能，使Aβ低聚物解体，减少Aβ在Aβ模型小鼠体内的沉积。而简单的酚类化合物也有抑制Aβ25-35原纤维形成的能力，如咖啡酸、香豆酸、对羟基苯甲酸等[9]，随着酚羟基数目的增加，能力逐步增强。由于此类物质带酚羟基，亲水性大，不易穿过血脑屏障，药物难以在脑内达到有效治疗浓度，而且多酚性质不稳定，可能未到靶点即被氧化，所以酚羟基需要一定的保护。多酚类化合物需经过必要的化学结构修饰提高亲脂性，才有更好的脑靶向性，可能更有效。

CompabcdefAr-MeOMeO-MeOOMe-OMeOMe-OMeOMe-N-OMeOH

Scheme1

四甲基吡嗪(1)，又称川芎嗪，是中药川芎的主要药用成分之一[10,11]。1的药理活性广泛，能有效穿越血脑屏障释放药效，具有消除自由基，抑制Ca2+内流的作用，这些都决定其为治疗AD的一种潜在药物。

本文通过对1进行结构修饰，将四甲基吡嗪衍生物与简单多酚类化合物结合，探讨其合成条件，旨在提高产率，期望通过结构改造合成出具有脑靶向性的化合物，有效抑制Aβ聚集，为抗AD的构效关系提供实验和理论依据。

以1为原料,在双氧水和醋酸作用下生成四甲基吡嗪的单氮氧化物(Ⅰ);Ⅰ在醋酸酐存在下发生重排反应形成四甲基吡嗪的乙酰化产物(Ⅱ); Ⅱ用20%氢氧化钠溶液水解制得2-羟甲基-3,5,6-三甲基吡嗪(2);2在EDCl/DMAP催化下合成了六个四甲基吡嗪酯类衍生物(4a～4f, Scheme 1),其结构经1H NMR,13C NMR和MS表征,其中4a～4d为新化合物。

本合成路线具有原料易得、操作简单、后处理方便、产率高等优点，为合成更多的四甲基吡嗪多酚类酯类衍生物提供了有效途径。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-4型数字显示显微熔点仪(温度计未校正);Bruker Avnace III 400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标);Thermo Scientific Nicolet 6700型傅立叶变换红外光光谱仪(KBr压片);Agilent 6330 Ion Trap型质谱仪。

二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)经无水处理;其余所用试剂均为色谱纯或分析纯。

1.2 合成

(1) 2的合成

在圆底烧瓶中加入112.16 g(64 mmol)的醋酸(16 mL)溶液,快速加入30%H2O28 mL,剧烈搅拌下于75 ℃反应3 h(TLC跟踪);补加H2O28 mL，再反应3 h(TLC跟踪)。冷却至室温，用新配制的50%NaOH溶液调节至pH 10,剧烈搅拌分散热量,用氯仿(3×50 mL)萃取，合并有机层，用无水硫酸钠干燥，蒸除氯仿得淡黄色液体四甲基吡嗪单氮氧化物粗品。

加入醋酸酐25 mL,剧烈搅拌下回流(150 ℃)反应2.5 h(TLC跟踪)。冷却至室温，加入大量饱和碳酸氢钠溶液至不再产生气体为止。用氯仿(3×50 mL)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，蒸去氯仿得深黄棕色液体乙酰化物。

加入新配制的30%NaOH溶液60 mL，剧烈搅拌下反应过夜(TLC跟踪)。用氯仿(3×50 mL)萃取，合并有机层，用无水硫酸钠干燥，蒸出溶剂后经硅胶柱层析[洗脱剂: A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=5 ∶2]纯化得淡黄色针状结晶2，总产率59%, m.p.88 ℃～89 ℃;1H NMRδ: 2.41～2.53(m, 9H), 4.22～4.25(t, 1H), 4.68(d, 2H);13C NMRδ: 19.21, 21.17, 21.28, 60.83, 146.65, 147.39, 147.57, 149.50。

(2)4a～4f的合成通法

在圆底烧瓶中依次加入酚酸(3a～3f) 20 mmol, DMAP(二甲氨基吡啶)10 mg和DMF 5 mL,搅拌使其完全溶解，于0 ℃加入EDCl[1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐]6.27 g(32 mmol)的DMF(3 mL)溶液，剧烈搅拌0.5 h;于室温加入2的DMF(5 mL)溶液，反应过夜。减压蒸除大部分溶剂，依次用稀盐酸和大量水洗涤，用乙酸乙酯萃取并冲洗水相，合并有机相，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸除乙酸乙酯，残留物经硅胶柱层析[洗脱剂:V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=6 ∶1]纯化得白色结晶4a～4f。

2-(2′,6′-二甲氧基苯甲酰氧甲基)-3,5,6-三甲基吡嗪(4a): 产率51.7%;1H NMRδ: 2.49～2.57(m, 9H, CH3), 3.79～3.82(d,J=4.9 Hz, 6H, OCH3), 5.43(s, 2H, CH2), 6.46～6.50(m, 2H, ArH), 7.25(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 20.13, 21.07, 21.21, 29.58, 55.43, 65.71, 105.26, 106.38, 132.34, 147.89, 148.67, 149.12, 150.23, 162.17, 165.55; MSm/z: 317.1{[M+H]+}。

2-(2′,3′-二甲氧基苯甲酰氧甲基)-3,5,6-三甲基吡嗪(4b): 产率65.6%;1H NMRδ: 2.51～2.60(m, 9H, CH3), 3.85～3.88(d,J=6.3 Hz, 6H, OCH3), 5.43(s, 2H, CH2), 7.06～7.08 (m, 2H, ArH), 7.36(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 20.52, 21.38, 21.64, 29.68, 56.06, 61.49, 65.83, 115.99, 122.36, 123.78, 125.75, 144.86, 148.91, 149.33, 151.29, 153.53, 165.85; MSm/z: 317.1{[M+H]+}。

2-(3′,5′-二甲氧基苯甲酰氧甲基)-3,5,6-三甲基吡嗪(4c): 产率74.2%;1H NMRδ: 2.44～2.51(t,J=5.5 Hz, 9H, CH3), 3.74(s, 6H, OCH3), 5.36(s, 2H, CH2), 6.57～6.58(m, 1H, ArH), 7.11～7.12(d,J=2.3 Hz, 2H, ArH);13C NMRδ: 20.60, 21.41, 21.68, 29.69, 55.57, 66.00, 105.58, 107.35, 131.60, 144.80, 148.98, 149.32, 151.42, 160.65, 166.02; MSm/z: 317.1{[M+H]+}。

2-(3′,4′-二甲氧基苯乙酰氧甲基)-3,5,6-三甲基吡嗪(4d): 产率68.3%;1H NMRδ: 2.45～2.50(t,J=6.4 Hz, 9H, CH3), 3.62(s, 2H, CH2), 3.85～3.86(d,J=8.5 Hz, 6H, OCH3), 5.21(s, 2H, CH2), 6.81(s, 3H, ArH);13C NMRδ: 20.38, 21.36, 21.62, 40.65, 55.83, 55.89, 65.44, 111.25, 112.46, 121.49, 126.18, 144.62, 148.24, 149.03, 151.31, 171.46; MSm/z: 331.2{[M+H]+}。

烟酸-3,5,6-三甲基吡嗪-2-甲酯(4e): 产率51.1%;1H NMR(DMSO-d6)δ: 2.52(s, 3H), 2.59(s, 3H), 2.65(s, 3H), 5.61(s, 2H), 8.10(m, 1H), 8.93(d,J=5.6 Hz, 1H), 9.01(d,J=8.2 Hz, 1H);13C NMR(DMSO-d6)δ: 14.67, 14.83, 14.91, 66.71, 125.97, 128.46, 132.83, 148.76, 148.91, 151.76, 152.03, 152.49, 170.35; MSm/z: 258.2{[M+H]+}。

阿魏酸-3,5,6-三甲基吡嗪-2-甲酯(4f): 产率48.1%;1H NMRδ: 2.56(s, 6H), 2.59(s, 3H), 3.88(s, 3H), 5.31(s, 2H), 6.01(s, 1H), 6.34(d,J=15.6 Hz, 1H), 6.90(d,J=7.9 Hz, 1H), 7.05(t,J=7.2 Hz, 2H), 7.74(d,J=15.6 Hz, 1H);13C NMRδ: 14.78, 14.85, 14.93, 56.36, 66.47, 113.52, 116.39, 119.96, 129.48, 131.67, 143.22, 144.60, 149.86, 150.14, 150.61, 150.78, 155.36, 166.29; MSm/z: 328.1{[M+H]+}。

2 结果与讨论

2.1 2的合成

1经氧化、酰化、水解制得2。当H2O2过量时，由于吡嗪环的两个N反应活性差异不大，除了得到四甲基吡嗪单氮氧化物外还副产双氮氧化物;当n(1) ∶n(H2O2)=1.0 ∶2.4时,四甲基吡嗪单氮氧化物产率最高;再增加H2O2用量，单氮氧化物产率下降;当n(1) ∶n(H2O2)=1.0 ∶2.8时,TLC监测发现有另一产物，这可能是由于H2O2浓度过高时，吡嗪环上两个N原子同时被氧化形成四甲基吡嗪双氮氧化物。反应温度也是影响因素之一，在第一步氧化过程中，文献[12]方法采用65 ℃和95 ℃，本文设计在65 ℃～90 ℃依次递增5 ℃反应，其他反应条件相同。在第二步反应中温度以醋酸酐的沸点为标准，使反应体系处于回流状态。实验结果发现，产率随反应温度的升高而增加，但到80 ℃时，产率开始下降，而且在90 ℃反应一段时间后出现副产物，可见也有双氮氧化物的产生。

2.2 4的合成

Steglich酯化一般用碳二亚胺类物质作脱水剂,实验室比较常见的有DCC(N,N′-二环己基碳二亚胺),EDCl, DICl(N,N′-二异丙基碳二亚胺)等。EDCl常搭配DMAP, HOBt(1-羟基苯并三氮唑)等催化剂,其中DMAP主要用于酯化，HOBt用于酰化，两者都有抗酰基异脲重排和防止消旋产物的作用。实验结果表明,在由2合成4时，以EDCl为脱水剂，DMAP为催化剂,产率较高,因此优先选择DMAP作催化剂。

由于Steglich酯化反应的机理是EDCl/DMAP可以活化羧酸形成中间体，中间体再在醇氧的攻击下酯化，设想若先将EDCl/DMAP与羧酸先混合再加入醇，相同反应时间下收率会相对提高，但多数文献并未涉及加料顺序。为了验证这一设想，本实验在相同反应时间下，将EDCl/DMAP/羧酸先混合后加醇和同时加料做了产率的对比，结果表明，由于反应历程较长，投料顺序的先后对反应有一定的影响，从合成角度来说，应优先考虑最后加醇的投料方式。

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