六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物的液相合成及其构型确证

汤雁波， 徐 凯， 杜 欣， 肖志艳

(中国医学科学院 北京协和医学院 药物研究所 活性物质发现与适药化研究北京市重点实验室，北京 100050)

β-转角等二级结构通常是活性多肽与靶标蛋白进行分子识别的关键结构。设计与合成模拟肽二级结构的小分子骨架是获得新型活性化合物的有效方法[1～3]。取代六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物可作为内型β-转角的模拟结构，其二环刚性骨架能模拟β-转角的活性构象，并通过1,3,6,8-位的取代基模拟β-转角的i～i+3残基的氨基酸侧链。因此，六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物的合成倍受关注[4～9]。固相合成法是合成该类化合物的常用策略，迄今仅有Piergentili[10]和Kim[11]应用液相合成法获得N1-位为烷胺羰基取代的衍生物，但其中多步反应均采用高沸点的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂，而且未对目标物的构型进行谱学确证。

研究表明，N1-位为烷氧羰基的1,6,8-三取代-六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物具有μ-阿片受体选择性激动剂[5]，降钙素基因相关蛋白受体抑制剂[8]，或速激肽拮抗剂[9]等多种生物活性。因此，合成1,6,8-三取代-六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物具有重要意义。

a(R=)， b(R=tBuO-)Scheme 1

本文参照文献[10]方法，以1-萘甲醛和2,2-二乙氧基乙胺为起始原料，经还原胺化、缩合和氨基脱保护、氨基甲酸酯化以及环化等反应，采用液相法合成了N1-位为烷氧羰基取代的化合物——1-乙氧羰基-6-[(4-羟基苯基)甲基]-8-(1-萘基甲基)-六氢吡嗪并[1，2-a]嘧啶-4，7-二酮(1a)和1-乙氧羰基-6-羟甲基-8-(1-萘基甲基)-六氢吡嗪并[1，2-a]嘧啶-4，7-二酮(1b， Scheme 1)。对文献[10]方法作了以下改进：在两步缩合反应中(2→4， 5→6)，以沸点较低的二氯甲烷替代DMF，使收率由77%～78%[10]提高至83%～96%，且处理显著简化。N1-烷氧羰基的引入则参照固相合成法[5]中引入类似基团的方法，拓展了液相合成法在该类化合物合成中的应用。

本文首次运用1D NOE技术对1a和1b的立体构型进行了确证，为1,6,8-三取代-六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物的结构尤其是构型确证，提供了简单易行的方法。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Fisher Scientific型显微熔点仪(温度未校正)；PerKin-Elmer 341 LC型旋光仪；Varian Mercury-300或Mercury-400型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标，100 ℃)；Agilent LC/MSD TOF型液-质联用仪。

2， 5， 7[10]和4-硝基苯碳酸乙酯(8)[5]参照文献方法合成；其余所用试剂均为分析纯。

1．2 合成

(1) 4和6的合成(以4a为例)

在反应瓶中加入二氯甲烷35 mL，N-(2,2-二乙氧基-乙基)-萘甲胺(2)1.9 g(6.95 mmol)，N-芴甲氧羰基-O-叔丁基-L-酪氨酸(3a)3.51 g(7.64 mmol)， HATU[2-(7-偶氮苯并三氮唑]-N，N，N′，N′-四甲基六氟磷酸酯]2.9 g(7.63 mmol)和DIEA(N，N-二异丙基乙胺)3.31 mL(19 mmol)，搅拌下于室温反应过夜。加水20 mL，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩后经硅胶柱层析[洗脱剂：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=15 ∶1]分离得白色泡沫状物4a4.77 g，收率96%； ESI-MSm/z: 737.4 {[M+Na]+}。

用类似方法合成4b， 6a和6b，收率分别为86%， 83%和84%

(2)9a和9b的合成

在反应瓶中依次加入7a140 mg(0.25 mmol)和二氯甲烷5 mL，搅拌使其完全溶解；加入8 53 mg(0.25 mmol)和DIEA 84 mg(0.65 mmol)，于室温反应12 h。减压浓缩后经硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯)分离得无色油状物9a120 mg，收率76%； ESI-MSm/z: 658.3{[M+Na]+}。

用类似的方法合成9b，收率64%； ESI-MSm/z: 582.3{[M+Na]+}。

(3)1a和1b的合成

2 结果与讨论

2．1 合成方法的改进

在已报道的六氢吡嗪并[1,2-a]嘧啶-4,7-二酮类化合物的液相合成中[10，11]，均采用固相合成法中常用的DMF作为缩合反应的溶剂。本文在参照Piergentili方法[10]进行目标物合成时，将两步缩合反应(2 → 4和5 → 6)所使用的溶剂由DMF改为二氯甲烷。改进方法不仅使后处理更加容易，而且收率也有所提高(由77%～78%[10]提高至83%～96%)。9中N1-烷氧羰基的引入参照了Eguchi等[5]在固相合成中采用的方法，亦将溶剂由DMF改为二氯甲烷，在简化后处理的同时，依然获得较高收率(64%～76%)。

2．2 旋转异构与1H NMR特征

1a和1b的1H NMR在室温下多处显示为宽单峰，该现象可能是由分子中二环骨架上大取代基产生的旋转异构引起。升高NMR的测定温度可以改善化合物的谱形，在100 ℃时甚至可以获得完全裂分的图谱。Eguchi等[4，5]也发现具有类似结构的化合物在低温(-20 ℃)时可观察到两套1H NMR图谱，提示旋转异构现象在此类化合物中的确存在。此外，尽管 5a～7a的1H NMR在文献[10]中被报道为单套图谱，但本文在研究中发现，4～9的1H NMR呈现复杂裂分，即使在较高温度(100 ℃)下进行核磁共振实验，获得的图谱也只是相对简化。Hallberg等[12]也曾报道4的类似结构由于旋转异构体的存在使1H NMR谱图裂分复杂，升高NMR测定温度(120 ℃)可获得单套图谱，但部分区域仍呈现为宽峰。因此，本文推测4～9裂分较为复杂的1H NMR特征可能也是旋转异构所致。

2．3 由1D NOE确定构型

在1的分子中有C6和C10两个手性中心，其中C6由手性原料引入，其构型已知(S-构型)。C10的立体构型则可通过1D NOE技术测定H10与H6及H10与H13的相对位置关系来确定。研究结果显示，1中的H10与H13之间存在NOE，但H10与H6间未观察到NOE，从而可以确定H10与H6处于环平面的异侧，而与C13处于环平面的同侧，即C10为S-构型(Chart 1, A)。这与由酰亚胺环化反应机制推测的构型是一致的。在1的过渡态中(Chart 1, B)，由于C6-位取代基的立体位阻，N1从位阻较小的环平面上方进攻C10较为有利，因此，H10与C6位取代基处于环平面同侧。

Chart 1

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