N-取代苄基-N′-苯甲酰氧乙基哌嗪类化合物的合成及其生物活性

2013-08-16韩生华陈建新孟双明马鹏飞

化学与生物工程 2013年5期

关键词：哌嗪苄基实测值

韩生华,陈建新,孟双明,马鹏飞

(1.山西大同大学化学与化工学院,山西大同037009;2.山西师范大学化学与材料学院,山西临汾041004)

N-取代苄基-N′-苯甲酰氧乙基哌嗪类化合物的合成及其生物活性

韩生华1,陈建新2,孟双明1,马鹏飞1

(1.山西大同大学化学与化工学院,山西大同037009;2.山西师范大学化学与材料学院,山西临汾041004)

合成了15个新的N-取代苄基-N'-苯甲酰氧乙基哌嗪类化合物,其结构经红外光谱、核磁共振氢谱、元素分析及质谱确证,并初步测定了目标化合物的生物活性。结果表明,目标化合物均表现出一定的对血清诱导的血管平滑肌细胞增殖的抑制活性,其中化合物Ⅳc、Ⅳd、Ⅳh活性较高。

哌嗪;合成;血管平滑肌细胞;抑制活性

动脉粥样硬化是一个对血管损伤的过度炎症反应。当血管损伤后,单核细胞、血小板和淋巴细胞粘附到血管壁,释放一系列细胞因子和肽类生长因子,与特异性受体结合,影响血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell,VSMC)的表型和生长信号,促进了动脉粥样硬化病变的发生[1-3]。血管平滑肌细胞作为构成血管壁的主要细胞成分之一,是决定血管活性和血管构型的重要因素。因此,血管平滑肌细胞增殖和表型的改变在动脉粥样硬化病变过程中起着重要的作用[4,5]。

目前,针对血管平滑肌细胞增殖抑制药物的化学合成研究报道较少。哌嗪类化合物作为药物合成领域的重要产物,已经在精神抑制、抗菌、镇咳和治疗心血管疾病等方面取得了很大的研究进展[6-9],但其抑制血管平滑肌细胞增殖的药理活性还未见报道。作者以取代苄基哌嗪为基础,设计、合成了15个N-取代苄基-N'-苯甲酰氧乙基哌嗪类化合物,并初步考察了其对血清诱导的血管平滑肌细胞增殖的抑制活性。目标化合物的合成路线见图1。

图1 目标化合物的合成路线Fig.1 The synthetic route for the target compounds

1 实验

1.1 试剂与仪器

所用化学试剂均为分析纯。

X-4型数字显微熔点仪(温度计未经校正);PE-1710型红外光谱仪(KBr压片);Bruker DPX 300型超导核磁共振仪(TMS为内标);CE-1106型元素分析仪;HP 5988A型质谱仪。

1.2 合成方法

1.2.1 苯甲酸(2-氯)乙酯的合成

参照文献[10],首先以苯甲酸为原料与二氯亚砜反应得到苯甲酰氯(Ⅰ),化合物Ⅰ与乙二醇反应得到苯甲酸(2-羟基)乙酯(Ⅱ),化合物Ⅱ再与二氯亚砜反应得到苯甲酸(2-氯)乙酯(Ⅲ),无色液体,产率84.7%。

1.2.2 Ⅳa～Ⅳo的合成

将1-(取代苄基)哌嗪(0.005 mol)和化合物Ⅲ(0.92 g,0.005 mol)溶解于20 m L DMF中,加入K2CO3(1.38 g,0.01 mol)和少许KI。加热回流4 h后,冷却过滤,蒸去滤液,经柱色谱即得到目标化合物Ⅳa。

采用类似方法,合成得到目标化合物Ⅳb～Ⅳo。

1.3 初步药理活性实验

原代培养血管平滑肌细胞,用0.125%胰酶消化,接种于96孔板,培养24 h至亚融合状态;换成无血清培养24 h,使细胞趋于静止(G0期);样品处理4 h后,加入10%血清培养20 h;用MTT法检测细胞的增殖情况,计算样品对血清诱导血管平滑肌细胞增殖的抑制率。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的表征

共设计合成了15个目标产物,其结构经过1HNMR、IR、MS和元素分析进行确证。

Ⅳa:白色固体1.62 g,产率91.1%,m.p.:223～225℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.292～8.063(m,9 H, Ar-H),4.483(s,2H,CH2),3.473(s,2H,CH2), 2.764～2.825(d,2 H,CH2),2.752(s,4 H,pip),2.253～2.587(s,4H,pip);C20H23N2O2Cl元素分析实测值(计算值),%:C 70.06(66.94),H 6.76(6.46),N 7.62(7.81);IR(KBr),ν,cm-1:3420,3156,2985, 2643,1720,1618,1403,1284;MS(ESI),m/z:358.86 [M]+。

Ⅳb:白色固体1.69 g,产率94.7%,m.p.:237～239℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.303～8.057(m,9H, Ar-H),4.491(s,2H,CH2),3.496(s,2 H,CH2), 2.862～3.012(d,2H,CH2),3.073(s,4H,pip),1.680～2.212(s,4 H,pip);C20H23N2O2Cl元素分析实测值(计算值),%:C 66.81(66.94),H 6.69(6.46),N 7.51(7.81);IR(KBr),ν,cm-1:3420,3111,2985, 2681,2594,1724,1618,1405;MS(ESI),m/z:358.86 [M]+。

Ⅳc:白色固体1.72 g,产率96.4%,m.p.:214℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.281～8.057(m,9 H,Ar-H),4. 471(s,2H,CH2),3.481(s,2H,CH2),2.795～2.834 (d,2 H,CH2),2.628(s,4 H,pip),2.189～2.493(s, 4H,pip);C20H23N2O2Cl元素分析实测值(计算值),%:C 66.92(66.94),H 6.58(6.46),N 7.84 (7.81);IR(KBr),ν,cm-1:3430,3139,2947,2861, 1719,1580,1400,1284;MS(ESI),m/z:358.86[M]+。

Ⅳd:白色固体1.57 g,产率93.8%,m.p.:225～227℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.196～8.008(m,9 H, Ar-H),4.457(s,2H,CH2),3.651(s,2H,CH2), 2.573(s,2H,CH2),2.932(s,4 H,pip),2.864(s,4 H, pip),1.548(s,3H,CH3);C21H26N2O2元素分析实测值(计算值):C 74.48(74.52),H 7.50(7.74),N 8.37 (8.28);IR(KBr),ν,cm-1:3421,2853,2649,2261, 1716,1692,1453,1295,1024;MS(ESI),m/z:338.44 [M]+。

Ⅳe:白色固体1.58 g,产率94.5%,m.p.:216～218℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.197～8.002(m,9H, Ar-H),4.492(s,2 H,CH2),3.914(s,2 H,CH2), 2.358(s,2H,CH2),3.015(s,4H,pip),2.924(s,4H, pip),1.385～1.434(s,3 H,CH3);C21H26N2O2元素分析实测值(计算值),%:C 74.87(74.52),H 7.52 (7.74),N 8.34(8.28);IR(KBr),ν,cm-1:3420, 3135,2922,2603,1729,1410,1279,1033;MS(ESI), m/z:338.44[M]+。

Ⅳf:白色固体1.63 g,产率97.6%,m.p.:240～241℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.101～8.030(m,9 H, Ar-H),4.426(s,2H,CH2),3.461(s,2H,CH2), 2.787(s,2 H,CH2),2.601(s,4 H,pip),2.325～2.485 (s,4H,pip),1.813(s,3H,CH3);C21H26N2O2元素分析实测值(计算值),%:C 74.69(74.52),H 7.63 (7.74),N 8.48(8.28);IR(KBr),ν,cm-1:3425, 2947,2811,1719,1603,1458,1284,1130;MS(ESI), m/z:338.44[M]+。

Ⅳg:白色固体1.61 g,产率95.2%,m.p.:209～211℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.043～8.001(m,9H, Ar-H),4.632(s,2 H,CH2),3.862(s,2 H,CH2), 2.764～2.804(d,2H,CH2),3.062(s,8H,pip); C20H23N2O2F元素分析实测值(计算值),%:C 70.26 (70.15),H 6.68(6.77),N 8.32(8.18);IR(KBr),ν, cm-1:3437,2857,2635,1658,1459,1276,1148,1024; MS(ESI),m/z:342.43[M]+。

Ⅳh:白色固体1.64 g,产率96.8%,m.p.:233～235℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.275～7.621(m,9H, Ar-H),4.634(s,2 H,CH2),3.827(s,2 H,CH2), 2.821～2.954(d,2H,CH2),2.785(s,4H,pip),2.251～2.463(d,4 H,pip);C20H23N2O2F元素分析实测值(计算值),%:C 70.32(70.15),H 6.91(6.77),N 8.28(8.18);IR(KBr),ν,cm-1:3425,2927,2599, 1719,1603,1405,1284,1120,714;MS(ESI),m/z:342.43[M]+。

Ⅳi:白色固体1.67 g,产率98.4%,m.p.:228～230℃。1HNMR(CDCl3),δ:6.974～8.050(m,9 H, Ar-H),4.465(s,2H,CH2),3.479(s,2H,CH2), 2.789～2.829(d,2 H,CH2),2.629(s,4 H,pip),2.185～2.494(d,4H,pip);C20H23N2O2F元素分析实测值(计算值),%:C 70.34(70.15),H 6.86(6.77), N 8.29(8.18);IR(KBr),ν,cm-1:3425,3135,1719, 1603,1516,1405,1284,1125,825;MS(ESI),m/z: 342.43[M]+。

Ⅳj:白色固体1.61 g,产率92.6%,m.p.:216～218℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.198～8.004(m,9H, Ar-H),4.492(s,2H,CH2),3.914(s,2 H,CH2), 2.682～2.834(d,2H,CH2),3.015(s,4H,pip),2.924 (s,4H,pip);C21H23N3O2元素分析实测值(计算值),%: C 72.13(72.18),H 6.69(6.63),N 12.11(12.03);IR (KBr),ν,cm-1:3429,3114,2526,1719,1603,1519, 1286,1132,965;MS(ESI),m/z:349.42[M]+。

Ⅳk:白色固体1.64 g,产率94.8%,m.p.:224～226℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.047～8.001(m,9H, Ar-H),4.632(s,2H,CH2),3.862(s,2 H,CH2), 2.753～2.831(d,2H,CH2),3.067(s,4H,pip),2.983 (s,4 H,pip);C21H23N3O2元素分析实测值(计算值),%:C 72.07(72.18),H 6.72(6.63),N 12.09 (12.03);IR(KBr),ν,cm-1:3429,3124,2526,1719, 1603,1521,1324,1153,873;MS(ESI),m/z:349.42 [M]+。

Ⅳl:白色固体1.71 g,产率97.8%,m.p.:238～240℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.186～8.031(m,9 H, Ar-H),4.582(s,2H,CH2),3.860(s,2H,CH2), 2.792～2.834(s,2 H,CH2),2.532(d,8 H,pip); C21H23N3O2元素分析实测值(计算值),%:C 72.10 (72.18),H 6.73(6.63),N 12.14(12.03);IR(KBr), ν,cm-1:3432,3153,2521,1719,1603,1534,1284, 1133,826;MS(ESI),m/z:349.42[M]+。

Ⅳm:白色固体1.89 g,产率96.9%,m.p.:201～203℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.186～8.023(m,8H,Ar-H),4.531(s,2H,CH2),3.678(s,2H,CH2),3.113(d, 2H,CH2),2.804(s,4H,pip),2.675～2.783(d,4H, pip);C20H22N2O2Cl2元素分析实测值(计算值),%: C 61.12(61.08),H 5.69(5.64),N 7.23(7.12);IR (KBr),ν,cm-1:3420,3135,2941,2811,1724,1603, 1449,1275,927;MS(ESI),m/z:393.32[M]+。

Ⅳn:白色固体1.91 g,产率97.4%,m.p.:227～ 229℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.261～8.026(m,8 H, Ar-H),4.583(s,2H,CH2),3.569(s,2H,CH2), 3.088～3.113(d,2 H,CH2),2.876～2.982(d,4 H, pip),2.712(s,4H,pip);C20H22N2O2Cl2元素分析实测值(计算值),%:C 60.94(61.08),H 5.72(5.64),N 7.09(7.12);IR(KBr),ν,cm-1:3420,3110,2980, 2647,1719,1613,1405,1289,956;MS(ESI),m/z: 393.32[M]+。

Ⅳo:白色固体1.93 g,产率98.8%,m.p.:218～220℃。1HNMR(CDCl3),δ:7.284～8.103(m,8 H, Ar-H),4.569(s,2H,CH2),3.621(s,2H,CH2), 3.088～3.118(d,2 H,CH2),2.752(d,4 H,pip),2.367 (s,4H,pip);C20H22N2O2Cl2元素分析实测值(计算值),%:C 61.04(61.08),H 5.58(5.64),N 7.16 (7.12);IR(KBr),ν,cm-1:3420,3110,2980,2647, 1719,1613,1405,1289;MS(ESI),m/z:393.32[M]+。

2.2 目标化合物的药理活性

对目标化合物进行了血清诱导血管平滑肌细胞增殖的抑制活性实验,结果见表1。

表1 化合物Ⅳa～Ⅳo的抑制活性Tab.1 Inhibitory activity of target compoundsⅣa～Ⅳo

由表1可知,目标化合物在浓度为5μg·m L-1时,均显示出一定的抑制活性,其中化合物Ⅳc、Ⅳd、Ⅳh的抑制率较高。结合化合物结构分析可以看出,含哌嗪环的15个目标化合物对血清诱导的血管平滑肌细胞增殖均表现出一定的抑制活性,且单取代苄基化合物的活性明显高于二取代苄基化合物,如化合物Ⅳa、Ⅳb、Ⅳc较化合物Ⅳm、Ⅳn、Ⅳo活性更高。

3 结论

[1] Jacob T,Ascher E,Alapat D,et al.Activation of P38MAPK signaling cascade in a VSMC injury model:Role of P38MAPK inhibitors in limiting VSMC proliferation[J].European Journal of Vascular and Endovascular Surgery,2005,29(5):470-478.

[2] San Martin A,Foncea R,Laurindo F R,et al.Nox1-based NADPH oxidase-derived superoxide is required for VSMCactivation by advanced glycation end-products[J].Free Radical Biology and Medicine,2007,42(11):1671-1679.

[3] Fujita N,Furukawa Y,Du J,et al.Hyperglycemia enhances VSMC proliferation with NF-κB activation by angiotensinⅡand E2F-1 augmentation by growth factors[J].Molecular and Cellular Endocrinology,2002,192(28):75-84.

[4] Mayr M,Xu Q.Smooth muscle cell apoptosis in arteriosclerosis [J].Experimental Gerontology,2001,36(7):969-987.

[5] 荆涛,王绿娅,王伟.血管平滑肌细胞凋亡与动脉粥样硬化及其中药防治[J].中国动脉硬化杂志,2003,11(3):271-273.

[6] Tang L,Shukla P K.Trifluoperazine.An orally available clinically used drug,disrupts opioid antinociceptive tolerance[J].Neuroscience Letters,2006,397(2):1-4.

[7] Hale S L,Kloner R A.Ranolazine.An inhibitor of the late sodium channel current,reduces postischemic myocardial dysfunction in the rabbit[J].Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics,2006,11(4):249-255.

[8] Wafa Sallem,Nawal Serradji,Nathalie Dereuddre-Bosquet,et al. Structure-activity relationships in platelet-activating factor.Part 14:Synthesis and biological evaluation of piperazine derivatives with dual anti-PAF and anti-HIV-1 activity[J].Bioorganic&Medicinal Chemistry,2006,23(14):7999-8013.

[9] Osamu Okamoto,Kensuke Kobayashi,Hiroshi Kawamoto,et al. Novel ORL1-selective antagonists with oral bioavailability and brain penetrability[J].Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters,2008,18(11):3282-3285.

[10] Ford-Moore A H.Benzoylcholine iodide and chloride[J].Organic Syntheses,1963,30(4):84.

Synthesis and Bioactivity of N-(Substituted)benzyl-N′-benzoyloxy-ethyl Piperazine Derivatives

HAN Sheng-hua1,CHEN Jian-xin2,MENG Shuang-ming1,MA Peng-fei1
(1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Shanxi Datong University,Datong 037009,China; 2.School of Chemistry and Materials,Shanxi Normal University,Linfen 041004,China)

Fifteen new N-(substituted)benzyl-N'-benzoyloxy-ethyl piperazine derivatives were synthesized, and their structures were confirmed by IR,1HNMR,elemental analysis and MS.Their inhibitory activities against vascular smooth muscle cells proliferation induced by FBS were evaluated.All the object compounds showed inhibitory activity to a certain extent on vascular smooth muscle cells proliferation,especially compoundsⅣc,Ⅳd andⅣh.

piperazine;synthesis;vascular smooth muscle cells;inhibitory activity

O 626.4

1672-5425(2013)05-0038-04

10.3969/j.issn.1672-5425.2013.05.009

山西省自然科学基金资助项目(2012011046-9)

2013-03-06

韩生华(1979-),男,山西应县人,硕士,实验师,研究方向:有机合成,E-mail:hanshenghua@sina.com.cn。