阿伐那非类似物的合成与表征

田红潮，毛 璞，肖咏梅，杨亮茹，屈凌波

(河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450000)

0 引言

勃起功能障碍(ED)是一种常见的男性疾病并且患病率随着年龄的增长而增加.磷酸二酯酶5抑制剂(PDE5i)被推荐作为治疗ED的一线药物[1]，阿伐那非是新兴的磷酸二酯酶5抑制剂的一种.根据GOSS的调查，ED在美国的发病率为33.7%[2].保守估计，全球有1.5亿的男性有不同程度的ED，2025年将翻一番达到3.22亿人[3].根据张庆江等对北京、广州、重庆进行的调查，发现中国≥40岁人群ED患病率高达40.2%[4].阿伐那非(avanafil，StendraTM)是一种于2012年4月获US-FDA批准用于治疗ED的口服速效的高选择性磷酸二酯酶5抑制剂(PDE5i)[5].与其他PDE5i相比，阿伐那非选择性更高，起效更快，副作用更少[6]，预计将会有非常大的市场前景.基于此，很有必要研发其仿制药，并在其基础上开发出药效更好、副作用更小、廉价易得的类似药，基于阿伐那非的结构(结构式见图1)，合成了阿伐那非的类似物(见图2).

本文按照酰胺缩合条件优化的方法[7]合成了8种未见文献报道的阿伐那非类似物.本研究以4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(1)为原料，先进行酯的水解，再与R基团进行酰胺缩合反应，合成了8种阿伐那非类似物(如表1所示).所合成的产物均经1H NMR、13C NMR、ESI-MS得到验证.

图1 阿伐那非的结构式

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker Avance 400型超导核磁共振仪,瑞士Bruker公司；ICPMS7700型电感耦合等离子体质谱仪，深圳华普通用科技有限公司；WQF-510型傅立叶变换红外光谱仪，北京北分瑞利分析仪器；X-4型数字显微熔点测定仪，北京福凯科仪科技有限公司；DF-101D集热式恒温加热磁力搅拌器、旋转蒸发器RE-2000B、SHD-D(Ⅲ)循环水式真空泵均为巩义市予华仪器有限责任公司；DZF-6020真空干燥箱，上海申贤恒温设备厂.

4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(C18H21ClN4O4)(1,实验室自制)；1-甲基哌嗪(C5H12N)、2-氯苄胺(C7H8ClN)、对甲氧基苯胺(C7H9NO)、L-苯丙氨醇(C9H13NO)、苄胺(C7H9N)、N-甲基苄胺(C8H11N)、L-亮氨醇(C6H15NO)、α-甲基苄胺(C8H11N)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐(EDCI)和1-羟基苯并三唑水合物(HOBt)均购自阿拉丁试剂有限公司、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)、三乙胺(Et3N)等均为分析纯.

1.2 化合物的合成

图2 阿伐那非类似物的合成路线

1.2.1 4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸(2)的合成

在50 mL圆底烧瓶中加入2.5 mmol 4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯(1)，用体积比为VDMSO∶VTHF=1∶1的混合溶液溶解，再加入8 mL 10%的NaOH水溶液，室温下搅拌，反应结束后向混合物中加入25 mL 10%的柠檬酸水溶液，35 ℃下，减压蒸馏除去THF，析出白色固体，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，真空干燥6 h，得到化合物2，白色粉末状固体.产物纯度较高，不需要提纯，直接进行下一步反应.

1.2.2 阿伐那非类似物的合成

在50 mL圆底烧瓶中加入0.5 mmol化合物2，用DMF溶解，再加入0.6 mmol R，依次加入0.6 mmol 1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)、0.6 mmol 1-羟基苯并三唑水合物(HOBt)和1.0 mmol三乙胺(Et3N)，磁力搅拌反应混合物，反应结束后把反应液倒入18 mL饱和NaHCO3溶液中，乙酸乙酯萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，通过无水硫酸钠干燥，在减压旋蒸下除去溶剂，残留物通过硅胶柱色谱纯化，得到阿伐那非类似物.

2 结果与讨论

2.1 化合物1和2的结构表征

化合物1(实验室自制)：m.p.：86～88 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)δ：8.53(q，J=6.4 Hz，1H，NH)，8.48(d，J=6 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.42(dd，J=2 Hz，J=4.4 Hz，1H，Ph-H)，7.29(d，J=8.4 Hz，1H，Ph-H)，7.08(d，J=8.4 Hz，1H，Ph-H)，4.81(m，1H，OH)，4.55(t，J=7.6 Hz，2H，Ph-CH2)，4.21(q，J=6.8 Hz，2H，OCH2CH3)，4.13～4.08(m，1H，Pyrrolidine-H)，3.82(d，J=1.6 Hz，3H，OCH3)，3.63-3.58(m，1H，Pyrrolidine-H)，3.51～3.45(m，2H，Pyrrolidine-H)，3.35～3.31(m，1H，Pyrrolidine-H)，2.02～1.83(m，4H，Pyrrolidine-H)，1.26(t，J=7.2 Hz，3H，OCH2CH3);1H NMR(400 MHz，DMSO-d6，D2O)δ：8.47(q，J=5.6 Hz，1H，NH)，8.42(d，J=2.4 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.35(t，J=1.5 Hz，1H，Ph-H)，7.25(d，J=8.4 Hz，1H，Ph-H) 7.03(dd，J=2.5，8.4 Hz，1H，Ph-H)，4.51(d，J=6.5 Hz，2H，Ph-CH2)，4.17(q，J=7.1 Hz，2H，OCH2CH3)，4.07(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.77(d，J=1.1 Hz，3H，OCH3)，3.60～3.52(m，1H，Pyrrolidine-H)，3.48～3.40(m，2H，Pyrrolidine-H)，3.30(dd，J=7.5，10.3 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，1.95～1.81(m，4H，Pyrrolidine-H)，1.22(t，J=7.1 Hz，3H，OCH2CH3); IR(KBr，cm-1)σ：3340，1674，1525，1257，804; ESI-MS(m/z)：421.25 [M+H]+.

表1阿伐那非类似物汇总
Tab. 1Avanafilanaloguessummary

化合物2：产率95.1%，m.p.：202～204 ℃;1H NMR(400MHz，DMSO-d6，D2O)δ：8.37(s，1H，Pyrimidine-H)，7.35(d，J=8.2 Hz，1H，Ph-H)，7.24(s，1H，Ph-H)，7.04(d，J=8.2 Hz，1H，Ph-H) 4.52(s，2H，Ph-CH2)，4.06(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.78(s，3H，OCH3)，3.57(d，J=10.4 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.45(s，2H，Pyrrolidine-H)，3.32(t，J=9.0 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，1.91(s，2H，Pyrrolidine-H)，1.82(s，2H，Pyrrolidine-H); ESI-MS(m/z)：393.25 [M+H]+.

2.2 化合物2的合成条件

化合物1的水解是一个很简单的反应.化合物1经过水解得到4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸(化合物2)(如图2所示).本文参考蒋慧敏[8]学位论文中的水解方法，用四氢呋喃(THF)作溶剂对原料进行溶解，加入10%的NaOH水溶液后，发现混合物中有分层现象.因为有机相和水相无法充分混溶，不仅反应时间长，而且原料无法完全反应，产率较低.参考Yamada等人[9]专利文献的方法，用二甲基亚砜(DMSO)作溶剂，原料完全溶解后加入10%的NaOH水溶液，立刻有原料析出，即使在超声下也无法完全溶解，使得产品的纯度和产率较低.通过大量实验发现，采用混合溶剂法，即使用体积比为VDMSO∶VTHF=1∶1的混合溶液溶解原料，不仅原料可以充分溶解，而且反应得到的产品产率和纯度都较高.

在对水解得到的化合物2进行后处理时，如果处理不当也会使产率降低.实验中发现，反应结束后，如果先旋蒸除去四氢呋喃，加入一定量的10%的柠檬酸水溶液后，立刻有大量白色沉淀产生，而且有相当量的无须的淡黄色固体产生，附着在瓶壁上不易脱离下来，造成产品损失，而且在抽滤后滤液中会有少量白色悬浮物且不易回收，也会造成产品损失；反应结束后如果先加入一定量的10%的柠檬酸水溶液再进行旋蒸，随着溶液中四氢呋喃的慢慢减少，会有白色沉淀慢慢析出，四氢呋喃除尽进行抽滤，得到白色粉末状的固体而且滤液为无色透明的液体，最终得到的产品杂质较少，产率较高.产率为95.1%，产物纯度较高，无须提纯，直接进行下一步反应.

2.3 阿伐那非类似物的结构表征

化合物A-1：无色油状物，产率82.7%;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：7.85(s，1H，Pyrimidine-H)，7.54(s，1H，Ph-CH2NH)，7.42(d，J=1.5 Hz，1H，Ph-H)，7.30(d，J=8.4 Hz，1H，Ph-H)，7.06(d，J=8.6 Hz，1H，Ph-H)，4.86(m，1H，OH)，4.48(d，J=3.6 Hz，2H，Ph-CH2)，4.07(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.81(s，3H，OCH3)，3.63(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.48(s，4H，Piperazine-H)，3.43(d，J=8.3 Hz，2H，CH2OH)，3.32(t，J=8.8Hz，1H，Pyrrolidine-H)，2.28(t，J=4.3 Hz，4H，Piperazine-H)，2.17(s，3H，CH3)，1.94～1.83(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100MHz，DMSO-d6)δ：167.8，160.1，159.9，156.2，153.7，134.0，129.8，128.1，121.0，112.9，101.0，62.3，59.3，56.4，55.0(2C)，47.6，46.0(2C)，45.2，42.8，28.1，23.1; ESI-MS(m/z)：497.2 [M+Na]+.

化合物A-2：白色固体，产率72.3%，m.p.：146～149 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.17(d，J=5.8 Hz，1H，C(O)NH)，8.75(t，J=5.8 Hz，1H，Ph-CH2NH)，8.54(d，J=4.9 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.44～7.41(m，2H，Ph-H)，7.35～7.25(m，4H，Ph-H)，7.07(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，4.88(m，1H，OH)，4.52(s，2H，Ph-CH2)，4.49(d，J=5.9 Hz，2H，Ph-CH2)，4.12(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.81(s，3H，OCH3)，3.65(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.54～3.46(m，2H，CH2OH)，3.34(d，J=9.9 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，1.99～1.84(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)δ：167.7，161.2，160.3，156.8，153.8，137.1，133.7，132.3，129.8，129.6，129.5，128.8，128.1，128.0，127.6，121.1，113.0，98.5，62.4，59.4，56.4，47.8，42.7，28.1，23.1; ESI-MS(m/z)：516.23 [M+H]+.

化合物A-3：白色固体，产率78.7%，m.p.：192～194 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.77(s，1H，C(O)NH)，9.03(d，J=5.7 Hz，1H，Ph-CH2NH)，8.58(d，J=9.6 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.56(dd，J=2.1 Hz，J=5 Hz，2H，Ph-H)，7.43(s，1H，Ph-H)，7.31(dd，J=2.1 Hz，J=6.4 Hz，1H，Ph-H)，7.08(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，6.89(dd，J=2.1 Hz，J=4.9 Hz，2H，Ph-H)，4.88(m，1H，OH)，4.55(s，2H，Ph-CH2)，4.12(d，J=13.8 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.82(s，3H，OCH3)，3.73(s，3H，OCH3)，3.65(d，J=4.5 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.55～3.48(m，2H，CH2OH)，3.35(t，J=6.6 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，1.99～1.85(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)，δ：166.1，161.2，160.2，157.2，155.8，153.8，133.7，132.5，129.8，128.1，122.7(2C)，121.1，114.1(2C)，113.1，99.2，62.4，59.4，56.5，55.6，47.8，42.7，28.1，23.1; ESI-MS(m/z)：498.24 [M+H]+.

化合物A-4：白色固体，产率74.8%，m.p.：98～100 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.05(d，J=5.4 Hz，1H，C(O)NH)，8.39(d，J=10.0 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.88(d，J=7.0 Hz，1H，Ph-CH2NH)，7.39(s，1H，Ph-H)，7.27～7.24(m，5H，Ph-H)，7.17～7.14(m，1H，Ph-H)，7.07(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，4.90(m，1H，OH)，4.83(t，J=5.7 Hz，1H，OH)，4.49(d，J=4.8 Hz，2H，Ph-CH2NH)，4.10(d，J=4.6 Hz，2H，Pyrrolidine-H，C(O)NHCH)，3.81(s，3H，OCH3)，3.62(d，J=8.6 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.51～3.42(m，4H，CH2OH)，3.33(t，J=9.8 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，2.92(dd，J=5.2Hz，J=8.4Hz，1H，Ph-CH2)，2.75(dd，J=4.5 Hz，J=9.0 Hz，1H，Ph-CH2)，1.93～1.82(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)，δ：167.2，161.1，160.2，156.6，153.8，139.9，133.7，129.8，129.6(2C)，128.5(2C)，128.1，126.3，121.0，113.1，99.0，63.4，62.6，59.4，56.5，53.2，47.8，42.6，37.1，28.1，23.1; ESI-MS(m/z)：548.2 [M+Na]+.

化合物A-5：白色固体，产率71.9%，m.p.：58 ℃～60 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.22(t，J=7.0 Hz，1H，C(O)NH)，8.74(t，J=6.0 Hz，1H，Ph-CH2NH)，8.48(d，J=5.2 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.41(s，1H，Ph-H)，7.33～7.23(m，6H，Ph-H)，7.08(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，4.86(m，1H，OH)，4.52(d，J=5.5 Hz，2H，Ph-CH2)，4.41(d，J=5.9 Hz，2H，Ph-CH2)，4.10(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.82(s，3H，OCH3)，3.63(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.50～3.44(m，2H，CH2OH)，3.33(s，1H，Pyrrolidine-H)，1.97～1.84(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)δ：167.5，161.3，160.3，156.6，153.8，140.3，133.7，129.8，128.7(2C)，128.1，127.5(2C)，127.1，121.1，113.1，98.7，62.4，59.4，56.5，47.6，42.5，41.2，28.1，23.1; ESI-MS(m/z)：482.29 [M+H]+.

化合物A-6：无定形，产率90.1%;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：7.93(s，1H，Pyrimidine-H)，7.70(s，1H，Ph-CH2NH)，7.45(d，J=1.8 Hz，1H，Ph-H)，7.38～7.25(m，6H，Ph-H)，7.08(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，4.83(m，1H，OH)，4.59(s，2H，Ph-CH2)，4.50(d，J=5.2 Hz，2H，Ph-CH2)，4.05(t，J=4.7 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.82(s，3H，OCH3)，3.62(d，J=7.8 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.43(s，2H，CH2OH)，3.30(s，1H，Pyrrolidine-H)，1.99～1.82(m，4H，Pyrrolidine-H);13C NMR(100MHz，DMSO-d6)δ：170.8，160.2，159.8，155.8，153.7，137.7，134.1，129.8，129.1(2C)，128.1，127.6(2C)，127.5，121.0，112.9，101.2，62.4，60.2，59.4，56.4，47.7，42.8，35.7，28.1，23.2; ESI-MS(m/z)：496.47 [M+H]+.

化合物A-7：白色固体，产率72.1%，m.p.：136～139 ℃;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.19(d，J=4.6 Hz，1H，C(O)NH)，8.42(s，1H，Pyrimidine-H)，7.69(d，J=8.2 Hz，1H，Ph-CH2NH)，7.41(s，1H，Ph-H)，7.29(dd，J=2.0 Hz，J=6.4 Hz，1H，Ph-H)，7.08(d，J=8.5 Hz，1H，Ph-H)，4.90(m，1H，OH)，4.65(t，J=5.8 Hz，1H，OH)，4.51(d，J=5.8 Hz，2H，Ph-CH2)，4.09(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.99(d，J=5.0Hz，1H，C(O)NHCH)，3.82(s，3H，OCH3)，3.63(d，J=7.2 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.48(d，J=4.6 Hz，2H，CH2OH)，3.40(t，J=5.6Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.34-3.30(m，2H，CH2OH)，1.93～1.82(m，4H，Pyrrolidine-H)，1.63～1.57(m，1H，(CH3)2CH)，1.41～1.35(m，2H，(CH3)2CH-CH2)，0.87(dd，J=3.7 Hz，J=6.6 Hz，6H，(CH3)2);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)，δ：167.2，161.2，160.1，156.6，153.8，133.8，129.8，128.1，121.0，113.1，99.1，64.4，62.6，59.4，56.5，49.3，47.8，42.6，40.4，28.1，24.9，23.8，23.1，22.4; ESI-MS(m/z)：514.2 [M+Na]+.

化合物A-8：无定形，产率80.8%;1H NMR(400 MHz，DMSO-d6)，δ：9.13(d，J=4.8 Hz，1H，C(O)NH)，8.56(s，1H，Ph-CH2NH)，8.46(d，J=7.7 Hz，1H，Pyrimidine-H)，7.39(s，1H，Ph-H)，7.36～7.25(m，5H，Ph-H)，7.23～7.19(m，1H，Ph-H)，7.06(d，J=9.1 Hz，1H，Ph-H)，5.08(d，J=7.1 Hz，1H，Ph-CH)，4.92(m，1H，OH)，4.52～4.48(m，2H，Ph-CH2)，4.12(s，1H，Pyrrolidine-H)，3.81(s，3H，OCH3)，3.63(d，J=6.1 Hz，1H，Pyrrolidine-H)，3.48(t，J=8.0 Hz，2H，CH2OH)，3.36(s，1H，Pyrrolidine-H)，1.99～1.83(m，4H，Pyrrolidine-H)，1.44(d，J=7.1 Hz，2H，CH3);13C NMR(100 MHz，DMSO-d6)δ：167.8，161.3，160.3，156.8，153.8，145.7，133.7，129.8，128.7(2C)，128.1，126.9，126.4(2C)，121.1，113.0，98.8，62.7，59.5，56.4，48.4，47.8，42.6，28.2，23.1，22.8; ESI-MS(m/z)：496.32 [M+H]+.

3 结论

以4-(3-氯-4-甲氧基苄基氨基)-2-[(2S)-2-羟甲基-1-吡咯烷基]-5-嘧啶羧酸乙酯为原料，经过酯水解和酰胺缩合反应，合成了8种未见文献报道的阿伐那非类似物，其结构经1H NMR、13C NMR及ESI-MS确证.本文合成的阿伐那非类似物，支持其生物活性及毒理的研究，为筛选出更理想的PDE5i服务.