3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺的合成研究*

王艳娇，高晓琴，刘 斌，唐文强

（1.陕西国际商贸学院 医药学院，陕西 咸阳712046；2.陕西省中药绿色制造技术协同创新中心，陕西 西安712046）

吡唑并嘧啶是一类结构特殊的含氮杂环化合物，具有广泛的生物活性[1，2]。因此，近年来吡唑并嘧啶类化合物的合成及活性研究越来越引起研究者的兴趣[3，4]。其中，最具有代表性的就是吡唑并[3,4-d]嘧啶化合物。基于吡唑并[3,4-d]嘧啶结构的生物活性分子研究开发取得了重要进展，例如抗肿瘤活性[5，6]、抗菌活性[7，8]、抗病毒活性[9，10]和抗炎活性[11-13]。因此，研究吡唑并[3,4-d]嘧啶化合物结构母核合成具有重要的意义和价值，并为高效的抗肿瘤药物的研发提供前期基础。

为了研究目标产物3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）在合成抗肿瘤活性分子方面的应用，本文报道以3-氨基-4-氰基吡唑（2）为原料，与甲酰胺反应合成得到1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（3），再经过NIS碘代得到中间体3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4），最后，与溴代异丙烷发生N-烷基化反应得到目标化合物。中间体及产物结构经1H NMR、13C NMR和ESI-MS确证，合成路线见图1。并对影响N-烷基化反应的因素进行了考察，确定适宜的N-烷基化反应条件。该研究为1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺衍生物的合成与开发提供了一种重要的母核结构，并提供了一种简便可行的制备途径。

图1 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）的合成路线Fig.1 Synthetic route of 3-iodo-1-isopropyl-1H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-amine

1 实验部分

1.1 原料与仪器

3-氨基-4-氰基吡唑（纯度99%）、N-碘代丁二酰亚胺（纯度98%）、溴代异丙烷（纯度98%），泰坦生物科技有限公司；Pd（dppf）Cl2（纯度98%阿拉丁试剂有限公司）；柱层析硅胶（300~400目 青岛海洋化工厂）；其它所有试剂均为市售分析纯。

AV400型核磁共振仪（DMSO-d6为氘代溶剂，TMS为内标，德国Bruker公司）；Ultima Global Spectrometer型质谱仪（ESI源，美国Waters公司）；RE-52AA旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；SHB-Ш循环水式多用真空泵（郑州长城工贸有限公司）。

1.2 合成方法

1.2.1 1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（3）的合成 在500mL的三口瓶中加入甲酰胺（150mL）和10.8g（100.0mmol）3-氨基-4-氰基吡唑2，加热到180℃反应10h，TLC监测反应结束后，加水（200mL）稀释，反应体系变成白色浑浊。减压抽滤，得到白色滤饼，用冰水洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体13.1g，收率97.1%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 12.25（br，1H），8.15（s，1H），8.08（s，1H），7.61（2H，br）。13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ 164.32，159.34，156.21，132.78，101.63。ESI-MS（M+H）+m/z：136.07。

1.2.2 3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）的合成 在250mL的三口瓶中加入6.8g（50.0mmol）化合物3、16.9g（75.0mmol）N-碘代丁二酰亚胺和60mL N,N-二甲基甲酰胺，反应体系加热到100℃反应8h。TLC监测反应结束后过滤得到灰白色粗品，冰乙醇溶液洗涤得到化合物12.8g，收率98.1%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 12.21（br，1H），8.17（s，1H），7.67（2H，br）。13C NMR（100MHz，DMSO-d6）δ 158.63，156.72，156.16，102.25，91.47。ESI-MS（M+H）+m/z：261.98。

1.2.3 3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）的合成 在100mL封管中加入2.6g（10.0mmol）化合物4、3.2g（30.0mmol）K2CO3和40mL N,N-二甲基甲酰胺，6.1g（50.0mmol）溴代异丙烷。在100℃下反应5h，TLC监测反应结束后过滤除去K2CO3固体，反应体系加入饱和食盐水（100mL），乙酸乙酯（100mL×3）萃取，合并有机相，无水Na2SO4干燥，减压旋蒸，粗品经硅胶柱层析分离纯化（V甲醇∶V二氯甲烷=1∶20）得到灰白色粉末固体2.5g，收率83.6%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ 8.20（s，1H），5.04-4.90（m，1H），1.43（d,J=6.7Hz，6H）。13C NMR（100MHz,DMSOd6）δ 158.09,156.19,152.98,123.16,103.64,49.22,22.25。ESI-MS（M+H）+m/z：304.03。

2 结果与讨论

2.1 物料比对N-烷基化反应（产物1合成）收率的影响

3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）与溴代异丙烷发生N-烷基化反合成3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），反应中物料摩尔比即n溴代异丙烷∶n化合物4对产物1的收率有重要影响，由于溴代异丙烷沸点较低（59℃），在封管中反应，溴代异丙烷的含量需要明显过量。按照1.2.3反应条件，考察物料比对产物1收率的影响，结果见表1。

表1 物料比对产物1收率的影响Tab.1 Effect of mole ratio on the yield of product 1

当物料比n溴代异丙烷∶n化合物4为2∶1时，收率仅为20.3 %，提高溴代异丙烷的用量，产物1收率明显提升，当物料摩尔比增加至5∶1时，产物1收率达到83.6%，而继续增加溴代异丙烷的用量至摩尔比为6∶1时，收率基本保持不变，所以确定适宜物料比为n溴代异丙烷∶n化合物4=5∶1。

2.2 溶剂对N-烷基化反应（产物1合成）收率的影响

在确定了物料摩尔比后，按照1.2.3反应条件，对4种反应溶剂（N,N-二甲基甲酰胺、二氧六环、甲苯、乙腈）进行筛选，结果见表2。

表2 溶剂对产物1收率的影响Tab.2 Effect of solvent on the yield of product 1

当反应在甲苯和乙腈两种溶剂中进行，反应收率较低，收率分别为21.0%和43.1%。当反应在二氧六环中进行，收率升高到64.2%，而当以N,N-二甲基甲酰胺为反应溶剂，化合物1收率达到83.6%。因此，确定适宜的反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

2.3 反应温度和时间对N-烷基化反应（产物1合成）收率的影响

在确定了物料比和反应溶剂后，按照1.2.3反应条件，首先固定反应时间5h，考察反应温度对产物1收率的影响，结果见表3。

表3 反应温度和时间对产物1收率的影响Tab.3 Effect of reaction temperature and time on the yield of product 1

考察3个反应温度（80、100、120℃）发现，产物1在100℃时收率最高，达到83.6%，所以确定最佳反应温度为100℃。由表3可知，反应时间从5h延长至6h和7h，产物收率略有降低，当反应时间缩短至4h时，收率明显降低至71.9%。所以确定适宜的反应时间为5h。

2.4 产物1结构的核磁共振分析

对于目标产物1的1H NMR（图2）分析，化学位移δ 8.20处的单峰，积分1H，为嘧啶环结构上的芳香氢信号峰。化学位移δ 5.04~4.90处的7重峰，积分1H，为异丙基结构上与两个甲基连接的次甲基信号峰，根据n+1规则，裂分成7重峰。δ 1.43处的d峰，积分6H，为异丙基结构上两个甲基信号峰。对目标化合物的13C NMR（图3）分析，δ 158.09,156.19,152.98,123.16,103.64，这5个碳核峰为吡唑并嘧啶环结构中碳原子信号峰。δ 49.22为异丙基结构上的次甲基碳信号峰，δ 22.25为异丙基结构上两个甲基碳重合在一起的信号峰。通过1H NMR和13C NMR分析，可以确定产物1结构的正确性。

图2 产物的核磁共振氢谱Fig.2 1H NMR of target product

图3 产物的核磁共振碳谱Fig.3 13C NMR of target product

3 结论

以3-氨基-4-氰基吡唑为原料，首先与甲酰胺发生关环反应，得到中间体3，再与NIS发生碘取代反应，得到中间体4，最后4与溴代异丙烷发生N-烷基化反应得到目标化合物3-碘-1-异丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），3步反应总收率为79.6%。其中间体及产物结构经1H NMR、13C NMR、ESI-MS表征。重点考察N-烷基化反应收率的影响因素，确定适宜条件为：物料比n溴代异丙烷∶n化合物4=5∶1；反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；反应温度为100℃；反应时间5h。在该反应条件下，产物1的优化收率为83.6%。该研究为吡唑并[3,4-d]嘧啶衍生物的合成与活性研究提供了一种重要的母核结构，同时为吡唑并[3,4-d]嘧啶类化合物结构改进中涉及的N-烷基化反应条件提供一定的参考。