吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物的合成研究

刘 杨，包安丽，李 娟

（1.四川化工职业技术学院，四川 泸州 646300；2.成都新恒创药业有限公司，四川 成都 611137；3.四川佳乐酒业浓香酿酒有限公司，四川 泸州 646300）

随着药物合成技术的不断发展，在人类多种疾病的治疗中，都能有含氮杂环类药物的存在。吡唑并[1，5-a] 嘧啶类化合物就是含氮杂环类化合物中典型的一类，因其分子结构中同时包含了吡唑与嘧啶两个重要的含氮活性单元，其衍生出的系列取代化合物大多表现出良好的生物活性。在中枢神经系统疾病治疗、抗病毒、抗肿瘤及心血管疾病防治等诸多领域表现突出。这类吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生化合物在新型药物中间体及药物分子开发中，表现出极大的潜力，甚至在农药、食品添加剂等领域也有应用前景。

以吡唑并[1，5-a]嘧啶环为母核的衍生化合物，对人体内的许多重要生物靶点都能起作用。如常见的环氧化酶（COX-2）、钾离子通道、外周型苯二氮卓受体及γ-氨基丁酸受体等。针对这些受体已开发并应用的药物很多，如针对入睡困难的镇静催眠药物扎来普隆；新型2-型糖尿病的二肽基肽酶（DPP-4）抑制剂阿拉格列汀等。

此外，吡唑并[1，5-a]嘧啶类衍生化合物在更多其他治疗上的应用也不断被发现。如作为GPR4 受体拮抗剂，用于自身免疫系统相关疾病、炎症性疼痛以及血管生成有关疾病的治疗；作为TRPC6 激活剂或阻断剂，可用于预防和治疗TRPC6 表达异常而引起的心急肥大症及肾小球疾病；作为Cdk4/6 抑制剂，用于抑制乳腺癌细胞和肝癌细胞生长。许多衍生化合物还表现出抗氧化活性、抑菌活性等。

1 合成方法及进展

到目前为止，针对吡唑并[1，5-a]嘧啶类衍生物的合成主要为以下几类方法：

用1，3-二羰基类化合物或α，β-不饱和化合物与氨基吡唑直接缩合；由1H-5-氨基吡唑与不饱和羰基化合物反应合成；以丙二腈、醋酸酐、原甲酸三乙酯为原料，与三氯氧磷反应合成；联烯酮与3-氨基吡唑缩合；常规加热结合微波辐射技术合成7-芳胺基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶；常温催化反应合成，主要以四氢呋喃作溶剂，加入反应物和氢氧化锂水溶液，室温下催化反应。

吡唑并[1，5-a]嘧啶类化合物传统的合成方法较多，但也存在诸多限制。本文实验设计在结合传统合成方法优势的前提下，探索吡唑并[1，5-a]嘧啶类化合物新的合成途径和方法，并合成了多个以吡唑并[1，5-a]嘧啶为母核衍生出的新化合物。

2 实验部分

目标化合物合成路线如图1，以苯甲酰乙腈为起始原料，关环合成3-苯基-5-氨基吡唑，再与4-氯乙酰乙酸乙酯反应合成中间体Ⅰ，加入三氯氧磷取代生成中间体Ⅱ，之后以中间体Ⅱ为母核在5 位氯和7位氯上用不同基团取代合成不同的吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物。此合成路线路径较长，但可以合成关键结构中间体Ⅱ，之后以其为母核容易在5 位和7 位接入不同基团，得到多个衍生化合物。

图1 目标化合物合成路线

2.1 合成原料3-苯基-5-氨基吡唑

以75～100 mL 乙醇作为溶剂，加入0.1 mol 苯甲酰乙腈至烧瓶中，搅拌溶解。再加入0.2 mol 质量分数80%的水合肼，继续搅拌片刻，油浴加热回流反应，温度95 ℃，反应时间6～8 h。反应液先旋干其乙醇溶剂，旋干产物加水搅拌，抽滤，石油醚多次洗涤（或重结晶）。抽干后取固体，烘干即得产物，为灰白色粉末状固体。本步骤收率75%～80%。反应监测时，TLC 展开剂为m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶1。

2.2 合成2-苯基-5-氯甲基-7-羟基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅰ）

烧瓶中加入15～20 mL 冰乙酸作为溶剂。搅拌下加入13.5 mmol 3-苯基-5-氨基吡唑，溶解后再加入15 mmol 4-氯乙酰乙酸乙酯。溶解后移至油浴锅中加热回流反应，反应温度110 ℃。4 h 后反应液中有粉红色固体粉末析出，该固体即为中间体Ⅰ产物。中间体Ⅰ不溶于水，加入适量水至烧瓶中，搅拌使反应液中固体分散，抽滤，固体用水洗涤3～5 次，抽干后烘干即得目标产物2-苯基-5-氯甲基-7-羟基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅰ），为粉红色晶状粉末。本步骤收率80%～85%。反应监测时，TLC 展开剂为m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶10。

2.3 合成2-苯基-5-氯甲基-7-氯吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅱ）

烧瓶中加入5～10 mL 乙腈作为溶剂。搅拌下加入5 mmol 中间体Ⅰ，溶解后先加入1 mL 吡啶，再缓慢滴加15 mmol 三氯氧磷，升温回流反应，温度110 ℃。反应1 h。将反应液缓慢倒入宽敞烧杯中，倾倒同时加入冰水，反应液放热产生白雾。待反应液全部倒入烧杯后，再加入适量冰水搅拌，用50%氢氧化钠调节pH至中性。分液，加入适量乙酸乙酯萃取，浓缩干燥萃取萃取的乙酸乙酯溶液即得目标产物2-苯基-5-氯甲基-7-氯吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅱ），本步骤收率56%～58%。反应监测TLC 展开剂为m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶4。

2.4 合成2-苯基-5-氯甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅲ）

烧瓶中加入10 mL 异丙醇作为溶剂。开启搅拌器边搅拌边加入3 mmol 对甲苯胺使其溶解，溶解完全后加入3 mmol 中间体Ⅱ，移至油浴锅升温反应，温度50 ℃，反应3.5 h。反应液中会有固体粉末析出。反应液抽滤取固体，乙醇加热溶解后用石油醚重结晶。重结晶完全后抽滤，即得目标产物2-苯基-5-氯甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅲ），本步骤收率73%～78%。反应监测时，先取反应液加二氯甲烷溶解稀释，TLC 展开剂为m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶8～1∶4。中间体Ⅲ用氘代二甲基亚砜溶解，一维氢谱数据如图2：1H NMR（600 MHz，DMSO）δ 11.04（s，1H），8.19（d，J=7.4 Hz，2H），7.54（t，J=7.5 Hz，2H），7.49（t，J=7.3 Hz，1H），7.41（d，J=8.1 Hz，2H），7.37（d，J=8.1 Hz，2H），7.12（s，1H），6.45（s，1H），4.84（s，2H），2.39（s，3H）。

图2 中间体Ⅲ1H NMR 图

图3 化合物011H NMR 图

2.5 合成2-苯基-5-（2-甲基咪唑）甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01）

烧瓶中加入10 mL 四氢呋喃作为溶剂。先加入6 mmol 叔丁醇钾搅拌使其尽量溶解，之后缓慢加入3 mmol 2-甲基咪唑，室温搅拌20 min 后再加入中间体Ⅲ。油浴加热升温至75 ℃，反应1 h。取反应液减压旋干除去溶剂，用5%HCl 调pH 后加水和乙酸乙酯萃取，分液，取有机相旋干粗硅胶拌样后硅胶柱层析[m（洗脱液甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶40]即得目标产物2-苯基-5-（2-甲基咪唑）甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01），本步骤收率35%～40%。反应监测时，取反应液先调pH 加乙酸乙酯萃取，TLC 展开剂m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶20。

化合物01 用氘代氯仿溶解，一维氢谱数据：

1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ 8.22（s，1H），8.02（d，J=7.3 Hz，2H），7.50（t，J=7.6 Hz，2H），7.43（t，J=7.3 Hz，1H），7.25（d，J=8.1 Hz，2H），7.15（d，J=8.2 Hz，2H），6.98（s，1H），6.92（s，1H），6.83（s，1H），5.83（s，1H），5.07（s，2H），2.40（s，3H），2.38（s，3H）。

2.6 合成2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02）

烧瓶中加入10 mL 二甲亚砜作为溶剂。边搅拌边加入10 mmol 1，2，4-三氮唑，接着加入2.5 mmol 碳酸钾，搅拌20 min 后加入中间体Ⅱ，移至油浴加热回流反应，温度120 ℃，反应3.5 h。产物处理：反应液加水搅拌，在加入乙酸乙酯萃取。取乙酸乙酯层真空旋干加粗硅胶拌样。因溶剂为二甲基亚砜，萃取液中含少量二甲基亚砜无法旋干，硅胶柱层析[洗脱液m（甲醇）∶m（DCM）=1∶10]分离纯化。过柱后产物加水析出淡黄色固体。抽滤并用石油醚洗涤，减压旋干即得目标产物2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02），本步骤收率18%～24%。反应监测时，取反应液于离心管中先加水，再用乙酸乙酯萃取，TLC 展开剂m（甲醇）∶m（二氯甲烷）=1∶10。

化合物02 用氘代二甲基亚砜溶解，一维氢谱图谱如图4，数据如下：1H NMR（600 MHz，DMSO）δ 10.35（s，1H），9.06（s，1H），8.71（s，1H），8.61（s，1H），8.26（s，1H），8.20（s，1H），8.17（d，J=7.9 Hz，3H），8.03（s，1H），7.91（d，J=5.3 Hz，4H），7.53 7.49（m，5H），7.31（s，1H），6.80（s，1H），5.69（s，2H）。

图4 化合物021H NMR 图

2.7 合成2-苯基-5-对甲苯胺甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）

烧瓶中加入10 mL 异丙醇作为溶剂。开启搅拌器边搅拌边加入2.6mmol 对甲苯胺，搅拌溶解完全后再加入2mmol 中间体Ⅱ和适量碳酸钾，升温回流反应，温度90 ℃。反应2 h。反应液减压旋干溶剂异丙醇，之后加水除去反应液中的碳酸钾，过滤取固体，加乙酸乙酯溶解后用石油醚重结晶，硅胶柱层析[洗脱液m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶10～1∶8]得目标产物2-苯基-5-对甲苯胺甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03），本步收率38%～43%。反应监测时，取反应液于离心管中加乙酸乙酯稀释，TLC监测展开剂m（乙酸乙酯）∶m（石油醚）=1∶4。

化合物03 用氘代氯仿溶解，一维氢谱图谱如图5，数据如下：1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ 8.11（s，1H），8.01（d，J=7.0 Hz，2H），7.47（t，J=7.5 Hz，2H），7.40（t，J=7.4 Hz，1H），7.21（d，J=8.1 Hz，2H），7.17（d，J=8.4 Hz，2H），6.98（d，J=8.5 Hz，2H），6.80（s，1H），6.58（d，J=8.5 Hz，2H），6.34（s，1H），4.32（s，2H），2.38（s，3H），2.24（s，3H）。

图5 化合物031H NMR 图

3 结论

经过多条路线设计探索和大量的实验研究，最终确定以苯甲酰乙腈为起始原料，先关环合成3-苯基-5-氨基吡唑，再与4-氯乙酰乙酸乙酯合成7-羟基-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅰ），然后加入三氯氧磷取代生成7-氯-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅱ），之后以7-氯-5-氯甲基-2-苯基吡唑并[1，5-a]嘧啶为母核在5 位氯和7 位氯上可以比较容易地用不同潜在活性基团取代，合成一系列吡唑并[1，5-a]嘧啶衍生物。

本文主要合成了以下3 个新的化合物：2-苯基-5-(2-甲基咪唑）甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物01）、2-苯基-5-三氮唑甲基-7-三氮唑基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物02）以及2-苯基-5-对甲苯胺甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（化合物03）。此外探索了2-苯基-5-氯甲基-7-对甲苯胺基吡唑并[1，5-a]嘧啶（中间体Ⅲ）新的合成路线。