3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺的合成研究*

王艷嬌，高曉琴，劉 斌，唐文強

（1.陜西國際商貿學院 醫藥學院，陜西 咸陽712046；2.陜西省中藥綠色制造技術協同創新中心，陜西 西安712046）

吡唑并嘧啶是一類結構特殊的含氮雜環化合物，具有廣泛的生物活性[1，2]。因此，近年來吡唑并嘧啶類化合物的合成及活性研究越來越引起研究者的興趣[3，4]。其中，最具有代表性的就是吡唑并[3,4-d]嘧啶化合物?；谶吝虿3,4-d]嘧啶結構的生物活性分子研究開發取得了重要進展，例如抗腫瘤活性[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]嘧啶化合物結構母核合成具有重要的意義和價值，并為高效的抗腫瘤藥物的研發提供前期基礎。

為了研究目標產物3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1）在合成抗腫瘤活性分子方面的應用，本文報道以3-氨基-4-氰基吡唑（2）為原料，與甲酰胺反應合成得到1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（3），再經過NIS碘代得到中間體3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4），最后，與溴代異丙烷發生N-烷基化反應得到目標化合物。中間體及產物結構經1H NMR、13C NMR和ESI-MS確證，合成路線見圖1。并對影響N-烷基化反應的因素進行了考察，確定適宜的N-烷基化反應條件。該研究為1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺衍生物的合成與開發提供了一種重要的母核結構，并提供了一種簡便可行的制備途徑。

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

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

3-氨基-4-氰基吡唑（純度99%）、N-碘代丁二酰亞胺（純度98%）、溴代異丙烷（純度98%），泰坦生物科技有限公司；Pd（dppf）Cl2（純度98%阿拉丁試劑有限公司）；柱層析硅膠（300~400目 青島海洋化工廠）；其它所有試劑均為市售分析純。

AV400型核磁共振儀（DMSO-d6為氘代溶劑，TMS為內標，德國Bruker公司）；Ultima Global Spectrometer型質譜儀（ESI源，美國Waters公司）；RE-52AA旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）；SHB-Ш循環水式多用真空泵（鄭州長城工貿有限公司）。

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，加熱到180℃反應10h，TLC監測反應結束后，加水（200mL）稀釋，反應體系變成白色渾濁。減壓抽濾，得到白色濾餅，用冰水洗滌濾餅，真空干燥得到白色固體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-碘代丁二酰亞胺和60mL N,N-二甲基甲酰胺，反應體系加熱到100℃反應8h。TLC監測反應結束后過濾得到灰白色粗品，冰乙醇溶液洗滌得到化合物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-異丙基-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）溴代異丙烷。在100℃下反應5h，TLC監測反應結束后過濾除去K2CO3固體，反應體系加入飽和食鹽水（100mL），乙酸乙酯（100mL×3）萃取，合并有機相，無水Na2SO4干燥，減壓旋蒸，粗品經硅膠柱層析分離純化（V甲醇∶V二氯甲烷=1∶20）得到灰白色粉末固體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 結果與討論

2.1 物料比對N-烷基化反應（產物1合成）收率的影響

3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）與溴代異丙烷發生N-烷基化反合成3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），反應中物料摩爾比即n溴代異丙烷∶n化合物4對產物1的收率有重要影響，由于溴代異丙烷沸點較低（59℃），在封管中反應，溴代異丙烷的含量需要明顯過量。按照1.2.3反應條件，考察物料比對產物1收率的影響，結果見表1。

表1 物料比對產物1收率的影響Tab.1 Effect of mole ratio on the yield of product 1

當物料比n溴代異丙烷∶n化合物4為2∶1時，收率僅為20.3 %，提高溴代異丙烷的用量，產物1收率明顯提升，當物料摩爾比增加至5∶1時，產物1收率達到83.6%，而繼續增加溴代異丙烷的用量至摩爾比為6∶1時，收率基本保持不變，所以確定適宜物料比為n溴代異丙烷∶n化合物4=5∶1。

2.2 溶劑對N-烷基化反應（產物1合成）收率的影響

在確定了物料摩爾比后，按照1.2.3反應條件，對4種反應溶劑（N,N-二甲基甲酰胺、二氧六環、甲苯、乙腈）進行篩選，結果見表2。

表2 溶劑對產物1收率的影響Tab.2 Effect of solvent on the yield of product 1

當反應在甲苯和乙腈兩種溶劑中進行，反應收率較低，收率分別為21.0%和43.1%。當反應在二氧六環中進行，收率升高到64.2%，而當以N,N-二甲基甲酰胺為反應溶劑，化合物1收率達到83.6%。因此，確定適宜的反應溶劑為N,N-二甲基甲酰胺。

2.3 反應溫度和時間對N-烷基化反應（產物1合成）收率的影響

在確定了物料比和反應溶劑后，按照1.2.3反應條件，首先固定反應時間5h，考察反應溫度對產物1收率的影響，結果見表3。

表3 反應溫度和時間對產物1收率的影響Tab.3 Effect of reaction temperature and time on the yield of product 1

考察3個反應溫度（80、100、120℃）發現，產物1在100℃時收率最高，達到83.6%，所以確定最佳反應溫度為100℃。由表3可知，反應時間從5h延長至6h和7h，產物收率略有降低，當反應時間縮短至4h時，收率明顯降低至71.9%。所以確定適宜的反應時間為5h。

2.4 產物1結構的核磁共振分析

對于目標產物1的1H NMR（圖2）分析，化學位移δ 8.20處的單峰，積分1H，為嘧啶環結構上的芳香氫信號峰?；瘜W位移δ 5.04~4.90處的7重峰，積分1H，為異丙基結構上與兩個甲基連接的次甲基信號峰，根據n+1規則，裂分成7重峰。δ 1.43處的d峰，積分6H，為異丙基結構上兩個甲基信號峰。對目標化合物的13C NMR（圖3）分析，δ 158.09,156.19,152.98,123.16,103.64，這5個碳核峰為吡唑并嘧啶環結構中碳原子信號峰。δ 49.22為異丙基結構上的次甲基碳信號峰，δ 22.25為異丙基結構上兩個甲基碳重合在一起的信號峰。通過1H NMR和13C NMR分析，可以確定產物1結構的正確性。

圖2 產物的核磁共振氫譜Fig.2 1H NMR of target product

圖3 產物的核磁共振碳譜Fig.3 13C NMR of target product

3 結論

以3-氨基-4-氰基吡唑為原料，首先與甲酰胺發生關環反應，得到中間體3，再與NIS發生碘取代反應，得到中間體4，最后4與溴代異丙烷發生N-烷基化反應得到目標化合物3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（1），3步反應總收率為79.6%。其中間體及產物結構經1H NMR、13C NMR、ESI-MS表征。重點考察N-烷基化反應收率的影響因素，確定適宜條件為：物料比n溴代異丙烷∶n化合物4=5∶1；反應溶劑為N,N-二甲基甲酰胺；反應溫度為100℃；反應時間5h。在該反應條件下，產物1的優化收率為83.6%。該研究為吡唑并[3,4-d]嘧啶衍生物的合成與活性研究提供了一種重要的母核結構，同時為吡唑并[3,4-d]嘧啶類化合物結構改進中涉及的N-烷基化反應條件提供一定的參考。