221243-82-9 / 4-氨基-1-叔丁基-3-(1′-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶的制備

背景及概述

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。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。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、抗菌活性、抗病毒活性和抗炎活性。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。

4-氨基-1-叔丁基-3-(1'-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶是一種合理設計的v-Src酪氨酸激酶高效抑制劑，(IC50=1.5nM)，也是特定的酪氨酸激酶抑制劑。中文名稱4-氨基-1-叔丁基-3-(1’-萘)吡唑并[3,4-d]嘧啶，英文名稱：1-NA-PP1，中文別名：4-氨基-1-叔丁基-3-(1`-萘)吡唑并[3,4-d]嘧啶， 英文別名：1-tert-butyl-3-naphthalen-1-ylpyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-amine，CAS號：221243-82-9，分子式：C19H19N5，分子量：317.388，本品為白色水晶般的固體，密度：1.27g/cm3，沸點：527.8ºCat 760mmHg，熔點：219-222ºC。

制備

4-氨基-1-叔丁基-3-(1'-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶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），與叔丁基發生N-烷基化反應，最后經Suzuki反應得到目標化合物[1]。合成路線見圖 1。

圖1 4-氨基-1-叔丁基-3-(1'-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶合成反應式圖

實驗操作：

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1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺 13.1g，收率 97.1%。

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3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺 12.8g，收率 98.1%。

3-碘-1-叔丁基-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）K 2 CO 3 和 40mL N,N-二甲基甲酰胺，6.1g（50.0mmol）叔丁基鋰。在 100℃下反應 5h，TLC 監測反應結束后過濾除去 K 2 CO 3 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 Na 2 SO 4 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3-碘-1-叔丁基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺 2.5g，收率 83.6%。

4-氨基-1-叔丁基-3-(1'-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶的合成

在 250mL 的三口瓶中加入3-碘-1-叔丁基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺，溶解于300ml 10％Na2C03中，加入150ml二氧六環，冷卻到0℃，Fmoc硼酸酯溶解于225ml丙酮中，滴加到體系中。室溫攪拌3h，倒入1000ml水中，乙醚萃取兩次，冷卻并用濃鹽酸調節到pH2左右，用乙酸乙酯(3x100m1)萃取，MgS04干燥，蒸去溶劑，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∶35）得到白色水晶般的固體4-氨基-1-叔丁基-3-(1'-萘基)吡唑并[3,4-D]嘧啶。

結果與討論

物料比對 N-烷基化反應收率的影響

3-碘-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺（4）與叔丁基鋰發生 N-烷基化反合成 3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺，反應中物料摩爾比即n 叔丁基鋰 ∶n 化合物 4 對產物 1 的收率有重要影響，由于叔丁基鋰沸點較低（59℃），在封管中反應，叔丁基鋰的含量需要明顯過量。當物料比 n 叔丁基鋰 ∶n 化合物 4 為2∶1 時，收率僅為20.3 %，提高叔丁基鋰的用量，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%，而繼續增加叔丁基鋰的用量至摩爾比為6∶1 時，收率基本保持不變，所以確定適宜物料比為n 叔丁基鋰 ∶n 化合物 4 = 5∶1。

溶劑對 N-烷基化反應收率的影響

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，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。

反應溫度和時間對 N-烷基化反應收率的影響

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

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 與叔丁基鋰發生 N-烷基化反應得到3-碘-1-異丙基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-胺，最后經Suzuki反應得到目標化合物。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 叔丁基鋰 ∶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%。

參考文獻

[1] 張美榮，劉舉，張新威，等. 吡唑并嘧啶衍生物合成及其活性研究進展［J］.中國藥學雜志, 2015, 50（3）:194-200