2-取代-3,4-二氢-1-异喹啉酮的合成及其血管舒张活性*

周 凯, 李 强, 郑美林, 张三奇

(西安交通大学 医学院 药学系,陕西 西安 710061)

异喹啉酮类化合物具有舒张血管、抗肿瘤等多种生物活性[1～4]。异喹啉酮类化合物的分子多样性、合成方法及生物活性研究近年来受到重视[5，6]。我们[7～9]曾以3-羟基-4-甲氧基苯甲酸甲酯为原料，通过烯丙基醚化、Claisen重排、氧化、与伯胺反应(生成Schiff碱)、还原、分子内酯的胺解6步反应方便地合成了新的2-取代-3,4-二氢-1-异喹啉酮类化合物。

本文以3-羟基-4，5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯或3-羟基-1，3-苯二甲酸二甲酯为原料，通过类似的合成路线，合成了3种新的2-取代-3,4-二氢-1-异喹啉酮(1a～1c);1c与硫酸二甲酯反应后再水解、酸化得1d(Scheme 1),其结构经1H NMR和MS表征。离体动脉环张力实验证明1在浓度为1×10-4mol·L-1时具有明显舒张血管的作用。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

XT-4型双目显微熔点仪(温度计未校正)；BRUKER-300 MHz型核磁共振仪(TMS为内标，CDCl3为溶剂)；AVATAR330 FT-IR(NICOLET)型红外光谱仪(KBr压片)；GC-MS-QP 2010质谱仪。

薄层色谱硅胶H和薄层色谱硅胶GF254，化学纯，青岛海洋化工有限公司；NaBH(OAc)3， Alfa Aesar；3-羟基-4,5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯按文献[10]方法自制;其余所用试剂均为分析纯。

Scheme 1

1.2 合成

(1) 3-烯丙氧基-4,5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯(2)的合成

在反应瓶中加入3-羟基-4,5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯2.00 g(10.2 mmol)的丙酮(100 mL)溶液，无水碳酸钾4.23 g(30.6 mmol)和烯丙基溴1.4 mL(15.3 mmol),搅拌下回流反应2 h。冷却至室温，加水100 mL，旋转蒸除丙酮，残留物用乙酸乙酯(100 mL)萃取，有机层依次用2 mol·L-1NaOH溶液(2×15 mL)，饱和食盐水(2×15 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，回收溶剂得白色固体(2.36 g，粗产率98%)，用乙酸乙酯/石油醚重结晶得白色结晶2, m.p.83 ℃～85 ℃; IRν: 1 717, 1 631 cm-1; MSm/z(%): 236(M+, 100), 195(45)。

(2) 5-羟基-2-烯丙基-3,4-亚甲二氧基苯甲酸甲酯(3)的合成

在反应瓶中加入2 2.10 g(8.89 mmol)和N,N-二甲基苯胺16 mL,氮气保护,搅拌下回流反应9 h。冷却至室温，用乙酸乙酯(100 mL)萃取，有机层用2 mol·L-1盐酸洗涤至TLC显示有机层中N,N-二甲基苯胺消失，再用饱和食盐水洗涤一次,无水硫酸钠干燥，浓缩，残留物经柱色谱[洗脱剂：V(正己烷) ∶V(乙醚)=6 ∶1]分离得淡黄色固体(1.14 g，粗产率54%),用乙酸乙酯/石油醚重结晶得白色晶体3, m.p.102 ℃～103 ℃; IRν: 3 327, 1 694, 1 625 cm-1; MSm/z(%): 236(M+, 100), 221(50), 205(40), 147(30)。

(3) 5-羟基-2-(2-氧乙基)-3,4-亚甲二氧基苯甲酸甲酯(5)的合成

在反应瓶中依次加入3 0.9 g(3.81 mmol)的丙酮(30 mL)溶液,叔丁醇10 mL，水10 mL，四氧化锇22 mg(0.076 mmol),避光,搅拌下于室温反应30 min;加入高碘酸钠3.26 g(15.24 mmol),再反应10 h。经硅藻土(1 cm)抽滤，滤液减压蒸除丙酮和叔丁醇，残余物用乙酸乙酯(50 mL)萃取，有机层依次用1%亚硫酸氢钠溶液(2×15 mL)，饱和食盐水(2×15 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥,浓缩，残留物经柱色谱层析[洗脱剂：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1]分离得白色的固体(0.51 g，粗产率56%),用乙酸乙酯/石油醚重结晶得白色结晶5, m.p.173 ℃～174 ℃;1H NMRδ: 9.70(s, 1H, CHO), 6.68(s, 1H, PhH), 5.90(s, 2H, CH2), 4.01(d, 2H, CH2), 3.92(s, 3H, OCH3); MSm/z(%): 238(M+, 80), 210(100), 178(80), 150(60)。

(4) 7-羟基-2-苄基-5,6-亚甲二氧基-3,4-二氢-1-异喹啉酮(1a)的合成

在反应瓶中加入5 0.25 g(1.05 mmol)的THF(20 mL)溶液和苄胺0.14 mL(1.26 mmol),氮气保护,搅拌下于室温反应30 min;加入三乙酰氧基硼氢化钠0.47 g(2.1 mmol),再反应20 h。经硅藻土(1 cm)抽滤，滤液浓缩后经柱色谱层析(洗脱剂：A=2 ∶1)分离得白色固体(0.22 g，粗产率71%),用乙酸乙酯重结晶得白色棱状结晶1a, m.p.171 ℃～173 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.34～7.23(m, 5H, PhH), 7.00(s, 1H, ArH), 6.06(s, 2H, CH2), 4.69(s, 2H, PhCH2), 3.52(t, 2H, NCH2), 2.80(t, 2H, ArCH2); IRν: 3 091, 2 916 cm-1; MSm/z(%): 297(M+, 100), 206(45)。

(5) 3-苯基-2-[7-羟基-1-氧-(5,6-亚甲二氧基)-异喹啉]-2-丙酸乙酯(1b)的合成

在反应瓶中依次加入L-苯丙氨酸乙酯盐酸盐0.29 g(1.26 mmol), THF 20 mL和三乙胺0.25 g(1.58 mmol),于室温搅拌10 min后加入5 0.27 g(1.05 mmol),氮气保护，于室温反应30 min;加入三乙酰氧基硼氢化钠0.47 g(2.1 mmol)，再反应24 h;加入过量乙醇钠(钠0.07 g,乙醇3 mL)，氮气保护下回流反应8 h。冷却至室温，经硅藻土(1 cm)抽滤，滤液浓缩后经柱色谱层析(洗脱剂：A=2 ∶1)分离得白色固体(0.24 g，粗产率56%),用乙酸乙酯/石油醚重结晶得白色针状结晶1b, m.p.150 ℃～151 ℃;1H NMRδ: 7.24～7.17(m, 5H, PhH), 6.96(s, 1H, ArH), 5.95(s, 2H, OCH2O), 5.16(s, 1H, OH), 4.21(t, 2H, CH2), 3.41(m, 3H, CH2), 3.15(d, 1H, CH2), 2.71(d, 1H , CH2), 2.62(d, 1H, CH2), 1.25(t, 3H, CH3); IRν: 3 190, 2 980, 1 742, 1 599, 1 470 cm-1; MSm/z(%): 310(M+, 60), 292(100), 207(110)。

(6) 4-烯丙基-5-羟基-1,3-苯二甲酸二甲酯(6)的合成

以5-羟基-1,3-苯二甲酸二甲酯代替3-羟基-4,5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯，用合成3的类似方法制得白色针状晶体6,两步总产率67%， m.p.117 ℃～118 ℃; EI-MSm/z(%): 250(M+, 50),219 (100)。

(7) 2-羟基-2,3-二氢苯并呋喃-4,6-二甲酸二甲酯(7)的合成

以6代替3，用合成5的方法制得白色针状晶体7(洗脱剂：A=4 ∶1),产率72%, m.p.112 ℃ ～113 ℃;1H NMRδ: 8.27(s, 1H, ArH), 7.65(s, 1H, ArH), 6.19(s, 1H, CH), 3.96(s, 3H, OCH3), 3.92(s, 3H, OCH3), 3.71～3.37(m, 2H, CH2); EI-MSm/z(%): 252(M+, 25), 224(60), 192(100)。

(8) 2-苄基-7-甲氧羰基-5-羟基-3,4-二氢-1-异喹啉酮(1c)的合成

以7代替5，用合成1a的方法制得淡黄色棱状晶体1c,产率81%, m.p.138 ℃～140 ℃;1H NMRδ: 8.36(s, 1H, ArH), 7.74(s, 1H, ArH), 7.31～7.26(m, 5H, ArH), 4.81(s, 2H, PhCH2), 3.86(s, 3H, OCH3), 3.49(t,J=6.17 Hz, 2H, NCH2), 2.97(t,J=6.21 Hz, 2H, ArCH2); EI-MSm/z(%): 311(M+, 100), 220(50), 91(80)。

(9) 2-苄基-5-甲氧基-3,4-二氢-1-异喹啉酮-7-羧酸(1d)的合成

在反应瓶中加入1c0.34 g(1.1 mmol)的丙酮(20 mL)溶液和无水碳酸钾0.46 g(3.3 mmol)，搅拌下于室温反应10 min;加入硫酸二甲酯0.16 mL,回流反应3 h。冷却至室温，过滤，滤液减压蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯溶解，有机相依次用水,1 mol·L-1氢氧化钠溶液(20 mL), 2 mol·L-1盐酸(2×20 mL),饱和碳酸氢钠溶液(2×20 mL)和饱和氯化钠溶液(2×20 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，蒸除溶剂得淡黄色油状物(0.33 g);加入乙醇8 mL及2 mol·L-1氢氧化钠溶液(2 mL)，回流反应1 h。冷却至室温,减压蒸除低沸点溶剂，用2 mol·L-1盐酸调至pH<3;用乙酸乙酯萃取，有机层用饱和氯化钠溶液洗涤,无水Na2SO4干燥，减压蒸除溶剂得淡黄色固体，用氯仿/石油醚重结晶得淡黄色棱状晶体1d0.27 g，产率79%, m.p.188 ℃～190 ℃;1H NMRδ: 8.57(s, 1H, ArH), 7.69(s, 1H, ArH), 7.35～7.33(m, 5H, ArH), 4.82(s, 2H, ArCH2), 3.92(s, 3H, OCH3), 3.50(t,J=6.15 Hz, 2H, NCH2), 2.97(t,J=6.20 Hz, 2H, ArCH2); EI-MSm/z(%): 311 (M+, 100), 220(50), 91(65)。

1.3 舒张血管活性实验

取DA大鼠，处死，分离腹主动脉，浸入冷Krebs液中，显微镜下将动脉切成1 mm长的圆环段。将处理好的血管环套在两个钢针上，其中一个连接张力换能器，另一个连微调装置(调节负荷张力)。安装好后通过桥式放大器，将血管张力显示于计算机屏幕。将动脉环置入含有Krebs液5 mL的37 ℃ Myograph恒温浴槽，持续通入含95%O2和5%CO2的混合气体，保持pH 7.4。实验前，动脉环静息负荷2 mN，每15 min换液1次，稳定1.5 h。以K+-Krebs液(含60 mmol·L-1K+)检验动脉环收缩性，两次收缩幅度相差小于10%者用于实验。先记录60 mmol·L-1K+引起的收缩，平稳后加入不同浓度的不同受试药物。计算舒张率[舒张率=(药前收缩幅度-药后收缩幅度)/药前收缩幅度×100%]。

2 结果与讨论

构建3,4-二氢-1-异喹啉酮类化合物骨架的方法较多，但有些方法需要特殊的原料，有些需要在强酸性条件下才能完成[11～13]。我们利用分子内酯的胺解法构建了3,4-二氢-1-异喹啉酮的基本结构。

3-羟基-4,5-亚甲二氧基苯甲酸甲酯与烯丙基溴反应得到2;2经Claisen重排，烯丙基可重排到羟基的邻位或对位，分离的主要产物为对位产物3(与文献[14]报道相符)；3被氧化得到5;5的1H NMR谱中有明显的醛基氢的吸收峰(9.70)，也说明3中烯丙基在羟基的对位。中间体5与苄胺反应后用三乙酰氧基硼氢化钠还原，得到1a。在三乙胺存在下，5与苯丙氨酸乙酯盐酸盐反应，再用三乙酰氧基硼氢化钠还原，加入乙醇钠的乙醇溶液，氮气保护下回流制得1b。可能由于空间位阻较大，5与苯丙氨酸乙酯反应、还原后生成的仲胺较难发生分子内的胺解，加入乙醇钠回流，促使胺解反应的进行，才能得到1b。

5-羟基-1,3-苯二甲酸二甲酯与烯丙基溴反应生成烯丙基醚，再通过Claisen重排反应得6;6用四氧化锇氧化得到关键中间体7;7的1H NMR谱中醛基氢的吸收峰很弱，而在6.18处出现了吸收峰，说明7主要以环状半缩醛结构存在。7与苄胺反应、还原，再进行分子内酯的胺解生成目标产物1c;1c与硫酸二甲酯反应后得到的产物难于结晶，经氢氧化钠水解、酸化得到1c。

1的舒张血管活性实验结果见表1。由表1可见，1a～1d均对大鼠腹主动脉有明显的舒张作用，但其活性都不及法舒地尔。

表 1 1对大鼠腹主动脉的舒张作用*Table 1 The Vasodilatative effects of 1 on abdominal aorta of rats(mean±SEM, n=8)

*c(1)终=1.0×10-4mol·L-1;c(法舒地尔)终=3.0×10-5mol·L-1

3 结论

本文和我们以前的研究工作表明，以3-羟基苯甲酸酯类化合物为原料，经烯丙基醚化、Claisen重排、氧化、与伯胺反应(生成Schiff碱)、还原、分子内酯的胺解反应可方便地合成2-取代-3,4-二氢-1-异喹啉酮类化合物，且具有反应条件温和、操作简便、反应总收率高等优点。

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