新型类嘌呤脱氧核糖核苷类化合物的合成

郭晓河，李玉江，陶 乐，王 强，董黎红

（河南省科学院 高新技术研究中心，河南 郑州 475001）

乙型病毒性肝炎是由乙肝病毒（HBV）引起的、以肝脏炎性病变为主，并可引起多器官损害的一种疾病.乙肝广泛流行于世界各国，主要侵犯儿童及青壮年，少数患者可转化为肝硬化或肝癌［1］.因此，它已成为严重威胁人类健康的世界性疾病，也是我国当前流行最为广泛、危害性最严重的疾病之一.我国约有1.2亿人口为乙肝病毒携带者，其中约有10%发展为慢性乙型肝炎［2-3］.核苷类和嘌呤核糖核苷及其类似物在抗病毒方面起着极其重要的作用，已经成为国内外研究的热点［4-7］.随着核苷类似物的广泛应用，其抗HBV功效已在临床获得证实，但耐药变异仍是目前面临的最大难题.但这些药物均存在一定的缺陷，一方面是药效有限；另一方面是长期服用有严重的毒副作用.近年来，虽筛选出一些选择性较高的抗病毒药，但它们的抗病毒谱较窄，远不能满足临床需要.为了发现更有效的核苷类抗病毒药物，人们对核苷类化合物进行了不同的结构修饰，其中类嘌呤核糖核苷就是其中的一类.本文作者对新型类嘌呤核糖核苷类化合物（2）的合成和结构进行了研究.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

质谱仪为高分辨质谱仪Bruker microTOFQII；核磁共振波谱仪为Agilent-NMR-vnmrs400型，TMS为内标，试剂均为国产市售.

1.2 中间体及产物的合成

合成路线如图1.

图1 新型类嘌呤脱氧核糖核苷类化合物的合成Fig.1 Synthetic routes of novel analogy purine deoxy nucleoside ribose

1.2.1 4-氯-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-3′，5′-二-O-苯甲酰基-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（1）的合成

按文献［8］的方法制备.

1.2.2 新型类嘌呤脱氧核糖核苷类化合物（2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g）的合成

在50mL密闭反应器中依次加入4-氯-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-3′，5′-二-O-苯甲酰基-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（1）、相应的有机胺（R1NH2）和溶剂，在90℃密闭高压下反应12h，蒸干；加入氨甲醇，继续反应8h，处理得到相应的化合物2.

4-乙胺基-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2a）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝13∶1）洗脱，柱层析分离，得到白色泡沫状化合物（2a）（0.17g，0.59mmol），收率：99.7%.HRMS：297.135 7［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400MHz）δ：8.14（s，1H，2-H），7.55～7.53（m，1H，HNHCH2CH3），7.25～7.24（m，1H，8-H），6.63～6.62（m，1H，7-H），6.57～6.52（m，1H，1′-H），5.89～5.88（m，1H，O-H），5.15～5.05（m，1H，3′-H），5.04～5.00（m，1H，O-H），4.37～4.32（m，1H，2′-H），3.79～3.78（m，1H，4′-H），3.65～3.63（m，2H，5′-H），3.59～3.47（m，2H，HNCH2），1.12～1.17（m，3H，H-NCH2CH3）.

4-（3-氨甲基吡啶）-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2b）

经洗脱剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝20∶1，V二氯甲烷∶V甲醇＝3∶1（2%三乙胺），V乙酸乙酯∶V甲醇＝10∶1）梯度洗脱，柱层析分离得到白色泡沫状化合物（2b）（0.14g，0.28mmol），收率：47.2%.HRMS：360.147 2［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400 MHz）δ：8.58（s，1H，2-H），8.45～8.44（m，1H，N-H），8.18～8.17（m，1H，8-H），8.16～8.15（m，1H，Py-H），7.74～7.73（m，1H，Py-H），7.31～7.30（m，2H，Py-H），6.67～6.66（m，1H，7-H），6.54～6.53（m，1H，1′-H），5.89～5.88（m，1H，O-H），5.16～5.15（m，1H，O-H），5.03～5.02（m，1H，3′-H），4.74～4.71（m，2H，H-CH2-Py），4.38～4.32（m，1H，4′-H），3.79～3.78（m，1H，2′-H），3.64～3.59（m，2H，5′-H）.

4-（3-甲氧基丙胺基）-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2c）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝10∶1）洗脱，柱层析分离提纯，得到白色泡沫状化合物（2c）（0.21g，0.62mmol），收率：96.6%.HRMS：341.162 0［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400MHz）δ：8.14（s，1H，2-H），7.56（br s，1H，N-H），7.26～7.25（m，1H，8-H），6.64～6.63（m，1H，7-H），6.57～6.56（m，1H，1′-H），5.89～5.88（m，1H，O-H），5.15～5.00（m，1H，3′-H），5.07～5.04（m，1H，O-H），4.38～4.32（m，1H，4′-H），3.79～3.78（m，1H，2′-H），3.64～3.61（m，2H，5′-H），3.51～3.48（m，2H，CH2-H），3.40～3.38（m，2H，CH2-H），3.36～3.35（m，3H，CH2-H），1.85～1.79（m，2H，CH2-H）.

4-甲胺基-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2d）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝10∶1）洗脱，柱层析分离提纯，得到白色泡沫状化合物（2d）（0.17g，0.59mmol），收率：91.1%.HRMS：283.121 0［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400MHz）δ：8.16（s，1H，2-H），7.55～7.54（m，1H，N-H），7.26～7.24（m，1H，8-H），6.60～6.59（m，1H，7-H），6.58～6.52（m，1H，1′-H），5.89～5.88（m，1H，O-H），5.15～5.00（m，1H，3′-H），5.05～5.02（m，1H，O-H），4.38～4.32（m，1H，4′-H），3.79～3.78（m，1H，2′-H），3.64～3.61（m，2H，5′-H），2.96～2.95（m，3H，CH3-H）.

4-乙二胺基-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2e）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝5∶1）洗脱，后用含2%三乙胺的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（5∶1，体积比）洗脱，柱层析分离得到白色泡沫状化合物（2e）（0.17g，0.54mmol），收率：88.4%.HRMS：312.146 6［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400MHz）δ：8.13（s，1H，2-H），7.59（br s，1H，N-H），7.26～7.25（m，1H，8-H），6.65～6.64（m，1H，8-H），6.57～6.52（m，1H，1′-H），5.15～5.13（m，1H，O-H），5.01～4.99（m，1H，3′-H），4.38～4.31（m，1H，4′-H），3.79～3.77（m，1H，2′-H），3.64～3.60（m，2H，5′-H），3.49～3.46（m，2H，H-CH2NH2），2.78～2.75（m，2H，H-NHCH2）.

4-（N，N-二甲基乙二胺基）-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2f）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝10∶1）洗脱，后用含2%三乙胺的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（3∶1，体积比）冲洗，柱层析分离得到白色泡沫状化合物（2f）（0.20g，0.56mmol），收率：92.1%.HRMS：340.178 0［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400MHz）δ：8.21（s，1H，2-H），8.01（br s，1H，N-H），7.31（br s，1H，8-H），6.71～6.70（m，1H，7-H），6.58～6.54（m，1H，1′-H），5.96～5.95（m，1H，O-H），5.16～5.03（m，1H，3′-H），5.09（m，1H，O-H），4.39～4.33（m，1H，4′-H），3.82～3.81（m，1H，2′-H），3.80～3.79（m，2H，5′-H），3.64～3.61（m，2H，HNHCH2），3.26～3.23（m，2H，H-CH2N（CH3）2），2.77（s，6H，H-（CH3）2）.

4-环丙胺基-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶（2g）

经二氯甲烷与甲醇的混合溶剂（V二氯甲烷∶V甲醇＝10∶1）洗脱，柱层析分离得到白色泡沫状化合物（2g）（0.17g，0.54mmol），收率：83.9%.HRMS：309.135 7［M＋H］＋；1H NMR（DMSO，400 MHz）δ：8.16（s，1H，2-H），7.68（br s，1H，NH），7.27（br s，1H，8-H），6.68（br s，1H，7-H），6.59～6.54（m，1H，1′-H），5.89～5.88（m，1H，O-H），5.15～5.01（m，1H，3′-H），5.07～5.04（m，1H，O-H），4.38～4.32（m，1H，4′-H），3.79～3.78（m，1H，2′-H），3.65～3.62（m，2H，5′-H），2.92～2.90（m，1H，H-NHCH（CH2）2），0.78～0.77（m，2H，H-NH-CH（CH2）2），0.56～0.55（m，2H，H-NH-CH（CH2）2）.

2 结果与讨论

2.1 反应机理的讨论

呋喃糖基于杂嘌呤碱基进行糖苷化反应时，利用嘌呤类具有一定酸性性质的杂环体系在乙腈中与NaH作用形成相对应的钠盐，再与3，5-二-O-苯甲酰 基-2-脱 氧-2-氟-1-溴-α-D-核糖发生一个主要以SN2的取代反应得到相应的β-核苷［9-10］.如果在乙腈中与NaOH和NaOMe作用，类嘌呤的9位H不能与NaOH和NaOMe作用生成相应的钠盐（图2）.

图2 化合物1的合成反应机理Fig.2 The synthetic mechanism of the compound 1

2.2 反应条件的讨论

在合成2的过程中，反应溶剂对合成2的影响很大，经过多次验证和探索发现，在采用低沸点溶剂二氯甲烷和氯仿时，由于这两个溶剂沸点低，即使采用沸腾密闭反应，整个反应体系能量达不到有机胺与氯的反应活化能，所以化合物1的4位Cl与相应的胺基化合物不能反应合成相应的2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g；采用高沸点溶剂甲醇，即使采用沸腾密闭反应，整个反应体系能量仍然达不到有机胺与氯的反应活化能，化合物1的4位Cl与相应的胺基化合物不能反应合成相应的2a，2b，2c，2e，2f，2g，但是在该条件下，反应的有机胺如果是甲胺，则达到了反应的活化能，2d可以被合成出来；采用四氢呋喃做溶剂，化合物1的4位Cl与相应的胺基化合物反应能够合成出相应的2a，2b，2c，2e，2f，2g，但是2d不能合成出来，这可能是因为四氢呋喃的沸点虽然与甲醇的相差不大，但在该条件达不到反应物的反应活化能，仍然不能发生反应.然而，反应机理有待进一步研究.

其他条件相同，在室温常压下反应，没有化合物2的生成；密闭高压下反应，加热回流，可以得到化合物2，反应可以进行.

3 结论

以1，3，5-三-O-苯甲酰基-2-脱氧-2-β-氟-α-D-核糖为原料，通过溴代、与4-氯吡咯［2，3-d］嘧啶的钠盐偶合、4-氯的氨基化等反应，合成了一系列具有新型结构的4-取代-9-（2′-脱氧-2′-β-氟-β-D-呋喃糖基）吡咯［2，3-d］嘧啶类化合物，其化学结构经核磁共振、高分辨率质谱分析确证.对反应条件和反应机理进行了初步探讨，而对所合成化合物的抗乙肝病毒的生物活性研究尚在进行中.

［1］VAN DAMME P，ZANETTI A R，SHUVAL D，et al.Strategies for global prepention of hepatitis B virus infection［J］.Adv Exp Med Biol，2010，659：175-188.

［2］刘建美，林梅.乙肝病毒携带者的健康保健指导［J］.中国健康月刊，2010，29（4）：39-40.

［3］任智文.抗HBV核苷类似物的利用趋势分析［J］.西部医学，2011，23（12）：2420-2422.

［4］陶乐，郭晓河，李玉江，等.1-甲氧基-3，5-二-O-苄基-β-D-呋喃型核糖苷-2-酮糖的合成研究［J］.化学研究，2014，25（4）：1-6.

［5］郭晓河，李玉江，陶乐，等.5-去氮嘌呤核糖核苷类似物的设计、合成研究进展［J］.化学研究，2013，24（4）：425-433.

［6］董春红，常俊标.L-核苷类抗HIV，HBV活性化合物研究进展［J］.化学进展，2005，17（5）：916-923.

［7］董春红，祁秀香，余学军，等.5-氟-4-脱氧-β-L-尿苷的合成［J］.高等学校化学学报，2004，25（11）：2054-2056.

［8］GUO X H，LI Y J，TAO L，et al.Synthesis and anti-HIV-1activity of 4-substituted-7-（2′-deoxy-2′-fluoro-4′-azido-β-D-ribofuranosyl）pyrrolo［2，3-d］pyrimidine analogues［J］.Bioorg Med Chem Lett，2011，21（22）：6770-6772.

［9］ZHENG L Y，ZANG L M，YANG Q H，et al.Antihepatitis B virus activity of a-DDB-DU，a novel nucleoside analogue，in vitro and in vivo［J］.Eur J Pharmacol，2013，702：258-263.

［10］KAWAKAMI H，MATSUSHIA M，YOSHIKOSHI H，et al.The synthesis of 2′-deoxy adenosine via stereospecific coupling reaction［J］.Chem Lett，1989，2：235-238.