N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪类化合物的合成及其生物活性的研究

韩生华，刘红艳，张海荣，许琳，马鹏飞，陈建新

(1.山西大同大学 化学与环境工程学院，山西 大同 037009；2.山西师范大学 化学与材料科学学院，山西 临汾 041004)

N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪类化合物的合成及其生物活性的研究

韩生华1Δ，刘红艳1，张海荣1，许琳1，马鹏飞1，陈建新2

(1.山西大同大学 化学与环境工程学院，山西 大同 037009；2.山西师范大学 化学与材料科学学院，山西 临汾 041004)

目的 合成12个N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪类化合物，并对其进行生物活性测试。方法 以2-烯-己酸为原料，与不同的取代苄基哌嗪反应，得到一系列哌嗪类化合物；初步药理学研究采用MTT法，测定其对血清诱导血管平滑肌细胞增殖的抑制活性。结果 成功合成了12个化合物，其结构均经IR、1H NMR、MS和元素分析确证，初步活性结果表明，N-2-己烯酰基-N’-2-氯苄基哌嗪(5a)、N-2-己烯酰基-N’-3-氯苄基哌嗪(5b)、N-2-己烯酰基-N’-2-氰苄基哌嗪(5g)、N-2-己烯酰基-N’-3-氰苄基哌嗪(5h)、N-2-己烯酰基-N’-2，6-二氯苄基哌嗪(5l)具有一定的对血清诱导的血管平滑肌细胞增殖的抑制活性。结论 本研究的反应操作简便，成本低，产率较高，合成的化合物均对血管平滑肌细胞增殖有抑制作用。

哌嗪；血管平滑肌细胞；合成；抑制活性

血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)增殖和表型改变是动脉粥样硬化的主要病理基础。日益增多的证据表明，动脉粥样硬化是一个对血管损伤的过度炎症反应[1-4]。血管损伤后，血小板、淋巴细胞和单核细胞黏附到血管壁，释放一系列肽类生长因子和细胞因子，影响VSMC表型和生长信号，因此促进了晚期纤维增值病变的发生[5-6]。在血管的动脉粥样硬化病变中，增生的VSMC是粥样斑块中最主要的成分[7-9]。因此在动脉粥样硬化形成和发展过程中也起着重要的作用。

目前，针对VSMC过度增殖的抑制剂多为中药提取物，如黄酮、异黄酮、粉防己碱、苦参碱等[10-12]，化学合成药关于此方面的研究报道较少。哌嗪类化合物不仅可以作为光学材料，而且具有抗菌、抗艾滋病毒和抑制神经等多种生物活性[13-16]，但在心血管疾病方面的活性研究较少。因此，本文以哌嗪环为母体，设计合成侧链上含酰基的哌嗪类化合物(见图1)，并对其进行生物活性测试。

图1 目标化合物合成路线Fig.1 The Synthetic of route of target compounds

1 材料与方法

1.1 材料 X-4型数字显微熔点仪(上海隆拓仪器设备有限公司)；Nicolet 360型红外光谱仪(美国Thermo Fisher公司)；Bruker DPX 300型超导核磁共振仪(德国Bruker公司)；Vario EL III型元素分析仪(德国Elementar公司)；ABI 3200QTRAP 液质联用仪(美国Applied Biosystems公司)。

DMEM(Dulbecco,s Modified Eagle Medium)(Gibco公司)；噻唑蓝(MTT)、胰蛋白酶(Sigma公司)；标准胎牛血清(FBS)(Hyclone公司)，其他试剂均为市售分析纯(中国医药集团上海试剂公司)。

1.2 方法

1.2.1 化合物2-烯-己酸3的合成：向50 mL圆底烧瓶中加入7.2 g(0.1 mol)新蒸馏的正丁醛1，10.4 g(0.1 mol)丙二酸2，10 mL吡啶搅拌，并维持100 ℃反应2 h，冷却后，加入10 mL蒸馏水稀释，然后再加入浓氨水使溶液呈碱性，过滤，水洗，滤液冷却下用浓盐酸酸化析出白色固体，过滤出固体，水洗至中性，乙醇重结晶得无色针状结晶9.7 g, 收率：85%，mp140 ℃～142 ℃(文献141 ℃)。

1.2.2 化合物N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪5的合成：向50 mL圆底烧瓶中加入0.57 g(0.005 mol)2-烯-己酸3，0.005 mol化合物4和20 mL二氯甲烷，然后再分2次添加1.34 g(0.007 mol)EDAC盐酸盐，加完后，滴加2 mL N,N-二异丙基乙胺。室温下搅拌过夜，反应液分别用稀盐酸，蒸馏水，饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分层后，有机层用无水Na2SO4干燥，去溶剂后柱色谱分离(展开剂：乙酸乙酯)，蒸去溶剂得粗产物，用无水乙醇重结晶，得目标化合物5。其结构经IR、1H NMR、MS和元素分析确证。

1.2.3 血清诱导血管平滑肌细胞增殖抑制活性实验：建立血清(FBS)诱导VSMC细胞增殖模型，并进一步观察样品对FBS诱导VSMC增殖的抑制活性。原代培养血管平滑肌细胞用0.125%胰酶消化，接种于96孔板，培养24 h至亚融合状态。换成无血清培养24 h使细胞趋于静止(G0期)，目标化合物样品处理4 h后，加入10%FBS培养20 h。用MTT法检测细胞的增殖情况，计算样品对FBS诱导VSMC细胞增殖的抑制率。

2 结果

2.1 产物5a-5l的结构表征 N-2-己烯酰基-N’-2-氯苄基哌嗪(5a)：白色固体，产率：96.4%。m.p.： 93 ℃～95 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2897、2736、1752、1615、1394、1068、974；1H NMR(CDCl3)(δ，ppm)：7.22～7.41(m，4H，Ar-H)，6.81～6.83(d，1H，=CH)，6.17～6.21(d，1H， =CH)，3.61(s，2H， CH2)，3.56(s，2H，CH2)，3.38(s，4H，pip)， 2.46(s，4H，pip)，1.32～2.24(d，2H，CH2)，0.92～1.16(m，3H，CH3)；元素分析(C17H23N2Ocl)，理论值(%)：C 66.55， H 7.56， N 9.13，实测值(%)：C 66.62， H 7.51， N 9.24；MS(ESI)m/z：306.83 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-3-氯苄基哌嗪(5b)：白色固体，产率：95.3%。m.p.：97 ℃～98 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2907、 2851、 1748、 1614、 1421、 1057、 936；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.13～7.35 (m，4H，Ar-H)， 6.82～6.91(d，1H，=CH)， 6.17～6.24(d，1H，=CH)， 3.63(s，2H，CH2)， 3.51 (s，2H，CH2)， 3.42(s， 4H，pip)， 2.43(s，4H，pip)，1.42～2.29(d，2H， CH2)， 1.03～1.21(m，3H，CH3)；元素分析(C17H23N2OCl)， 理论值(%)：C 66.55， H 7.56， N 9.13，实测值(%)：C 66.57， H 7.61， N 9.19; MS(ESI)m/z： 306.83 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-4-氯苄基哌嗪(5c)：白色固体，产率：94.6%。m.p.：86 ℃～87 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2915、 2795、 1763、 1684、 1433、 1152、 956；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.22～7.30 (d，4H，Ar-H)， 6.80～6.89(d，1H，=CH)， 6.16～6.21(d，1H，=CH)， 3.66(s，2H，CH2)， 3.52(s，2H，CH2)， 3.45(s， 4H，pip)， 2.40(s，4H，pip)， 1.42～2.19(d，2H， CH2)， 0.88～0.93(m，3H，CH3)；元素分析(C17H23N2OCl)， 理论值(%)：C 66.55， H 7.56， N 9.13，实测值(%)：C 66.51， H 7.49， N 9.22; MS(ESI)m/z：306.83 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-2-甲苄基哌嗪(5d)：白色固体，产率：92.4%。m.p.:85 ℃～87 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2879、 2716、 1746、 1631，、 1408、 1034、 949；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.19～7.26 (m，4H，Ar-H)， 6.80～6.90(d，1H，=CH)， 6.19～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.53(s，2H，CH2)， 3.49(s， 4H，pip)， 2.42(s，4H，pip)， 2.41(s，3H，Ph-CH3)， 1.43～2.19(d，2H， CH2)， 0.89～0.94(m，3H，CH3)；元素分析(C18H26N2O)， 理论值(%)：C 75.48， H 9.15， N 9.78，实测值(%)：C 75.51， H 9.19， N 9.83; MS(ESI)m/z： 286.41 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-3-甲苄基哌嗪(5e)：白色固体，产率：93.1%。m.p.：79 ℃～81 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2913、 2707、 1774、 1682、 1396、1146、 953；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.16～7.28 (m，4H，Ar-H)， 6.80～6.91(d，1H，=CH)， 6.19～6.24(d，1H，=CH)， 3.67(s，2H，CH2)， 3.56(s，2H，CH2)， 3.49(s， 4H，pip)， 2.42(s，4H，pip)， 2.59(s，3H，Ph-CH3)， 1.45～2.21(d，2H， CH2)， 0.81～0.93(m，3H，CH3)；元素分析(C18H26N2O)， 理论值(%)：C 75.48， H 9.15， N 9.78，实测值(%)：C 75.56， H 9.23， N 9.84; MS(ESI)m/z：286.41 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-4-甲苄基哌嗪(5f)：白色固体，产率：93.8%。m.p.：90 ℃～91 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2893、 2757、 1791、 1642、 1416、 1065， 996；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.13～7.27 (d，4H，Ar-H)， 6.81～6.91(d，1H，=CH)， 6.19～6.24(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.54(s，2H，CH2)， 3.49(s， 4H，pip)， 2.43(s，4H，pip)， 2.35(s，3H，Ph-CH3)， 1.45～2.19(d，2H， CH2)， 0.91～0.96(m，3H，CH3)；元素分析(C18H26N2O)， 理论值(%):C 75.48， H 9.15， N 9.78，实测值(%)：C 75.53， H 9.24， N 9.69; MS(ESI)m/z： 286.41 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-2-氰苄基哌嗪(5g)：白色固体，产率：93.6%。m.p.： 97 ℃～99 ℃。IR(KBr，cm-1)：2914、2762、2238、1726、1616、 1437、 1127、 983；1H NMR(CDCl3)(δ，ppm)：7.24～7.76 (m，4H，Ar-H)， 6.83～6.89(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.61(s，2H，CH2)， 3.58(s，4H，pip)， 2.43(s，4H，pip)， 1.44～2.35(d，2H， CH2)， 0.90～0.95(m，3H，CH3)；元素分析(C18H23N3O)， 理论值(%):C 72.70， H 7.80， N 14.13，实测值(%):C 72.73， H 7.85， N 14.19; MS(ESI)m/z: 297.39 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-3-氰苄基哌嗪(5h)：白色固体，产率：92.5%。m.p.：89 ℃～91 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2882、2707、2253、1748、1667、1457、1034、981；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.28～7.69 (m，4H，Ar-H)， 6.83～6.89(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.61(s，2H，CH2)， 3.56(s，4H，pip)， 2.43(s，4H，pip)， 1.47～2.31(d，2H， CH2)， 0.90～0.95(m，3H，CH3)；元素分析(C18H23N3O)， 理论值(%)：C 72.70， H 7.80， N 14.13，实测值(%)：C 72.75， H 7.84， N 14.17；MS(ESI)m/z：297.39 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-4-氰苄基哌嗪(5i)：白色固体，产率：91.8%。m.p.：93 ℃～95 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2916、2756、2264、1757、1634、1420、1127、993；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.26～7.63 (m，4H，Ar-H)， 6.84～6.89(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.56(s，2H，CH2)， 3.57(s，4H，pip)， 2.43(s，4H，pip)， 1.44～2.21(d，2H， CH2)， 0.90～0.95(m，3H，CH3)；元素分析(C18H23N3O)， 理论值(%)：C 72.70， H 7.80， N 14.13，实测值(%)：C 72.77， H 7.83， N 14.16; MS(ESI)m/z：297.39 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-2,4-二氯苄基哌嗪(5j)：白色固体，产率：94.7%。m.p.： 98 ℃～100 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2883、2716、1749、1627、1432、1108，976；1H NMR(CDCl3)(δ，ppm)：7.21～7.42 (m，3H，Ar-H)， 6.81～6.91(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H， CH2)， 3.61(s，2H，CH2)， 3.57(s，4H，pip)， 2.48(s，4H，pip)， 1.43～2.18(d，2H， CH2)， 0.89～0.94(m，3H， CH3)；元素分析(C17H22N2OCl2)，理论值(%)：C 59.83， H 6.50， N 8.21，实测值(%)：C 59.87， H 6.53， N 8.42; MS(ESI)m/z： 341.27 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-3,4-二氯苄基哌嗪(5k)：白色固体，产率：93.9%。m.p.： 105 ℃～107 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2914、2786、1727、1664、1431、1085、953；1H NMR(CDCl3)(δ，ppm)：7.20～7.51 (m，3H，Ar-H)， 6.82～6.91(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.59(s，2H，CH2)， 3.57(s，4H，pip)， 2.45(s，4H，pip)， 1.43～2.20(d，2H， CH2)， 0.90～0.96(m，3H，CH3)；元素分析(C17H22N2OCl2)， 理论值(%)： C 59.83， H 6.50， N 8.21，实测值(%)：C 59.89， H 6.56， N 8.34； MS(ESI)m/z： 341.27 [M]+。

N-2-己烯酰基-N’-2，6-二氯苄基哌嗪(5l)：白色固体，产率：92.3%。m.p.：99 ℃～101 ℃。IR(KBr，cm-1)： 2916、 2683、 1721、 1616、 1486、 1054、 968；1H NMR(CDCl3) (δ，ppm)：7.20～7.38 (m，3H，Ar-H)， 6.81～6.91(d，1H，=CH)， 6.18～6.23(d，1H，=CH)， 3.68(s，2H，CH2)， 3.58(s，2H，CH2)， 3.57(s，4H，pip)， 2.47(s，4H，pip)， 1.43～2.18(d，2H， CH2)， 0.89～0.96(m，3H，CH3)；元素分析(C17H22N2OCl2)， 理论值(%)：C 59.83， H 6.50， N 8.21，实测值(%)：C 59.80， H 6.46， N 8.16; MS(ESI)m/z：341.27 [M]+。

2.2 抑制活性实验结果 从数据中可知，该系列化合物对血管平滑肌细胞的增殖有抑制作用。其中化合物5a，5b， 5g，5h和5l具有相对高的一些活性。见表1。

表1 化合物5a-5l的抑制活性实验结果

化合物5a-5l的浓度均为5 μg/mL，Concentration of compound 5a-5l is 5 μg/mL

3 讨论

本文以正丁醛为原料，参考相应文献制备2-烯-己酸；再以2-烯-己酸为原料，与取代苄基哌嗪合成了N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪。同时并对实验条件进行了一些优化。在目标化合物合成中，加入过量的EDAC盐酸盐作为脱水剂，提高了产率。

血管平滑肌细胞增殖抑制活性筛选结果显示，大部分化合物都具有一定的生物活性，其中化合物5a，5b，5g，5h和5l具有相对高的一些活性。从初步结构构效关系可以发现，不同的苄基取代，其活性有很大差别。其中苯环上氯取代和氰基取代的化合物都具有相对高一些的抑制活性。而苯环上甲基取代的化合物活性相对较低，双取代的产物其生物活性比较复杂。同时，进一步的生物活性筛选和构效关系正在研究中。

综上所述，本研究在文献的基础上，合成了N-2-己烯酰基-N’-取代苄基哌嗪类化合物，提高了反应产率。同时，对目标化合物进行了初步的药理活性实验。实验结果表明，所合成的大部分化合物均显示出不同程度的血管平滑肌细胞增殖抑制活性。

[1] Hoover RL, Rosenberg R, Haering W, et al. Inhibition of rat arterial smooth muscle cell proliferation by heparin. II. In vitro studies[J]. Circ Res, 1980, 47(4): 578-583.

[2]Hiroshi O, Yoshio F, Akihiro T, et al. An Inhibitor of Histone Deacetylase, Inhibits Smooth Muscle Cell Proliferation via Induction of p21[J]. J Atheroscl Thromb, 2006, 13(4):183-191.

[3]田静，班树荣，方莲花，等. N-芳甲酰基-N′-取代嘧啶基硫脲类化合物的合成与初步活性研究[J]. 中国药物化学杂志，2010，20(2)：96-98.

[4]Shi Y, Hou XF, Zhang XW, et al. Inhibition of Oxidized-Phospholipid-Induced Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation by Resveratrol Is Associated with Reducing Cx43 Phosphorylation[J]. J Agric Food Chem, 2013, 61 (44): 10534-10541.

[5]Morisaki N, Kanonom, Koyama N, et al. Effects of transformig growth factor-β1 on growth of aortic smooth muscle cells[J]. Atherosclerosis, 1991, 88(2): 227-234.

[6]Helge J, Sylvia V, Atanas GA, et al. Identification of Ostruthin from Peucedanum ostruthium Rhizomes as an Inhibitor of Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation[J]. J Nat Prod, 2011, 74 (6):1513-1516.

[7]Wang HW, Zhang L, Zhao HY. Effects of Tetramethylpyrazine on c-myc Gene Expression in Vascular Smooth Muscle Cells and Proliferation of Vascular Smooth Muscle Cells[J]. Chinese J Arterioscl,2000, 8(4):319-321.

[8]秦旭平，廖端芳，李元建. 血管平滑肌细胞增殖及其调控[J]. 中国动脉硬化杂志，2010，9(5)：450-453.

[9]Yang ZL, Xiong KQ, Qi PK, et al. Gallic Acid Tailoring Surface Functionalities of Plasma-Polymerized Allylamine-Coated 316L SS to Selectively Direct Vascular Endothelial and Smooth Muscle Cell Fate for Enhanced Endothelialization[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2014, 6 (4):2647-2656.

[10]古思嘉.丹参酮影响血管平滑肌细胞增殖研究进展[J]. 中国实用医药， 2012，7(20)：242.

[11]张海燕，邬伟魁，贺娅，等.中药对血管平滑肌细胞的影响[J]. 中国实验方剂学杂志，2011，17(21)：273-279.

[12]熊玮，董少红，袁建辉，等. MiRNA-146a通过NF-κB依赖的途径促进血管平滑肌细胞增殖[J].南方医科大学学报，2012，32(2)：270-274.

[13]Ma WF, Yang HK, Hu MJ, et al. One-pot synthesis and antiproliferative activity of novel 2,4-diaminopyrimidine derivatives bearing piperidine and piperazine moieties[J]. Eur J Med Chem, 2014, 84(12):127-134.

[14]Lin HH, Wu WY, Cao SL, et al. Synthesis and antiproliferative evaluation of piperazine-1-carbothiohydrazide derivatives of indolin-2-one[J].Bioorg Med Chem Lett, 2013, 23(11):3304-3307.

[15]柳闪星，董保东，葛会玉，等. 哌嗪含磷双取代衍生物的合成及结构表征[J]. 化学研究与应用，2011，23(9)：1230-1235.

[16]Mohammad FK, Padam K, Jyotsana P, et al. Synthesis of novel imbricatolic acid analogues via insertion of N-substituted piperazine at C-15/C-19 positions, displaying glucose uptake stimulation in L6 skeletal muscle cells[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2012，22(14):4636-4639.

(编校：王冬梅)

Synthesis and biological activity study of N-2- hexenyl acrylyl-N’-substituted benzyl piperazine derivatives

HAN Sheng-hua1Δ, LIU Hong-yan1, ZHANG Hai-rong1, XU Lin1, MA Peng-fei1,CHEN Jian-xin2

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi Datong University, Datong 037009, China; 2. School of Chemistry and Material Science, Shanxi Normal University, Linfeng 041004, China)

ObjectiveTo synthesize twelve N-2-hexenyl acrylyl-N’-substituted benzyl piperazine derivatives and evaluate their primary biological activities.Methods(E) hex-2-enoic as the raw material with the different substituted benzyl piperazine derivatives get the target compounds. Preliminary pharmacodynamic study used MTT on vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation.ResultsThe successful synthesis of twelve N-2-hexenyl acrylyl- N’-substituted benzyl piperazine derivatives. The structures of these novel compounds were confirmed by IR，1H NMR, MS, and elemental analysis. Pharmacological results showed: (E)-1-(4-(2-chlorobenzyl)piperazin-1-yl)hex-2-en-1-one (5a),(E)-1-(4-(3-chlorobenzyl)piperazin-1-yl)hex-2-en-1-one (5b),(E)-1-(4-(2-cyanobenzyl)piperazin-1-yl)hex-2-en-1-one (5g),(E)-1-(4-(3-cyanobenzyl)piperazin-1-yl)hex-2-en-1-one (5h),(E)-1-(4-(2,6-dichlorobenzyl)piperazin-1-yl)hex-2-en-1-one (5l), showed the moderate inhibitory activities against vascular smooth muscle cells proliferation.ConclusionThe synthesis method can be easily operated with low cost, and increases the yield of reaction. The synthesized compounds have inhibitory activities.

piperazine; vascular smooth muscle cells; synthesis; inhibitory activity

国家自然科学基金(21506120)；山西大同大学博士启动基金(2012-B-07，QD201049)；大同市科技攻关项目(2015021)

韩生华，通信作者，男，硕士，实验师，研究方向：有机药物合成与教学， E-mail：hanshenghua@sina.com。

R914

A

1005-1678(2016)01-0016-04