苄基-呋喃丙烯酰基哌嗪类化合物的合成及其对H2O2损伤内皮细胞的保护作用

韩生华，刘红艳，张海荣，马鹏飞

(山西大同大学化学与环境工程学院，山西 大同 037009)



苄基-呋喃丙烯酰基哌嗪类化合物的合成及其对H2O2损伤内皮细胞的保护作用

韩生华，刘红艳，张海荣，马鹏飞

(山西大同大学化学与环境工程学院，山西 大同 037009)

合成了12个N-3-[(2-呋喃基)-丙烯酰基]-N′-取代苄基哌嗪类化合物(Ⅱa～Ⅱl)，其结构经核磁共振氢谱、元素分析、红外光谱及质谱确证；用H2O2诱导人脐静脉内皮细胞 CRL-1730 氧化损伤，研究了目标化合物对H2O2损伤血管内皮细胞的保护作用。结果表明，目标化合物Ⅱg、Ⅱh、Ⅱj、Ⅱk和Ⅱl对H2O2损伤血管内皮细胞具有较好的保护作用。

哌嗪；过氧化氢；内皮细胞损伤；合成；保护作用

血管内皮细胞损伤和功能失调是导致动脉粥样硬化(AS)的重要因素，自由基、活性氧等均可引起血管内皮细胞的损伤[1-3]。因此保护损伤的血管内皮细胞是防治心脑血管疾病的新途径。哌嗪类化合物对氧化应激损伤具有抑制作用，目前已开发出十几种哌嗪类临床药物，还有一些正在临床实验中[4-6]，但是对H2O2所致血管损伤细胞增殖方面的研究较少。鉴于此，作者设计合成了12个N-3-[(2-呋喃基)-丙烯酰基]-N′-取代苄基哌嗪类化合物，在体外细胞培养条件下，用H2O2诱导人脐静脉内皮细胞CRL-1730 氧化损伤，研究目标化合物对H2O2损伤血管内皮细胞的保护作用。合成路线如图1所示。

1　实验

1.1试剂与仪器

所用化学试剂均为分析纯。

MA200型电子天平；X85-2S型磁力搅拌器；RE-52A型旋转蒸发仪；X-5型数字显微熔点测定仪，温度计未经校正；SupNIR2720型红外光谱仪，溴化钾压片；Bruker DPX 300型超导核磁共振仪，TMS为内标； CE-1106型元素分析仪；HP 5988A 型质谱仪。

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

1.2方法

1.2.1呋喃丙烯酸(Ⅰ)的合成

将10.4 g(0.1 mol)丙二酸、9.6 g(0.1 mol)呋喃甲醛置于50 mL圆底烧瓶中，加入8 mL吡啶，加热搅拌并维持100 ℃反应2 h后冷却，加入10 mL蒸馏水稀释，滴加氨水使溶液呈碱性，过滤，滤液加入浓盐酸酸化，析出白色固体，水洗至中性，用无水乙醇重结晶得无色针状结晶12.9 g，产率93.4%，m.p.140～142 ℃(文献值[7]：141 ℃)。

1.2.2N-3-[(2-呋喃基)-丙烯酰基]-N′-取代苄基哌嗪(Ⅱa～Ⅱl)的合成

在50 mL圆底烧瓶中加入0.69 g(5 mmol)呋喃丙烯酸、5 mmol取代苄基哌嗪化合物和25 mL二氯甲烷，待固体溶解后，再加入1.34 g(7 mmol)乙二胺四乙酸盐酸盐，常温下搅拌过夜，TLC跟踪反应。将反应液依次用10 mL 1 mol·L-1盐酸、20 mL饱和NaHCO3、20 mL饱和食盐水洗涤，分出有机层，用无水Na2SO4干燥，柱色谱分离(展开剂：乙酸乙酯)，得白色固体，用无水乙醇重结晶得目标化合物Ⅱa～Ⅱl。

1.3药理活性实验

用10%FBS的DMEM培养液将人脐静脉内皮细胞CRL-1730的细胞密度调至5×104个·mL-1，接种至96孔平底培养板中于37 ℃静置培养24 h。用5 μg·mL-1目标化合物Ⅱa～Ⅱl分别处理4 h，待细胞达对数生长期，用H2O2诱导CRL-1730细胞氧化损伤。采用MTT法测定血管内皮细胞线粒体活性，以研究目标化合物Ⅱa～Ⅱl对H2O2损伤血管内皮细胞的保护作用。

2　结果与讨论

2.1目标化合物的结构表征

设计合成了12个目标化合物Ⅱa～Ⅱl，通过1HNMR、元素分析、IR和MS对其结构进行表征。

Ⅱa:白色固体，产率97.8%，m.p.132～135 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.67～7.69(m，2H，Ar-H)，7.40～7.47(m，2H，Ar-H)，7.55(s，2H，furan-H)，6.56(d，1H，furan-H)，6.44(d，1H，=CH)，6.82(d，1H，=CH)，3.46(s，2H，CH2)，4.16(s，4H，pip-H)，2.78～3.24(d，4H，pip-H)；元素分析(C18H19N2O2Cl)，计算值(实测值，%)：C 65.36(65.52)，H 5.79(5.86)，N 8.47(8.61)；IR(KBr),cm-1:3 436,2 924,2 580,2 454,1 657,1 615,1 423,1 255,951；MS(ESI)，m/z:330.84[M]+。

Ⅱb:白色固体，产率96.4%，m.p.211～213 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.49～7.64(m，2H，Ar-H)，7.27～7.49(m，2H，Ar-H)，7.54(s，2H，furan-H)，6.54(d，1H，furan-H)，6.42(d，1H，=CH)，6.81(d，1H，=CH)，3.42(s，2H，CH2)，4.13(d，4H，pip-H)，2.74～2.95(d，4H， pip-H)；元素分析(C18H19N2O2Cl)，计算值(实测值，%):C 65.36(65.49)，H 5.79(5.91)，N 8.47(8.72)；IR(KBr),cm-1:3 436,2 924,2 580,2 454,1 657,1 615,1 423,1 225,951；MS(ESI)，m/z:330.84[M]+。

Ⅱc:白色固体，产率98.2%，m.p.109～110 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ：7.51～7.64(m，2H，Ar-H)，7.35～7.47(m，2H，Ar-H)，7.54(s，2H，furan-H)，6.57(d，1H，furan-H)，6.42(d，1H，=CH),6.80(d，1H，=CH)，3.49(s，2H，CH2)，3.64(s，2H，pip-H)，3.74(s，2H，pip-H)，2.45(s，4H，pip-H)；元素分析(C18H19N2O2Cl)，计算值(实测值，%):C 65.36(65.30)，H 5.79(5.78)，N 8.47(8.43)；IR(KBr),cm-1:3 444,3 042,2 940,2 814,1 649,1 599,1 481,1 229,1 011;MS(ESI)，m/z:330.84[M]+。

Ⅱd:白色固体，产率95.7%，m.p.187～189 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.50～7.69(m,2H,Ar-H),7.22～7.43(m,2H,Ar-H),7.56(s,2H,furan-H),6.55(d,1H,furan-H),6.42(d,1H,=CH),6.78(d,1H,=CH),3.44(s,2H,CH2),3.62(m,4H,pip-H),4.21(d,4H,pip-H);元素分析(C18H19N3O4),计算值(实测值，%):C 63.33(63.14)，H 5.61(5.68)，N 12.31(12.27)；IR(KBr),cm-1:3 254,2 844,2 756,1 762,1 634,1 521,1 328,1 254,1 162,852,639；MS(ESI)，m/z:341.36[M]+。

Ⅱe:白色固体，产率94.6%，m.p.214～215 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.44～7.71(m,2H,Ar-H),7.13～7.38(m,2H,Ar-H),7.57(s,2H,furan-H),6.57(d,1H,furan-H), 6.42(d,1H,=CH),6.79(d, 1H,=CH),3.42(s,2H,CH2)，4.26(m,4H,pip-H),3.57(d,4H,pip-H);元素分析(C18H19N3O4)，计算值(实测值，%):C 63.33(63.28)，H 5.61(5.58)，N 12.31(12.33);IR(KBr),cm-1:3 312,2 783,2 682,1 758,1 601,1 582,1 416,1 247,1 191,985,725；MS(ESI)，m/z:341.36[M]+。

Ⅱf:白色固体，产率93.1%，m.p.227～229 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.41～7.63(m,2H,Ar-H),6.98～7.25(m,2H,Ar-H),7.53(s,2H,furan-H),6.57(d,1H,furan-H), 6.42(d,1H,=CH),6.81(d,1H,=CH),3.42(s,2H,CH2),4.24(m,4H,pip-H),3.57(d,4H,pip-H);元素分析(C18H19N3O4),计算值(实测值，%):C 63.33(63.31)，H 5.61(5.67)，N 12.31(12.26);IR(KBr),cm-1:3 483,2 837,2 594,1 814,1 683,1 543,1 384,1 193,1 037, 873,665；MS(ESI)，m/z:341.36[M]+。

Ⅱg:白色固体，产率96.2%，m.p.71～73 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.31～7.47(m,2H,Ar-H),7.13～7.27(m,2H,Ar-H),7.57(s,2H,furan-H),6.58(d,1H,furan-H),6.43(d,1H,=CH),6.81(d,1H,=CH),3.58(s,2H,CH2),3.79～4.02(m,4H,pip-H),2.48～2.72(d,4H,pip-H);元素分析(C19H19N3O2),计算值(实测值，%):C 71.01(71.13)，H 5.96(6.06)，N 13.08(13.26)；IR(KBr),cm-1:3 436,3 118,2 814,2 229,1 649,1 599,1 431,1 237,1 011,767；MS(ESI)，m/z:321.37[M]+。

Ⅱh:白色固体，产率95.4%，m.p.86～87 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.22～7.41(m,2H,Ar-H),7.18～7.24(m,2H,Ar-H),7.57(s,2H,furan-H),6.57(d,1H,furan-H),6.43(d,1H,=CH),6.80(d,1H,=CH),3.61(s,2H,CH2),4.12(m,4H,pip-H),2.82～2.96(d,4H,pip-H)；元素分析(C19H19N3O2),计算值(实测值，%):C 71.01(70.97)，H 5.96(6.02)，N 13.08(13.14)；IR(KBr),cm-1:3 134,2 856,2 806,2 229,1 657,1 481,1 229,919,709,591；MS(ESI)，m/z:321.37[M]+。

Ⅱi:白色固体，产率97.9%，m.p.93～95 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.25～7.48(m,2H,Ar-H),7.02～7.13(m,2H,Ar-H),7.56(s,2H,furan-H),6.80(d,1H,furan-H),6.45(d,1H,=CH),6.57(d,1H,=CH),3.58(s,2H,CH2),3.66～4.02(m,4H,pip-H),2.47(d,4H,pip-H)；元素分析(C19H19N3O2),计算值(实测值，%):C 71.01(70.84)，H 5.96(5.95)，N 13.08(12.96)；IR(KBr),cm-1:3 281,2 814,2 765,2 264,1 715,1 605,1 219,1 001,749,557；MS(ESI)，m/z:321.37[M]+。

Ⅱj:白色固体，产率93.6%，m.p.214～216 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.28～7.41(m,2H,Ar-H),6.84～7.24(m,2H,Ar-H),7.55(s,2H,furan-H),6.58(d,1H,furan-H),6.44(d,1H,=CH),6.92(d,1H,=CH),3.61(s,2H,CH2),3.75(d,3H,OCH3),3.87～4.09(m,4H,pip-H),2.68～2.84(d,4H,pip-H);元素分析(C19H22N2O3)，计算值(实测值，%):C 69.92(70.33)，H 6.79(6.62)，N 8.58(8.47)；IR(KBr),cm-1:3 264，3 067,2 592,2 419,1 752,1 667,1 503,1 334,1 275,983,864;MS(ESI)，m/z:326.38[M]+。

Ⅱk:白色固体，产率92.8%，m.p.201～204 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.11～7.63(m,2H,Ar-H),6.78～7.14(m,2H,Ar-H),7.53(s,2H,furan-H),6.59(d,1H,furan-H),6.42(d,1H,=CH),6.85(d,1H,=CH),3.62(s,2H,CH2),3.75(d,3H,OCH3),3.51～3.89(m,4H,pip-H),2.83(d,4H, pip-H);元素分析(C19H22N2O3),计算值(实测值，%):C 69.92(69.98)，H 6.79(6.59)，N 8.58(8.72);IR(KBr),cm-1:3 371,2 974,2 627,2 548,1 753,1 676,1 514,1 327,1 275,1 014,912; MS(ESI)，m/z:326.38[M]+。

Ⅱl:白色固体，产率93.7%，m.p.224～226 ℃。1HNMR(CDCl3,600 MHz)，δ:7.26～7.53(m,2H,Ar-H),6.94(m,2H,Ar-H),7.55(s,2H,furan-H),6.58(d,1H,furan-H),6.42(d,1H,=CH),6.83(d,1H,=CH),3.62(s,2H,CH2),3.75(d,3H,OCH3),3.71～3.84(m,4H,pip-H),2.74(d,4H,pip-H);元素分析(C19H22N2O3),计算值(实测值，%):C 69.92(70.12)，H 6.79(6.63)，N 8.58(8.52)；IR(KBr),cm-1:3 266,3 017,2 582,2 483,1 755,1 674,1 513,1 327,1 275,1 007,903；MS(ESI)，m/z:326.38 [M]+。

2.2药理活性实验结果

用H2O2诱导人脐静脉内皮细胞CRL-1730氧化损伤，测定目标化合物对细胞氧化损伤的抑制率，考察目标化合物Ⅱa～Ⅱl对损伤细胞的保护作用。抑制率越高，表明其生物活性越强，保护作用越好。结果见表1。

表1化合物Ⅱa～Ⅱl对内皮细胞CRL-1730氧化损伤的抑制率/%

Tab.1　Inhibitory rate of compounds Ⅱa～Ⅱl to the oxidative injury of endothelial cell CRL-1730/%

从表1可知，化合物Ⅱa～Ⅱl对H2O2诱导损伤的内皮细胞CRL-1730均具有一定的保护作用。其中氰基取代化合物和甲氧基取代化合物Ⅱg、Ⅱh、Ⅱj、Ⅱk、Ⅱl的抑制率较高，而氯取代化合物Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc和硝基取代化合物Ⅱd、Ⅱe、Ⅱf的抑制率较低，这可能与取代基的电负性有关。

3　结论

用H2O2诱导人脐静脉内皮细胞CRL-1730氧化损伤，研究N-3-[(2-呋喃基)-丙烯酰基]-N′-取代苄基

哌嗪类化合物对氧化损伤的血管内皮细胞的保护作用。结果发现，该哌嗪类化合物对受损的血管内皮细胞有一定的保护作用。该研究为防治心脑血管动脉疾病提供了帮助。

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Synthesis of Benzyl-Furan Propylene Acyl Piperazine Compounds and Their Protective Activities on H2O2-Induced Injury of Endothelial Cell

HAN Sheng-hua,LIU Hong-yan,ZHANG Hai-rong,MA Peng-fei

(SchoolofChemistryandEnvironmentalEngineering,ShanxiDatongUniversity,Datong037009,China)

TwelveN-[3-(2-furanyl)-acryloyl]-N′-substitutedbenzylpiperazinecompounds(Ⅱa～Ⅱl)weresynthesized,andtheirstructureswereconfirmedby1HNMR,elementalanalysis,IRandMS.TheprotectiveactivitiesoftargetcompoundstoH2O2-inducedoxidativeinjuryofhumanumbilicalveinendothelialcellCRL-1730wereinvestigated.TheresultsindicatedthatthecompoundsⅡg,Ⅱh,Ⅱj,ⅡkandⅡlhadgoodprotectiveactivitiesonH2O2-inducedinjuryofendothelialcell.

piperazine;hydrogenperoxide;injuryofendothelialcell;synthesis;protectiveactivity

国家自然科学基金资助项目(21506120)，山西大同大学青年科学研究项目(2013Q3)，山西大同大学博士启动基金资助项目(2012-B-07，QD201049)

10.3969/j.issn.1672-5425.2016.10.007

O 626.4

A

1672-5425(2016)10-0031-04

韩生华，刘红艳，张海荣，等.苄基-呋喃丙烯酰基哌嗪类化合物的合成及其对H2O2损伤内皮细胞的保护作用[J].化学与生物工程，2016，33(10)：31-34.