1、含 D-乙酰氨基葡萄糖和哌嗪的脲类化合物的合成及表征刘 玮 炜 *1,2,3， 李 曲 祥 2,程 峰 昌 2,张 强 2， 霍 云 峰 1( 1. 淮海工学院 化学工程学院，江苏 连云港 222005；2. 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116；3. 江苏省海洋资源开发研究院，江苏 连云港 222005)摘要：以 D-氨基葡萄糖盐酸盐为起始原料，经过羟基的乙酰化保护，得到 2-氨基-1,3,4,6-四-O-乙酰基-2 -脱氧-D-吡喃糖盐酸盐，在三乙胺存在下，再与三光气、哌嗪衍生物“一锅法”反应，合成了 4 种具有代表性的糖基哌嗪物质（4a-4d） 。产物结构均经 IR， 1H
2、NMR 和 HRMS(ESI)确认。关键词：D- 氨基葡萄糖； 哌嗪衍生物；脲中图分类号：O629.11 文献标识码：AD-氨基葡萄糖（2- 氨基-2-脱氧-D-葡萄糖）由甲壳素降解得到，是人体软骨、韧带和肌腱等组织不可或缺的物质 1。同时，它参与构建人体透明质酸、肝素，具有抗分支杆菌 2、抗病毒 3、抗关节炎 4等生理活性。D -氨基葡萄糖衍生物在诱导肿瘤细胞分化方面，也表现出了很好的活性 5,6。罗宣干等 7研 究 发 现 D-氨 基 葡 萄 糖 -5-氟脲嘧啶衍 生 物 对人体艾氏腹水癌细胞具有很强的杀伤作用。另外，2-氨基-1,3,4,6-四-O- 乙酰基- -D-吡喃糖是 D-氨基葡
3、萄糖的重要衍生物, 在糖化学和糖生物学研究中具有重要的意义 8,9。哌嗪（又名六氢吡嗪、胡椒嗪）是一种重要的医药、农药、染料等的中间体，且哌嗪衍生物又具有抗菌 10、抗病毒 11、抗肿瘤 12、抗抑郁 13等生物活性而受到人们的广泛关注。哌嗪结构片段能有效改善药物的水溶性，增强药物的活性，广泛出现在一些已经上市的抗革兰氏阴性或阳性菌药物中，如环丙沙星、诺氟沙星等 14。脲类结构也是一种重要的药效活性基团，具有抗肿瘤、抗癫痫等 15作用。本文将哌嗪结构引入到氨基葡萄糖的母核上，采用“一锅法”设计合成出了 4 种含哌嗪基的糖基脲衍生物，以期为脲类物质药物活性的筛选提供几个试样。其合成路线如下（Sc
4、heme 1）： 收稿日期：基金项目：江苏省高校自然科学研究重大项目（10KJA170003）资助；江苏省高校科研成果产业化推进项目(No. JHB2012-60) 资助；连云港市科技攻关项目 (CG1105)及江苏高校优势学科建设工程资助项目资助 .作者简介：刘玮炜（1965-） ，女，汉族，江苏滨海人，教授，博士，硕士生导师，主要从事有机合成等方面的研究，E-mail： OHONH2ClH OHONH OCH3OAcONAcAc OCH31 2OAcONH2ClAcAcNaOHCMe Ac2OPyridneHHClAcetone ( )BTC,DM,NaHC3HNR OAcONHAcAcO
5、NR( ) ,TEA3 4RComp N NFOOHa bc dSchem1.1 实 验 部 分1.1 仪 器 与 试 剂（1）仪器：SGW X-4B 显微熔点仪（上海精密科学仪器有限公司，温度计未校正） ；Bruker-Avance 型核磁共振仪（400M Hz，DMSO-d 6 为溶剂， TMS 为内标） ；FT-IR 红外仪器（德国 Bruker 公司，KBr 压片） ； Agilent 6230 TOF 质 谱 仪 （ 美 国 安捷伦科技有限公司） ； 薄 层 层 析 硅 胶 板 使 用 GF254 型 （ 青 岛 海 洋 化 工 厂 ； WFH-203 三 用 紫 外 分 析 仪（
6、上海精科实业限公司） 。（2） 试剂：所用试剂均为市售分析纯。1.2 合 成1.2.1 2-氨基 -1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧- -D-吡喃糖盐酸盐(3)的合成 16-17:由 于 D-氨 基 葡 萄 糖 有 多 个 反 应 活 性 中 心 (-OH和 -NH2)， 为 了 实 现 氨 基 的 选 择 性反 应 ， 需 先 对 4个 -OH进 行 保 护 ， 实 验 采 用 乙 酰 化 保 护 。 在 25条件下，D -氨基葡萄糖与茴香醛在水溶液中反应得到白色中间产物希夫碱 1。1在吡啶中以乙酸酐为酰化试剂于室温下反应12小时得到酰化保护的希夫碱产物 2。 最 后 ， 2在 丙
7、酮 溶 液 中 经 过 盐 酸 水 解 得到 2-氨 基 -1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-D -吡喃糖盐酸盐( 3)。白色固体，收率75，m. p. 228 229; IR(KBr) , v/cm-1: 3476, 2850, 1755, 1373, 1207, 1090, 1047; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : 8.66 (s, 3H, NH3Cl), 5.89 (d, J = 8.7 Hz, 1H, H1), 5.34 (t, J = 9.8 Hz, 1H, H2), 4.93 (t, J = 9.6 Hz, 1H, H3), 4.19 (dd, J
8、 = 12.4, 4.3 Hz, 1H, H4), 4.03 (m, 2H, H5, H6), 3.59 (m, 1H, H6), 2.17-1.86 (4s, 12H, 4CH3).1.2.2 N-哌嗪基-N- (1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧- -D-吡喃糖)脲的合成通法：在圆底烧瓶中依次加入3 0.384g (1mmol)， 饱 和 NaHCO3溶 液 15ml和 CH2Cl2 10ml，充分 搅 拌 ， 在 冰 水 浴 条 件 下 加 入 三光气(BTC) 0.11g (0.37mmol)，剧烈搅拌15min后，转移至室温，然后加入溶有哌嗪衍生物 (1.1mmol)和三乙胺
9、0.5ml (3.6mmol)的C H2Cl2溶 液 ，TLC检测反应，1-1.5小时反应毕，分液取有机层，水层用DCM萃取(310ml )，合并有机相，无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂得糖浆，硅胶柱层析（石油醚、乙酸乙酯为洗脱剂） ，得到目标化合物。N-(1-苄基哌嗪)- N-(1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-D-吡喃糖)脲(4a):白色固体，收率 86，m. p. 72 73；IR (KBr), v, cm-1: 3413, 2939, 1755, 1639, 1224, 1076, 905; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : 2.33 (dd, 2H, ArC
10、H2), 3.22 (m, 4H, CH2, piperazine), 3.45 (m, 4H, CH2, piperazine), 6.57 (d, J = 8.9 Hz, 1H, NH), 7.4-7.2 (M, 5H, ArH), 2.03-1.91 (4s, 12H, 4CH3), 5.77 (d, J = 8.8 Hz, 1H, H1), 5.23 (t, J = 9.9 Hz, 1H, H3), 4.88 (t, J = 9.8 Hz, 1H, H4), 4.19 (dd, 1H, H6), 4.00-3.86 (m, 3H, H2, H5, H6); HRMS(ESI) Foun
11、d:m/z 588.1950 (M+K)+, calcd for: C26H35N3O10K: M+K, 588.1954.N-苯基哌嗪-N-(1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-D-吡喃糖 )脲(4b): 白色固体，收率 88，m. p. 98 99; IR (KBr), v, cm-1: 3424, 2962, 1746, 1652, 1219, 1079, 917; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : 3.02 (m, 4H, CH2, piperazine), 3.39 (m, 4H, CH2, piperazine), 6.73 (d, J = 8.9 Hz
12、, 1H, NH), 6.8 (t, 1H, ArH), 6.95 (d, 2H, ArH), 7.22 (dd, 2H, ArH), 2.03-1.89 (4s, 12H, 4CH3), 5.81(d, J = 8.8 Hz, 1H, H1), 5.26 (t, J = 9.9 Hz, 1H, H3), 4.89 (t, J = 9.8 Hz, 1H, H4), 4.2 (dd, 1H, H6), 3.99- 3.89 (m, 3H, H2, H5, H6); HRMS(ESI) Found: m/z 574.1789 (M+K)+, calcd for: C25H33N3O10K: M+K
13、, 574.1798.N-(2-吡啶基哌嗪)- N-(1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-脱氧-D-吡喃糖)脲(4c ): 白色固体，收率76，m. p. 65 66；IR (KBr), v, cm-1: 3411, 2959, 1755, 1641, 1238, 1075, 904; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : 3.53-3.37 (m, 8H, CH2, piperazine), 6.71 (d, J = 9.0 Hz, 1H, NH), 6.66 (m, 1H, pyridine), 6.84 (d, 1H, pyridine), 7.54 (m, 1H, p
14、yridine), 8.11 (dd, 1H, pyridine), 2.03-1.90 (4s, 12H, 4CH3), 5.80 (d, J = 12.2 Hz, 1H, H1), 5.27 (t, J = 9.9 Hz, 1H, H3), 4.88 (dd, J = 19.3 Hz, 9.5 Hz, 1H, H4), 4.2 (dd, 1H, H6), 4.00-3.90 (m, 3H, H2, H5, H6); HRMS(ESI) Found:m/z 575.1754 (M+K)+, calcd for: C24H32N4O10K: M+K, 575.1750.N-(4-(1-环丙基-
15、3- 羧基-6-氟-4-氧代- 哌嗪)- N-(1,3,4,6-四-O-乙酰基-2- 脱氧-D- 吡喃糖) 脲(4d):白色固体，收率 72，m. p. 216 217; IR (KBr), v, cm-1: 3331, 2955, 1750, 1638, 1229, 1074, 892; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : 1.20 (t, 2H, CH2, cyclopropyl), 1.30 (t, 2H, CH2, cyclopropyl), 2.99 (m, 4H, CH2, piperazine), 3.46 (m, 4H, CH2, piperazine),
16、3.86 (tt, 1H, CH, cyclopropyl), 6.81 (d, J = 8.8 Hz, 1H, NH), 7.89 (s, 1H, ArH), 8.35 (s, 1H, ArH), 8.69 (s, 1H, CH), 14.88 (s, 1H, -COOH), 2.10-1.99 (4s, 12H, 4CH3), 5.84 (d, J = 8.8 Hz, 1H, H1), 5.54 (d, J = 8.4 Hz, 1H, H3), 5.32 (d, J = 9.7 Hz, 1H, H4), 5.04 (t, 1H, H6),4.22-3.90 (m, 3H, H2, H5,
17、H6); HRMS(ESI) Found: m/z 743.1974 (M+K)+, calcd for C25H31N5O10FK: M+K, 743.1973.2 结 果 与 讨 论2.1 反 应 条 件 的 初 步 选 择实验发现，原料配比与反应温度对4的收率均有影响。因而，实验以4a为例考察了摩尔比与温度对反应的影响，在固定反应时间、固体光气和三乙胺用量，在二氯甲烷/饱和碳酸氢钠两相溶液中，通过改变摩尔比或反应温度，以合成目标产物的产率作为评判标准，结果如见表1，表2。由表1可见，当3与 a摩尔比为1:1.1 时，收率达到最佳值86%，提高摩尔比收率不在变化。由表2可见，随着反应温度的
18、升高，收率提高，在25达到最佳。随后继续升温，收率下降，TLC发现副产物增加，可能是糖基异氰酸酯自身发生聚合，生成了对称的糖基脲。综上,当n(3) : n( a) = 1:1.1，反应温度25 为最佳反应条件。表 1 摩尔比对 4 收率的影响Table 1 Effect of mole ratio on yield of 4n(3) : n( a) 1:0.9 1:1 1:1.1 1:1.2 1:1.3收率（%） 58 75 86 86 86表 2 反应温度对 4 收率的影响Table 2 Effect of reaction temperature on yield of 4温度（） -10
19、 0 25 30 40收率（%） 52 65 86 82 632.2 化 合 物 的 合 成在 化 合 物 4的 合 成 过 程 中 ， 首 先 D-乙酰氨 基 葡 萄 糖 与 BTC反 应 生 成 糖 基 异 氰 酸 酯中 间 体 ， 由 于 其 具 有 很 强 的 亲 电 性 ， 易 于 与 质 子 性 溶 剂 结 合 生 成 副 产 物 ， 故 采 用 非 质 子性 溶 剂 。 另 外 ， 糖 基 异 氰 酸 酯 不 易 提 纯 且 易 变 质 ， 采 用 “一 锅 法 ”避 免 了 这 些 问 题 。同 时 简 化 了 反 应 操 作 步 骤 和 后 处 理 方 法 。同 时 ， 实
20、验 在 哌 嗪 种类选择方面，选 取 了 具 有 代 表 性 的 脂 肪 族 哌 嗪 、 芳 香 族 哌 嗪 、杂 环 哌 嗪 和 市 售 的 原 料 药 环 丙 沙 星 。 实 验 发 现 ， 在 4d的 合 成 过 程 中 ,当 在 最 佳 摩 尔 比和 反 应 温 度 下 ， 反 应 进 行 5小 时 后 ， 仍 有 大 量 原 料 ， 经 过 探 索 加 入 催 化 量 的 三 乙 胺 后 ，反 应 时 间 大 大 缩 短 ， 1.5小 时 反 应 完 全 ， 可 能 是 由 于 环 丙 沙 星 分 子 结 构 中 喹 唑 啉 酮 环 的位 阻 较 大 所 导 致 。 而 4a-4c合
21、 成 过 程 中 ， 在 加 入 三 乙 胺 后 ， 反 应 时 间 也 有 较 大 缩 短 ， 因而 ， 实 验 选 择 三 乙 胺 做 为 催 化 剂 。2.3 化 合 物 谱 图 分 析IR图 谱 中 ， 化 合 物 4a-4d均 在 3331 3424 cm-1出现吸 收 峰 ， 为 N-H伸 缩 振 动 吸 收峰 ， 在 2960cm-1附 近 出 现 吸 收 峰 ， 为 乙 酰 基 上 甲 基 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 ； 在 1650cm-1左右 出 现 吸 收 峰 ， 为 酰 胺 键 上 的 C=O伸 缩 振 动 吸 收 峰 ； 在 1750 cm-1附 近 出 现 很
22、强 的 吸 收峰 ， 为 乙 酰 基 上 C=O的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 ； 在 910 cm-1左 右 出 现 吸 收 峰 ， 则 说 明 糖 环 为-构 型。1H NMR中，化 合 物 4a-4d在 2.00 附 近 出 现 了 四 个 单 峰 （ 共 12个 H） 为 乙 酰 基 上氢 的 特 征 吸 收 ； 在 3.86 5.84出现多重峰为糖环上的氢的特 征 吸 收 ， 糖 环 上 C1-H由 于受 到 N, O的 去 屏 蔽 作 用 ， 化 学 位 移 向 低 场 移 动 ， 并 且 受 到 C2-H和 N-H的 耦 合 ， 裂 分 为二 重 峰 ， 其 耦 合 常 数 J
23、= 8.8 12.2 Hz， 说 明 这 些 化 合 物 均 为 -构 型 ； 在 6.57 6.81出现一个双峰为与糖 环 相 连 N-H的 特 征 吸 收 ； 哌 嗪 环 上 8个 H呈 现 多 重 峰 ， 在 2.99 3.53是其特 征 吸 收 峰 。HRMS(ESI)中，所有目标化合物的准分子离子峰均以基峰的形式出现，这说明此类化合物都比较稳定，并且都给出了(M+K) +峰 ，也说明了此类物质易与金属离子结合。3 结 束 语本 文 以 酰 化 氨 基 葡 萄 糖 、 三 光 气 、 哌 嗪 衍 生 物 三 组 分 一 锅 法 ， 设 计 合 成 了 4种 糖基 哌 嗪 脲 化 合 物
24、 ， 产 物 结 构 均 为 -构 型 。该 方 法 高 产 高 效 合 成 了 目 标 产 物 且 底 物 使 用范 围 较 广 ， 同 时 实 验 初 步 探 讨 了 最 佳 反 应 条 件 ， 也 为糖基哌嗪基脲类化合物的药物活性的筛选提供了几个试样。参考文献1 VARKI A. CUMMINGS R. Essentials of glycobiologyM. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 20092 TEWARI N, TIWARIV K, MISHRA R C, et al. Synthesis and bioevaluation of glycosyl ureas as -glucosidase inhibitors and their effect on mycobacteriumJ. Bioorganic Piperazine derivatives; Uera
