CN104961673A

CN104961673A - 一种联吡啶脱氢枞胺希夫碱化合物及其制备方法

Info

Publication number: CN104961673A
Application number: CN201510364149.2A
Authority: CN
Inventors: 徐莉; 赵俸艺; 张霞; 徐园园; 杨世龙; 孙莉; 王露娜
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明提供了一种联吡啶脱氢枞胺希夫碱化合物及其制备方法，属于脱氢枞胺基化合物。(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺，该化合物具有良好的抗肝癌活性。本发明的制备方法(1)4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶和二氧化硒在1,4-二氧六环介质下反应24-48h得4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛，(2)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛与脱氢枞胺在甲醇或乙腈介质下发生反应得到本发明的化合物。制备方法易操作，实验中所需物品毒性小，结合天然产物，富有创新性。

Description

一种联吡啶脱氢枞胺希夫碱化合物及其制备方法

技术领域：

本发明涉及脱氢枞胺基化合物，具体涉及希夫碱化合物及其制备方法。

背景技术：

随着石油等一次性资源的逐渐枯竭以及人类环境保护意识的普遍提高，利用松香等可再生的天然资源代替石油来发展精细化工已成为国内外的一种趋势。我国和美国是松香出产量最大的两个国家，全世界每年生产120万吨松香，我国和美国就约占总产量的50％，是世界松香市场主要的供应国，印度，葡萄牙，印度尼西亚，巴西，及墨西哥等也是松香出产国。改性过的松香在美国被使用和出口，而在我国则恰恰相反，原料松香被大量使用及出口，这与我国松香产业的发展趋势并不相符，这一国情更不能适应我国化工、材料、制药等产业对松香产品的需求。对我国的资源保护和经济发展也十分不利。基于此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》要求我国主要林化产品深加工率要提高到60％以上，林业高技术产业总产值占林业总产值10％-15％以上。因此，急需开辟松香深加工利用研究，改变我国松香资源深度加工落后的不利局面。现在，先天的资源优势以及政策上的倾斜，使得松香改性产品在中国的发展具有得天独厚的优势。

脱氢枞胺(如式I所示)是松香重要的改性产品之一，原料丰富，价格相对便宜，松香经过一系列结构改性得到歧化松香胺，脱氢枞胺具有一些独特理化性质，如有稳定的性质，良好的光学活性，较大的比旋光度等，这是其它松香衍生物不具备的。近年来，随着脱氢枞胺的提取和纯化技术的不断增强，其性能得到了提高，同时进一步扩大了应用范围。脱氢枞胺可作为良好的光学拆分剂是因为结构中天然手性碳的存在。脱氢枞胺也可用作特效的杀虫剂、杀菌剂和防霉剂这是因为脱氢枞胺本身有一定的生物活性，另外，在金属缓蚀剂、润滑油添加剂、原油破乳剂、木材防腐剂、抗静电剂、表面活性剂、染料和涂料助剂、水处理剂等领域，脱氢枞胺及其衍生物也被广泛使用，在光化学拆分、造纸、金属加工、选矿、纺织印染、涂料、石油开采、医药、农药等领域的应用前景同样不可小觑。随着脱氢枞胺提取和纯化技术的进步，产品质量的提高，预计脱氢枞胺在医药、农药、金属加工、选矿、表面活性剂、染料、涂料、光化学拆分领域将得到更广泛的应用，

脱氢枞胺苯环改性可以引入不同的官能团，得到不同结构和性能的脱氢枞胺基化合物。Tsutsumi等以脱氢枞胺为原料，经氯甲基化、无机氰化物取代、雷尼镍还原等反应合成了脱氢枞胺衍生物，这些衍生物能用于尼龙和聚亚胺酯的改性，并有杀菌和防腐活性[Tsutsumi T,Sakata C.Novel phenanthlene der ivative and itsproduction[P].JP 02104565,1990]。Wada等合成了脱氢枞胺芳环衍生物，这些化合物具有抗溃疡活性[Wada H,Kodato S,Kawamori M,Morikawa T,Nakai H,Takeda M,Saito S,Onoda Y,and Tamaki H.Antiulcer actiity of dehdroabietic acidderivaties[J].Chem Pharm Bull(Tokyo),1985,(33):1472-1487.]

同时，利用脱氢枞胺可生成很多N-C衍生物，这是目前对脱氢枞胺基化合物研究最多的结构。例如脱氢枞胺与氯乙酸在氢氧化钠存在下生成脱氢枞胺乙酸[宋湛谦,向凤仙,等.脱氢枞胺及其醋酸盐的合成和应用[J].林业科学,1981,(1):69-71]。脱氢枞胺与β-丙羟酸内酯反应得到脱氢枞胺丙酸[宋湛谦,向凤仙,等.脱氢枞胺及其醋酸盐的合成和应用[J].林业科学,1981,(1):69-71]。岑波等从歧化松香胺中分离提纯脱氢枞胺，经N,N-二甲基脱氢枞胺中间体，合成了N-脱氢枞基-N,N-二甲基羧甲基甜菜碱这种新型两性表面活性剂[岑波,段文贵,赵树凯,等.N-去氢枞基新型甜菜碱类两性表面活性剂的合成[J].化学世界,2004,45(3):150-153]。

在脱氢枞胺基N-C衍生物中，希夫碱结构的研究引起了广泛关注。饶小平等报道了脱氢枞胺与取代苯甲醛生成希夫碱的反应[饶小平,宋湛谦,高宏.脱氢枞胺及其衍生物的研究与应用进展[J].化学通报,2006,(3):168-172]，E·Hadious等报道合成了脱氢枞胺的(取代)水杨醛希夫碱[E·Hadioudis,J.Argyroglou.AnUnusual Solid State Reaction Leading to the PhotochromicN-(3,5-Dichlorosal-icylidenem)-4-Aminopyridine[J].Opt.Mol.Cryst.Liq.Cr yst,1986,134(1-4):245-253]。

许多希夫碱化合物是具有生物活性的,例如具有抗疟疾活性[Bohach GA,Fast DJ,Nelson RD,Schlievert PM.Malaria.In:Rodes J,Benhamou JP,Blei A,Reichen J,Rizzetto M,editors.The textbook of hepatology:from basic science toclinical practice.Oxford(UK):Wiley Blackwell；2007.p.1029-34]、抗菌活性[Alekshun MN,Levy SB.Molecular mechanisms of antibacterial multidrug resistance.Cell 2007；128(6):1037-50]、抗真菌活性[Karthikeyan MS,Prasad DJ,Poojary B,Bhat KS,Holla BS,Kumari NS.Synthesis and biological activity of Schiff andMannich bases bearing 2,4-dichloro-5-uorophenyl moiety.Bioorg Med Chem2006；14(22):7482-9]及抗病毒活性[Sriram D,Yogeeswari P,Myneedu NS,SaraswatV.Abacavir prodrugs:microwave-assisted synthesis and their evaluation of anti-HIVactivities.Bioorg Med Chem Lett 2006；16(8):2127-9]等。据报道某些氢枞胺基衍生物具有抗癌等活性[陈泳，林中祥.树脂酸及其衍生物的抗肿瘤和抗微生物活性研究新进展[J].林产化学与工业，2008，28(5)：113－119]。

众所周知，癌症能够危害人类的健康和生命，具有极高的死亡率，而化学治疗则一直被看作是治疗癌症的十分重要的手段之一，多年的研究表明，大部分希夫碱及其衍生物具有非常良好的杀菌抗癌活性。例如，氧自由基负离子(·O^2-)是引起肿瘤及癌变的重要成分，在陈德余[陈德余,江银枝.过渡金属L-丙氨酸希夫碱配合物的合成及其抗O2-性能[J].应用化学,1997,14(3):5-8.]等的研究报道中，希夫碱钴(II)配合物的希夫碱和部分水溶性锰(II)的配合物[石先莹，魏俊发，高中强等.水溶性希夫碱型锰配合物的合成、表征及其模拟超氧化物歧化酶活性研究[J].有机化学,2007,27(8):1027-1030.]对氧自由基负离子(·O^2-)有清除作用；在唐慧安[唐慧安,王哲民,朱巧军等.主族元素Sn的含硫希夫碱配合物的合成、表征、抗肿瘤活性[J].兰州大学学报(自然科学版),2001,37(1):121-122.]等的研究报道中，指出了某些希夫碱类配合物因含有硫原子而具有非常良好的抗肿瘤效果。这些年来人们均广泛关注由α-氨基酸所形成的希夫碱及其过渡金属配合物的抗癌活性。研究结果表明：水杨醛-甘氨酸铜(II)配合物对小鼠艾氏腹水癌的抑制率可达到100％，而2,4-二羟基苯甲醛-L精氨酸与铜(II)、镍(II)的配合物对小鼠艾氏腹水癌的抑制率也能达到53％及51％，这一研究表明了氨基酸希夫碱与金属离子生成的配合物是一类具有优良前景的抗癌剂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具体的脱氢枞胺基希夫碱化合物，即(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺，该化合物具有良好的抗肝癌活性。

进一步公开该化合物的合成方法，该制备方法易操作，实验中所需物品毒性小，结合天然产物，富有创新性。

本化合物拓展了脱氢枞胺基希夫碱化合物种类，为研究脱氢枞胺基希夫碱化合物结构与性能之间的关系创造条件。同时，该4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛脱氢枞胺希夫碱化合物中拥有多个氮活性配位中心，说明这类化合物本身就是潜在的良好配体，可以进一步进行配位组装，为进一步的研究创造条件。

(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺(L1)，它有如下结构式：

(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺的制备方法，其步骤如下：

(1)4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶和二氧化硒在1,4-二氧六环介质下反应24-48h，其中，4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶与二氧化硒摩尔比1:1.0－1:1.5，反应结束后过滤，将1,4-二氧六环减压旋蒸，用乙酸乙酯溶解滤渣，再次过滤，得到的滤液先用碳酸钠或碳酸氢钠溶液洗涤，再用焦亚硫酸钠溶液萃取，取焦亚硫酸钠层，用碳酸钠调节PH至碱性，最后用二氯甲烷萃取，将二氯甲烷层减压旋干得4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛；

(2)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛与脱氢枞胺在甲醇或乙腈介质下发生反应，其中，4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛与脱氢枞胺的摩尔比2:1—1:1，以冰醋酸作为催化剂，冷凝回流反应，反应结束后，冷却、过滤、静置即得化合物(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺。

所述的步骤(1)中4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶与二氧化硒摩尔比1:1.3。

所述的步骤(2)中4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛与脱氢枞胺的摩尔比1.5:1。

(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺抗肿瘤活性的测定

采用MTT法研究L1对肝癌细胞(HepG2)的抑制作用。具体操作如下：取对数生长期的HepG2细胞，配制成1×10⁵个/mL的单细胞悬液，接种于96孔培养板，每孔100μL，于体积分数为5％的CO₂、饱和湿度、37℃培养箱中培养24h后，在96孔培养板加入100μL不同浓度的样品，每种浓度均为2个复孔。分别继续培养细胞24h后，每孔加20μL的MTT染色液，37℃、5％CO₂培养箱中继续培养4h，小心去除上层清液，然后每孔加200μLTHF，充分震荡30min后，在酶标仪上595nm波长处测定OD样值，实验的空白组是用100μL无血清的DMEM培养液代替样品，测出的吸光度值为OD空白值，通过公式(1)计算样品对HepG2细胞抑制率。

有益效果：

本发明保护的化合物L1在脱氢枞胺结构上改性，将联吡啶与脱氢枞胺结合起来，增强了生物活性，当其浓度为25μg/mL时，抑制率可达97.92％，IC₅₀为16.3μg/mL，表现出良好的抗肝癌活性。为抗肝癌新药物的开发提供依据。

化合物L1的制备方法易操作，实验中所需物品毒性小，结合天然产物，富有创新性。

附图说明：

图1为本发明化合物L1的红外光谱图

图2为本发明化合物L1的质谱图

图3为本发明化合物L1的核磁氢谱图

图4为本发明化合物L1的核磁碳谱图

图5为本发明化合物L1对肝癌细胞(HepG2)的抑制作用

具体实施方式：

红外光谱是在德国布鲁克公司VERTEX-80上采用KBr压片法测得的。MS谱在美国热电公司LTQ Orbitrap XL液相质谱联用仪上测得。¹H-NMR、¹³C-NMR光谱在瑞士布鲁克拜厄斯宾公司AVANCEⅢ600MHz型核磁共振光谱仪上测定。

实施例1

(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺(L1)的制备

(1)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛的合成

合成方法如下：在250mL的单口烧瓶中加入2g(0.011mol)4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶、1.74g(0.015mol)二氧化硒(摩尔比1:1.36)和75mL的1,4-二氧六环，冷凝回流反应30h。反应结束后热过滤，旋蒸，用80mL乙酸乙酯溶解滤渣，再次过滤，得到的滤液用1moL/L的碳酸钠溶液和0.3mol/L的焦亚硫酸钠溶液分别洗涤，用碳酸钠调节pH至碱性，最后用二氯甲烷萃取，旋蒸得粉红色固体，质量为0.573g，产率为20.7％。m.p.142.4℃～143.3℃；元素分析:C₁₂H₁₀ON₂，计算值(％):C 72.72，H 5.05，N 14.15；实验值(％):C 72.41，H 4.98，N 14.48。FT-IR(KBr)ν/cm^-1：3445，3057，2960，2923，2852，1708，1592，1554，1458，1294，1249，1207，1145。b、改用NaHCO₃洗涤溶液，设置反应温度为90℃，其他条件不变，得到相同结果。

(2)(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺(L1)的合成

将(1)的反应产物0.573g(0.0029mol)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛(稍过量)与0.826g(0.0029mol)脱氢枞胺加入到100mL单口烧瓶中，用20mL甲醇作溶剂，再加入8mL冰醋酸作为催化剂，冷凝回流反应3d。反应结束后，冷却、过滤、静置一夜后，有(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺无色块状晶体析出。m.p.128.3℃～128.9℃；元素分析:C₃₂H₃₉N₃，计算值(％):C 82.58，H 8.39，N 9.03；实验值(％):C 82.32，H 8.29，N 9.39。

b、改用乙腈作溶剂，冷凝回流2d，其他条件不变，得到相同结果。

L1的IR谱图如图1所示：3449cm^-1处的的峰为水峰，2927cm^-1处的峰为苯环上的C-H伸缩振动峰，2860cm^-1处的的峰为为CH₃-和-CH₂-中的C-H伸缩振动峰，1592cm^-1、1554cm^-1处的峰为苯环、吡啶环的骨架振动峰，1454cm^-1处的峰为H-C-H面内摇摆振动峰，1379cm^-1处的峰为H-C-H对称的剪式振动单峰。与4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛的红外相比较，1708cm^-1处的-HC＝O特征吸收峰消失，1646cm^-1处的峰是新的红外吸收峰，为-HC＝N-的特征吸收峰。表明了有-HC＝N-的生成。

L1的¹H-NMR(CDCl3，δ/ppm，600MHz)：1.09(3H，s，H-19)；1.24(6H，d，J＝6.6Hz,H-16，17)；1.28(3H，s，H-20)；1.41～1.59(3H，m，H-32)；1.67～2.93(12H，m，H-1，2，3，6，7，18)；3.48～3.51(1H，d，H-5)；3.57(1H，d，J＝12.6Hz,H-15)；6.89(1H，s，H-14)；7.00(1H，m，H-12)；7.17～7.18(1H，m，H-11)；7.19～7.21(1H，d，H-30)；7.75～7.76(1H，m，H-28)；8.27(1H，s，H-23)；8.36(1H，s，H-25)；8.57～8.59(2H，8.72(1H，d，J＝4.8Hz，H-21)。

L1的¹³C-NMR(CDCl3，δ/ppm，600MHz)：δ124.39～159.15为吡啶环上的碳的峰；δ120.86～123.83为苯环上的碳的峰；δ73.56为-CH＝N-中CH上的碳的峰；δ25.59～45.98为产物结构中CH2、CH上的碳的峰；δ18.86～23.96属于-CH3上的碳的峰。

L1的质谱如图2所示：m/z为466.50是L3的分子离子峰；m/z为488.50是[M+Na]⁺的离子峰，m/z为953.17是[2M+CH₃O]⁺的离子峰。

以上红外、质谱、核磁等表征结果表明：利用4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛对脱氢枞胺进行改性，得到了(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺。

本实验采用MTT法研究L1对肝癌细胞(HepG2)的抑制作用，结果如图5所示。从图中可以明显地看出，肝癌细胞(HepG2)的抑制率随化合物浓度的增加而上升，呈一定的剂量依赖关系。当L1浓度为25μg/mL时，抑制率可达97.92％，IC₅₀为16.3μg/mL，说明了L1具有良好的抗肝癌活性。

实施例2

(1)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛的合成

合成方法如下：在250mL的单口烧瓶中加入2g(0.011mol)4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶、1.74g(0.015mol)二氧化硒(摩尔比1:1.36)和75mL的1,4-二氧六环，冷凝回流反应48h。反应结束后热过滤，旋蒸，用80mL乙酸乙酯溶解滤渣，再次过滤，得到的滤液用1moL/L的碳酸钠溶液和0.3mol/L的焦亚硫酸钠溶液分别洗涤，用碳酸钠调节pH至碱性，最后用二氯甲烷萃取，旋蒸得粉红色固体，质量为0.573g，产率为20.7％。m.p.142.4℃～143.3℃；元素分析:C₁₂H₁₀ON₂，计算值(％):C 72.72，H 5.05，N 14.15；实验值(％):C 72.41，H 4.98，N 14.48。FT-IR(KBr)ν/cm^-1：3445，3057，2960，2923，2852，1708，1592，1554，1458，1294，1249，1207，1145。b、改用NaHCO₃洗涤溶液，设置反应温度为90℃，其他条件不变，得到相同结果。

实施例3

(1)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛的合成

合成方法如下：在250mL的单口烧瓶中加入2.30g(0.0125mol)4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶、1.74g(0.0150mol)二氧化硒(摩尔比1:1.2)和75mL的1,4-二氧六环，冷凝回流反应48h。反应结束后热过滤，旋蒸，用80mL乙酸乙酯溶解滤渣，再次过滤，得到的滤液用1moL/L的碳酸钠溶液和0.3mol/L的焦亚硫酸钠溶液分别洗涤，用碳酸钠调节pH至碱性，最后用二氯甲烷萃取，旋蒸得粉红色固体，质量为0.405g，产率为20.5％。m.p.142.4℃～143.3℃；元素分析:C₁₂H₁₀ON₂，计算值(％):C 72.72，H 5.05，N 14.15；实验值(％):C 72.41，H 4.98，N 14.48。FT-IR(KBr)ν/cm^-1：3445，3057，2960，2923，2852，1708，1592，1554，1458，1294，1249，1207，1145。b、改用NaHCO₃洗涤溶液，设置反应温度为90℃，其他条件不变，得到相同结果。

将(1)的反应产物0.405g(0.0020mol)4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛(稍过量)与0.571g(0.0020mol)脱氢枞胺加入到100mL单口烧瓶中，用20mL甲醇作溶剂，再加入8mL冰醋酸作为催化剂，冷凝回流反应3d。反应结束后，冷却、过滤、静置一夜后，有(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺无色块状晶体析出。m.p.128.3℃～128.9℃；元素分析:C₃₂H₃₉N₃，计算值(％):C 82.58，H 8.39，N 9.03；实验值(％):C 82.32，H 8.29，N 9.39。

Claims

1.一种联吡啶脱氢枞胺希夫碱化合物，其特征在于：联吡啶脱氢枞胺希夫碱化合物为(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺，结构式如下

2.根据权利要求1所述的(7-异丙基-1,4a-二甲基-1,2,3,4,4a,9,10,10a-八氢菲-1-亚甲基)-(4’-甲基-[2,2’]-联吡啶基-4-亚甲基)-胺的制备方法，其步骤如下：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶与二氧化硒摩尔比1:1.3。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中4-甲基-2,2’-联吡啶-4’-甲醛与脱氢枞胺的摩尔比1.5:1。