Diltiazem Malate

本文（https://doi.org/10.1021/acsomega.5c10907）设计合成了一系列吡啶并 [2,3-d] 嘧啶与吡啶并 [3,2-e] 嘧啶并 [1,2-c] 嘧啶衍生物，以 2 - 氨基 - 4,6 - 二甲基烟腈为起始原料，经 Pinner/Dimroth 重排、氯化、胺取代及环化反应制备目标化合物（共 89 种底物）。抗菌活性评价显示，化合物 5b、5c、5f、6、7 及 14a 对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌等革兰氏阳性 / 阴性菌表现出强效抑制活性，最低抑菌浓度（MIC）低至 0.48 μg/mL，三环骨架衍生物活性显著优于双环类似物，为新型抗菌剂的开发提供了潜力 scaffold。一、研究背景与设计思路（一）吡啶并嘧啶骨架的药用价值 吡啶并嘧啶是药物研发的核心骨架，广泛存在于临床药物中，如辉瑞公司的乳腺癌治疗药物帕博西利（Palbociclib）、类风湿关节炎候选药物地尔硫卓（Dilmapimod）（图 1）。该类化合物可作用于二氢叶酸还原酶（DHFR）、生物素羧化酶、激酶等靶点，具有抗肿瘤、抗惊厥、抗真菌等多种生物活性。（二）合成与活性设计目标 基于杂环药效团融合策略，设计合成两类化合物： 双环化合物：吡啶并 [2,3-d] 嘧啶衍生物，通过胺取代引入哌啶、吗啉等基团，改善水溶性与靶点结合能力； 三环化合物：吡啶并 [3,2-e] 嘧啶并 [1,2-c] 嘧啶衍生物，通过环化反应构建刚性平面结构，增强 π-π 堆积与酶结合作用。二、合成路线与关键步骤（一）双环吡啶并 [2,3-d] 嘧啶衍生物的合成 起始原料：2 - 氨基 - 4,6 - 二甲基烟腈（1）与过量脂肪酸（乙酸 2a、丙酸 2b）在三氯氧磷（POCl₃）作用下，经分子内 Pinner/Dimroth 重排生成吡啶并 [2,3-d] 嘧啶 - 4 (3H)- 酮（3a、3b）； 氯化反应：3a、3b 与 POCl₃在吡啶中回流，4 位羟基被氯取代，得到 4 - 氯代衍生物（4a、4b），收率 57%-94%； 胺取代反应：4a、4b 与各类胺（哌啶、吗啉、羟基烷基胺等）在无水乙醇中回流，生成 N - 取代吡啶并 [2,3-d] 嘧啶衍生物（5a-f），收率 53%-90%。（二）三环衍生物的合成 环化反应：化合物 5d（含羟乙基胺侧链）、5e（含羟丙基胺侧链）与过量 POCl₃回流后，经 KOH 调 pH 8-9，分别环化生成咪唑并 [1,2-c] 吡啶并 [3,2-e] 嘧啶（6）与吡啶并 [3,2-e] 嘧啶并 [1,2-c] 嘧啶（7），收率 56%-57%； 叠氮 - 膦介导胺化：4a 与 NaN₃在 DMF 中反应生成叠氮衍生物（8），与三苯基膦反应得到膦亚胺（9），经醋酸水解生成关键中间体 4 - 氨基吡啶并 [2,3-d] 嘧啶（10），收率 70%-90%； 丙二酸酯环化：10 与丙二酸二乙酯衍生物经亲核环加成反应，生成吡啶并 [3,2-e] 嘧啶并 [1,2-c] 嘧啶 - 2 - 酮（13a-c）与酯 / 腈取代衍生物（14a-b），收率 57%-84%。三、化合物结构表征 所有目标化合物经红外光谱（IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、碳谱（¹³C NMR）、电子轰击质谱（EI-MS）及元素分析确证结构： IR 光谱：羰基（C=O）特征峰位于 1670-1720 cm⁻¹，氨基（NH₂）峰位于 3300-3400 cm⁻¹，叠氮基（-N₃）峰位于 2152 cm⁻¹； NMR 光谱：甲基质子信号在 δ 2.2-2.9 ppm，芳香环质子信号在 δ 6.3-8.6 ppm，脂肪族链质子信号在 δ 1.1-4.8 ppm； MS 光谱：均出现与分子量匹配的分子离子峰，碎片离子峰符合结构裂解规律。四、抗菌活性评价（一）评价方法与菌株 采用琼脂扩散法（ZOI，抑菌圈直径）与微量肉汤稀释法（MIC，最低抑菌浓度），评价化合物对 4 种标准菌株的抑制活性： 革兰氏阳性菌：金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）、枯草芽孢杆菌（ATCC 6633）； 革兰氏阴性菌：大肠杆菌（ATCC 25922）、铜绿假单胞菌（ATCC 27853）； 阳性对照：环丙沙星、氨苄西林；阴性对照：DMSO（无抗菌活性）。（二）活性结果 强效化合物表现： 结构 - 活性关系（SAR）：（三）作用机制推测 基于结构相似性与文献报道，推测化合物可能通过以下机制发挥抗菌作用： 抑制 DHFR，干扰叶酸代谢与 DNA 复制； 嵌入 DNA 或抑制 DNA 促旋酶（拓扑异构酶 II），阻断 DNA 超螺旋； 破坏细菌细胞膜完整性； 抑制脂肪酸生物合成关键酶（如生物素羧化酶、FabI）。五、核心结论 开发了高效合成路线，通过 Pinner/Dimroth 重排、胺取代、环化等反应，制备了两类吡啶并嘧啶衍生物，收率 53%-94%，结构经多谱学表征确认； 抗菌活性筛选发现多个强效化合物，MIC 低至 0.48 μg/mL，对革兰氏阳性 / 阴性菌均有抑制作用； SAR 分析表明，三环骨架、亲脂性取代基有利于提升抗菌活性，为后续结构优化与靶点验证提供了重要依据。