 Hans Journal of Medicinal Chemistry药物化学, 2013, 1, 1-4 http://dx.doi.org/10.12677/hjmce.2013.11001 Published Online August 2013 (http://www.hanspub.org/journal/hjmce.html) Synthesis of Neoring 6-Methylimidazo[1,2-d] [1,2,3,4]thiatriazole-5-carboxylic Acid Derivatives Zhifeng Ch ao, Ren Bu, Yuan Lu* Inner Mongolia Medical University, Hohhot Email: *yxy_luyuan@immc.edu.cn Received: Jun. 13th, 2013; revised: Jun. 25th, 2013; accepted: Jul. 9th, 2013 Copyright © 2013 Zhifeng Chao et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: Objective: In order to search the new anti-cancer drugs inhibiting with cell division cycle CDC25B phosphatase, designing and synthesizing 6-Methylimidazo[1,2-d][1,2,3,4]thiatriazole-5-carboxylic acid derivatives is meaningful. Methods: The objective compounds were synthesized by cyclization, hydrazinolysis, condensation in the basis of 5-amino-1,2,3,4-triazole and bromine ethyl acetoacetate. Result: The five new kinds of compounds were synthesized. Conclusion: The structures of the compounds were determined by elemental analysis, IR, 1H NMR and MS, furthermore, it was found that the inhibition rates (% inhibition) of the CDC25B were 85.4 and 82.3 by compounds 3 and 4a with a certain biological activity. Keywords: 5-Amino-1,2,3,4-thiatriazole; Imidazo[1,2-d][1,2,3,4]thiatriazole; Biological Activity 新环 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑-5-羧酸衍 生物的合成 钞智锋，布 仁，鲁 源* 内蒙古医科大学，呼和浩特 Email: *yxy_luyuan@immc.edu.cn 收稿日期：2013 年6月13 日；修回日期：2013 年6月25 日；录用日期：2013 年7月9日 摘 要：目的：为了寻找抑制细胞分裂周期磷酸酯酶CDC25B 的抗肿瘤新药，设计和合成 6-甲基-咪唑[1,2-d] 并-1,2,3,4 -噻三唑-5-羧酸衍生物是有意义的。方法：以5-氨基-1,2,3 ,4-噻三唑和溴代乙酰乙酸乙酯为原料，经过 关环，肼解，缩合等反应合成目标化合物。结果：合成了 5种新的化合物。结论：所得化合物，通过元素分析、 IR、 1H NMR 和质谱分析确定了其结构，并且化合物 3和4a 对CDC25B 的抑制率(%抑制率)分别为 85.4 和82.3， 具有一定的生物活性。 关键词：5-氨基-1 ,2,3,4 -噻三唑；咪唑[1,2-d ]并-1,2,3 ,4-噻三唑；生物活性 1. 引言 恶性肿瘤是机体自身的细胞不受控制时增殖和 扩散而导致的疾病，它严重威胁着人类的健康和生 命。目前，磷酸酯酶编码基因已被认为是一种新的癌 基因[1]。细胞周期分裂蛋白 25B(CDC25B)是细胞周期 分裂蛋白 25(CDC25)磷酸酯酶家族的一员。CDC25B 激活细胞周期蛋白依赖激酶CDC2，是有丝 *通讯作者。 Copyright © 2013 Hanspub 1  新环 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑-5-羧酸衍生物的合成 分裂必需的，CDC25B 在分裂的M期和 G1 期存在于 细胞核中，而到 S期和 G2 期转移到细胞质中，具有 原癌基因性质。因此，CDC25B 贯穿于细胞周期的各 阶段，在细胞周期特别是细胞有丝分裂过程中发挥重 要作用。Takamasa 等[2]报道，CDC25B 与某些人类肿 瘤的恶性特性相关，在多种肿瘤中高表达，其中在乳 腺癌中为32%，非霍奇金氏淋巴瘤为56%，头颈部肿 瘤为 50%，非小细胞肺癌为44%，大肠癌为 60%。在 这些研究中，CDC25B 在肿瘤组织中的表达水平超过 正常组织中的2~3 倍[3,4]。人们在寻找高效合理的抗肿 瘤药物时，发现咪唑并杂环化合物具有较好的抗肿瘤 活性[5-9]。为了进一步拓宽寻找抗肿瘤药物的思路，近 年来我们也报道了一系列类似化合物的合成和性质 [10-19]。本文在大量查阅文献的基础上采用 5-氨基- 1,2,3,4-噻三唑和溴代乙酰乙酸乙酯为原料，按下列合 成路线制得未见报道的6-甲基-咪唑[1,2-d] 并-1,2,3,4- 噻三唑-5-羧酸衍生物，并通过元素分析、IR、 1HNMR 和质谱分析确定了其结构。所得到的化合物进行药理 活性的初步筛选，得出化合物3和4a 对CDC25B 有 一定的抑制作用，深入的药理实验尚在进行中。期望 能够从中筛选出生物利用度高、毒副作用小的新型抗 肿瘤化合物。合成路线如图1所示。 2. 实验部分 2.1. 主要仪器与试剂 XRC-1 型双目显微熔点测定仪(温度未经校正， 北京市科仪电光仪器厂)；VXR-500 MHz核磁共振波 谱仪(TMS 为内标，DMSO 为溶剂，瑞士 BRUKER 公 司)；IR-440 型分光光度计(KBr 压片，日本岛津公司)； VG-ZAB-H质谱仪(电子轰击电离，英国VG 公司)； 2400 型元素分析仪(美国 PE 公司)。所用试剂均为分 NN NSNH 2 NHN NSNH COOC 2 H 5 Br CH 3 O EtOH reflux N N S N N CH 3 CONHR N N S N N CH 3 COOC 2 H 5 N N S N N CH 3 CONHNH 2 NH 2 NH 2 H 2 O 1a 1b 234a-4c OH O H 3 C C H NC H N C N CH 3 其中 R 为： a. ; ;b. c. Figure 1. Synthesis of 6-Methylimidazo[1,2-d][1,2,3,4] thiatriazole-5-carboxylic acid derivatives 图1. 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑-5-羧酸衍生物的合成 析纯，部分试剂经过常规处理。 2.2. 合成方法 2.2.1. 5-氨基-1,2,3,4-噻三唑(1a)及 溴代乙酰乙酸乙酯(1b)的合成 5-氨基-1,2,3,4-噻三唑(1a)的合成参照文献[20]，收 率80%，m.p.128℃~130℃。溴代乙酰乙酸乙酯(1b)的 合成参照文献[21]，收率89.4%，深红色液体。两者均 和文献值一致。 2.2.2. 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑 -5-羧酸乙酯(2)的合成 将1.02 g (0.01 mol) 5-氨基-1,2,3,4-噻三唑(1a)和 2.09 g (0.01 mol)溴代乙酰乙酸乙酯(1b)溶解在 20 ml 的乙醇中，加热回流 24 h，薄层色谱跟踪检测(展开剂 —氯仿:无水甲醇 = 5:1)。反应结束，减压蒸干溶剂， 用少量蒸馏水转移固体，过滤，干燥，得黄色固体 1.73 g，产率 82%。乙醇重结晶，m.p.176~179℃。IR[KBr, ν(cm−1)]：1710(C = O)，1535(C = C)。 1H-NMR [δ, ppm, DMSO-d6]：1.22(t, 3 H, J = 7.2 Hz, −CH2CH3)，2.47(s, 3H, 6-CH3)，4.14(q, 2 H, J = 7.2 Hz, −CH2CH3)。 ESI-MS [m/z(%)]:213.04 (M+1, 8.8)。 2.2.3. 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑 -5-甲酰肼(3)的合成 将2.12 g (0.01 mol) 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4 - 噻三唑-5-羧酸乙酯(2)与50 ml 水合肼(80%)混合，室温 反应 15 h，薄层色谱跟踪检测(展开剂—四氯化碳:无水 乙醇 = 4:1)。反应结束，过滤，用蒸馏水洗涤固体三 次，干燥，得到淡黄色固体 1.66 g，产率 85%。乙醇 重结晶得白色固体(3)，m.p.215 ℃~217℃。IR[KBr， ν(cm−1)]：3380，3315(N-H)，1630(C = O)。 1H-NMR[δ, ppm, DMSO-d6]: 2.46(s, 3H, 6-CH3)，4.29(s, 2H, NH2)， 8.78(s, 1H, NH)。ESI-MS [m/z(%)]: 199.04 (M+1, 5.7)。 2.2.4. 6-甲基咪唑[1, 2 - d]并-1, 2, 3, 4-噻三唑 -5-甲酰肼衍生物(4a-4c)的合成 将0.5 g (0.0025 mol)6-甲基咪唑[1, 2 - d]并-1, 2, 3, 4-噻三唑-5-甲酰肼(3)和0.265 g (0.0025 mol)苯甲醛溶 解在 15ml 乙醇中，加热回流 24 h，薄层色谱跟踪检 测(展开剂—四氯化碳:无水乙醇 = 5:1)。反应结束， Copyright © 2013 Hanspub 2  新环 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑-5-羧酸衍生物的合成 冷却，静置，析出结晶，过滤，水洗，用乙醇重结晶， 得白色晶体(4a)。用同样的方法得到 4b 和4c。结果见 表1、表 2。 3. 结果与讨论 3.1. 结构表征 所合成化合物以TLC 法检测，在 253.5 nm紫外 光下均为单一斑点。乙醇重结晶均可得到较纯晶体， 熔点均尖锐。所有未知化合物在 253.5 nm 紫外仪下检 测，均为单一斑点。元素分析的实测值和理论值的百 分误差为±0.3%；EI-MS 所测各化合物的 M+和各自的 相对分子质量相符。红外光谱分析，各化合物的特征 吸收峰在 IR 图谱中都可找到基团的归宿，例如化合 物2：在 1710 cm−1处(C = O)，处1535 cm−1(C = C)； 化合物 3：在 3380，3315 cm−1处(N-H)，1630 cm−1处 (C = O)。化合物4a-4c：在 3260 cm−1处(N-H)，3060 cm−1处(CH = N)，1650 cm−1处(C = O)，2975 cm−1处 (Ar-H)，1570 cm−1处苯环骨架(C = C)。经 1H-NMR 检 测，化合物 2：有三组吸收峰，化学位移 δ1.22 ppm 为母环五位羧酸乙酯上甲基氢的共振信号，受相邻亚 甲基 2个氢的偶合，分裂为三重峰(J = 7.2 Hz)；化学 位移 δ2.47 ppm为母环六位上甲基氢的共振信号，为 单峰；化学位移δ4.14 ppm为母环五位羧酸乙酯上亚 甲基氢的共振信号，受相邻甲基 3个氢的偶合，分裂 为四重峰(J = 7.2 Hz)。化合物 3，4a-4c的1HNMR 谱 中，δ1.22 ppm，δ4.14 ppm的吸收峰全都消失。各化 合物氢的化学位移和数量在 1HNMR 中都可找到其归 宿。例如，化合物 3的1HNMR 谱上共有三组吸收峰， 化学位移 δ2.46 ppm为母环六位上甲基氢的共振信 号，为单峰；化学位移δ4.29 ppm为碳酰肼上氨基氢 的共振信号，为单峰；化学位移δ8.78 ppm为碳酰肼 上亚氨基氢的共振信号，为单峰。其中部分化合物 2， 3，4b 的1H-NMR (d6-DMSO)图谱如图 2、图 3和图 4。 通过以上方法对其结构进行了确证，证明得到的 产物均为预期设计的目标化合物。 3.2. 生物活性 我们将化合物 3和4a 送往国家新药筛选中心进 行药理活性筛选，样品用 DMSO溶解。在浓度为 20 μg/ml下，对样品的活性进行测试。结果发现化合物 3 Table 1. MS and elementary analysis of compounds 4a-4c 表1. 化合物 4a-4c 的MS 和元素分析值 元素分析实测值(计算值)% 化合物 分子式 MS (m/z%) C H N 4a C12H10N6 OS 286.06 (M+, 13.5) 50.42 (50.34) 3.51 (3.52) 29.41 (29.35) 4b C13H12N6 OS 300.08 (M+, 17.5) 52.09 (51.99) 4.02 (4.03) 28.03 (27.98) 4c C13H12N6 O3S 332.07 (M+, 17.6) 47.05 (46.98) 3.65 (3.64) 25.32 (25.29) Table. 2. Melting point, productivity and 1H NMR of compounds 4a-4c 表2. 化合物 4a-4c 的熔点、产率及 1HNMR 化合物 熔点℃产率 (%) 1HNMR (d6-DMSO)δ 4a 245~246712.50(s,3H,6-CH3), 11.26(s,1H, NH), 8.02(s, 1H, CH = N ), 7.49-7.53( m, 5H, Ar-H ) 4b 241~243752.29(s,3H,6-CH3), 10.24(s,1H,NH), 3.34(s, 1H,-N = C(CH3)), 7.39-7.47(m, 5H, Ar-H) 4c 261~26268 2.56(s, 3H, 6-CH3), 3.83(s, 3H, m-OCH3), 7.03-8.05(m, 3H, Ar-H), 8.72(s, 1H, CH = N), 11.32(s, 1H, p-OH), 11.45(s, 1H, NH) Figure 2. 1H-NMR (d6-DMSO) spectrum of compound 2 图2. 化合物 2的1H-NMR (d6-DMSO)图谱 Figure 3. 1H-NMR (d6-DMSO) spectrum of compound 3 图3. 化合物 3的1H-NMR (d6-DMSO)图谱 Copyright © 2013 Hanspub 3  新环 6-甲基咪唑[1,2-d]并-1,2,3,4-噻三唑-5-羧酸衍生物的合成 Copyright © 2013 Hanspub 4 [5] A. Andreani, M. Rambaldi, F. Andreani, et al. Potential anti- tumor agents XVI. Imidazo[2,1-b]thiazoles Agents potentiels anti-tumoraux XVI. Imidazo[2,1-b]thiazoles. European Journal of Medicinal Chemistry, 1988, 23: 385-389. [6] A. Andreani, M. Rambaldi, A. Leoni, et al. Potential Antitumor Agents. 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Figure 4. 1H-NMR (d6-DMSO) spectrum of compound 4b 图4. 化合物 4b 的1H-NMR (d6-DMSO)图谱 [10] 鲁源, 杨慧, 布仁等. 2-羟基-3-苯偶氮吡唑[5,1-c]苯并-1,2,4- 三嗪衍生物的合成[J]. 化学试剂, 2004, 26(4): 239-240. 和4a对CDC25B 的抑制率(%抑制率)分别为 85.4 和 82.3，具有一定的生物学活性，深入的药理实验仍在 进行中。 [11] 鲁源, 马庄. 3-羟基-5H-5-取代苯基吡唑[3,4-e]并-1,2,3,4-四嗪 衍生物的合成[J]. 化学试剂, 2005, 27(11): 687-688. [12] 鲁源, 陈朝军, 蔡孟深等. 3-羟基-7-氧代-5,6- 二氢吡唑[3,4-e] 并-1,2,4-三嗪的合成[J]. 化学试剂, 2006, 28(1): 41-42. 4. 结论 [13] 鲁源, 陈朝军, 蔡孟深等. 7-甲基-3-羟基吡唑[4,3-e]并-1,3,4- 噁二嗪的合成[J]. 化学试剂, 2006, 28(4): 235-236. 以5-氨基-1,2,3,4- 噻三唑和溴代乙酰乙酸乙酯为 原料，经过关环，肼解，缩合等反应设计合成了 5种 新的 6-甲基-咪唑[1,2-d]并-1,2 ,3,4- 噻三唑-5-羧酸衍生 物，并且通过元素分析、IR、1H NMR和质谱分析确 定了其结构。其中有两个化合物对CDC25B 有一定的 抑制作用，深入的药理实验仍在进行中。 [14] 杨波, 鲁源, 陈朝军等. 1-苯基-3-羟基 -5-氧代-4- 芳基偶氮吡 唑衍生物的绿色合成[J]. 化学试剂, 2008, 30(4): 299-300. [15] B. Yang, Y. Lu, C.-J. Chen, et al. The synthesis of 5-amino- 4-arylazo-3-methyl-1H-pyrazoles and 5-aryl-3-methyl-pyrazole [3,4-e][1,2,3,4]tetrazines. Dyes and Pigments, 2009, 83(2): 144- 147. [16] J.-B. Liu, Y. Lu, C.-J. Chen, et al. 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