专利摘要

本发明涉及化学合成技术领域，具体公开了一类手性氮杂多环生物碱及其合成方法，其目标产物氮杂多环生物碱的结构式如式(I)：式中化合物是一类手性氮杂多环生物碱，骨架中氮原子被2‑吡啶甲酸保护；R基团是氢、卤素或稠合的芳环；骨架是(3S，4S，7R)‑2‑双甲基‑四氢吡咯并[3，4]‑环丙基‑环戊烷；该分子是手性光学纯化合物。式(I)化合物对KCl预收缩的大鼠胸主动脉有显著的舒张作用，表明样品对血管内皮细胞或者平滑肌细胞具有调节作用，可能对高血压的发生发展有抑制作用。

权利要求

1.结构式如式(I)所示的化合物：

R是氢、卤素或与吡啶环稠合的苯环。

2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：R是氢、溴或与吡啶环稠合的苯环。

3.一种权利要求1或2所述化合物的合成方法，步骤如下：以(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-1为原料，以Pd(II)为催化剂，银盐为氧化剂，添加五氟碘苯、碱和溶剂，微波130～180℃反应1～4小时，得到目标产物；

所述合成方法的反应路线如下：

4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述催化剂Pd(II)为醋酸钯Pd(OAc)2、二氯化钯PdCl2和/或二碘化钯PdI2，催化剂用量为0.01～0.2当量。

5.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述氧化剂银盐为醋酸银、碳酸银和/或三氟醋酸银，氧化剂用量为1～3当量。

6.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述五氟碘苯的用量为5～15当量。

7.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述碱是1或2价金属无机碱；

所述的溶剂是1,2-二氯乙烷或1,1,2,2-四氯乙烷。

8.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述碱为碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、磷酸钠和/或磷酸钾，碱的用量为1～3当量。

9.根据权利要求3-8中任一所述的合成方法，其特征在于：

以Pd(OAc)2为催化剂，AgOAc为氧化剂，添加五氟碘苯、磷酸钠，以TCE为溶剂，微波175℃反应4小时，得到目标产物。

10.权利要求1或2所述的化合物在制备预防或治疗高血压的药物中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体地，涉及式(I)所示的一类手性氮杂多环生物碱及其合成方法。

背景技术

生物碱是自然界中一类含氮的碱性有机化合物，氮元素多包含在环内，有显著的生物活性。植物、动物和微生物中含有大量生物碱，生物碱分子当中的氮原子通常以一级、二级、三级胺官能团的形式存在。氮原子对于药物的活性有重大贡献：氮原子上的孤对电子可以接受质子，作为氢受体；一级、二级胺在形成氢键时又可以作为氢给体。由于生物分子间的相互作用很强地依赖于氢键作用，所以这种既可作为氢受体，又可作为氢给体的性质，使生物碱成为理想的生物活性分子：具有与药物靶点(蛋白质、酶、受体)结合或相互作用的能力。因此大多数天然生物碱具有生物活性。并且生物碱广泛存在于药物及先导化合物中。生物碱类药物及先导化合物结构中包含吡啶、哌啶、喹啉、喹啉酮、喹唑啉、异喹啉、吲哚、异吲哚、异恶唑、咪唑、吲唑、噻唑、吡唑、噁唑烷酮等含氮杂环，显示了高度的结构多样性。

以下展示了一些活性的氮杂环及氮杂多环生物碱，可卡因(1)局麻药，最强的天然中枢神经兴奋剂。鱼腥藻毒素(2)最强的烟碱样胆碱受体激动剂，急速致死因子(VFDF)。地棘蛙素(3)非成瘾性镇痛剂，镇痛活性是吗啡的200-500 倍。尼古丁(4)N胆碱受体激动药。伐尼克兰(5)用于尼古丁替代治疗。Lorcaserin (6)减肥药。阿托品(7)M胆碱受体的拮抗药。吗啡(8)是临床上常用的麻醉剂，有极强的镇痛作用。托法替布(9)JAK抑制剂。这些活性生物碱都含有氮杂环，可见其对药物活性的重要作用。

生物碱的生物合成像其结构一样，具有多样性。在目前的水平下，很难预测一个陌生生物碱的生化途径，这也使得这一领域的研究更具价值与挑战性。生物碱化学合成的方法，常用的有还原反应、Mannich反应、周环反应、自由基氨化反应、碳氢键活化氨化反应等。其中过渡金属催化的碳氢键活化氨化反应，将 C-H键直接转化成C-N键，是引入氨基最直接的方法，已经成为有机化学家的必备手段。

内皮功能受损、血管平滑肌的病变参与高血压的发生发展。所以对内皮细胞和平滑肌细胞的调节是高血压治疗的一个重要手段。目前，大鼠离体胸主动脉是研究血管内皮、平滑肌细胞与血管舒张的一个主要手段，样品对KCl预收缩的大鼠胸主动脉有显著的舒张作用，表明样品对血管内皮细胞或者平滑肌细胞具有调节作用，很可能对高血压的发生发展有抑制作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一类手性氮杂多环生物碱及其合成方法，其目标产物手性氮杂多环生物碱的结构式如式(I)所示：

式中化合物是一类手性氮杂多环生物碱，骨架中氮原子被2-吡啶甲酸保护； R基团是氢、卤素或稠合的芳环；骨架是(3S，4S，7R)-2-双甲基-四氢吡咯并 [3，4]-环丙基-环戊烷；该分子是手性光学纯化合物；

所述卤素优选为Br；

所述稠合的芳环优选为稠合的苯环。

式(I)化合物的合成方法为：以(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-1为原料，以Pd(II)为催化剂，银盐为氧化剂，添加五氟碘苯、碱和溶剂，微波130～180℃反应1～4小时，选择性地对氮γ位三级sp3(C-H)键进行活化，进而发生碳碳键的断裂与重排，最后还原消除，从而构建了一系列结构复杂的手性氮杂多环生物碱。

优选的，所述合成方法以(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-1为原料，以Pd(OAc)2为催化剂，AgOAc为氧化剂，添加五氟碘苯、磷酸钠，以TCE 为溶剂，微波175℃反应4小时，通过钯催化选择性地对酰胺底物(-)-1的氮γ位的三级sp3(C-H)键进行活化，进而发生碳碳键的断裂与重排，最后还原消除，从而构建了一系列结构新颖的手性氮杂多环生物碱(+)-2(即式(I)化合物)。合成的反应式如下：

反应条件：Pd(OAc)2(20mol％),AgOAc(3equiv),C6F5I(10equiv),Na3PO4(3equiv),in TCE, microwave,175℃,4h.C6F5I＝Iodoperfluorobenzene,TCE＝1,1,2,2-Tetrachloroethane.

上述合成方法中，R基团是氢、卤素或稠合的芳环。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

本发明发展了一个钯催化的三级sp3(C-H)键活化，进而发生碳碳键的断裂与重排，从而构建了一系列结构复杂的手性氮杂多环生物碱。该方法以Pd(II)为催化剂，银盐为氧化剂，通过钯催化对(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物的氮γ位的三级sp3(C-H)键进行活化，进而发生碳碳键的断裂与重排，最后还原消除氨化环化，成功构建复杂的手性氮杂多环骨架。基于所述合成方法，本发明合成了一系列结构新颖的手性氮杂多环生物碱。

该合成方法具有高位点选择性和高立体选择性，通过碳氢键活化、碳碳键断裂、重排、还原消除彻底改变原料分子的骨架结构，立体单一性地生成了手性光学纯的氮杂多环生物碱。该方法涉及的反应机理新颖、复杂、未曾见报道，为多环生物碱的合成提供了新的思路。

具体实施方式

以下具体实施例仅用于详细说明本发明的具体实施方式，并不限制本发明的权利要求书请求保护的范围。

以下具体实施方式中，TCE指1,1,2,2-Tetrachloroethane(1,1,2,2-四氯乙烷)；

EDCI指1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide Hydrochloride(1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)；

DMAP指4-dimethylaminopyridine(4-二甲氨基吡啶)。

原料的合成：

(1)化合物(-)-3的制备:

操作如下：将(-)-cis-Myrtanylamine(680mg，4.4mmol)、吡啶甲酸(652mg，5.3mmol)、EDCI(1.26g，6.6mmol)、DMAP(54mg，0.44mmol)以及二氯甲烷 (6mL)加入到15mL圆底烧瓶中，室温下搅拌反应过夜。反应结束后直接通过硅胶色谱柱(石油醚：乙酸乙酯＝10：1)分离得到843mg目标产物(-)-3，产率 74％。[α]25D-8.6(c 1.76,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.53(d,J＝4.4Hz, 1H),8.19(d,J＝7.8Hz,1H),8.07(s,1H),7.95–7.72(m,1H),7.46–7.31(m,1H), 3.57–3.37(m,2H),2.41–2.28(m,2H),2.05–1.81(m,5H),1.62–1.50(m,1H), 1.20(s,3H),1.09(s,3H),0.90(d,J＝9.6Hz,1H)；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ164.2,150.0,148.0,137.3,126.0,122.2,45.0,43.7,41.4,41.3,38.7,33.3,28.0,26.0,23.2,19.8；HRMS(EI)Calcd for C16H22N2O[M+]:258.1732,found 258.1739；IR (film)ν(cm-1):3393,2914,1676,1528,1467,751。

(2)化合物(-)-5的制备:

操作如下：将(-)-cis-Myrtanylamine(307mg，2mmol)、3-溴吡啶-2-甲酸(485mg，2.4mmol)、EDCI(575mg，3mmol)、DMAP(24mg，0.2mmol)以及二氯甲烷 (3mL)加入到10mL圆底烧瓶中，室温下搅拌反应过夜。反应结束后直接通过硅胶色谱柱(石油醚：乙酸乙酯＝10：1)分离得到535mg目标产物(-)-5，产率 80％。[α]25D-7.1(c 1.40,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.48(dd,J＝4.4and 1.1Hz,1H),8.01(dd,J＝8.1and 1.1Hz,1H),7.79(s,1H),7.24(dd,J＝8.2and 4.6 Hz,1H),3.55–3.44(m,1H),3.44–3.34(m,1H),2.42–2.26(m,2H),2.05–1.79 (m,5H),1.63–1.49(m,1H),1.20(s,3H),1.08(s,3H),0.91(d,J＝9.6Hz,1H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ163.6,147.7,146.5,143.6,126.2,119.2,45.2,43.8,41.33, 41.31,38.7,33.2,27.9,26.0,23.2,19.8；HRMS(EI)Calcd for C16H21BrN2O[M+]: 336.0837,found336.0839；IR(KBr)ν(cm-1):3306,2906,1652,1543,1021。

(3)化合物(-)-7的制备:

操作如下：将(-)-cis-Myrtanylamine(307mg，2mmol)、2-喹啉甲酸(416mg，2.4mmol)、EDCI(575mg，3mmol)、DMAP(24mg，0.2mmol)以及二氯甲烷 (3mL)加入到10mL圆底烧瓶中，室温下搅拌反应过夜。反应结束后直接通过硅胶色谱柱(石油醚：乙酸乙酯＝10：1)分离得到615mg目标产物(-)-7，产率 99％。[α]25D-6.9(c 2.28,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.41–8.22(m,3H), 8.11(d,J＝8.5Hz,1H),7.86(d,J＝8.1Hz,1H),7.80–7.69(m,1H),7.60(t,J＝7.2 Hz,1H),3.64–3.45(m,2H),2.48–2.30(m,2H),2.09–1.82(m,5H),1.69–1.54 (m,1H),1.22(s,3H),1.12(s,3H),0.93(d,J＝9.6Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ164.4,150.0,146.4,137.4,130.0,129.6,129.2,127.73,127.70,118.9,45.1,43.9,41.5,41.3,38.7,33.3,28.0,26.0,23.2,19.9；HRMS(EI)Calcd for C20H24N2O [M+]:308.1889,found 308.1895；IR(KBr)ν(cm-1):3395,2915,1676,1530,1501, 775。

实施例1化合物(+)-4的制备:

操作如下：在室温下，将(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-3(即化合物(-)-3)(25.8mg，0.1mmol)、Pd(OAc)2(4.5mg,0.02mmol)、AgOAc(50mg, 0.3mmol)、C6F5I(294mg,1.0mmol)、Na3PO4(49.2mg,0.3mmol)以及TCE(1mL) 加入到10mL微波反应管中，功率20W，175℃反应4小时。反应结束后自然冷却至室温，硅藻土过滤，旋干。以石油醚：乙酸乙酯＝4：1为展开剂，通过制备板分离得到15.7mg目标化合物(+)-4，产率61％，[α]25D+132.8(c0.88,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.56(d,J＝4.5Hz,1H),7.85–7.71(m,1H),7.67(d,J＝ 7.8Hz,1H),7.30(dd,J＝6.8and 5.6Hz,1H),3.51(dd,J＝10.8and 8.0Hz,1H), 3.31(t,J＝10.9Hz,1H),2.47(dt,J＝10.7and 7.4Hz,1H),1.99–1.87(m,1H),1.75 –1.65(m,1H),1.59(s,3H),1.55–1.44(m,1H),1.42–1.27(m,2H),1.33(s,3H), 0.64–0.55(m,1H),0.55–0.48(m,1H)；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ166.6,156.2, 147.9,136.9,124.1,123.0,62.2,53.6,45.7,41.3,25.14,25.12,23.7,21.9,20.6,7.8；HRMS(EI)Calcd for C16H20N2O[M+]:256.1576,found 256.1577；IR(KBr)ν(cm-1): 2928,2866,1643,1411,799,754。

实施例2化合物(+)-6的制备:

操作如下：在室温下，将(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-5(即化合物(-)-5)(33.7mg，0.1mmol)、Pd(OAc)2(4.5mg,0.02mmol)、AgOAc(50mg, 0.3mmol)、C6F5I(294mg,1.0mmol)、Na3PO4(49.2mg,0.3mmol)以及TCE(1mL) 加入到10mL微波反应管中，功率20W，175℃反应4小时。反应结束后自然冷却至室温，硅藻土过滤，旋干。以石油醚：乙酸乙酯＝4：1为展开剂，通过制备板分离得到17.9mg目标化合物(+)-6，产率53％，[α]25D+70.9(c0.56,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.53(d,J＝4.6Hz,1H),7.89(d,J＝8.1Hz,1H),7.17(dd, J＝8.1and 4.7Hz,1H),3.16(dd,J＝9.7and 8.3Hz,1H),2.85(t,J＝10.4Hz,1H),2.52(dt,J＝10.6and 7.4Hz,1H),1.90–1.78(m,1H),1.72–1.62(m,1H),1.59(s, 3H),1.45–1.22(m,3H),1.36(s,3H),0.63–0.55(m,1H),0.55–0.46(m,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ164.9,156.0,148.0,140.6,124.5,116.5,62.0,51.9,45.7, 41.1,25.1,24.9,23.6,22.0,20.6,7.8；HRMS(EI)Calcd for C16H19BrN2O[M+]: 334.0681,found 334.0679；IR(KBr)ν(cm-1):3441,2958,1646,1391,1017,804。

实施例3化合物(+)-8的制备:

操作如下：在室温下，将(-)-cis-Myrtanylamine的吡啶甲酰胺衍生物(-)-7(即化合物(-)-7)(30.8mg，0.1mmol)、Pd(OAc)2(4.5mg,0.02mmol)、AgOAc(50mg, 0.3mmol)、C6F5I(294mg,1.0mmol)、Na3PO4(49.2mg,0.3mmol)以及TCE(1mL) 加入到10mL微波反应管中，功率20W，175℃反应4小时。反应结束后自然冷却至室温，硅藻土过滤，旋干。以石油醚：乙酸乙酯＝4：1为展开剂，通过制备板分离得到16.6mg目标化合物(+)-8，产率54％，[α]25D+91.5(c0.50,CHCl3)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.22(d,J＝8.5Hz,1H),8.12(d,J＝8.5Hz,1H),7.82(d, J＝8.1Hz,1H),7.79–7.68(m,2H),7.57(t,J＝7.4Hz,1H),3.63(dd,J＝11.0and7.9Hz,1H),3.41(t,J＝11.0Hz,1H),2.48(dt,J＝10.7and 7.4Hz,1H),2.01–1.89 (m,1H),1.71(dd,J＝13.0and 8.4Hz,1H),1.63(s,3H),1.52–1.27(m,3H),1.39(s, 3H),0.67–0.56(m,1H),0.53(t,J＝4.8Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 166.6,155.7,146.5,136.8,129.69,129.66,127.9,127.6,127.2,120.4,62.4,53.7, 45.7,41.3,25.2,23.7,22.0,20.6,7.9；HRMS(EI)Calcd for C20H22N2O[M+]: 306.1732,found 306.1725；IR(KBr)ν(cm-1):2930,1637,1415,1173,841,768。

实施例1-3制备的化合物对氯化钾预收缩的大鼠胸主动脉的作用实验

(1)材料

样品：化合物(+)-4，(+)-6，(+)-8，硝苯地平

仪器：四腔器官浴槽系统，成都仪器厂(中国)；恒温浴槽，成都仪器厂(中国)；旋涡混匀器，TAITEC(日本)；ABS80-4电子天平，KERN(德国)；PHS-3C PH计，上海雷磁仪器厂(中国)；移液枪，eppendorf research plus(美国)。

试剂：DMSO、硝苯地平均购于Sigma-Aldrich；氯化乙酰胆碱、去氧肾上腺素，大连美仑生物技术有限公司；NaCl、KCl、NaHCO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O 等均为国产分析纯。

实验动物：雄性SD大鼠，体重250-300g。动物饲养条件：每笼4只，自由摄食饮水，保持饲养温度20℃-25℃和相对湿度40％-70％。本实验经中国科学院昆明植物研究所动物实验伦理委员会同意，严格按照动物实验的相关规定执行。

(2)实验方法

样品溶液配制：检测样品均用DMSO溶解，初浓度为0.1mol/L，样品终浓度为100μmol/L。

血管环的制备：迅速取出大鼠胸主动脉，小心去除血管壁的周围结缔组织，将血管剪成3-4mm的血管环。将血管环转至盛有5mLkrebs液(mmol/L:NaCl, 120；KCl,4.7；NaHCO3,25；KH2PO4,1.2；MgSO4,1.2；CaCl2,2.5；glucose,11；pH 7.35)，恒温37°，持续通混合氧气(95％氧气，5％二氧化碳)的浴槽中，将其固定在浴槽内的挂钩上，另一支挂钩与张力换能器连接，用RM-6240系统记录血管环的张力。实验前，血管预先给基础张力1.5g，平衡60min，期间每15min 换krebs液一次。待血管环平衡稳定后，用去氧肾上腺素10-5mol/L(终浓度)预收缩血管环达峰值，加入乙酰胆碱10-5mol/L(终浓度)验证内皮完整性，若加入乙酰胆碱后去氧肾上腺素预收缩的血管环舒张达80％以上，可认为内皮完整。

样品对KCl预收缩的大鼠胸主动脉的作用：取内皮完整性的血管环，基础张力值为T0，加入KCl使其终浓度为10-6mol/L，达收缩平台后，记最大收缩张力值为Tmax，分别加入样品，各样品终浓度均为100μmol/L。记录加药后30min 以内的血管最大舒张值(T1)，同时设置溶剂DMSO对照以及硝苯地平阳性对照。结果以最大舒张率(％)表示。

最大舒张率(％)＝(Tmax-T1)/(Tmax-T0)×100％

(3)实验结果

如下表所示，与DMSO空白组比较，化合物(+)-4、(+)-6、(+)-8、硝苯地平对KCl预收缩的大鼠胸主动脉均有显著的舒张作用。

结果以means±SD表示。n＝3,*P<0.05,**P<0.01vs DMSO组。

一类手性氮杂多环生物碱及其合成方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。