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Apr. 6, 2002 Vol.4 No.6 P.29 Copyright |
Zhou Chengyong, Zhu Miaoli, Lu Liping, Yang Pin
(Institute of Molecular Science of Shanxi University, Taiyuan 030006)
Abstract In this paper, the synthesis of
di(1-methyl-4-nitropyrrole-2-formylamide) ethylamine is reported. Based on the compound, a
kind of symmetric and parallel hairpin polyamides can be synthesized, which is anticipated
to recognize DNA sequence specifically and to cleave it at predetermined site. Therefore a
new and effective anticancer drug can be exploited. The whole process is also simple and
convenient without column chromatography with high yields.
Keywords di(1-methyl-4-nitropyrrole-2-formylamide)ethylamine, pyrrole, polyamide,
diethylenetriamine
周成勇，
朱苗力， 卢丽萍， 杨频*（山西大学分子科学研究所，太原030006）
2002
年2月20日收稿;国家和山西省自然科学基金资助项目（批准号：20171013） 摘要 首次报道了二（1-甲基-4-硝基吡咯-2-甲酰胺基）乙基胺的合成方法，以此化合物为基础，可以合成对称平行的发卡式多酰胺分子，以期对DNA序列进行新的特异性识别和切割，从而开发研制新型有效的工具酶或抗癌药物。合成方法简便易行、耗时短、不需要过柱分离，每一步合成都有较高的产率。关键词 二（1-甲基-4-硝基吡咯-2-甲酰胺基）乙基胺；吡咯；多酰胺分子；二乙基三胺 1 前言
随着人类基因组图谱的解析，人们对各种疾病将得到本质上的认识。在人体中，象基因表达、DNA复制、修复和转录等都是建立在对核酸中碱基对的特异识别基础之上[1]。许多天然化合物，如纺垂菌素（netropsin）、偏端霉素（distamysin）、博莱霉素（bleomycin）和CC-1065等都是具有一定抗癌活性的低聚肽类抗生素，它们都能与DNA的特定序列进行亲合和识别[2-4 ]。象纺垂菌素和偏端霉素这两种化合物的结构和药性从发现之日起就引起了科学家们的极大兴趣和高度重视。通过大量研究发现，它们都是含有吡咯环的多酰胺类化合物[2]。迄今为止，科学家们成功地合成了一系列各种结构的、对DNA具有特异识别功能的多酰胺分子，缩聚单体除N-甲基吡咯(Py)外，还有N-甲基咪唑(Im)、N-甲基-3-羟基吡咯(Hp)、噻唑、呋喃、苯环、嘧啶、嘌呤等[5-10]。结构形式有链状、发卡式、环状等[11-16]。不同结构的多酰胺分子可识别不同的碱基对，根据Dervan P B总结的规则：Py/Im可对C·G碱基对（C: cytosine 胞嘧啶，G: guanine 鸟嘌呤）进行识别，Im/Py可识别G·C碱基对，Py/Py识别A·T和T·A碱基对（A: ademine 腺嘌呤，T: thymine 胸腺嘧啶），Py/Hp识别A·T碱基对，Hp/Py识别T·A碱基对[17]。但是这些多酰胺类化合物只具有识别DNA的功能，而不能对DNA进行切割。为此我们设想在这些具有特异识别DNA功能的多酰胺分子上连接具有切割DNA功能的链段或者具有一定药物活性的基团，使其既能够对DNA进行特异性识别又能对DNA进行定位切割，从而最终研制出新型有效的工具酶或抗癌药物，其意义之重大是不言而喻的。目前，在这方面，人们也做了许多工作，已发现和合成了许多可以特异性氧化断裂DNA的人工限制性酶，并将其与识别基相连接。然而，以水解方式、在温和条件下对DNA进行有效切割的模拟酶的报道却很少。我们[18]曾以主族元素Mg为中心的双核金属配合物[Mg2(dien)Cl(OH2)2]Cl2˙H2O (dien：二乙基三胺)在近生理条件、且不加任何其它外来物质的情况下，对PBR332DNA实现了有效切割。加入H2O2、还原剂（如DTT，抗坏血酸）及羟基自由基驱除剂（如DMSO，丙三醇）对反应基本无影响；无氧条件下仍可高效切割DNA。而且，断裂产物线形DNA可被T4连接酶有效连接。这一切都证明该断裂是由于DNA的磷酸骨架水解所致[ 18]。因此，我们选择了二乙基三胺作为水解切割DNA的功能基与识别基进行连接。本文报道了二（1-甲基-4-硝基吡咯-2-甲酰胺基）乙基胺的合成。 2 实验部分
2.1 仪器和试剂
数字式熔点仪（上海物理光学仪器厂）；DRX300MH超导核磁共振仪（瑞士BRUKER公司）；PERKIN-ELMER-983型傅立叶变化红外仪（日本岛津）；VARI-EL型元素分析仪（德国EA元素分析系统公司）。N-甲基吡咯和二乙基三胺（分析纯，Sigma-Aldrich公司），其它试剂均为国产分析纯。
2.2 合成路线
2.3
制备及性质实验2.3.1 三氯乙酰氯的制备
将300g（1.8mol）三氯乙酸、10mlDMF和135ml(1.85mol) 二氯亚砜混合，加热回流2小时。蒸馏除去二氯亚砜，收集116～117.5℃的馏分。得到333.9450g产品（淡黄色透明液体）。产率100%。b.p. 116～117.5℃。
2.3.2 1-甲基-2-三氯乙酰基吡咯的制备
在搅拌下将N-甲基吡咯（45.5g，0.56mol）的无水乙醚溶液在2小时内加入到三氯乙酰氯（102g，0.56 mol）的无水乙醚溶液中，继续搅拌2小时。将40g碳酸钾溶于150ml水中的溶液滴加到反应混合物中终止反应。分液后将醚层旋转蒸发，得到120g产品（浅黄色固体）。产率95.2%。m.p. 65～66℃。1H NMR(CDCl3): 3.98 (3H，s)，6.23 (1H，q)， 6.98(1H，s)，7.50(1H，t)。
2.3.3 1-甲基-2-三氯乙酰基-4-硝基吡咯的制备
将1-甲基-2-三氯乙酰基吡咯（64g, 282.6mmol）在乙酸酐(250ml)中的悬浮液冷却至-40~-45℃。在30min内滴加发烟硝酸25ml。逐渐将温度稳定至室温并搅拌2小时，将反应液再次冷却至-20~-30℃，加入异丙醇（250ml），搅拌30min后，抽滤。收集得到白色固体。异丙醇洗涤，真空干燥，得到产品48.33g，产率63%。m.p.138-140℃。TLC(7:2苯/乙酸乙酯) Rf 0.7; 1HNMR(DMSO-d6)δ8.55(d，1H，J=1.7Hz)，7.77(d，1H，J=1.7Hz)，3.98(s，3H)；13C NMR (DMSO-d6)δ 173.3，134.7，133.2，121.1，116.9，95.0，51.5；IR(KBr)：1694，1516，1423，1314，1183，1113，998，750。
2.3.4 二（1-甲基-4-硝基吡咯-2-甲酰胺基）乙基胺的制备
将1-甲基-2-三氯乙酰基-4-硝基吡咯（20.0555g，73.9mmol）的THF溶液用冰水冷却，搅拌下在30min内滴加二乙基三胺（3.8g，36.9mmol）的THF溶液，在此期间生成黄色沉淀。冰水浴继续搅拌1小时，室温再继续搅拌2小时，除去溶剂，用乙醇洗涤，真空干燥，得到12.9g浅黄色固体，产率85.8%，m.p.217-218.6 。1HNMR (DMSO-d6 , 300 MHz)δ8.33(t,2H,J=5.76Hz),8.09(d,2H,J=1.65Hz),7.40(d,2H,J=1.92Hz),3.35(s,6H),3.28(q, 4H, J=6.32Hz),2.67(t,2H,J=6.31Hz),1.24(q,1H,J=7.08Hz)；13CNMR (DMSO-d6) 160.740,134.554,128.588,127.294,108.110,48.829,38.159;IR(KBr)3438.8,3120.6, 1654.8, 1546.8, 1523.7, 1500.5, 1419.5, 1311.5, 1271.0, 1215.1, 1141.8, 1114.8, 987.5, 750.3；C16H21N7O6 元素分析结果（%）：C 46.81 (47.17), H 5.13 (5.16), N 23.83 (24.08)。 3 结果与讨论
在合成过程中，考虑到二乙基三胺的结构对称性，我们选择了在其两端连接吡咯环的方案，从而可以合成对称平行的发卡式多酰胺分子，以期对DNA序列进行新的定位切割。整个合成过程所采取的方法简便易行，不需要过柱分离，每一步合成都有较高的产率。在制备1-甲基-2-三氯乙酰基吡咯的过程中，我们发现此化合物在溶液中不稳定，很容易被氧化。因此，反应时间的控制就成了一个关键问题。反应时间太短，反应进行不完全，影响反应产率；反应时间太长，产物被氧化，同样影响产率。根据文献[15]报道，滴加1-甲基吡咯需要3小时，然后再继续搅拌3小时。实验发现在此过程中，产物仍有氧化现象。经过反复试验，我们确定将滴加时间缩短为2小时，然后将继续搅拌反应的时间也缩短为2小时，这样既可缩短反应时间，又可避免产物的氧化，而且得到较高的产率（95.2%）。另外，旋转蒸发时，其温度不可过高，否则也会造成产物的氧化。
标题化合物与DNA的作用及其生物功能，有待进一步研究。
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