溶液中金刚烷化偶氮 - 吖嗪的N-标记和结构测定

确定合成化合物的准确化学结构对于生物医学研究和计算机辅助药物设计至关重要。使用天然同位素丰度的NMR方法难以确定富氮杂环中的N-金刚烷基化或N-芳基化位点，其特征在于低密度的氢原子。在这些化合物中，杂环部分共价连接到没有结合氢原子的取代基的碳原子上，并且化合物的两个部分之间的连接不能总是通过常规的1 H- 1 H和1 H-建立。13C NMR相关实验（分别为COZY和HMBC）或核Overhauser效应光谱（NOESY或ROESY）。在杂环核的不同位置选择性掺入15个 N-标记的原子允许使用1 H- 15 N（J HN）和13 C- 15 N（J CN）偶合常数用于N-烷基化的结构测定。溶液中的含氮杂环。这种方法在N adamantylated产品测试在一系列唑并-1,2,4-三嗪和1,2,4-三唑并[1,5-的一个]嘧啶。金刚烷基化偶氮 - 吖嗪的合成基于偶氮 - 吖嗪和1-吲哚醇在TFA溶液中的相互作用。对于偶氮-1,2,4-三嗪酮，观察到N-金刚烷基衍生物的混合物的形成。的Ĵ HN和Ĵ CN使用幅度调制1D测定值1个 ħ自旋回波实验用的选择性反相15个 Ñ细胞核和线形状分析在1D 13选择性获取С光谱15 Ñ解耦，分别。在15中检测到额外的自旋 - 自旋相互作用N-HMBC光谱。NMR数据和DFT（密度泛函理论）计算允许表明偶氮-1,2,4-三嗪的金刚烷基化产物的可能的异构化机理。对15 N标记化合物中的J HN和J CN偶联的组合分析提供了即使在异构体形成的情况下N-烷基化偶氮 - 吖嗪的结构测定的有效方法。在酸性条件下金刚烷化的四唑并[1,5- b ] [1,2,4]三嗪-7-酮的异构化通过形成金刚烷基阳离子而发生。

关键词： adamantylation; 唑并-1,2,4-三嗪; J-耦合; 15 N标记; 核磁共振谱; 1,2,4-三唑并[1,5- a ]嘧啶

在生物活性分子和天然化合物的类似物中掺入金刚烷基部分是药物化学中广泛使用的方法[1]。与非金刚烷化衍生物[2]相比，含金刚烷化合物的亲脂性增加导致这些化合物在血浆中的溶解度显着提高，并且它们更容易穿透细胞膜。金刚烷与杂环化合物的缀合还提供了改变药理学特征并经常导致新型生物活性的方法。例如，N-金刚烷基四唑1和2（图1A）与目前使用的抗病毒药物金刚乙胺（1-（1-金刚烷基）乙胺）相比，具有较低的毒性，同时具有更强的抗A型流感病毒活性[3]。最近，Roberge等人。描述了甲型流感病毒M2质子通道的新抑制剂。在所研究的化合物中，金刚烷基咪唑3显示出良好的活性[4]。

在许多天然产物[5,6]和生物活性合成化合物[7,8]中发现了具有桥头氮原子的偶氮 - 吖嗪核心。这些含氮杂环的嘌呤样支架经常用于药物化学和药物设计。例如，6-硝基-1,2,4-三唑并〔5,1- C ^ ] [1,2,4]三嗪4（图1A，Triazavirin ®）在俄罗斯被批准用于治疗流感的[9] 。该药物靶向病毒蛋白血细胞凝集素。在偶氮 - 吖嗪结构中加入金刚烷基部分可以导致开发新的多功能抗病毒药物。

以前，我们通过在酸性介质中与1-金刚烷醇产生的金刚烷基阳离子反应，合成了1,2,4-三唑并[5,1- c ] [1,2,4]三嗪5和6的N-金刚烷基化衍生物[10] ]。这些化合物的偶氮 - 吖嗪支架具有几个可与烷基化试剂反应的氮原子[11,12]（图1B）。由于这个原因，化合物5和6的金属酰化导致N3-和N4-金刚烷化异构体的混合物，它们可能通过形成金刚烷基阳离子和起始NH-杂环而彼此重新异构化。明确测定杂环中的N-金刚烷化位点5和6利用已有1个 H和13种 C NMR的方法（如参照图1D，2D COSY，HMQC，HMBC，和不充分的光谱）的困难，因为杂环部分被共价连接至金刚烷的叔碳的是没有结合氢原子。核Overhauser效应光谱（NOESY或ROESY）也没有提供N-金刚烷化衍生物的明确结构[13,14]。例如，NOE数据不能区分金刚烷基与化合物5和6的唑环中的N1或N3原子的连接。对于N-芳基化或用叔丁基化进行N-烷基化，也发现了明确测定产物结构的类似问题- 1,2,3-三唑[15,16]，四唑[17-20]和嘌呤[21]衍生物系列中的丁基片段。同时，对N-取代杂环的精确化学结构的了解对于生物医学研究和计算机辅助药物设计（例如分子对接技术）是必不可少的。因此，开发用于明确测定偶氮 - 吖嗪系列中N-烷基化位点的有效方法是重要的。

可以通过15 N NMR光谱提供解决该问题所需的数据。对于唑类的单环衍生物，N-烷基化区域异构体的结构可以使用2D H-（C）-N多键相关（HCNMBC）实验[22,23]使用天然同位素丰度来确定。这些实验依赖于通过13 C- 15 N J-耦合常数（J CN）的磁化传递。然而，吖嗪环与偶氮环片段的融合增加了可能的烷基化位点的数量，并使J CN的分析相当复杂。图案。此问题，具有天然丰度的固有的低灵敏度一起15 ÑNMR谱，并不总是允许烷基的明确定位（Ñ金刚烷基，ñ - 叔丁基或ñ -芳基）片段唑并-吖嗪。

在含氮杂环中引入15 N标记极大地促进了NMR光谱用于研究分子结构和化学转化机制[10,24-29]。标记增强了检测的灵敏度，即使在互变异构形式的混合物中也可以定量测量J CN和1 H- 15 N J-偶联常数（J HN）[24,25]。此外，基于幅度调制自旋回波实验的方法被发现是测量J HN耦合的最有效方法[24]。。以前，在化合物5和6的1,2,4-三唑片段的位置1中加入单个15 N标记并分析J CN偶联，可以明确鉴定N3-金刚烷化衍生物的结构（图图1B），而N4-adamantylated产物的结构通过测定13 C NMR光谱法经由与模型化合物相比，N-甲基吡唑并-吖嗪[10] 。然而，这项初步研究没有评估纳入15个 N标签的可能性以及同时分析J CN和J HN偶联常数用于测定杂环中的N-金刚烷化位点。

在这里，我们报告选择性掺入两个15 N标记的原子四唑[1,5- b ] [1,2,4]三嗪-7-酮，1,2,4-三唑并[5,1- c ] [1,2,4]三嗪-7-酮和1,2,4-三唑并[1,5 - a ]嘧啶-7-酮和所得化合物的N-金刚烷基化。J CN和J HN