乙酰基咪唑烷酮衍生物的合成及其對小鼠學習記憶能力的影響

田寶勇，劉英華，杜秀芳，張忠敏，王 偉

（1.河北科技大學河北省分析測試研究中心，河北石家莊 050018；2.河北醫科大學藥學院，河北石家莊 050017）

乙酰基咪唑烷酮衍生物的合成及其對小鼠學習記憶能力的影響

田寶勇1，劉英華1，杜秀芳2，張忠敏2，王 偉2

（1.河北科技大學河北省分析測試研究中心，河北石家莊 050018；2.河北醫科大學藥學院，河北石家莊 050017）

以乙酰基咪唑烷酮為原料，分別與非甾體抗炎藥阿司匹林、吲哚美辛反應，合成乙酰基咪唑烷酮衍生物，并觀察其對小鼠學習和記憶能力的影響。根據拼合原理（mosaic theory）進行化學結構修飾，經鹵代、縮合，合成目標化合物，應用水迷宮法檢測小鼠行為學變化。合成了2個新化合物2-（1-乙酰基-2-咪唑酮-3-羰基）乙酸苯酯（目標化合物 A），1-乙酰基-3-（2-（1-（4-氯）-5-甲氧基-2-甲基-1 H-吲哚基）乙酰基）-2-咪唑烷酮（目標化合物B），產率分別為20.7%，30.5%。在水迷宮實驗中，與模型組比較，目標化合物A可使小鼠游全程時間縮短，錯誤次數減少。合成方法工藝穩定可靠，條件溫和，原料綠色安全，操作簡單，目標化合物A對小鼠的學習、記憶能力有增強作用。

乙酰基咪唑烷酮；拼合；合成；小鼠；學習和記憶

阿司匹林、吲哚美辛屬于非甾體類抗炎藥（NSAIDS）。據文獻報道，非甾體類藥物可以抑制與老年斑形成有關的炎癥反應，如抑制小膠質細胞增生或干擾老年斑形成，進而減少老年癡呆癥（AD）的發病［1］。流行病學調查顯示，使用非甾體抗炎藥2年以上者AD的發生率降低60%［2］。乙酰基咪唑烷酮為合成中樞降壓藥可樂定的主要原料和重要官能團，高血壓是血管性老年癡呆最危險的致病因素［3］，高血壓的人群患老年癡呆癥的發病率顯著高于正常人群。此外，臨床用于治療老年癡呆的西坦類化合物如吡拉西坦（腦復康）等，有激活、保護、修復神經細胞的作用［4］，而咪唑烷酮與其母核吡咯烷酮極為相似，只有一個N原子的差別。

當前基于片段的藥物設計（FBDD）已經發展成為一種重要的藥物設計新方法［5］，本實驗應用拼合原理（mosaic theory），以乙酰基咪唑烷酮為原料，分別與阿司匹林、吲哚美辛反應，設計并制備咪唑烷酮類衍生物，通過藥理實驗力圖尋找療效更高、副作用更小的抗老年癡呆癥新藥。

合成路線見圖1。

圖1 合成路線Fig.1 Synthetic route

1 目標化合物的合成

1.1 儀器和試劑

旋轉薄膜蒸發儀（上海愛朗儀器有限公司提供），電子熔點儀（天津市精密儀器廠提供），BS-110S型電子天平（北京賽多斯利天平有限責任公司提供）。

阿司匹林，吲哚美辛，布洛芬，乙酰基咪唑烷酮，三氯甲烷，氯化亞砜，TEBA，DMF，乙醚，石油醚，甲醇，乙酸乙酯，冰乙酸，二氯甲烷，無水硫酸鈉，無水硫酸鎂，碘，均為分析純；HCl和 NaOH，均為自制溶液，EDC，甲醇鈉和DMAP，均為試劑純。

1.2 實驗方法

1.2.1 乙酰基咪唑烷酮與阿司匹林的合成

在裝有回流冷凝器、溫度計的三頸瓶中加入0.9 g（0.005 mol）阿司匹林、3滴DMF及氯化亞砜1.4 m L（0.01 mol），逐漸升溫（約20 min）至65℃，保溫65～70℃（約20 min）后停止反應，放冷至室溫。減壓蒸餾除去多余氯化亞砜，加入乙酰基咪唑烷酮0.64 g（0.005 mol），0.2 g的TEBA，0.1 g碳酸氫鈉及20 m L三氯甲烷，常溫條件下攪拌反應，6 h后反應基本進行完全，過程中采用TLC監測。柱色譜分離得到0.3 g（0.001 mol）目標化合物 A（2-（1-乙酰基-2-咪唑酮-3-羰基）乙酸苯酯），收率為20.7%。ESI-MS（m／z）：291［M＋H］＋。目標化合物A相對分子質量為290，質譜圖見圖2。

圖2 MS圖譜Fig.2 MS spectrum

1.2.2 乙酰基咪唑烷酮與吲哚美辛的合成

取甲醇鈉2 g（0.037 mol）、乙酰基咪唑烷酮1.2 g（0.009 mol），加熱攪拌回流3 h，回流完畢冷至室溫。在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管和干燥管干燥三口瓶中，加入二氯甲烷70 m L，氯化亞砜1.5 m L（0.05 mol），N，N-二甲基甲酰胺1 m L，室溫攪拌反應10～15 min，加入吲哚美辛5 g（0.014 mol），加熱至30℃反應1.5 h，減壓蒸餾得乳白色固體。將固體用無水乙醚洗滌后，抽濾，將濾餅真空干燥，得到黃色固體4.8 g（0.013 mol），收率為91.4%。

1.2.3 1-乙酰基-3-（2-（1-（4-氯）-5-甲氧基-2-甲基-1 H-吲哚基）乙酰基）-2-咪唑烷酮（目標化合物B）的制備

方法1：將3.962 g（0.01 mol）反應中間物吲哚美辛酰氯加入到1－乙酰基咪唑烷酮鈉中，加入0.2 g的TEBA及0.1 g碳酸氫鈉，常壓下攪拌反應，采用TLC監測反應進程。7 h后反應基本完全，旋蒸濃縮，經柱色譜分離得到1.34 g（0.003 mol）黃白色固體目標化合物B，熔點為153.9～154.1℃，收率為30.5%。

方法2：在裝有回流冷凝管及干燥管的干燥兩口瓶中加入1 g（0.003 mol）吲哚美辛、0.4 g（0.003 mol）乙酰基咪唑烷酮、0 2 g的EDC、少量DMAP及15 m L氯仿，常溫攪拌反應，采用TLC跟蹤監測，6 h后反應進行完全。以5%（質量分數）NaOH和5%（體積分數）HCl溶液洗滌數次，然后用水洗至中性，加入無水硫酸鈉干燥過夜，抽濾，旋蒸，用柱色譜分離，得到0.225 g（0.000 5 mol）目標產物B，熔點為153.9～154.1℃，收率為21.9%，ESI-MS（m／z）：468［M＋H］＋。目標化合物B的相對分子質量為467，質譜圖見圖3。

2 目標化合物對小鼠學習和記憶的影響

2.1 試劑、實驗動物和儀器

目標化合物A和B，由本實驗室合成；氫溴酸東莨菪堿注射液，上海禾豐制藥有限公司提供，批號為090604；二甲苯，天津市永大化學試劑中心提供。

昆明系小鼠40只，河北醫科大學實驗動物中心提供，清潔級，合格證號為7080118。

小鼠電子水迷宮，中國醫學科學院藥物研究所提供。

圖3 化合物B的MS圖譜Fig.3 MS spectrum of compound B

2.2 實驗方法

將40只小鼠適應性飼養1周后，隨機分為正常組、模型組、化合物A組、化合物B組。除正常組外，模型組、化合物A組和B組注射氫溴酸東莨菪堿注射液0.03 mg／kg，造模24 h后，對化合物A組和B組分別灌胃，給予目標化合物A和B的量為1.6mg／（kg·d）。對正常組和模型組灌胃，給予生理氯化鈉溶液，連續給藥10 d后隔24 h測試。水迷宮由黑色有機玻璃制成，水溫為（24±1）℃，水深22 cm，分為終點區、A區、B區、C區，設有5個盲端，終點設有臺階，小鼠可爬上臺階躲避危險。測試前先對小鼠進行訓練。先將小鼠放在終點，讓其自行爬梯2次；然后將擋板放在A處，讓小鼠從此處游回終點；再將擋板放在B處和起點進行同樣的訓練，訓練完成后2 h進行測試。將小鼠放在起點，記錄5 min內小鼠由C區起點游至終點所用時間和進入盲端的次數（錯誤次數），5 min內不能游出的計為5 min。24 h后，重復測試，作為記憶成績。結果顯示，模型組小鼠游全程時間延長，錯誤次數增加，與正常組相比有差異（P＜0.05）；小鼠化合物A組游全程時間縮短，錯誤次數減少，與模型組比較有差異（P＜0.05）；化合物B組小鼠無顯著差別。結果見表1。

表1 水迷宮實驗學習記憶成績比較Tab.1 Comparison of the learning and memory records in the Morris Water Maze tests

3 結果與討論

在合成實驗中，在常溫、常壓的一般實驗條件下，攪拌反應的時間控制為6～7 h，用TLC跟蹤監測反應終點，經過純化后得到的目標化合物用質譜進行鑒定。該合成方法未見文獻報道，工藝穩定可靠、條件溫和、原料綠色安全，操作簡單，可應用于阿司匹林、吲哚美辛和乙酰基咪唑烷酮進行酰化縮合合成2-（1-乙酰基－2－咪唑酮-3-羰基）乙酸苯酯和1－乙酰基-3-（2-（1-（4-氯）-5-甲氧基-2-甲基-1H-吲哚基）乙酰基）-2-咪唑烷酮。

應用酰氯法的收率較高［6］，反應中應注意接收尾氣及相應處理。薄層色譜法在監測有無新化合物生成中作用明顯，有助于了解反應終點。酰氯及TEBA，EDC，DMAP等物質均易吸潮變質，故需確保無水反應條件才能保證實驗的成功。柱色譜分離純化時，單獨使用薄層色譜的展開劑不能使其分離［7］，本實驗中應用極性從小到大的溶劑，分離效果令人滿意。

在化合物組的給藥劑量設計上，參考了目前臨床常用的治療老年性癡呆藥甲磺酸阿米三嗪蘿巴新片的劑量，其臨床劑量為2次／d，每次40 mg，確定了目標化合物的給藥劑量為1.6 mg／（kg·d）。

水迷宮實驗可排除其分泌物或排泄物對其他動物的影響，因此結果更為可靠。從實驗結果看，目標化合物A組的小鼠學習成績和記憶成績均有顯著提高，說明目標化合物A有增強小鼠學習和記憶的功能。

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Synthesis of acetyl derivatives of imidazolidin and their effect on learning and memory capacities of mice

TIAN Bao-yong1，LIU Ying-hua1，DU Xiu-fang2，ZHANG Zhong-min2，WANG Wei2

（1.Hebei Research Center of Analytical and Testing，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhaung Hebei 050018，China；2.School of Pharmacy，Hebei Medical University，Shijiazhuang Hebei 050017，China）

Acetyl derivatives of imidazolidin were prepared by the reaction of acetyl imidazolidin with aspirin and indomethacin，non-steroidal anti-inflammatory drugs，respectively.Then their effect on the learning and memory function of mice is studied.According to mosaic theory to modify the chemcial constitution，the target compound was synthesized by halogenation and condensation reaction.After that，the praxiological changes of each group of mice are analyzedl by adopting the means of morris water maze.Two new compounds are obtained：2-（1-acetyl-2-oxoimidazol-idine-3-carbonyl）phenyl acetate（the target compound A）and 1-acetyl-3-（2-（1-（4-chlorobenzoyl）-5-methoxy-2-methyl-1H-indol-3-yl）acetyl）imidazolidin-2-one（the target compound B），with yield of 20.7%and 30.5%.The target compound A could shorten the time for swimming the whole process and decrease the times of mistakes compared with the model group in the Morris Water Maze tests.The process is stable，safe and free from pollution in mild condition.The target compound A is beneficial to increase the learning and memory capacities of mice.

acetyl derivatives of imidazolidin；mosaic；synthesis；mouse；learning and memory

R965.1

A

1008-1542（2012）01-0027-05

2011-09-21；

2011-11-19；責任編輯：張士瑩

河北省科學技術研究與發展計劃項目（07276101D-26）

田寶勇（1968-），男，河北廊坊人，副研究員，主要從事儀器分析方面的研究。

王 偉。E-mail：hbydwangwei＠163.com