1、 本科毕业论文 （ 20 届） 4-(4-甲基苯基 )-3,4-二氢 -2(1H)-喹啉 酮及抗惊厥作用研究 所在学院 专业班级 药学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目 录 摘要 . 3 Abstract . 4 1 前言 . 5 2 实验仪器与试剂 . 7 2.1 实验仪器 . 7 2.2 实验试剂 . 7 3 合成实验部分 . 7 3.1 实验步骤 . 8 3.1.2 3-取代苯基 -N-苯基 -丙烯酰胺 衍生物的合成 . 8 3.1.2 4-取代苯基 -3， 4-二氢 -2 (1H)-喹啉 衍生物的合成 . 8 4 药理实验部分 . 8 4.1 材料 . 8 4.2
2、方法 . 8 5 实验讨论 . 9 6 结论 . 10 7 注释 . 10 参考文献 . 11 致 谢 . 错误 !未定义书签。 3 摘要 目的：筛选出抗惊厥活性的化合物，寻找到活性好、毒副作用小的新型抗癫痫药物。方法：本文设计了以 3， 4-二氢 -2(1H)-喹啉酮为先导化合物，对其进行化学结构优化，合成了 4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮。抗癫痫活性筛选采用最大电休克发作实验（ MES）。结果：采用红外光谱、核磁共振氢谱和质谱确定了化学结构。经药理活性筛选发 现4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮具有抗惊厥作用。结论：本合成路线
3、简单，产物易分离。 关键词 4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮；抗癫痫；合成 4 study of synthsis and the anticonvulsant effect 4-(4-methylphenyl)-3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone Abstract:Objective:To screen compounds which have anticonvulsant activity, and to find new antiepileptic drugs which have good activity and low tox
4、icity. Methods:This article is designed to 3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone as a leading compound, its chemical structure optimization, synthesis of 4-(4-methylphenyl)-3,4-dihydro-2 (1H)-quinolinone. Antiepileptic activity screening test using the maximum electric shock seizure(MES). Results: The chemi
5、cal structure of the compound was characterized using IR, 1H-NMR and MS. The pharmacological screening showed that 4-(4-methylphenyl)-3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone with anticonvulsant effect. Conclusion:The synthesis route is simple and the separation of outcome is easy. Key words:4-(4-methylphenyl)
6、-3,4-dihydro-2(1H)-quinolinone; Antiepileptic; Synthesis 5 1、前 言 癫痫是由多种病因引起脑局部病灶神经元突发性的异常高频放电 , 并向周围扩散引起的大脑功能短暂失调的慢性脑部疾病 , 具突发性、反复性的特点。 1981年国际抗癫痫联盟根据临床和脑电图特点将癫痫发作分为部分性发作、全身性发作、不能分类的癫痫发作三大类 1。根据流行病学资料 ,癫痫在人群中的发病率约 50 70/(10万 /年 )患病率约 5 。按比率计算我国每年约有 65 70万新发癫痫患者 ,全国有癫痫患者超过 600万人 ,因此值得临床工作者重视2。预防癫痫发作的
7、 基本手段为药物治疗 , 目标是以单一抗癫痫药物的最低有效剂量完全控制发作而无任何不良反应。药物治疗是治疗癫痫的首选方法 ,大约 70%的癫痫患者对药物治疗有效。传统的抗癫痫药物 (指 1963年丙戊酸钠问世以前的抗癫痫药 )有丙戊酸钠、卡马西平、苯巴比妥、苯妥英钠、扑痫酮、乙琥胺 3。 虽然当前用于临床的抗痫药能使 80%左右的患者病情得到控制 , 70%左右的患者病情得到完全缓解 4, 但是往往仅是对痫性发作的抑制 , 而并不能防止癫痫灶的形成 , 不能影响癫痫的自然进程 5。而且还有一部分患者利用当前抗痫药尚不能得到 有效控制。部分原因可能为用于研发抗痫药的动物模型陈旧 , 不能筛选出有
8、新的作用机制的抗痫药 6。而且多数抗癫痫药不良反应较大 , 服药时间较长 , 价格昂贵 , 给患者带来了较大的负担 7。 多年来 ,抗癫痫药物 (antiepileptic drugs, 简称 AEDs)进展不大。传统的苯妥英钠、卡马西平、丙戊酸 钠等对 25% 30% 的病人无 效 ,对症 状性全 身性癫痫 、肌阵挛 性脑病、LennoxGastaut综合征尚无有效的治疗药物 ,加之传统的 AEDs具有全身性毒性作用、致痫作用、致畸风险等与剂量呈正相关的不良反应 ,使 很多病人对治疗失去了信心 ,甚至自行停药 ,导致癫痫早期治疗失败 8。近 10年来 , 经过药学研究者多年的积极探索 ,终于
9、迎来了新的 AEDs上市的高潮，如以下十种在临床上应用的新药：拉莫三嗪 (lamotrigine， LTG)、托吡酯 (topiramate，TPM)、奥卡西平 ( oxcarbazepine， OXC)、唑尼沙胺 (zonisamide， ZNS)、非尔氨酯 (felbamate，FBM)、加巴喷丁 ( gabapentin， GBP)、氨己烯酸 ( vigabatrin， VGB)、噻加宾 (tiagabine， TGB)、氟桂嗪 (flunarizine)、磷苯妥英 (fosphenytoin)9。 尽管对癫痫进行了持续深入的研究，我们对癫痫病的发病原理依然所知甚少，而且目前所使用的药物
10、对发展性部分性癫痫的病人只有 50%的有效率 10，对发展性大发作病人的有效率也只有 60% 70%11。 长期服用现有的抗癫痫药物会产生多种毒副作用，累及神经系统、造血系统、骨骼系统与免疫系统等多方面 12。因此，积极开展抗癫痫新药的研制，寻找长期服用却不出现严重毒副反应，并对大脑运动功能具有高度选择性作用的广谱有效抗癫痫 药物，具有重要意义。 发现新型抗癫痫药物常通过对现有的抗癫痫药物进行结构改造，以改进其药效学特性，提高其耐受性和疗效 13。抗癫痫药物药效学机理主要与提高 GABA 能、降低谷氨酸能神经传递、抑制电压门控离子通道和细胞内信号传导通路改变有关。新型抗癫痫药物的研究主要针对上
11、述靶向蛋白，主要有以下三种技术方法 14,15：第一种，对现有抗癫痫药物进行化学结构改造，寻找有效而不良反应更小的目标化合物；第二种，立足于体内和体外癫痫试验模型，通过对具有抗惊厥特点的众多化学物质的初步筛选，这种技术能够偶然发现 在急性和慢性癫痫6 模型中具有抗抽搐作用的化合物；第三种，根据癫痫发作背后大脑的病理生理过程研究，从而发现新的具有独特作用的抗癫痫药物。一些化合物能够选择性抑制大脑中兴奋性氨基酸神经传递和 /或加强抑制神经传递，可能成为潜在有效的抗癫痫药物。比如，加巴喷丁等药物的结构类似氨基酸类神经递质；而更多的药物结构与内源性神经递质（受体、酶等）的靶向分子结构一样，普瑞巴林和加
12、巴喷丁结构与 GABA 相似。 当前国外大制药公司特别重视新抗癫痫药的开发，已有多种药物进入临床阶段。包括： FFNN N NH2OCH3NHNH2O Rufinamide Remacemide (完成 期临床 ) （进行 期临床中） N HN H O C H 3OF OOCH 3CH 3 N HN H 2Retigabine Valrocemide (进行 期临床中 ) (进行 期临床中 ) 这些新的抗癫痫药物应用于临床，为治疗癫痫病提供了更好的药物，也为我们研究开发新的抗癫痫药物提供了有益的借鉴。随着我国的药品管理法的实施及加入世贸以后，自行开发新药工作更为迫切。药物化学教研室多年来致力于
13、抗癫痫 新药物的研究，在抗癫痫新药物的合成及活性研究方面取得了一些的成果，并积累了一定的经验。喹啉酮类的衍生物具有多种活性，如抗癌作用 16，抗疟疾作用 17，抗血小板聚集作用 18，抗溃疡作用 19，强心作用 20-22抗抑郁作用 23，抗骨质疏松作用 24等等，但是还没有抗惊厥作用方面的国内外文献报道。 在寻找抗癫痫先导化合物时发现 3， 4-二氢 -2(1H)-喹啉酮（ ）具有抗惊厥作用，但作用较弱。因此我们 以 3， 4-二氢 -2(1H)-喹啉酮为先导化合物对其化学结构优化。 NH OI NHONHOC H 3先导化合物 对此化合物进行合成，筛选抗惊厥活性，寻找到活性好，毒副作用低的
14、化合物。 抗癫痫药理实验采用国际上公认的美国国立卫生院公布的抗癫痫药开发程序。首先进行 期药理实验，对活性较好的化合物再进行 期药理实验。 7 本实验采用最大电休克惊厥实验法（ MES）药理模型，以评价所合成的目标化合物的抗惊厥活性。 2、实验仪器与试剂 2、 1 实验 仪器 仪器名称 型号 厂家 旋转蒸发仪 RE-2000A 上海亚荣仪器厂 薄层析硅胶板 GF-254 上海信宜仪器厂 恒温加热磁力搅拌器 Feb85-2 型 C 常州国华电器有限公司 三用紫外分析仪 ZF-I 型 上海顾材电光仪器厂 干燥箱 DHG-9023A 上海二恒科 -学仪器有限公司 循环水式多用真空泵 SHB- A 型
15、 河南省太康科教器材厂 电子天平 Sartorius BSA3235 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司 此外， 熔点用毛细管 法测定，温度未经校正；红外光谱用 FI-IR730 型红外分光光度计测定， KBr 压片法；核磁共振氢谱用 BRUKER AV-300 型核磁共振仪， CDCl3 为溶剂 ， TMS 为内标；质谱仪为 API2000 型。 2、 2 实验试剂 4-甲基 肉桂酸、氯甲酸甲酯、苯胺、 N-甲基吗啉、 多聚磷酸、 丙酮、乙醇、 无水乙醚、正丁醇、冰乙酸、二氯甲烷、甲醇、无水硫酸钠等。所用试剂均为分析纯或化学纯。 3、合成实验部分 合成路线如下： C O O H+N H 2NH
16、O2a ba ) C l C O O M e , N - M e M o r p o l i n e ;b ) P P A , 1 4 0 - 1 5 0 1NHOH 3 CC H 3 C H 38 Scheme1. 化合物 2 合成路线 3、 1 实验步骤 ： 3.1.1 3-甲基苯基 -N-苯基 -丙烯酰胺 衍生物的合成 在 250mL 三口烧瓶中加入 4-甲基 肉桂酸 5.00g (1 mmol)，二氯甲烷 75mL，三乙胺 3.00 g (2 mmol)，在冰 -盐浴条件下滴加氯甲酸甲酯 3.00 g (2 mmol)，室温下反应 1h。然后慢慢滴加苯胺 3.00 g (2mmol)的
17、二氯甲烷 15mL，继续反应 2h，减压蒸出溶剂，得到黄色固体。在黄色固体中加入丙酮 30mL，微热，冷却过滤，滤液浓缩后加入 95%乙醇，放入冰箱，析出白色固体，过滤，干燥。熔点范围： 89120 ，产率范 围： 7680%。 3.1.2 4-甲基苯基 -3， 4-二氢 -2(1H)-喹啉 衍生物的合成 将 3-甲基苯基 -N-苯基 -丙烯酰胺 衍生物 2.00g 和多聚磷酸 20g 加入 100mL 圆底烧瓶中，在 120 条件 下反应 30 min。搅拌下将混合物倒入冰水中，然后用 二氯甲烷萃取 (125 3 ml)。合并二氯甲烷层，用 无水 MgSO4 干燥，过夜。过滤，滤液浓缩得黄色
18、粗品，将粗品用无水乙醇重结晶 。产率约为 78%。 4、药理实验部分 4.1 材料 选用体重 18-25 克的昆明小白鼠，雌雄各半，由浙江海洋学院医学部动物中心提供。小 鼠可以自由进食和饮水。实验温度为 20-25 。最大电惊厥实验（ MES）所用惊厥仪为成都仪器厂制造的 JTC-1 型惊厥及痛觉实验交流刺激器。所合成的样品均溶于聚乙二醇 -400 供腹腔注射。 4.2 方法 抗癫痫药理实验采用美国国立卫生院公布的抗癫痫药开发程序 25-26，先进行 期药理实验，对活性较好的化合物再进行 期药理实验，具有开发价值的化合物可进行更深入的药理实验，为临床前实验提供药理实验依据。抗惊厥作用药理实验采
19、用 2 种药理模型， 即最大电休克惊厥实验法（ MES）以评价所合成的目标化合物的抗惊厥活性。 最大 电休克发作实验： 腹腔给药 0.5h 和 4h 后，用 50mA, 60Hz 的交流电耳电极通电 0.2s，以后肢强直性惊厥为实验观察最终指标。无肢体强直为阳性即有活性，有肢体强直为阴性即无活性。对 MES 具有强大对抗作用的药物，临床上对癫痫大发作有效。给三种剂量后，判断在哪种剂量下有抗电惊厥作用，越是在低剂量下有抗惊厥作用，该化合物活性就越强。 期药理实验： 通过 期药理实验，初步判断所合成化合物的抗惊厥作用和神经毒性反应。选定三个剂量组（ 30,100 和 300mg/kg, 每个剂量用
20、 2 只小鼠），对待测化 合物分别做最大电休克发作实 验（ MES）。 期药理实验见表 1。 9 表 1 腹腔注射抗惊厥 I 期药理实验数据 NH O NH OR Table 1. Phase I mouse anticonvulsant activity (i.p.) a Compd. R Dosage (mg/kg) MESa 0.5h 4h 300 3/3 0/3 4-CH3 100 1/3 0/3 a Maximal electroshock test(number of animals protected / number of animals tested). 5、 实验讨论 5.
21、1 化学部分 肉桂酸，又名 -苯丙烯酸、 3-苯基 -2-丙烯酸。本实验以 4-甲基 肉桂酸为实验原料，与 二氯甲烷、三乙胺在氯甲酸甲酯作用下反应 1h 后 ，再与苯胺缩合反应 ，脱去一分子水生成内酰胺结构化合物 。 氯甲酸甲酯为无色透明液体，具有刺激性气味。与乙醇、乙 醚混溶，溶于苯和氯仿，微溶于水。用作有机合成中间体，农药工业用于制取除草剂灭草灵、杀菌剂多菌灵等，也是制药的原料和催泪性毒剂氯甲酸甲酯是杀菌剂多菌灵、苯菌灵和甲基硫菌灵的中间体。农药原料，以用制取除草剂灭草灵、杀菌剂多菌灵等。也是医药原料，过去曾有人用以制取催泪性毒气。在本实验过程中，用于催化合成 3-取代苯基 -N-苯基 -
22、丙烯酰胺 衍生物。 多聚磷酸（ PPA）是一种无色透明黏稠状液体，具有腐蚀性，属二极无机酸性腐蚀物品。皮肤或眼接触可能引起灼伤。受热分解产生剧毒的氧化磷烟气，如果吸入蒸气或雾，有可能对 呼吸道产生刺激和损害作用。在本实验中， PPA 将 3-取代苯基 -N-苯基 -丙烯酰胺 衍生物环合成 4-取代苯基 -3， 4-二氢 -2 (1H)-喹啉 衍生物。 5.2 药理实验部分 药理实验结果见表 1，化合物 在最大电惊厥实验，在 100mg/kg 具有抗惊厥活性，而先导化合物 300mg/kg 才显示抗惊厥活性，化合物 在 100mg/kg 剂量下无神经毒性。 先 导化合物 在 300 mg/kg
23、剂量下，才显示一定的抗惊厥活性，而 化合物 在 100 mg/kg剂量下，显示抗惊厥活性。 查阅文献， 苯环上的取代，不管是卤素取代（ -Cl， -F）还是供电子基团（ -CH3， -CH3O）在给药 0.5 h 后 均显示不同程度抗惊厥活性，而在给药 4.0 h 后均无效。对于戊四唑化学物质诱导的惊厥模型，腹腔 注射 100 mg/kg 剂量，抗惊厥活性与最大电惊厥实验结果相似，均显示不同程度的对抗戊四唑引起的惊厥。旋转法测定的神经毒性实验显示，腹腔注射剂量为 100 mg/kg 的化合物均不产生毒性反应。 在 先导化合物的 4 位引入取代苯基得到化合物 的抗惊厥活性好于先导化合物 。原因1
24、0 是： 一方面 苯基具有较强的疏水效应，疏水效应参数为 1.96（氢为 0），引入苯基后增强了化合 物的亲脂性，透过生物膜的性能增强，与受体间疏水性结合力增强。另一方面苯基的立体参数为 25.36， 引入苯基使整个分子的体积有所增大，苯基易与受体的芳香基团聚集通过范德华引力结合。范德华力在分子结合力中虽属最弱，但因形成这种引力的原子数量较多，特别是在其它部位通过离子结合、氢键结合等各种键力的协同下，当药物凸出基团与受体的凹穴达到相嵌互补时，对稳定药物 -受体复合物有着积极的影响。因为大多数药物是部分非极化的，非极化基团不管在药物 -受体相互作用的强度方面，还是在保持药物的适宜脂 /水分配系数
25、方面都是非常重要的，当非 极性部分足够大并有适当的立体构型时，则该范德华力就足可以稳定一个药物 -受体的复合物。 6、 结论 本文以 3， 4-二氢 -2(1H)-喹啉酮为先导化合物对其化学结构优化 ，合成了 4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮 , 采用红外光谱、核磁共振氢谱和质谱确定了化学结构 ，并用最大电休克发作实验 的药理实验评价其抗惊厥作用 。此合成方法简单，产物易分离。 7、 注释 从上图可知，实验合成的化合物为 4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮。 Fig 1. 4-（ 4-甲基苯基） -3,4-二氢 -2 (1H)-喹啉 酮 1H-NMR NHOCH3
