芳酰胺修饰吡咯并[2,3-d]嘧啶衍生物的设计、合成及针对急性肺损伤的抗炎评价

《Bioorganic Chemistry》：Design, synthesis and anti-inflammatory evaluation of arylamide-modified pyrrolo[2,3- d]pyrimidine derivatives against acute lung injury

　　

摘要

急性肺损伤（ALI）是一种严重的炎症性疾病，目前有效的治疗手段仍然有限。本研究合成了一系列含有酰胺或磺酰胺基团的新型吡咯并[2,3-d]-嘧啶衍生物，并评估了其抗炎活性。构效关系（SAR）分析表明，化合物B19在LPS刺激的HBE、THP-1和RAW 264.7细胞中对IL-6和IL-8的产生具有强效的抑制作用，同时细胞毒性较低。机制研究表明，化合物B19的抗炎作用与同时调控NF-κB和MAPK信号通路有关。在LPS诱导的小鼠ALI模型中，化合物B19处理显著缓解了肺炎症和水肿，减轻了炎症细胞浸润，并显著降低了支气管肺泡灌洗液中促炎细胞因子的水平。这些发现表明化合物B19是治疗ALI的一种有前景的候选药物，为基于吡咯并[2,3-d]-嘧啶的抗炎药物的进一步开发奠定了坚实的基础。

引言

急性肺损伤（ALI）是一种由多种肺或全身性损伤（包括脓毒症[1]、肺炎[2]和创伤[3]）引起的肺部快速进展的炎症性疾病。病理上，ALI的特征是肺泡-毛细血管屏障的破坏[4]，导致肺水肿、严重低氧血症和肺顺应性降低[5]。尽管支持性治疗取得了进展，ALI仍与高发病率和死亡率相关[6]，且相当比例的患者随后会进展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS），后者与更差的临床结局相关[7]，[8]，[9]，[10]。目前，ALI的治疗手段主要限于支持性干预措施，很少有药物表现出令人满意的临床疗效或足够的靶点特异性。因此，鉴定和开发用于ALI的新型基于机制的治疗药物是一项重要的未被满足的医疗需求。

脂多糖（LPS）刺激会同时激活核因子κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路[11]。NF-κB信号通路是免疫和炎症反应的主调节器[12]，[13]，[14]。LPS与TLR4结合后招募接头蛋白，导致IKK复合物的激活[15]，[16]，[17]。IKK磷酸化IκBα，使其被泛素化和蛋白酶体降解，从而释放最常见的NF-κB二聚体p50/p65进行核转位[18]，[19]，[20]。一旦进入细胞核，这些二聚体与特定的DNA序列结合，启动参与炎症、细胞存活和增殖的基因转录[21]，[22]。NF-κB信号通路的失调是许多疾病（包括急性肺损伤）病理发生的基础。

[23]。MAPK信号通路是参与急性肺损伤病理发生的另一关键轴[24]，[25]，[26]。该级联反应通过由MAPK激酶激酶（MAP3Ks）、MAPK激酶（MAP2Ks）和MAPKs组成的顺序磷酸化模块运作[27]。关键分支包括细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun N-末端激酶（JNK）和p38激酶，它们在多种刺激下发生磷酸化[28]，[29]。这种磷酸化随后触发关键的细胞过程，如增殖、分化和炎症[25]，[30]。

酰胺和磺酰胺是药物化学中公认的具有优势的骨架，由于其良好的药物样性质，在药物设计中被广泛使用。它们在各种天然产物和合成小分子中的存在通常与抗炎和抗病毒活性相关[31]，[32]，[33]。事实上，包括塞来昔布、吡罗昔康、阿托伐他汀和利多卡因在内的几种临床批准的药物，其分子框架中含有酰胺或磺酰胺连接（图1A）。在过去十年中，越来越多的含有酰胺或磺酰胺基团的以小分子抑制剂被研究作为ALI的潜在治疗药物（图1B）[17]，[34]，[35]，[36]，[37]，[38]。

吡咯并[2,3-d]-嘧啶衍生物是另一类具有广泛存在于药物和天然产物中的优势骨架[39]，[40]。由于其多样的生物活性和临床意义，吡咯并[2,3-d]-嘧啶骨架引起了极大的关注[41]，[42]，[43]，[44]，[45]，[46]，[47]，[48]，[49]，[50]。在此背景下，我们的研究小组一直致力于吡咯并[2,3-d]-嘧啶骨架的后期功能修饰，以探索新型生物活性衍生物[51]，[52]，[53]，[54]，[55]，[56]，[57]，[58]。

在本研究中，我们开发了一种钌催化的、高区域选择性的C-H酰胺化方案，用于在有氧条件下，通过多种磺酰叠氮化物对4-芳基-7H-吡咯并[2,3-d]-嘧啶衍生物进行直接官能化，以良好至优异的收率得到相应的酰胺化产物。在取代基优化、磺酰胺生物电子等排体替换和骨架跳跃策略的指导下，合理设计和合成了四系列目标化合物（图2）。在合成的化合物中，化合物B19在5 μM下对LPS刺激的HBE、THP-1和RAW264.7细胞表现出有前景的抗炎活性，同时细胞毒性极小。机制研究揭示化合物B19通过同时抑制NF-κB和MAPK信号通路发挥其抗炎作用。此外，化合物B19显著改善了体内LPS诱导的急性肺损伤，支持其作为治疗ALI的潜在先导化合物的前景。

章节摘要

化学

目标化合物的结构和合成路线分别见图1和图2。对于系列1化合物的合成，首先将4-苯基-7H-吡咯并[2,3-d]-嘧啶2与p-甲苯磺酰叠氮3进行钌催化的直接C-H磺酰胺化反应。该反应在4 mol% [RuCl?(p-莰烯)]?存在下，于1,2-二氯乙烷（3 mL）中在85 °C下，有氧气氛中反应9 h。令人满意的是，目标产物B1以87%的收率获得（

结论

综上所述，对一系列吡咯并[2,3-d]-嘧啶衍生物进行了全面的构效关系（SAR）研究，并确定了化合物B19为先导化合物。SAR分析表明，在C4位引入含有芳基酰胺或芳基磺酰胺基团的邻位取代苯环有利于抗炎活性。值得注意的是，引入芳基磺酰胺基团进一步增强了

化学

试剂购自商业化学试剂公司，未经进一步纯化直接使用。柱色谱法在硅胶（200–300目）上进行。高效液相色谱（HPLC）分析在Agilent 1200 Series上进行，化合物纯度高于95%。¹H NMR和¹³C NMR谱图在Bruker AVANCE III 400、500 MHz光谱仪上记录，以TMS为内标，CDCl₃或DMSO-d₆为溶剂。化学位移

作者贡献

本手稿由所有作者共同撰写。所有作者均已批准手稿的最终版本。

CRediT作者贡献声明

申春伟：撰写—初稿，方法论，调查，形式分析，数据整理。王任英：方法论，调查，形式分析，数据整理。刘斌：方法论，调查。潘辰红：方法论，调查，数据整理。邱宝洁：方法论，形式分析。钟宁远：验证，项目管理。谢哲宇：项目管理，方法论，调查。张兴贤：撰写—审阅与编辑，监督，项目

动物实验

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。

本研究已获得浙江工业大学动物伦理与福利委员会批准。（批准号：MGS20250625088）。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本论文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金委员会（22277108）的支持。

申春伟|王任英|刘斌|潘辰红|邱宝洁|钟宁远|谢哲宇|张兴贤

浙江工业大学药学院，杭州 310014，中国