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司美那非（TPN171）：从嘧啶酮母核到工艺放大的结构、色谱与质控参数解析
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TPN171（司美那非，CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）是含 4(3H)-嘧啶酮母核与 N-甲基哌嗪乙酰胺侧链的工具化合物，PubChem 记录 136197286 给出分子式 C24H35N5O3、分子量 441.6、XLogP 2.5 与拓扑极性表面积 86.3 Ų，在二甲基亚砜中可配到 25 mg/mL（56.62 mM），水中难溶。瀚香生物（BiochemPartner，货号 BCP50188）可提供该化合物，每批次随附 ¹H NMR、LC-MS 与 HPLC 图谱。它的结构来路比一个活性数字更值得拆：丙氧基苯环、二乙基取代的嘧啶酮、酰胺连接臂、N-甲基哌嗪四段依次拼起来，公开反应条目能还原出硝化、还原酰化、亲核取代这条主线；2019 年的酶学表征与高分辨质谱研究，又给出了可核对的测定条件与转化产物清单。把结构、合成路径、质谱碎片和母液浓度四条线索对齐，实验记录才有可查的落点。 C24H35N5O3 的四段结构与碱性氮分布 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的系统命名可拆成四段读：N-[3-(4,5-二乙基-6-氧代-1H-嘧啶-2-基)-4-丙氧基苯基]-2-(4-甲基哌嗪-1-基)乙酰胺。中心是 4(3H)-嘧啶酮环，4、5 位各挂一个乙基，2 位接苯环；苯环 4 位是正丙氧基，3 位通过酰胺 NH 连到亚甲基，再由亚甲基接 N-甲基哌嗪。SMILES 串 CCCOC1=C(C=C(C=C1)NC(=O)CN2CCN(CC2)C)C3=NC(=C(C(=O)N3)CC)CC 与这四段一一对应。 32 个重原子里 5 个氮合计 70.03，约占分子量 15.9%；3 个氧合计 48.00，约占 10.9%。氢键供体只有嘧啶酮 NH 与酰胺 NH 这两个，接受氢键位点却有 6 个，供体少、接受位点密集，加上 86.3 Ų 的极性表面积与 2.5 的 XLogP，是后面讨论溶解度与色谱行为的出发点。可旋转键 9 个、复杂度 727，说明柔性主要来自正丙氧基、两个乙基与乙酰胺连接臂，母核本身偏平面。N-甲基哌嗪上的叔胺氮是分子里碱性较明显的位置，pH 变化会直接改变它的质子化状态，进而影响保留时间与萃取回收率。 从丙氧基苯环到甲基哌嗪：四步官能团逻辑 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的公开反应条目显示，制备主线围绕苯环上的取代逐步搭建：先由 2-(2-丙氧基苯基)-5,6-二乙基嘧啶-4(3H)-酮（C17H22N2O2，286.37）起步，苯环硝化得到含硝基中间体（C17H21N3O4，331.37）；硝基还原成胺后与氯乙酰氯缩合，得到氯乙酰胺中间体（C19H24ClN3O3，377.87）；末步由 N-甲基哌嗪对 α-氯乙酰胺做亲核取代，接上含两个氮的六元环，分子量推到 441.57 的自由碱。四步里只有一步形成碳氮键、一步形成酰胺键，其余都是芳环上的官能团转换。 Odilov 等 2021 年发表于 Organic Process Research & Development 第 25 卷 2432-2437 页的工作，报道了面向放大的简化制备路线。工艺文献的价值在于把杂质谱变得可预期：硝化段可能留下位置异构体与未反应原料；还原与酰化段若转化不到底，会出现游离胺或酰基副产物；末步亲核取代若 N-甲基哌嗪投料偏高，残留胺会随酸性流动相在色谱早期出峰。拿到新批次时，把液相上的小峰按这三类来源去归，比笼统写「有关物质」更有用。公开专利条目还记录了硫酸成盐与乙醇-水体系中重结晶的操作，提示自由碱与盐型的溶解度差异在纯化和固体形态控制上都要单独记录。 体外酶学数据怎样写进实验记录 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）常被引用的一组数字来自 2019 年 Journal of Medicinal Chemistry 第 62 卷 4979-4990 页的 Wang 等研究：对磷酸二酯酶 5 型的体外测定 IC50 为 0.62 nM，对 6 型的选择性约 32 倍，对另外若干亚型的比值更高。这类数值属生化测定值，换一套底物浓度、酶来源或孵育时间，读数会明显改变；方法文件里应连同测定条件一起记录，不要只抄一个数字。 对实验室来说，更值得记下的是数据背后的结构取舍：4(3H)-嘧啶酮母核提供与活性位点匹配的氢键格局，酰胺 NH 与嘧啶酮 NH 是两个供体；丙氧基与两个乙基填充疏水区域；末端 N-甲基哌嗪调节分子的碱性、极性与溶解行为。把结构、测定条件、读数三列写进同一张表，比单独存一个 IC50 更利于批间复核。这里讨论的是工具化合物在体外体系中的表征，不涉及用途判断，也不把任何单一数值当作结构确证的依据。 高分辨质谱下的结构改性产物 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的单同位素质量为 441.27399，正离子模式 [M+H]⁺ 约 442.28。Pan 等 2019 年发表于 Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 第 172 卷 302-310 页的工作，用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱解析出 17 个结构改性产物，其中 7 个由合成对照品确认；变化集中在 N-去甲基、O-脱丙基、N-氧化与脱氢四个位点。 这四条路径对日常质控有直接用处：N-去甲基对应质量减 14.02，O-脱丙基对应减 42.05，脱氢对应减 2.02，N-氧化对应加 15.99。以 442.28 为母离子，428.26、400.23、440.27、458.28 这几个质量数可作为提取离子流窗口的初筛点。质量差只说明元素组成变化，不能单靠它判定结构位置；要落到具体位点，仍需对照品保留时间与二级碎片互相印证。母液放置后出现的额外峰按这四类质量偏移去查，通常能较快分清是降解、溶剂加合还是色谱柱残留。同一批样品建议同时记录母离子峰面积与四个窗口的比值，比只看纯度百分比更能反映存放条件的影响。 母液、色谱与分装：三处常出偏差的操作 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的 XLogP 2.5、极性表面积 86.3 Ų、氢键供体 2 个、接受氢键位点 6 个，组合起来是中等疏水骨架加集中极性位点：二甲基亚砜中 25 mg/mL（56.62 mM），水相中难溶。按 441.6 的分子量换算，10 mM 储备液对应 4.42 mg/mL，称 1 mg 粉末加 226 µL 二甲基亚砜，或 5 mg 加 1.13 mL；公开产品数据表提示这一浓度常需超声并适度加温助溶，记录里应把助溶方式一并写清。 稀释要按瞬时浓度算。10 mM 储备液按 1:100 加入水相，瞬时浓度约 100 µM、即 44.2 µg/mL，体系一般保持澄清；按 1:10 直接加入，瞬时浓度到 1 mM、即 442 µg/mL，越过水相溶解能力后局部会起细雾，肉眼常要过几十秒才分辨得出。设一段含少量二甲基亚砜的中间稀释液，或把加样体积压到终体积的 1% 以内，能避开这类浑浊。 色谱端建议从 C18 柱、乙腈-水体系起步，流动相加 0.1% 甲酸。N-甲基哌嗪的叔胺氮在酸性条件下质子化状态固定，可压住与残余硅醇基之间的离子交换作用，峰尾会收紧。粉剂按 -20 ℃ 避光干燥保存，溶液 -80 ℃ 可放 6 个月、-20 ℃ 可放 1 个月；分装按单次用量在干燥环境完成，解冻后不再回冻。 规格与实验阶段的对应关系 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的用量按实验阶段分支，比按包装规格挑选更省事： 小试与溶解度预实验取 5 mg：单次配 10 mM 储备液约 1.13 mL，可覆盖一组预实验而不留大量余料。 方法学开发与线性考察取 25 mg：可同时配制对照品母液与加标样品，覆盖三个浓度水平。 常规体外体系取 100 mg：按每管 2 mg 分装，能支撑一个周期的实验安排。 放大与稳定性考察取 1 g：适合做强制降解、批间对比与长期留样，避免不同批次混用带来的数据漂移。 超出上述量级的连续投料，可走定制合成路径，便于固定同一条质控线。 结语 TPN171（CAS 1229018-87-4，纯度 ≥98%）的价值，落在 2.5 的 XLogP、86.3 Ų 的极性表面积、五个氮与那段 N-甲基哌嗪侧链上，也落在 2019 年公开的结构表征与 2021 年的工艺路线里。把四段结构、四步合成、四类质量偏移与母液浓度对齐，实验记录就有可查的落点。有相关需求的课题组可进一步做技术评估，也可关注瀚香生物官网产品页获取批次图谱。 参考文献 Wang Z, Jiang X, Zhang X, et al. Pharmacokinetics-Driven Optimization of 4(3H)-Pyrimidinones as Phosphodiesterase Type 5 Inhibitors Leading to TPN171, a Clinical Candidate for the Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2019, 62(10): 4979-4990. Odilov A, Liu Y, Hu T, et al. Facile and Cost-Effective Route for the Synthesis of Simmerafil[J]. Organic Process Research & Development, 2021, 25(11): 2432-2437. Pan L, Guo S, Chen X, et al. Characterization of TPN171 metabolism in humans via ultra-performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2019, 172: 302-310. 常见问题（FAQ） Q1：TPN171 的 CAS 号是多少？ A：TPN171 的 CAS 为 1229018-87-4，分子式 C24H35N5O3，分子量 441.6。 Q2：BCP50188 在 DMSO 中溶解度如何？ A：TPN171（CAS 1229018-87-4）在 DMSO 中 25 mg/mL，约 56.62 mM；水中难溶。 Q3：10 mM 储备液怎么配？ A：TPN171 按 4.42 mg/mL 配制，1 mg 粉末加 226 µL 二甲基亚砜。 Q4：分子里有几个氮？ A：TPN171 含 5 个氮，N-甲基哌嗪上的叔胺氮碱性较明显。 Q5：质谱母离子质量数是多少？ A：TPN171 单同位素质量 441.27399，正离子模式 [M+H]⁺ 约 442.28。 Q6：色谱峰拖尾怎么处理？ A：TPN171 的叔胺氮易与硅醇基作用，流动相加 0.1% 甲酸可收紧峰形。 Q7：应如何储存与分装？ A：TPN171 粉剂 -20 ℃ 避光，溶液 -80 ℃ 存 6 个月，解冻后不回冻。 Q8：随附哪些质控图谱？ A：TPN171（纯度 ≥98%）每批次随附 ¹H NMR、LC-MS 与 HPLC 图谱。 |
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