Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_2_2010_102_109_47


European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102‐109 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.2.102‐109.47 

   

 

European Journal of Chemistry 
Journal homepage: www.eurjchem.com 

 
     

Synthesis and preliminary biological screening of certain  
5‐aralkyl pyrrolidine‐3‐carboxylic acids as anticonvulsants 

Mohamed Nabil Aboul‐Eneina,*, Aida Abd El‐Sattar El‐Azzounya, Ola Ahmed Saleha,  
Mahmoud Abd El‐ Moien Nawwarb, Mohamed Abd El‐Hamid Ismailc,  
Mahmoud Gamal El‐Din Elsedeeka and Yousreya Aly Maklada 

a Medicinal and Pharmaceutical Chemistry Department, Pharmaceutical and Drug Industries Research Division, National Research Centre, Dokki­Giza, 12622, Egypt 
b Phytochemistry and Chemosystematic Department, Pharmaceutical and Drug Industries Research Division, National Research Centre, Dokki­Giza, 12622, Egypt 
c Pharmaceutical Chemistry Department, Faculty of Pharmacy, Ain Shams University, Cairo, 11566, Egypt 

*Corresponding author at: Medicinal and Pharmaceutical Chemistry Department, Pharmaceutical and Drug Industries Research Division, National Research Centre, 
Dokki­Giza, 12622, Egypt Tel.: +20122168624; fax: +20237601877. E­mail address: mnaboulenein@yahoo.com  (M.N. Aboul­Enein). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 23 March 2010 
Received in revised form: 29 April 2010 
Accepted: 30 April 2010 
Online: 30 June 2010 

KEYWORDS 

  Synthesis of a series of 5‐aralkyl pyrrolidine‐3‐carboxylic acid derivatives namely, 1‐acetyl‐4‐
hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  (3a‐e),  1‐H‐4‐
hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  (4a‐e),  1‐acetyl‐5‐
benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  (8a‐e),  1‐H‐5‐benzyl  or  5‐(4‐
alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acids (9a‐e) have been accomplished. The structures 
of  the  new  compounds were  assigned  from  IR,  1H  NMR,  13C  NMR  and  elemental  analyses. 
Compounds  3a‐e,  4a‐e,  8a‐e  and  9a‐e  were  biologically  screened  for  their  anticonvulsant 
potential using the subcutaneous pentylenetetrazole seizures (scPTZ) assay and Gabapentin 
as  reference  standard.  The  1‐H‐4‐hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐
carboxylic acids (4a‐e) showed the highest anticonvulsant activity. Compound 4b was found 
to be the most potent one which exhibited 100% protection. 

Synthesis 
5‐aralkyl pyrrolidine‐3‐carboxylic acids 
Epilepsy  
Anticonvulsants 

 
1. Introduction 
 

Epilepsy  is  a  common  chronic  neurological  disorder 
characterized  by  recurrent  unprovoked  seizures  [1,2].  These 
seizures  are  transient  signs  and/or  symptoms  of  abnormal, 
excessive  or  synchronous  neuronal  activity  in  the  brain  [3]. 
About  50 million  people worldwide  suffer  from  epilepsy, with 
almost 90% of these people living in developing countries [4]. It 
is noteworthy that, many of the current antiepileptic drugs were 
developed  empirically  on  the  basis  of  their  activity  in  animal 
models. The mechanism of action of  these drugs at  the cellular 
level  is not  fully understood. However,  the ultimate goal of  the 
antiepileptic  is  to  prevent  the  paroxysmal  discharge  without 
affecting normal transmission [5]. 

A myriad of pyrrolidine derivatives cover a great section of 
the  Medicinal  Chemistry  drug  armamentarium.  These 
compounds display a broad spectrum of pharmacodynamic and 
chemotherapeutic profiles [6]. Among these, are the compounds 
that display anticonvulsant activities [7‐15]. 

Previously, we have reported the anticonvulsant properties 
of  certain  pyrrolidine  surrogates  (I­III)  [16‐18]  that  showed 
anticonvulsant  activities  at  dose  levels  of  0.07,  0.04  and  0.01 
mmol/kg b.wt. equivalent to 30, 15 and 3.97 mg/kg body weight 
(b.wt.), respectively. 

Thus,  in  continuation  to  our  work  in  this  field  it  was  of 
interest  to  design  and  synthesize  four  series  of  pyrrolidine 
derivatives  related  to  structures  of    I­III  namely:  1‐acetyl‐4‐
hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carbo 
xylic  acids  (3a­e,  Scheme  1),  1‐H‐4‐hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐
alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acids (4a­e, Scheme 1), 

1‐acetyl‐5‐benzyl  or  5‐  (4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carbo 
xylic  acids  (8a­e,  Scheme  2),  1‐H‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐
benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  (9a­e,  Scheme  2)  to  be 
pharmacologically screened for their anticonvulsant  activities. 
These  compounds  bear  the  pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  ring 
structure which may be considered as a rigid cyclized  form of 
γ‐aminobutyric  acid  (GABA),  which  acts  as  an  important 
inhibitory  neurotransmitter  in  the  central  nervous  system. 
Similar  ring  system  is  also  found  in  the  anticonvulsants 
gamibetal [19], gabapentin [20] and baclofen [21] (Figure 1).  
 
2. Experimental 
 
2.1. Chemistry 
 

All  melting  points  are  uncorrected  and  were  determined 
with Electrothermal Capillary melting point apparatus. Infrared 
(IR) spectra were recorded as thin film (for oils)  in NaCl discs 
or  as  KBr  pellets  (for  solids)  with  JASCO  FT/IR‐6100 
Spectrometer and values are represented in cm–1. 1H NMR and 
13C  NMR  spectra  were  recorded  on  Jeol  ECA  500  MHz 
Spectrophotometer  using  TMS  as  internal  standard  and 
chemical). The shift values are reported in ppm (1H NMR data 
were  represented  as  follows:  chemical  shifts,  multiplicity  (s. 
singlet,  d.  doublet,  t.  triplet,  q.  quartet,  m.  multiplet,  and  br. 
broad)  and  number  of  protons.  The  13C  NMR  data  were 
represented as chemical shifts and type of carbon, the chemical 
shifts bearing “*” could be interchanged. The mass spectra were 
recorded  on  Finnigan  Mat  SSQ‐7000  Spectrophotometer  and 
Jeol  JMS‐AX  500.  Elemental  analyses  were  carried  out  at  the 



Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109  103 
 

 
 

Microanalytical  Unit,  National  Research  Centre,  Cairo,  Egypt. 
Aluminium oxide 60G F254 neutral plates for TLC (Merck) were 
used  for  thin  layer  chromatography.  Visualization  was 
performed  by  illumination  with  UV  light  source  (254  nm). 
Column chromatography was performed with alumina neutral 
III  for  gravity  columns.  The  solvent  system  used  in  column 
elution  was:  Petroleum‐ether  (40‐60  oC):  ethyl  acetate  (9:1). 
The  compounds  throughout  this work were  named  according 
to AutoNom® computer program version 2.1, MDL Information 
Systems, as component of Chemdraw Ultra® program package 
version  5.  Synthesis  of  1‐acetyl‐4‐ethoxycarbonyl‐2‐benzyl  or 
2‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidin‐3‐one  (1a­e)  [22,23]  and  1‐
acetyl‐4‐hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐
3‐carboxylic  acid  ethyl  esters  (2a­e)  [24]  was  performed 
according to the reported procedures. 

 

Figure  1.  Structural  relation  between  γ‐aminobutyric  acid  (GABA), 
Gamibetal, Gabapentin, Baclofen and the target compounds, 3a‐e, 4a‐e, 8a‐e 
and 9a‐e. 
 
2.1.1. General procedure for preparation of 1­acetyl­4­
hydroxy­5­benzyl or 5­(4­alkoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (3a­e) 
 

To  0.0143  mol  of  2a­e  in  ethanol  (15  mL),  14.3  mL  of 
lithium  hydroxide  solution  (1.7  N)  was  added.  The  reaction 
mixture  was  stirred  for  24  h  at  room  temperature  and 
evaporated under reduced pressure. The residue was dissolved 
in water and washed with ethyl acetate. The aqueous layer was 
acidified  with      hydrochloric  acid  (1  N),  extracted  with  ethyl 
acetate, dried and evaporated under reduced pressure to afford 
3a‐e as solids which were recrystallized from isopropanol. 
 
2.1.1.1. 1­Acetyl­4­hydroxy­5­benzyl­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (3a) 
 

Yield 85%. M.p.: 152‐154 oC. IR (KBr, cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  alcohol and  acid), 1725 (C=O, acid) and 1594 (C=O, amide). 
1H  NMR  (DMSO‐d6  ppm:)  2.00  (s,  3H,  CH3‐CO‐N);  2.70‐3.10 
(m,  3H,  Ph‐CH2,  CH‐COOH);  3.60‐3.92  (m,  3H,  CH2‐N,  N‐CH); 
4.06‐4.08 (m, 1H, CHOH); 7.24‐7.27 (m, 5H , Ar‐H ). EI/MS, m/z 
(%): 263, M+; Microanalysis calcd. C, H, N for C14H17NO4: 63.87, 
6.51, 5.32; found, 63.95, 6.43, 5.50. 

2.1.1.2. 1­Acetyl­4­hydroxy­5­(4­methoxy­benzyl)­
pyrrolidine­3­carboxylic acid (3b) 
 

Yield 80%. M.p.: 208‐210 oC. IR (KBr, cm‐1) 3300‐2700 ( br, 
OH  alcohol and  acid), 1723 (C=O, acid) and 1608 (C=O, amide). 
1H  NMR  (DMSO‐d6  ppm:)  2.00  (s,  3H,  CH3‐CO‐N);  2.67‐2.95 
(m,  3H,  Ph‐CH2,  CH‐COOH);  3.67  (s,  3H,  CH3‐O);  3.58‐4.06  (m, 
4H, CH2‐N, N‐CH, CH‐OH); 6.83 (d, J= 8.6Hz, 2H, Ar‐H); 7.15 (d, 
J= 8.6Hz, 2H, Ar‐H). EI/MS, m/z  (%):294, M++1. Microanalysis 
calcd.  C,  H,  N  for  C15H19NO5:  61.42,  6.53,  4.78,  found,  61.53, 
6.67, 4.72. 
 
2.1.1.3. 1­Acetyl­4­ hydroxy­5­(4­ethoxy­benzyl)­pyrrolidine­
3­carboxylic acid (3c) 
 

Yield 83%. M.p.: 196‐198 oC. IR (KBr, cm‐1) 3300‐2700  (br, 
OH    alcohol  and    acid),  1722  (C=O,  acid)  and  1607  (C=O, 
amide);  1H NMR  (DMSO‐d6  ppm:) 1.26  (t,  J=6.9 Hz, 3H, CH3‐
(CH2)2‐O);  1.94  (s,  3H,  CH3‐CO‐N);  2.65‐2.95  (m,  3H,  Ph‐CH2, 
CH‐COOH);  3.58‐4.07(m,  6H,  CH2‐N,  N‐CH,  CH3CH2O,  CH‐OH); 
6.83  (d,  J=  8.3Hz,  2H, Ar‐H  );  7.15  (d,  J= 8.3Hz,  2H, Ar‐H).  13C 
NMR data (DMSO‐d6 ppm, ) : 171.8 (1C, COOH); 170.1(1C, CH3‐
CO‐N);  156.9  (1C,  Ar‐C);  131.8  (1C,  Ar‐C);  130.6  (2C,  Ar‐C); 
114.5  (2C,  Ar‐C);  70.4  (1C,  CH3CH2O);  65.3  (1C, CH‐OH);  63.2 
(1C, N‐CH); 49.0*  (1C, CH‐COOH); 48.0*  (1C, CH2‐N); 32.0  (1C, 
Ph‐CH2); 23.5(1C, CH3‐CO‐N); 15.0  (1C, CH3CH2O). EI/MS, m/z 
(%):307, M+. Microanalysis calcd. C, H, N for C16H21NO5: 62.53, 
6.89, 4.56; found, 62.59, 7.01, 4.50. 
 
2.1.1.4. 1­Acetyl­4­hydroxy­5­(4­n­propoxy­benzyl)­pyrrolidi 
ne­3­carboxylic acid (3d) 
 

Yield 76%. M.p.:  168‐170  o.  IR  (KBr,  cm‐1) 3300‐2700  (br, 
OH alcohol and acid), 1716 (C=O, acid) and 1572 (C=O, amide). 
1H NMR (DMSO‐d6 ppm:  0.93 (t, J=7.2 Hz, 3H, CH3 (CH2)2‐O); 
1.60‐1.70  (m,  2H,  CH3‐CH2‐CH2‐O);  1.90  (s,  3H,  CH3‐CO‐N); 
2.60‐3.00 (m, 3H,‐Ph‐CH2  ‐, CH‐COOH); 3.60‐4.10 (m, 6H, CH2‐
N, N‐CH,  O‐CH2‐CH2‐CH3,  CHOH);  6.77  (d,  J= 7.6Hz,  2H, Ar‐H); 
7.15  (d,  J=  7.6Hz,  2H,  Ar‐H).  EI/MS,  m/z  (%):  321,  M+. 
Microanalysis  calcd.  C,  H,  N  for  C17H23NO5:  63.54,  7.21,  4.36, 
found, 63.59, 7.28, 4.32. 
 
2.1.1.5. 1­Acetyl­4­hydroxy­5­(4­n­butoxy­benzyl)­pyrrolidi 
ne­3­carboxylic acid (3e) 
 

Yield 73%. M.p.: 138‐140 oC. IR (KBr, cm‐1) 3300‐2700 (br, 
OH alcohol and acid), 1710 (C=O, acid) and 1585 (C=O, amide). 
1H NMR (DMSO‐d6 ppm ): 1.29 (t, J=6.9 Hz, 3H, CH3‐(CH2)3‐O); 
1.80‐2.41  (m,  7H,  O‐CH2‐CH2‐CH2‐CH3,  O‐CH2  ‐CH2‐CH2‐CH3, 
CH3‐CO‐N);  2.76‐3.08  (m,  3H,‐Ph‐CH2‐,  CH‐COOH);  3.45‐4.08 
(m, 6H, CH2‐N, N‐ CH, O‐CH2  ‐CH2‐CH2‐CH3, CH‐OH); 6.83 (d,  J= 
7.6Hz,  2H,  Ar‐H);  7.03  (d,  J=  7.6Hz,  2H,  Ar‐H).  EI/MS,  m/z 
(%):335, M+. Microanalysis calcd. C, H, N for C18H25NO5: 64.46, 
7.51, 4.18; found, 64.51, 7.65, 4.22. 
 
2.1.2. General procedure for preparation of 1­H­4­hydroxy­
5­benzyl or 5­ (4­alkoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochlorides (4a­e) 
 

To 0.0034 mol of the 1‐acetyl‐4‐hydroxy‐5‐benzyl or ‐5‐(4‐
alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acid (3a­e) was added 
7 mL of hydrochloric acid solution (5 N). The reaction mixture 
was refluxed for 5 h, then evaporated under reduced pressure 
and crystallized from ethyl acetate /alcohol (9:1) to afford the 
hydrochloride salts 4a­e as solids (Scheme 1). 
 



104  Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109 
 

 

 
Scheme 1

 
2.1.2.1. 1­H­4­Hydroxy­5­benzyl­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochloride (4a) 
 

Yield 80%. M.p.: 258‐260 oC. IR (KBr, cm‐1) 3436‐2850 (br, 
OH alcohol and acid) and 1724 (C=O, acid). 1H NMR (DMSO‐d6 
ppm ): 2.50‐2.70 (m, 3H, Ph‐CH2,CH‐COOH); 2.91‐3.42 (m, 4H, 
CH2‐N,N‐CH, CH‐OH); 4.30 (s,1H,CH‐OH ); 6.82‐7.15 (m, 5H, Ar‐
H  );  9.4  (s  ,1H,COOH).  EI/MS,  m/z  (%):  221,  M+‐HCl. 
Microanalysis calcd. C, H, N  for C12H16ClNO3: 56.15, 5.89, 5.46; 
found, 56.38, 5.92, 5.31. 
 
2.1.2.2. 1­H­4­Hydroxy­5­(4­methoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid hydrochloride (4b) 
 

Yield 85%. M.p.: 256‐258 oC. IR (KBr, cm‐1) 3239‐2925 (br, 
OH alcohol and acid) and 1716 (C=O, acid). 1H NMR (DMSO‐d6 
ppm ): 2.61‐2.81 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COOH); 2.90‐3.40 (m, 4H, 
CH2‐N, N‐CH, CH‐OH); 3.70 (s, 3H, CH3‐O); 6.89 (d, J= 8.4Hz, 2H, 
Ar‐H); 7.21(d,  J= 8.4Hz, 2H, Ar‐H ); 9.40 (s, 1H, COOH). EI/MS, 
m/z (%):287.5, M+. Microanalysis calcd. C, H, N for C13H18ClNO4: 
54.26, 6.31, 4.87; found, 54.35, 6.52, 4.96. 
 
2.1.2.3. 1­H­4­Hydroxy­5­(4­ethoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid hydrochloride (4c) 
 

Yield 78%. M.p.: 240‐242 oC. IR (KBr, cm‐1) 3219‐2770 (br, 
OH alcohol and acid) and 1715 (C=O, acid). 1H NMR (DMSO‐d6 
ppm ): 1.29 (t, J=6.9 Hz, 3H, CH3‐CH2‐O); 2.70‐3.00 (m, 3H, Ph‐
CH2,  CH‐COOH);  3.10‐3.60  (m,  4H,  CH2‐N, N‐CH,  CH‐OH);  3.95 
(q, J= 6.9Hz, 2H, CH3‐CH2‐O); 6.89 (d, J= 8.4 Hz, 2H, Ar‐H); 7.21 
(d, J= 8.4Hz, 2H, Ar‐H); 9.50 (s, 1H, COOH). EI/MS, m/z (%):265, 
M+‐  HCl.  Microanalysis  calcd.  C,  H,  N  for  C14H20ClNO4:  55.72, 
6.68, 4.64; found, 55.67, 6.62, 4.76. 
 
2.1.2.4. 1­H­4­Hydroxy­5­(4­n­propoxy­benzyl)­pyrrolidine­
3­carboxylic acid hydrochloride (4d) 
 

Yield  81%  decomposition  at  270oC.  IR  (KBr,  cm‐1)  3228‐
2764 ( br, OH alcohol and acid) and 1716 (C=O, acid ). 1H NMR 
(DMSO‐d6 ppm )  : 0.93 (t,  J= 6.9 Hz, 3H, CH3‐(CH2)2‐O); 1.66‐
1.68  (m,  2H,  CH3‐CH2‐CH2‐O);  2.75‐2.93  (m,  3H,  Ph‐CH2,  CH‐
COOH);  3.10‐3.50  (m,  4H,  CH2‐N, N‐CH,  CH‐OH);  3.87  (t,  J=6.6 
Hz, 2H, CH3‐CH2‐CH2‐O); 6.80 (d, J= 8.4Hz, 2H, Ar‐H); 7.20 (d, J= 

8.4Hz, 2H, Ar‐H); 9.50  (s, 1H, COOH).  13C NMR data  (DMSO‐d6 
ppm  :170.6  (1C, COOH);  158.1  (1C,  Ar‐C);  130.6  (1C,  Ar‐C); 
129.1 (2C, Ar‐C); 115.1 (2C, Ar‐C); 71.2 (1C, CH3 CH2CH2O); 69.5 
(1C, CH‐OH); 66.2 (1C, N‐CH); 49.0* (1C, CH2‐N); 43.5* (1C, CH‐
COOH);  32.0  (1C,  Ph‐CH2);  23.5(1C,  CH3‐CH2‐CH2‐O);  15.0  (1C, 
CH3CH2  CH2O).  FAB/MS,  m/z  (%):  280  (M++1)‐HCl. 
Microanalysis calcd. C, H, N  for C15H22ClNO4: 57.05, 7.02, 4.44; 
found, 57.10, 7.09, 4.62. 
 
2.1.2.5. 1­H­4­Hydroxy­5­(4­n­butoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid hydrochloride (4e) 
 

Yield  76%  decomposition  at  270oC.  IR  (KBr,  cm‐1)  3227‐
2929 (br, OH alcohol and acid) and 1716 (C=O, acid ). 1H NMR 
(DMSO‐d6  ppm  :  0.88  (t,  J=7.4  Hz,  3H,  CH3‐(CH2)3‐O);  1.36‐
1.41 (m, 2H, CH3‐CH2‐(CH2)2‐O); 1.60‐1.67 (m, 2H, CH3CH2‐CH2‐ 
CH2‐O); 2.79‐3.00 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COOH); 3.13‐3.65 (m, 4H, 
CH2‐N, N‐CH, CH‐OH); 3.89 (t, J= 6.6 Hz, 2H, CH3‐(CH2) 2‐CH2‐O); 
6.84 (d, J= 8.4 Hz, 2H, Ar‐H ); 7.17 (d, J= 8.4Hz, 2H, Ar‐H ); 9.50 
(s,  1H,  COOH  ).  FAB/MS,  m/z  (%):  294  (M++1)‐HCl. 
Microanalysis calcd. C, H, N  for C16H24ClNO4: 58.27, 7.33, 4.25; 
found, 58.31, 7.28, 4.20. 
 
2.1.3. General procedure for preparation of 1­acetyl­5­
benzyl or 5­(4­alkoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic acid 
ethyl esters (7a­e) 
 

A solution of 0.01 mol of 1‐acetyl‐4‐hydroxy‐5‐benzyl or 5‐
(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  ethyl  ester 
(2a­e)  in  9.4  mL  (10.2  g,  0.1  mol)  of  acetic  anhydride  was 
refluxed  for  18h. The  reaction mixture was  evaporated under 
vacuum,  diluted  with  water  and  extracted  with  ethyl  acetate 
(2x50 mL). The organic layers were shaken with 10% solution 
of  sodium  hydrogen  carbonate  (2x50  mL)  then  with  water 
(1x50  mL).  The  organic  layer  was  dried  (MgSO4)  and 
evaporated  under  vacuum  to  afford  4‐acetoxy‐1‐acetyl‐5‐
benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐  benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
ethyl esters  (5a­e) as brown oils, which were used as  such  in 
the  next  step.  The  yields  of 5a­e were:  80%,  86%,  82%, 78% 
and 90%, respectively. The IR (liquid film, cm1) spectra of 5a­e 
showed  bands  at  1725‐1747  (C=O,  acetoxy  and  ester),  1644‐
1651 (C=O, amide) and absence of OH band at 3325‐3335 cm‐1. 
 



Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109  105 
 

 
 

 
Scheme 2

 
A solution of 0.01 mol of 5a­e  in 30 mL of freshly distilled 

tetrahydrofuran was  stirred  at  room  temperature  for  2‐3h  in 
the presence of 1.49 mL (1.52 g, 0.01 mol) of 1,8‐diazabicyclo‐
[5.4.0]undec‐7‐ene  (DBU).  The  reaction  mixture  was 
evaporated under vacuum. The residue was diluted with water, 
acidified  with  hydrochloric  acid  (1  N)  and  extracted  with 
diethyl  ether  (3x25  mL).  The  organic  layers  were  separated, 
dried  (MgSO4)  and  evaporated  under  vacuum  to  afford  1‐
acetyl‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐2,5‐dihydro‐1H‐
pyrrole‐3‐carboxylic acid ethyl ester (6a­e) as yellowish brown 
oils, which were pure enough to be used  in  the next step. The 
yields  of  6a­e  were:  78%,  80%,  67%,  82%  and  81%, 
respectively.  

A solution of 0.01 mol of 1‐acetyl‐5‐benzyl or 5‐(4‐alkoxy‐
benzyl)‐2,5‐dihydro‐1H‐pyrrole‐3‐carboxylic  acid  ethyl  ester 
(6a­e)  in  150 mL  of  ethanol  95% was  hydrogenated  at  room 
temperature and normal pressure for 48 h, using 0.23 g (0.001 
mol)  of  platinum  IV  oxide.  Then,  the  catalyst  was  filtered  off 
and ethanol was evaporated under vacuum to afford 1‐acetyl‐5‐
benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
ethyl  esters  (7a­e)  as  yellow  oils,  which  were  purified  by 
column  chromatography  using  petroleum‐ether  (40‐60  oC): 
ethyl acetate (9:1).  
 
2.1.3.1. 1­Acetyl­5­benzyl­pyrrolidine­3­carboxylic acid ethyl 
ester (7a) 
 

Yield  88%.  IR  (liquid  film,  cm‐1):  1729  (C=O,  ester)  and 
1634 (C=O, amide). EI/MS, m/z (%): 275, M+, C16H21NO3.  
 
2.1.3.2. 1­Acetyl­5­(4­methoxy­benzyl)­ pyrrolidine­3­
carboxylic acid ethyl ester (7b) 
 

Yield 90%. IR (liquid film, cm‐1): 1731(C=O, ester) and 1637 
(C=O, amide). EI/MS, m/z (%): 306, M++1, C17H23NO4. 

2.1.3.3. 1­Acetyl­5­(4­ethoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid ethyl ester (7c) 
 

Yield  87%..  IR  (liquid  film,  cm‐1):1729  (C=O,  ester)  and 
1646 (C=O, amide). EI/MS, m/z (%): 319, M+, C18H25NO4. 
 
2.1.3.4. 1­Acetyl­5­(4­n­propoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid ethyl ester (7d) 
 

Yield  86%.  IR  (liquid  film,  cm‐1):  1730  (C=O,  ester)  and 
1642 (C=O, amide). EI/MS, m/z (%): 334, M++1, C19H27NO4. 
 
2.1.3.5. 1­Acetyl­5­(4­n­butoxy­benzyl)­ pyrrolidine­3­
carboxylic acid ethyl ester (7e) 
 

Yield  88%.  IR  (liquid  film,  cm‐1):  1730  (C=O,  ester)  and 
1644 (C=O, amide). EI/MS, m/z (%): 348, M++1, C20H29NO4. 1H 
NMR  (DMSO‐d6)    ppm  of  7e  as  a  representative  example  of 
compounds 7a­e:  1H NMR  (DMSO‐d6)   ppm of 7e:  0.93  (t,  J= 
7.1 Hz,  3H,  CH3‐(CH2)  3O);  1.25  (t,  J=6.9 Hz,  3H,  COOCH2CH3); 
1.41‐1.49  (m,  2H,  CH3‐CH2‐(CH2)2O);  1.69‐1.74  (m,  2H,  CH3‐
CH2‐CH2‐CH2O);  2.02‐2.59  (m,  5H,  CH3CON,  CH2‐CHCOOH); 
2.78‐3.05 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COO‐ CH2CH3); 3.21‐3.73 (m, 3H, 
CH2‐N, N‐CH); 3.90 (t, J= 6.2Hz, 2H, CH3‐(CH2) 2‐CH2O); 4.15 (q, 
J= 6.3 Hz, 2H, COOCH2CH3); 6.78(d, J= 7.2 Hz, 2H, Ar‐H); 7.07 (d, 
J= 7.2 Hz, 2H, Ar‐H).  
 
2.1.4. General procedure for preparation of 1­acetyl ­5­
benzyl or 5­(4­alkoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic acids 
(8a­e) 
 

To  0.0143  mol  of  7a­e  in  ethanol  (15  mL),  14.3  mL  of 
lithium  hydroxide  solution  (1.7  N)  was  added.  The  reaction 
mixture  was  stirred  for  24  h  at  room  temperature  and 
evaporated under reduced pressure. The residue was dissolved 



106  Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109 
 

 

in water and washed with ethyl acetate. The aqueous layer was 
acidified  with  hydrochloric  acid  (1  N),  extracted  with  ethyl 
acetate, dried and evaporated under reduced pressure to afford 
8a­e as solids which were recrystallized from isopropanol. 
 
2.1.4.1. 1­Acetyl­5­benzyl­pyrrolidine­3­carboxylic acid (8a) 
 

Yield 87%. M.p.: 138‐140 oC. IR (KBr, cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  carboxylic),  1718  (C=O,  acid)  and  1584  (C=O,  amide).  1H 
NMR  (DMSO‐d6)    ppm:  2.00‐2.32  (s,  5H,  CH3‐CO‐N,  CH2‐CH‐
COOH); 2.80‐3.10 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COOH); 3.61‐3.80 (m, 3H, 
CH2‐N,  N‐CH);  6.82‐7.15  (m,  5H,  Ar‐H).  EI/MS, m/z  (%):  248, 
M++1. Microanalysis  calcd.  C, H, N  for,  C14H17NO3:  68.00,  6.93, 
5.66; found, 67.95, 6.87, 5.70. 
 
2.1.4.2. 1­Acetyl­5­(4­methoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (8b) 
 

Yield 85%. M.p.: 140‐142oC. IR (KBr, cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  carboxylic),  1719  (C=O,  acid)  and  1590  (C=O,  amide).  1H 
NMR  (DMSO‐d6)   ppm:  2.00‐2.46  (m,  5H,  CH3‐CO‐N,  CH2‐CH‐
COOH); 2.75‐3.05 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COOH); 3.60‐4.00 (m, 6H, 
CH2‐N, N‐CH, CH3‐O); 6.82  (d,  J= 6.9 Hz, 2H, Ar‐H); 7.02  (d,  J= 
6.9 Hz, 2H, Ar‐H). EI/MS, m/z (%):277, M+. Microanalysis calcd. 
C, H, N for, C15H19NO4: 64.97, 6.91, 5.05; found, 64.90, 6.88, 5.11.  
 
2.1.4.3. 1­Acetyl­5­(4­ethoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (8c) 
 

Yield 77%. M.p.: 178‐181oC. IR (KBr, cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  carboxylic),  1711  (C=O,  acid)  and  1586  (C=O,  amide).  1H 
NMR (DMSO‐d6)  ppm: 1.39 (t, J=6.7 Hz, 3H, CH3‐CH2‐O); 2.05‐
2.32  (m,  5H,  CH3‐CO‐N,  CH2‐CH‐COOH);  2.48‐3.29  (m,  3H,  Ph‐
CH2, CH‐COOH); 3.62‐3.76 (m, 3H, CH2‐N, N‐CH); 3.98 (q, J=10.3 
Hz, 2H, CH3‐CH2‐O); 6.80 (d, J= 8.3 Hz, 2H, Ar‐H); 7.15 (d, J= 8.3 
Hz, 2H, Ar‐H ). EI/MS, m/z (%): 291, M+. Microanalysis calcd. C, 
H, N for, C16H21NO4: 65.96, 7.27, 4.81; found, 65.91, 7.32, 4.69.  
 
2.1.4.4. 1­Acetyl­5­(4­n­propoxy­benzyl) ­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (8d) 
 

Yield 73%. M.p.:134‐136oC.  IR  (KBr,  cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  carboxylic),  1711  (C=O,  acid)  and  1588  (C=O,  amide).  1H 
NMR  (DMSO‐d6)    ppm:  0.92  (t,  J=7.5  Hz,  3H,  CH3‐(CH2)2‐O); 
1.64‐1.72 (m, 2H, CH3‐CH2‐CH2‐O); 2.02‐2.40 (m, 5H, CH3‐CO‐N, 
CH2‐  CH‐COOH);  2.74‐3.10  (m,  3H,  Ph‐CH2,  CH‐COOH);  3.60‐
3.88  (m, 5H, CH2‐N, N‐CH,  CH3‐CH2‐CH2‐O); 6.80  (d,  J= 8.6 Hz, 
2H, Ar‐H ); 7.05 (d, J= 8.6 Hz, 2H, Ar‐H ). EI/MS, m/z (%): 305, 
M+. Microanalysis calcd. C, H, N for, C17H23NO4: 66.86, 7.59, 4.59; 
found, 66.79, 7.61, 4.52. 
 
2.1.4.5. 1­Acetyl­5­(4­n­butoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­
carboxylic acid (8e) 
 

Yield 80%. M.p.: 155‐156oC. IR (KBr, cm‐1): 3300‐2700 (br, 
OH  carboxylic),  1719  (C=O,  acid  )  and  1585  (C=O,  amide).  1H 
NMR  (DMSO‐d6)    ppm:  0.88  (t,  J=7.5  Hz,  3H,  CH3‐(CH2)3‐O); 
1.35‐1.43  (m,  2H,  CH3‐CH2‐(CH2)2‐O);  1.60‐1.67  (m,  2H,  CH3‐
CH2‐CH2‐CH2‐O); 1.90‐2.38 (m, 5H, CH3‐CO‐N, CH2‐ CH‐COOH); 
2.72‐3.06 (m, 3H, Ph‐CH2, CH‐COOH); 3.65‐3.90 (m, 5H, CH2‐N, 
N‐CH, CH3‐(CH2)2‐ CH2‐O); 6.80 (d, J= 8.3 Hz, 2H, Ar‐H ); 7.01 (d, 
J= 8.3 Hz, 2H, Ar‐H ). 13C NMR data (DMSO‐d6)  ppm: 175.8 (1C, 
COOH); 175.0 (1C, CH3‐CO‐N); 158.1 (1C, Ar‐C); 130.8 (1C, Ar‐
C);  130.6  (2C,  Ar‐C);  114.5  (2C, Ar‐C);  67.5  (1C,  CH3‐CH2‐CH2‐
CH2‐O);  58.5  (1C,  N‐CH);  49.6  (1C,  CH2‐N);  42.1(1C,  Ph‐CH2); 
37.7  (1C,  CH‐COOH);33.1  (1C,  N‐CH‐CH2);  31.3  (1C,  CH3‐CH2‐
CH2‐CH2‐O);  23.4(1C,  CH3‐CO‐N);  19.3  (1C,  CH3‐CH2‐CH2‐CH2‐
O);14.2  (1C,  CH3‐CH2‐CH2‐CH2‐O).  EI/MS,  m/z  (%):320,  M++1. 
Microanalysis  calcd.  C,  H,  N  for,  C18H25NO4:  67.69,  7.89,  4.39; 
found, 67.22, 8.04, 4.34. 

2.1.5. General procedure for preparation of 1­H­5­benzyl or 
5­(4­alkoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic acid 
hydrochlorides (9a­e) 
 

To 0.0034 mol of N‐acetylated‐4‐hydroxy‐5‐benzyl or 5‐(4‐
alkoxy‐ benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acid (8a­e) was added 
7 mL solution of hydrochloric acid (5 N). The reaction mixture 
was  refluxed  for  5  h,  evaporated  under  reduced  pressure  to 
afford  the  hydrochlorides  9a­e  as  solids  which  were 
crystallized from ethyl acetate/ alcohol (9:1). 
 
2.1.5.1. 1­H­5­Benzyl­pyrrolidine­3­carboxylic acid 
hydrochloride (9a) 
 

Yield  70 %,  decomposition  at  270oC.  IR  (KBr,  cm‐1):  3410 
(br,  OH  acid),  1727  (C=O,  acid).  1H  NMR  (DMSO‐d6)    ppm: 
1.71‐2.10 (m, 2H, CH2‐CHCOOH); 2.60‐3.42 (m, 6H, Ph‐CH2, CH‐
COOH  ,CH2‐N,N‐CH);  6.84‐7.15(m,  5H,  Ar‐H  );  9.55  (s,  1H, 
COOH). FAB/MS, m/z (%): 242, M++0.5. Microanalysis calcd. C, 
H, N for, C12H16ClNO2: 59.63, 6.67, 5.79; found, 59.68, 6.72, 5.81. 
 
2.1.5.2. 1­H­5­(4­Methoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochloride (9b) 
 

Yield 67 %. M.p.:  178‐180oC.  IR  (KBr,  cm‐1):  3432  (br, OH 
acid),  1727  (C=O,  acid).  1H NMR  (DMSO‐d6)    ppm:  1.72‐2.20 
(m,  2H,  CH2‐CHCOOH);  2.62‐3.41  (m,  6H,  Ph‐CH2,  CH‐COOH 
,CH2‐N, N‐CH); 3.70 (s, 3H, CH3‐O); 6.84 (d, J= 8.4Hz, 2H, Ar H); 
7.12  (d,  J=  8.4Hz,  2H,  Ar‐H  );  9.52  (s,  1H,  COOH).  EI/MS, m/z 
(%): 235, M+‐HCl. Microanalysis calcd. C, H, N for, C13H18ClNO3: 
57.46, 6.68, 5.15; found, 57.50, 6.70, 5.11. 
 
2.1.5.3. 1­H­5­(4­Ethoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochloride (9c) 
 

Yield  75 %. M.p.:146‐149oC.  IR  (KBr,  cm‐1):  3400  (br,  OH 
acid), 1733 (C=O, acid). 1H NMR (DMSO‐d6)  ppm: 1.29 (t, J=7.3 
Hz, 3H, CH3‐CH2‐O); 1.73‐2.25 (m, 2H, CH2‐CHCOOH); 2.81‐3.60 
(m, 6H, Ph‐CH2, CH‐COOH , CH2‐N, N‐CH); 3.97 (q, J=7.1Hz, 2H, 
CH3‐CH2‐O); 6.87 (d, J= 8.4 Hz, 2H, Ar‐H ); 7.18 (d,  J= 8.4 Hz, 2H, 
Ar‐H  );  9.52(s,  1H,  COOH).  FAB/MS,  m/z  (%):286,  M++  0.5. 
Microanalysis calcd. C, H, N for, C14H20ClNO3: 58.84, 7.05, 4.90; 
found, 58.79, 7.00, 4.99. 
 
2.1.5.4. 1­H­5­(4­n­Propoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochloride (9d) 
 

Yield  80 %. M.p.:131‐134oC.  IR  (KBr,  cm‐1):  3449  (br,  OH 
acid), 1733 (C=O, acid); 1H NMR (DMSO‐d6)  ppm: 0.99 (t, J=7.3 
Hz,  3H,  CH3‐(CH2)2‐O);  1.80‐2.10(m,  4H,  CH3‐CH2‐O,  CH2‐CH‐
COOH); 2.50‐3.70 (m, 6H, Ph‐CH2, CH2‐N, N‐CH, CH‐COOH); 3.93 
(t,  J=6.6 Hz, 2H, CH3‐CH2‐CH2‐O); 6.87 (d,  J= 8.4 Hz, 2H, Ar‐H); 
7.18  (d,  J= 8.4 Hz, 2H, Ar‐H)  13C NMR data  (DMSO‐d6)  ppm: 
170.7(1C, COOH); 158.1 (1C, Ar‐C); 130.6 (1C, Ar‐C); 128.0 (2C, 
Ar‐C); 115.0 (2C, Ar‐C); 68.1 (1C, CH3‐CH2‐CH2‐O); 62.2 (1C, N‐
CH);  47.0  (1C,  CH2‐N);  37.0(1C,  Ph‐CH2);  35.7  (1C,  CH‐
COOH);35.1  (1C,  N‐CH‐CH2);  32.1  (1C,  CH3  ‐CH2‐CH2‐O);  19.3 
(1C,  CH3‐  CH2‐CH2‐O).  FAB/MS,  m/z  (%):299,  M+‐0.5. 
Microanalysis calcd. C, H, N for, C15H22ClNO3: 60.09, 7.40, 4.67; 
found, 60.12, 7.38, 4.70.  
 
2.1.5.5. 1­H­5­(4­n­Butoxy­benzyl)­pyrrolidine­3­carboxylic 
acid hydrochloride (9e) 
 

Yield  65 %. M.p.:140‐142oC.  IR  (KBr,  cm‐1):  3405  (br,  OH 
acid), 1728 (C=O, acid). 1H NMR (DMSO‐d6)  ppm: 0.92 (t, J=7.3 
Hz,  3H,  CH3‐(CH2)3‐O);  1.36‐2.20  (m,  6H,  CH3‐CH2‐(CH2)2‐O, 
CH3‐CH2‐CH2‐CH2‐O, CH2‐ CH‐COOH); 2.84‐3.70 (m, 6H, Ph‐ CH2, 
CH‐COOH, CH2‐N, N‐CH); 3.92 (t, J=6.5 Hz, 2H, CH3‐(CH2)2‐CH2‐
O); 6.88  (d,  J= 8.7 Hz, 2H, Ar‐H);  7.16  (d,  J= 8.7Hz, 2H, Ar‐H); 



Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109  107 
 

 
 

9.20  (s,  1H,  COOH).  FAB/MS,  m/z  (%):312,  M+‐1.5. 
Microanalysis calcd. C, H, N for, C16H24ClNO3: 61.24, 7.71, 4.46; 
found, 61.19, 7.68, 4.51. 
 
2.2. Pharmacology 
 
2.2.1. Materials 
 
2.2.1.1. Animals 
 

The anticonvulsant  activity of  the  target  compounds 3a­e, 
4a­e, 8a­e and 9a­e was tested on adult male Swiss albino mice 
weighing   18‐35 g. Animals were obtained from Animals House 
Colony  of  the  National  Research  Centre,  Cairo,  Egypt.  All 
animals were allowed free access to water and kept at constant 
diet. 
 
2.2.1.2. Chemicals and drugs 
 

Tween  80  (Sigma,  USA),  Pentylenetetrazole  (Sigma,USA) 
and Gabapentin (Neurontin®; Parke Davis, USA) were  used in 
this  study.  All  the  tested  compounds  were  dissolved  in  7% 
tween‐80 saline solutions. 
 
2.2.2. Determination of the anticonvulsant activity using 
Subcutaneous pentyleneteterazole seizures (scPTZ) test 
 

Experiments [25,26] were carried out with groups of (6‐10) 
mice  each.  The  first  group was  divided  into  3  subgroups  and 
received  intraperitoneally  (ip)  gabapentin  (0.084,  0.14  and 
0.28  mmol/kg  b.wt  equivalent  to  15,  25,  50  mg/kg  b.wt., 
respectively)  [27]  as  reference  drug.  The  second  group  was 
divided  into 20 subgroups,  each of which  received  (ip) one of 
the tested compounds 3a‐e, 4a‐e, 8a‐e and 9a‐e at dose levels of 
0.0087, 0.0174, 0.0261, 0.05, 0.059 and 0.065 mmol / kg b.wt. 
One  hour  later  [26]  pentylenetetrazole  (85  mg/kg)  was 
administered  (sc).  The  minimum  dose  of  compounds  and 
reference  standard  that  induced maximum %  protection  was 
evaluated. The absence of seizures was chosen as an index for 
protective effect against pentylenetetrazole induced seizures as 
shown in Tables 1, 2, 3 and 4. 
 
3. Results and Discussion 
 
3.1. Chemistry 
 

The  starting  synthon  for  the  preparation  of  1‐acetyl  4‐
hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carbo 
xylic  acid  ethyl  esters  (2a­e,  Scheme 1)  is  the ‐ketoesters  1‐
acetyl‐4‐ethoxycarbonyl‐2‐benzyl or‐2‐(4‐alkoxy‐benzyl) pyrro 
lidin‐3‐ones  (1a­e)  [22,23].  The  latter  underwent  hydro 
genation  at  room  temperature  and  normal  pressure  using 
platinum IV oxide as a catalyst in ethanol (95%) to afford 2a­e 
[24]. 

Subsequent  hydrolysis  of  pyrrolidine  esters  2a­e  using 
lithium  hydroxide  solution  (1.7  N)  gave  the  corresponding 
acids  3a­e  in  73‐85%  yields  (c.f.  Experimental).  Their 
structures  were  confirmed  through  infrared,  NMR,  mass 
spectroscopy  and  microanalytical  data.  Deacetylation  of  3a­e 
was achieved by refluxing with hydrochloric acid (5 N)  for 5h 
to  afford  the  hydrochloride  salts  4a­e  in  76‐85%  yields  (c.f. 
Experimental).  The  Synthetic  pathway  for  preparation  of  1‐
acetyl‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐
carboxylic  acids  (8a­e)  was  performed  according  to  the 
previously  reported  procedure  of  Aboul‐Enein  et  al.  [18] 
(Scheme  2)  in  80‐  90%  yields.  Subsequent  deacetylation  by 
stirring solutions of 5a­e in tetrahydrofuran in the presence of 
1,  8‐diazabicyclo  [5.4.0]  undec‐7‐ene  (DBU)  resulted  in  the 
double bond formation between C‐3 and C‐4 in the pyrrolidine 

ring  to  afford 6a­e  in  good  yields.  Catalytic  hydrogenation  of 
the pyrroline double bond of compounds 6a­e by platinum IV 
oxide  in  ethanol  (95%)  under  room  temperature  and  normal 
pressure  for  48h  gave  1‐acetyl‐5‐  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐
pyrrolidine‐3‐carboxylic acid ethyl esters (7a­e) in quantitative 
yields  (c.f. Experimental).  Subsequent  hydrolysis  of  the  esters 
7a­e was performed using lithium hydroxide solution (1.7 N) to 
give  the  corresponding  1‐acetyl‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐
benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acids (8a­e) as solids  in good 
yields. Their structures were confirmed through infrared, NMR, 
mass spectroscopy and microanalytical data (c.f. Experimental). 
The  target  compounds  9a­e were  achieved  through  refluxing 
8a­e with hydrochloric acid  (5N)  to afford  the hydrochlorides 
9a­e as solids in good yields (c.f. Experimental). 
 
3.2. Pharmacology 
 

Compounds 3a­e, 4a­e, 8a­e  and 9a­e were  evaluated  for 
their  anticonvulsant  potential  using  subcutaneous  pentylen 
etetrazole seizures (scPTZ) test and gabapentin as a reference 
drug.  The  anticonvulsant  activity  of  1‐acetyl‐4‐hydroxy‐5‐
benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids 
series  (3a­e,  Table  1)  was  screened.  The  data  presented  in 
Table 1 illustrated that compounds 3a, 3c and 3d are the most 
active  of  the  series  and  exhibited  equipotent  anticonvulsant 
potential of 84% protection against pentylenetetrazole seizures 
at  dose  level  of  0.065mmol/kg  b.wt.  The  anticonvulsant 
potential of the different congeners of this series is arranged in 
the following decreasing order: 3a= 3c =3d >3e > 3b. 
 
Table  1.  Anticonvulsant  activity  of  1‐acetyl‐4‐hydroxy‐5‐benzyl  or  5‐(4‐
alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  (3a­e)  using  sc  PTZ‐induced 
seizures in  adult male albino mice. 

Compound No 
Dose*, mmol/ kg b.wt. 

(mg/kg b.wt.) % Protection** 

Control - 0 

Gabapentin  0.14 
(25.00) 

100 

I 
0.07 

(30.00)  100 

II  0.04 
(15.00) 

100 

III 
0.01 
(3.97)  100 

3a  0.065 
(17.10) 

84 

3b  0.065 
(19.11)  50 

3c 
0.065 
(19.96)  84 

3d  0.065 
(20.87)  84 

3e 
0.059 
(19.77)  50 

* Minimum doses induced maximum % protection in the observed period.
 ** % protection against seizures induced by pentylenetetrazole. 
 
      Also, the anticonvulsant potential of 1‐H‐4‐hydroxy‐5‐benzyl 
or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  hydro 
chlorides  (4a­e,  Table  2)  showed  that  compound  1‐H‐4‐
hydroxy‐5‐(4‐methoxy‐  benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
hydrochloride  (4b)  possessed  100%  protection  against 
pentylenetetrazole  seizures  at  dose  level  of  0.0087 mmol/kg 
b.wt.,    meanwhile  compounds    1‐H‐4‐hydroxy‐5‐(4‐ethoxy‐
benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  hydrochloride  (4c)  and 
1‐H‐4‐hydroxy‐5‐(4‐propoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic 
acid hydrochloride (4d) showed equipotent protection activity 
of  84%  at  dose  level  of  0.0261  mmol/kg  b.wt.  On  the  other 
hand,  compound  4a  (0.0261  mmol/kg  b.wt.)  displayed  72% 
protection  level  compared  with  gabapentin  (0.14  mmol/kg 
b.wt.). The different congeners of this series showed a decrease 
in the anticonvulsant potential in the following order: 4b> 4c= 
4d > 4a>4e (c.f. Table 2). 
 



108  Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109 
 

 

Table 2. Anticonvulsant  activity  of  compounds  1‐H‐4‐hydroxy‐5‐benzyl  or 
5‐  (4‐alkoxy‐benzyl‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  hydrochlorides  (4a­e) 
using sc PTZ‐induced seizures in adult male albino mice.  

Compound No.  Dose*,  mmol/ kg b.wt. 
(mg / kg b.wt.)  % Protection** 

Control  - 0

Gabapentin 
0.14 

(25.00)  100 

I  0.07 
(30.00) 

100 

II 
0.04 

(15.00)  100 

III 0.01 
(3.97) 

100 

4a 
0.0261 
(6.72)  72 

4b  0.0087 
(2.50) 

100 

4c  0.0261 
(7.87)  84 

4d 
0.0261 
(8.23)  84 

4e 0.0174 
(5.73)  67 

*Minimum doses induced maximum % protection in the observed period.
** % protection against seizures induced by pentylenetetrazole. 
 

The  anticonvulsant  profile  of  1‐acetyl‐5‐benzyl  or  5‐(4‐
alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acids  series  (8a­e, 
Table 3) showed that compound 8d displayed 100% protection 
at dose level of 0.05mmol/kg b. wt., nearly 3‐fold more potent 
than  the  reference  drug  gabapentin  (0.14  mmol/kg  b.  wt.), 
while  8b  and  8e  exhibited  84%  protection  potential  at  dose 
level of 0.05 and 0.065 mmol/kg b.wt., respectively. Meanwhile 
8c  showed  67%  protection  at  dose  level  of  0.065  mmol/kg 
b.wt.  On  the  other  hand,  1‐acetyl‐5‐  benzyl‐pyrrolidine‐3‐
carboxylic acid (8a) gave 33% protection at dose level of 0.05  
mmol/kg  b.wt.  compared  with  gabapentin  (0.14  mmol/kg 
b.wt.). The anticonvulsant potential for the different congeners 
showed the following decreasing order: 8d >8b >8e >8c >8a. 

 
Table  3.  Anticonvulsant  activity  of  1‐acetyl‐5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐
benzyl)–pyrrolidine‐3‐carboxylic acids (8a­e) using sc PTZ‐induced seizures 
in adult male albino mice. 

Compound No.  Dose*, mmol/ kg b.wt. 
(mg/ kg b.wt.) 

% Protection** 

Control  - 0

Gabapentin 
0.14 

(25.00)  100 

I  0.07 
(30.00) 

100 

II 0.04 
(15.00)  100 

III 0.01 
(3.97) 

100 

8a 0.05 
(12.35)  33 

8b 
0.05 

(13.85)  84 

8c  0.065 
(18.92) 

67 

8d 
0.05 

(15.25)  100 

8e  0.065 
(20.80) 

84 

*Minimum doses induced maximum % protection in the observed period.
** % protection against seizures induced by pentylenetetrazole. 

 
Also,  the  results  of  the  anticonvulsant  activity  of  1‐H‐5‐

benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
hydrochlorides (9a­e, Table 4) showed that compound 1‐H‐5‐
(4‐butoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic acid hydrochloride 
(9e)  exhibited  100%  protection  at  dose  level  of  0.0261 
mmol/kg b.wt., while compounds 9a­d exerted 72, 67, 67 and 
63%  protection,  respectively  at  the  same  dose  (0.0261 
mmol/kg b.wt.)  as  compared with gabapentin  (0.14 mmol/kg 
b.wt.).  The  different  congeners  of  this  series  showed 
anticonvulsant potential  in the following decreasing order: 9e 
>9a> 9b =9c >9d. 

Table  4.  Anticonvulsant  activity  of  1‐H‐5‐benzyl  or  5‐(4‐  alkoxy‐benzyl)‐
pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid  hydrochlorides  (9a­e)  using  sc  PTZ‐induced 
seizures in adult male albino mice. 

Compound No.  Dose*, mmol/kg b.wt. 
(mg/kg b.wt.) % Protection** 

Control - 0

Gabapentin 
0.14 

(25.00)  100 

I  0.07 
(30.00) 

100 

II 
0.04 

(15.00)  100 

III 0.01 
(3.97) 

100 

9a 
0.0261 
(6.30)  72 

9b  0.0261 
(7.086) 

67 

9c  0.0261 
(7.45)  67 

9d 
0.0261 
(7.81)  63 

9e  0.0261 
(8.18)  100 

*Minimum doses induced maximum % protection in the observed period.
** % protection against seizures induced by pentylenetetrazole. 

 
4. Structure­activity relationship 
 

Regarding  the  structure‐activity  relationship  of  the  target 
compounds,  the  results  revealed  that  the  1‐H‐4‐hydroxy‐5‐
benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
hydrochlorides  (4a­e)  series  showed  higher  anticonvulsant 
activity than the other series 3a­e, 8a­e and 9a­e as well as the 
reference  standard.  The  most  potent  of  series  4a­e  is 
compound 4b which exhibited 100% protection at dose level of 
0.0087mmol/kg  b.wt.  which  is  about  16‐fold  that  of 
gabapentin. Moreover, compound 4b exhibited higher potency 
than  our  previously  reported  compounds  I­III  [16‐18].  Two 
compounds 4c, 4d showed 84% protection, one compound 4a 
exhibited 72% and the compound 4e exhibited 67% protection. 
In  series  4a­e,  it  could  be  deduced  that  the  presence  of  the 
carboxylic, hydroxyl and the free pyrrolidine amino groups all 
together,  in one and  the  same  compound,  is  a  requirement  to 
achieve  potent  anticonvulsant  potential.  Mostly,  the 
substitution of the phenyl ring at the 4‐position with an alkoxy 
group resulted  in a better activity  than the unsubstituted one. 
Meanwhile, the presence of acetyl group in 1‐acetyl‐4‐hydroxy‐
5‐benzyl  or  5‐(4‐alkoxy‐benzyl)‐pyrrolidine‐3‐carboxylic  acid 
series  3a­e,  resulted  in  a  decrease  in  the  anticonvulsant 
potential than series 4a­e. The presence of the acetyl group in 
series  8a­e  led  to  a  decrease  in  the  anticonvulsant  activity 
relative  to  series  9a­e.  Within  the  same  series  8a­e,  the 
substitution  of  the  phenyl  ring  resulted  in  increasing  the 
anticonvulsant  activity.  Meanwhile,  the  absence  of  hydroxyl 
group  in  series  9a­e  resulted  in  a  decrease  in  the 
anticonvulsant activity relative to series 4a­e. 
 
References 
 
[1]. Lindsay, J. M. Epilepsia 1971, 12, 47‐54. 
[2]. Blume, W.; Lüders, H.; Mizrahi, E.; Tassinari, C.; Boas, W. V. E.; Engle, J. 

Epilepsia 2001, 42, 1212‐1218. 
[3]. Fisher, R.; Boas, W. V. E.; Blume, W.; Elger, C.; Genton, P.; Lee, P.; Engel, 

J. Epilepsia 2005, 46, 470‐472.  
[4]. Engel,  Jr.  J.;  Padley,  T.  A.;  “Epilepsy  a  comprehensive  text  book” 

Lippincott‐Raven, Philadelphia, 1998. 
[5]. Baker, G. A.; Hargis, E.; Hsih, M. M.‐S.; Mounfield, H.; Arzimanoglou, A.; 

Glauser,  T.;  Pellock,  J.;  Lund,  S. Epilepsy and Behavior 2008, 12,  395‐
401. 

[6]. Ismail, M. A. H.; Aboul‐Enein, M. N.; Abouzid, K. A. M.; Abou El Ella, D. 
A.; Ismail, N. S. M. Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 3739‐3746. 

[7]. Sircar, S. S. G. J. Chem. Soc. 1927, 1252‐1256. 
[8]. Long, M. J. Amer. Chem. Soc. 1951, 73, 4895‐4898. 
[9]. Marshall, P. G.; Vallance, D. K. J. Pharm. Pharmacol. 1954, 6, 740‐746. 
[10]. Waser, V. P. G.; Ganz, A. J.; Pfirmann, R. W.  Arzneim.­Forsch. 1977, 27, 

1942‐1953. 



Aboul­Enein et al. / European Journal of Chemistry 1 (2) (2010) 102­109  109 
 

 
 

[11]. Noyer, M.; Gillard, M.; Matagne, A. Eur.  J. Pharmacol. 1995, 286,  137‐
146. 

[12]. Goodman;  Y.;  Mattson,  M.  P.  J.  Neurochem.  1996,  66,  869‐72;  Chem. 
Abst. 1996, 124, 165104d. 

[13]. Labouta, I. M.; Jacobsen, P.; Thorbek, P.; Krogsgaard‐ Larsen, P.; Hjeds, 
H. Acta Chemica Scandinavica 1982, B 36, 669‐74. 

[14]. Rogawski, M. Br. J. Pharmacol. 2008, 154, 1555‐1557. 
[15]. Matagne,  A.;  Margineanu,  D‐G.;  Potschka,  H.;  Loscher,  W.;  Michel,  P.; 

Kenda, B.; Klitgaard, H. Eur. J. Pharmacol. 2009, 614, 30‐37.  
[16]. Aboul‐Enein,  M.  N.;  El‐Azzouny,  A.  A.;  Abdallah,  N.  A.;  Maklad,  Y.  A.; 

Attia, M. I.; Ebeid, M. Y. Sci. pharm. 1997, 65,  225‐245. 
[17]. Aboul‐Enein,  M.  N.;  Ismail,  M.  A.  H.;  Maklad,  Y.  A.;  Mohamed,  N.  S. 

Egypt. Pharm. J. 2003, 2, 94‐121. 
[18]. Aboul‐Enein,  M.  N.;  El‐Azzouny,  A.  A.;  Safwat,  H.  M.;  Saleh,  O.  A.; 

Maklad, Y. A. Egypt. Pharm. J. 2005, 4, 549‐578.  
[19]. Balenovic, K.; Bregent, N. J. Org. Chem.1964, 19, 1589‐1592. 
[20]. Satzinger,  G.;  Hartenstien,  J.;  Herrmann,  M.;  Heldt,  W.  U.  S.  Patent. 

1977, 4,024, 175. 
[21]. Keberel, H.; Faigle, J. W.; Wilhelm, M. U. S. Pat. 1969, 3,471, 548. 
[22]. Aboul‐Enein,  M.N.;  Khalifa,  M.;  El‐Difrawy,  S.M.  Pharm.  Acta  Helv. 

1973, 48, 405‐411. 
[23]. Aboul‐Enein, M. N.; El‐Difrawy, S. M.; Gadalla, K. Z.; Macklouf, A. A.; El 

Sayed, M. E. Egypt. J. Pharm. Sci. 1990, 31, 29‐40. 
[24]. Aboul‐Enein, M.  N.;  El‐Difrawy,  S. M.; Nofal,  Z. M.;  El‐Azzouny,  A.  A. 

Acta Pharm. Suec. 1982, 19, 309‐316. 
[25]. Pandeya, S.  N.; Yogeeswari, P; Stables, J. P. Eur. J. Med.Chem. 2000, 35, 

879‐886.  c) Parmar,  S.  S.; Gupta, A. K.; Gupta, T. K.;  Stenberg, V.  I.  J. 
Pharm. Sci. 1975, 64, 154‐157. 

[26]. Hassert,  G.  L.;  Poutsiaka,  J.W.;  Papandrianos,  D.;  Burke,  J.C.;  Carver, 
B.V. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1961, 3, 726‐741. 

[27]. Lado, F. A.; Sperber, E. F.; Moshe, S. L. Epilepsia 2001, 42, 458‐463.