CN100484940C

CN100484940C - 一类水溶性喜树碱衍生物及其制备方法和应用

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Publication number: CN100484940C
Application number: CNB2007100666883A
Authority: CN
Inventors: 杨波; 吕伟; 何俏军; 罗宇
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: CN101007809A

Abstract

本发明公开的一类水溶性喜树碱衍生物是具有式(I)的化合物，以及该类化合物的单一异构体、对映体以及有关混合物、药用盐类以及活性代谢产物，其中R1和R2如说明书中定义。采用在有机磷配体和碱存在下，7-氯代喜树碱利用钯催化进行Sonogashira反应制备。本发明的一类水溶性喜树碱衍生物对多种肿瘤细胞株均有明显的抗肿瘤作用，可在制备治疗肿瘤药物中应用。

Description

一类水溶性喜树碱衍生物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及具有抗肿瘤活性的化合物，特别涉及水溶性喜树碱衍生物、它们的制备方法及作为药物在肿瘤治疗中的作用。

背景技术

喜树碱(化合物1)由Wall等人(J.Am.Chem.Soc.，1966，88，3888)首次从喜树中提取分离得到，是一种吡咯[3，4-b]喹啉类生物碱，其结构中含有五个环，E环的20位有一个S型手性中心，旁边有一个内酯结构。喜树碱对胃癌、直肠癌等有一定疗效，但其水溶性、酯溶性都很差，毒副反应大，因而中止了临床研究。

化合物1

喜树碱虽是一种生物碱，但其并不能和其他的酸成盐达到水溶性目的。因此人们合成了许多喜树碱类似物，目的是获得低毒性并且有水溶性的化合物。现在市场上已有两个喜树碱类药物上市，一个是依立替康，被用来治疗多种实体瘤，主要是用来治疗肠癌。另一个药物是拓扑替康，其盐酸盐具有很好的水溶性，现在在临床上主要是用来治疗卵巢癌，进行也被用来治疗非小细胞肺癌。另外，还有其他很多药物正在进行临床研究，例如9—硝基喜树碱、9—氨基喜树碱，BNP—13503，Silatecan，Gimitecan，Lurtotecan等等。

通过对喜树碱类化合物结构改造所得到的结果进行分析总结，可以得到以下结论：

1)喜树碱20位的S构型的内酯环是活性所必需的；2)在喜树碱的9、10、7三个位子上引入基团可以增加抗肿瘤活性；3)在11、12、5上引入取代基大多的情况可以使活性降低。对现在临床和临床研究的药物进行分析，可以发现在7位上引入相应的取代基可增加抗肿瘤活性，例如：临床使用的依立替康是7—乙基—10—羟基喜树碱(SN38)的水溶性的前药(Fig1)，也就是说在7位上引入简单的乙基就可以增加抗肿瘤活性(US4604463)。

正在临床研究的Gimitecan(J.Med.Chem.，2001，44，3264)、Silatecan(J.Med.Chem.，2000，43，3970)、BNP-1350(Ann.N.Y.Acad.Sci.，2000，922，175)、Lurtotecan(J.Med.Chem.，1998，41，2216)、CDK—602(Proc.Am，Soc.Clin.Oncol.，2003 22，1877)均是喜树碱7位取代的类似物(Fig 2)。

所以，可以肯定地说明，在喜树碱7位上引入适当的基团可以增加抗肿瘤活性。

通常在喜树碱7位上引入取代基大都采用Minisci反应，反应通式如下所示(反应式1)：

反应式1

最近Hausheer，F，M等人报道了利用7—三氟甲磺酰氧代喜树碱和三甲基硅基乙炔的Sonogashira反应(W09835940)，见反应式2。然而这个反应条件并不能制备其他的含炔基取代的喜树碱衍生物。

反应式2

发明内容

本发明的目的是提供一类水溶性喜树碱衍生物及其制备方法和应用。

本发明的一类水溶性喜树碱衍生物是具有式(I)的化合物，以及该类化合物的单一异构体、对映体以及有关混合物、药用盐类以及活性代谢产物：

其中：R1和R2为C1至C6的直链或支链的烷基，或环烷基，或C6至C14的芳基，或含有杂原子的烷基，或R1和R2共同和N原子成环的取代基，R1和R2可以相同，也可以不相同。

在本发明的范围内，C1至C6的直链或支链烷基可以是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基以及它们的可能异构体，例如异丙基、异丁基、叔丁基。

C1-C6的环烷基可以是环丙基、环丁基、环戊基或环己基。

C6-C14的芳香基可以是苯基或萘基。

R1、R2和N原子成环的取代基可以是哌啶基、甲基哌嗪基、吗啉基或吡咯基。

上述取代基中，R1和R2可以是相同的，也可以是不同的。

本发明所涉及的化合物可特别优选下列化合物或下列化合物的无机酸或有机酸的盐：

7-(3’-二甲胺基丙炔基)喜树碱(CPT—11)；

7-(3’-二乙胺基丙炔基)喜树碱(CPT—12)；

7-(3’-二丙胺基丙炔基)喜树碱(CPT—13)；

7-(3’-二丁胺基丙炔基)喜树碱(CPT—14)；

7-(3’-二己胺基丙炔基)喜树碱(CPT—16)；

7-(3’-二异丙基胺基丙炔基)喜树碱(CPT—17)；

7-(3’-二叔丁基胺基丙炔基)喜树碱(CPT—18)；

7-(3’-二异丁基胺基丙炔基)喜树碱(CPT—19)；

7-(3’-哌啶基丙炔基)喜树碱(CPT—21)；

7-(3’-吗啉基丙炔基)喜树碱(CPT—22)；

7-(3’-吡咯基丙炔基)喜树碱(CPT—23)；

7-(3’-甲基哌嗪基丙炔基)喜树碱(CPT—24)。

上述的无机酸可以为盐酸或硫酸、有机酸可以为乙酸、三氟乙酸或三氟甲磺酸。

本发明的水溶性喜树碱衍生物制备方法，包括以下步骤：

7-氯代喜树碱(化合物2)在有机磷配体和碱存在下，利用钯催化进行Sonogashira反应，反应式如下所示：

其中R1和R2如上所述，反应式中所示的ligand是有机磷配体，配体的用量在0.01-1当量之间，钯催化剂为零价钯或二价钯，钯催化剂用量在0.01-1当量之间，碱的用量在1—10当量，反应溶剂选用二甲基甲酰胺、甲苯或乙腈，反应温度在40—150℃之间。

化合物2可按文献报道的方法(US6825194)所提及的方法制备。

式(2)所述化合物为已知化合物，一般有机化学工作者可以使用丙炔基溴和相应的氨基物反应得到。

利用Sonogashira反应可以制备结构式(3)的化合物，式(3)中的20位上的乙酰基可容易地利用酸催化脱去，也可以利用碱催化脱去，本领域的技术人员借助文献中的方法完成。

本发明制备方法，所说的有机磷配体可以选自PPh3，DPPF，DPPD，BINAP或tri-tolylphosphine，最好以BINAP为配体，配体的优化用量为0.10当量。

所说的钯催化剂优选醋酸钯和氯化钯，钯催化剂用量优选0.05当量。

所说的碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或吡啶。碱的优选用量为2当量。

本发明制备方法采用在有机磷配体和碱存在下，利用钯催化进行Sonogashira反应，反应并不需铜盐，例如氯化亚铜、碘化亚铜等催化，从而可以避免铜盐存在，而生成副产物。

本发明的水溶性喜树碱衍生物可用于制备治疗肿瘤的药物，这些化合物的化学特性使它们可以配成水溶性盐。根据需要按照药学领域的常规生产方法制备成口服、静脉、肌肉注射等剂型，适当时也可以使用介入疗法。

本发明的有益效果在于：合成工艺简单，成本低，水溶性好，有利于制备成各种药用剂型，抗瘤谱广，抗瘤活性高，治疗指数高，本发明的一类水溶性喜树碱衍生物对多种肿瘤细胞株均有明显的抗肿瘤作用，可在制备治疗肿瘤药物中应用。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：7-(3’-二甲胺基丙炔基)喜树碱(CPT—11)的制备

将500mg 7—氯—20—乙酰基喜树碱，40mg醋酸钯，220mg BINAP，325mg无水碳酸钾加入到烧瓶中，氮气保护，加入0.40ml3—二甲氨基丙炔，75mL甲苯，回流反应22小时，检测反应完全，冷却，过滤，减压蒸去甲苯，剩余物硅胶柱层析，氯仿:甲醇(200:1)洗脱，得7-(3’-二甲胺基丙炔基)-20-乙酰基喜树碱400mg.

上述产物加入到20mL的浓硫酸中，室温搅拌至反应完全，将反应混合物加入到碎冰中，用NaOH水溶液调至中性，氯仿萃取，柱层析，得250mg 7-(3’-二甲胺基丙炔基)喜树碱(CPT—11)

HNMR(CDCl₃)δ＝8.31(d，J＝8.1Hz，1H)，8.22(d，J＝8.7Hz，1H)，7.82(t，J＝8.2Hz，1H)，7.68(t，J＝7.8Hz，1H)，7.66(s，1H)，5.74(d，J＝16.2Hz，1H)，5.30(d，J＝16.2Hz，1H)，5.27(s，2H)，3.89(s，2H)，2.65(s，6H)，1.87(m，2H)，1.00(t，J＝7Hz，3H)

实施例2：7-(3’-哌啶基丙炔基)喜树碱(CPT—21)制备：

将500mg 7—氯—20—乙酰基喜树碱，40mg醋酸钯，220mgBINAP，325mg无水碳酸钾加入到烧瓶中，氮气保护，加入0.45ml 3—哌啶基丙炔，75mL甲苯，回流反应22小时，检测反应完全，冷却，过滤，减压蒸去甲苯，剩余物硅胶柱层析，氯仿:甲醇(200:1)洗脱，得7-(3’-哌啶基丙炔基)-20-乙酰基喜树碱460mg.

上述产物加入到20mL的浓硫酸中，室温搅拌至反应完全，将反应混合物加入到碎冰中，用NaOH水溶液调至中性，氯仿萃取，柱层析，得300mg 7-(3’-哌啶基丙炔基)喜树碱(CPT—21)

¹H NMR(300MHz，CDCl₃)：δ＝1.00(t，J＝7.5，3H)，1.71(m，6H)，1.87(m，2H)，2.69(t，J＝6，4H)，3.77(s，2H)，3.85(s，1H)，5.30(d，J＝15，1H)，5.31(s，1H)，5.75(d，J＝15，1H)，7.65(s，1H)，7.69(dd，J＝9，J＝6，1H)，7.84(dd，J＝9，J＝6，1H)，8.21(d，J＝9，1H)，8.33(d，J＝9，1H).MS(EI)：m/z＝469.

实施例3：7-(3’-二异丙基胺基丙炔基)喜树碱(CPT—17)

将500mg 7—氯—20—乙酰基喜树碱，40mg醋酸钯，220mgBINAP，325mg无水碳酸钾加入到烧瓶中，氮气保护，加入0.50ml 3—二异丙胺基丙炔，75mL甲苯，回流反应22小时，检测反应完全，冷却，过滤，减压蒸去甲苯，剩余物硅胶柱层析，氯仿:甲醇(200:1)洗脱，得7-(3’-二异丙基胺基丙炔基)-20-乙酰基喜树碱300mg.

上述产物加入到20mL的浓硫酸中，室温搅拌至反应完全，将反应混合物加入到碎冰中，用NaOH水溶液调至中性，氯仿萃取，柱层析，得150mg 7-(3’-二异丙基胺基丙炔基)喜树碱(CPT—17)。

¹H NMR(300MHz，CDCl₃)：δ＝1.06(t，J＝7.5，3H)，1.63(d，J＝6，12H)，1.89(m，2H)，3.77(s，1H)，3.99(m，2H)，4.44(s，2H)，5.30(d，J＝15，1H)，5.32(s，1H)，5.75(d，J＝15，1H)，7.67(s，1H)，7.88(dd，J＝9，J＝6，1H)，7.84(dd，J＝9，J＝6，1H)，8.26(m，2H).MS(EI)：m/z＝485.

本发明的一类水溶性喜树碱衍生物对多种肿瘤细胞株均有明显的抗肿瘤作用。受试的肿瘤细胞株包括人肝癌细胞株Bel-7402、人食道癌细胞株ECA-109、人白血病细胞株HL-60和K562、人乳腺癌细胞株MCF-7、人非小细胞肺癌细胞株A549、人前列腺癌细胞株PC-3、人口腔癌细胞株KB、人脑癌细胞株U251、人胃癌细胞株SGC-7901，将上述处于对数生长期的肿瘤细胞，以2×10⁴个/ml接种于96孔培养板中，培养24h后，分别加入六种不同浓度的CPT-21，CPT-11，CPT-14，CPT-17，CPT-23(0.016-10.0μg/ml)10.0μl，每个浓度设3个复孔。细胞在37℃，5％ CO₂培养箱中孵育48小时后，加入浓度为5mg/ml的MTT溶液10μl，继续培养4小时。吸去上清液，加入100μl DMSO摇匀，用酶标仪于570nm波长下测定各孔的OD值，细胞抑制率的计算公式为：细胞抑制率％＝(对照组OD值—用药组OD值)/对照细胞OD值×100％。用Bliss法求出IC₅₀，求得的IC₅₀(M)值见下表：

本发明化合物对SGC7901胃癌移植瘤有较好的抗肿瘤活性。将受试裸鼠分为空白对照组，irinotecan 10mg/kg，CPT-21 10mg/kg和CPT-21 5mg/kg。10mg Irinotecan溶于10ml的生理盐水，即1mg/ml；4.0mg CPT-21溶于4ml蒸馏水后与8μl浓盐酸混合，再加适量的氢氧化钠溶液调整PH值为7左右，即1mg/ml；将CPT-21 1mg/ml稀释一倍作为CPT-215mg/kg组的受试药。各组腹腔注射(i.p.)受试药物0.1ml/10g，每隔二到三天给药一次。实验结果见下表：

本发明的水溶性喜树碱衍生物对小鼠的急性毒性实验中发现，其LD50为600mg/kg，治疗指数大于100。

Claims

1.一类水溶性喜树碱衍生物的制备方法，其特征是：反应式中化合物2的7-氯代喜树碱在有机磷配体和碱存在下，利用钯催化进行Sonogashira反应，反应式如下所示：

式(1)、式(2)和式(3)中，R1和R2为C1至C6的直链或支链的烷基，或环烷基，或C6至C14的芳基，或含有杂原子的烷基，或R1和R2共同和N原子成环的取代基，R1和R2可以相同，也可以不相同；

反应式中所示的ligand是有机磷配体，配体的用量在0.01-1当量之间，钯催化剂为零价钯或二价钯，钯催化剂用量在0.01-1当量之间，碱的用量在1—10当量，反应溶剂选用二甲基甲酰胺、甲苯或乙腈，反应温度在40—150℃之间。

2.根据权利要求1所述的一类水溶性喜树碱衍生物的制备方法，其特征是所说的有机磷配体选自PPh3，DPPF，DPPD，BINAP或tri-tolylphosphine；所说的碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或吡啶。