CN100554273C

CN100554273C - 一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物及其制法和用途

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Publication number: CN100554273C
Application number: CNB2006100901338A
Authority: CN
Inventors: 李华民; 裴强; 吴建平; 何兰; 石建功; 赵和平
Original assignee: Beijing Normal University
Current assignee: Beijing Normal University
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: CN101092431A

Abstract

本发明涉及一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物，其为螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]，该含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的结构式如式I所示。本发明利用α-羟基取代膦酸酯与外消旋底物5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮作用，发生串联的双Michael加成和分子内亲核取代反应，得到一对含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的非对映异构体。本发明提供的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物对人卵巢癌细胞和人胃癌细胞有较好的抑制作用，其IC₅₀分别为6.21×10^-6g/mL和3.81×10^-6g/mL，可应用于制备抗卵巢癌和胃癌肿瘤的药物。

Description

一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物及其制法和用途

李华民，裴强，何兰，石建功，赵和平

技术领域

本发明涉及一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物，具体地说是涉及一种螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]，及其制备方法和用途。

背景技术

在对具有生物活性的天然产物的研究中发现，这类天然产物中很多都含有螺环/环丙烷类的结构。如：Ayer等人曾经从漂浮类海藻Arthropsis truncate(fungiimperfect，Hyphomycetes)中分离出12种新的多酮类代谢产物，其中四种化合物Arthropsolide A--D具有特殊的α-氧杂螺环[4，5]癸烷骨架，这和已知的具有抗癌活性的α-氮杂螺环[4，5]癸烷骨架体现出惊人的相似。又如：含有螺环结构的TSAO(tert-butyldimethylspiroaminooxathiolediocide)衍生物是一类很引人注目的抗艾滋病新药，它们能使HIV的有关酶失去活性，无法合成蛋白，从而阻止其繁殖。

许多有机磷类化合物具有显著的生物活性，从而广泛的应用于农药、医药等领域。

人们试图将上述两类化合物结合起来，即将磷官能团引入螺环/环丙烷结构，期望可以筛选出活性更高的化合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗癌活性的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的方法。

本发明的再一目的在于提供所述的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的用途。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物，其为螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]，该含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的结构式如式I所示。

式I

本发明提供一种上述含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的制备方法，其合成路线如图1所示，具体步骤包括：

1)羟基丁烯内酯(化合物2)的合成

将新蒸糠醛(化合物1)236g(2.46mol)溶于2300mL 95％乙醇中，加入2g玫瑰红(Rose Bengal)作为光敏剂，通入氧气，用1000W碘钨灯照射，温度保持在23～27℃，磁搅拌，TLC(薄层层析法)跟踪反应，反应约需40h；停止反应后，在旋转蒸发仪上旋蒸去乙醇，得酒红色稠液，冷冻后析出黄色固体，快速抽滤，干燥得浅黄色固体；石油醚重结晶，得到羟基丁烯内酯(化合物2)，白色针状晶体158g，产率64％，熔点54～55℃；

2)5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)的合成

将20g(200mmol)羟基丁烯内酯(化合物2)溶于80mL甲醇中，油浴加热回流(约72h)，TLC跟踪反应；反应结束后，在旋转蒸发仪上旋蒸除去甲醇，得到粗产品；减压蒸馏或快速柱层析(石油醚/丙酮＝20∶1)，得到5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)，无色液体，16g，产率70％；

3)5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)的合成

将5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)16g(140.4mmol)溶于140mL苯中，再缓慢滴加Br₂，室温下搅拌均匀，冰水浴降温至0℃，慢慢滴加吡啶，加完后，撤下冰水浴，常温搅拌，反应约1.5h；反应完毕后，加入50mL水，使溴化氢吡啶盐溶解，分出有机层，用饱和食盐水洗涤，再加入无水硫酸镁干燥；过滤，减压蒸去溶剂，得到粗产品减压蒸馏或快速柱层析(石油醚/丙酮＝20∶1)，得到5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)，淡黄色色液体，20g，产率73.8％；

4)α-羟基取代膦酸酯(化合物5)的合成

将亚磷酸二乙酯20mmol加到11.0g粉末状的无水碳酸钾和1.3g四丁基溴化胺(TBAB)的40mL CH₂Cl₂悬浮液中，搅拌10min后加入对甲基苯甲醛22mmol，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至亚磷酸二乙酯消失，终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用CH₂Cl₂(3×20mL)萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析(石油醚∶乙酸乙酯＝10∶1)分离，得到α-羟基取代膦酸酯(化合物5)，4.95g，产率96.0％；

5)螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)](化合物6A)的合成

将α-羟基取代膦酸酯(化合物5)3.0mmol加到3.31g粉末状的无水碳酸钾和0.97g四丁基溴化胺(TBAB)的25mL乙腈悬浮液中，搅拌20min后加入5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)1.27g(6.6mmol)，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)消失；终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用乙酸乙酯(3X20mL)萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析(石油醚∶乙酸乙酯＝10∶1)分离，得到螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6A和其非对映异构体螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-R^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6B。

本发明提供的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物化合物6A对人卵巢癌细胞和人胃癌细胞有较好的抑制作用，其IC₅₀分别为6.21×10^-6g/mL和3.81×10^-6g/mL，可应用于制备抗卵巢癌和胃癌肿瘤的药物。

与现有技术相比，本发明在前人研究的基础上，利用α-羟基取代膦酸酯与外消旋底物5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮作用，发生串联的双Michael加成和分子内亲核取代反应，得到一对含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的非对映异构体。此研究不仅成功地将磷官能团引入螺环/环丙烷结构，有望为筛选出活性更高的化合物提供理论依据，并通过X单晶衍射确定了产物的构型。本发明发现了螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6A具有抗癌活性。

附图说明

图1是本发明的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的合成路线示意图。

具体实施方式

下述实施例中的糠醛、碳酸钾、四丁基溴化胺、对甲基苯甲醛、亚磷酸二乙酯、玫瑰红均购于北京试剂公司，溶剂均购于北京化工厂。

实施例1、羟基丁烯内酯(化合物2)的合成

将新蒸糠醛(化合物1)236g(2.46mol)溶于2300mL 95％乙醇中，加入2g玫瑰红(Rose Bengal)作为光敏剂，通入氧气，用1000W碘钨灯照射，温度保持在23～27℃，磁搅拌，TLC(薄层层析法)跟踪反应，反应约需40h；停止反应后，在旋转蒸发仪上旋蒸除去乙醇，得酒红色稠液，冷冻后析出黄色固体，快速抽滤，干燥得浅黄色固体；石油醚重结晶，得到羟基丁烯内酯(化合物2)，白色针状晶体158g，产率64％，熔点54～55℃。

实施例2、5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)的合成

将20g(200mmol)羟基丁烯内酯(化合物2)溶于80mL甲醇中，油浴加热回流(约72h)，TLC跟踪反应；反应结束后，在旋转蒸发仪上旋蒸除去甲醇，得到粗产品；减压蒸馏或快速柱层析(石油醚/丙酮＝20∶1)，得到5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)，无色液体，16g，产率70％。

实施例3、5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)的合成

将5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)16g(140.4mmol)溶于140mL苯中，再缓慢滴加Br₂，室温下搅拌均匀，冰水浴降温至0℃，慢慢滴加吡啶，加完后，撤下冰水浴，常温搅拌，反应约1.5h；反应完毕后，加入50mL水，使溴化氢吡啶盐溶解，分出有机层，用饱和食盐水洗涤，再加入无水硫酸镁干燥；过滤，减压蒸去溶剂，得到粗产品减压蒸馏或快速柱层析(石油醚/丙酮＝20∶1)，得到5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)，淡黄色色液体，20g，产率73.8％。

实施例4、α-羟基取代膦酸酯(化合物5)的合成

将亚磷酸二乙酯20mmol加到11.0g粉末状的无水碳酸钾和1.3g四丁基溴化胺(TBAB)的40mL CH₂Cl₂悬浮液中，搅拌10min后加入对甲基苯甲醛22mmol，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至亚磷酸二乙酯消失，终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用CH₂Cl₂(3×20mL)萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析(石油醚∶乙酸乙酯＝10∶1)分离，得到α-羟基取代膦酸酯(化合物5)，4.95g，产率96.0％。

实施例5、螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6A的合成

将α-羟基取代膦酸酯(化合物5)3.0mmol加到3.31g粉末状的无水碳酸钾和0.97g四丁基溴化胺(TBAB)的25mL乙腈悬浮液中，搅拌20min后加入5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮(化合物3)1.27g(6.6mmol)，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮(化合物4)消失；终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用乙酸乙酯(3X20mL)萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析(石油醚∶乙酸乙酯＝10∶1)分离，得到螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6A，白色晶体，400mg，产率23.7％，和其非对映异构体螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-R^*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6B。

化合物6A：m.p.164～166℃，R_f＝0.22(石油醚∶丙酮＝4∶1)。

IR(KBr)

/cm^-1：3056(Ar-H)，1791(C＝O)，1636，1510，1445，1247(P＝O)。

¹H NMR(500MHz，CDCl₃)δ：1.22(t，J＝7.0Hz，3H，OCH₂CH₃)，1.30(t，J＝7.0Hz，3H，OCH₂CH₃)，2.40(s，3H，CH₃)，3.19(s，1H，CH)，3.28(s，3H，OCH₃)，3.65(s，3H，OCH₃)，3.80～3.90(m，1H，OCH₂)，3.90(s，1H，O-CH)，4.03～4.08(m，3H，OCH₂)，4.57(d，J＝15.2Hz，1H，P-CH)，4.93(s，1H，O-CH-O)，6.16(s，1H，O-CH-O)，7.24(d，J＝7.6Hz，2H，Ar-H)，7.34(d，J＝7.4Hz，2H，Ar-H)。

¹³C NMR(125MHz，CDCl₃)δ：16.1(P-OCH₂CH₃)，21.2，34.4，37.9，38.8，56.7，56.8，62.9(d，²J_pc＝7.0Hz，P-OCH₂)，63.7(d，²J_pc＝6.7Hz，P-OCH₂)，78.5～79.9(d，¹J_pc＝168.1Hz，P-CH)，83.0(d，³J_pc＝12.0Hz)，101.3(O-C-O)，104.5(O-C-O)，128.1，128.0，129.6，130.6，139.5，167.9(C＝O)，168.5(C＝O)。

EIMS，m/z(％)：565(M⁺，C₂₂H₂₈ ⁸¹BrO₁₀P⁺，3.2)，563(M⁺，C₂₂H₂₈ ⁷⁹BrO₁₀P⁺，3.2)，427(C₁₈H₁₈ ⁸¹BrO₇ ⁺，32)，425(C₁₈H₁₆ ⁷⁹BrO₇ ⁺，32)，307(C₁₀H₁₀ ⁸¹BrO₆ ⁺，7.0)，305(C₁₀H₁₀ ⁷⁹BrO₆ ⁺，7.0)，275(C₉H₇ ⁸¹BrO₅ ⁺，12)，273(C₉H₇ ⁷⁹BrO₅ ⁺，12)，247(C₈H₆ ⁸¹BrO₄ ⁺，14)，245(C₈H₆ ⁷⁹BrO₄ ⁺，14)，219(C₇H₆ ⁸¹BrO₃ ⁺，72)，217(C₇H₆ ⁷⁹BrO₃ ⁺，72)，139(C₄H₁₂O₃P⁺，35)，105(C₃H₁₀O₃P⁺，100)。

元素分析(％，C₂₂H₂₈BrO₁₀P计算值)：C，47.11(46.99)，H 5.27(5.02).

实施例6、化合物6A的抗癌活性筛选实验

实验用癌细胞

结肠癌细胞(HCT-8)，肝癌细胞(BEL-7402)，人胃癌细胞(BGC-823)，肺腺癌细胞(A549)和人卵巢癌细胞(A2780)，均由北京药物研究所提供。

实验药物

将待测的样品(化合物6A)用DMSO溶解，配制成浓度分别为3mg/mL和30mg/mL(含DMSO≤3％)的溶液，4℃冰箱中保存供实验使用。

培养基

PDA培养基：马铃薯50g，葡萄糖5g，琼脂5g，加水至250mL；按常规方法配制，活化菌种使用。

沙氏液基(SDB)：葡萄糖2g，蛋白质1g，加水至100mL；按常规方法配制，试管药基稀释实验法使用。

实验方法

(1)药物稀释液的制备：各浓度的药液用沙氏液基稀释10倍，然后再以该浓度为初浓度，倍比稀释，实验药物浓度的终浓度为3000-46.9ug/mL和300-4.69ug/mL。

(2)菌悬液的制备：受试菌株(实验用癌细胞)经PDA培养基活化，取菌落于2ml蒸馏水中制成菌悬液，震荡15秒，用血细胞计数板将其浓度调至1×10⁴-2×10⁴CFU/mL。

(3)取配好的药物稀释液，由高浓度至低浓度每试管中依次加入1mL溶液，以含3％DMSO的沙氏液基作为溶剂对照，以沙氏液基不加药物为空白对照，用接种环分别将各菌悬液10uL接种于试管中，置27-30℃恒温箱中培养。

(4)结果的判定：经恒温培养分别于24h，48h，72h，96h，124h和148h观察结果，在不搅动的情况下肉眼判定，溶液清晰透明视为癌细胞完全不生长，取完全不生长管最低药物浓度为最低抑菌浓度(MIC)。

实验结果

化合物6A对结肠癌细胞(HCT-8)，肝癌细胞(BEL-7402)，人胃癌细胞(BGC-823)，肺腺癌细胞(A549)和人卵巢癌细胞(A2780)的抑制作用列于表1。

表1、抗癌活性试验结果IC₅₀(g/mL)

由实验结果可以看出，化合物6A对人卵巢癌细胞(IC₅₀＝6.21×10^-6g/mL)和人胃癌细胞(IC₅₀＝3.81×10^-6g/mL)有较好的抑制作用，可应用于制备抗卵巢癌和胃癌肿瘤的药物。

Claims

1、一种含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物，其为螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]，该含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的结构式如式I所示：

式I。

2、一种权利要求1所述的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物的制备方法，包括如下的步骤：

1)羟基丁烯内酯的合成

将新蒸糠醛236g溶于2300mL 95％乙醇中，加入2g玫瑰红作为光敏剂，通入氧气，用1000W碘钨灯照射，温度保持在23～27℃，磁搅拌，TLC跟踪反应，反应约需40h；停止反应后，在旋转蒸发仪上旋蒸去乙醇，得酒红色稠液，冷冻后析出黄色固体，快速抽滤，干燥得浅黄色固体；石油醚重结晶，得到羟基丁烯内酯，白色针状晶体158g，产率64％，熔点54～55℃；

2)5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮的合成

将20g羟基丁烯内酯溶于80mL甲醇中，油浴加热回流，TLC跟踪反应；反应结束后，在旋转蒸发仪上旋蒸除去甲醇，得到粗产品；减压蒸馏或快速柱层析，得到5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮，无色液体，16g，产率70％；

3)5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮的合成

将5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮16g溶于140mL苯中，再缓慢滴加Br2，室温下搅拌均匀，冰水浴降温至0℃，慢慢滴加吡啶，加完后，撤下冰水浴，常温搅拌，反应1.5h；反应完毕后，加入50mL水，使溴化氢吡啶盐溶解，分出有机层，用饱和食盐水洗涤，再加入无水硫酸镁干燥；过滤，减压蒸去溶剂，得到粗产品减压蒸馏或快速柱层析，得到5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮，淡黄色色液体，20g，产率73.8％；

4)α-羟基取代膦酸酯的合成

将亚磷酸二乙酯20mmol加到11.0g粉末状的无水碳酸钾和1.3g四丁基溴化胺的40mL CH₂Cl₂悬浮液中，搅拌10min后加入对甲基苯甲醛22mmol，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至亚磷酸二乙酯消失，终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用CH₂Cl₂萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析分离，得到α-羟基取代膦酸酯，4.95g，产率96.0％；

5)螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]的合成

将α-羟基取代膦酸酯3.0mmol加到3.31g粉末状的无水碳酸钾和0.97g四丁基溴化胺的25mL乙腈悬浮液中，搅拌20min后加入5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮1.27g，继续室温搅拌，TLC跟踪，直至5-甲氧基-3-溴-2(5H)-呋喃酮消失；终止反应；加入30mL蒸馏水，使K₂CO₃完全溶解；然后用乙酸乙酯萃取，合并有机层，并用无水MgSO₄干燥；减压蒸除溶剂，得粗产品，该粗品经硅胶柱层析分离，得到螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-S*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6A和其非对映异构体螺[1-溴-4-甲氧基-5-氧杂-6-氧代-双环[3.1.0]己烷-2，2′-(3′-R*-二乙氧基-α-对甲基苄氧基膦酸酯基-4′-甲氧基丁内酯)]化合物6B。

3、一种权利要求1所述的含有螺环/环丙烷结构有机磷衍生物在制备抗卵巢癌和胃癌肿瘤的药物中的用途。