CN101239918B

CN101239918B - β-榄香烯二胺类衍生物及其合成方法和应用

Info

Publication number: CN101239918B
Application number: CN200710037160A
Authority: CN
Inventors: 沈玉梅; 任云峰; 成康民; 孙艳红; 王谋华
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: CN101239918A

Abstract

本发明公开了一类如式I所示的β-榄香烯二胺衍生物及其药学上可接受的盐；式I其中，R₁、R₂独自地为H或-NH(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNH-Boc，但不同时为H；Boc为叔丁氧基羰基；m为1～3的整数；n为0～112的整数。本发明还公开了本发明的β-榄香烯二胺衍生物的合成方法：将β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNHBoc溶于溶剂中，加入碱性催化剂进行反应即可。本发明还公开了本发明的β-榄香烯二胺衍生物在制备抗癌药物，以及作为反应中间体在制备其它β-榄香烯衍生物中的应用。本发明的β-榄香烯二胺衍生物具有良好的水溶性，以及优于β-榄香烯的抗癌活性。

Description

β-榄香烯二胺类衍生物及其合成方法和应用

技术领域

本发明涉及一类新颖的β-榄香烯二胺衍生物及其药学上可接受的盐，及其合成方法和其在医药领域和β-榄香烯衍生物合成领域中的应用。

背景技术

癌症是目前严重危害人们生命健康的常见病，β-榄香(β-Elemene)是近年来我国首先从姜科植物温郁金(温莪术)的根茎中提取的抗癌有效成分，其分子式为C₁₅H₂₄，结构式如下：

β-榄香烯作为中药已经应用于临床，但由于水溶性极差，限制了它的临床应用，因此，如何提高其水溶性一直倍受关注。现有技术中，以通过合成β-榄香烯衍生物从而提高水溶性的工作为主。

贾卫民曾经对β-榄香烯的构效关系进行过系统研究，结果表明，β-榄香烯的抗癌活性和三个孤立双键及整个骨架结构密切相关，其衍生物的抗癌活性随水溶性增大而增强。贾卫民在其论文中通过氯代β-榄香烯合成了双取代的酯、醇、醚和叠氮衍生物(贾卫民，抗癌新药β-榄香烯及其衍生物的合成、结构和构效研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1991)。

董金华等报道了一系列β-榄香烯抗癌化合物(董金华，β-榄香烯系列抗癌化合物的研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1995；胡皆汉，程宝国，董金华等。β-榄香烯羟基类衍生物及其作为抗癌药物，CN：1052716C)。

专利文献CN1462745公开了β-榄香烯嘧啶类衍生物；专利文献CN1462746公开了β-榄香烯五元氮杂环衍生物及其合成方法；专利文献CN1153168公开了榄香烯羟基类衍生物及其用于制备抗癌药物的应用。

宫国梁合成了哌啶基和吗啉基β-榄香烯衍生物，进行了系列衍生物的合成探索(宫国梁，榄香烯类化合物的化学和新药学研究，中国科学院大连化学物理研究所硕士研究生毕业论文，1998年)。

褚长虎对芳杂环取代β-榄香烯单一异构体的合成做了有益的探索，得到了单一异构体化合物，产率较高，纯度亦很好(褚长虎，梁鑫淼，肖红斌等，β-榄香烯咪啶类衍生物的合成方法，CN：1462745A；褚长虎，梁鑫淼，肖红斌等，β-榄香烯五元氮杂环衍生物及其合成方法，CN：1181063C)。

万伯顺，肖远胜等利用组合化学的方法合成了一系列衍生物，其中的一个重要的中间体是β-榄香烯哌嗪衍生物(肖远胜，拟除虫菊酯及β-榄香烯衍生物的平行合成及活性评价，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，2004；万伯顺，肖远胜，吴凡，梁鑫淼，一种用于合成含氮杂环β-榄香烯衍生物的中间体化合物及其制备方法，中国专利2006，CN1936993；万伯顺，肖远胜，吴凡，梁鑫淼，一种含氮杂环β-榄香烯哌嗪烷基类衍生物制备及其应用，中国专利2006，CN1736991；万伯顺，肖远胜，吴凡，梁鑫淼，一种含氮杂环β-榄香烯哌嗪酰胺类衍生物制备及其应用，中国专利2006，CN1736994)。

发明内容

本发明的目的是公开一类新颖的β-榄香烯二胺衍生物及其药学上可接受的盐。

本发明的β-榄香烯二胺衍生物，如式I所示；

式I

其中，R₁、R₂独自地为H或-NH(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNH-Boc，但不同时为H；Boc为叔丁氧基羰基；m为1～3的整数；优选2和3；n为0～112的整数，优选8～44的整数。本发明的β-榄香烯二胺衍生物有下列如式HI～V所示的3种具体结构：

式III

式IV

式V

本发明中，所述药学上可接受的盐可为各种盐，如有机酸或无机酸与β-榄香烯二胺衍生物上的N形成的各种盐。

本发明的另一目的公开一种本发明的β-榄香烯二胺衍生物的合成方法，其包括下列步骤：将如式II所示的化合物β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNHBoc溶于溶剂中，加入碱性催化剂，进行反应即可。

式II

其中，X₁、X₂独自地为H或Cl，但不同时为H；m为1～3的整数，优选2和3；n为0～112的整数，优选8～44的整数。

本发明合成方法(以合成式III所示的化合物为例)的反应式为：

式VI

本发明中，所述的β-榄香烯氯代物可根据现有文献(如：贾卫民，抗癌新药β-榄香烯及其衍生物的合成、结构和构效研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1991)的方法合成。

本发明的合成方法中，所述的β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNHBoc的摩尔比无特殊要求，较佳的为1∶1～1∶10。

本发明的合成方法中，所述的碱性催化剂可为无机碱性催化剂和/或有机碱性催化剂。其中，所述的无机碱性催化剂较佳的为K₂CO₃、Na₂CO₃、KOH和/或NaOH；所述的有机碱性催化剂较佳的为1，8-二氮二环[5.4.0]-7-十一烯和/或1，5-二氮二环[4.3.0]-5-辛烯。所述的β-榄香烯氯代物与碱性催化剂的摩尔比较佳的为1∶1～1∶10。

本发明的合成方法中，反应温度较佳的为30～120℃，更佳的为70～90℃；反应时间较佳的为3～25小时，更佳的为8～15小时，溶剂较佳的为乙腈。

本发明的合成方法中，较佳的在反应物中还加入KI，以促进反应的进行。KI可以与氯代β榄香烯发生置换反应，从而使反应速度更快。所述的KI的摩尔量较佳的为β榄香烯氯代物摩尔量的5～30％，更佳的为15％。

本发明的合成方法制得的反应产物可通过下述方法提纯：将产物混合物冷却至室温后，加入饱和食盐水，然后用二氯甲烷萃取，干燥，过滤，减压蒸去溶剂，得淡黄色产品，经硅胶柱层析后，用石油醚和二氯甲烷梯度洗脱后即可得到纯化了的β-榄香烯二胺衍生物。

本发明的又一目的是公开本发明的β-榄香烯二胺衍生物在制备抗癌药物中的应用。

本发明的进一步目的是公开本发明的β-榄香烯二胺衍生物作为反应中间体在制备其它β-榄香烯衍生物中的应用。

本发明的积极进步效果在于：本发明的β-榄香烯二胺衍生物较β-榄香烯具有更好的水溶性和更佳的抗肿瘤药效、且无毒，生物利用度高。本发明的合成方法与现有方法相比，优选采用沸点较低的乙腈代替二甲基甲酰胺(DMF)，给后处理带来了方便，并且不必要求溶剂无水。本发明的β-榄香烯二胺衍生物可作为一种重要的反应中间体，用于合成其它类型的β-榄香烯衍生物。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1～9β-榄香烯二胺衍生物

表1给出了结构式如式I所示的β-榄香烯二胺衍生物实施例1～9。

式I

表1β-榄香烯二胺衍生物实施例1～9

参考实施例β-榄香烯氯代物的合成

根据文献(贾卫民，抗癌新药β-榄香烯及其衍生物的合成、结构和构效研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1991)的方法合成β-榄香烯氯代物，具体步骤如下：

将0.01mol β-榄香烯溶于10mL二氯甲烷中，加入2mL甲酸，温度控制在0～5℃，于2小时内缓慢滴加15mL次氯酸钠溶液，继续反应3～5小时。反应完毕，加入饱和的碳酸氢钠水溶液调节pH至7～8，将反应混合液静止分层，分出有机相，水相用3×10mL的二氯甲烷萃取，合并有机相，并用无水硫酸钠干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色油状物，经硅胶柱层析后可得到无色油状物，经气相色谱分析为β-榄香烯氯代物与β-榄香烯的混合物(简称β-榄香烯氯代混合物)，β-榄香烯氯代物的含量约为摩尔百分比40～50％。该反应混合物中的β-榄香烯氯代物主要有下列三种化合物：

由于β-榄香烯在这一步不易从β-榄香烯氯代混合物中分离，而其极性与最终产物β-榄香烯衍生物的极性相差很大，极易分离，故可将β-榄香烯氯代混合物直接用于反应。其中的β-榄香烯氯代物主要是单取代的，即上述式1和式2化合物的混合物(Cl-β-E)，其中主要的为式1化合物，而式2化合物的含量较少。以下实施例中的反应式以式1化合物为例。

方法实施例1β-榄香烯单取代乙二胺衍生物(式I化合物，其中n＝0，m＝1)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂CH₂CH₂NHBoc溶于乙腈中，加入K₂CO₃。β-榄香烯氯代物与NH₂CH₂CH₂NHBoc的摩尔比为1∶8；与K₂CO₃的摩尔比为1∶1；KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的15％。30℃下反应25小时，即可，鉴定结果如下：

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ1.00(s，3H)，1.38-1.77(m，6H)，1.44(s，9H)，1.69(s，3H)，1.97-2.02(m，1H)，2.10-2.23(m，1H)，3.71(s，2H)，3.95(s，4H)，4.56(s，1H)，4.77(s，1H)，4.89(d，J＝2.18，1H)，4.91(d，J＝8.42，1H)，5.30(s，1H)，5.35(s，1H)，5.79(dd，J＝17.72，10.55，1H).

方法实施例2β-榄香烯单取代己二胺衍生物(式I化合物，其中n＝0，m＝3)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂(CH₂CH₂)₃NHBoc溶于乙腈中，加入Na₂CO₃。β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂)₃NHBoc的摩尔比为1∶2；与Na₂CO₃的摩尔比为1∶10。120℃下反应3小时，即可，鉴定结果如下：

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，400MHz)，δ：0.99(s，3H)，1.25-1.80(m，15H)，1.44(s，9H)，1.71(s，3H)，2.01-2.11(m，1H)，2.97(t，J＝7.65，2H)，3.08(q，J＝6.34，2H)，3.64(s，2H)，4.58(s，1H)，4.82(s，1H)，4.88(s，1H)，4.92(d，J＝3.74，1H)，5.18(s，1H)，5.23(s，1H)，5.80(dd，J＝17.76，10.54，1H).

方法实施例3式I化合物(n＝2，m＝1)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂(CH₂CH₂O)₂CH₂CH₂NHBoc溶于乙腈中，加入KOH和KI。β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)₂(CH₂CH₂)₁NHBoc的摩尔比为1∶3；与KOH的摩尔比为1∶5；KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的5％。70℃下反应15小时，即可，鉴定结果如下：

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：1.00(s，3H)，1.30-1.53(m，10H)，1.44(s，9H)，1.53-1.65(m，2H)，1.71(s，3H)，1.85-1.92(m，2H)，2.08-2.23(m，2H)，2.88(t，J＝7.5，2H)，3.08(d，J＝4.61，2H)，3.54-3.63(m，2H)，4.58(s，1H)，4.83(s，1H)，4.89(s，1H)，4.91(d，J＝6.66，1H)，5.26(s，1H)，5.35(s，1H)，5.82(dd，J＝17.29，11.11，1H).

方法实施例4式I化合物(n＝8，m＝1)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂(CH₂CH₂O)₈CH₂CH₂NHBoc溶于乙腈中，加入NaOH和KI。β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)₈CH₂CH₂NHBoc的摩尔比为1∶5；与NaOH的摩尔比为1∶5；KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的30％。90℃下反应8小时，即可。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：0.93(s，3H，CH₃)，1.15-1.55(m，6H)，1.44(s，9H)，1.64(s，3H，CH₃)，1.90-2.06(m，2H)，2.95-3.01(m，2H)，3.08(q，J＝7.36，2H)，3.45-3.49(m，4H)，3.53-3.63(m，28H)，3.71-3.76(m，2H)，4.51(s，1H)，4.75(s，1H)，4.82(s，1H)，4.84(d，J＝6.03，1H)，5.04(s，1H)，5.11(s，1H)，5.75(dd，J＝17.29，10.57，1H)；

方法实施例5式I化合物(n＝44，m＝1)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂(CH₂CH₂O)₄₄CH₂CH₂NHBoc溶于乙腈中，加入1，8-二氮二环[5.4.0]-7-十一烯和KI。β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)₃₃CH₂CH₂NHBoc的摩尔比为1∶10；与1，8-二氮二环[5.4.0]-7-十一烯的摩尔比为1∶1；KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的15％。60℃下反应15小时，即可。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：1.01(s，3H，CH₃)，1.37-1.66(m，6H)，1.44(s，9H)，1.71(s，3H，CH₃)，1.89-2.10(m，2H)，3.51-3.52(m，2H)，3.52-3.60(m，6H)，3.62-3.69(m，174H)，4.58(s，1H)，4.82(s，1H)，4.89(s，2H)，4.92(d，J＝4.57，1H)，4.96(d，J＝8.33，1H)，5.82(dd，J＝17.83，10.41，1H)；

方法实施例6式I化合物(n＝112，m＝1)

将β-榄香烯氯代混合物与NH₂(CH₂CH₂O)₁₁₂CH₂CH₂NHBoc溶于乙腈中，加入1，5-二氮二环[4.3.0]-5-辛烯。β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)₁₁₂CH₂CH₂NHBoc的摩尔比为1∶1；与1，5-二氮二环[4.3.0]-5-辛烯的摩尔比为1∶10；KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的15％。50℃下反应20小时，即可。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，400MHz)，δ：1.00(s，3H，CH₃)，1.37-1.66(m，6H)，1.44(s，9H)，1.71(s，3H，CH₃)，1.89-2.10(m，2H)，3.45-3.53(m，6H)，3.62-3.69(m，444H)，3.80-3.82(m，4H)，4.58(s，1H)，4.82(s，1H)，4.89(s，2H)，4.92(d，J＝4.57，1H)，4.96(d，J＝8.33，1H)，5.82(dd，J＝17.83，10.41，1H)；

应用实施例1

将上述反应式中化合物3.3mmol在溶剂中加入3.5mmolCF₃COOH，室温搅拌30min，TLC显示反应原料消失，然后加入10mmolNaHB(Ac)₂，滴加7mmol2-吡啶甲醛(溶于30ml溶剂中)，室温搅拌3h，停止反应。除去溶剂，用40ml饱和Na₂CO₃水溶液洗，再用40ml氯仿萃取，萃取液依次用40ml水和40ml饱和食盐水洗，有机相用无水Na₂SO₄干燥后除去溶剂用二氯甲烷和甲醇过柱，得到产物β-榄香烯单取代N，N-吡啶甲基乙二胺衍生物，产率45％，鉴定结果如下：

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ1.00(s，3H)，138-1.77(m，6H)，1.69(s，3H)，1.97-2.02(m，1H)，2.10-2.23(m，1H)，3.22(s，4H)，3.71(s，2H)，3.95(s，4H)，4.56(s，1H)，4.77(s，1H)，4.89(d，J＝2.18，1H)，4.91(d，J＝8.42，1H)，5.30(s，1H)，5.35(s，1H)，5.79(dd，J＝17.72，10.55，1H)，7.10(d，J＝7.77，1H)，7.14(dd，J＝6.58，4.86，1H)，7.54(dt，J＝7.65，1.75，1H)，8.45(d J＝4.15，1H).

应用实施例2抗癌活性试验

1.材料

1.受试药物：β-榄香烯二胺类衍生物，用培养基配成10umol/ml的浓度备用(用体积百分比1％的二甲基亚砜助溶)。

对照药物：β-榄香烯纯品，46.7umol/ml(10mg/ml，用1％的二甲基亚砜助溶)溶液备用。

细胞株：人白血病细胞株K562和癌细胞HeLa。

试剂：新生牛血清，RPMI-1640培养基，美国GIBCO公司；WST-1试剂盒，碧云天生物技术研究所。

2.方法：

K562和HeLa细胞复苏后，传代培养，取处于对数生长期的细胞调浓度为2×10⁵个/ml，加入到96孔培养板，每孔100ul，取用培养基配好的药物原液，用培养基做对倍稀释，加入96孔板中使终浓度分别为1、0.5、0.25、0.125、0.062、0.031umol/ml，在CO₂培养箱孵育48h后，用WST-1法(按试剂盒操作说明书操作)，在酶标仪上450nm波长测定吸光度，计算癌细胞增殖抑制率，结果见下表。

表2β-榄香烯二胺衍生物的体外抗癌活性试验

由表2中体外抗癌活性试验数据表明：β-榄香烯二胺类衍生物的抗癌活性较β-榄香烯有所提高。

本发明中，所用试剂均市售可得。

Claims

1.一类如式I所示的β-榄香烯二胺类衍生物及其药学上可接受的盐；

式I

其中，R₁为H、R₂为-NH(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNH-Boc；Boc为叔丁氧基羰基；m为1～3的整数；n为0～112的整数。

2.如权利要求1所述的β-榄香烯二胺衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：n为8～44的整数。

3.一种如权利要求1所述的β-榄香烯二胺衍生物的合成方法，其包括下列步骤：将如式II所示的化合物β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNHBoc溶于溶剂中，加入碱性催化剂反应即可；

式II

其中，X₁为H、X₂为Cl，m为1～3的整数，n为0～112的整数。

4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的n为8～44的整数。

5.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的β-榄香烯氯代物与NH₂(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂)_mNHBoc的摩尔比为1∶1～1∶10。

6.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的碱性催化剂为无机碱性催化剂和/或有机碱性催化剂。

7.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的β-榄香烯氯代物与碱性催化剂的摩尔比为1∶1～1∶10。

8.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于：所述的无机碱性催化剂为K₂CO₃、Na₂CO₃、KOH和/或NaOH；

9.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于：所述的有机碱性催化剂为1，8-二氮二环[5.4.0]-7-十一烯和/或1，5-二氮二环[4.3.0]-5-辛烯。

10.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的反应温度为30～120℃。

11.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的反应时间为3～25小时。

12.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：所述的溶剂为乙腈。

13.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于：在反应物中还加入KI。

14.如权利要求13所述的合成方法，其特征在于：所述的KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的5～30％。

15.如权利要求14所述的合成方法，其特征在于：所述的KI的摩尔量为β榄香烯氯代物摩尔量的15％。

16.如权利要求1所述的β-榄香烯二胺衍生物在制备抗癌药物中的应用。

17.如权利要求1所述的β-榄香烯二胺衍生物作为反应中间体在制备其它β-榄香烯衍生物中的应用。