CN101307041A - 一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物 - Google Patents
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Abstract
一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述为具有如结构通式的新型紫杉烷卤代衍生物及以其作为活性成分的抗肿瘤药物如式I，其中R为H或Ac；R’具有下右式结构，其中R”为选自－OMe，－OH的取代基，X为选自Cl，Br中的卤素。本发明中所示的化合物对于白血病细胞(K562)，非小细胞肺癌细胞(A549)，结肠癌细胞(HT－29)，卵巢癌细胞(OVCAR－3)，人成骨肉瘤细胞(Saos－2)，乳腺癌细胞(MCF－7)等多种肿瘤细胞系均表现出与紫杉醇相似的细胞毒性，具有作为抗癌药物开发的价值。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域，特别提供了一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物。
背景技术
紫杉烷类化合物，尤其是紫杉醇(Paclitaxel，式II，1)和多烯紫杉醇(Docetaxel，式III)，当前作为临床一线用药而广泛应用于不同种类肿瘤的治疗。
式II紫杉醇和三尖杉宁碱 式III多烯紫杉醇(Docetaxel)
目前已上市的紫杉烷类药物普遍存在着低水溶性，高系统毒性，治疗阈窄，以及易引起肿瘤细胞多药耐药等缺陷，对其疗效有极大的制约作用。针对上述缺陷，各国科学家针对其结构，尤其是直接参与和微管蛋白相结合的C(3’)N端基团进行了大量的结构优化工作，向引入各种含有卤素的基团是其中的一个重要方向。同时，研究人员发现通过紫杉属植物提取，植物细胞培养，生物合成，真菌发酵等手段，可以获得大量三尖杉宁碱(Cephalomannine，式II，2)及其类似物(如：10-去乙酰-三尖杉宁碱)，通过对其C(3’)N端位置上2-丁烯基中的双键进行选择性的卤素加成反应，也可以得到一系列的紫杉烷卤代衍生物。目前，这方面的工作主要集中在以下两个方面：
(一)C(3’)N端位置直接引入卤代基团
林国强等人(CN1709882)合成了C(3’)N端为游离氨基的紫杉醇前体，随后利用酯键连接的方式在C(3’)N端引入了卤素取代的支链烷基，得到了一系列潜在的新一代高效抗癌剂。
R.C.Pandey等(US6765015)利用同样的紫杉醇前体，向C(3’)N端引入了包含卤素的酰基，烷氧/芳氧-羰基，以及各类烷烃，芳烃基团，其中卤素的取代位置包括了直链或支链烷基中的一、二、三级碳，以及芳基或杂环基的邻、间、对位等等。较为系统的阐述了这个位置引入带有卤素的基团，有利于保持紫杉烷类化合物抗肿瘤活性。
(二)以三尖杉宁碱及其类似物为前体进行卤素加成反应
R.C.Pandey等(CN1190964A，US5807888，US5840748，US5840930，US5854278)采用溴素和氯将三尖杉宁碱和7-表-三尖杉宁碱的不饱和C(2”)和C(3”)侧链部分选择性加成卤素，得到了双卤代非对映异构体混合物，经过半制备型HPLC拆分之后得到这些反应产物的单体。体外和体内抗肿瘤实验结果均显示它们具有与紫杉醇相类似的抗癌活性(J.Nat.Prod.1998，61，57-63)。
陈建民等(CN1523023A)采用相同的溴素加成反应，得到10-去乙酰-7-表-三尖杉宁碱的双溴代产物，也具有良好的体外抑制肿瘤细胞生长的能力。
R.C.Pandey等(US6177456)在得到双氯或双溴代三尖杉宁碱加成产物的同时，还发现在适当的条件下，可以得到C(3”)位置为卤素，C(2”)位置存在烯烃基团的单卤代产物，通过体外抑制肿瘤细胞增殖实验，证明该类化合物也是一类潜在的抗肿瘤药物。
Yi Jiang等(J.Med.Chem.2006，49，1891-1899)利用2D-NMR，X射线衍射(Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters，2005，15，839-842)等手段对2”，3”-双溴-10-去乙酰-7-表-三尖杉宁碱进行研究，发现C(2”)位置存在的卤素与微管蛋白中的某些氨基酸残基之间形成卤键，从而有效抑制了微管蛋白的解聚，为开发微管蛋白稳定剂提供了一种新的思路。基于这个设计思路，我们合成了一系列在C(2”)位置存在卤素的新型紫杉烷类衍生物，体外抗肿瘤实验表明，该类化合物具有和紫杉醇相似的抑制肿瘤细胞增殖的能力，有望成为一类潜在的抗癌药物。
发明内容
本发明目的在于提供一类具有抑制肿瘤细胞增殖活性的新型紫杉烷卤代衍生物及其制备方法。
本发明提供一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述为具有如下结构通式(式I)的新型紫杉烷卤代衍生物：
式I
其中R为H或Ac；R’具有
结构，其中R”为选自-OMe，-OH的取代基，X为选自Cl，Br中的卤素。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物具有式I所示的结构通式，具体为：
2″(R)-氯-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述的含有一种或多种新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为活性组分的药物。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述的含有一种或多种新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为活性组分的抗肿瘤药物。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述的药物制剂其中含有一种或多种如权利要求1，2所述的新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐与任何可药用载体，赋型剂或稀释剂所组成的药物组合物。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为抗肿瘤药物的活性组分，并与其他化疗药物或化疗药物增效剂联合使用，制备成复方制剂。
本发明一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物作为药物制剂在治疗人类或动物肿瘤疾病中的应用。
本发明所涉及的具有抗癌活性的紫杉烷衍生物，是一类分离并纯化的非对映异构体化合物。其特征在于，该类紫杉烷具有式I所示的化学结构通式：
式I
其中本发明涉及到的化合物结构及其编号如下所示：
化合物DCB6101 2″(R)-氯-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6102 2″(S)-氯-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6103 2″(R)-溴-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6104 2″(S)-溴-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6105 2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6106 2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6107 2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6108 2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
其中R＝Ac，
化合物DCB6109 2″(R)-氯-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6110 2″(S)-氯-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6111 2″(R)-溴-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6112 2″(S)-溴-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6113 2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6114 2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6115 2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
化合物DCB6116 2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
其中R＝H，
上述十六种紫杉烷卤代衍生物是采用N-卤代丁二酰亚胺(NCS，NBS)和一种亲核试剂，对含有α，β-不饱和酮形式的紫杉烷进行选择性加成反应而制成的。具体实施是以三尖杉宁碱或10-去乙酰-三尖杉宁碱为反应原料，采用N-氯代丁二酰亚胺(NCS)，N-溴代丁二酰亚胺(NBS)作为加成反应试剂，通过向其中添加不同的亲核反应试剂(如：水，甲醇)，室温下即可在C(13)位侧链上的碳碳双键上进行选择性加成反应。该化学反应通式如式IV所示：
式IV
其中R，X定义同前，亲核基团Nu选自：-OMe，-OH。
通过对C(13)位侧链的碳碳双键进行选择性加成反应，可以得到各种卤代非对映异构体混合物，再利用制备液相色谱实现对单个非对映异构体的拆分，从而得到纯品化合物。虽然该加成反应在室温下即可顺利进行，但升温至60℃更有利于反应尽快达到平衡。同时，在反应体系中，添加Lewis酸，高氯酸等酸性物质作为催化剂，可加快反应的进行。
根据本发明，反应体系应选择易溶解紫杉烷类化合物的亲核性溶剂，如：二氧六环，乙腈，二甲基亚砜，四氢呋喃，同时对应于每当量原料，反应体系中应含有不少于一摩尔当量的亲核试剂，如：甲醇或水。加成产物中的C(2”)位的卤素由质子化的N-卤代丁二酰亚胺提供，而C(3”)位置的取代基团则来自于亲核试剂解离出的：OMe或：OH基团。
根据本发明，发现得到的紫杉烷卤代衍生物，如：2″-氯-3″-羟基-三尖杉宁碱，2″-溴-3″-羟基-三尖杉宁碱，2″-溴-3″-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱等，对于白血病细胞(K562)，非小细胞肺癌细胞(A549)，结肠癌细胞(HT-29)，卵巢癌细胞(OVCAR-3)，人成骨肉瘤细胞(Saos-2)，乳腺癌细胞(MCF-7)多种肿瘤细胞系均表现出与紫杉醇相似的细胞毒性。其中C(2”)位置的卤素取代基团为氯或溴，对最终细胞毒活性没有太大影响，而由于C(10)位取代基不直接参与同微管蛋白的相互作用，其是否存在乙酰基对最终活性影响不大。该类化合物为目前已上市的紫杉烷类抗癌药物，如紫杉醇和紫杉特尔，提供了一种可能的替代物。而2″-溴-3″-甲氧基-三尖杉宁碱，2″-氯-3″-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱等在C(3”)位置为甲氧基取代的紫杉烷衍生物，其抗肿瘤活性则略有下降，但仍然表现出较强的抗癌能力(实验结果见表1)。
本发明的优势在于：
这十六种紫杉烷卤代衍生物有望成为新一代抗肿瘤候选药物，从而能够应用于白血病、人肺腺癌、结肠癌、人卵巢癌、骨肉瘤、人乳腺癌等癌症疾病的治疗当中。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为三尖杉宁碱的LC-MS谱图，三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at830.4m/z；
图2为2″(R)-溴-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱的LC-MS谱图，2″(R)-溴-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at 928.3m/z；
图3为2″(S)-溴-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱的LC-MS谱图，2″(S)-溴-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at 928.3m/z；
图4为10-去乙酰-三尖杉宁碱的LC-MS谱图，10-去乙酰-三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at 788.3m/z；
图5为2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱的LC-MS谱图，2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at 942.5m/z；
图6为2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱的LC-MS谱图，2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱的负离子信号：[M-H]-at 942.5m/z。
具体实施方式
实施例1
制备化合物DCB6101，DCB6102，DCB6103，DCB6104
称取1g紫杉烷样品(HPLC外标法测定，含17％紫杉醇，71％三尖杉宁碱，LC-MS谱图见图1)溶于4ml乙腈体系中，加入1ml去离子水，250mgNBS，室温下反应3小时，HPLC检测显示三尖杉宁碱转化完全。产物直接经旋转蒸发干后，经硅胶柱层析后得到2”-溴-3”-羟基-三尖杉宁碱部分760mg，含量约为72％。将该部分产物经C18反相制备色谱分离后，得到2”-溴-3”-羟基-三尖杉宁碱非对映异构体混合物530mg，纯度约为83％，总收率55.5％。将其配置成10mg/ml甲醇溶液，通过反相(YMC，C18柱)高效液相色谱系统，使用水∶乙腈(50∶50)的流动相以1ml/min的流速淋洗，可得到31mg化合物DCB6103(含量96％，LC-MS谱图见图2)和33mg化合物DCB6104(含量93％，LC-MS谱图见图3)。
采用相同的制备方法，利用NCS为加成试剂，可制备得到26mg化合物DCB6101(含量95％)和23mg化合物DCB6102(含量93％)。
实施例2
制备化合物DCB6109，DCB6110，DCB6111，DCB6112
以10-去乙酰-三尖杉宁碱(含量65％，LC-MS谱图见图4)为反应原料，合成方法类似于实施例一，制备非对映异构体混合物的分离纯化步骤不再冗述。通过反相(YMC，C18柱)高效液相色谱系统来完成非对映异构体的拆分。将不同非对映异构体混合物制备成10mg/ml的甲醇溶液，均使用水∶乙腈(65∶35)的流动相以1ml/min的流速淋洗，可得到化合物DCB6109(含量93％)，化合物DCB6110(含量91％)，化合物DCB6111(含量95％)，化合物DCB6112(含量95％)。
实施例3
制备化合物DCB6105，DCB6106，DCB6107，DCB6108
称取1g紫杉烷样品(HPLC外标法测定，含17％紫杉醇，71％三尖杉宁碱)溶于5ml甲醇体系中，加入50mg三氟甲基磺酸镱，250mgNBS，室温下反应1小时，HPLC检测显示三尖杉宁碱转化完全。产物直接经旋转蒸发干后，经硅胶柱层析后得到2”-溴-3”-甲氧基-三尖杉宁碱部分680mg，含量约为77％。将该部分产物经C18反相制备色谱分离后，得到2”-溴-3”-甲氧基-三尖杉宁碱非对映异构体混合物510mg，纯度高于90％，总收率56％。将其配置成10mg/ml甲醇溶液，使用水∶乙腈(45∶55)的流动相以1ml/min的流速淋洗，可得到33mg化合物DCB6107(含量96％，LC-MS谱图见图5)和29mg化合物DCB6108(含量95％，LC-MS谱图见图6)。
采用相同的制备方法，利用NCS为加成试剂，可制备得到22mg化合物DCB6105(含量95％)和20mg化合物DCB6106(含量93％)。
实施例4
制备化合物DCB6113，DCB6114，DCB6115，DCB6116
以10-去乙酰-三尖杉宁碱(含量65％)为反应原料，合成方法类似于实施例四，制备非对映异构体混合物的分离纯化步骤不再冗述。非对映异构体的拆分也是通过反相(YMC，C18柱)高效液相色谱系统来完成的。将不同非对映异构体混合物制备成10mg/ml的甲醇溶液，均使用水∶乙腈(55∶45)的流动相以1ml/min的流速淋洗，可得到化合物DCB6113(含量93％)，化合物DCB6114(含量91％)，化合物DCB6115(含量95％)，化合物DCB6116(含量92％)。
实施例5
新型紫杉烷卤代衍生物抗肿瘤活性实验
体外抗肿瘤活性实验：白血病细胞(K562)，非小细胞肺癌细胞(A549)，结肠癌细胞(HT-29)，卵巢癌(OVCAR-3)，人成骨肉瘤细胞(Saos-2)，乳腺癌细胞(MCF-7)等六种肿瘤细胞被用于测定十六种新型紫杉烷卤代衍生物的体外抗肿瘤活性。六种肿瘤细胞分别接种于96孔平底培养板，加RPMI1640+10％NBS+庆大霉素的无菌培养液，在37℃下CO2温箱孵育24h。药品用DMSO助溶后，用培养基稀释至不同浓度梯度的溶液，DMSO终浓度低于0.1％。在供试化合物作用下培养48h后，使用SRB法测定细胞生存率。体外肿瘤实验的IC50结果见表1。根据表1的结果我们可以看出其中DCB6101，DCB6102，DCB6103，DCB6104等紫杉烷卤代衍生物均表现了与现有抗癌一线用药紫杉醇和紫杉特尔相类似的体外抗肿瘤活性，而C(10)位不含乙酰基的紫杉烷卤代衍生物如：DCB6109，DCB6110，DCB6111，DCB6112的活性略有降低，但仍具有极强的细胞毒性。当C(3”)位置的羟基被甲基封闭之后，如DCB6105，DCB6106，DCB6107，DCB6108，DCB6113，DCB6114，DCB6115，DCB6116的活性有明显下降，但仍表现出较强的抑制肿瘤细胞增殖的能力。
表1体外抑制肿瘤细胞增殖实验的IC50结果
Claims (7)
1、一类具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述为具有如下结构通式(式I)的新型紫杉烷卤代衍生物：
式I
其中R为H或Ac；R’具有
结构，其中R”为选自-OMe，-OH的取代基，X为选自C1，Br中的卤素。
2、按照权利要求1所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物具有式I所示的结构通式，具体为：
2″(R)-氯-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-羟基-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-羟基-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-羟基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-氯-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-氯-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(R)-溴-3″(S)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱
2″(S)-溴-3″(R)-甲氧基-10-去乙酰-三尖杉宁碱。
3、按照权利要求1，2所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述的含有一种或多种新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为活性组分的药物。
4、按照权利要求1，2所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：所述的含有一种或多种新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为活性组分的抗肿瘤药物。
5、一种药物制剂，其特征在于：所述的药物制剂其中含有一种或多种如权利要求1，2所述的新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐与任何可药用载体，赋型剂或稀释剂所组成的药物组合物。
6、按照权利要求1，2所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物或其可药用的盐作为抗肿瘤药物的活性组分，并与其他化疗药物或化疗药物增效剂联合使用，制备成复方制剂。
7、按照权利要求1，2所述的具有抗肿瘤活性的新型紫杉烷卤代衍生物，其特征在于：含有权利要求1至6所述的药物制剂在治疗人类或动物肿瘤疾病中的应用。
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