CN101367822A - 新的双氢青蒿素衍生物、其制备方法及其作为药物的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了11－氯代双氢青蒿素(I)及其酯(II)，这种对双氢青蒿素11位的修饰提高了青蒿素活性中心的活性，因而它是一类具有独特生理活性的化合物。此外，本发明还提供了制备11－氯代双氢青蒿素及其酯的方法和它们药学中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及药物化学领域，更具体的说，涉及萜类化合物——双氢青蒿素氯代为新的11-氯代双氢青蒿素及其酯化衍生物、其制备方法和作为药物的应用。
背景技术
青蒿素是我国科学家于1971年从菊科植物黄花蒿叶中提取分离得到的一种具有过氧桥的倍半萜内酯类化合物；青蒿素及其衍生物作为倍半萜内酯类新型抗疟药，具有高效、快速、低毒、安全等特点；伴随着技术进步，青蒿素的医学用途早已超越作为单纯的抗疟、多重抗药性恶性疟疾药物的使用范围；研究表明，青蒿素及其衍生物还有抗卡氏肺孢子虫肺炎作用、抗孕作用、抗、治肿瘤的作用、抗血吸虫作用、治疗弓形虫感染作用、对心血管、对免疫系统的作用等。
双氢青蒿素是一新的抗疟药物，我国科学家于1979年首次报道了采用硼氢化钠作为还原剂以制备双氢青蒿素(化学学报，37(2)，129)。将双氢青蒿素作为中间体经一步或几步反应可制得其它抗疟新药。例如：蒿甲醚、青蒿琥酯、蒿乙醚、蒿本立酸等。由此可见，在青蒿素类抗疟新药的研究中，双氢青蒿素是一种关键中间体。
近年来，各国的药物学家对青蒿素及其衍生物的抗癌作用进行了更广泛的深入研究，研究结果表明：用青蒿素及其衍生物对付血癌和乳腺癌细胞，青蒿素的选择性是其他化学疗法的100倍，换句话说，就是青蒿素可以杀死癌细胞，但不伤害周围健康细胞。“癌症细胞分裂时需要大量铁质才能复制DNA，因此癌细胞的铁质含量比正常细胞高出许多。”这些携带青蒿素衍生物的蛋白进入癌细胞后，铁离子就被释放并与青蒿素衍生物的过氧氧桥反应，氧桥断裂释放出自由基(氧原子)，自由基攻击癌细胞膜，使膜破裂而癌细胞死亡，从而破坏癌细胞；由于癌细胞对铁的贪婪，使得药物具有很高的选择性；实验表明青蒿素标记的铁传蛋白选择和杀死癌症细胞的效率是杀死正常细胞效率的34000倍；对神经系统、呼吸系统、心血管系统均无明显药理作用，仅在剂量大至40mg/kg时显示一定的镇痛、镇静作用。该药安全性较大，LD50为834.5mg/kg，化疗指数为834.0，大鼠20-180(MKD)连续30天给药，对生理、生化指标及主要脏器病理学检查均未见明显变化；致突变实验为阴性；生殖毒性方面，未见致畸作用。
小鼠灌服3H-双氢青蒿素后，血液内放射性迅速上升，半小时至1小时达到高峰，随后迅速下降，4小时降到峰值的一半，以后缓慢消失。胃肠道残留量的测量表明，半小时残留58％，1小时残留35.3％，半量消失时间约为1.2小时。经口服给药后分布广泛，1小时开始达到高峰，同位素法表明各组织中胆、肝、肾最多，心、肺、脾等次之；显色法表明肌肉注射1～8小时达到高峰，肝、脑、骨、血液含量较高。口服后24小时内，80％放射性经粪、尿排出，显色法结果类似，上述结果表明双氢青蒿素进入体内后吸收快、分布广，排泄快。
1995年美国华盛顿大学生物工程系的亨利·赖和纳伦德拉·辛格(WO96/34602)开始设想同样的机理一定也能作用于癌症；癌症细胞分裂时需要大量铁质才能复制DNA，因此癌细胞的铁质含量比正常细胞高出许多；经研究发现，癌细胞比正常细胞含铁高5-15倍，高的达50倍，最高的白血病癌细胞居然达1000倍。赖教授称：“青蒿素不但有效，而且选择性非常强；对癌细胞有很高的毒性，但对正常细胞的影响很小。”它有可能成为无毒的高效抗癌药；哈医大的黑龙江省生物医药工程重点实验室杨宝峰、周晋教授研究发现，双氢青蒿素能有效抑制实体肿瘤细胞的增殖。
青蒿素及其衍生物与紫杉醇、喜树碱相比，其抗癌活性更强，广谱、没有毒副作用。羟基喜树碱IC50为206μmol～305μmol；紫杉醇IC50为8.6μmol；双氢青蒿素IC50为24nmol(0.024μmol)，IC50能直观地反应药效强弱。与青蒿素一样，紫杉醇、喜树碱都是从植物中提取的天然抗癌药物，由于其疗效有限和毒副作用强限制了其临床应用，始终不能成为抗癌的主力药物。
现有技术中，上海药物研究所以双氢青蒿素酯、醚衍生物的方式来引进卤素(药学学报，20(5)：357～365，1985)，在抗癌实验(A549)中，对比物IC50是1227nM，引进溴元素的IC50是47nM，药效增强约26倍(Bioorg.& Med.Chem.Lett.，11：5-8，2001)。
申请人浙江大学(CN03116762.4)发明的青蒿琥酯和双氢青蒿素抗血管生成作用的药物制剂及其用途，该药物制剂形式主要为微球注射液；该发明提供的药物制剂在抗肿瘤血管生成方面有活性，可用于肿瘤血管生成及其他与血管生成有关的疾病治疗，还可用于肿瘤化疗和/或辅助化疗方面的治疗。该制剂在给药部位缓慢释放药物与吸收，延长药物作用时间；该发明以血管生成理论为背景，研究并阐明中药有效单体成分作用和机制，是发展中医药理论新的重要方向，为发现新的理论和药物作用新的靶点提供重要依据，为双氢青蒿素类药物的新用途开发提供依据。
人类期待具有更为广谱、特效、安全性高、毒副作用小和给药方便的治疗癌症新药，本发明的目的旨在提供基于双氢青蒿素新的卤代衍生物的制备和方法，且其制备方法简单，反应条件温和，成本低，收得率高，易于工业化大规模生产。
发明内容
为了达到上述发明目的，本发明人通过反复试验合成了11-氯代双氢青蒿素及其酯化物，其制备方法简单，反应条件温和，成本低，收得率高，易于工业化大规模生产。这些卤代衍生物具有多种生理活性，如抗寄生虫病：抗疟、抗血吸虫、抗焦虫、抗华支睾吸虫、抗阿米巴，抗艾滋病及其相关病：勾形虫病、卞氏肺囊虫病、隐孢子虫病，抗病毒、广谱抗癌等方面的作用，具有成药前景。
本发明的目的是提供一种新的双氢青蒿素衍生物，其结构式为：
优选地为：
其中，R可以是C1-C22烷酰基，优选地为甲酰、乙酰、丙酰、丁酰、异丁酰基、戊酰基、新戊酰基等；芳烷酰基，优选地，苯甲酰基、苯乙酰基等。
本发明所提供的双氢青蒿素衍生物可选自下列化合物：
11-氯代双氢青蒿素；
11R-11氯代双氢青蒿素；
11-氯代双氢青蒿素乙酯；
11R-11氯代双氢青蒿素乙酯；
11-氯代双氢青蒿素丙酯；
11R-11氯代双氢青蒿素丙酯；
11-氯代双氢青蒿素丁酯；
11R-11氯代双氢青蒿素丁酯；
11-氯代双氢青蒿素苯乙酯；
11R-11氯代双氢青蒿素苯乙酯。
另一方面，本发明还提供了上述化合物的制备方法：
首先将双氢青蒿素(III)脱水制得脱水双氢青蒿素(IV)，然后脱水双氢青蒿素(IV)经氯代加成得11-氯代双氢青蒿素(I)；
所述的制备方法可进一步包括，可将11-氯代双氢青蒿素(I)经酯化，优选地与C1-C22烷基酰氯或酸酐、或者芳烷酰氯优选苄酰氯或苯乙酰氯酯化反应，从而得到11-氯代双氢青蒿素酯即式(II)化合物。
此外，本发明还提供了双氢青蒿素衍生物作为药物的应用。
经初步药理试验证明，这些卤代衍生物具有多种生理活性，如抗寄生虫病：抗疟、抗血吸虫、抗焦虫、抗华支睾吸虫、抗阿米巴，抗艾滋病及其相关病：勾形虫病、卞氏肺囊虫病、隐孢子虫病，抗病毒、广谱抗癌等方面的作用。
本发明制备的双氢青蒿素新的卤代衍生物，其制备方法简单，反应条件温和，成本低，收得率高，易于工业化大规模生产。
在上述内容的基础上，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以作出多种形式的修改、替换或变更。
具体实施方式
下面采用实施例对本发明作进一步说明，但并不限制本发明的内容。
实施例1 脱水双氢青蒿素(IV)的制备
在2000毫升得三颈瓶中加入50克双氢青蒿素和800毫升二氯甲烷，搅拌使其溶解；再加入13.5毫升二氯亚砜，冰盐浴冷却至-10℃左右，滴加14.5毫升吡啶溶于120毫升二氯甲烷的溶液。滴完后，继续搅拌反应2小时，加入水洗涤两次，分出有机层，蒸干溶剂得淡黄色油状物。用乙醇/水(2：1)重结晶，可得白色结晶状脱水双氢青蒿素(IV)25克，收率53.4％。熔点95～96℃(文献值95～97℃)。
实施例2 11-氯代双氢青蒿素的制备(I)
在250毫升的三颈瓶中，加入20克高锰酸钾，在滴液漏斗中加入浓盐酸30毫升；另在500毫升三颈瓶中加入5克脱水双氢青蒿素和150毫升二氯甲烷，搅拌使其溶解，再加入10毫升蒸馏水，冰盐浴降温至-10℃；慢慢滴加浓盐酸，所产生的氯气通入到脱水双氢青蒿素反应瓶中，用TLC监测使反应完全。加入200毫升的饱和碳酸氢钠溶液后，搅拌30分钟，静置分层，有机层用水洗涤两次；减压下蒸干溶剂，得淡黄色油状物。用乙酸乙酯重结晶，得白色晶体的11-氯代双氢青蒿素3克，收率50％。熔点为112℃(分解)，1H-NMR(CDCl3)：0.95-0.97(d，3H，CHCH 3 )；1.00-1.11(m，1H，CH)；1.24-1.41(m，2H，CH 2 )；1.34-1.59(m，2H，CH 2 )；1.44(s，3H，CH 3 )；1.59-1.75(m，1H，CH)；1.80-2.06(m，1H，CH)；1.92-2.02(m，2H，CH 2 )；1.94(s，3H，CH 3 )；2.30-2.46(m，2H，CH 2 )；3.14-3.16(d，1H，CHOH)；5.14-5.16(d，1H，CH)；5.42(s，1H，CH)；MS(+TOF)：m/z341(M++Na)。
11-氯代双氢青蒿素抗肿瘤活性(SRB、MTT法)的研究表明：在测试浓度为每毫升10微克的浓度下，11-氯代双氢青蒿素对OVCAR-8细胞的生长抑制率为41.46％；对Hela细胞的生长抑制率为40.58％；对A549细胞的生长抑制率为25.13％；对HCT-116细胞的生长抑制率为22.95％；对MOLT-4细胞的生长抑制率为26.18％；对K562细胞的生长抑制率为29.92％；对MDA-MB-231细胞的生长抑制率为21.47％；对PC-3细胞的生长抑制率为22.03％；
实施例3 11-氯代双氢青蒿素乙酯(II)的制备
在500毫升的三颈瓶中，加入5克11-氯代双氢青蒿素、3.4毫升三乙胺和少许二甲胺基吡啶(DMAP)，加入200毫升二氯甲烷使其溶解；冰盐浴下冷却至-10℃，缓慢滴加2.3毫升乙酸酐溶于30毫升二氯甲烷的溶液；滴完后，继续搅拌反应，用TLC监控反应完全，加入150×2毫升水洗涤两次，蒸干溶剂后用无水乙醇/水(2:1)重结晶，得白色针状晶体11-氯代双氢青蒿素乙酯5.1克。收率为88.1％，熔点为143.6～144.4℃，1H-NMR(CDCl3)：0.96-0.97(d，3H，CHCH 3 )；0.99-1.09(m，1H，CH)；1.24-1.34(m，2H，CH 2 )；1.44(s，3H，CH 3 )；1.45-1.58(m，2H，CH 2 )；1.71-1.76(m，1H，CH)；1.88-1.94(m，1H，CH)；1.97-2.01(m，2H，CH 2 )；1.99(s，3H，CH 3 C(O))；2.02-2.08(m，2H，CH 2 )；2.18(s，3H，CH 3 )；5.49(s，1H，CH)；6.07(s，1H，CH)。
11-氯代双氢青蒿素乙酯抗肿瘤活性(SRB、MTT法)的研究表明：在测试浓度为每毫升10微克的浓度下，11-氯代双氢青蒿素乙酯对OVCAR-8细胞的生长抑制率为34.07％；对Hela细胞的生长抑制率为30.76％；对A549细胞的生长抑制率为13.61％；对MOLT-4细胞的生长抑制率为24.94％；对K562细胞的生长抑制率为22.13％；对MDA-MB-231细胞的生长抑制率为24.87％；对PC-3细胞的生长抑制率为25.56％；
实施例4 11-氯代双氢青蒿素丙酯(III)的制备
在500毫升的三颈瓶中，加入5克11-氯代双氢青蒿素、3.4毫升三乙胺和少许二甲胺基吡啶(DMAP)，加入200毫升二氯甲烷使其溶解；冰盐浴下冷却至-10℃，缓慢滴加2.5毫升丙酰氯溶于30毫升二氯甲烷的溶液；滴完后，继续搅拌反应，用TLC监控反应完全，加入150×2毫升水洗涤两次，蒸干溶剂后用无水乙醇/水(2:1)重结晶，得白色针状晶体11-氯代双氢青蒿素乙酯4.8克。收率为80.2％，熔点为152.3～154.2℃，1H-NMR(CDCl3)：0.95-0.96(d，3H，CHCH 3 )；0.98-1.09(m，1H，CH)；1.24-1.34(m，2H，CH 2 )；1.36-1.41(t，3H，CH 3 CH2C(O))；1.44(s，3H，CH 3 )；1.46-1.58(m，2H，CH 2 )；1.70-1.75(m，1H，CH)；1.86-1.92(m，1H，CH)；1.98-2.02(m，2H，CH 2 )；2.04-2.10(m，2H，CH 2 )；2.06-2.13(q，2H，CH3CH 2 C(O))；2.18(s，3H，CH 3 )；5.50(s，1H，CH)；6.10(s，1H，CH)。
11-氯代双氢青蒿素丙酯抗肿瘤活性(SRB、MTT法)的研究表明：在测试浓度为每毫升10微克的浓度下，11-氯代双氢青蒿素丙酯对OVCAR-8细胞的生长抑制率为47.36％；对Hela细胞的生长抑制率为37.16％；对A549细胞的生长抑制率为15.97％；对HCT-116细胞的生长抑制率为12.95％；对MOLT-4细胞的生长抑制率为7.94％；对K562细胞的生长抑制率为14.04％；对MDA-MB-231细胞的生长抑制率为24.41％；对PC-3细胞的生长抑制率为21.45％；
实施例5 11-氯代双氢青蒿素丁酯(IV)的制备
在500毫升的三颈瓶中，加入5克11-氯代双氢青蒿素、3.4毫升三乙胺和少许二甲胺基吡啶(DMAP)，加入200毫升二氯甲烷使其溶解；冰盐浴下冷却至-10℃，缓慢滴加2.9毫升丁酰氯溶于30毫升二氯甲烷的溶液；滴完后，继续搅拌反应，用TLC监控反应完全，加入150×2毫升水洗涤两次，蒸干溶剂后用无水乙醇/水(2:1)重结晶，得白色针状晶体11-氯代双氢青蒿素乙酯5.2克。收率为78.1％，熔点为156.6～157.3℃，1H-NMR(CDCl3)：0.96-0.97(d，3H，CHCH 3 )；0.99-1.10(m，1H，CH)；1.20-1.27(m，2H，CH3 CH 2 CH2)；1.23-1.33(m，2H，CH 2 )；1.34-1.41(t，3H，CH 3 CH2CH2)；1.45(s，3H，CH 3 )；1.47-1.58(m，2H，CH 2 )；1.70-1.75(m，1H，CH)；1.87-1.93(m，1H，CH)；1.97-2.01(m，2H，CH 2 )；2.04-2.10(m，2H，CH 2 )；2.08-2.15(t，2H，CH2CH 2 C(O))；2.16(s，3H，CH 3 )；5.49(s，1H，CH)；6.11(s，1H，CH)。
实施例6 11-氯代双氢青蒿素苯乙酯(V)的制备
在500毫升的三颈瓶中，加入5克11-氯代双氢青蒿素、3.4毫升三乙胺和少许二甲胺基吡啶(DMAP)，加入200毫升二氯甲烷使其溶解；冰盐浴下冷却至-10℃，缓慢滴加4.1毫升苯乙酰氯溶于30毫升二氯甲烷的溶液；滴完后，继续搅拌反应，用TLC监控反应完全，加入150×2毫升水洗涤两次，蒸干溶剂后用无水乙醇/水(2:1)重结晶，得白色针状晶体11-氯代双氢青蒿素乙酯5.5克。收率为77.7％，熔点为161.8～162.4℃，1H-NMR(CDCl3)：0.96-0.97(d，3H，CHCH 3 )；0.99-1.09(m，1H，CH)；1.24-1.34(m，2H，CH 2 )；1.44(s，3H，CH 3 )；1.45-1.58(m，2H，CH 2 )；1.71-1.76(m，1H，CH)；1.88-1.94(m，1H，CH)；1.97-2.01(m，2H，CH 2 )；2.02-2.08(m，2H，CH 2 )；2.18(s，3H，CH 3 )；2.82(s，2H，PhCH 2 C(O))；5.49(s，1H，CH)；6.07(s，1H，CH)；7.22-2.28(m，2H，CH)；7.42-7.51(m，3H，CH)。
Claims (10)
1.一种双氢青蒿素衍生物，其化学式为：
或者
其中，R是C1-C22烷酰基，芳烷酰基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中结构式(I)或(II)化合物的11位为R构型。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中，R为甲酰、乙酰、丙酰、丁酰、异丁酰基、戊酰基或新戊酰基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中，R为苯甲酰基或苯乙酰基。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的化合物，其选自下列化合物：
11-氯代双氢青蒿素；
11-氯代双氢青蒿素乙酯；
11-氯代双氢青蒿素丙酯；
11-氯代双氢青蒿素丁酯；
11-氯代双氢青蒿素苯乙酯。
6.根据权利要求5所述的化合物，其选自下列化合物：
11R-11-氯代双氢青蒿素；
11R-11-氯代双氢青蒿素乙酯；
11R-11-氯代双氢青蒿素丙酯；
11R-11-氯代双氢青蒿素丁酯；
11R-11-氯代双氢青蒿素苯乙酯。
7.权利要求1至6任一权利要求中所述化合物的制备方法，其包括如下的反应步骤：
(1)由双氢青蒿素(III)经酯化、热裂解脱水得脱水双氢青蒿素(IV)；
(2)脱水双氢青蒿素经加成得11-氯代双氢青蒿素(I)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其可以进一步包括将11-氯代双氢青蒿素(I)经酯化，从而得到11-氯代双氢青蒿素酯即式(II)化合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，所述的酯化是指将11-氯代双氢青蒿素(I)与C1-C22烷基酰氯或其酸酐、或者芳烷酰氯进行的酯化反应。
10.权利要求1至6任一权利要求中所述的化合物作为药物的应用。
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| CN101367822B (zh) | 2011-05-04 |
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