CN101585816B

CN101585816B - 一种苯磺酰胺类羟基衍生物及其中间体及制备方法和应用

Info

Publication number: CN101585816B
Application number: CN200810037632XA
Authority: CN
Inventors: 张岚; 武明星; 郭飞虎; 施玲丽; 汪勇先; 尹端沚
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: CN101585816A

Abstract

本发明公开了一种如式5所示的苯磺酰胺类羟基衍生物及其制备方法，以及F为¹⁸F的化合物5作为PET影像分子探针的应用。本发明的化合物具有较好的碳酸酐酶抑制活性，且具有较强的亲水性，在人体消化系统内的浓集少，非特异性吸收少。本发明的化合物的制备方法原料简单易得，制备方法简单，无高温、高压或敏感试剂的特殊要求。本发明还公开了该化合物的制备方法中所用的如式4所示的中间体化合物及其制备方法。

Description

一种苯磺酰胺类羟基衍生物及其中间体及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新化合物及其制备方法和应用，以及其中间体和中间体的制备方法，具体的涉及一种苯磺胺类化合物及其制备方法和应用，以及其中间体和中间体的制备方法。

背景技术

肿瘤乏氧普遍存在于多种实体肿瘤内，被认为是导致放射治疗和化学治疗失败的主要因素之一，肿瘤乏氧会影响肿瘤的放射治疗疗效，因此，寻找一种可靠、无创、方便的肿瘤乏氧检测技术具有重要的现实意义和应用价值。正电子发射断层显像(PET)是当代最先进的无创性高品质影像诊断新技术，使人类第一次实现了活体内分子水平的研究(Olivier Couturier，Andre Luxen，et al.Eur JNucl Med Mol Imaging，2004，31：1182-1206)。PET在肿瘤乏氧检测中的应用依赖于对肿瘤乏氧具有特异性的等正电子发射核素标记的PET分子探针的开发。碳酸酐酶IX(CAIX)在很多肿瘤细胞中有表达，而它的表达是由乏氧诱导因子HIF-1来调节的，因此可以根据碳酸酐酶IX(CAIX)的表达来间接的获得肿瘤乏氧状况(Anne Thiry Jean-Michel Dogne，et al.TRENDS in Pharmacological Science，2006，27(11)：566-573)。

磺胺类药物临床应用已有几十年的历史，它具有较广的抗菌谱，而且疗效确切、性质稳定、使用简便、价格便宜，又便于长期保存，故目前仍是仅次于抗生素的一大类药物，特别是高效、长效、广谱的新型磺胺和抗菌增效剂合成以后，使磺胺类药物的临床应用有了新的广阔前途。2004年Garaj第一次报道了碳酸酐酶IX(CAIX)的抑制剂(如式7所示)，它的ki是0.12nmol/L，并且有很好的选择性(Vladimir Garaj，Luca，Puccetti，et.al.Bioorganic & MedicinalChemistry Letters，2004，14：5427-5433)。研究发现乏氧可诱导CA IX在多种实体肿瘤内过量表达，如子宫颈癌、头颈部瘤、乳腺癌，、肺癌、胰腺癌、软组织肉瘤等，并和肿瘤治疗的不良预后相关(Beasley，N.J.，et al.Cancer Res，2001.61(13)：5262-7.Brewer，C.A.et al.Gynecol Oncol，1996，63(3)：337-44.Span，P.N.，et al.Br J Cancer，2003，89(2)：p271-276)。

式7

CA IX作为一种肿瘤乏氧标志物，与肿瘤的治疗效果之间有着密切的关系，因此是一个很有应用前景的肿瘤分子影像诊断的靶点，目前针对CA IX的分子生物学、医学的研究已取得很多重要进展，但是以CA IX为靶点的分子显像研究在国内外都还几乎处于空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一类具有较好的碳酸酐酶抑制活性、具有较强的亲水性的苯磺酰胺类羟基取代衍生物及其制备方法和应用，以及其中间体和中间体的制备方法。

本发明中，如未特别注明，含F原子的分子式中的F均为自然界存在的各种F的同位素。

本发明的化合物4-[4-(2-氟乙氧基)-6-(2-羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺如式5所示：

其中，F为¹⁸F时，该化合物可用作PET分子探针；F为¹⁹F时，为自然界中含量最高的F同位素，可作为¹⁸F标记的PET分子探针的参比化合物。

本发明进一步涉及如式5所示的化合物的制备方法，其包括下列步骤：在无机碱的作用下，将如式4所示的化合物与2-氟乙醇进行取代反应，即可得如式5所示的化合物。

其中，所述的反应较佳的以2-氟乙醇既作溶剂又作反应物；所述的2-氟乙醇与如式4所示的化合物的体积质量比较佳的为5～10ml/g；所述的碱较佳的为无机强碱，优选氢氧化钠和/或氢氧化钾；碱的用量与化合物4的摩尔比较佳的为1∶1～1.2∶1；所述的反应的温度较佳的为80～100℃。反应时间可由TLC检测反应物消耗完为止，一般为4-10小时。

本发明还涉及一种如式4所示的中间体化合物。

本发明进一步涉及如式4所示的化合物的制备方法，其包括下列步骤：在无机强碱的作用下，将如式3所示化合物与乙二醇进行反应，即可得如式4所示的化合物。

其中，所述的反应较佳的以乙二醇既作溶剂又作反应物；所述的乙二醇与如式3所示的化合物的体积质量比较佳的为5～8ml/g；所述的无机强碱较佳的为氢氧化钠和/或氢氧化钾；无机强碱与如式3所示的化合物的摩尔比较佳的为1∶1～1.2∶1；所述的反应的温度较佳的为30～50℃。反应时间可由TLC检测反应物消耗完为止，一般为4-6小时。

本发明中，所述的如式3所示的化合物可由文献方法制得：(参考文献：GarajV，puccetti L，Fasolis G，et al.Carbonic anhydrase inhibitors：synthesis andInhibition of cytosoljc/tumor.associated carbonic anhydrase isozymes I，II，and IXwith sulfonamides incorporating 1，2，4-trazine moieties[J].Bioorg Med Chem Lett，2004，14(21)：5427-5433.)

式5所示的化合物的最佳合成路线如下所示：

本发明进一步涉及如式5所示的化合物的制备方法，其中F为¹⁸F，其包括下列步骤：极性非质子熔剂中，将式6所示的化合物与¹⁸F^-反应，之后冷却至10～30℃，酸化至pH＝2～3，之后用碱调节pH到7～8，即可。本发明中，Ts为对甲基苯磺酰基。

其中，所述的极性非质子溶剂较佳的为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO)，极性非质子溶剂的用量一般为1ml/4～10mg式6所示的化合物；所述的反应的温度较佳的为90～110℃；所述的反应的时间较佳的为20～30分钟。所述的酸化交加采用盐酸，盐酸的质量分数较佳的为10％；所述的碱较佳的为氨水，氨水的质量分数较佳的为10％。¹⁸F^-的制备按本领域常规方法进行。

本发明中，如式6所示的化合物可按下述方法制得：

(1)在无机强碱的作用下，将如式3所示化合物与乙二醇进行反应，即可制得如式8所示的化合物。

其中，所述的反应较佳的以乙二醇既做反应物又做溶剂，乙二醇与如式3所示的化合物的体积质量比较佳的为10ml/g～15ml/g；所述的无机强碱较佳的为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述的如式3所示的化合物与无机强碱的摩尔比较佳的为1∶1.8～1∶2.5；所述的反应的温度较佳的为70～90℃；所述的反应时间可由TLC检测反应物消耗完为止，一般为4-6小时。

(2)在有机溶剂中，在无机碱的作用下，将如式8所示的化合物与对甲基苯磺酰氯反应，即可制得如式6所示的化合物。

其中，所述的有机溶剂及其用量、无机碱及其用量及反应温度和时间条件为有机合成领域中酯化反应的常规条件，优选条件如下：无机碱较佳的为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾中的一种或多种；所述的如式8所示的化合物与碱、对甲苯磺酰氯的摩尔比较佳的为1∶2∶2～1∶6∶6；有机溶剂较佳的为吡啶；溶剂与如式8所示的化合物的体积质量比较佳的为8ml//g～16ml/g；反应的温度较佳的为10～30℃；所述的反应时间可由TLC检测反应物消耗完为止，一般为8～10小时。

本发明还涉及F为¹⁸F的如式5所示的化合物作为PET分子影像探针的应用。

本发明所用试剂和化合物除特殊说明外均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明的化合物具有较好的碳酸酐酶抑制活性，且具有较强的亲水性，在人体消化系统内的浓集少，非特异性吸收少。本发明的化合物的制备方法原料简单易得，制备方法简单，无高温、高压或敏感试剂的特殊要求。

(2)本发明提供了一种新的PET分子影像探针。

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。

参考实施例14-[(4，6-二氯)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物3)的合成

在干燥的三口烧瓶中，将化合物1(1.84g，10mmol)，化合物2(1.72g，10mmol)分别溶于10ml丙酮中。在冰水浴的条件下，化合物2的溶液缓慢滴加到化合物1中，恒温搅拌30分钟，随后滴加10ml NaOH(1M)，继续反应0.5小时，加入20ml冰水，过滤固体，冰水洗涤，真空干燥，得白色粉末化合物42.9g，收率90％。

鉴定结果：

¹HNMR(DMSO-d6)δ：11.418(S，1H，NH)，7.837-7.816(d，2H，aromatic，J＝8.4Hz)，7.767-7.745(d，2H，aromatic，J＝8.8Hz)，7.329(m，2H，NH₂)。

MS：m/z(％)：318.9(M⁺-H，100％)，302.9(M⁺-17，24.25％)，254.9(M⁺-64，17.46％)，238.9(M⁺-80，28.53)。

IR(KBr)：V：3297.8，3212.6，3045.0，1621.6，1562.6，1495.7，1340.7，1166.2，797.8。

参考文献：Garaj V，puccetti L，Fasolis G，et al.Carbonic anhydrase inhibitors：synthesis and Inhibition of cytosoljc/tumor.associated carbonic anhydrase isozymesI，II，and IX with sulfonamides incorporating 1，2，4-trazine moieties[J].BioorgMed Chem Lett，2004，14(21)：5427-5433。

参考实施例24-[(4，6-2羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺的合成(化合物8)

取化合物3(0.8g，2.5mmol)，NaOH(0.2g，5mmol)溶于10ml乙二醇中，在80℃恒温搅拌，TCL跟踪反应，展开剂为V(乙酸乙酯)∶V(甲醇)＝10∶1，直到化合物3反应完为止，加10ml水，冷却，过滤固体，得白色固体粉末，真空干燥，经硅胶柱分离，淋洗剂为V(乙酸乙酯)∶V(甲醇)＝20∶1，收集Rf＝0.34的组分，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.45g，收率48.5％。

参考实施例34-{4，6-2[(4-甲基苯磺酸酯基)-2-乙氧基]-1，3，5-三嗪-2-亚胺基}苯磺酰胺的合成(化合物6)

取化合物8(371mg，1mmol)溶于5ml吡啶，加入氢氧化钾(280mg，5mmol)，在冰水浴的条件下，分批加入TsCl(0.95g，5mmol)反应液升至室温(10℃)反应，TCL点板跟踪，直至化合物8反应完毕，调节pH到5，过滤析出的固体，滤液浓缩后，经硅胶柱层析分离，收集Rf＝0.4的组分，展开剂为V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝3∶1，淋洗剂为V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝1.5∶1，得白色粉末状化合物204mg，收率30.0％。

结果鉴定：

¹HNMR(DMSO-d₆)δ：10.406(s，1H，NH)，7.792-7.724(m，aromatic，8H)，7.427-7.368(m，aromatic，4H)，7.227(s，NH₂，2H)，4.453(s，4H，CH₂)，4.364(s，4H，CH₂)，2.327(s，6H，CH₃)。

MS m/z(％)335.9(M⁺-2OHTs，100)，168.8(5.25)。

IR(KBr)V：3355.7，3212.9，1614.5，1565.8，1411.3，1357.4，1191.4，814.0。

实施例14-[(4-氯-6(2--羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物4)的合成

将化合物3(1.6g，5mmol)，NaOH(0.2g，5mmol)溶于8ml乙二醇中，在45℃恒温搅拌，TCL跟踪反应，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1，直到化合物3反应完为止，加10ml水，冷却，固体析出，过滤固体，得白色固体粉末，真空烘箱干燥，经硅胶柱分离(淋洗剂为纯乙酸乙酯，收集Rf＝0.30的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.95g，收率55.2％。

结果鉴定

¹HNMR(DMSO-d6)δ：10.92(m，1H，NH)，7.810-7.757(d，4H，aromatic)，7.252(s，2H，NH₂)，4.940-4-913(m，1H，OH)，4.364-4.453(t，2H，CH₂)，3.709-3.62(q，2H，CH₂)。

MS m/z(％)：344.0(M⁺-H，100)，326.0(M⁺-H-H₂O，10)。

IR(KBr)V：3325.5，3208.5，3150.4，3043.3，1617.6，1559.5，1470.4，1337.6，1161.1，855.4。

实施例24-[(4-氯-6(2--羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物4)的合成

将化合物3(1.6g，5mmol)，KOH(0.34g，6mmol)溶于13ml乙二醇中，在30℃恒温搅拌，TCL跟踪反应，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1，直到化合物3反应完为止，加10ml水，冷却，固体析出，过滤固体，得白色固体粉末，真空烘箱干燥，经硅胶柱分离(淋洗剂为纯乙酸乙酯，收集Rf＝0.30的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.62g，收率36.0％。

实施例34-[(4-氯-6(2--羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物4)的合成

将化合物3(1.6g，5mmol)，NaOH(0.22g，5.5mmol)溶于11ml乙二醇中，在50℃恒温搅拌，TCL跟踪反应，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1，直到化合物3反应完为止，加10ml水，冷却，固体析出，过滤固体，得白色固体粉末，真空烘箱干燥，经硅胶柱分离(淋洗剂为纯乙酸乙酯，收集Rf＝0.30的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.85g，收率49.4％。

实施例44-[4-(2-氟乙氧基)-6-(2-羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物5)的合成

在化合物4(0.69g，0.2mmol)和NaOH(8mg，0.2mmol)中加入5ml 2-氟乙醇，在80℃下搅拌，TLC跟踪，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1直至化合物3反应完全，冷却，加5ml水，过滤析出的固体，水洗，真空烘干，硅胶柱分离(淋洗剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝3∶2收集Rf＝0.25的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.41g收率55.6％。

结果鉴定：

¹HNMR(DMSO-d6)δ：10.411(s，1H，NH)，7.859-7.846(d，2H，aromatic，J＝9.2Hz)，7.763-7.741(d，2H，aromatic，J＝9.2Hz)，7.232(s，2H，NH₂)，4.925-4.898(t，1H，OH，J＝5.2Hz)，4.611-4.517(dt，2H，CH₂-CH₂-F，3JFH＝30Hz，2JHH＝3.6Hz)，4.351-4.326(t，2H，CH₂-O，J＝5.2Hz)，3.711-3.673(dt，2H，CH₂-OH，JH-OH＝5.2Hz，JH-CH₂＝5.2Hz)。

MS m/Z(％)：371.95(M⁺-H，100)，352.04(M⁺-HF，8)。

IR(KBr)：V：3388.4，3301.33204.2，3087.0，1609.2，1568.6，1461.4，1340.0，1158.3，842.2。

实施例54-[4-(2-氟乙氧基)-6-(2-羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物5)的合成

在化合物4(0.69g，0.2mmol)和KOH(13.4mg，0.24mmol)中加入3.5ml2-氟乙醇，在90℃下搅拌，TLC跟踪，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1直至化合物3反应完全，冷却，加5ml水，过滤析出的固体，水洗，真空烘干，硅胶柱分离(淋洗剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝3∶2收集Rf＝0.25的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.30g收率40.7％。

实施例64-[4-(2-氟乙氧基)-6-(2-羟基乙氧基)-1，3，5-三嗪-2-亚胺基]苯磺酰胺(化合物5)的合成

在化合物4(0.69g，0.2mmol)和KOH(12.2mg，0.22mmol)中加入7ml 2-氟乙醇，在100℃下搅拌，TLC跟踪，展开剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝2∶1直至化合物3反应完全，冷却，加5ml水，过滤析出的固体，水洗，真空烘干，硅胶柱分离(淋洗剂∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)＝3∶2收集Rf＝0.25的组分)，旋转蒸发除去溶剂，真空干燥，得到白色固体粉末0.35g收率47.5％。

实施例7PET分子影像探针(化合物5，F为¹⁸F)的制备

将式6所示的化合物4mg溶于1mlDMF中，加入含有6mci¹⁸F^-的微量反应瓶中，温度控制在100℃，30分钟，冷却至20℃，加质量分数为10％的盐酸500μL调节pH＝2～3，用质量分数为10％的氨水中和到pH＝7～8，经过高效液相梯度淋洗分离，流动相为乙腈和水(梯度：以水为标准，0～15分钟，95％～10％的水；15～18分钟，10％的水；18～25分钟，10％～5％的水；百分比为体积百分比)，即得如式5所示的PET分子探针，其中F为¹⁸F，经放射性TLC鉴定标记率为10％。(高效液相色谱配有American PDA-100紫外检测器，P680泵(美国戴安公司)和放射性检测器(美国Bioscan公司)，分析柱为C₁₈反向柱(_μBondapak，300mm×3.9mm，Waters公司生产)。

¹⁸F离子的制备：

(1)配制K₂₂₂溶液：将22mg K₂₂₂和4.6mg K₂CO₃，溶于1.77ml乙腈和0.23ml水中，即得K₂₂₂溶液。

(2)采用核反应¹⁸O(p，n)¹⁸F，在回旋加速器上用16.5MeV、25μA的质子束流连续轰击富氧水(H₂ ¹⁸O)5-30min，得到¹⁸F^-水溶液，然后淋洗到QMA柱子上，然后用1mlK₂₂₂溶液把¹⁸F^-淋洗至微量反应瓶中。在90～110℃条件下，用氮气把多余的水分带走，这样就得到反应用的¹⁸F^-。

鉴定结果：按前述高效液相方法鉴定，PET分子探针的保留时间为8分钟，与冷参比化合物(如式5所示，其中F为¹⁹F)的保留时间一致。

实施例8PET分子影像探针(化合物5，F为¹⁸F)的制备

将式6所示的化合物4mg溶于1mlDMF中，加入含有5mci ¹⁸F^-的微量反应瓶中，温度控制在110℃反应，20分钟，冷却至30℃，加质量分数为10％的盐酸500μL调节pH＝2，用质量分数为10％的氨水中和到pH＝7，经过高效液相梯度淋洗分离，流动相为乙腈和水(梯度：以水为标准，0～15分钟，95％～10％的水；15～18分钟，10％的水；18～25分钟，10％～5％的水；百分比为体积百分比)，即得如式5所示的PET分子探针，其中F为¹⁸F，经放射性TLC鉴定标记率为8％。(高效液相色谱配有American PDA-100紫外检测器，P680泵(美国戴安公司)和放射性检测器(美国Bioscan公司)，分析柱为C₁₈反向柱(_μBondapak，300mm×3.9mm，Waters公司生产)。¹⁸F离子的制备同实施例7。

实施例9PET分子影像探针(化合物5，F为¹⁸F)的制备

将式6所示的化合物4mg溶于1ml二甲亚砜中，加入含有10mci ¹⁸F^-的微量反应瓶中，温度控制在90℃反应，25分钟，冷却至10℃，加质量分数为10％的盐酸500μL调节pH＝3，用质量分数为10％的氨水中和到pH＝8，经过高效液相梯度淋洗分离，流动相为乙腈和水(梯度：以水为标准，0～15分钟，95％～10％的水；15～18分钟，10％的水；18～25分钟，10％～5％的水；百分比为体积百分比)，即得如式5所示的PET分子探针，其中F为¹⁸F，经放射性TLC鉴定标记率为8.5％。(高效液相色谱配有American PDA-100紫外检测器，P680泵(美国戴安公司)和放射性检测器(美国Bioscan公司)，分析柱为C₁₈反向柱(_μBondapak，300mm×3.9mm，Waters公司生产)。¹⁸F离子的制备同实施例7。