CN101638389B

CN101638389B - 一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物及其制备方法和应用

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Publication number: CN101638389B
Application number: CN200810049299A
Authority: CN
Inventors: 王超杰; 田智勇; 赵瑾; 谢松强
Original assignee: Henan University
Current assignee: HENAN HAIHUI PHARMA-TECH Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: CN101638389A

Abstract

本发明涉及一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物及其制备方法和应用，包括以下步骤：(1)以饱和脂肪二胺为原料，与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应得到化合物a；(2)将化合物a溶于乙腈溶剂中，经过柱层析得到化合物b；(3)化合物b溶于无水乙醇中，肼解得到含化合物c的混合物；(4)含化合物c的混合物溶于乙腈溶剂中，在K₂CO₃作用下，与N-溴代烷基1，8萘二甲酰亚胺反应，然后与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应经过柱层析得到化合物d；(5)化合物d溶于乙醇，用含4M盐酸的乙醇溶液脱保护得到含萘酰亚胺结构的多胺衍生物盐酸盐e。本发明的含萘酰亚胺结构的多胺衍生物在制备抗肿瘤药物、抗肿瘤药物先导化合物、多胺通道选择性化合物(选择性作用于多胺通道的化合物)、DNA嵌入剂及嵌入型DNA切断剂等方面的应用。

Description

一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物，同时还涉及该含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的制备方法和应用。

背景技术

具有简单开链结构的天然多胺分子，如PUT(putrescine 1)，SPD(spermidine2)，SPM(spermine 3)。它们存在于原核及真核细胞内，是维持细胞生长的重要因素。研究发现，在快速分化、增殖的细胞如肿瘤细胞、成骨细胞中，这些多胺的浓度水平明显高于正常细胞，高浓度的多胺水平与肿瘤细胞的生长存在必然的关联性。多胺类化合物是一类含有两个或两个以上氨基和亚氨酸的长链脂肪族化合物，具有刺激RNA(核糖核酸)和蛋白质合成的作用。目前与多胺相关的研究已经深入到NMDA受体调控剂、多胺毒素、硼中子捕捉治疗以及多胺骨架做为药物运载体等多个方面。1，8-萘酰亚胺类化合物作为DNA嵌入剂、切断剂的母体具有以下特点：(1)具有良好的平面刚性结构，有利于分子同DNA的结合，特别是嵌入能力；(2)分子中较长共轭体系，使它们具有独特的光谱性质，最大吸收波长一般大于330nm，这一特性使以1，8-萘酰亚胺类化合物为母体的DNA切断剂在场波长照射下即可使分子有效活化，从而产生活性，实现DNA的选择性切断；(3)此类化合物的分子结构特点，导致它们具有较强的可修饰性，对于“手臂”的连接和活性基团的引入一般可以通过简单的缩合反应实现，这对DNA切断剂的最后“组装”十分有利。由于这些特点，1，8-萘酰亚胺类化合物被广泛应用于抗肿瘤药中，甚至有的进入II期临床。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物，以拓宽多胺类化合物的研究及应用领域。

进一步，本发明的目的在于提供一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的制备方法。

另外，本发明的目的还在于提供一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物在制备抗肿瘤药物、抗肿瘤药物先导化合物、多胺通道选择性化合物(选择性作用于多胺通道的化合物)、DNA嵌入剂及嵌入型DNA切断剂等方面的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一类含萘酰亚胺结构的多胺衍生物，其通式如下：

其中，L＝1或2，m＝1或2，n＝1或2，R＝H，Br，Cl，-NO₂或-NH₂。

同时，本发明的技术方案还在于采用了一种含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)以饱和脂肪二胺为原料，与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应得到化合物a；

(2)将化合物a溶于乙腈溶剂中，在K₂CO₃作用下与N-溴代烷基邻苯二甲酰亚胺反应，然后与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应经过柱层析得到化合物b；

(3)化合物b溶于无水乙醇中，在水合肼催化下，肼解得到含化合物c的混合物；

(4)含化合物c的混合物溶于乙腈溶剂中，在K₂CO₃作用下，与N-溴代烷基1，8萘二甲酰亚胺反应，然后与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应经过柱层析得到化合物d；

(5)化合物d溶于乙醇，用含4M盐酸的乙醇溶液脱保护得到含萘酰亚胺结构的多胺衍生物盐酸盐e。

步骤(1)中所述的饱和脂肪二胺为C_3-4的饱和脂肪二胺。

步骤(2)中所述的N-溴代烷基邻苯二甲酰亚胺中的烷基为C_3-4的饱和脂肪烷基。

步骤(4)中所述的N-溴代烷基1，8萘二甲酰亚胺中的烷基为C_3-4的饱和脂肪烷基。

另外，本发明的技术方案还采用了该含萘酰亚胺结构的多胺衍生物在制备抗肿瘤药物方面的应用，在制备抗肿瘤药物先导化合物方面的应用，在制备多胺通道选择性化合物方面的应用，在制备DNA嵌入剂及嵌入型DNA切断剂方面的应用。

本发明的含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的合成路线如下：

Scheme 1

Scheme 2

在上述合成路线的具体合成步骤为：

(2)化合物a溶于乙腈溶剂中，在K₂CO₃作用下与N-溴代烷基邻苯二甲酰亚胺反应，然后与二叔丁氧基甲酸酐(BOC₂O)反应经过柱层析得到化合物b；

(5)化合物d溶于乙醇，用4M盐酸乙醇溶液脱保护得到含萘酰亚胺结构的多胺衍生物盐酸盐e；(见Scheme 1)

(6)含取代基的1，8萘二甲酸酐f与碳酸铵反应转化为相应萘酰亚胺g，然后与直链二溴代物反应生成N-溴代烷基1，8萘二甲酰亚胺h。h与多胺反应生成含萘酰亚胺结构的多胺衍生物盐酸盐e，其步骤同(4)，(5)。以上见Scheme 2。

本发明是基于天然多胺结构，合成了一类含新型结构的含萘酰亚胺结构的多胺衍生物，大大拓宽了多胺的研究、应用领域；本发明合成的含萘酰亚胺结构衍生物在结构上类似于天然多胺化合物，能利用肿瘤细胞对多胺的大量需求使抗癌药物更多地进入癌细胞，从而增加药物的选择性，达到靶向给药的目的，同时利用1，8-萘酰亚胺对DNA的嵌入作用和切断作用，更好的发挥抗肿瘤活性。本发明合成含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的反应工艺具有操作简便、条件温和的特点。本发明是具有抗肿瘤活性的1，8-萘酰亚胺类化合物被与多胺结合成的“萘酰亚胺-多胺”缀合物体系，利用肿瘤细胞对多胺的大量需求使抗癌药物更多地进入癌细胞，从而增加药物的选择性，达到靶向给药的目的，同时利用1，8-萘酰亚胺对DNA的嵌入作用和切断作用，更好的发挥抗肿瘤活性。药理活性结果表明，所合成的多胺衍生物具有较强的细胞毒性以及抗肿瘤活性。

附图说明

图1为本发明实施例1的¹H NMR图谱；

图2为本发明实施例2的¹H NMR图谱；

图3为本发明实施例3的¹H NMR图谱；

图4为本发明实施例4的¹H NMR图谱；

图5为本发明实施例5的¹H NMR图谱；

图6为本发明实施例6的¹H NMR图谱；

图7为本发明实施例7的¹H NMR图谱；

图8为本发明实施例8的¹H NMR图谱。

具体实施方式

实验仪器名称与型号：

BRUKER AV400型核磁共振仪(D₂O做溶剂)；

质谱仪(ESQUIRE-LC)。

实施例1

制备l＝1，m＝1，n＝1，R为H时含萘酰亚胺结构的多胺衍生物：

(1)制备化合物a：取BOC₂O 4.36g(20mmoL)溶于6mL甲醇中；取化合物1，3-丙二胺(50mmoL)，溶于10％的三乙胺的甲醇溶液30mL中，冷却至0℃；剧烈搅拌下滴加BOC₂O的甲醇溶液6mL，滴加完毕让反应液自然升至室温搅拌过夜至有大量白色沉淀生成；减压蒸出溶剂，剩余物溶于30mL氯仿中，用10％Na₂CO₃水溶液洗涤3×30mL，收集有机层，减压蒸出溶剂，得化合物a；

(2)制备化合物b：将化合物a溶于30mL乙腈中，加无水碳酸钾4.14g(30mmoL)，室温搅拌15min，升温到45℃，分三批加入N-(4-溴丙基)邻苯二甲酰亚胺共4.5g(16mmoL)，控温45℃，反应过夜。减压蒸除乙腈，残余物用30mL氯仿提取，3×40mL Na₂CO₃ 10％的水溶液洗涤，收集有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，减压蒸除氯仿，得淡黄色油状物(含杂质)。将该油状物溶于甲醇溶液30mL中，加入BOC₂O 4.36g(20mmoL)，室温搅拌过夜。减压蒸除溶剂，残余物用40mL氯仿提取，3×40mL水洗涤，收集有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，减压蒸除氯仿，硅胶柱分离提纯得化合物b；

(3)制备含化合物c混合物：将化合物b溶于30mL乙醇中，加水合肼0.5ml，室温搅拌过夜至有大量白色不溶性固体出现，减压蒸除溶剂，残渣溶于30mL氯仿中，3×30mL Na₂CO₃ 0％的水溶液洗涤，收集有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，减压蒸除氯仿，得含化合物c混合物，不用分离直接进入下一步反应；

(4)制备化合物d：将含化合物c的混合物溶于30mL乙腈中，加无水碳酸钾4.14g(30mmoL)，室温搅拌15min，升温到45℃，分三批分别加入N-(3-溴丙基)-1，8-萘二甲酰亚胺0.96g(3mmoL)，控温45℃，反应过夜；减压蒸除乙腈，残余物用30mL氯仿提取，3×30mL Na₂CO₃ 10％的水溶液洗涤，收集有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，减压蒸除氯仿，得淡黄色油状物(含杂质)；将该油状物溶于甲醇溶液30mL中，加入BOC₂O 20mmoL，室温搅拌过夜TLC监测；减压蒸除溶剂，残余物用40mL氯仿提取，3×40mL水洗涤，收集有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，减压蒸除氯仿，硅胶柱分离提纯得化合物d；

(5)制备化合物e：将得到的化合物d溶于适量乙醇中，冷却至0℃，分别滴加4M盐酸的乙醇溶液，自然升至室温，搅拌过夜至有大量白色固体生成，过滤，用重蒸无水乙醇洗涤三次，干燥得白色固体化合物e。

如图1所示，是实施例1产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₁H₃₁Cl₃N₄O₂，yield 69.1％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：7.34～7.83(m，6H，ArH)，3.82(t，J＝15.2Hz，2H)，3.20～3.24(m，10H)，1.96～2.2(m，6H).ESI-MSm/z：369.3(M+H)⁺。

实施例2

制备l＝2，m＝1，n＝1，R为H时含萘酰亚胺结构的多胺衍生物：

本实施例与实施例1的区别在于：在步骤4中原料由实施例1的N-(3-溴丙基)苯二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-苯二甲酰亚胺，其余制备步骤同实施例1。

如图2所示，是实施例2产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₂H₃₃Cl₃N₄O₂，yield 62.3％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：7.44～7.96(m，6H，ArH)，3.89(t，J＝15.2HZ，2H)，3.10～3.20(m，10H)，2.12(m，2H)，2.09(m，2H)，1.81～2.02(m，4H).ESI-MS m/z：383.2(M+H)⁺。

实施例3

制备l＝2，m＝2，n＝1，R为H时含萘酰亚胺结构的多胺衍生物：

在步骤1中原料由实施例1的1，3-丙二胺换成1，4-丁二胺，N-(3-溴丙基)-苯二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-苯二甲酰亚胺，其余制备步骤同实施例1。

如图3所示，是实施例3产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₃H₃₅Cl₃N₄O₂，yield 67.2％ ¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：7.33～7.83(m，6H，ArH)，3.70(t，J＝15.2Hz，2H)，3.07～3.16(m，10H)，2.05～2.09(m，2H)，1.56～1.77(m，8H).ESI-MS m/z：397.3(M+H)⁺。

实施例4

制备l＝2，m＝2，n＝1，R为H时含萘酰亚胺结构的多胺衍生物

步骤1中原料由实施例1中原料由实施例1的N-(3-溴丙基)-苯二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-苯二甲酰亚胺，N-(3-溴丙基)-1，8-萘二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-1，8-萘二甲酰亚胺，其余制备步骤同实施例1。

如图4所示，是实施例4产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₃H₃₅Cl₃N₄O₂，yield 61.1％，¹H NMR(D₂O，400MHz)δ：7.26～7.76(m，6H，ArH)，3.71(t，J＝15.2Hz，2H)，2.88～2.95(m，8H)，2.88(m，2H)，1.81～1.84(m，2H)，1.62～1.64(m，8H).ESI-MS m/z：397.3(M+H)⁺。

实施例5

制备l＝2，m＝2，n＝2，R为H时含萘酰亚胺结构的多胺衍生物

步骤1中原料由实施例1中原料由实施例1的1，3-丙二胺换成1，4-丁二胺，N-(3-溴丙基)-苯二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-苯二甲酰亚胺，N-(3-溴丙基)-1，8-萘二甲酰亚胺换成N-(4-溴丁基)-1，8-萘二甲酰亚胺，其余制备步骤同实施例1。

如图5所示，是实施例5产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₄H₃₇Cl₃N₄O₂，yield 79.8％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：7.20～7.70(m，6H，ArH)，3.58(t，J＝15.2Hz，2H)，3.00～3.08(m，10H)，1.51～1.77(m，12H).ESI-MS m/z：411.3(M+H)⁺。

实施例6

制备l＝1，m＝2，n＝1，R＝Br时含4-溴萘酰亚胺结构的多胺衍生物。

将20mmol(5.54g)4-溴1，8-萘二甲酸酐与24mmol(2.30g)碳酸铵在乙醇中回流3.5小时，回收乙醇，水洗除去剩余碳酸铵，干燥，不用分离，直接与1，3二溴丙烷，在碳酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、碘化钾作用下反应，室温搅拌48～72小时，然后柱层析分离得到N-(3-溴丙基)-4-溴，-1，8-萘二甲酰亚胺。其余制备步骤同实施例2。

如图6所示，是实施例6产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₂H₃₂Cl₃BrN₄O₂，yield 64.6％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δH：7.48～8.03(m，5H，ArH)，3.98(t，J＝15.2Hz，2H)，3.07～3.17(m，10H)，1.79～2.11(m，8H).ESI-MS m/z：463.0(M+2+H)⁺。

实施例7

制备l＝2，m＝2，n＝2，R＝Br时含4-溴萘酰亚胺结构的多胺衍生物。

将20mmol(5,54g)4-溴1，8-萘二甲酸酐与24mmol(2.30g)碳酸铵在乙醇中回流3.5小时，回收乙醇，水洗除去剩余碳酸铵，干燥，不用分离，直接与1，4二溴丁烷，在碳酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、碘化钾作用下反应，室温搅拌48～72小时，然后柱层析分离得到N-(4-溴丁基)-4-溴，-1，8-萘二甲酰亚胺。其余制备步骤同实施例5。

如图7所示，是实施例7产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₄H₃₆Cl₃BrN₄O₂，yield 63.7％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δH：7.10～7.57(m，5H，ArH)，3.58(t，J＝15.2Hz，2H)，2.95～3.06(m，10H)，1.51～1.75(m，12H).ESI-MS m/z：489.3(M+H)⁺。

实施例8

制备l＝2，m＝1，n＝1，R＝Cl时含4-氯萘酰亚胺结构的多胺衍生物。

20mmol(4.66g)4-氯1，8-萘二甲酸酐与24mmol(2.30g)碳酸铵在乙醇中回流3.5小时，回收乙醇，水洗除去剩余碳酸铵，干燥，不用分离，直接与1，3二溴丙烷，在碳酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、碘化钾作用下反应，柱层析分离得到N-(3-溴丙基)-4-氯，-1，8-萘二甲酰亚胺。其余制备步骤同实施例2。

如图8所示，是实施例8制备产品的¹H NMR图谱，实验数据如下：

C₂₂H₃₂Cl₄N₄O₂，yield 64.6％，¹H NMR(400MHz，D₂O)δH：7.42～8.02(m，5H，ArH)，3.94(s，2H)，3.11(s，10H)，1.78～2.08(m，8H).ESI-MS m/z：417.3(M+H)⁺。

采用本发明的方法合成了含萘酰亚胺结构的多胺衍生物具有如下用途：作为抗肿瘤药物使用；作为抗肿瘤药物的先导化合物使用；作为DNA嵌入剂及嵌入型DNA切断剂等方面使用。

药性检测：

细胞培养条件：取繁殖期细胞，加入含10％小牛血清，2mM L-谷氨酸，100U/mL青霉素，50μg/mL链霉素、2mM氨基胍培养液中，于37℃，5％CO₂环境中培养。

细胞毒性测试：分别取对数生长期的K562(人慢性原白血病细胞)、B16(小鼠黑色素瘤细胞)、CHO(仓鼠卵巢细胞)、Bel-7402(肝癌细胞)四种肿瘤细胞和QSG-7701(正常肝细胞)，调整细胞数为5×103个/mL，加于96孔培养板中使其贴壁过夜，24小时后加入已知浓度的样品液，再过48小时加MTT溶液，每孔100μL；在37℃条件下于培养箱中培养4h，除去MTT溶液，将每孔细胞晶体用150ul DMSO溶解。K562(人慢性原白血病细胞)4×103个/mL加于96孔培养板中，加入已知浓度的样品液，再过48小时加MTT溶液，每孔10μL(10mg/ml)；在37℃条件下于培养箱中培养4h，除去MTT溶液，将每孔细胞晶体用10％的SDS(十二烷基硫酸钠)溶液100μL溶解过夜。以上均分为分样品组、对照组(不加样品)和空白组(只有培养基，无细胞)，在酶标仪上测定波长570nm处得的光密度值。测得光密度后由下面的公式计算不同样品浓度下的抑制率，由统计软件求出IC₅₀值。

结果见表1和2。

表1和2中IC₅₀值为能使正常分裂生长的肿瘤细胞数抑制到50％水平时化合物的浓度(μM)值，IC50值越小表示化合物的细胞毒性越强，上述结果表明：

(1)作为文献报道萘酰亚胺具有抗肿瘤作用，但体外活性很弱，与多胺形成缀合物后体外抗肿瘤活性明显增强，尤其是实施例2、5。

(2)本发明化合物对肿瘤细胞具有较强的体外抑制活性，可作为抗肿瘤化合物或先导物、DNA嵌入剂及嵌入型DNA切断剂等方面使用。

(3)本发明化合物对肿瘤细胞具有较强的体外抑制活性，而对正常细胞毒性较小。

表1部分含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的细胞毒性结果

表2部分含萘酰亚胺结构的多胺衍生物的对肿瘤细胞和正常细胞选择性结果

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。