CN101787025A - 取代吴茱萸碱类抗肿瘤和抗真菌化合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种取代吴茱萸碱类抗肿瘤和抗真菌化合物以及它们的制备方法，该类化合物具有的结构通式(I)，其中：R基团代表(1)苄基或取代苄基；(2)苯甲酰基或取代苯甲酰基；(3)2～6个碳原子的直链或支链烷基；(4)酯基。本发明的取代吴茱萸碱类化合物对于各种肿瘤细胞系具有很好的抗肿瘤活性，为深入研究和开发新的抗肿瘤药物开辟了新的途径，可用于制备新的抗肿瘤药物。

Description

取代吴茱萸碱类抗肿瘤和抗真菌化合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及医药技术领域，是一种新的生物碱类抗肿瘤和抗真菌化合物——取代吴茱萸碱类化合物和其盐类及其制备方法。
背景技术
DNA拓扑异构酶I(topoisomerase I)是细胞生存的必需酶，参与细胞DNA复制、转录、重组和修复的全过程。由于肿瘤细胞中，尤其是结肠癌、子宫颈癌、卵巢癌等的TopoI含量大大高于正常组织，它们对TopoI抑制剂更加敏感，因此该类药物对肿瘤细胞具有很高的选择性。加之该酶抑制剂具有疗效高、抗瘤谱广等特性，该酶的抑制剂现已被美国NCI列为重点研究的六大类抗肿瘤药物之一。喜树碱(CPT)及其类似物是最重要的一类拓扑异构酶抑制剂。该类化合物中，依立替康、拓扑替康和贝洛替康已成功开发上市，成为临床上重要的肿瘤化疗药物。然而，CPT类拓扑异构酶抑制剂还存在体内代谢不稳定、易水解失活、水溶性差和毒性大等缺陷。因此，寻找高效、低毒的新型拓扑异构酶抑制剂具有非常重要的意义和良好的发展前景。此外，拓扑异构酶还可以作为抗真菌药物作用的靶点，研究新型的拓扑异构酶抑制剂有望发现全新类型的抗真菌药物。在前期研究中，发明人针对拓扑异构酶的晶体结构开展了虚拟高通量筛选研究，发现吴茱萸碱(Evodiamine)可抑制拓扑异构酶活性，但抑酶活性较弱。本发明通过对吴茱萸碱进行结构修饰，得到了一类具有较强抗肿瘤和抗真菌活性的新型N-取代吴茱萸碱类似物。
发明内容
本发明提供一种新型的取代吴茱萸碱类抗肿瘤和抗真菌化合物和该类化合物的盐酸盐、硝酸盐、氢溴酸盐和甲烷磺酸盐及其制备方法。
本发明化合物的结构通式如下：
其中：R基团代表：
(1)苄基或取代苄基；
取代苄基苯环上取代基可位于苯环的邻、间、对位，可以是单取代，也可以是多取代，取代基是指：
a.卤素：F、Cl、Br、I；
b.1～6个碳原子的直链或支链烷基；
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基；
c.-CN、-CH2CN、-NH2、-NO2、-CF3、-OCF3、-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH3)2、-OCH2CH2CH2CH3。
(2)苯甲酰基或取代苯甲酰基；
取代苯甲酰基上取代基可位于苯环的邻、间、对位，可以是单取代，也可以是多取代，取代基是指：
a.卤素：F、Cl、Br、I；
b.1～6个碳原子的直链或支链烷基；
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基；
c.-CN、-CH2CN、-NH2、-NO2、-CF3、-OCF3、-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH3)2、-OCH2CH2CH2CH3；
(3)1～6个碳原子的直链或支链烷基；
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基。
(4)酸基(-(CH2)nCOOH)和酯基(-(CH2)nCOOR1)
这里的酸基包括甲酸基、乙酸基、丙酸基；酯基是指具有1～6个碳原子的直链或支链酯基，如甲酸酯基、乙酸酯基、丙酸酯基、异丙酸酯基、正丁酸酯基、异丁酸酯基、叔丁酸酯基、正戊酸酯基、异戊酸酯基、叔戊酸酯基、己酸酯基。
(5)氰基取代的烷基和卤素取代的烷基
氰基取代的烷基包括乙腈基、丙腈基；卤素取代的烷基包括3-溴丙基、2-溴乙基。
经试验抗肿瘤和抗真菌活性较好的化合物其R取代基是：
(1)3-溴丙基；(2)乙腈基；(3)乙酸基；(4)乙氧羰基；(5)乙氧羰基亚甲基；(6)苯甲酰基；(7)3-氯苄基；(8)2-氯苄基；(9)正己基；(10)2，4-二氯苄基；(11)苄基；(12)丙基；(13)乙基；(14)4-甲氧基苄基；(15)异丙基；(16)4-氟苯甲酰基；(17)2-氯苯甲酰基；(18)3-氯苯甲酰基；(19)2-甲基苯甲酰基；(20)4-甲基苯甲酰基；(21)4-硝基苯甲酰基；(22)4-氯苯甲酰基；(23)2，4-二氯苯甲酰基；(24)2-氟苯甲酰基；(25)4-甲氧基苯甲酰基。
本发明化合物的反应流程如下：
具体步骤为：
(1)制备目标化合物II
吴茱萸碱(I)在无水的DMF中，以NaH为碱与各种卤代烷、取代氯苄、取代苯甲酰氯等试剂在80℃下反应24小时，生成N-取代的吴茱萸碱(II)。
(2)制备目标化合物III
取代吴茱萸碱化合物(II)溶于适量的二氯甲烷中，加入过量的酸(盐酸、硝酸、氢溴酸和甲烷磺酸)在室温下反应2～3小时，生成目标化合物的各种盐。
优选化合物的结构式和1HNMR数据见表1。
Figure GSA00000047901100032
Figure GSA00000047901100041
Figure GSA00000047901100051
具体实施方式：
实施例1：3-溴丙基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物1)
取NaH 0.18g(7.5mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.30g(1mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入1，3-二溴丙烷0.8g(4mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得白色固体0.15g，收率为35.4％。1H-NMR(500MHz，DMSO)δ：2.27(m，2H，C17-2H)，2.39(s，3H，C15-3H)，2.81(m，1H，C8-H)，2.98(m，1H，C8-H)，3.11(m，1H，C7-H)，4.66(m，1H，C7-H)，4.92(t，2H，C18-2H)，5.07(t，2H，C16-2H)，6.08(s，1H，C14a-H)，7.10-7.93(m，8H，Ar-H).
实施例2：乙腈基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物3)
取NaH 0.18g(7.5mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.30g(1mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入溴乙腈1.2g(10mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得白色固体0.15g，收率为43.9％。1H-NMR(500MHz，DMSO)δ：2.39(s，3H，C15-3H)，2.82(m，1H，C8-H)，2.98(m，1H，C8-H)，3.14(m，1H，C7-H)，4.66(m，1H，C7-H)，5.57(s，2H，C16-2H)，6.21(s，1H，C14a-H)，7.21-7.95(m，8H，Ar-H).
实施例3：乙氧羰基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物4)
取NaH 0.18g(7.5mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.30g(1mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入氯甲酸乙酯1.1g(10mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得白色固体0.17g，收率为45.3％。1H-NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.29(t，J＝6.7Hz，3H，C 18-3H)，2.45(s，3H，C15-3H)，2.86(m，1H，C8-H)，2.99(m，1H，C8-H)，3.20(m，1H，C7-H)，4.45(m，2H，C17-2H)，4.91(m，1H，C7-H)，6.29(s，1H，C14a-H)，7.04-8.27(m，8H，Ar-H).
实施例4：苯甲酰基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物6)
取NaH 0.16g(6.7mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.20g(0.66mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入苯甲酰氯0.93g(6.6mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量的无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得淡黄色固体0.10g，收率为37.0％。1H-NMR(500MHz，CDCl3)δ：2.43(s，3H，C15-3H)，2.92(m，1H，C8-H)，3.05(m，1H，C8-H)，3.18(m，1H，C7-H)，4.90(m，1H，C7-H)，5.94(s，1H，C14a-H)，7.15-8.15(m，13H，Ar-H).
实施例5：苄基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物11)
取NaH 0.16g(6.7mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.20g(0.66mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入溴苄1.13g(6.6mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量的无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得淡黄色固体0.15g，收率为57.7％。1H-NMR(500MHz，CDCl3)δ：2.38(s，3H，C15-3H)，2.93(m，1H，C8-H)，3.06(m，1H，C8-H)，3.19(m，1H，C7-H)，4.91(m，1H，C7-H)，5.44(d，J＝16.7Hz，1H，C16-H)，5.68(d，J＝16.7Hz，1H，C16-H)，5.81(s，1H，C14a-H)，7.00-8.10(m，13H，Ar-H).
实施例6：乙基取代的吴茱萸碱类化合物的制备(表1中化合物13)
取NaH 0.16g(6.7mmol)放于50ml蒸馏瓶中，加入15ml无水的DMF在室温下搅拌10分钟，加入吴茱萸碱0.20g(0.66mmol)室温下继续搅拌30分钟，然后加入溴乙烷0.72g(6.6mmol)，缓慢升温至80℃反应24小时。停止反应，反应液中加入40mlH2O，用40ml×3乙酸乙酯提取，合并乙酸乙酯提取液，用适量的无水硫酸钠干燥后过滤，取滤液。蒸干溶剂，用硅胶色谱柱进行纯化，洗脱剂为石油醚∶乙酸乙酯＝4∶1，得淡黄色固体0.14g，收率为63.6％。1H-NMR(500MHz，CDCl3)δ：1.42(t，J＝7.2Hz，3H，C17-3H)，2.42(s，3H，C15-3H)，2.89(m，1H，C8-H)，3.02(m，1H，C8-H)，3.19(m，1H，C7-H)，4.24(m，1H，C16-H)，4.43(m，1H，C16-H)，4.92(m，1H，C7-H)，5.97(s，1H，C14a-H)，7.17-8.15(m，8H，Ar-H).
其余目标化合物以不同的取代基为合成原料，如表1所列，重复实施例1中的步骤，便能合成所需的取代吴茱萸碱类化合物。实施例中所用的试剂均为市售分析纯。
实施例7：N-苯甲酰基吴茱萸碱盐酸盐的制备(表1中化合物6的盐酸盐)
取化合物6(0.41g，0.001mol)溶于20mL二氯甲烷中，通入干燥的HCl气体，室温下搅拌1小时。反应结束后浓缩反应液，析出沉淀，过滤得N-苯甲酰基吴茱萸碱盐酸盐0.28g，产率63.6％。
实施例8：N-苯甲酰基吴茱萸碱氢溴酸盐的制备(表1中化合物6的氢溴酸盐)
取化合物6(0.41g，0.001mol)溶于20mL二氯甲烷中，加入氢溴酸，室温下搅拌1小时。反应结束后浓缩反应液，析出沉淀，过滤得N-苯甲酰基吴茱萸碱氢溴酸盐0.34g，产率70.0％。
实施例9：N-苯甲酰基吴茱萸碱硝酸盐的制备(表1中化合物6的硝酸盐)
取化合物6(0.41g，0.001mol)溶于20mL二氯甲烷中，滴加适量的浓硝酸，室温下搅拌1小时。反应结束后浓缩反应液，析出沉淀，过滤得N-苯甲酰基吴茱萸碱硝酸盐0.32g，产率68.1％。
实施例10：N-苯甲酰基吴茱萸碱甲烷磺酸盐的制备(表1中化合物6的甲磺酸盐)
取化合物6(0.41g，0.001mol)溶于20mL乙酸乙酯中，放置于冰浴中，冷至-5℃，滴加适量溶有甲磺酸的乙酸乙酯溶液，冰浴下搅拌1小时。反应结束后浓缩反应液，析出沉淀，过滤得N-苯甲酰基吴茱萸碱甲磺酸盐0.36g，产率71.6％。
用其它取代基的吴茱萸碱类化合物与盐酸、硝酸、氢溴酸和甲烷磺酸反应，重复实施例7～10中的步骤，便能合成所需的取代吴茱萸碱类化合物的盐类。实施例中所用的试剂均为市售分析纯。
本发明合成的取代吴茱萸碱类化合物具有抗肿瘤作用，其药理实验结果如下：
(一)实验方法
对本发明的化合物进行了肿瘤细胞增殖抑制试验，试验方法采用常规的MTT法。
细胞株选用A549(人肺癌细胞)、LOVO(人肠癌细胞)、MDA-MB-435(人乳腺癌细胞)。培养液为DMEM+15％NBS+双抗。
样品液配制：用DMSO(Merck)溶解后，加入PBS(-)配成100μg/mL的溶液或均匀的混悬液，然后用DMSO的PBS(-)稀释，最终浓度分别为10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL、0.001μg/mL、0.0001μg/mL。
将上市的抗肿瘤药物伊立替康以同样的条件配成对照品溶液。
96孔板每孔加入浓度为3×104个/mL的细胞悬液100μL，即3000个细胞/孔，置37℃、5％CO2培养箱内。24小时后，分别加入样品液和对照品液，10μL/孔，37℃作用72小时。每孔加入5mg/mL的MTT(3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基四唑翁溴化物)溶液20μL，作用4小时后加入溶解液DMSO，100μL/孔，置培养箱内，次日用MK-2全自动酶标仪测570nm OD值。计算半数抑制浓度IC50。
(二)实验结果
体外抗肿瘤试验结果见表2。
表2优选目标化合物对肿瘤细胞的半数抑制浓度IC50(单位：μg/mL)
  化合物编号 A549 LOVO MDA-MB-435
  2   21.75   40.59   3.87
  4   43.38   32.64   3.21
  6   4.05   5.81   0.0184
  8   12.40   31.62   18.17
  化合物编号 A549 LOVO MDA-MB-435
  9   53.08   25.45   48.20
  11   25.28   30.85   48.92
  伊立替康   6.258   9.015   17.403
本发明合成的取代吴茱萸碱类化合物具有抗真菌作用，其药理实验结果如下：
(一)实验方法：采用常规的体外抑菌实验方法(详见：Antimicrob Agents Chemother 1995，39(5)：1169)
1.材料与方法
(1)实验菌株
本实验选用了以下2种常见的人体致病标准真菌菌株作为筛选对象，真菌菌株由长征医院真菌室提供。
1)白色念珠菌(Candida albicans，标准株ATCC76615)；
2)新型隐球菌(Cryptococcus neoformans标准株ATCC32609)；
(2)试验方法
菌悬液配制：上述真菌经YEPD液体培养基35℃培养16小时，两次活化，用血细胞计数板计数，以RPM1640液体培养基调整菌浓度至1X104～1X105个/ml。
药液配制：取本发明待测化合物溶于二甲亚砜，配成8.0mg/ml的药物储存液，实验前用RPM1640稀释成640μg/ml。
接种：96孔板1号孔加RPM1640100μl作空白对照，3-12号孔各加菌悬液120μl，2号孔加菌悬液160μl和药液16μl，2-11号孔的药物浓度作10级4倍比稀释，各孔药物浓度分别为64、16、4、1、0.25、0.0625、0.0156、0.0039、0.00097、0.00024μg/mL。12号孔不加药液，作阳性对照。药物对照为氟康唑。
培养及检测：设阳性对照孔光密度值(OD值)为100％，以光密度值比阳性对照孔低于80％的最低药物浓度为最小抑菌浓度值(MIC)。
(二)实验结果
体外抑真菌实验结果见表2
表3选目标化合物体外抗真菌最小抑菌浓度值(MIC，μg/ml)
Figure GSA00000047901100091
上述活性实验结果表明本发明所述化合物具有较好的抗肿瘤活性和抗真菌活性，为深入研究和开发新的抗肿瘤和抗真菌化学治疗药物开辟了新的途径，可用于制备新的抗肿瘤和抗真菌药物。

Claims (4)

1.一种取代吴茱萸碱类化合物，化学结构通式为：
其中：R基团代表：
(1)苄基或取代苄基；
取代苄基苯环上取代基可位于苯环的邻、间、对位，可以是单取代，也可以是多取代，取代基是指：
a.卤素：F、Cl、Br、I；
b.1～6个碳原子的直链或支链烷基；
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基；
c.-CN、-CH2CN、-NH2、-NO2、-CF3、-OCF3、-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH3)2、-OCH2CH2CH2CH3；
(2)苯甲酰基或取代苯甲酰基：
取代苯甲酰基上取代基可位于苯环的邻、间、对位，可以是单取代，也可以是多取代，取代基是指：
a.卤素：F、Cl、Br、I；
b.1～6个碳原子的直链或支链烷基；
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基；
c.-CN、-CH2CN、-NH2、-NO2、-CF3、-OCF3、-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH(CH3)2、-OCH2CH2CH2CH3；
(3)1～6个碳原子的直链或支链烷基：
1～6个碳原子的直链或支链烷基是指：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、正己基；
(4)酸基和酯基
这里的酸基为-(CH2)nCOOH，是指：甲酸基、乙酸基、丙酸基；
这里的酯基为-(CH2)nCOOR1，为具有1～6个碳原子的直链或支链酯基，是指：甲酸酯基、乙酸酯基、丙酸酯基、异丙酸酯基、正丁酸酯基、异丁酸酯基、叔丁酸酯基、正戊酸酯基、异戊酸酯基、叔戊酸酯基、己酸酯基；
(5)氰基取代的烷基和卤素取代的烷基
氰基取代的烷基包括乙腈基、丙腈基；卤素取代的烷基包括3-溴丙基、2-溴乙基。
2.权利要求1所述取代吴茱萸碱类化合物的盐类，其特征在于其为盐酸盐、硝酸盐、氢溴酸盐或甲烷磺酸盐。
3.权利要求1和2所述取代吴茱萸碱类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
权利要求1和2所述取代吴茱萸碱类化合物中R基团为如下的化合物：
(1)3-溴丙基；(2)乙腈基；(3)乙酸基；(4)乙氧羰基；(5)乙氧羰基亚甲基；(6)苯甲酰基；(7)3-氯苄基；(8)2-氯苄基；(9)正己基；(10)2，4-二氯苄基；(11)苄基；(12)丙基；(13)乙基；(14)4-甲氧基苄基；(15)异丙基；(16)4-氟苯甲酰基；(17)2-氯苯甲酰基；(18)3-氯苯甲酰基；(19)2-甲基苯甲酰基；(20)4-甲基苯甲酰基；(21)4-硝基苯甲酰基；(22)4-氯苯甲酰基；(23)2，4-二氯苯甲酰基；(24)2-氟苯甲酰基；(25)4-甲氧基苯甲酰基。
4.权利要求1和2所述取代吴茱萸碱类化合物合成路线如下：
Figure FSA00000047901000021
具体步骤为：
吴茱萸碱(I)在干燥的DMF中，以NaH为碱与各种RX试剂在80℃下反应24小时，生成N-取代的吴茱萸碱(II)，RX试剂是指卤代烷、取代氯苄、取代苯甲酰氯；
N-取代吴茱萸碱(II)与盐酸、硝酸、氢溴酸或甲烷磺酸反应生成相应的盐类衍生物(III)。
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