CN101792448B

CN101792448B - Nacyline类衍生物及制备和用途

Info

Publication number: CN101792448B
Application number: CN2010101437169A
Authority: CN
Inventors: 邹宏斌; 祝华建; 约阿施·史托克希特; 俞永平
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: CN101792448A

Abstract

本发明提供一种Nacycline类衍生物及其可药用的盐，通过将取代异胡豆苷衍生物在一定浓度的硫酸溶液中反应制备得到。本发明提供的化合物，体外对人肺癌细胞和人慢性髓原细胞白血病细胞的细胞毒活性试验表明此类衍生物对肿瘤细胞生长具有抑制作用，可制备成为新的防治肺癌和慢性髓原细胞白血病药物；本发明化合物具有以下结构通式。

Description

Nacyline类衍生物及制备和用途

发明领域

本发明属酶化学、药物化学和药理学领域，涉及Nacyline类衍生物及制备方法，以及该类化合物在制备抗肿瘤药物中的用途。

发明背景

当今威胁人类健康的两大主要疾病分别是心脑血管疾病和肿瘤疾病，因此，世界各国都投入了大量的人力、物力、财力来对这两种疾病的研究以及寻找有效的药物对其治疗。由于萜类吲哚生物碱具有有效且广泛的药用活性以及成药性，如长春新碱、长春花碱、以及喜树碱都可以作为良好的抗肿瘤药物，阿吗碱具有降血压作用，Serpentine可以起到镇静作用(Kang Hee Nam，Hwa JeeChung，Eo Jin Jeon，Mi Kyung Park，Yong Hyeon Yim，Jang Ryol Liu，Jeong HoPark，In Vitro Biosynthesis of Strictosidine Using Lonicera japonica Leaf Exactsand Recombinant Yeast.Journal of Plant Biology.2007，50(3)，315-320.)。因此，越来越多的人加入到对萜类吲哚生物碱的研究。目前，许多研究表明大多数萜类吲哚生物碱是由异胡豆苷经不同的次生代谢途径转化而来的(Elke A.Loris，Santosh Panjikar，Martin Ruppert，Leif Barleben，Matthias Unger，Helmut Schubel，Joachim Stockigt，Structure-Based Engineering of Strictosidine Synthase：Auxiliaryfor Alkaloid Libraries.Chemistry & Biology，14，1-6.)。本发明则利用异胡豆苷合成酶催化合成的取代异胡豆苷衍生物为起始物，通过快速简便的酶化学方法合成得到具有多个手性中心多环结构的Nacyline类衍生物。同时，我们对Nacyline类衍生物进行了体外抗肿瘤活性测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种Nacyline类衍生物，以及它们的可药用盐，具有以下结构通式：

式(1)

其中：

W，X，Y，Z相同或不同，选用碳或氮；

R₁，R₂，R₃，R₄相同或不同，选用氢、硝基、卤素、羟基、胺基、酰基、含1～8个碳的饱和或不饱和烃基或烷氧基或含1～8个碳的烷胺基或酰基；当W，X，Y，Z都为碳时，R₁，R₂，R₃，R₄不能都为氢。

优选的式(1)化合物是：

I-1：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a，12-三氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯

I-2：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-12-甲氧基-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a-双氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯

I-3：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-10-甲基-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a-双氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯

本发明的另一个目的是提供一种由取代异胡豆苷类化合物制备式(I)化合物的方法：将取代异胡豆苷衍生物在一定浓度的硫酸溶液中反应制备得到式(I)化合物，反应式为：

本发明的又一目的是提供Nacyline类衍生物在制备防治肺癌和慢性髓原细胞白血病的药物中的应用。

本发明式(1)化合物具有重要的生物活性，体外对人肺癌细胞(A549)，人慢性髓原细胞白血病细胞(K562)的细胞毒活性试验表明此类衍生物对肿瘤细胞生长具有抑制作用，可成为新的防治肺癌和慢性髓原细胞白血病药物。

本发明的有益之处是：着重对新Nacyline类衍生物进行探索，提供了基于酶催化化学的快速合成具有多个手性中心多环结构的吲哚类生物碱的方法；提供的新Nacyline类衍生物具有重要的生物活性，体外对多株肿瘤细胞有抑制作用，可成为新的防治肺癌和慢性髓原细胞白血病药物。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明。下述实施例给出了代表性化合物的合成及相关结构鉴定数据。必须说明，下述实施例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。根据本发明的实质对本发明进行的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

实施例1：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a，12-三氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯(化合物I-1)的制备

本例涉及到一类如式(I)所示的具有细胞毒活性的Nacyline类衍生物的一般合成方法。具体涉及(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a，12-三氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯的合成。将12-氮杂异胡豆苷(20毫克，0.038毫摩尔)溶于硫酸溶液(2摩尔/升，0.4毫升)中，在氮气保护下于85-90℃搅拌30分钟，反应完成后冷却至室温，在冰浴中用碳酸钠溶液将反应液调成弱碱性，然后用乙酸乙酯萃取三次(3×10毫升)，合并有机相，并分别用水和饱和食盐水洗涤后加入无水硫酸钠干燥，最后除去溶剂，所得粗产品用制备液相分离得到(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a，12-三氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯(化合物I-1)。

下面用统一方式表述合成得到的化合物的物理及化学数据。包括比移值(Rf)及其展开溶剂、核磁共振氢谱(¹H NMR，数据于500MHz核磁共振仪得到)、核磁共振碳谱(¹³C NMR，数据于125MHz核磁共振仪得到)、电喷雾质谱(ESI-MS)；¹H NMR和¹³C NMR所使用的试剂一般为氘代氯仿(CDCl₃)；NMR谱图峰形表示为：单峰(s)、双峰(d)、宽单峰(brs)、双双峰(dd)、三重峰(t)、四重峰(q)；耦合常数(J)的单位用赫兹(Hz)表示；化学位移值(δ)单位用ppm表示。

化合物I-1：淡黄色固体；收率58.7％；Rf(氯仿/甲醇25∶1)0.56；ESI-MSm/z[M+H]⁺ 352；¹H NMR(500MHz，CDCl₃)：δ10.21(1H，s，H-NH)，8.33(1H，d，J＝4.5Hz，H-11)，7.79(1H，d，J＝7.5Hz，H-13)，7.54(1H，s，H-7)，7.07(1H，dd，J＝7.5，4.5Hz，H-12)，6.18(1H，s，H-9)，4.64(1H，q，J＝6.5Hz，CH₂CH-14)，4.34(1H，d，J＝11.5，CH₂CH-14E)，3.76(1H，m，H-3a)，3.71(1H，d，J＝9.0Hz，CH₂CH-14Z)，3.68(3H，s，COOCH₃-6)，3.58(1H，dd，J＝10.5，4.5Hz，H-2a)，3.24-3.38(3H，m，H-14，5，2b)，2.89(1H，m，H-1a)，2.71(1H，d，J＝14.5Hz，H-1b)，1.52(2H，m，H-4)；¹³C-NMR(125MHz，CDCl₃)：167.9(COOCH₃-6)，154.5(C-7)，148.9(C-9b)，142.2(C-13c)，134.3(C-11)，133.8(CH₂CH-14)，126.2(C-13a)，119.8(C-12)，115.5(C-13)，107.3(C-6)，106.8(C-13b)，104.4(CH₂CH-14)，76.4(C-9)，52.3(C-3a)，50.9(COOCH₃-6)，49.0(C-2)，33.6(C-14)，27.5(C-4)，21.9(C-5)，20.3(C-1)。

实施例2：化合物I-2和I-3的制备

根据实施例1的方法，以相应的10-甲氧基异胡豆苷和12-甲基异胡豆苷为原料，分别经硫酸(2摩尔/升)催化后制备得到化合物I-2和I-3。

化合物I-2：白色固体；收率56.1％；Rf(氯仿/甲醇25∶1)0.63；ESI-MSm/z[M+H]⁺ 381；¹H-NMR(500MHz，CDCl₃)：δ7.70(1H，s，H-7)，7.51(1H，d，J＝7.5Hz，H-10)，7.42(1H，s，H-13)，7.21(1H，d，J＝7.5Hz，H-11)，6.35(1H，d，J＝8.0Hz，H-9)，5.45(1H，m，CH₂CH-14)，5.18(1H，d，J＝17.0Hz，CH₂CH-14E)，5.08(1H，d，J＝10.0Hz，CH₂CH-14Z)，4.13(1H，m，H-3a)，3.77(3H，s，COOCH₃-6)，3.38(1H，dt，J＝12.5，2.5Hz，H-2a)；3.12-3.18(2H，m，H-5，H-14)，2.94(1H，m，H-2b)，2.70-2.81(2H，m，H-1)，2.36(3H，s，CH₃O-12)，1.91-2.04(2H，m，H-14)。

化合物I-3：白色固体；收率54.6％；Rf(氯仿/甲醇25∶1)0.61；ESI-MS m/z[M+H]⁺365；¹H-NMR(500MHz，CDCl₃)：δ7.73(1H，s，H-7)，7.39(1H，d，J＝8.0Hz，H-13)，7.34(1H，dd，J＝7.5，8.0Hz，H-12)，7.18(1H，t，J＝7.5Hz，H-11)，6.38(1H，d，J＝8.0Hz，H-9)，5.44(1H，m，CH₂CH-14)，5.21(1H，d，J＝17.0Hz，CH₂CH-14E)，5.06(1H，d，J＝10.0Hz，CH₂CH-14Z)，4.11(1H，m，H-3a)，3.75(3H，s，COOCH₃-6)，3.41(1H，dt，J＝12.5，2.5Hz，H-2a)；3.10-3.18(2H，m，H-5，H-14)，2.94(1H，m，H-2b)，2.73-2.82(2H，m，H-1)，2.35(3H，s，CH₃O-12)，1.91-2.02(2H，m，H-14)。

为了更好地理解本发明的实质，下面通过药理实施例进一步说明本发明。药理实施例给出了代表性化合物的部分活性数据。必须说明，下述药理实施例是用于说明本发明而不是对本发明的限制，根据本发明的实质对本发明进行的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

实施例3：化合物I-1对A549细胞的细胞毒活性

A549(人肺癌)细胞用RPMI 1640培养基培养，培养基中含10％的胎牛血清，100U/毫升青霉素和100U/毫升的链霉素。细胞以每孔5×10³的浓度加入到96孔板中，在37℃含5％CO₂潮湿空气的培养箱中培养24小时。

细胞存活率的测定用改良MTT法。细胞经过24小时的孵育后，分别将新配的化合物I-1的二甲亚砜溶液以浓度梯度加入到各孔中，使孔中化合物最终浓度分别为100微克/毫升，33.3微克/毫升，11.1微克/毫升和3.7微克/毫升。72小时后，加入10微升MTT(5毫克/毫升)的磷酸盐缓冲液，再继续在37℃培养4小时后，离心5分钟除去未转化的MTT，每孔中加入200微升二甲亚砜，以溶解还原的MTT晶体甲臜(formazan)，所形成的formazan用酶标仪在570nm波长下比色，细胞存活率由样品相对于对照品的比值计算。

其中化合物I-1对A549细胞半抑制浓度IC₅₀由剂量效应曲线得到。化合物I-1的IC₅₀为6.2μM。

本试验以抗肿瘤一线用药喜树碱(CPT)作为阳性对照，CPT对人肺癌A549细胞的半抑制浓度IC₅₀为0.11μM。

本试验表明此类新Nacyline类衍生物对人肺癌A549细胞具有较强的细胞毒性，有可能发展成为新的具有抗肺癌作用的药物。

实施例4：化合物I-2对人慢性髓原细胞白血病细胞(K562)的细胞毒活性

人慢性髓原细胞白血病细胞(K562)用RPMI 1640培养基培养，培养基中含10％小牛血清，100U/毫升青霉素和100U/毫升链霉素。细胞以每孔1×10⁴个密度接种到96孔板中，在37℃，5％CO₂潮湿空气的培养箱中培养24小时。

细胞存活率的测定方法用改良MTT法。细胞经24小时的孵育后，分别将新配的化合物I-2的二甲亚砜溶液以浓度梯度加入到各孔中，使孔中化合物的最终浓度分别为100微克/毫升、50微克/毫升、25微克/毫升、5微克/毫升。72小时后，加入10微升MTT(5毫克/毫升)的生理盐水溶液，再继续在37℃，5％CO₂潮湿空气的培养箱中培养3小时，每孔中加入150毫升二甲亚砜，振荡溶解生成的MTT晶体甲臜(formazan)，所形成的甲臜用酶标仪在570nm波长下比色，细胞存活率由样品OD值对于对照OD值的比值计算。其中化合物I-2对K562细胞的半数抑制浓度(IC₅₀)由剂量效应曲线得到。

细胞存活率的测定用改良MTT法，具体方法同实施例3。

对人慢性髓原细胞白血病K562细胞半抑制浓度IC₅₀由剂量效应曲线得到。化合物I-2的IC₅₀为：51.2μM。

本试验以抗肿瘤一线用药喜树碱(CPT)作为阳性对照，CPT对人慢性髓原细胞白血病细胞的半抑制浓度IC₅₀为0.6μM。

本实验表明此类新Nacyline类衍生物对人慢性髓原细胞白血病癌细胞K562细胞具有较强的细胞毒性，有可能发展成为新的具有抗慢性髓原细胞白血病作用的药物。

Claims

1.一种Nacyline类衍生物及其可药用的盐，具有以下结构通式：

其中：

W，X，Y，Z相同或不同，选用碳或氮；

R₁，R₂，R₃，R₄相同或不同，选用氢或含1～8个碳的饱和或不饱和烃基或烷氧基；

当W，X，Y，Z都为碳时，R₁，R₂，R₃，R₄不能都为氢。

2.根据权利要求1所述的一种Nacyline类衍生物及其可药用的盐，其特征在于，具体化合物为：

I-1：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a，12-三氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯；

I-2：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-12-甲氧基-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a-双氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯；

I-3：(3aS，5S，9S，14S)-5，9-桥亚甲基-9-氢-8-氧-10-甲基-14-乙烯基-1，2，3，3a，4，5-六氢-3，9a-双氮杂环壬四烯并[j，k]芴-6-甲酸甲酯。

3.根据权利要求1所述的一种Nacyline类衍生物及其可药用盐的制备方法，其特征在于，是通过以下方案实现：将异胡豆苷衍生物在硫酸催化下制得式(I)化合物，反应式为：

其中：W，X，Y，Z和R₁，R₂，R₃，R₄的定义与权利要求1中的相同。

4.根据权利要求1所述的一种Nacyline类衍生物及其可药用的盐在制备防治肺癌和慢性髓原细胞白血病药物中的应用。