CN101967172A - 喜树碱10位偶合胆酸的新衍生物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及式(Ⅰ)一类喜树碱衍生物及其药物，涉及制备本发明化合物的方法，以及本发明化合物作为药物，尤其是在治疗肿瘤中的应用。式(Ⅰ)中R₁是氢、乙基；R₂是氢、硝基；R₃、R₄是氢，羟基。

Description

喜树碱10位偶合胆酸的新衍生物 

技术领域

本发明涉及一类喜树碱衍生物的制备方法和在抗肿瘤治疗中的应用。 

背景技术

1966年，喜树碱以它显著的抗肿瘤活性被研究天然产物的美国科学家MonroeE.Wall等人发现以来，在过去38年的时间里，药物化学家们在喜树碱的结构修饰上作了大量工作，美国、日本、英国、加拿大等国家都积极投入到喜树碱衍生物的研究开发中，并取得了巨大成就，大量的喜树碱衍生物被设计合成，先后有两个喜树碱衍生物Topotecan、Irinotecan已经被批准为抗肿瘤药物在全球各地上市，其它十几个喜树碱衍生物正处在临床研究开发的不同阶段。喜树碱衍生物显示出卓越的抗肿瘤活性，在作为抗癌药物是很有用的，但由于它的副作用在临床应用中受到严格的控制。众所周知，喜树碱、10-羟基喜树碱和7--乙基-9羟基喜树碱等有抗肿瘤活性，临床用于治疗胃癌、肠癌、膀胱癌、肺癌和白血病，但却会引起骨髓抵制、呕吐、腹泻和严重出血等副作用。如：Iinothecan[CPT-11]投入市场，在临床应用中显示潜在抗肿瘤活性，但与其它的抗肿瘤药物一样，显示出剧烈的毒性，导致CPT-11的治疗作用受到限制。[参见《癌和化学疗法》21卷第709页]。 

喜树碱难溶，光热不稳定，副作用大。喜树碱、10-羟基喜树碱和7-乙基10羟基喜树碱等不溶于水和众多有机溶剂。为了提高喜树碱类似物抗肿瘤活性，同时增加其稳定性和水溶性，增加生物利用度，尽可能地降低其毒副作用，对具有严重副作用的喜树碱和10-羟基喜树碱、7-乙基10-羟基喜树碱进行修饰研究，寻找水溶性好，稳定，毒副作用小，有效地将所需量的喜树碱类药物传递到靶组织。 

胆酸是目前唯一的口服肝靶向药物载体，它在体内有特殊的转运系统。胆酸可被肝脏特异地吸收，这种吸收是通过肝细胞膜上的Na⁺依赖性转运系统(NTCP)及Na⁺非依赖性转运系统(OTAP)实现的。胆酸是内源性的肝细胞特异性的天然配基，具有高度的器官特异性。胆酸在肝细胞中由胆固醇生物合成而来，然后与甘氨酸或牛磺酸结合，随胆汁排人小肠，再吸收入肝脏，不断地进行肝肠循环成人体内肝肠循环。每天重复6-15次，参与循环的胆酸总量达到17-40g。因此具有较高的转运能力。作为内源性的天然配基胆酸具有良好的生物兼容性，适合于作为靶向药物的载体，以胆酸为靶向载体，不但能够实现药物的肝靶向性，减少毒副作用，而且能够提高药物的在体内的生物利用度。 

近年来，人们对以胆酸为载体的肝靶向药物的研究不断深入，文献报道的有多肽、降脂药、抗病毒药、抗肿瘤药、降糖药及硝酸酯类药物等与胆酸结合的肝靶向药物。通过细胞及动物实验研究表明，药物与胆酸偶联后，不同程度地增加了药物的肝吸收，降低了药物的毒副作用。有些药物如胆酸与硝酸醋偶合物一已进人临床研究阶段。Kramer等利用苯丁酸氮芥作为模型药物与胆酸偶联，考察了偶合物的肝靶向性及抗肿瘤活性。将苯丁酸氮芥连接到胆酸的3位羟基，得到胆酸-苯丁酸氮芥偶合物。结果表明，原药对肝脏胆酸转运体只有微弱的效应，而相应的胆酸偶合物强烈抑制了牛磺胆酸的肝吸收，说明偶合物与胆酸转运 体间有较强的相互作用，半数有效浓度为IC₅₀＝3-5μmol/L；原药＞100μmol/L 

可见，偶合物具有胆酸的转运特性，能增加药物的肝吸收，达到靶向目的。 

Monte等人将甘氨酸胆酸与顺铂偶联形成甘氨酸胆酸-顺铂螯合物，体内试验表明该螯合物能够被肿瘤细胞吸收且吸收量明显高于原药。像天然胆酸一样，能够进人肝肠循环，增加原药的小肠吸收及胆汁分泌，，只有少量通过尿液排除。同时，也能有效抑制体外及体内肿瘤细胞的生长，具有一定的抗肿瘤活性。参见[中国新药杂志2006年15卷第3期]。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分保持喜树碱抗肿瘤的药理活性，解决其溶解度差，光、热不稳定，靶向性差，生物利用度低，毒副作用大等问题的喜树碱衍生物。提高了药物的靶向性。 

本发明的另一目的是提供该类喜树碱衍生物的制备方法。 

为了完成本发明的目的，发明人进行了大量创造性的研究，在充发保持喜树碱抗肿瘤的药理活性前提下，解决其溶解度差，光、热不稳定，靶向性差，生物利用度低，毒副作用大等问题，最终发现了可通过喜树碱衍生物10位羟基与胆酸衍生物反应生成具有肝靶向的喜树碱衍生物。 

本发明新的喜树碱衍生物用下述通式(Ⅰ)表示： 

其中 

R₁是氢、乙基； 

R₂是氢、硝基； 

R₃是氢、羟基； 

R₄是氢、羟基； 

本发明新的水溶性喜树碱衍生物的制备方法1： 

其特征在于将式(Ⅱ)所示的喜树碱衍生物 

其中 

R₁的定义同权利要求2； 

R₂的定义同权利要求2； 

与溴乙酸乙脂反应生成中间体(Ⅲ)。 

其中 

R₁的定义同权利要求2； 

R₂的定义同权利要求2； 

将(Ⅲ)式所示的喜树碱衍生物在KOH溶液中反应生成化合物(Ⅳ) 

其中 

R₁的定义同权利要求2； 

R₂的定义同权利要求2； 

将(Ⅴ)式所示胆酸衍生物 

其中 

R₃的定义同权利要求3； 

R₄的定义同权利要求3； 

与甲醇反应以生成胆酸衍生物(Ⅵ) 

其中 

R₃的定义同权利要求3； 

R₄的定义同权利要求3； 

将(Ⅳ)式所示喜树碱衍生物与(Ⅵ)式所示胆酸衍生物反应以生成权利要求1所述的喜树碱衍生物(Ⅰ) 

本发明的优点：本发明的喜树碱衍生物不仅保持了活性部位内酯环的稳定性，而且水溶性好，大大降低了喜树碱类化合物因不溶于体液的水环境而带来的毒性，增加了药物的生物利用度，充分保持了喜树碱抗肿瘤的药理活性。本发明所涉及的喜树碱衍生物中有部分化合物的抑制拓扑异构酶Ⅰ的活性优于喜树碱，对拓扑异构酶Ⅰ的选择活性优于喜树碱。而且对结肠癌细胞具有较强的抑制作用。 

具体实施方式：

实施例1：胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成： 

(1)10-O-乙酸乙酯喜树碱合成 

在25mL圆底烧瓶中加入10-羟基喜树碱182mg(0.5mmol)，1.5mL DMF和138mg(1mmol)无水碳酸钾，搅拌溶解后，加入溴乙酸乙脂50μl，N₂保护下加热到60℃，搅拌0.5h，由TLC跟踪反应，反应完全后过滤去除碳酸钾，真空浓缩，所得固体用三氯甲烷和甲醇溶解，经硅胶柱层析分离纯化，得到化合物10-O-乙酸乙酯喜树碱。淡黄色粉末，收率75％，分子量为：436，结构式如下： 

(2)10-O-乙酸基喜树碱合成： 

在25mL圆底烧瓶中加入10-O-乙酸乙酯喜树碱218mg(0.5mmol)。加入KOH(0.1mol/L)5ml，至溶液澄清时停止反应，逐滴加入稀HCl至不再出现淡黄色沉淀，过滤，烘干得淡黄色粉末，收率95％，分子量为：408，结构式如下： 

(3)胆酸甲脂的合成： 

在25ml三口烧瓶中加入胆酸204(0.5mmol)，加入5ml甲醇溶解，加入100μl乙酰氯，TLC跟踪反应，反应完全后加入15ml蒸馏水，析出白色固体，过滤，真空干燥，得到目标产物，收率97％；分子量422；结构式如下： 

(4)胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成：(A1) 

在25ml三口烧瓶中加入10-乙酸基喜树碱204mg(0.5mmol)，胆酸甲脂422mg(1mmol)，1-[(3-二甲氨基)丙基]-3-乙基碳酰亚胺盐酸盐(EDCI)286.5mg(1.5mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)18mg(0.17mmol)，无水二氯甲烷10ml，室温下搅拌3.5小时，由TLC跟踪反应。反应完全后向反应液中加入 氯仿20ml，依次用50ml饱和食盐水、50ml饱和NaHCO₃溶液萃取3次，无水MgSO₄干燥，减压抽滤除去MgSO₄后减压浓缩，硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色粉末。收率42％；分子量826；结构式如下： 

实施例2：脱氧胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成： 

(1)10-O-乙酸乙酯喜树碱合成 

与实施例1中(1)相同 

(2)10-O-乙酸基喜树碱合成： 

与实施例1中(2)相同 

(3)脱氧胆酸甲脂的合成： 

在25ml三口烧瓶中加入脱氧胆酸196mg(0.5mmol)，加入5ml甲醇溶解，加入100μl乙酰氯，TLC跟踪反应，反应完全后加入15ml蒸馏水，析出白色固体，过滤，真空干燥，得到目标产物，收率95％；分子量406；结构式如下： 

(4)脱氧胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成：(A2) 

在25ml三口烧瓶中加入10-乙酸基喜树碱204mg(0.5mmol)，脱氧胆酸甲脂406mg(1mmol)，1-[(3-二甲氨基)丙基]-3-乙基碳酰亚胺盐酸盐(EDCI)286.5mg(1.5mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)18mg(0.17mmol)，无水二氯甲烷10ml，室温下搅拌3.5小时，由TLC跟踪反应。反应完全后向反应液中加入氯仿20ml，依次用50ml饱和食盐水、50ml饱和NaHCO₃溶液萃取3次，无水MgSO₄干燥，减压抽滤除去MgSO₄后减压浓缩，硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色粉末。收率36％；分子量811；结构式如下： 

实施例3：鹅脱氧胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成： 

(1)10-O-乙酸乙酯喜树碱合成 

与实施例1中(1)相同 

(2)10-O-乙酸基喜树碱合成： 

与实施例1中(2)相同 

(3)鹅脱氧胆酸甲脂的合成： 

在25ml三口烧瓶中加入鹅脱氧胆酸196mg(0.5mmol)，加入5ml甲醇溶解，加入100μl乙酰氯，TLC跟踪反应，反应完全后加入15ml蒸馏水，析出白色固体，过滤，真空干燥，得到目标产物，收率96％；分子量406；结构式如下： 

(4)鹅脱氧胆酸-10-O-乙酰基喜树碱的合成(A3)： 

在25ml三口烧瓶中加入10-乙酸基喜树碱204mg(0.5mmol)，鹅脱氧胆酸甲脂406mg(1mmol)，1-[(3-二甲氨基)丙基]-3-乙基碳酰亚胺盐酸盐(EDCI)286.5mg(1.5mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)18mg(0.17mmol)，无水二氯甲烷10ml，室温下搅拌3.5小时，由TLC跟踪反应。反应完全后向反应液中加入氯仿20ml，依次用50ml饱和食盐水、50ml饱和NaHCO₃溶液萃取3次，无水MgSO₄干燥，减压抽滤除去MgSO₄后减压浓缩，硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色粉末。收率44％；分子量811；结构式如下： 

实施例4：胆酸-10-O-乙酰基-7-乙基喜树碱的合成： 

在25mL圆底烧瓶中加入7-乙基-10-羟基喜树碱189mg(0.5mmol)，1.5mLDMF和138mg(1mmol)无水碳酸钾，搅拌溶解后，加入溴乙酸乙脂50μl，N₂保护下加热到60℃，搅拌0.5h，由TLC跟踪反应，反应完全后过滤去除碳酸钾，真空浓缩，所得固体用三氯甲烷和甲醇溶解，经硅胶柱层析分离纯化，得到化合物7-乙基-10-O-乙酸乙酯喜树碱。淡黄色粉末，收率75％，分子量为：464，结构式如下： 

(2)10-O-乙酸-7-乙基基喜树碱合成： 

在25mL圆底烧瓶中加入7-乙基-10-O-乙酸乙酯喜树碱232mg(0.5mmol)。加入KOH(0.1mol/L)5ml，至溶液澄清时停止反应，逐滴加入稀HCl至不再出现淡黄色沉淀，过滤，烘干得淡黄色粉末，收率94％，分子量为：436，结构式如下： 

(3)胆酸甲脂的合成： 

与实施例1中(3)相同 

(4)胆酸-10-O-乙酰基7-乙基喜树碱的合成： 

在25ml三口烧瓶中加入10-乙酸基-7-乙基喜树碱218mg(0.5mmol)，胆酸甲脂422mg(1mmol)，1-[(3-二甲氨基)丙基]-3-乙基碳酰亚胺盐酸盐(EDCI)286.5mg(1.5mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)18mg(0.17mmol)，无水二氯甲烷10ml，室温下搅拌3.5小时，由TLC跟踪反应。反应完全后向反应液中加入氯仿20ml，依次用50ml饱和食盐水、50ml饱和NaHCO₃溶液萃取3次，无水MgSO₄干燥，减压抽滤除去MgSO₄后减压浓缩，硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色粉末。收率37％；分子量855；结构式如下： 

实施例5：鹅脱氧胆酸-10-O-乙酰基-9硝基喜树碱的合成： 

(1)9硝基-10-O-乙酸乙酯喜树碱合成： 

在25mL圆底烧瓶中加入9-硝基-10-羟基喜树碱189mg(0.5mmol)，1.5mLDMF和138mg(1mmol)无水碳酸钾，搅拌溶解后，加入溴乙酸乙脂50μl，N₂保护下加热到60℃，搅拌0.5h，由TLC跟踪反应，反应完全后过滤去除碳酸钾，真空浓缩，所得固体用三氯甲烷和甲醇溶解，经硅胶柱层析分离纯化，得到化合物7-乙基-10-O-乙酸乙酯喜树碱。淡黄色粉末，收率70％，分子量为：481，结构式如下： 

(2)9硝基-10-O-乙酸基喜树碱合成： 

在25mL圆底烧瓶中加入9-硝基-10-O-乙酸乙酯喜树碱232mg(0.5mmol)。加入KOH(0.1mol/L)5ml，至溶液澄清时停止反应，逐滴加入稀HCl至不再出现淡黄色沉淀，过滤，烘干得淡黄色粉末，收率93％，分子量为：453，结构式如下： 

(3)鹅脱氧胆酸甲脂的合成： 

与实施例3中(3)相同 

(4)鹅脱氧胆酸-10-O-乙酰基-9-硝基喜树碱的合成： 

在25ml三口烧瓶中加入10-乙酸基-9-硝基喜树碱226mg(0.5mmol)，鹅脱氧胆酸甲脂406mg(1mmol)，1-[(3-二甲氨基)丙基]-3-乙基碳酰亚胺盐酸盐(EDCI)286.5mg(1.5mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)18mg(0.17mmol)，无水二氯甲烷10ml，室温下搅拌3.5小时，由TLC跟踪反应。反应完全后向反应液中加入氯仿20ml，依次用50ml饱和食盐水、50ml饱和NaHCO₃溶液萃取3次，无水MgSO₄干燥，减压抽滤除去MgSO₄后减压浓缩，硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色粉末。收率42％；分子量855；结构式如下： 

体外抗肿瘤活性的测定： 

取对数生长期细胞(BEL7402、HCT116、SMMC7721)，接种于96孔培养板中培养24小时左右至细胞95％铺满。实验设阴性对照组、阳性对照组和给药组，阳性对照药物为喜树碱。加药后，在37℃、5％CO2培养箱中培养72h，终止培养，各孔加入5mg/ml MTT溶液20μl，置培养箱中培养4h，弃去上清液，每孔加入DMSO 100μl，置微孔振荡器轻度振荡10分钟，使蓝紫色物质充分溶解，然后用酶标仪在检测波长492nm，参比波长630nm条件下，测定每孔的吸光度值(OD值)。实验重复三次取平均值，以下列公式计算化合物对肿瘤细胞的抑制率，用NOSA 2.3软件Bliss法计算IC50。结果如表1所示： 

a：BEL 7402肝癌细胞HCT116结肠癌细胞SMMC7721肝癌细胞 

表1  喜树碱新衍生物体外抗肿瘤活性 

Claims (6)

1.所述的喜树碱衍生物用下述通式(Ⅰ)表示：

其中

R₁是氢、乙基；

R₂是氢、硝基；

R₃是氢、羟基；

R₄是氢、羟基。

2.根据权利要求1所述的喜树碱衍生物，其中R₁是氢、乙基；R₂是氢、硝基。

3.根据权利要求1所述的喜树碱衍生物，其中R₃是氢、羟基；R₄是氢、羟基。

4.权利要求1所述的喜树碱衍生物的制备方法：

其特征在于将式(Ⅱ)所示的喜树碱衍生物

其中

R₁的定义同权利要求2；

R₂的定义同权利要求2；

与溴乙酸乙脂反应生成中间体(Ⅲ)。

其中

R₁的定义同权利要求2；

R₂的定义同权利要求2；

将(Ⅲ)式所示的喜树碱衍生物在KOH溶液中反应生成化合物(Ⅳ)

其中

R₁的定义同权利要求2；

R₂的定义同权利要求2；

将(Ⅴ)式所示胆酸衍生物

其中

R₃的定义同权利要求3；

R₄的定义同权利要求3；

与甲醇反应以生成胆酸衍生物(Ⅵ)

其中

R₃的定义同权利要求3；

R₄的定义同权利要求3；

将(Ⅳ)式所示喜树碱衍生物与(Ⅵ)式所示胆酸衍生物反应以生成权利要求1所述的喜树碱衍生物(Ⅰ)

5.权利要求1-4所描述的化合物作为原料在制备抗肿瘤药物中的用途。

6.权利要求1-4所描述的化合物制备用于治疗肿瘤的药品的活性成分的应用。