CN102241598B

CN102241598B - 一种具有抗癌活性的单羟基大黄素二正辛基季铵盐

Info

Publication number: CN102241598B
Application number: CN201110135298.3A
Authority: CN
Inventors: 王文峰; 邵敬伟; 王聪慧
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: CN102241598A

Abstract

本发明涉及一类具有抗癌功能的大黄素衍生物的合成，更具体地涉及一种具有抗癌活性的单羟基二正辛基大黄素季铵盐及其制备方法。所述单羟基二正辛基大黄素季铵盐，其制备方法是以大黄素为原料通过一系列合成反应制得。本发明的大黄素衍生物对肝癌HepG2、胃癌BGC、胃癌AGS等3种癌细胞有不同程度的增殖抑制作用，可用于制备治疗癌症的药物。

Description

一种具有抗癌活性的单羟基大黄素二正辛基季铵盐

技术领域

本发明涉及一类具有抗癌活性的大黄素衍生物及其制备方法。

技术背景

大黄素（1,3,8-三羟基-6-甲基-9,10-蒽醌）是蓼科植物中含量较高的蒽醌化合物，广泛存在于大黄、虎杖、决明子和何首乌等中药中，具有多种生物活性．如抗感染、抗病毒、免疫抑制、保肝、抗肿瘤、抑制细胞增生、诱导细胞凋亡、阻止肿瘤的转移等，尤其具有较强的抗菌和抗肿瘤作用。但大黄素本身具有毒性高，生物活性不够好及生物活性机理不是很明确等缺点，大黄素目前还没有用于临床方面的报道。经过化学修饰的大黄素衍生物能表现出比大黄素更好的抗癌活性。因此对大黄素进行修饰改造是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗癌活性的大黄素衍生物单羟基大黄素二正辛基季铵盐。

本发明的大黄素衍生物为单羟基大黄素二正辛基季铵盐为两种物质组成的混和物，其中一种物质的结构式如式I所示，另一种物质的结构式中R₁、R₂表示的意义与式I中指代相反，即将式I中的R₁、R₂相互替换成为另一种物质的结构式，其中代表阴离子，

I。

其中两种物质的摩尔比例为1：1。

式I中 R₁表示-CH₃，R₂表示-H。

表示Br^-。

合成路线如下所示（以表示Br^-为例，）：

上述的化合物1-3分别代表大黄素、1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌、1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌。4a+4b代表1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌混和物、5a+5b代表甲基二正辛基-[2-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵和甲基二正辛基-[2-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的混和物，这两个混和物5a+5b统称单羟基大黄素二正辛基季铵盐。

所述的单羟基大黄素二正辛基季铵盐的制备方法（以表示Br^-为例），包括以下步骤：

（1）大黄素与硫酸二甲酯在K₂CO₃存在下反应，生成1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌；

（2） 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌与N-溴代丁二酰亚胺反应，生成1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌；

（3） 1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌与氢溴酸反应，生成1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的混和物；

（4）羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的混和物与N-甲基二辛基胺反应，合成单羟基大黄素二正辛基季铵盐。

具体步骤如下：

（1）1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的合成：取1.6g大黄素溶解于100～200ml丙酮中，加入8～12g无水碳酸钾，加热至回流，在回流的状态下慢慢滴加4～8ml (CH₃O)₂SO₂，回流16～24h，冷却至室温，浓缩，加入40～100ml水搅拌30min，抽滤，用丙酮洗涤，得到黄色粉末粗产品，硅胶柱层析分离得到含1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的洗脱液，浓缩、干燥备用；

（2）1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成：取0.8g 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌，1.2～1.6g N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0.20～0.3g 过氧化苯甲酰和60～160ml的CCl₄加入三口烧瓶中，加热回流15～25h，冷却至室温，过滤，滤渣分别用CCl₄，水和丙酮洗涤，再用硅胶柱层析分离得到含1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的洗脱液，浓缩、干燥备用；

（3）1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌混和物的合成：100mL三口烧瓶中加入280～800mg 1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌、30～50mL冰乙酸，室温下搅拌反应3小时；在氮气保护下滴加5～9mL 47%（重量比）氢溴酸水溶液，继续搅拌反应48～72 h；反应物倒入200～300mL 冰水中，搅拌后抽滤，滤渣烘干，用硅胶柱层析分离得到含1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌混和物的洗脱液，浓缩、干燥备用；

（4）单羟基大黄素二正辛基季铵盐的合成：100mL三口瓶中加入125～500mg步骤（3）混和物的干燥产品、50～150mL氯仿和127.9～468 mg N-甲基二辛基胺；在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，15～24 h后反应结束；除去溶剂，浓缩物在硅胶层析柱上先用氯仿再用体积比为1：1的氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，从最后的洗脱液中分离得到甲基二正辛基-[2-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵和甲基二正辛基-[2-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的混和物，该混和物统称单羟基大黄素二正辛基季铵盐。

其中步骤（1）、（2）所述硅胶柱层析的洗脱液为二氯甲烷；步骤（3）所述硅胶柱层析的洗脱液为乙醇。

上述的大黄素衍生物单羟基大黄素二正癸基季铵盐用于制备治疗癌症疾病的药物。

所述癌症包括肝癌HepG2、胃癌BGC和胃癌AGS。

通过体外癌细胞抑制实验表明，本发明的单羟基大黄素二正辛基季铵盐可以有效杀死肝癌HepG2、胃癌BGC、胃癌AGS等癌细胞。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1：中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成a

取1.6g (5.9mmol)大黄素1溶解于120ml丙酮中，加入12g (87mmol)无水碳酸钾，在回流的状态下慢慢滴加8ml (87mmol)的(CH₃O)₂SO₂，回流24h，冷却室温，浓缩溶液，加入100ml水搅拌30min，抽滤，用少量冷的丙酮洗涤，得到黄色粉末粗产品，硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.52g，产率82.6%。产物结构经¹H NMR、IR、熔点确定。中间产物2的表征数据如下：

m.p. 226~228℃; IR(KBr)ν _max/cm-1: 2941,2843,1662,1601,1322,1241,1022,759. ¹HNMR (400MHz, CDCl₃), δ: 7.65(s, 1H, Ar-H), 7.34(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.11(s, 1H, Ar-H), 6.78(d, 1H, J=2.0Hz, Ar-H), 4.00(s, 3H, OCH₃), 3.97(s, 3H, OCH₃), 3.96(s, 3H, OCH₃), 2.48(s, 3H, CH₃).

实施例2：中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成b

取1.6g (5.9mmol)大黄素1溶解于200ml丙酮中，加入10g(73mmol)无水碳酸钾，在回流的状态下慢慢滴加4ml (43mmol)的(CH₃O)₂SO₂，回流24h，冷却室温，浓缩溶液，加入80ml水搅拌30min，抽滤，用少量冷的丙酮洗涤，得到黄色粉末粗产品，硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.34g，产率72.8%。

实施例3：中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成c

取1.6g (5.9mmol)大黄素1溶解于180ml丙酮中，加入10g(73mmol)无水碳酸钾，在回流的状态下慢慢滴加4ml (43mmol)的(CH₃O)₂SO₂，回流20h，冷却室温，浓缩溶液，加入60ml水搅拌30min，抽滤，用少量冷的丙酮洗涤，得到黄色粉末粗产品，硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.30g，产率70.6%。

实施例4：中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成a

取0.8g实施例1制备的化合物2(2.56mmol)，1.6g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (9.0mmol)，0.20g 过氧化苯甲酰(BPO)和60ml的CCl₄加入三口烧瓶中，加热回流25h，冷却室温，过滤得到黄色固体，分别用少量的CCl₄，H₂O和丙酮洗涤，得到黄色固体，用硅胶柱层析分离得到黄色固体0.83g，产率83%。产物结构经¹H NMR、IR、熔点确定。中间产物3的表征数据：

m.p.217.0~219.0℃; IR(KBr)ν _max/cm-1:3436,1662,1597,1314,1253,1021,943. ¹HNMR (400MHz, CDCl₃), δ:7.83(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 7.33(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.11(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 6.78(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 4.52(s, 2H,-CH₂), 4.02(s, 3H, OCH₃), 3.97 (s, 3H, OCH₃), 3.96 (s, 3H, OCH₃).

实施例5：中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成b

取0.8g实施例2制备的化合物2(2.56mmol)，1.2g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (6.74mmol)，0.24g BPO和100ml的CCl₄加入三口烧瓶中，加热回流18h，冷却室温，过滤得到黄色固体，分别用少量的CCl₄，H₂O和乙醇洗涤，得到黄色固体，用硅胶柱层析分离得到黄色固体0.84g，产率84%。

实施例6：中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成c

取0.8g实施例3制备的化合物2(2.56mmol)，1.60g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (9.0mmol)，0.30g BPO和160ml的CCl₄加入三口烧瓶中，加热回流15h，冷却室温，过滤得到黄色固体，分别用少量的CHCl₃，H₂O和乙醇洗涤，得到黄色固体，用硅胶柱层析分离得到黄色固体0.80g，产率80%。

实施例7：化合物4a+4b(1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌 + 8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)合成a

100mL三口烧瓶中加入280.7mg ( 0.72mmol) 实施例4制备的1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌，30mL冰乙酸，在氮气保护下滴加5mL 氢溴酸( 47%水溶液 )。加完之后，继续室温反应44 h，析出大量橙色固体，结束反应。混和物倒入200mL 冰水中，搅拌后抽滤，固体烘干，用硅胶柱层析得到208.2mg纯品，产率77.7%。

化合物4a+4b的表征数据如下：

m.p.197.1~198.7℃; IR(KBr), ν _max/cm-1: 3435, 3089, 2942, 2846, 1676, 1630, 1597, 1327, 1267, 755. ¹H NMR(400MHz, CDCl₃), δ: 13.17(s, H, OH), 13.12(s, H, OH), 7.95(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.77(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.49(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.37(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.32(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.29(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 6..81(d, 1H, J=2.8Hz, Ar-H), 6.72(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 4.54(s, 2H, CH₂-N), 4.47(s, 2H, CH₂-N), 4.09(s, 3H,OCH₃), 4.04(s, 3H, OCH₃), 4.00(s, 3H, OCH₃), 3.93(s, 3H, OCH₃)。

实施例8：化合物4a+4b(1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌 + 8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌) 合成b

100mL三口烧瓶中加入800mg ( 2.05mmol) 实施例5制备的1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌，50mL冰乙酸，在氮气保护下滴加9mL 氢溴酸( 47%水溶液 )。加完之后，继续室温反应54 h，析出大量橙色固体，结束反应。混和物倒入300mL 冰水中，搅拌后抽滤，固体烘干，用硅胶柱层析得到652.2mg纯品，产率84.6%。

实施例9：化合物5a+5b(甲基二正癸基-[2-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵 + 甲基二正癸基-[2-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵)的合成，即本发明的单羟基大黄素二正辛基季铵盐衍生物合成a

100mL三口瓶中加入115.7mg(0.32mmol)实施例7制备的化合物4a+4b (1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌 + 8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)，50mL氯仿和122.8 mg (0.48mmol) N-甲基二辛基胺。在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，32 h后反应结束。旋转蒸发除去溶剂，剩余物在硅胶层析柱上先用正己烷再用氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，分离得到产品137.8mg，得率68.0%

化合物5a+5b的表征数据如下：

m.p.91.3.2-93.2℃; IR(KBr), ν _max/cm-1: 3401, 3010, 2926, 2855, 1674, 1633, 1596, 1462, 1329, 1265, 1164, 754. ¹H NMR(400MHz, CD₃COCD₃), δ: 13.04(s, 2H, OH), 8.65(s, 1H, Ar-H), 7.78(s, 1H, Ar-H), 7.75(s, 1H, Ar-H), 7.71(s, 1H, Ar-H), 7.40(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.27(d, 1H, J=2.0, Hz, Ar-H), 6.79(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 6.71(d, 1H, J=2.0Hz, Ar-H), 5.33(s, 2H, CH₂-N), 5.20(s, 2H, CH₂-N), 4.29(s, 3H, OCH₃), 4.05(s, 3H, OCH₃), 4.02(s, 3H, OCH₃), 3.95(s, 3H, OCH₃), 3.50(m, 8H, CH ₂-N-CH ₂), 3.35(s, 3H, N-CH₃), 3.31(s, 3H, N-CH₃), 1.43~1.30(m,48H, 2×(CH₂)₆), 0.92~0.89(m, 12H, 2×CH₃). 元素分析，C₃₄H₅₀BrNO₅. H₂O%，实测值（计算值），% : C 62.27 (62.76)；H 7.57(8.06) ；N 1.92 (2.15)。

实施例10：化合物5a+5b (甲基二正癸基-[2-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵 + 甲基二正癸基-[2-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵，即本发明的大黄素衍生物)合成b

250mL三口瓶中加入500.0mg(1.37mmol) 实施例8制备的化合物4a+4b (1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌 + 8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)，160mL氯仿和460.6 mg (1.80mmol) N-甲基二辛基胺在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，30 h后反应结束。旋转蒸发除去溶剂，剩余物在硅胶层析柱上先用氯仿再用氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，分离得到产品605.7mg，得率69.8%

实施例11：化合物5a+5b体外对肿瘤细胞增殖抑制作用实验

将肝癌HepG2、胃癌BGC、胃癌AGS等3种癌细胞的密度分别调整为1.5×10⁵/ml，接种于96孔培养板，每孔100μl，置37℃, 5% CO₂培养箱中培养24h；移去癌细胞培养液，加入受试衍生物（化合物5a+5b）（用1640培养基将受试衍生物存储液稀释，设定不同作用浓度），每孔100μL，另设空白对照组和大黄素组，每组设4个复孔。药物作用24 h后，吸弃含药培养基，于每孔中加入无血清、无酚红1640培养基100 μL，再加入MTT溶液10 μL，继续孵育4 h，终止培养；小心吸弃96孔板孔内上清液，每孔加入150 μL DMSO，振荡10 min，于490 nm波长处在酶标仪上测定各孔光吸收值(OD值)，计算半数抑制浓度IC₅₀值。

表1化合物5a+5b对肝癌HepG2细胞的增殖抑制作用

表2化合物5a+5b对胃癌BGC细胞的增殖抑制作用

表3化合物5a+5b对胃癌AGS细胞的增殖抑制作用

应用SPSS16.0软件进行数据处理并计算癌细胞增殖的半数抑制浓度（IC₅₀），结果见表1、2、3。如结果所示，所合成的化合物5a+5b 对不同的肿瘤细胞均具有较好的增殖抑制作用。其对肝癌HepG2细胞的IC₅₀值最小，为2.052μmol/L，对胃癌BGC细胞的IC₅₀值为5.803μmol/L，对胃癌AGS细胞的IC₅₀值为4.97μmol/L，说明本发明的单羟基大黄素二正辛基季铵盐具有很好的抗癌活性，可以有效杀死肝癌HepG2、胃癌BGC、胃癌AGS癌细胞。

Claims

1.一种具有抗癌活性的大黄素衍生物混合物，其特征在于：所述大黄素衍生物为单羟基大黄素二正辛基季铵盐，为两种物质组成的混和物，其中一种物质的结构式如式I所示，另一种物质的结构式中R₁、R₂表示的意义与式I中指代相反，即将式I中的R₁、R₂相互替换成为另一种物质的结构式， R₁表示-CH₃/-H，R₂表示-H/-CH₃，代表Br^-，两种物质的摩尔比例为1：1，

I。

2.一种如权利要求1所述的具有抗癌活性的大黄素衍生物的混合物的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下具体步骤：

（1）1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的合成：取1.6g大黄素溶解于120ml丙酮中，加入12g无水碳酸钾，加热至回流，在回流的状态下慢慢滴加8ml (CH₃O)₂SO₂，回流24h，冷却至室温，浓缩，加入100ml水搅拌30min，抽滤，用丙酮洗涤，得到黄色粉末粗产品，硅胶柱层析分离得到含1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的洗脱液，浓缩、干燥备用；

（2）1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成：取0.8g 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌，1.2 N-溴代丁二酰亚胺，0.24g 过氧化苯甲酰和100ml的CCl₄加入三口烧瓶中，加热回流18h，冷却至室温，过滤，滤渣分别用CCl₄，水和丙酮洗涤，再用硅胶柱层析分离得到含1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的洗脱液，浓缩、干燥备用；

（3）1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌混和物的合成：100mL三口烧瓶中加入800mg 1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌、50mL冰乙酸，室温下搅拌反应3小时；在氮气保护下滴加9mL 47%（重量比）氢溴酸水溶液，继续搅拌反应54 h；反应物倒入300mL 冰水中，搅拌后抽滤，滤渣烘干，用硅胶柱层析分离得到含1-羟基-3,8-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和8-羟基-1,3-二甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌混和物的洗脱液，浓缩、干燥备用；

单羟基大黄素二正辛基季铵盐的合成：100mL三口瓶中加入500mg步骤（3）混和物的干燥产品、160mL氯仿和460.6 mg N-甲基二辛基胺；在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，30 h后反应结束；除去溶剂，浓缩物在硅胶层析柱上先用氯仿再用体积比为1：1的氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，从最后的洗脱液中分离得到甲基二正辛基-[2-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵和甲基二正辛基-[2-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的混和物，该混和物统称单羟基大黄素二正辛基季铵盐。

3.根据权利要求2所述的抗癌活性的大黄素衍生物的混合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）、（2）所述硅胶柱层析的洗脱液为二氯甲烷；步骤（3）所述硅胶柱层析的洗脱液为氯仿。

4.一种如权利要求1所述的大黄素衍生物的混合物或由权利要求2-3中任一条所述制备方法制备的大黄素衍生物的混合物的应用，其特征在于：所述大黄素衍生物用于制备治疗癌症疾病的药物。

5.根据权利要求4所述的大黄素衍生物的混合物的应用，其特征在于：所述癌症包括肝癌HepG2、胃癌BGC和胃癌AGS。