CN102627597B - 吲哚-3-甲醛异丁酰腙类衍生物及其制备方法 - Google Patents

吲哚-3-甲醛异丁酰腙类衍生物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一类新的吲哚衍生物及其制备方法。以吲哚-3-甲醛的衍生物、异丁酰肼为原料，把具有抗癌活性的基团如-OCH3、-C=N-NH-C=O等通过化学反应全部或部分引入到吲哚的适当位置，得到一系列含有多官能团的吲哚类化合物。该工艺操作简便、反应条件温和、产率高，且该类化合物具有良好的生物活性，可以用于治疗肿瘤，在药学领域内具有广泛的应用前景。

Description

吲哚-3-甲醛异丁酰腙类衍生物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一类新的吲哚腙类衍生物及其制备方法，该衍生物具有优良的抗癌活性。 
背景技术
恶性肿瘤严重威胁着人类的生命与健康。全世界每年死于恶性肿瘤的患者达数百万之多，约占总死亡人数的1/4。恶性肿瘤的治疗，是临床医学亟待解决的问题，也是生物医学领域内主要研究的课题之一。肿瘤的治疗方法有手术治疗、放射治疗、光动力学治疗、免疫治疗、热治疗及药物治疗等，而药物治疗在肿瘤的综合治疗中占据很重要的地位。 
吲哚类化合物是一类杂环生物碱，具有显著的生理活性。尤其是以吲哚-3-甲醛为母体的腙，表现出明显的抗癌活性。此外，许多含C=N的席夫碱类化合物具有一定的抗菌、抗肿瘤等生物活性。近来，随着长春碱、长春新碱等在癌症治疗上的应用，这类化合物的抗肿瘤作用已普遍得到人们的关注，并对其进行了大量研究与报道。1978年Wattenberg和Loub首次报道了吲哚-3-甲醇可以抑制多环芳烃诱导的大鼠肿瘤，随后多项动物试验模型证实了吲哚-3-甲醇具有抑制自发形成的或由化学物质诱导的癌症的作用，人体实验也证实吲哚-3-甲醇的抗肿瘤功效。2009年戈畅等人研究了吲哚-3-甲醇的一种新衍生物I3C-6对人类宫颈癌HeLa细胞生长的影响，结果表明I3C-6可以抑制人类宫颈癌HeLa细胞的生长，这与其诱导的细胞凋亡、细胞周期抑制以及凋亡蛋白调节有关[基础医学, 2009, 29(5), 838-842]。2010年Hanh H. Nguyen等人合成了一种吲哚-3-甲醇衍生物-1-苄基-吲哚-3-甲醇，该衍生物对乳腺癌细胞(MCF-7)和亲代乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的增殖抑制作用大约是吲哚-3-甲醇的1000倍[Chemico-Biological Interactions, 2010, 186, 255–266]。2005年Huasheng Ding等人合成了一系列5-甲氧基吲哚的衍生物，并对他们所合成的化合物进行了抗癌实验，实验表明他们所合成的化合物对肿瘤具有一定的抑制作用[Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters , 2005, 15, 4799-4802]。2008年Palwinder Singh等人合成了一系列氮取代吲哚类化合物，并经过抗癌活性实验筛选出了两种对环氧化酶-2(COX-2)具有高效选择性的化合物，且这两种化合物表现出明显的抗癌活性[Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2008, 18, 85-89]。2009年李芳等人合成了一种氮取代吲哚类化合物-N-(噻唑-2-基)-[1-(4-氯苄基)吲哚-3-基]草酰胺，并通过MMT法评价了该化合物的体外抗肿瘤活性，结果表明该化合物具有较强的抗肿瘤活性[武警医学院学报, 2009, 18(4), 271-273]。 
人们对于吲哚类抗肿瘤药物的研究取得了很大的进展，合成了一系列具有良好抗癌活性的吲哚类药物。但是关于其临床应用仍存在许多缺陷，如肿瘤静止期细胞对药物不敏感，停药后，肿瘤静止期细胞重新进入增殖周期，引起肿瘤复发，肿瘤细胞易产生耐药性等。为克服这些缺陷，把具有抗癌活性的基团如-OCH3、-C=N-NH-C=O等通过化学反应全部或部分引入到吲哚的适当位置，得到一类含有多官能团的吲哚类化合物，这些化合物具有优良的抗癌活性。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一类新的吲哚腙类衍生物，该类化合物具有良好的抗肿瘤性能，且该工艺具有成本低、操作简便、条件温和、产率高的优点。 
本发明的另一目的是提供所述吲哚腙类衍生物的制备方法。 
本发明的另一目的是提供所述吲哚腙类衍生物的应用。 
为了实现这样的目的，本发明的技术方案中采用N-取代基-5-取代基-3-甲醛和异丁酰肼为原料，得到了一系列吲哚腙类衍生物。 
本发明是通过如下措施来实现的： 
本发明涉及的吲哚腙类衍生物，其化学结构通式如下：
Figure 850231DEST_PATH_IMAGE001
其中R1为OCH3、COOCH3、F、Br、Cl或OH；R2为H、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH。
 本发明制备式I化合物的反应原理如下： 
 
Figure 829689DEST_PATH_IMAGE002
其中R1为OCH3、COOCH3、F、Br、Cl、OH；R2为H、CH2CH2OH、CH2CH2CH2OH。
本发明制备式(I)化合物的反应方法如下： 
称取N-取代基-5-取代基吲哚-3-甲醛、异丁酰肼溶于溶剂，在搅拌下缓慢升温至30～70℃，保温反应3～18小时，抽滤，滤饼干燥后用重结晶方法得白色晶体，真空干燥至恒重得产品。所述N-取代基-5-取代基吲哚的结构式为：
 ，其中R1为OCH3、COOCH3、F、Br、Cl或OH；R2为H、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH。
 优选的，N-取代基-5-取代基吲哚-3-甲醛与异丁酰肼的摩尔比为1:1～1:3。 
优选的，溶剂为无水甲醇、无水乙醇。 
优选的，重结晶所用的溶剂为丙酮、乙酸乙酯、石油醚。 
本发明将N-取代基-5-取代基吲哚-3-甲醛与价格低廉的异丁酰肼进行反应，得到了一系列新化合物，经测试，这些化合物均具有良好的肿瘤性能（结果见附表10）。 
本发明的新化合物可以作为抗肿瘤药物应用于医药领域。 
 具体实施方式：
 为了更好地理解本发明的技术方案，以下通过具体的实施例作进一步详细描述。
 实施例1： 
在100ml三口瓶中加入0.88g 5-甲氧基吲哚-3-甲醛，0.52g异丁酰肼和30ml无水甲醇，在搅拌下缓慢升温至60℃，保温反应12h，抽滤，滤饼干燥后用丙酮重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物1，产率为63.81%。MS (ESP) m/z：259 (M)；
元素分析(C14H17N3O2)：%C：64.72 (64.85)；%H：6.49 (6.61)；%N：16.48 (16.20)；%O：12.57 (12.34) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图1）：
表1 化合物1的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
δ / 1H, ppm 11.22 10.66 7.52 3.64 6.70 7.18 8.20 3.18 7.56 1.01
质子数目 1 1 1 3 1 1 1 1 1 6
裂分数 d d d s m m d m m m
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
实施例2： 
    在100ml三口瓶中加入1.61g 5-羟基吲哚-3-甲醛，1.38g异丁酰肼和70ml无水乙醇，在搅拌下缓慢升温至50℃，保温反应9h，抽滤，滤饼干燥后用乙酸乙酯重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物2，产率为63.06%。MS (ESP) m/z：245 (M)；
元素分析(C13H15N3O2)：%C：63.52 (63.66)；%H：6.09 (6.16)；%N：17.38 (17.13)；%O：13.19 (13.05) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图2）：
表2 化合物2的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
δ / 1H, ppm 11.22 10.66 7.52 3.64 5.25 7.18 8.20 3.18 7.56 1.01
质子数目 1 1 1 3 1 1 1 1 1 6
裂分数 d d d s m m d m m m
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
实施例3： 
在100ml三口瓶中加入1.79g 5-氯吲哚-3-甲醛，1.85g异丁酰肼和30ml无水甲醇，在搅拌下缓慢升温至45℃，保温反应12h，抽滤，滤饼干燥后用石油醚重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物3，产率为61.75%。MS (ESP) m/z：263 (M)；
       元素分析(C13H14ClN3O)：%C：59.48 (59.21)；%H：5.21 (5.35)；%Cl：13.56 (13.44)；%N：15.81 (15.93)；%O：6.14 (6.07) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图3）：
表3 化合物3的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
δ / 1H, ppm 7.00 10.10 7.30 7.10 7.60 7.50 7.30 2.78 1.19
质子数目 1 1 1 1 1 1 1 1 6
裂分数 d d d s s s d m m
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
实施例4： 
在100ml三口瓶中加入1.63g 5-氟吲哚-3-甲醛，1.02g异丁酰肼和50ml无水甲醇，在搅拌下缓慢升温至55℃，保温反应18h，抽滤，滤饼干燥后用丙酮重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物4，产率为62.83%。MS (ESP) m/z：247 (M)；
       元素分析(C13H14FN3O)：%C：63.26 (63.15)；%H：5.93 (5.71)；%F：7.52 (7.68)；%N：16.57 (16.99)；%O：6.38 (6.47) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图4）：
表4 化合物4的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
δ / 1H, ppm 7.00 10.10 7.30 7.10 7.60 7.50 7.30 2.78 1.19
质子数目 1 1 1 1 1 1 1 1 6
裂分数 d d d s s s d m m
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
 实施例5： 
在100ml三口瓶中加入2.24g 5-溴吲哚-3-甲醛，1.18g异丁酰肼和50ml无水乙醇，在搅拌下缓慢升温至70℃，保温反应18h，抽滤，滤饼干燥后用丙酮重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物5，产率为65.83%。MS (ESP) m/z：307 (M)；
       元素分析(C13H14BrN3O)：%C：50.49 (50.67)；%H：4.47 (4.58)；%Br：25.86 (25.93)；%N：13.79 (13.64)；%O：5.36 (5.19) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图5）：
表5 化合物5的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
δ / 1H, ppm 7.00 10.10 7.30 7.10 7.60 7.50 7.30 2.78 1.19
质子数目 1 1 1 1 1 1 1 1 6
裂分数 d d d s s s d m m
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
实施例6： 
    在100ml三口瓶中加入2.05g N-羟乙基-5-羟基吲哚-3-甲醛，1.12g异丁酰肼和70ml无水乙醇，在搅拌下缓慢升温至55℃，保温反应9h，抽滤，滤饼干燥后用丙酮重结晶得白色晶体，真空干燥后得化合物6，产率为61.32%。MS (ESP) m/z：289 (M)；
元素分析(C15H19N3O3)：%C：62.32 (62.27)；%H：6.78 (6.62)；%N：14.47 (14.52)；%O：16.52 (16.59) (括号内为计算值)
核磁分析（核磁谱图见图4）：
表6 化合物6的1HNMR的化学位移和峰归属
原子编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
δ / 1H, ppm 7.00 4.04 4.01 2.00 7.10 6.50 5.10 6.50 7.50 6.80 2.79 1.19
质子数目 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 6
裂分数 s m m m d d m s s s m d
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰。
 实验例： 
采用MTT法对实施例1~例6样品进行了人结肠癌细胞HCT116的体外抗肿瘤活性的测试。
体外培养人结肠癌细胞HCT116，细胞生长至对数生长期后，收集细胞，1000rpm离心5分钟，弃上清，适量培养基悬浮，调整细胞浓度至3.5×103/孔。将细胞悬液接种到96孔细胞培养板中，每孔100μl，放置细胞培养箱（37℃，5％CO2）中培养24h后，加入待测药物，阴性对照组加入浓度为0.5%的DMSO培养基，各组均设3个复孔。培养箱中培养72h后，每孔加入20μl浓度为5mg/ml的MTT，37℃放置4h。每孔加入150μl DMSO，37℃摇床振荡15min，在570nm的波长下测吸光度（OD）。利用公式：细胞增殖抑制率（%）=(1-实验孔OD570/对照孔OD570)计算药物对HCT细胞增殖的抑制率，并且运用Prism Graphpad统计软件计算IC50值。（结果见表7） 
表7 6个受试药物及吲哚-3-甲醇不同浓度对HCT细胞增殖的抑制率（100%）和IC50值
Figure 129269DEST_PATH_IMAGE005
 研究结果表明：吲哚衍生物对人结肠癌细胞HCT116具有优异的抗肿瘤活性。
附图说明：图1~6为化合物1~6的H1-NMR谱图。

Claims (4)

1.一类吲哚衍生物，其特征在于：其结构式如下：
Figure FDA00003515313900011
其中R1选自OCH3、F、Br、Cl或OH；R2选自H、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH。
2.如权利要求1所述化合物的应用，其特征在于：应用于制备一种抗结肠癌的药物。
3.一种制备权利要求1所述化合物的方法，其特征在于：其制备方法如下：称取N-取代基-5-取代基吲哚-3-甲醛、异丁酰肼溶于溶剂，在搅拌下缓慢升温至30～70℃，保温反应3～18小时，抽滤，滤饼干燥后用重结晶方法提纯，得白色晶体，真空干燥至恒重得产品；所述N-取代基-5-取代基吲哚的结构式为：
Figure FDA00003515313900012
其中R1为OCH3、F、Br、Cl或OH；R2为H、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH；
所述溶剂是无水甲醇、无水乙醇，其用量为反应物总质量的10～100倍；
所述重结晶所用的溶剂为丙酮、乙酸乙酯、石油醚。
4.如权利要求3所述化合物的制备方法，其特征在于：N-取代基-5-取代基吲哚-3-甲醛与异丁酰肼的摩尔比为1:1～1:3。
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