CN102924437B - 3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物,结构式如(I)所示;其中,R为甲基、2-羟乙基或4-取代的苯甲酰基;所述的4-取代的苯甲酰基取代基为氢、氯、溴、甲氧基或硝基。其制备包括:(1)将3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮和碱溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中,搅拌溶解后加入取代哌嗪,于90~100℃搅拌反应1~48h,反应结束后加入H2O,搅拌5~20min;(2)将步骤(1)得到的溶液采用乙酸乙酯萃取,再经饱和NaCl溶液洗涤、无水Na2SO4干燥、浓缩,最终通过柱层析分离即得。本发明的化合物是一类新型蛋白激酶C抑制剂,可应用于制备预防或治疗肿瘤的药物。
Description
技术领域
本发明属于吲哚马来酰亚胺类化合物及其制备和应用领域,特别涉及一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物及其制备和应用。
背景技术
近年来,随着人们生活水平的日益提高,工业现代化进程加速,化学品在食品、化妆品和材料等领域的广泛使用,以及环境污染的加剧,胃癌、肺癌、白血病和乳腺癌等恶性肿瘤的发病率呈逐年上升趋势。目前,临床中使用的抗肿瘤药物如环磷酰胺(Cyclophosphamide)、顺铂(Cisplatin)、去氧氟尿苷(Doxifluridine)和甲氨蝶呤(methotrexate)等都存在毒性大和缺乏广谱抗肿瘤作用等缺点。
近年来,随着肿瘤生物学及相关学科的迅速发展,人们认识到细胞癌变的本质是细胞信号转导通路的失调导致的细胞无限增殖,随之而来的是抗肿瘤药物的研发和焦点正从传统细胞毒药转移到针对肿瘤细胞内异常信号系统靶点的特异性新一代抗肿瘤药物。如作用于表皮生长因子酪氨酸激酶(tyrosine kinase)的药物伊马替尼(Imatinib)、吉非替尼(Gefitinib)、厄洛替尼(Erlotinib)和苏拉替尼(Sorafenib)等。作用于丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶C(protein kinaseC,PKC)是另一类蛋白激酶家族,是一类Ca2+、磷脂依赖性的蛋白激酶,在跨膜信号传递过程中起着很重要的作用。现已发现PKC有12个亚型(Newton,A.C.J.Biol.Chem.1995,270,28495.),正常情况下,PKC处于失活状态,当受到外界刺激时,PKC被激活。一系列证据表明,癌症等疾病的发生都与PKC的异常表达有关。
以微生物Streptomyces sp.代谢物中星型孢菌素(Staurosporine)为先导化合物进行结构修饰得到的吲哚马来酰亚胺类化合物是一类新型的蛋白激酶C抑制剂。生物活性研究表明,该类化合物能抑制PKC活性,具有抗肿瘤等多种生物活性。如化合物Enzastaurin目前正处于治疗B细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤等的III期临床研究。(例如可参阅下列文献Jirousek,M.R.;Giling,J.R.;Gonzalea,C.M.; et.al.,J.Med.Chem.,1996,39,2664;Robertson,M.J.;Kahl,B.S.;Vose,J.M.;et.al.,J.Clin.Oncol.,2007,25,1741;Tanaka,M.;Sagawa,S.;Hoshi,J.;et.al.,Bioorg.Med.Chem.Lett.,2006,16,5781)
1991年Schultz等报道了4-(3-吲哚)马来酰亚胺类化合物具有抗变态反应和免疫治疗作用(Schultz,M.;Tsaklakidis,R.;Haag,R.;et.al.DE4005970,1991),在该专利中报道了3-乙酰氨基-4-吲哚-N-甲基马来酰亚胺化合物。近年来,文献还报道了一些3-氨基取代的吲哚马来酰亚胺类化合物具有抑制H2O2诱发的坏死细胞死亡和抑制GSK-3的活性(Tanaka,M.;Sagawa,S.;Hoshi,J.;et.al.Bioorg.Med.Chem.Lett.,2004,14,5171;Tanaka,M.;Sagawa.S.;Hoshi,J.;et.al.Bioorg.Med.Chem.Lett.,2006,16,5781)。3-氨基取代的吲哚马来酰亚胺类化合物也具有较强的抗肿瘤活性(Ilovich,O.; Billauer,H.;Dotan,S.;et.al..Bioorg.Med.Chem.,2010,18,612-620;Zhao,S.Y.; Yang,Y.W.; Zhang,H.Q.;Yue,Y.; Fan,M.Arch.Pharm.Res.,2011,34,519-526)。
但文献报道的化合物中马来酰亚胺环3-位多数为芳香环如吲哚、苯环等芳环结构或3-位直接为氨基取代的化合物,而3-位连有哌嗪结构的吲哚马来酰亚胺化合物尚未见文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物及其制备和应用,该化合物是一类新型蛋白激酶C抑制剂,具有较好的抗肿瘤活性,其制备方法简单,该化合物可用于制备预防或治疗肿瘤等疾病的药物。
本发明的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物,结构式如(I)示:
其中,R为甲基、2-羟乙基或4-取代的苯甲酰基;所述的4-取代的苯甲酰基的取代基为氢、氯、溴、甲氧基或硝基。
优选R基团为4-甲氧基苯甲酰基。
优选目标化合物为3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-甲氧基苯甲酰基)哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮。
本发明的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,包括:
(1)将3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮和碱溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中,搅拌至3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮溶解,然后加入取代哌嗪,于90~100℃搅拌反应1~48h,反应结束后加入H2O,搅拌5~20min;
(2)将步骤(1)得到的溶液采用乙酸乙酯萃取,而后经饱和NaCl溶液洗涤、无水Na2SO4干燥、浓缩,最后通过柱层析分离即得红色固体。
步骤(1)中所用的取代哌嗪为N-甲基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、N-(苯甲酰基)哌嗪、N-(对氯苯甲酰基)哌嗪、N-(对硝基苯甲酰基)哌嗪或N-(对甲氧基苯甲酰基)哌嗪。
步骤(1)中所用的碱为三乙胺、吡啶或碳酸钾。
步骤(1)中所述的3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮与取代哌嗪的摩尔比为1:1~2。
步骤(2)中所述的采取乙酸乙酯萃取的次数为1~5次。
步骤(2)所述的柱层析分离中所用的展开剂为乙酸乙酯与石油醚的混合溶液,其中乙酸乙酯与石油醚的体积比为1:1~4。
本发明的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰胺化合物在制备预防或治疗肿瘤的药物中的应用。
其中,中间体3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮的制备方法参见文献(Mahboobi,S.;Eluwa,S.;Koller,M.;et.al.,J.Heterocyclic Chem.,2000,35,1177):以马来酰亚胺为起始原料,经溴代反应生成3,4-二溴马来酰亚胺,而后在溴乙烷和镁的作用下与吲哚反应生成吲哚溴化镁,与3,4-二溴代马来酰亚胺发生取代反应得到3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮。4-取代苯甲酰基哌嗪衍生物的制备方法参见文献(Desai,M.; Watthey,J.W.H.;Zuckerman,M.Org.Prep.Proced.Int.,1976,8,85.)
本发明得到的化合物3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物是一类新型蛋白激酶C抑制剂,研究发现该化合物在体外对宫颈癌Hela细胞和肝癌SMMC7721等具有抗肿瘤活性。有益效果:
(1)本发明的化合物3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物是一类新型蛋白激酶C抑制剂,可应用于制备预防或治疗肿瘤药物。
(2)本发明的制备方法简单,收率高,可规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-甲基哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮的制备
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后向烧瓶中加入N-甲基哌嗪0.4g(4mmol),油浴90~100℃下反应12h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌10min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:3],得到橙色固体0.8g,收率89%,m.p.:150-153℃;IR(KBr,cm-1):3410,3292,2942,1745,1731,1697,1635,1536,1443,1342,1238;1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.08(s,3H,CH3),2.21-2.23(m,4H,2CH2),3.43-3.45(m,4H,2CH2),7.02-7.04(m,1H,Ar-H),7.08-7.12(m,1H,Ar-H),7.33-7.34(m,1H,Ar-H),7.37-7.42(m,2H,Ar-H),10.45(s,1H,NH),11.33(s,1H,NH),MS m/z(EI):310[M+].HRMS(EI):calcd.310.1430 for C17H18N4O2[M+] found 310.1432
实施例2
3–(4-(2-羟基乙基)哌嗪-1-基)-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮的制备
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后在往烧瓶中加入2-羟乙基哌嗪0.43g(4mmol),油浴90~100℃下反应12h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌10min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=2:1],得到暗红色固体0.7g,收率71%,m.p.:205-209℃;IR(KBr,cm-1):3500,3420,3326,2923,1750,1740,1697,1634,1533,1439,1341,1267,745.1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.29-2.34(m,6H,3CH2), 3.39-3.45(m,6H,3CH2),4.36(s,1H,OH),7.00-7.04(m,1H,Ar-H),7.09-7.13(m,1H,Ar-H),7.33-7.35(m,1H,Ar-H),7.37-7.42(m,2H,Ar-H),10.44(s,1H,NH),11.32(s,1H,NH),MS m/z(EI):340[M+].HRMS(EI):calcd.340.1535 for C18H20N4O3[M+]found340.1528
实施例3
3-(4-苯甲酰基哌嗪-1-基)-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮的制备
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后在往烧瓶中加入N-苯甲酰哌嗪0.76g(4mmol),油浴90~100℃下反应12h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌10min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:2],得到橙色固体0.9g,收率78%,m.p.:245-247℃;IR(KBr,cm-1):3420,3214,2923,1753,1708,1690,1611,1566,1433,1342,1260,1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.73-2.88(m,4H,2CH2),3.35-3.38(m,4H,2CH2),7.02-7.06(m,1H,Ar-H),7.09-7.13(m,1H,Ar-H),7.32-7.34(m,2H,Ar-H),7.38-7.40(m,4H,Ar-H),7.44-7.46(m,2H,Ar-H),10.52(s,1H,NH),11.37(s,1H,NH);MSm/z(EI):400[M+].HRMS(EI):calcd.400.1535 for C23H20N4O3[M+]found 400.1538
实施例4
3-(4-(4-氯苯甲酰基)-哌嗪-1-基)-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮
3-(4-(4-chlorobenzoyl)piperazin-1-yl)-4-(1H-indol-3-yl)-1H-pyrrole-2,5-dione
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-3-吲哚基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后在往烧瓶中加入N-(4-氯苯甲酰基)哌嗪0.9g(4mmol),油浴90~100℃下反应102h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌10min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:1],得到橙色固体0.92g,收率74%,m.p.:170-175℃;IR(KBr,cm-1):3420,3214,2923,1753,1708,1690,1611,1566,1433,1342,1260,744.1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.73-2.88(m,4H,2CH2),3.50-3.54(m,4H,2CH2),7.02-7.06(m,1H,Ar-H),7.10-7.13(m,1H,Ar-H),7.36-7.38(m,4H,Ar-H),7.40-7.47(m,3H,Ar-H),10.52(s,1H,NH),11.37(s,1H,NH),MS m/z(EI):434[M+].HRMS(EI):calcd.434.1146 for C23H19ClN4O3[M+]found 434.1144
实施例5
3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-甲氧基苯甲酰基)-哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后在往烧瓶中加入N-(4-甲氧基苯甲酰基)哌嗪0.88g(4mmol),油浴90~100℃下反应12h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌5min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:2.5],得到红色固体0.87g,收率70%,m.p.:220-223℃;IR(KBr,cm-1):3430,3245,2925,1753,1701,1680,1629,1529,1432,1342,1303,1251,748.1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.72-2.88(m,4H,2CH2),3.35-3.39(m,4H,2CH2),3.75(s,3H,OCH3),6.91-6.94(m,2H,Ar-H),7.03-7.04(m,1H,Ar-H),7.30-7.32(m,1H,Ar-H),7.37-7.40(m,2H,Ar-H),7.44-7.46(m,2H,Ar-H),7.95(s,1H Ar-H),10.52(s,1H,NH),11.37(s,1H,NH);MS m/z(EI):430[M+].HRMS(EI):calcd.430.1641for C24H22N4O4[M+]found 430.1640
实施例6
3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-硝基苯甲酰基)-哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮
在25mL圆底烧瓶中加入3-溴-4-(1H-3-吲哚基)-1H-吡咯-2,5-二酮0.84g(2.9mmol),二甲基甲酰胺8mL,三乙胺1mL,搅拌使3-溴代吲哚马来酰亚胺溶解,溶解之后在往烧瓶中加入N-(4-硝基苯甲酰基)哌嗪0.94g(4mmol),油浴90~100℃下反应12h。反应完毕,冷却至室温,加水20mL,搅拌5min,倒入梨形分液漏斗,用乙酸乙酯萃取(60mL×3),再用水洗有机层(20mL×3),饱和食盐水洗涤(20mL×3),有机层倒入锥形瓶,无水Na2SO4干燥过夜,旋干溶剂后,通过柱层析分离提纯[展开剂:V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:3.5],得到红色固体0.90g,收率70%,m.p.:190-195℃;IR(KBr,cm-1):3330,3228,2925,1750,1740,1697,1634,1533,1439,1341,1267,745.1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:2.73-2.80(m,4H,2CH2),3.40-3.59(m,4H,2CH2),7.03-7.07(m,1H,Ar-H),7.10-7.14(m, 1H,Ar-H),7.32-7.34(m,1H,Ar-H),7.39-7.41(m,3H,Ar-H),7.46-7.48(m,1H,Ar-H),7.61-7.63(m,1H,Ar-H),8.22-8.24(m,1H,Ar-H),10.54(s,1H,NH),11.38(s,1H,NH);MS m/z(EI):445[M+].HRMS(EI):calcd.445.1386 for C23H19N5O5[M+]found 445.1394
实施例7
抗肿瘤活性筛选实验
用MTT法检测3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物对体外培养人宫颈癌Hela细胞和肝癌SMMC7721的抑制作用,测定方法和条件如下:
筛选方法:MTT法
细胞株:人宫颈癌Hela细胞株和肝癌SMMC7721细胞株
操作步骤:
取处于指数生长期生长状态良好的细胞一瓶,加入0.25%胰蛋白酶消化,使贴壁细胞脱落,制成每毫升含2×104~4×104细胞的悬液,接种于96孔板中,每孔150μL,置5%CO2培养箱中于37℃培养72h,每孔加入5mg/mL MTT[3-(4,5-二甲基-2-噻唑基)-2,5-二溴苯溴化四氮唑]溶液100μL DMSO溶解甲臢(formazan)结晶,用微量振荡器混匀后,用酶标仪于492nm为吸收波长,630nm为参比波长测定光密度,计算化合物对肿瘤细胞生长的抑制率。
药理研究结果表明,在1×10-5mol/L浓度下,优选目标化合物(3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-甲氧基苯甲酰基)哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮)对宫颈癌Hela细胞和肝癌SMMC7721细胞有一定的抑制活性,抑制率分别为51.3%和62.2%,化合物(3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-氯苯甲酰基)哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮)和(3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-硝基苯甲酰基)哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮)对宫颈癌Hela细胞的抑制率分别为45.6%和38.3%,对肝癌SMMC7721细胞的抑制率分别为56.7%和42.2%。阳性对照药双吲哚马来酰亚胺对宫颈癌Hela细胞和肝癌SMMC7721细胞的抑制率分别为28.7%和39.1%。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物,其特征在于:所述的R基团为4-甲氧基苯甲酰基,所述的3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物具体为3-(1H-吲哚-3-基)-4-(4-(4-甲氧基苯甲酰基)哌嗪-1-基)-1H-吡咯-2,5-二酮。
3.如权利要求1所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,包括:
(1)将3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮和碱溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中,搅拌至3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮溶解,然后加入取代哌嗪,于90~100℃搅拌反应1~48h,反应结束后加入H2O,搅拌5~20min;其中所用的取代哌嗪为N-(苯甲酰基)哌嗪、N-(对氯苯甲酰基)哌嗪、N-(对硝基苯甲酰基)哌嗪或N-(对甲氧基苯甲酰基)哌嗪;
(2)将步骤(1)得到的溶液采用乙酸乙酯萃取,而后经饱和NaCl溶液洗涤、无水Na2SO4干燥、浓缩,最后通过柱层析分离即得。
4.根据权利要求3所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所用的碱为三乙胺、吡啶或碳酸钾。
5.根据权利要求3所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的3-溴-4-(1H-吲哚-3-基)-1H-吡咯-2,5-二酮与取代哌嗪的摩尔比为1:1~2。
6.根据权利要求3所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的采取乙酸乙酯萃取的次数为1-5次。
7.根据权利要求3所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的柱层析分离中所用的展开剂为乙酸乙酯与石油醚的混合溶液,其中乙酸乙酯与石油醚的体积比为1:1~4。
8.如权利要求1所述的一种3-哌嗪基-4-吲哚马来酰亚胺化合物在制备预防或治疗肿瘤的药物中的应用。
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