CN103435574B

CN103435574B - 一种巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物及其应用

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Publication number: CN103435574B
Application number: CN201310357199.9A
Authority: CN
Inventors: 李晓莲; 马黎明; 赵建华; 尹方敏; 刘馨月
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2033-08-15
Also published as: CN103435574A

Abstract

本发明涉及生物有机领域中的一类抗肿瘤巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物及其应用。本发明所述的化合物的特征是在苊醌上以“非萘并”的方式引入巯基苯并噻唑，设计合成了一类巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物，并通过并环增大苊醌的共轭面积，扩展苊并杂环衍生物的多样性，改善分子的生物学活性，这类化合物具有广泛的抗肿瘤活性，该类化合物对宫颈癌、肝癌、乳腺癌等多种不同组织来源的肿瘤细胞的正常生长具有较好的抑制作用。

Description

一种巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物及其应用

技术领域

本发明涉及生物有机合成领域中一类抗肿瘤巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物的合成及其应用。

背景技术

喹喔啉衍生物是一类重要的苯并吡嗪类杂环化合物，这类物质在许多生物领域表现出良好的活性。既可以用作杀菌剂、杀虫剂、除草剂、染料等，还可以用于抗肿瘤物质及HIV-1逆转录酶抑制剂。喹喔啉氮氧化物可以作为一类很好的还原性药物，这类化合物具有缺氧选择性细胞毒作用，能够在缺氧条件下被生物酶活化，这样就可以选择性杀死肿瘤缺氧细胞，而对正常细胞损伤很小。Ortega等设计合成了喹喔啉腈-1,4-双-N-氧化物化合物，乏氧细胞毒活性比抗肿瘤增敏剂代表化合物SR-4233高几十倍，同时这类化合物的构效关系表明6位或是7位引入弱吸电子基团有利于活性的提高，而供电子基团则不利于活性的提高。XK469是正在开发的抗肿瘤药物，但是它只有在高浓度下才有效。为了进一步提高它的抗肿瘤活性，赵翠花等对其进行了结构修饰，体外抗肿瘤活性显示，当浓度为1×10^-4M时，衍生物对A549表现出抑制作用。SethuRamakrishnan等设计合成了一系列喹喔啉衍生物的铜配合物，其中光谱测试表明配合物可以很好的嵌入CT DNA，能够引起细胞核固缩。

含硫杂环在靶向分子的设计中有重要的作用，本发明设计合成了一类巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物，增大了苊醌的共轭面积，扩展苊并杂环衍生物的多样性，对多种肿瘤细胞生长具有强抑制能力。

发明内容

本发明的目的是以苊醌为起始原料，“非萘并”的方式引入巯基苯并噻唑，设计合成了一类巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类化合物，并通过并环增大苊醌的共轭面积，扩展苊并杂环衍生物的多样性，改善分子的生物学活性，从而提高其抗肿瘤性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类中间体化合物，所述化合物结构式为Y：

一种制备所述的中间体化合物的方法，将化合物1（苊醌）与液溴反应得化合物2（4-溴-1,8-苊醌），再与化合物3（巯基苯并噻唑）混合后，加入催化剂碳酸钾在DMF中反应得所述的中间体化合物。

一类由权利要求1所述的中间体化合物制备的化合物，所述化合物分别为F1、F2和F3，其结构式为：

一种制备上述化合物的方法，将中间体化合物分别与相应的胺：邻苯二胺、硫酰胺和二氨基马来腈反应，分别得到化合物F1、F2和F3。

上述反应的合成路线为：

本发明所述的化合物F1～F3在抑制肿瘤细胞生长活性中的应用，所述肿瘤细胞优选MCF-7乳腺癌细胞、Hela子宫颈癌细胞和SMMC-7721肝癌细胞。

用四氮唑盐还原法验证本发明所述的化合物F1～F3在体外抑制Hela子宫颈癌细胞、MCF-7乳腺癌细胞、SMMC-7721肝癌细胞的生长活性中的作用，具体步骤如下：

1、接种细胞

分别将Hela子宫颈癌细胞、MCF-7乳腺癌细胞和SMMC-7721肝癌细胞，以200μL/孔接种于96孔微量培养板内，最外围加入200μLPBS，提供充足的水分保证细胞的生长环境，将培养板放至37℃、5%CO2的环境中温育24h～48h。

2、添加药物

用培养基将本发明所述化合物F1～F3分别稀释成10^-8、10^-7、10^-6、10^-5M四个梯度浓度，吸去96孔板中2-11列的培养基，在第2列和第11列的8个孔中加入200μL的培养基，作为空白对照。在第3-10列的细胞中加入配制好的药物。每个药物浓度需要6个复孔，减小误差。处理完成后，将96孔板放回CO2培养箱中，培育48h。

3、存活细胞数的检测

在第1-11列所有孔中均加入20μL MTT。放到CO2培养箱中温育4h，弃去孔中的培养基和MTT，在第1-11列所有孔中各加入200μL MSO，溶解残留的MTT-甲臜结晶，然后用酶标仪测定各孔吸光度记录结果，按下列公式计算被测物对癌细胞生长的IC₅₀值：

lgIC₅₀=X_m-I[P-(3-Pm-Pn)/4]

其中X_m：lg最大剂量；I：lg(最大剂量/相连剂量)；P：阳性反应率之和；P_m:最大阳性反应率；P_n:最小阳性反应率。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

4-(苯并噻唑-2-巯基)-萘基喹喔啉（化合物F1）的合成：

（1）中间体化合物的合成：

①250mL的单口烧瓶中加入8g（44mmol）化合物1（苊醌），15mL液溴（270mmol），磁力搅拌下，缓慢升温至65℃，用饱和亚硫酸钠溶液吸收尾气，保持65℃搅拌两小时。停止加热，向反应体系中加入少量饱和亚硫酸钠溶液，将混合物倒入含少量亚硫酸氢钠的冷水中析出黄色固体，过滤并多次洗涤打浆使滤液呈中性，干燥后得到粗产物11.3g。冰醋酸重结晶，干燥称重得产品化合物2（4-溴-1,8-苊醌）为10.4g，收率为87%。

②在25mL两口瓶中，加入455mg（1.7mmol）化合物2（4-溴-1,8-苊醌），330mg（2mmol）化合物3（巯基苯并噻唑），催化量的碳酸钾，15mL DMF作为溶剂，磁力搅拌下加热至80℃，保持此温度反应2h，TLC跟踪至反应完全。停止加热，冷却至室温，倒入冰水中，析出土黄色固体。抽滤，干燥，得中间体化合物570mg。产率：90%。

（2）化合物F1的合成

在25mL两口瓶中，加入54mg（0.15mmol）中间体化合物（4-（4,5-苯并-1,3-噻唑基）巯基-1,8-苊醌），17mg（0.15mmol）邻苯二胺，15mL冰醋酸，磁力搅拌下加热反应体系至回流，此温度下反应3h，TLC跟踪至反应完全。停止加热，冷却至室温，倒入冰水中，析出浅黄色固体。抽滤，水洗，干燥，硅胶柱层析分离（洗脱液为：CH2Cl2:CH3OH=10:1），旋干得化合物F1为56mg。产率91%。

1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.48(ddd,J=29.6,17.8,7.8Hz,4H),8.26(d,J=4.2Hz,2H),8.03(t,J=7.7Hz,1H),7.90(t,J=9.3Hz,4H),7.47(t,J=7.7Hz,1H),7.34(t,J=7.4Hz,1H).

TOF MS（m/z）C25H13N3S2,计算值：419.0551，实测值：419.0540。

实施例2

3-(4-(苯并噻唑-2-巯基))-8-硫杂-7,9-二氮杂-环戊[a]-苊-8,8-二氧化物（化合物F2）的合成：

（1）中间体化合物的合成

步骤同实施例1。

（2）化合物F2的合成

在25mL两口瓶中，加入100mg（0.28mmol）中间体化合物（4-（4,5-苯并-1,3-噻唑基）巯基-1,8-苊醌），30mg（0.3mmol）硫酰胺，15mL无水乙醇做溶剂，加热，向反应体系中通入干燥的氯化氢气体至析出固体，反应完全。冷却至室温，直接抽滤，干燥，称重得化合物F2为100mg。产率：88%。

1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.68–8.50(m,3H),8.50–8.44(m,1H),8.12(t,J=7.9Hz,1H),7.98(d,J=7.9Hz,1H),7.89(d,J=8.2Hz,1H),7.53–7.46(m,1H),7.43–7.37(m,1H).

TOF MS（m/z）C19H9N3O2S3,计算值：406.9857，实测值：406.9852。

实施例3

3-(4-(苯并噻唑-2-巯基))-8,9-二氰基苊并喹喔啉（化合物F3）的合成：

（1）中间体化合物的合成

步骤同实施例1。

（2）化合物F3合成

除用二氨基马来腈替代邻苯二胺外，其他合成及提纯方法同实施例1，得目标化合物F3。

1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.80–8.66(m,2H),8.61(d,J=8.6Hz,1H),8.52(d,J=7.4Hz,1H),8.11(t,J=7.9Hz,1H),7.96–7.83(m,2H),7.51–7.42(m,1H),7.36(t,J=7.5Hz,1H).

TOF MS（m/z）C23H9N5S2,计算值：419.0299，实测值：419.0291。

实施例4

化合物F1～F3抑制肿瘤细胞生长活性的测定：

用四氮唑盐（microculture tetrozolium，MTT）还原法检测化合物F1～F3对7721肝癌细胞、Hela子宫颈癌细胞和MCF-7乳腺癌细胞进行体外抑制肿瘤细胞生长活性测定。

以化合物F1为例，四氮唑盐（MTT）还原法的具体操作是：对各癌细胞分别以200μL/孔接种于96孔微量培养板内，最外围加入200μL PBS，提供充足的水分保证细胞的生长环境。将培养板放至37℃、5%CO2的环境中温育24h～48h；用培养基将化合物F1稀释成10^-8、10^-7、10^-6、10^-5M四个梯度浓度，吸去96孔板中2-11列的培养基，在第2列和第11列的8个孔中加入200μL的培养基，作为空白对照。在第3-10列的细胞中加入配制好的药物，每个药物浓度需要6个复孔，减小误差。处理完成后，将96孔板放回CO2培养箱中，培育48h；在第1-11列所有孔中均加入20μL MTT，放到CO2培养箱中温育4h。弃去孔中的培养基和MTT，在第1-11列所有孔中各加入200μL DMSO，溶解残留的MTT-甲臜结晶，然后用酶标仪测定各孔吸光度记录结果，按下列公式计算被测物对癌细胞生长的IC₅₀值：

lgIC₅₀=Xm-I[P-(3-Pm-Pn)/4]

化合物F2和化合物F3的验证方法同上。

化合物F1～F3的体外抑制肿瘤细胞生长活性结果如下：

表1．化合物F1～F3对Hela、MCF-7和7721癌细胞的IC₅₀值

Claims

1.一种巯基苯并噻唑取代的苊并杂环类中间体化合物，所述化合物结构式为Y：

2.一种权利要求1所述的中间体化合物的制备方法，其特征在于将苊醌与液溴反应得4-溴-1,8-苊醌，再与巯基苯并噻唑混合后，加入催化剂碳酸钾在DMF中反应得到所述的中间体化合物。

3.一类由权利要求1所述的中间体化合物制备的化合物，所述化合物分别为F1、F2和F3，其结构式为：

4.一种制备权利要求3所述的化合物的方法，其特征在于将权利要求1所述的中间体化合物分别与相应的胺：邻苯二胺、硫酰胺和二氨基马来腈反应，分别得到化合物F1、F2和F3。

5.权利要求3所述的化合物在制备抑制肿瘤细胞生长活性药物中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于所述肿瘤细胞包括MCF-7乳腺癌细胞、Hela子宫颈癌细胞和SMMC-7721肝癌细胞。