CN103450096A - 两种氮芥衍生物及其制备方法和肿瘤治疗应用 - Google Patents

两种氮芥衍生物及其制备方法和肿瘤治疗应用 Download PDF

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Abstract

新型氮芥衍生物，其特征在于：一端具有氮芥烷化基团；另一端具有6，7-取代的喹唑啉结构，取代基R1位于喹唑啉母体4位上，为2-或3-的氮芥基团；喹唑啉母体的6，7位上为吗啡啉丙氧基和甲氧基。结构如式A。实验表明，该类化合物能抑制细胞周期于G2/M期，是一种双功能烷化剂。体内抗肿瘤活性实验表明，该类化合物具有较好的活性。不仅如此，该类化合物还具有氮芥类药物所没有的优势，即毒性较小。同时，该类化合物易于合成，总产率较高。种种优势，显示此类化合物具有成为肿瘤治疗药物的巨大潜力。

Description

两种氮芥衍生物及其制备方法和肿瘤治疗应用
技术领域：
本发明涉及两种新型氮芥衍生物及其制备方法和作为肿瘤治疗药物的应用。
背景技术：
肿瘤是严重威胁人类健康的一种疾病。多年来，各国科学家进行了不懈的努力，一直试图寻找出更适合的肿瘤化疗药物进行肿瘤的治疗。
氮芥类药物是最早应用于临床的抗肿瘤烷化剂，自问世以来，对新型氮芥类药物的开发一直经久不衰。在氮芥类药物的开发过程中，如何通过引入新的药物载体使得药物的毒性降低、对肿瘤的选择性升高，从而提高治疗指数，这是各国科学家共同的努力方向。目前，基于这种思路的研究主要集中在以下三个方向：在药物分子中引入糖及其衍生物，在药物分子中引入氨基酸或小肽以及在药物分子中引入亲肿瘤的杂环。在这三个方向中，关于第三个方向的研究最多，也被认为最有前景。
目前，经文献报道的效果较好的杂环分子主要有苯并咪唑、吖啶等等，所引入的这些杂环分子往往也具有一定的抗肿瘤活性。喹唑啉衍生物作为一类被广泛研究的抗肿瘤化合物，也逐渐被应用于了新型氮芥类药物的开发中。
作为一类重要的杂环化合物，喹唑啉衍生物近年来在新型抗癌药物开发过程中得到了广泛的应用。其中，吉非替尼被应用于临床癌症的治疗，而新型的喹唑啉类衍生物作为抗癌药物的研究还在不断的进行中。在这些药物中，绝大部分的药物均具有4-苯基、6，7-取代的喹唑啉母环结构。
因此，尝试将氮芥官能团直接引入到吉非替尼的4-苯环上，寻找出一条合适的合成路线，或能开发出一种性能优异的抗肿瘤药物。至今，关于以喹唑啉衍生物为载体的氮芥类化合物作为抗肿瘤药物的研究只有为数不多的报道，未能完全挖掘出这类化合物作为抗肿瘤药物的潜力。这也使得这一发明具有较高的创新性。
发明内容：
本发明提供了两种具有较好抗肿瘤效果的新型氮芥衍生物，具有成为抗肿瘤药物的巨大潜力。结构如式A：
其具体合成步骤包括三部分，路线如下：
苯胺氮芥合成路线如下(式B)：
Figure BSA00000885150300021
喹唑啉母环合成路线如下(式C)：
Figure BSA00000885150300022
目标化合物合成路线如下(式D)：
Figure BSA00000885150300023
式B合成步骤：
1)N，N-二(2-羟乙基)-4-硝基苯胺的合成
取4-氯硝基苯6.32g(0.04mol)，二乙醇胺8.46g(0.08mol)，于100mL圆底烧瓶中，混合均匀，115～120℃搅拌6h，趁热倒人热水中，充分搅拌。趁热过滤，静置后滤液析出固体，抽滤，乙醚洗涤滤饼得黄色固体3.25g，产率36％。
Figure BSA00000885150300031
2)N，N-二(2-羟乙基)-3-硝基苯胺的合成
取3-硝基苯胺5.52g(0.04mol)，加入80mL25％的醋酸水溶液中，冰浴下滴加环氧乙烷10mL。升温至室温，搅拌72h，抽滤，水洗涤滤饼，烘干得黄橙色固体8.02g，产率88％。
Figure BSA00000885150300032
3)N，N-二(2-甲磺酸酯乙基)硝基苯胺的合成
取N，N-二(2-羟乙基)硝基苯胺2.26g(0.01mol)，加入30mL重蒸二氯甲烷中，冰浴下，加入3.32mL(0.025mol)三乙胺，后加入甲磺酰氯1.93mL(0.025mol)。10min后TLC跟踪至反应完全，反应液依次用饱和碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠水溶液洗涤后，分出有机相，用无水硫酸钠干燥。旋去溶剂得橙色固体，产率90-98％。
Figure BSA00000885150300033
4)N，N-二(2-氯乙基)硝基苯胺的合成
取N，N-二(2-甲磺酸酯乙基)硝基苯胺将1.58g(4.98mmol)溶于3mL DMF中，加入氯化锂0.423g(10mmol)，加热至110℃。10min后TLC跟踪至反应完全，冷却，向反应液中加入45mL水，二氯甲烷萃取。有机相用饱和食盐水洗涤两次，无水硫酸钠干燥。旋去溶剂得黄色固体。产率90-95％
Figure BSA00000885150300034
5)N，N-二(2-氯乙基)苯二胺的合成
取N，N-二(2-氯乙基)硝基苯胺1.04g(4mmol)溶于5mL甲醇，加入0.1g钯碳(10％)催化氢化。1h后TLC跟踪反应完全，抽滤除去钯碳，迅速旋去溶剂并直接进行下一步反应。
Figure BSA00000885150300041
式C合成步骤：
1)6-羟基-7-甲氧基-3H喹唑啉-4-酮的合成
在50mL单口圆底烧瓶中，加入5g(0.024mol)6，7-二甲氧基-3H喹唑啉-4-酮，甲磺酸(30mL)和L-蛋磺酸(5g，0.033mol)，缓慢加热升温至120℃，该条件下反应6h。反应液中加入适量冰水，然后用40％NaOH溶液调节pH＝7，有大量白色沉淀生成，抽滤，冰水洗剂，得白色固体，晾干，产率90％。
Figure BSA00000885150300042
2)6-乙酰氧基-7-甲氧基喹唑啉-4-酮的合成
在50mL单口圆底烧瓶中，加入4g(0.021mol)6-羟基-7-甲氧基-3H喹唑啉-4-酮，30mL乙酸酐，5mL吡啶，10mgDMAP，搅拌加热至100℃，反应4h，加入冰水，抽滤，冰水洗剂，得白色粉末状固体，产率60％。
3)6-乙酰氧基-4-氯-7-甲氧基喹唑啉的合成
在100mL单口圆底烧瓶中加入6-乙酰氧基-7-甲氧基喹唑啉-4-酮(4g，0.017mol)，氯化亚砜(30mL)，DMF(1mL)，缓慢升温至氯化亚砜回流，回流反应8h，冷却，减压蒸掉氯化亚砜，用甲苯重结晶，得白色固体，即为目标化合物的盐酸盐，产率85.4％。
Figure BSA00000885150300044
式D合成步骤：
1)N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-乙酰氧基-4-)苯二胺的合成
将还原所得的N，N-二(2-氯乙基)苯二胺2mmol溶于20mL异丙醇中，加入6-乙酰氧基-4-氯-7-甲氧基喹唑啉2mmol，加热回流，有固体析出。1-1.5h后TLC检测反应完全。冷却静置反应液，抽滤，得黄色固体产品。产率80-90％
Figure BSA00000885150300051
2)N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-羟基-4-)苯二胺的合成
在25mL单口圆底烧瓶中加入100mgN1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-乙酰氧基-4-)苯二胺，2mL5mol/L的NaOH溶液，2mL甲醇，40℃下搅拌反应，TLC监测反应，待反应完成后，冷却，用稀盐酸(1mol/L)调节溶液PH至5-6，析出淡黄色固体，抽滤，烘干，产率75％
Figure BSA00000885150300052
3)N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-(3-吗啉丙氧基)-4-)苯二胺的合成
在10mL单口圆底烧瓶中加入N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-羟基-4-)苯二胺(45mg，0.11mmol)，K2CO3(30mg，0.24mmol)，DMF(1.44mL)，40℃下搅拌20min，然后加入20μL 4-(3-氯丙基)吗啉，氮气保护条件下，升温至80℃反应12h，反应完后将反应液倒入冰水中，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，真空旋干溶剂，通过硅胶柱层析得到目标产物，产率45.8％。
Figure BSA00000885150300053
本发明的优势：
1)本发明中目标化合物的合成步骤产率较高，易于制得。
2)本发明中目标化合物的体内体外活性测试均表明该类化合物具有较好的抗癌活性。
3)本发明中目标化合物的毒性相对较小，是一般氮芥类化合物所不具备的特点。
下表为当取代基R1＝氢，R2＝氮芥的化合物对五种常见细胞的IC50：
表1：
Figure BSA00000885150300054
由上表可以看出，该化合物对以上五种肿瘤细胞具有很好的抑制效果，且对肝癌细胞的抑制效果最好。
针对这一结果，对该化合物的体内抗肿瘤活性进行了测定，并平行测定了临床药物在该评价体系的抗肿瘤活性。实验在HepG2(肝肿瘤)荷瘤裸鼠中开展
图1是根据实验数据所做出的四组荷瘤裸鼠的肿瘤生长曲线。总体看来，在相同给药剂量下，该化合物比索拉菲尼在HepG2荷瘤裸鼠中的抗肿瘤活性要好，经该化合物与索拉菲尼治疗后的HepG2荷瘤鼠肿瘤生长速度要明显慢于阴性对照组肿瘤的生长速度，且在不同给药剂量下，对肿瘤的抑制效果有明显的量效关系存在。
我们将各组小鼠的平均体重增长值随时间作图得到曲线图2。可以看出，相同给药剂量情况下，该化合物治疗组的小鼠平均体重的变化趋势与临床用药索拉菲尼组类似。这个结果显示该化合物跟索拉菲尼一样，具有非常小的体内毒性。
不仅如此，我们还对该类化合物的机理进行了一些探索。图3为HepG2细胞被不同浓度上述化合物作用之后流式细胞仪分析所得各个细胞周期的比例图，显示出了较强的G2/M周期抑制效果，证明了该类化合物的抗癌机理中包含氮芥类化合物的经典抗癌机理。
综上所述，通过对上述药物生物活性数据的分析，可以看出，本发明中取代基R1＝间位氮芥，R2＝氢的化合物相对于临床用抗肿瘤药物索拉菲尼具有更好的抗肿瘤活性和相当的毒性，是一类新型的抗肿瘤烷化剂。同时由于较高的合成产率，使得该类化合物具有较好的应用前景，有望成为一种新型抗肿瘤药物。
附图说明：
图1是根据实验数据所做出的四组荷瘤裸鼠的肿瘤生长曲线图。
图2是根据实验数据将各组小鼠的平均体重变化随时间作图。
图3为R1＝氢，R2＝氮芥，式A化合物对HepG2细胞作用之后流式细胞仪分析所得各个细胞周期的比例图。
具体实施方式：
以下通过具体实施方式可以使本发明得到更清楚的说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例：
按照以下步骤制备的是式A中取代基R1＝氢，R2＝氮芥的化合物。
1.1 N，N-二(2-羟乙基)-3-硝基苯胺的合成
取3-硝基苯胺5.52g(0.04mol)，加入80mL 25％的醋酸水溶液中，冰浴下滴加环氧乙烷10mL。升温至室温，搅拌72h，抽滤，水洗涤滤饼，烘干得黄橙色固体8.02g，产率88％。mp94-96℃，1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.53(d，J＝8.0Hz，1H，ArH)，7.48(s，1H，ArH)，7.33(t，J＝8.2Hz，1H，ArH)，6.97(dd，J＝8.4，2.2Hz，1H，ArH)，3.89(t，J＝4.8Hz，4H，-NCH2CH2-)，3.65(t，J＝4.8Hz，4H，-CH2CH2OH).13C NMR(100MHz，CDCl3)δ149.43，148.63，129.84，118.10，111.34，106.48，60.35，55.06.MS(ESI+)m/z：227.3(M+H+).IR(KBr pellet，cm-1)：3265，3173，2959，2863，1618，1565，1525，1486，1341，1290，1040.
1.2N，N-二(2-甲磺酸酯乙基)-3-硝基苯胺的合成
取N，N-二(2-羟乙基)硝基苯胺2.26g(0.01mol)，加入30mL重蒸二氯甲烷中，冰浴下，加入3.32mL(0.025mol)三乙胺，后加入甲磺酰氯1.93mL(0.025mol)。10min后TLC跟踪至反应完全，反应液依次用饱和碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠水溶液洗涤后，分出有机相，用无水硫酸钠干燥。旋去溶剂得橙色固体3.66g，产率96％。mp 120-121℃，1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.58(d，J＝8.0Hz，1H，ArH)，7.54(d，J＝2.2Hz，1H，ArH)，7.40(t，J＝8.2Hz，1H，ArH)，7.06(dd，J＝8.4，2.5Hz，1H，ArH)，4.41(t，J＝5.6Hz，1H，-CH2CH2OH)，3.86(t，J＝5.6Hz，1H，-NCH2CH2-)，3.03(s，1H).13C NMR(101MHz，CDCl3)δ149.53，147.41，130.44，118.02，112.41，106.46，66.09，50.65，37.48，37.47.MS(ESI+)m/z：383.3(M+H+).IR(KBr pellet，cm-1)：3443，3029，2940，1617，1521，1344，1178，982，952.
Figure BSA00000885150300071
1.3N，N-二(2-氯乙基)硝基苯胺的合成
取N，N-二(2-甲磺酸酯乙基)硝基苯胺将1.58g(4.98mmol)溶于3mL DMF中，加入氯化锂0.423g(10mmol)，加热至110℃。10min后TLC跟踪至反应完全，冷却，向反应液中加入45mL水，二氯甲烷萃取。有机相用饱和食盐水洗涤两次，无水硫酸钠干燥。旋去溶剂得黄色固体1.17g。产率92％。mp 108-110℃，1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.60(dd，J＝8.0，1.5Hz，1H，ArH)，7.50(t，J＝2.4Hz，1H，ArH)，7.39(t，J＝8.2Hz，1H，ArH)，6.99(dd，J＝8.3，2.6Hz，1H，ArH)，3.83(t，J＝6.8Hz，4H，-NCH2CH2-)，3.68(t，J＝6.7Hz，4H，-CH2CH2Cl).13C NMR(101 MHz，CDCl3)δ149.69，147.06，130.37，117.54，112.22，106.18，53.38，40.13.MS(ESI+)m/z：263.2(M+H+).IR(KBr pellet，cm-1)：3083，2963，1618，1533，1491，1393，1345，1255，1196.
Figure BSA00000885150300072
1.4N，N-二(2-氯乙基)苯二胺的合成
取N，N-二(2-氯乙基)硝基苯胺1.04g(4mmol)溶于5mL甲醇，加入0.1g钯碳(10％)催化氢化。1h后TLC跟踪反应完全，抽滤除去钯碳，迅速旋去溶剂并直接进行下一步反应。
1.5N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-乙酰氧基-4-)苯二胺的合成
将还原所得的N，N-二(2-氯乙基)苯二胺2mmol溶于20mL异丙醇中，加入6-乙酰氧基-4-氯-7-甲氧基喹唑啉2mmol，加热回流，有固体析出。1-1.5h后TLC检测反应完全。冷却静置反应液，抽滤，得黄色固体产品。产率51％。mp 236-238℃.1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ11.24(s，1H，-NH)，8.84(s，1H，ArH)，8.69(s，1H，ArH)，7.49(s，1H，ArH)，7.27(t，J＝7.6Hz，1H，ArH)，7.05(m，2H，ArH)，6.69(d，J＝7.3Hz，1H，ArH)，3.99(s，3H，CH3CO-)，3.75(s，8H，-CH2CH2-)，2.37(s，3H，-OCH3).13C NMR(100MHz，DMSO-d6)：δ173.64，163.94，162.65，155.77，151.92，145.43，144.30，142.96，134.75，123.76，118.14，115.34，113.37，112.20，106.32，62.21，57.47，46.30，25.36.MS(ESI+)m/z：448.7[M-Cl-]+.IR(KBr pellet，cm-1)：3412，3208，3017，2949，2662，2361，2344，1769，1638，1570，1501，1433，1368，1144.
Figure BSA00000885150300081
2)N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-羟基-4-)苯二胺的合成
在25mL单口圆底烧瓶中加入100mgN1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-乙酰氧基-4-)苯二胺，2mL5mol/L的NaOH溶液，2mL甲醇，40℃下搅拌反应，TLC监测反应，待反应完成后，冷却，用稀盐酸(1mol/L)调节溶液PH至5-6，析出淡黄色固体，抽滤，烘干，产率91％，碳化温度：231℃.1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.68(s，1H，-NH)，9.19(s，1H，-OH)，8.39(s，1H，ArH)，7.77(s，1H，ArH)，7.31(s，1H，ArH)，7.26(d，J＝7.6Hz，1H，ArH)，7.15(t，J＝7.6Hz，2H，ArH)，6.45(d，J＝7.6Hz，1H，ArH)，3.95(s，3H，-OCH3)，3.74(m，8H，-CH2CH2-).13C NMR(100MHz，DMSO-d6)：δ 156.23，153.70，152.09，146.51，146.37，146.01，140.89，129.16，110.52，109.72，107.02，106.78，105.37，55.82，52.38，40.98.MS(ESI+)m/z：406.9[M-Cl-]+.IR(KBr pellet，cm-1)：3389，2963，2359，2335，1616，1576，1501，1429，1352，1232，1148，1009.
Figure BSA00000885150300082
3)N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-(3-吗啉丙氧基)-4-)苯二胺的合成
在10mL单口圆底烧瓶中加入N1，N1-二(2-氯乙基)-N3-(7-甲氧基-6-羟基-4-)苯二胺(45mg，0.11mmol)，K2CO3(30mg，0.24mmol)，DMF(1.44mL)，40℃下搅拌20min，然后加入20μL 4-(3-氯丙基)吗啉，氮气保护条件下，升温至80℃反应12h，反应完后将反应液倒入冰水中，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，真空旋干溶剂，通过硅胶柱层析得到目标产物，产率46％。mp178-179℃.1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.37(s，1H，-NH)，8.42(s，1H，-ArH)，7.83(s，1H，ArH)，7.35(s，1H，ArH)，7.20(m，2H，ArH)，7.04(d，J＝8.0Hz，1H，ArH)，6.53(dd，J1＝8.0Hz，J2＝2.0Hz，1H，ArH)，4.19(t，J＝6.3Hz，2H，-CH2-)，3.93(s，3H，-OCH3)，3.77(m，8H，-CH2CH2-)，3.58(t，J＝4.5Hz，4H，-CH2-)，2.50(t，J＝7.0Hz，2H，-CH2-)，2.40(s，4H，-CH2-)，1.99(q，J＝6.4Hz，2H，-CH2-).13C NMR(100MHz，DMSO-d6)：δ156.48，154.35，152.75，148.11，146.92，146.41，140.53，129.15，111.25，109.01，107.27，106.40，103.02，67.22，66.13，55.78，54.93，53.38，52.35，41.00，25.86.MS(ESI+)m/z：534[M-Cl-]+.JR(KBr pellet，cm-1)：3341，2949，2810，2384，2291，1611，1578，1510，1431，1240，1152，1009，860，750.
Figure BSA00000885150300083

Claims (8)

1.一种新型氮芥衍生物，用于肿瘤治疗，结构如式A：
Figure FSA00000885150200011
2.一种新型氮芥衍生物，用于肿瘤治疗，结构如式B：
Figure FSA00000885150200012
3.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于化合物的合成路线：以3，4-二烷基苯甲酸为原料合成4-氯取代的喹唑啉母环，以间硝基苯胺为原料，合成苯胺氮芥，通过将所得的两类化合物在异丙醇中回流的方法得到中间体化合物，然后再通过水解以及跟3-氯丙基吗琳反应得到A。
4.权利要求2所述化合物的制备方法，其特征在于化合物的合成路线：以3，4-二烷基苯甲酸为原料合成4-氯取代的喹唑啉母环，以对氯硝基苯为原料，合成苯胺氮芥，通过将所得的两类化合物在异丙醇中回流的方法得到中间体化合物，然后再通过水解以及跟3-氯丙基吗琳反应得到B。
5.权力要求3所述化合物的合成路线。
6.权力要求4所述化合物的合成路线。
7.权利要求1所述的氮芥衍生物在肿瘤治疗中的应用。
8.权利要求2所述的氮芥衍生物在肿瘤治疗中的应用。
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