CN104098524A - 1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪及制备和应用 - Google Patents

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    • C07D257/02—Heterocyclic compounds containing rings having four nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D257/08—Six-membered rings

Abstract

本发明公开了1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪及制备和应用，所述1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪的结构如式(Ⅰ)所示。所述的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪的制备方法包括：将式(Ⅱ)所示的3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪加入有机溶剂A中，再加入碱性催化剂，0～12℃条件下滴加间甲氧基苯甲酸酐或间甲氧基苯甲酰氯，滴完后室温反应，反应完毕后反应液经分离纯化得到式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪，所述的碱性催化剂为下列之一：三乙胺、N,N-二甲基苯胺、氢氧化钠、或氢氧化钾。本发明还提供了所述的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪在制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌药物中的应用。

Description

1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪及制备和应用
(一)技术领域
本发明涉及1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪及其制备方法，以及所述化合物在制备预防或治疗肿瘤疾病的药物中的应用。
(二)背景技术
四嗪类化合物具有许多较好的物理性质、光谱性质以及较高的反应活性，尤其一些特殊结构的四嗪衍生物具有明显的抗病毒活性、抗肿瘤活性，以及可用作为农药及杀虫剂。例如农药目前已有两个品种(四螨嗪和氟螨嗪)上市，医药已有一个品种(抗肿瘤药替莫唑胺)上市。
1978年，文献报道3,6-二苯炔基-六氢-1,2,4,5-四嗪具有抗肿瘤活性(参阅Eremeev,A.V.；Tikhomirova,D.A.；Tyusheva,V.A.；Liepins,F.Khim.Geterotsikl.Soedin,1978,753)，这是1,2,4,5-四嗪类化合物首次被报道可能有潜在的抗肿瘤活性。之后，陆续报道了一些1,2,4,5-四嗪类化合物具有抗肿瘤活性，例如具有抗肿瘤活性的3,6-双(2'-羟基-5'-氯苯基)-1,2,4,5-四嗪(参阅Rao,G.-W.；Hu,W.-X.Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16(14),3702)、N1,N4-二(间甲基苯基)-3,6-二甲基-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(参阅Rao,G.-W.；Guo,Y.-M.；Hu,W.-X.ChemMedChem,2012,7(6),973)等。当然大多数1,2,4,5-四嗪类化合物并不具有抗肿瘤活性。
(三)发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种具有抗人乳腺癌和人肺癌活性的新型四嗪化合物——1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪。
本发明的第二个目的是提供所述1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪的制备方法，该制备方法简便，易于操作，原料易得，且生产成本较低，适于工业化应用。
本发明的第三个目的是提供所述1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪在制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌药物中的应用。
下面对本发明采用的技术方案做具体说明。
本发明提供了一种新型四嗪化合物——1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪，其具有下列结构式(Ⅰ)：
本发明还提供了所述的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备方法，所述制备方法包括：将式(Ⅱ)所示的3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪加入有机溶剂A中，再加入碱性催化剂，0～12℃条件下滴加间甲氧基苯甲酸酐或间甲氧基苯甲酰氯，滴完后室温反应，反应完毕后反应液经分离纯化得到式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪，所述的碱性催化剂为下列之一：三乙胺、N,N-二甲基苯胺、氢氧化钠、或氢氧化钾；
本发明所述制备1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的反应如下列反应式(a)所示，反应式(a)是未有文献报道的：
进一步，所述的3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)与碱性催化剂、间甲氧基苯甲酸酐或间甲氧基苯甲酰氯的投料摩尔比为1﹕0.1～3﹕1～4。
进一步，所述有机溶剂A选自下列之一：二氯甲烷、氯仿、或甲苯。所述有机溶剂A用量以能够溶解3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪、碱性催化剂和间甲氧基苯甲酸酐(或间甲氧基苯甲酰氯)即可。
进一步，反应过程采用TLC跟踪检测(展开剂为体积比为0.5～10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，以确定反应终点，反应时间一般在0.5～10小时。
进一步，所述的分离纯化采用如下步骤：反应液用水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物经重结晶或柱层析得到式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪。
更进一步，重结晶溶剂为下列之一：乙醇、氯仿或丙酮。
更进一步，所述的柱层析的操作步骤具体如下：取蒸除溶剂后的残留物于单口瓶中，加入有机溶剂B将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入残留物质量的1～2倍量的柱层析硅胶，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱上样，然后以体积比为0.5～10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，直接进行洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比为0.5～10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示的化合物的洗脱液，收集液浓缩干燥，获得式(Ⅰ)所示的化合物；所述有机溶剂B为下列之一：乙醇、二氯甲烷或乙酸乙酯；所述有机溶剂B用量以能够溶解残留物即可。
本发明所述的有机溶剂A、有机溶剂B，所表示的都是指用于反应或柱层析的有机溶剂，这里的字母并没有特指某一些有机溶剂的含义，字母只是为了便于表答清楚，用来区分这些出现在不同的步骤中的有机溶剂。
本发明提供的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7或人肺癌细胞株A-549具有较好的抑制率，可应用于制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌的药物。
本发明的有益效果主要体现在：(1)提供了一种新型的、具有好的抗癌(尤其人乳腺癌、人肺癌)活性的四嗪化合物；(2)提供了该四嗪化合物的制备方法，该制备方法简单，易于操作，原料易得且生产成本较低，适于实用，有望应用于制备预防或治疗肿瘤疾病的药物中。
(四)具体实施方式
本发明结合具体实施例作进一步的说明，以下的实施例是说明本发明的，而不是以任何方式限制本发明。
间甲氧基苯甲酰氯购买得到。间甲氧基苯甲酸酐的制备参照文献(Wood,W.J.L.；Patterson,A.W.；Tsuruoka,H.；Jain,R.K.；Ellman,J.A.J.Am.Chem.Soc.,2005,127(44),15521-15527)的方法，以间甲氧基苯甲酸为原料与三光气反应制备得到。
实施例1：3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)的制备
3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)的制备参照文献(Bohle,M.Science ofSynthesis,2004,17,585和Rao,G.-W.；Hu,W.-X.Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16(14),3702)的方法按以下反应路线(b)制备得到，
在100mL的三口瓶中加入1.030g的醋酸甲脒，1.25mL苯甲腈，0.066g硫粉和4mL甲醇，冰浴条件下磁力搅拌，-3℃时开始滴加2mL的80％水合肼，2min滴加结束，反应温度为0℃，继续磁力搅拌，黄色固体析出后撤去冰浴，室温反应22h后，冷却，过滤，洗涤，干燥得3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)。
实施例2：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用40mL的氯仿溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加1.09g(10.8mmol)三乙胺，冰浴条件下磁力搅拌，12℃开始滴加1.14g(4mmol)间甲氧基苯甲酸酐，2min滴加结束，温度为8℃，撤冰浴，室温反应4h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析，即取蒸除溶剂后的残留物加入20毫升乙醇溶剂将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入2.4克硅胶(300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱，然后以体积比1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为1：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示的化合物的洗脱液，收集液蒸除溶剂，干燥得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率41.8％(以3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪物质的量计，下同)，熔点131～132℃。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:3.859(s,3H),7.082-7.105(m,H),7.305(s,H),7.366-7.398(m,H),7.442-7.554(m,5H),7.633-7.649(m,2H),7.690(s,H).IR(KBr,cm-1)ν:3304,1758,1642,1627,1473,1434,1388,1046,966.
实施例3：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用40mL的二氯甲烷溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加0.022g(0.4mmol)氢氧化钾，冰浴条件下磁力搅拌，0℃开始滴加2.12g(7.4mmol)间甲氧基苯甲酸酐，10min滴加结束，温度为3℃，撤冰浴，室温反应1h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物加入20毫升乙醇，搅拌加热，回流5～10min，趁热过滤除去不溶物，滤液冷却，析出固体，过滤，干燥得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率44.5％，熔点131～132℃。1H NMR和IR同实施例2。
实施例4：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用40mL的甲苯溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加1.45g(12mmol)N,N-二甲基苯胺，冰浴条件下磁力搅拌，10℃开始滴加4.58g(16mmol)间甲氧基苯甲酸酐，20min滴加结束，温度为7℃，撤冰浴，室温反应2h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物加入20毫升氯仿，搅拌加热，回流5～10min，趁热过滤除去不溶物，滤液冷却，析出固体，过滤，干燥得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率40.6％，熔点131～132℃。1H NMR和IR同实施例2。
实施例5：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用40mL的甲苯溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加1.45g(12mmol)N,N-二甲基苯胺，冰浴条件下磁力搅拌，6℃开始滴加2.73g(16mmol)间甲氧基苯甲酰氯，20min滴加结束，温度为2℃，撤冰浴，室温反应0.5h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物加入20毫升丙酮，搅拌加热，回流5～10min，趁热过滤除去不溶物，滤液冷却，析出固体，过滤，干燥得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率42.2％，熔点131～132℃。1H NMR和IR同实施例2。
实施例6：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用40mL的氯仿溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加0.016g(0.4mmol)氢氧化钠，冰浴条件下磁力搅拌，4℃开始滴加0.68g(4mmol)间甲氧基苯甲酰氯，10min滴加结束，温度为6℃，撤冰浴，室温反应10h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝10:1(体积比))，残留物用20毫升二氯甲烷溶解，其他操作同实施例2，得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率41.3％，熔点131～132℃。1H NMR和IR同实施例2。
实施例7：1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)的制备
用30mL的二氯甲烷溶解0.64g(4mmol)3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)，转移至50mL的三口瓶中，加0.40g(4mmol)三乙胺，冰浴条件下磁力搅拌，2℃开始滴加0.43g(4mmol)间甲氧基苯甲酰氯，4min滴加结束，温度为9℃，撤冰浴，室温反应8h后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为6：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用水(20mL×2)洗涤，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝6:1(体积比))，残留物用20毫升乙酸乙酯溶解，其他操作同实施例2，得到固体产物，即1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅰ)，收率41.0％，熔点131～132℃。1H NMR和IR同实施例2。
实施例8：抗癌活性体外测试
(1)将实施例2～7制得的化合物(Ⅰ)进行了人乳腺癌和人肺癌细胞株生物活性测试。顺铂(DDP)作为对照药品，顺铂是癌症治疗的常用化学药物，具有较高疗效。结果显示化合物(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549具有好的抗癌活性，化合物(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7的抑制活性与顺铂相当。
测试方法：四氮唑盐(Methyl-Thiazol-Tetrozolium，MTT)还原法。
细胞株：人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549。上述肿瘤细胞株购自中国科学院上海生命科学院细胞库。
实验步骤如下：
1)样品的准备：对于可溶样品，每1mg用40μL DMSO溶解，取2uL用1000μL培养液稀释，使浓度为50μg/mL，再用培养液连续稀释至使用浓度。
2)细胞的培养
a)培养基的配制:每1000mL培养基中含80万单位青霉素，1.0g链霉素，10％灭活胎牛血清。
b)细胞的培养：将肿瘤细胞接种于培养基中，置37℃，5％CO2培养箱中培养，3～5d传代。
c)测定样品对肿瘤细胞生长的抑制作用
将细胞用EDTA-胰酶消化液消化，并用培养基稀释成1×106/mL，加到96孔细胞培养板中，每孔100uL，置37℃，5％CO2培养箱中培养。接种24h后，加入用培养基稀释的样品，每孔100μL，每个浓度加3孔，置37℃，5％CO2培养箱中培养，72h后在细胞培养孔中加入5mg/mL的MTT，每孔10μL，置37℃孵育3h，加入DMSO，每孔150μL，用振荡器振荡，使甲臢完全溶解，用酶标仪在570nm波长下比色。以同样条件用不含样品，含同样浓度DMSO的培养基培养的细胞作为对照，计算样品对肿瘤细胞生长的IC50。
测试的结果如表1所示：
表1化合物(Ⅰ)对MCF-7和A-549癌细胞生长的抑制作用
(2)根据实施例1和2，以乙酸酐替代间甲氧基苯甲酸酐，其他操作同实施例1和2，合成了化合物1-乙酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅲ)。参照实施例2，以1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪为原料，分别与乙酸酐和丙酸酐反应得到了1-乙酰基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅳ)和1-丙酰基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅴ)。参照实施例7，以3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪为原料与间甲氧基苯甲酰氯反应得到了1-间甲氧基苯甲酰基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅵ)。根据上述方法，将制得的化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)进行了人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生物活性测试，测试结果表明化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549抑制效果均较差，化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549的抗癌活性远不如化合物(Ⅰ)。具体结果如表2和表3所示：
表2化合物(Ⅲ)对MCF-7和A-549癌细胞生长的抑制作用
表3化合物(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对MCF-7和A-549癌细胞生长的抑制作用
上述抗癌活性体外测试实验表明：化合物(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生长的抑制作用显著。而其它4个结构类似的化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生长的抑制作用均不明显。

Claims (8)

1.1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪，其具有下列结构式(Ⅰ)：
2.一种如权利要求1所述的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪的制备方法，所述制备方法包括：将式(Ⅱ)所示的3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪加入有机溶剂A中，再加入碱性催化剂，0～12℃条件下滴加间甲氧基苯甲酸酐或间甲氧基苯甲酰氯，滴完后室温反应，反应完毕后反应液经分离纯化得到式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪，所述的碱性催化剂为下列之一：三乙胺、N,N-二甲基苯胺、氢氧化钠、或氢氧化钾；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂A选自下列之一：二氯甲烷、氯仿、或甲苯。
4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)与碱性催化剂、间甲氧基苯甲酸酐或间甲氧基苯甲酰氯的投料摩尔比为1﹕0.1～3﹕1～4。
5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的分离纯化采用如下步骤：反应液用水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物经重结晶或柱层析得到式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：重结晶溶剂为下列之一：乙醇、氯仿或丙酮。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的柱层析的操作步骤具体如下：取蒸除溶剂后的残留物于单口瓶中，加入有机溶剂B将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入残留物质量的1～2倍量的柱层析硅胶，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱上样，然后以体积比为0.5～10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，直接进行洗脱，TLC跟踪检测，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪的洗脱液，收集液浓缩干燥，获得式(Ⅰ)所示的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪；所述有机溶剂B为下列之一：乙醇、二氯甲烷或乙酸乙酯。
8.如权利要求1所述的1-间甲氧基苯甲酰基-3-苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪在制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌药物中的应用。
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