CN104151339A - 含硼吖啶衍生物、其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含硼吖啶衍生物，通式为

Description

含硼吖啶衍生物、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新的含硼化合物、含有该化合物的药物组合物及其应用。

背景技术

癌症是严重危害人类生命与健康的常见多发病，已成为新世纪人类的第一杀手，是全球最大的公共卫生问题之一。根据《2012中国肿瘤登记年报》对外发布：“全国每6分钟就有一人被确诊为癌症，每天有8550人成为癌症患者，每七到八人中就有一人死于癌症。”“全国癌症发病形势严峻，发病率与死亡率呈持续上升趋势，每年新发癌症病例约350万，因癌症死亡约250万”。放射治疗连同手术和化疗是目前癌症治疗的三大常规手段。目前常用的X-射线与γ-射线技术在治疗恶性肿瘤的同时也对正常组织造成损伤，甚至造成严重的毒副作用。因此，如何在提高肿瘤治疗剂量的同时避免对周围正常组织的损伤一直是放射治疗追求目标。

硼中子俘获治疗法(BNCT)是一种双模（bimodal）的放射治疗技术，其需要的两个要素包括¹⁰B原子和低能的热中子。用含硼-10（¹⁰B的稳定核素）的化合物注入人体，通过与肿瘤结合达到肿瘤¹⁰B的聚集，用低能热中子束照射时，在肿瘤组织聚集的¹⁰B原子俘获中子形成亚稳态核素¹¹B，核素¹¹B自发地发生核裂变反应，分解成高LET的α粒子和⁷Li核（它们共具有2.34Mev的平均总动能）。这两种粒子在组织中沿相反方向运动，传输距离仅为5-10微米，与大多数肿瘤细胞的直径相当。具有高LET的α粒子和⁷Li核可在细胞范围内杀伤肿瘤细胞(Barth等Clin. Cancer Res. 11:3987-4002, 2005; 高峰等, 中国新药杂志, 19: 296-300, 2010)。因此，与传统的化疗、放疗相比，BNCT的优势在于：在肿瘤中产生高度局部化、高LET的电离辐射；肿瘤组织治疗剂量远远大于正常组织剂量；高传能线密度射线α粒子和⁷Li核对富氧或缺氧的肿瘤细胞均能产生杀伤效应α粒子和⁷Li核对肿瘤细胞的杀伤不依赖于细胞生长周期。

BNCT中一个关键的问题是寻找无毒的硼化合物作为硼载体，将¹⁰B转运并聚集在肿瘤组织中，并确保较高的选择性从而获得高的治疗比。这样的化合物在肿瘤组织中的¹⁰B平均浓度优选为15-30 ug/g (ppm，百万分之一)，并具有较高的肿瘤/正常组织和肿瘤/血液比（一般为3以上）和低毒性。

近年来，一些研究小组已经开发了多种¹⁰B载体。包括含硼的核苷、核苷酸或寡核苷酸（EP 1113020 A2）、硼化氨基磷酸酯的核苷和寡核苷酸（WO 94/01440 A1）、碳硼烷基卟啉（WO 2008/133664、CN 101605459A）、含叶酸的碳硼烷衍生物（WO2007/ 021234、CN101268085 A）、弱碱性含2-硝基咪唑基的含碳硼烷化合物（WO2008/070336、CN101668547 A）、载有盐酸阿霉素的天然高分子-聚（3-丙烯酰胺苯硼酸）复合纳米微球（CN 101879427 A）等；另外，还有许多含硼的生物分子如氯丙嗪（CPZ）、卟啉（TPPS）、硫脲嘧啶（TU）、氨基酸类、核苷、类固醇等的类似物以及生物大分子单抗的报道（Soloway 等 Chem. Rev. 98:1515-1562,1998）。目前处于I/II期临床实验的包括L-4-硼酸苯丙氨酸（L-BPA）和巯基-闭式-十二硼烷二钠盐（BSH）。鉴于BNCT的优点以及在¹⁰B载体上已取得的进展，目前全世界范围内包括美国、日本、意大利、捷克、芬兰、瑞典、荷兰、德国、英国等国家都在开展BNCT的临床研究，涉及的恶性肿瘤已从神经胶质瘤扩展到头颈癌、肝癌、黑色素瘤等，而且从近体表的肿瘤部位过渡到深部肿瘤的治疗，对深层次的认识无论机理或是临床技术仍都处于不断探究中。新型¹⁰B载体的研究开发将为BNCT治疗癌症开辟了一条光辉途径，有望将脑胶质瘤的5年存活率提高到80％左右。

虽然BSH和BPA在动物模型中显示是安全和有效的，但是BSH对空气敏感、易氧化（Tolpin等，Inorg. Chem., 17: 2867-2873, 1978），而BPA因其低的硼重量百分含量（5%）而需要大量使用才能获得治疗量的硼浓度；此外，BSH和BPA在组织中滞留时间低、对肿瘤细胞只有中等选择性（Capala等，Radiation Res. 146: 554-560, 1996）。BNCT临床试验要求硼载体拥有高的肿瘤/血液比和肿瘤/正常组织比，同时希望硼载体的生物半衰期能够进一步提高到“天”级水平，使硼载体的生物半衰期能够长达数小时或者几天。目前，BNCT临床进展较缓慢，主要是由于缺乏有效的对肿瘤组织具有高选择性、靶向作用的低毒硼载体。因此，寻找其他有效的靶向性¹⁰B载体迫在眉睫。

硼中子俘获治疗（BNCT）被广泛地认为是一种低成本高效的二元肿瘤治疗技术，目前美国、日本、意大利、捷克、芬兰、瑞典、荷兰、德国、英国等国家都在开展BNCT的临床研究，有望将脑胶质瘤的5年存活率提高到80％左右。现有的临床用药BSH和BPA虽然在动物模型中显示是安全和有效的，但是都存在较明显的缺点。

发明内容

本发明提供了一种对肿瘤细胞具有选择性的、稳定且无毒的、可用于硼中子俘获治疗肿瘤的含硼吖啶衍生物。

本发明的另一目的是提供上述化合物的制备与用途。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种含硼吖啶衍生物，具有结构为通式（I）

（I）

其中，

R¹和R²独立地选自于：卤素、氰基、C_1-6烷基、C_1-6羟烷基、C_1-6卤代烷基、C_1-6氰代烷基、OR^a、SR^a、NR^bR^c、NR^bC(O)R^d、C(O)NR^bR^c、NR^bS(O)₂R^d、C(O)R^d、S(O)²R^d、C_2-6烯基、C_2-6炔基、芳基、杂芳基或环烷基或杂环烷基，或者R¹和R²与N共同形成单或多取代的四、五、六、七、八元含氮环，其中，

R^a、R^b、R^c和R^d独立地选自于：氢原子、C_1-6烷基、C_1-6卤代烷基、C_1-6羟烷基、C_1-6氰代烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基；

X是NH、O或S；

R³是(CH₂)_mNR^3aR^3b或者-(CH₂)_p-O-(CH₂)_qNR^3aR^3b，其中，

m是0、1、2、3或4，

 p和q独立地为1、2、3或4，

R^3a、R^3b同时是或至少有一个是(CH₂)_n-Y-Z ，其中，

 n是0、1、2、3或4，

Y是碳硼烷，其中至少一个硼原子是¹⁰B，

Z是H或者亲水基团。

优选的，所述Y是

或或或或或或，

其中，●为BH，是代表连接部位，M是为过渡金属或过渡金属可能的同位素。

所述M优选为Fe、Co或Ni。

所述Z优选为1,3-丙二醇-2-基-甲氧基、1,2-乙二醇基、胺甲基、2-氨基乙基或3-氨基丙基。

在本发明通式I的化合物和盐或其前药中，优选的是通式II化合物：

 

或其药学上可接受的盐或其前药，其中：

X是NH、O或S；

R³是(CH₂)_mNR^3aR^3b（m是0、1、2、3或4），或者-(CH₂)_p-O-(CH₂)_qNR^3aR^3b（其中p和q独立地为1、2、3、4）；其中R^3a、R^3b同时是或至少有一个是(CH₂)_n-Y-Z （n是0、1、2、3或4）。

Y是碳硼烷，其中至少一个硼原子是¹⁰B；其结构可以是

  

这其中*是连接部位，M是为过渡金属或过渡金属可能的同位素，优选为Fe、Co或Ni。

Z是H或者亲水基团，如1,3-丙二醇-2-基-甲氧基、1,2-乙二醇基、胺甲基、2-氨基乙基、3-氨基丙基等。

在本发明通式II的化合物和盐或其前药中，优选的是通式III化合物

或其药学上可接受的盐或其前药，其中：

R^3a、R^3b同时是或至少有一个是(CH₂)_n-Y-Z （n是0、1、2、3或4）。

Y是碳硼烷，其中至少一个硼原子是¹⁰B；其结构可以是

  

这其中*是连接部位，M是为过渡金属或过渡金属可能的同位素，优选为Fe、Co或Ni。

Z是H或者亲水基团，如1,3-丙二醇-2-基-甲氧基、1,2-乙二醇基、胺甲基、2-氨基乙基、3-氨基丙基等。

在本发明通式（I）的化合物和盐或其前药中，优选为2,7-双（3-环己胺基丙酰胺基）-9-{2-[N,N-二（1,2-闭式碳硼烷甲基）胺基]乙胺基}吖啶。

本发明的化合物包括符合通式（I）的所有立体异构体、几何异构体、互变异构体，其中各原子包括所有同位素的情况。当分子中存在一个或多个手性中心时，根据式（I）-（III）的化合物可以是药学上可以接受的消旋体混合物形式或者单一立体异构体形式。

本发明的含硼吖啶衍生物还包括互变异构体形式。互变异构体形式来源于一个单键与相邻的双键交换并一起伴随一个质子的迁移。

本发明的含硼吖啶衍生物还包括所有同位素的原子，无论是在中间体或最后的化合物。同位素的原子包括具有相同的原子数，但不同质量数。例如，氢的同位素包括氚和氘。

本发明的含硼吖啶衍生物还可以以药学上可接受的盐的形式存在。药学上可接受的盐是指把母体化合物中的基团转换成盐的形式。药学上可接受的盐的形式，可以是无机酸形成的盐（如盐酸盐、硫酸盐、磺酸盐等），也可以是与胺形成的铵盐（如三乙胺盐、哌啶盐或者碱性药等），也可以是与碱金属或碱土金属形成的金属盐（如钠盐、钾盐、钙或镁盐等）。

本发明药学上可接受的盐可以由母体化合物合成，即母体化合物中的碱性基团与1-4当量的酸在一个溶剂系统中反应。药学上可接受的酸合成盐可以由无机和有机酸制备。由衍生酸加成盐的无机酸包括盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等。由衍生酸合成盐的有机酸包括乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、苹果酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸、苯磺酸等。

本发明成功地合成了闭式碳硼烷化合物，它们的结构经¹H NMR、¹³C NMR和MS得到鉴定。

一种药物组合物，其包含上述含硼吖啶衍生物和药学上可接受的载体、稀释剂或辅助助剂。

本发明含硼吖啶衍生物及以该类化合物为活性成分的药物组合物可应用于硼中子俘获治疗肿瘤的方法。

进一步的，上述用途中，所述肿瘤源于中枢神经系统。

更进一步的，所述肿瘤为神经胶质瘤、脑膜瘤、神经母细胞瘤、生殖细胞瘤、垂体瘤、脑转移瘤、外周神经上皮瘤、原始神经外胚层瘤或动静脉畸形。

针对所述神经胶质瘤的治疗中，以对胶质母细胞瘤、神经胶质肉瘤、毛细胞形星形细胞瘤、少突神经胶质瘤、间变性星形细胞瘤、低级别星形细胞瘤或脑干神经胶质瘤的效果更显著。

进一步的，上述用途中，所述肿瘤是恶性肿瘤或转移性肿瘤，以黑色素瘤、头颈部瘤、前列腺癌、肝癌、肺癌或乳腺癌的治疗效果为优。

本发明提供的具有结构（I）含硼吖啶衍生物的制备方法如下图所示：

 

其合成方法的路线为：

a) 以2,7-二氨基吖啶酮为原料，在缩合剂存在下与3-氯丙酸缩合得2,7-双（3-氯丙酰基）-9（10H-吖啶酮）；

b) 2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）在碱和催化量碘化试剂存在下与有机胺缩合得2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）；

c) 在卤化试剂作用下，2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）转化成2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶；

d) 2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶溶解在乙腈中，再与含硼试剂发生取代反应的相应的含硼吖啶衍生物。

具体操作如下：

步骤一、2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）的合成

反应方程式：

将所述的3-氯丙酸加入到反应容器中，然后缩合剂，在-20~150℃条件下反应2~4小时，然后冷却到室温，加入2,7-二氨基吖啶酮，再在20~150℃反应2-8小时，冷却到0度，抽滤，所得固体用水、乙醇或乙醚冲洗，干燥得相应的2,7-双（3-氯丙酰基）-9（10H-吖啶酮），备用，

其中，3-氯丙酸：缩合剂：2,7-二氨基吖啶酮的摩尔比为1:10~1:1：0.2~0.5；

所用的2,7-二氨基吖啶酮参照文献（Mastumara等，J. Am. Chem. Soc. 51: 816,1929）合成。

步骤二、 2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）的合成

反应方程式：

将步骤一合成的2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）和极性溶剂加入反应容器中，加入有机胺、碘化试剂和碱，在20~120℃反应2-8小时，冷却后真空除去溶剂，加入非极性溶剂溶解固体后，先用氨水洗3次、再用食盐水洗3次，有机相干燥浓缩，重结晶，得相应的2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮），备用，

其中，

2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）：有机胺：碘化试剂：碱的摩尔比为1：2-100：0.01~0.5：1.0~5.0，

2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）：极性溶剂的重量比为1：5-100；

步骤三、2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶的合成

反应方程式：

。

将步骤二合成的2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）和卤化试剂加入到反应瓶中，在80-140℃反应2-8小时，冷却到0度，抽滤，固体再分别甲苯和乙醚洗两次，再用稀氨水和食盐水洗两次，固体干燥后再用柱层析分离得相应的2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶，

其中，2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）：卤化试剂的重量比为1：20-100。

步骤四、含硼吖啶衍生物（I）的合成

反应方程式：

  。

  将步骤三所得的2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶和乙腈加入到反应容器中，加入硼试剂M-4，在20-100℃反应2-10小时，冷却后，将反应物倒入水中，用氯仿萃取，干燥，减压除去溶剂，残余物用柱层析分离得所需要的含硼吖啶衍生物，

其中，

2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶：溶剂：硼试剂的重量比为1：10-50：0.5~10；

所述的硼试剂（M-4）由根据文献报道（Ma等，Inorg. Chem., 45: 278, 2006）的方法合成。

优选的，

所述步骤一中，所述缩合剂是二氯亚砜、三氯氧磷、二环己基碳二亚胺的一种或多种的组合。

所述步骤二中，所述的有机胺是脂肪伯胺、脂肪仲胺、取代的四氢吡咯、取代的哌啶、取代的哌嗪、芳香胺或芳香杂环胺；

所述的碘化试剂是碘化钠、碘化钾、碘代三甲基硅烷、三甲基硅基吡啶碘盐或三甲基硅基喹啉碘盐；

所述的碱是碳酸钠、碳酸钾、氢化钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钾、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或多种的组合；

所述的极性有机溶剂是乙醇、DMF、DMSO、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种的组合；

所述的非极性溶剂是三氯甲烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种或多种的组合。

所述步骤三中，所述的卤化试剂是三氯化磷、三氯氧磷。五氯化磷、三溴化磷或三溴氧磷。

端粒是由染色体末端DNA和末端结合蛋白组成的复合物，人端粒DNA是由富鸟嘌呤的重复序列d[TTAGGG]n(n>200)组成的（R. K. Moyzis等，Proc Natl Acad Sci USA, 85：6622，1988）。在细胞一般生理过程中，富含鸟嘌呤的3’末端单链可以自身折叠形成鸟嘌呤四链体，被端粒结合蛋白识别而包埋于端粒保卫蛋白／端粒体复合物中，使得染色体末端免被化学修饰或被核酶降解，保证染色体DNA的准确复制。端粒的合成主要依靠端粒酶来催化。端粒酶(Telomerase)是RNA与蛋白质组成的核糖核蛋白，是一种RNA依赖性DNA聚合酶，通过识别并结合于富含鸟嘌呤的端粒末端，以自身为模板，逆转录合成端粒，维持端粒的长度。在80％-90％以上的人原发肿瘤和肿瘤细胞系中，如前列腺癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌、肝癌、肉瘤等组织中可检测出端粒酶活性，而在正常人体组织中却无表达(在人生殖细胞、一些淋巴细胞和造血干细胞中除外)。因此，抑制癌细胞的端粒酶活性机制作为新的抗癌策略正成为癌症靶向治疗研究的热点（Shay等Nat. Rev. Drug Discov. 5: 577–584, 2006；Ou等ChemMedChem 3: 690-713,2008）。吖啶类衍生物是一类能够与端粒鸟嘌呤四链体DNA结合形成稳定的鸟嘌呤四链体结构的化合物，其可以阻止端粒酶对端粒DNA引物的识别、端粒的延伸，从而抑制了端粒酶活性。

含硼吖啶衍生物可以选择性地进硼载体在肿瘤部分的有效高浓度聚集以及正常组织的低浓度是BNCT成功的关键。将靶向性的吖啶衍生物作为硼载体，设计新型的含硼吖啶衍生物，克服现有临床用药物L-BPA和BSH存在的靶向性缺陷。 

采用靶向性药物作为硼载体可以提高肿瘤对硼载体的摄入，有望提高BNCT的疗效，因此，本发明采用对端粒酶有抑制作用的含硼化合物作为硼载体，来提高对肿瘤的选择性，同时该类化合物对多种肿瘤都可能有效，从而实现硼载体的高选择性和广谱性，进一步推动BNCT的发展。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲氧基)-吖啶浓度对细胞生长的影响分析图；

图2是SHG44细胞的摄入硼量与时间关系图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一、化合物的合成制备

所有使用的溶剂是分析纯的，非特殊注明均为未处理直接使用。无水反应在氮气环境下进行。核磁用Bruker AMX 400 核磁共振波谱仪测量，质谱用Waters型质谱仪测量。

实施例1：

2,7-二氨基-9（10H）-吖啶酮的合成

量取100mL浓H₂SO₄于反应瓶内，分批次加入KNO₃共计27.00g（0.26 mol），控制温度在200℃以内。待温度降至25℃以下时，滴加二苯甲烷（10.00g，0.06 mol），保证温度不超过30℃。滴毕，升温至70℃，反应40min，得到深红色溶液。冷却，将反应液倒入冰水（约120mL）中，产生黄棕色固体，过滤，依次用2×100mL水洗，热乙醇150mL洗，干燥，得到白色固体A1（17.34g，81%）。¹H-NMR（400MHz, CDCl₃,δ, ppm）4.83（s，2H，CH2），7.42（d，J=8.5Hz，2H，H-6/6’），8.45（dd，J=8.5Hz，J=2.4Hz，2H，H-5/5’），8.91（d，J=2.4Hz，2H，H-3/3’）。

将化合物A1（13.60g，0.04 mol）溶于50mL冰醋酸中，加热至回流。在回流状态下，缓慢加入CrO3（20.00g，0.2 mol），反应3h。冷却，将反应液倒入300ml水中，产生白色固体。过滤，依次用水（400mL），乙醇（2×20mL），乙醚（2×20mL）洗滤饼。干燥，得到白色固体A2（12.06g，85%）。¹H-NMR（400MHz, DMSO-d₆，δ, ppm）8.03（d，J=8.5Hz，2H, H-6/6’），8.65（dd，J=8.5Hz，J=2.1Hz，2H，H-5/5’），8.96（d，J=2.1Hz，2H，H-3/3’）。

向装有300mL浓盐酸的圆底烧瓶中，缓慢加入SnCl₂（94.80，0.5 mol），加热至回流。回流状态下，分次加入A2（15.00g，41.41 mmol），维持温度在90-100℃，约30min加完。再依次加入乙醇25mL，浓盐酸30mL，继续回流3h。冷却至室温，再于反应体系内加入浓盐酸50mL，静置1-2h。过滤，得到棕红色固体。溶于100ml水中，以20% NaOH水溶液中和至pH=13，有固体析出。过滤，依次用20% NaOH水溶液和水洗滤饼至滤液为中性。干燥，得到淡红色固体（5.40g，58%）。¹H-NMR（400MHz, DMSO-d₆，δ, ppm）6.36（d，J=1.9Hz，2H, H-4/5），6.39（dd，J=8.3Hz，J=1.9Hz，2H，H-2/7），7.76（d，J=8.3Hz，2H，H-1/8）；MS（z/e）：（M⁺） 225.09。

实施例2：

2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）的合成

称取3-氯丙酸20g放入反应瓶内，加入二氯亚砜15毫升，加热回流2小时，冷却到室温。然后缓慢加入2,7-二氨基吖啶酮（5.00g，0.022mol），使之与液体充分接触，加热至90-100℃，反应3h。冷却至0℃，过滤，得到黄色固体。将固体加入到30mL冷乙醇中，搅拌10min，过滤，滤饼用冷乙醇，和乙醚洗。干燥，得黄色固体2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）（5.57g，62%）。1H-NMR（400MHz, DMSO-d6，δ, ppm）2.92（t，J = 6.0 Hz，4H），3.93（t, J=6.0Hz，4H），7.22（dd，J=8.8Hz，J=1.8Hz，2H），8.11（d，J=8.8Hz，2H），8.14（d，J=1.8Hz，2H），10.46（s，2H），11.67（s，1H）。与文献报道（Moore等， J. Med. Chem., 49: 582, 2006）的核磁数据一致。

实施例3： 

2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）的合成

将2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）（1.00g，2.5mmol）、KI（0.35g）、K₂CO₃（0.40g）溶于乙醇，制成悬浊液，加热至回流。缓慢滴加吡咯烷（4mL）的乙醇溶液（15mL），继续回流3h。待冷却后，减压除去大部分乙醇，然后过滤，得淡黄色色浆状固体。将固体置于稀氨水溶液中（0.1M，20mL），充分搅拌。过滤，依次用5mL水和5mL乙醇洗滤饼，干燥，得浅黄色（近白）固体2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）（0.91g，77%）。¹H-NMR（400MHz, DMSO-d₆，δ, ppm）1.69（m，8H），2.50（m，8H），2.55（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），7.18（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.08（d，J=8.8Hz，2H），8.12（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。与文献报道（Moore等，J. Med. Chem., 49: 582, 2006）核磁数据一致。

实施例4

    2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶的合成

将2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）（2.00g，4.2 mmol）和三氯氧磷30 ml加入反应瓶中，加热回流4小时，用冰浴冷却至0度，然后加入20 mL无水乙醚，静置，抽滤，固体用5mL冰甲苯和乙醚各洗2次，然后再用5mL稀氨水和5mL食盐水各洗一次，固体干燥后，再用硅胶柱层析分离，得2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶（1.345g， 65%）。¹H-NMR（400MHz, DMSO-d₆，δ, ppm）1.69（m，8H），2.40（m，8H），2.62（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），7.97（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.20（d，J=8.8Hz，2H），8.33（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。

实施例5： 

2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-[N-(o-闭式碳硼烷甲基)-2-氨基乙氨基]-吖啶的合成

将2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶（100 mg，0.2 mmol）和DMSO 5 ml加入反应瓶中，再加入N-（o-闭式碳硼烷甲基）-乙二胺（340 mg, 1.0 mmol），无水碳酸钾（138mg, 1.0 mmol）, 50度反应24小时。将反应物倒入水中，用氯仿萃取三次，合并，浓缩，柱层析分离得淡黄色固体2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-[N-(o-闭式碳硼烷甲基)-2-氨基乙氨基]-吖啶（80 mg, 67%）。¹H-NMR（400MHz, CDCl₃，δ, ppm）1.69（m，8H），2.40（m，8H），2.62（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），3.45 （m, 2H）, 3.49 （m, 2H）, 3.96（s， 2H）4.12（s，1H），7.97（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.20（d，J=8.8Hz，2H），8.33（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。¹¹B NMR (160 MHz, CDCl₃, δ, ppm): -2.34 (d, 2B), -5.83 (d, 2B), -9.31 (d, 2B), -12.14 (m, 4B)；MS （ESI,  E^-，m/z）：657.48（100%）。

实施例6： 

2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-[N’,N’-双(o-闭式碳硼烷甲基)-2-氨基乙氨基]-吖啶的合成

将2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶（100 mg，0.2 mmol）和DMSO 5 ml加入反应瓶中，再加入N,N-双（o-闭式碳硼烷甲基）-乙二胺（340 mg, 1.0 mmol），无水碳酸钾（138mg, 1.0 mmol）, 50度反应48小时。将反应物倒入水中，用氯仿萃取三次，合并，浓缩，柱层析分离得淡黄色固体2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-[N’,N’-双(o-闭式碳硼烷甲基)-2-氨基乙氨基]-吖啶（91 mg, 54%）。¹H-NMR（400MHz, CDCl₃，δ, ppm）1.69（m，8H），2.44（m，8H），2.62（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），3.46（m, 4H）, 3.53 （m, 4H）, 3.96（s， 4H）4.12（s，2H），7.96（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.21（d，J=8.8Hz，2H），8.35（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。¹¹B NMR (160 MHz, CDCl₃, δ, ppm): -2.54 (d, 2B), -5.89 (d, 2B), -9.41 (d, 2B), -12.84 (m, 4B)；MS （ESI,  E^-，m/z）：797.64（100%）。

实施例7:  

2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲基氨基)-吖啶的合成

将2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶（100 mg，0.2 mmol）和DMSO 5 ml加入反应瓶中，再加入o-闭式碳硼烷基甲胺（160 mg, 1.0 mmol），无水碳酸钾（138mg, 1.0 mmol）, 50度反应24小时。将反应物倒入水中，用氯仿萃取三次，合并，浓缩，柱层析分离得淡黄色固体2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-[N’-双(o-闭式碳硼烷甲基)-2-氨基乙氨基]-吖啶（76 mg, 62%）。¹H-NMR（CDCl₃，δ, ppm）1.69（m，8H），2.43（m，8H），2.62（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），3.92（s， 4H）4.08（s，2H），7.95（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.21（d，J=8.8Hz，2H），8.30（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。¹¹B NMR (160 MHz, CDCl₃, δ, ppm): -2.46 (d, 2B), -5.74 (d, 2B), -9.31 (d, 2B), -12.74 (m, 4B)；MS （ESI,  E^-，m/z）：614.45（100%）。

实施例8:  

2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲氧基)-吖啶的合成

将2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9-氯-吖啶（100 mg，0.2 mmol）和DMSO 5 ml加入反应瓶中，再加入o-闭式碳硼烷基甲醇（160 mg, 1.0 mmol），无水碳酸钾（138mg, 1.0 mmol）, 50度反应24小时。将反应物倒入水中，用氯仿萃取三次，合并，浓缩，柱层析分离得淡黄色固体2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲氧基)-吖啶（85 mg, 69%）。¹H-NMR（CDCl₃，δ, ppm）1.69（m，8H），2.62（t，4H，J=7.2Hz），2.75（t，4H，J=7.2Hz），3.97（s， 4H）4.18（s，2H），7.95（dd，J=8.8Hz，J=2.0Hz，2H），8.21（d，J=8.8Hz，2H），8.35（d，J=2.0Hz，2H），10.50（s，2H）。¹¹B NMR (160 MHz, CDCl₃, δ, ppm): -2.44 (d, 2B), -5.79 (d, 2B), -9.21 (d, 2B), -12.74 (m, 4B)。MS （ESI,  E^-，m/z）：615.42（100%）。

 

二细胞毒性与摄硼量实验

2.1 细胞培养 

SHG44 胶质瘤细胞系在含10％胎牛血清、1×105 U/L 青霉素、100 mg/L 链霉素、0.2％NaHCO3和0.3％HEPES的DMEM培养液中，置于37℃的5％CO₂孵箱中培养，保持饱和湿度，0.25％胰酶传代消化。

2.2 细胞毒性测量

将细胞培养在96 孔板中，分别加入0、10、20、30、50、100ug/ml的2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲氧基)-吖啶，在加药后24 h，采用MTT 法，用酶联免疫检测仪（光波长为490 nm）测定各孔吸光度（A）值，与标准曲线比较，求得各孔细胞数量。相应的浓度对细胞生长的影响参见附图1。

2.3 细胞摄硼量检测

将含硼吖啶衍生物2,7-双[3-（四氢吡咯基）丙酰胺基]-9- (o-闭式碳硼烷甲氧基)-吖啶溶解在DMSO中，加入细胞培养液，使B的含量最终为5mmol/L；将处于对数生长期中的SHG44胶质瘤细胞用配制好的含硼培养基培养，每隔4小时分别取样，小心吸出培养液，以磷酸液洗涤后加入0.25％的胰蛋白酶在37℃环境中消化3 min。加入常规培养液中止消化，将细胞悬液转移入离心管内，反复吹打形成单个细胞悬液， 1500 rpm 离心5 min，吸去上清液；用浓硝酸、在120℃消化1 h后，加入生理盐水稀释至5 mL，用微孔滤膜过滤；，采用ICP-AES 法测定溶液中硼的浓度，计算细胞内硼的浓度。在每个时间点取3 个样本，计算平均值，绘制硼浓度-时间曲线。SHG44细胞的摄入硼量与时间关系图参见附图2。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含硼吖啶衍生物，具有结构为通式（I）

（I）

其中，

R¹和R²独立地选自于：卤素、氰基、C_1-6烷基、C_1-6羟烷基、C_1-6卤代烷基、C_1-6氰代烷基、OR^a、SR^a、NR^bR^c、NR^bC(O)R^d、C(O)NR^bR^c、NR^bS(O)₂R^d、C(O)R^d、S(O)²R^d、C_2-6烯基、C_2-6炔基、芳基、杂芳基或环烷基或杂环烷基，或者R¹和R²与N一起形成单或多取代的四、五、六、七、八元环，其中，

R^a、R^b、R^c和R^d独立地选自于：氢原子、C_1-6烷基、C_1-6卤代烷基、C_1-6羟烷基、C_1-6氰代烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基；

X是NH、O或S；

R³是(CH₂)_mNR^3aR^3b或者-(CH₂)_p-O-(CH₂)_qNR^3aR^3b，其中，

m是0、1、2、3或4，

p和q独立地为1、2、3或4，

R^3a、R^3b同时是或至少有一个是(CH₂)_n-Y-Z ，其中，

n是0、1、2、3或4，

Y是具有如下结构的碳硼烷，其中至少一个硼原子是¹⁰B，

或或或或或或，

其中，●为BH，是代表连接部位，M是为过渡金属或过渡金属的同位素，

Z是H或者亲水基团。

2.根据权利要求1所述的含硼吖啶衍生物，其特征在于：所述含硼吖啶衍生物为通式II的化合物， 

。

3.根据权利要求2所述的含硼吖啶衍生物，其特征在于：所述含硼吖啶衍生物为通式Ⅲ的化合物，

。

4.根据权利要求1至3任一项所述的含硼吖啶衍生物，其特征在于：所述M是Fe、Co或Ni; 所述Z是1,3-丙二醇-2-基-甲氧基、1,2-乙二醇基、胺甲基、2-氨基乙基或3-氨基丙基。

5.一种含硼吖啶衍生物的制备方法，包括如下步骤：

a) 以2,7-二氨基吖啶酮为原料，在缩合剂存在下与3-氯丙酸缩合得2,7-双（3-氯丙酰基）-9（10H-吖啶酮）；

b) 2,7-双（3-氯丙酰胺基）-9（10H-吖啶酮）在碱和催化量碘化试剂存在下与有机胺缩合得2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）；

c) 在卤化试剂作用下，2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9（10H-吖啶酮）转化成2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶；

d) 2,7-双[3-(取代氨基)丙酰胺基]-9-氯（溴）-吖啶溶解在乙腈中，再与含硼试剂发生取代反应得相应的含硼吖啶衍生物。

6.根据权利要求5所述的含硼吖啶衍生物的制备方法，其特征在于：

所述缩合剂是二氯亚砜、三氯氧磷、二环己基碳二亚胺或1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐；

所述的有机胺是脂肪伯胺、脂肪仲胺、取代的四氢吡咯、取代的哌啶、取代的哌嗪、芳香胺或芳香杂环胺；

所述的碘化试剂是碘化钠、碘化钾、碘代三甲基硅烷、三甲基硅基吡啶碘盐或三甲基硅基喹啉碘盐；

所述的碱是碳酸钠、碳酸钾、氢化钠、碳酸氢钠或碳酸氢钾；

所述的卤化试剂是三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷、三溴化磷或三溴氧磷。

7.一种药物组合物，其包含1至4任一项所述含硼吖啶衍生物和药学上可接受的载体、稀释剂或辅助助剂。

8.根据权利要求1至4任一项所述的含硼吖啶衍生物在硼中子俘获治疗肿瘤中的应用。

9.根据权利要求8所述的硼中子俘获治疗肿瘤的应用，其特征在于：所述肿瘤源于中枢神经系统，优选神经胶质瘤、脑膜瘤、神经母细胞瘤、生殖细胞瘤、垂体瘤、脑转移瘤、外周神经上皮瘤、原始神经外胚层瘤或动静脉畸形。

10.根据权利要求9任一项所述的硼中子俘获治疗肿瘤的应用，其特征在于：所述肿瘤是恶性肿瘤或转移性肿瘤，优选黑色素瘤、头颈部瘤、前列腺癌、肝癌、肺癌或乳腺癌。