CN104211699A - β-咔啉衍生物,其制备,纳米结构,抗肿瘤活性和应用 - Google Patents
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Abstract
β-咔啉衍生物,其制备,纳米结构,抗肿瘤活性和应用。本发明公开了式4a-j代表的β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl与10种醛的缀合物。公开了它们的制备方法,公开了它们的纳米结构,公开了它们对HeLa,HCT-8,HL60,A549和SH-sy5y五株肿瘤细胞增殖的抑制作用,进一步公开了它们对荷S180小鼠肿瘤增长的抑制作用,结果表明本发明化合物具有优秀的抗肿瘤体内外活性。因而本发明公开了10种新型β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl与醛的缀合物作为抗肿瘤药物的临床应用前景。。
Description
发明领域
本发明涉及10种新型β-咔啉衍生化合物,涉及它们的制备合成、进一步涉及它们对HeLa,HCT-8,HL60,A549和SH-sy5y五株肿瘤细胞细胞毒性以及对荷S180小鼠肿瘤增长的抑制作用。因而本发明涉及10种新型β-咔啉衍生化合物作为抗肿瘤药物的临床应用前景。本发明属于生物医药领域。
背景技术
恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的常见病和多发病,据统计,2010年中国城市地区主要死亡原因中,恶性肿瘤排位第一,占28.2%,自1987年恶性肿瘤导致的死亡率排首位以来,中国城市地区的恶性肿瘤患病率一直居高不下。肿瘤的治疗方法有手术治疗,放射治疗和药物治疗。目前,化学治疗仍然是临床治疗肿瘤的主要手段。寻找新型抗肿瘤药物,一直是新药研究的热点。
四氢-β-咔啉类化合物,具有广泛的生物学活性。例如,它们能共价嵌入DNA双链而抑制拓扑异构酶和细胞周期蛋白依赖性激酶的活性,发挥抗肿瘤作用。从本质上看,这样产生的抗肿瘤作用属于细胞毒作用。四氢-β-咔啉类化合物的毒性可来源于它们的细胞毒作用。
发明人认为,四氢-β-咔啉的1位由苯基取代,或3位由苄酯基取代,然后整个分子平面化。这样一来,一方面可使它们不以共价键的方式嵌入DNA双链而消去细胞毒作用,另一方面可使它们通过分子间的π-π相互作用形成纳米结构而保留抗肿瘤作用。按照这些认识,发明人提出式4a-j代表1-取代-β-咔啉-3-甲酰硝基精氨酸苄酯的发明。与其它咔啉类抗肿瘤剂相比,本发明的突出创造性在于∶1)四氢-β-咔啉芳构化为β-咔啉而实现了分子平面化;2)1位由各种苯基取代增强了分子平面化;3)或3位由羰基硝基精氨酸苄酯取代增强了分子平面化;4)平面化的咔啉通过分子之间的π-π相互作用形成纳米结构。这些创造性使得4a-j代表1-取代-β-咔啉-3-甲酰硝基精氨酸苄酯在MTT法测定的细胞毒作用弱,在小鼠上的抗肿瘤作用强,在透射电镜上测得纳米结构。
发明内容
本发明的第一个内容是提供1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)。4a-j的4a中R=氢;4b中R=甲基;4c中R=2,2-二甲氧基乙基;4d中R=4-异丙基苯基;4e中R=4-硝基苯基;4f中R=4-羟基苯基;4g中R=4-羟基-3-甲氧基苯基;4h中R=4-羟基-3,5-二甲氧基苯基;4i中R=4-羟基-3-甲氧羰基苯基;4j中R=苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯。
本发明的第二个内容是提供1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)的制备方法,该方法包括:
1)L-色氨酸甲酯在稀盐酸或冰醋酸催化下与醛类进行Pictet-Spengler缩合,或3S-1-R取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸与二氯亚砜及甲醇酯化生成3S-1-R R取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1a-j);
2)3S-1-R取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯氧化得到3S-1-R取代-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2a-j);
3)3S-1-R取代-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2a-j)水解得到3S-1-R取代-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3a-j);
4)在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(ECC)和N-羟基苯并三氮唑(HOBt)存在下3S-1-R取代-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3a-j)与硝基精氨酸苄酯反应得到1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)。
本发明的第三个内容是评价1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)抗肿瘤细胞增殖活性,即细胞毒作用。
本发明的第四个内容是评价1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)对荷S180小鼠肿瘤生长的抑制作用。
本发明的第五个内容是测定1-R取代-β-咔啉-3-酰基-NG-NO2-Arg-OBzl(4a-j)的纳米结构。
附图说明
图15-(3-硝基胍基)-2-(1-R-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(R选自氢,甲基,2,2-二甲氧基乙基,4-异丙基-苯基,4-硝基-苯基,4-羟基-苯基,4-羟基-3-甲氧基-苯基,4-羟基-3,5-二甲氧基-苯基,4-羟基-3-甲氧羰基-苯基,苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯)的制备路线.i:浓盐酸/浓硫酸、甲醇、加热;ii:KMnO4/DDQ/SeO2、四氢呋喃/丙酮/二氧六环;iii:NaOH水溶液(4M)、甲醇/四氢呋喃;iv:EDC、N-甲基吗啉、N,N-二甲基甲酰胺;v:甲醇、二氯亚砜。
图2化合物4a-j的透射电镜图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明,下面给出一系列实施例。这些实施例完全是例证性的,它们仅用来对本发明进行具体描述,不应当理解为对本发明的限制。
实施例1制备L-色氨酸甲酯盐酸盐
100mL甲醇中,冰浴下逐滴加入2.8mL SOCl2,干燥活化半小时后加入2.244g(11.0mmol)L-色氨酸,常温反应24h,利用薄层层析(TLC)监测至原料斑点消失,停止反应,加压浓缩至干,再加入30mL甲醇,摇匀后再抽干,重复两次,再加入乙醚30mL,抽干乙醚,再重复两次,即得2.58g(92.3%)标题化合物,为淡紫灰色固体。ESI-MS(m/e):219[M+H]+。
实施例2制备硝基精氨酸
20mL浓硫酸与20mL发烟硝酸混合后,冰盐浴下搅拌,缓慢分批加入11.8g(67.8mmol)L-精氨酸,冰浴反应4h。加入24mL冰水后浓氨水调pH8有白色沉淀生成,再用冰醋酸调pH6,4℃结晶过夜。冷热水重结晶,得8.74g(58.7%)标题化合物,为无色固体。ESI-MS(m/e):218[M-H]-。
实施例3制备硝基精氨酸苄酯
8.2g(37.6mmol)NG-NO2-Arg与9.3g(48.9mmol)对甲苯磺酸溶于40mL苄醇与40mL环己烷中,油浴90℃加热反应,TLC监测原料点消失后,反应液中加入大量乙醚反复磨洗,得12g(66.3%)标题化合物,为无色膏状固体。ESI-MS(m/e):482[M+H]+。
实施例4制备3S-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(5a)
400mL水与0.2mL浓硫酸中,搅拌均匀后加入5g(24.5mmol)色氨酸,超声溶解后加入10mL甲醛,反应一小时后出现白色沉淀,反应6h后用浓氨水调pH6,沉淀完全后过滤,得5.2g(98.3%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):215[M-H]-。
实施例5制备3S-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1a)
120mL甲醇中,冰浴搅拌下逐滴加入6.4mL二氯亚砜,半小时后加入5.2g(24.1mmol)3S-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,反应两天后出现沉淀,抽干反应液后加入等量乙酸乙酯与饱和NaHCO3水溶液,充分搅拌后萃取得到酯层,酯层用饱和NaCl水溶液洗至中性后减压浓缩,所得粗品经硅胶柱层析纯化(二氯甲烷∶甲醇,100∶1-30∶1),得到2.4g(42.6%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):231[M+H]+。
实施例6制备9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2a)
1g(4.3mmol)3S-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯溶于100mL丙酮中,冰浴下加入1g(6.3mmol)高锰酸钾,TLC检测紫外点消失荧光点出现后过滤反应液,减压浓缩后硅胶柱层析纯化(石油醚∶丙酮,5∶1-1∶3),得到460mg(46.8%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):227[M+H]+。
实施例7制备9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3a)
260mg(1.2mmol)9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯溶解于20mL甲醇与20mL四氢呋喃中,使用NaOH水溶液(4M)调pH12,反应过夜后TLC监测荧光点出现在原点,饱和KHSO4水溶液调反应液pH7,减压浓缩后固体用水溶解后使用5%KHSO4水溶液调pH2出现沉淀,过滤得215mg(88.2%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):211[M-H]-。
实施例8制备5-(3-硝基胍基)-2-(9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4a)
186mg(0.9mmol)9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,201mg(1 mmol)1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC),123mg(0.9mmol)1-羟基苯并三唑(HOBt)溶解于30ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,冰浴搅拌半小时后加入826mg(1.7mmol)NG-NO2-Arg-OBzl,N-甲基吗啉(NMM)调pH8,反应一天后TLC监测出现荧光新点,反应液吹干后硅胶柱层析纯化(二氯甲烷∶甲醇,200∶1-20∶1),得到120mg(27.2%)标题化合物,为无色固体。Rf=0.41(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp115-116℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):504[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.99(s,1H),8.94-8.86(m,3H),8.51(s,1H),8.42(d,J=7.8Hz,1H),7.95(s,1H),7.69-7.58(m,2H),7.40-7.29(m,6H),5.19(s,2H),4.67(dd,J1=7.8Hz,J2=14.1Hz,1H),3.19(d,J=6.3Hz,2H),1.95(d,J=5.1Hz,2H),1.61(d,J=6.6Hz,2H);纯度:98.2%,流动相:CH3OH∶H2O=85∶15,保留时间∶9.2min。
实施例9制备3S-1-甲基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(5b)
按实施例4的方法,由10g(49mmol)色氨酸与30mL乙醛反应得到11g(97.3%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):229[M-H]-。
实施例10制备3S-1-甲基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1b)
按实施例5的方法,由11g(47.8mmol)3S-1-甲基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,16mL二氯亚砜与300mL甲醇反应得到1.8g(15.3%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):245[M+H]+。
实施例11制备1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2b)
1.8g(7.3mmol)3S-1-甲基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯溶于30mL丙酮,冰浴下加入3.3g(14.5mmol)二氯二氰基苯醌(DDQ),反应一天后TLC监测出现荧光点,反应液减压浓缩后硅胶柱层析纯化(二氯甲烷∶甲醇,100∶1-20∶1),得到1g(56.5%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):241[M+H]+。
实施例12制备1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3b)
按实施例7的方法,由560mg(2.3mmol)1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯制备得到450mg(85.4%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):225[M-H]-。
实施例13制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4b)
按实施例8的方法,由450mg(2mmol)1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,460mg(2.4mmol)EDC,270mg(2mmol)HOBt,1.44g(3mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到60mg(6%)标题化合物,为淡黄色固体。Rf=0.45(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp116-117C; (c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):518[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.99(s,1H),8.81(d,J=7.8Hz,1H),8.69(s,1H),8.52(s,1H),8.35(d,J=7.8Hz,1H),7.97-7.83(m,2H),7.67-7.56(m,2H),7.40-7.34(m,7H),5.19(s,2H),4.67(dd,J1=8.4Hz,J2=13.8Hz,1H),3.19(d,J=6.6Hz,2H),2.86(s,3H),2.00-1.91(m,2H),1.61-1.56(m,2H);纯度:99.1%,流动相:CH3OH∶H2O=85∶15,保留时间∶11.7min。
实施例14制备3S-1-(2,2-二甲氧基乙基)-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1c)
5g(19.6mmol)色氨酸甲酯溶解于50mL甲醇中,加入3.2mL1,1,3,3-四甲氧基丙烷与5mL三氟乙酸,反应TLC监测出现新点后2h用浓氨水调pH7,过滤得4.9g(79%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):319[M+H]+。
实施例15制备1-(2,2-二甲氧基乙基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2c)
按实施例6的方法,由4.9g(15.4mmol)3S-1-(2,2-二甲氧基乙基)-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯,4.7g(30mmol)高锰酸钾反应得到1.2g(24.8%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):315[M+H]+。
实施例16制备1-(2,2-二甲氧基乙基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3c)
按实施例7的方法,由820mg(2.6mmol)1-(2,2-二甲氧基乙基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到601mg(76.8%)标题化合物,为淡黄色固体。ESI-MS(m/e):299[M-H]-。
实施例17制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(2,2-甲氧基乙基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4c)
按实施例8的方法,由600mg(2mmol)1-(2,2-二甲氧基乙基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,600mg(3.1mmol)EDC,352mg(2.6mmol)HOBt,1.5g(3.1mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到300mg(25.4%)标题化合物,为黄色固体。Rf=0.48(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp98-99℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e)∶592[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=12.01(s,1H),8.83(d,J=8.1Hz,1H),8.72(s,1H),8.37(d,J=7.8Hz,1H),8.16-7.79(m,2H),7.68-7.57(m,2H),7.41-7.36(m,6H),5.20(s,2H),4.69(dd,J1=8.4Hz,J2=14.1Hz,1H),3.70(s,1H),3.49(d,J=6Hz,2H),3.30(s,6H),3.19(d,J=6Hz,2H),2.98(dd,J1=6.9Hz,J2=13.5Hz,2H),1.61-1.59(m,2H);纯度:98.1%,流动相:CH3OH∶H2O=85∶15,保留时间∶11.9min。
实施例18制备3S-1-(4-异丙基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1d)
1.68g(6.6mmol)色氨酸甲酯溶于30mL甲醇中,加入0.9ml枯茗醛,浓HCl调pH2,反应在80℃油浴下进行,半天后TLC监测反应出现新点,反应液加入乙酸乙酯与饱和NaHCO3水溶液,萃取,收集酯层,减压浓缩后硅胶柱层析纯化(二氯甲烷∶甲醇,100∶1-20∶1),得1.46g(60%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):349[M+H]+。
实施例19制备1-(4-异丙基)-苯基-9H-]吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2d)
1.46g(4mmol)3S-1-(4-异丙基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯溶于40mL二氧六环中,加入0.57g(5.1mmol)二氧化硒,反应在90℃油浴下进行,半天后TLC监测反应出现新点,过滤反应液得1.3g(90%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):345[M+H]+。
实施例20制备1-(4-异丙基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3d)
按实施例7的方法,由1.3g(3.6mmol)1-(4-异丙基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到1.2g(96%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):329[M-H]-。
实施例21制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-异丙基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4d)
按实施例8的方法,由0.4g(1.1mmol)1-(4-异丙基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,269mg(1.4mmol)EDC,148mg(1.1mmol)HOBt,673mg(1.4mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到100mg(14.1%)标题化合物,为黄色固体。Rf=0.49(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp113-114℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):624[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.87(s,1H),8.90(d,J=8.4Hz,1H),8.83(s,1H),8.52(s,1H),8.39(d,J=7.8Hz,1H),8.04(d,J=8.4Hz,3H),7.60(s,1H),7.71-7.30(m,10H),5.20(s,2H),4.78-4.70(m,1H),3.21-3.18(m,2H),3.12-3.00(m,1H),2.05-1.89(m,2H),1.63-1.59(m,2H);纯度:99.1%,流动相:1-10min:CH3OH∶H2O=85∶15,10-30min:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶18.8min。
实施例22制备3S-1-(4-硝基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1e)
1.2g(4.7mmol)色氨酸甲酯溶于30mL甲醇中,加入0.77g(5.1mmol)对硝基苯甲醛,浓HCl调pH2,反应在80℃油浴下进行,一天后TLC监测反应出现新点,反应液用饱和NaHCO3水溶液调至中性,减压浓缩后硅胶柱层析(二氯甲烷∶甲醇,100∶1)分离得1.1g(61.1%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):352[M+H]+。
实施例23制备1-(4-硝基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2e)
1g(2.8mmol)3S-1-(4-硝基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯与1.3g(5.7mmol)DDQ溶解于丙酮中,反应过夜后TLC监测有荧光新点生成,反应液有大量不溶物,过滤反应液得730mg(73.9%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):348[M+H]+。
实施例24制备1-(4-硝基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3e)
按实施例7的方法,由730mg(2.1mmol)1-(4-硝基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得690mg(98.6%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):332[M-H]-。
实施例25制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-硝基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4e)
按实施例8的方法,由690mg(2.1mmol)1-(4-硝基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,484mg(2.5mmol)EDC,283mg(2.1mmol)HOBt,1.2g(2.5mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到296mg(22.6%)标题化合物,为黄色固体。Rf=0.56(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp121-122℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):626[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=12.09(s,1H),8.94(s,2H),8.50-8.42(m,5H),7.96(s,1H),7.73-7.62(m,2H),7.40-7.31(m,6H),5.20(s,2H),4.73(dd,J1=8.1Hz,J2=13.2Hz,1H),3.21(d,J=4.8Hz,2H),2.19(dd,J1=7.2Hz,J2=13.8Hz,2H),1.64-1.60(m,2H);纯度:98.1%,流动相:1-10min:CH3OH∶H2O=85∶15,,10-30min:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶15.9min。
实施例26制备3S-1-(4-羟基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1f)
3.1g(12.2mmol)色氨酸甲酯与1.5g(12.3mmol)对羟基苯甲醛溶30mL甲醇中,浓HCI调pH2,反应在80℃油浴下进行,一天后TLC监测反应出现新点,反应液用饱和NaHCO3水溶液调至中性,减压浓缩后甲醇溶解有不溶物生成,过滤得3g(75.9%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):323[M+H]+。
实施例27制备1-(4-羟基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2f)
按实施例6的方法,由3g(9.3mmol)3S-1-(4-羟基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯,2.5g(11mmol)DDQ反应得1.1g(37.2%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):319[M+H]+。
实施例28制备1-(4-羟基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3f)
按实施例7的方法,由1g(3.1mmol)1-(4-羟基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到550mg(57.5%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):303[M-H]-。
实施例29制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-羟基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4f)
按实施例8的方法,由550mg(1.8mmol)1-(4-羟基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,417mg(2.2mmol)EDC,244mg(1.8mmol)HOBt,1g(2.1mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到320mg(29.7%)标题化合物,为无色固体。Rf=0.55(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp124-125℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):596[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.78(s,1H),9.87(s,1H),8.87(d,J=8.1Hz,1H),8.77(s,1H),8.52(s,1H),8.39(d,J=7.8Hz,1H),8.00(d,J=8.7Hz,3H),7.72-7.57(m,2H),7.41-7.29(m,6H),7.04(d,J=8.4Hz,2H),5.20(s,2H),4.77-4.70(m,1H),3.20(d,J=6.3Hz,2H),2.05-1.88(m,2H),1.63-1.58(m,2H);纯度:99.6%,流动相:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶11.2min。
实施例30制备3S-1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(5g)
800mg(3.9mmol)色氨酸与1g(7.4mmol)香草醛混旋于12mL冰醋酸中,反应在50℃油浴下进行,反应两小时后溶液澄清三小时后出现无色沉淀,过滤反应液得591mg(44.6%)标题化合物,为无色固体。ESI-MS(m/e):337[M-H]-。
实施例31制备3S-1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1g)
按实施例5的方法,由591mg(1.7mmol)3S-1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,10mL甲醇,0.5mL二氯亚砜反应得到610mg(99.2%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):353[M+H]+。
实施例32制备1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2g)
610mg(1.7mmol)3S-1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯与606mg(2.7mmol)DDQ溶解于四氢呋喃中,反应过夜后TLC监测有荧光新点生成,反应液有黄色不溶物,过滤反应液得310mg(50%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):349[M+H]+。
实施例33制备1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3g)
按实施例7的方法,由310mg(0.89mmol)1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到200mg(67.3%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):333[M-H]-。
实施例34制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4g)
按实施例8的方法,由603mg(1.8mmol)1-(4-羟基-3-甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,416mg(2.2mmol)EDC,244mg(1.8mmol)HOBt,1g(2.2mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到180mg(16%)标题化合物,为黄色固体。Rf=0.46(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp123-124℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):626[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.83(s,1H),9.46(s,1H),8.94(d,J=8.1Hz,1H),8.77(s,1H),8.53(s,1H),8.40(d,J=8.1Hz,1H),8.00(s,1H),7.76-7.29(m,11H),7.02(d,J=6.6Hz,2H),5.20(s,2H),4.70(dd,J1=8.1Hz,J2=13.8Hz,1H),3.93(s,3H),3.19(d,J=5.7Hz,2H),2.00-1.96(m,2H),1.62-1.56(m,2H);纯度:99.3%,流动相:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶10.3min。
实施例35制备3S-1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1h)
2.55g(10mmol)色氨酸甲酯与2.34g(12.8mmol)丁香醛溶于130mL甲醇中,加入1mL浓H2SO4,反应在80℃油浴下进行,反应两天后TLC监测新点生成,反应液用饱和NaHCO3水溶液调至中性,减压浓缩后用乙酸乙酯溶解有不溶物生成,过滤得3g(61.2%)标题化合物,为无色固体。ESI-MS(m/e):383[M+H]+。
实施例36制备1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2h)
1.3g(3.4mmol)3S-1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯溶于40mL丙酮中,加入850mg(7.7mmol)二氧化硒,反应在80℃油浴下进行,一天后TLC监测反应出现新点,过滤反应液,滤液减压浓缩后硅胶柱层析(丙酮:石油醚,3∶1)分离得600mg(43%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):379[M+H]+。
实施例37制备1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3h)
按实施例7的方法,由600mg(1.6mmol)1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到230mg(39.9%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):363[M-H]-。
实施例38制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4h)
按实施例8的方法,由200mg(0.5mmol)1-(4-羟基-3,5-二甲氧基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,128mg(0.67mmol)EDC,75mg(0.56mmol)HOBt,320mg(0.67mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到208mg(57.8%)标题化合物,为黄色固体。Rf=0.44(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp109-110℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e);656[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.85(s,1H),8.95(s,1H),8.79(s,2H),8.42-8.36(m,1H),7.95(s,1H),7.71-7.35(m,10H),5.20(s,2H),4.70(dd,J1=7.8Hz,J2=13.8Hz,1H),3.92(s,6H),3.20(d,J=6Hz,2H),2.00-1.92(m,2H),1.65-1.55(m,2H);纯度:99.5%,流动相:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶9.8min。
实施例39制备3S-1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸苄酯(1i)
360mg(2mmol)水杨醛甲酯与600mg(2.1mmol)色氨酸苄酯溶解于40mL甲醇中,加入0.3mL浓盐酸,反应在80℃油浴下进行,反应一天后TLC监测新点生成,反应液用饱和NaHCO3水溶液调至中性,减压浓缩后硅胶柱层析(二氯甲烷;甲醇,100∶1-30∶1)得400mg(43.8%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):457[M+H]+。
实施例40制备1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸苄酯(2i)
按实施例32的方法,由400mg(0.9mmol)3S-1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸苄酯,400mg(1.8mmol)DDQ反应得到280mg(70.1%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):453[M+H]+。
实施例41制备1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3i)
280mg(0.6mmol)1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸苄酯溶解于50mL甲醇与50mL二氯甲烷中,加入60mg钯碳,反应液抽气三分钟后通三分钟氢气,重复三次,反应在氢气环境中进行,反应两天后TLC监测荧光点出现在原点,过滤反应液,滤液减压浓缩得200mg(89.3%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):361[M-H]-。
实施例42制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4i)
按实施例8的方法,由200mg(0.6mmol)1-(4-羟基-3-甲氧羰基)-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,142mg(0.7mmol)EDC,83mg(0.6mmol)HOBt,357mg(0.7mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到80mg(19.8%)标题化合物,为无色固体。Rf=0.53(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp134-135℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):654[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.92(s,1H),10.75(s,1H),8.88(d,J=8.1Hz,1H),8.83(s,1H),8.46-8.24(m,3H),7.95(s,1H),7.71-7.27(m,9H),5.21(s,2H),4.72(d,J=5.8Hz,1H),3.95(s,3H),3.20(d,J=6Hz,2H),2.01-1.96(m,2H),1.64-1.59(m,2H);纯度:99.1%,流动相:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶12.1min。
实施例43制备3S-1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1j)
按实施例26的方法,由2.5g(9.8mmol)色氨酸甲酯与1.8g(12mmol)胡椒醛反应得到1.1g(32.4%)标题化合物,为无色固体。ESI-MS(m/e):351[M+H]+。
实施例44制备1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2j)
按实施例23的方法,由1g(2.8mmol)3S-1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯与970mg(4.3mmol)DDQ反应得到900mg(91%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):347[M+H]+。
实施例45制备1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3j)
按实施例7的方法,由900mg(2.6mmol)1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯反应得到770mg(89.2%)标题化合物,为黄色固体。ESI-MS(m/e):331[M-H]-。
实施例46制备5-(3-硝基胍基)-2-(1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰氨基)戊酸苄酯(4j)
按实施例8的方法,由770mg(2.3mmol)1-苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸,534mg(2.8mmol)EDC,313mg(2.3mmol)HOBt,1.3g(2.8mmol)NG-NO2-Arg-OBzl反应得到150mg(10.4%)标题化合物,为无色固体。Rf=0.59(二氯甲烷∶甲醇,30∶1);Mp115-116℃;(c=1,CH3OH);ESI-MS(m/e):624[M+H]+;1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ/ppm=11.85(s,1H),8.92(d,J=8.4Hz,1H),8.81(s,1H),8.53(s,1H),8.41(d,J=7.8Hz,1H),8.02-7.76(m,2H),7.75-7.58(m,5H),7.41-7.22(m,6H),7.21-7.18(m,1H),6.18(s,2H),5.20(s,2H),4.76-4.69(m,1H),3.19(d,J=6.3Hz,2H),2.04-1.89(m,2H),1.63-1.58(m,2H);纯度:98.2%,流动相:CH3OH∶H2O=90∶10,保留时间∶11.3min。
实验例1评价4a-j抗肿瘤细胞毒活性
分别将生长状态良好,处于对数生长期的HL60(人早幼粒白血病细胞),HCT-8(人结肠癌细胞),HeLa(人宫颈癌细胞),A549(人肺癌细胞)和SH-sy5y(人神经瘤细胞母细胞)分别按照5×104个/mL的密度接种于96孔板,每孔100μL。在37℃,5%CO2培养箱中培养4小时,按预设的浓度梯度100μM,50μM,25μM,12.5μM和6.25μM加入经灭菌处理的4a-j,采用阿霉素作对照。继续培养48小时后,每孔加25μL浓度为5mg/mL的MTT溶液,置于37℃孵育4小时,小心除去上清液(悬浮细胞经离心后除去上清液)后每孔加入100μLDMSO(二甲基亚砜),振荡约15min溶解沉淀。立即于酶标仪上570nm波长下测定OD(吸光度)值。以生长抑制率=[(对照组平均OD值一样品组平均OD值)/空白组平均OD值]×100%,实验重复3次,求出每一个浓度下的样品对肿瘤细胞的抑制率:抑制率对药物浓度作图,求IC50(半数有效抑制浓度)值。实验结果见表1。数据表明,4a-j对五种细胞增殖的IC50>31.3μM,即显示弱细胞毒作用。
表14a-j抗肿瘤细胞增殖活性IC50±SDμM
实验例2评价4a-j抗肿瘤生长活性
测定前将本发明的化合物加吐温80助溶,悬浮于0.5%羧甲基纤维素钠水溶液中。无菌条件下取接种于ICR小鼠7-10天的S180肉瘤,加入适量生理盐水配制成瘤细胞悬液,细胞数为2×107/mL,接种于健康雄性ICR小鼠前肢腋皮下,每只小鼠注射0.2mL。肿瘤接种24h后,治疗组小鼠每日口服0.2mL4a-j的水溶液,4a-j剂量为1μmol/kg。空白组小鼠每日口服0.2mL0.5%羧甲基纤维素钠水溶液。以阿霉素(腹腔注射剂量为2μmol/kg)作阳性对照。实验进行至第8天,称小鼠体重,并剖取各组小鼠的肿瘤称重,最后统计各组动物的抑瘤率。实体瘤的疗效以瘤重抑制百分率表示,计算如下:瘤重抑制率%=(1-给药组瘤重/空白组瘤重)×100%。以瘤重或百分抑瘤率表示化合物的活性,数据列入表2。
实验观察到,在1μmol/kg剂量下除4h外4a-j全部显示出良好的抗肿瘤活性。其中4c的肿瘤抑制率达到51.4%。与腹腔注射2μmol/kg阿霉素不同,4a-j治疗的小鼠没有死亡和体重减轻等现象。4a-j治疗的小鼠也没有躁动和不安等神经毒性症状。可见,4a-j的抗肿瘤作用与细胞毒无关。
表2.4a-j对荷S180小鼠肿瘤重量的影响a
注:a)n=12;b)与生理盐水相比p<0.01
实验例3测定4a-j的粒径
将4a-j配制成1×10-6M水溶液,25℃在纳米粒度及动电位测定仪(Zetasizer,NANO-S90)上下连续测量7天粒径,每个化合物测3次,取平均值。化合物粒径见表3。数据表明,在水溶液中4a-j的粒径在100-600nm之间。
表3.浓度1×10-6M的化合物在水中7天的粒径数据(nm)
实验例4测定4a-j的纳米结构
将化合物4a-j,配制成浓度为1×10-6M的水溶液,在透射电镜点样专用的铜网上点样,将点样后的铜网于37℃烘干,在透射电子显微镜(JEOL,JEM-1230)下观察形态,并记录照片(图2)。结果表明,在水溶液中4a-j形成直径为21-163nm的纳米球。在各种纳米球中,直径小于100nm的球占大多数。这种大小的纳米球有利于在体内输送。因而有利于发挥抗肿瘤作用。
Claims (8)
1.式4a-j代表的化合物,4a中R=氢,4b中R=甲基,4c中R=2,2-二甲氧基乙基,4d中R=4-异丙基苯基,4e中R=4-硝基苯基,4f中R=4-羟基苯基,4g中R=4-羟基-3-甲氧基苯基,4h中R=4-羟基-3,5-二甲氧基苯基,4i中R=4-羟基-3-甲氧羰基苯基,4j中R=苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯。
。
2.制备权利要求1的4a-j代表的化合物方法,该化合物包括以下步骤:
1)L-色氨酸甲酯在稀盐酸或冰醋酸催化下与醛类进行Pictet-Spengler缩合生成3S-1-R-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯或3S-1-R基取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸与二氯亚砜甲酯化反应生成3S-1-R基取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(1a-j);
2)将3S-1-R基取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯氧化得到1-R基取代-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯(2a-j);
3)将1-R基取代-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸甲酯水解得到1-R基取代-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(3a-j);
4)在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(ECC)和N-羟基苯并三氮唑(HOBt)存在下1-R基取代-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸与硝基精氨酸苄酯反应得到1-R基取代-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-甲酰基硝基精氨酸苄酯(4a-j);
5)L-色氨酸在稀硫酸催化下与醛类进行Pictet-Spengler缩合生成3S-1-R R基取代-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸(5a,b,g)。
3.按照权利要求2所述方法,其特征在于步骤1)中所述醛类选甲醛,乙醛,1,1,3,3-四甲氧基丙烷,对异丙基苯甲醛,对硝基苯甲醛,对羟基苯甲醛,对羟基-3-甲氧基苯甲醛,对羟基-3,5-二甲氧基苯甲醛,对羟基-3-甲氧羰基苯甲醛和苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯-5-甲醛。
4.按照权利要求2所述方法,其特征在于R基取代是指甲基,2,2-二甲氧基乙基,4-异丙基苯基,4-硝基苯基,4-羟基苯基,4-羟基-3-甲氧基苯基,4-羟基-3,5-二甲氧基苯基,4-羟基-3-甲氧羰基苯基,苯基并[d][1,3]间二氧杂环戊烯基取代。
5.权利要求1的4a-j代表的化合物的纳米结构。
6.权利要求1的4a-j代表的化合物的抗肿瘤细胞增殖的活性。
7.权利要求1的4a-j代表的化合物抑制肿瘤生长的活性。
8.权利要求1的4a-j代表的化合物作为抗肿瘤剂的应用。
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