CN104610212A - 淫羊藿素衍生物及其制备方法和用途 - Google Patents

淫羊藿素衍生物及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了淫羊藿素衍生物及其制备方法和用途。淫羊藿素衍生物，其结构如式(1)表示，其中，化合物1：m＝2，n＝3；或化合物2：m＝3，n＝3。本发明的淫羊藿素衍生物水溶性更好，抗肿瘤活性更强，对正常细胞毒性更低，能用于制备抗肿瘤药物，具有广泛的应用前景。

Description

淫羊藿素衍生物及其制备方法和用途
技术领域：
本发明属于生物医药领域，具体涉及淫羊藿素衍生物及其制备方法和用途。
背景技术：
在全球各种疾病死亡统计中，癌症仅次于心血管疾病列第二位，约占总死亡人口的13％。在我国10大死因统计中，恶性肿瘤死亡人数在城市列第一位，在农村列第四位。WHO最近发布的数据显示，我国已经成为世界第二大癌症高发国，每年新增220万名癌症患者，约占全球癌症病人总数的20％。另外，对于女性而言，乳腺癌不仅是最常发生的，而且是致死率仅次于肺癌的恶性肿瘤。
大量的研究数据表明，雌激素和雌激素受体在乳腺癌的发生和发展过程中起着至关重要的作用：在与雌激素结合后，雌激素受体会发生一系列的形态变化，从而与DNA相结合并招募多种共激活因子(coactivator)和共抑制因子(corepressor)，启动或抑制相关基因的表达和转录以达到调控乳腺癌细胞生长的目的。所以，雌激素受体作为一类新的作用靶点受到了人们的广泛关注。同时，药物化学家们也开始积极地寻找能够拮抗雌激素和雌激素受体作用的新型药物。但是，雌激素受体除了在乳腺肿瘤组织中分布外，还存在于人体骨组织、子宫和大脑中，并对骨代谢平衡、生育繁殖和神经系统起着重要的调节作用。如果单纯地拮抗雌激素和雌激素受体之间的作用，往往会引起骨质疏松等副作用。在漫长的药物研发过程中，科学家们发现一些化合物在不同组织中表现出选择性的促进或抑制雌激素受体活性的作用，从而将它们命名为选择性雌激素受体调节剂(selective estrogen receptor modulators,SERMs)。其中最具代表性的SERMs药物tamoxifen已经在临床上广泛使用了三十多年，主要用于治疗雌激素受体过量表达的乳腺癌。同时，tamoxifen并没有显示出对骨组织的破坏作用。但是，这类SERMs药物也会引起一些其他的不良反应，例如失眠、眩晕、抑郁等。所以，寻找副作用小、抗肿瘤活性优秀的新型SERMs药物是非常必要的。
除了内源性的雌激素外，一些植物来源的小分子化合物同样可以与雌激素受体相结合并调控与其相关的信号通路，因此被称为植物雌激素。研究表明淫羊藿属植物中富含的一系列异戊烯基黄酮类化合物具有显著植物雌激素样活性。这些黄酮类化合物多数以淫羊藿素为苷元，其化学结构多样性表现为C-3、C-7位羟基上连接着不同类型、不同数量的糖基。在这些化合物中，淫羊藿素的植物雌激素样活性最强。文献报道淫羊藿素在纳摩尔数量级浓度时可以促进雌激素受体过量表达的人类乳腺癌细胞(MCF-7)的生长(见参考文献1：Eur JPharmacol,2004,504,147-153)，但在微摩尔数量级浓度时却有明显的抑制作用(见参考文献2：Eur J Pharmacol,2011,658,114-122)。同时，淫羊藿素及其糖苷均显示出对骨组织的保护、修复作用。因此，淫羊藿素具有与tamoxifen类似的选择性雌激素受体调节作用。然而，尽管淫羊藿素的植物雌激素样活性比其糖基配体要强，但是脱去糖基后的淫羊藿素水溶性也大幅度降低，从而影响了淫羊藿素在体内生物利用度。
发明内容：
本发明的第一个目的是提供一种新的、水溶性更好的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐。
我们通过醚化反应将淫羊藿素和不同长度的连接臂(Linker)连接，然后通过酯化反应将羧酸类官能团引入到Linker的羟基上。最后用硅胶柱层析进行分离、纯化，得到新的、水溶性更好的淫羊藿素衍生物，这些衍生物对癌细胞(尤其是雌激素受体过量表达的乳腺癌细胞)的生长具有显著的抑制作用，同时对正常细胞显示出较低的细胞毒活性，从而实现了本发明的目的。
本发明的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于，结构如式(1)表示：
其中，化合物1：m＝2，n＝3；或化合物2：m＝3，n＝3。
本发明的第二个目的是提供上述淫羊藿素衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将淫羊藿素、无水碳酸钾以及2-溴乙醇或3-溴丙醇溶解于丙酮中，经醚化反应得到淫羊藿素与Linker偶联的中间体A或B，其结构如式(2)所示：
b、将中间体A或B分别与戊二酸酐溶解于二氯甲烷中，在催化剂4-二甲氨基吡啶和缚酸剂三乙胺的共同作用下，反应得到式(1)中的化合物1和2。
优选，所述的步骤a的醚化反应的条件为：4-100℃回流搅拌2-24小时。
优选，所述的步骤b的反应条件为：0-40℃搅拌反应2-24小时。
本发明通过实验表明，本发明式(1)所表示的淫羊藿素衍生物化合物1和化合物2能显著抑制三种肿瘤细胞株MCF-7、MDA-MB-435s、A549的体外生长，其活性比其母体化合物淫羊藿素更强，对MCF-7细胞的抑制活性甚至强于阳性对照tamoxifen,同时对正常细胞Vero的细胞毒活性相对较低。
因此，本发明的第三个目的是提供式(1)所示的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。
所述的抗肿瘤药物优选为抗乳腺癌或抗肺癌的药物。
本发明的第四个目的是提供一种抗肿瘤药物，其特征在于，包含有效量的作为活性成份的式(1)所示的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐。
本发明新发现了一种具有新的、水溶性更好的淫羊藿素衍生物，该淫羊藿素衍生物能用于制备抗肿瘤药物，具有广泛的应用前景。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实验中所用溶剂氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、盐酸等为广州试剂二厂和天津富宇试剂公司生产，均为分析纯。淫羊藿素由淫羊藿属植物Epimedium sagittatum的提取物在柚苷酶催化下进行水解反应，经过硅胶柱层析分离后得到(见参考文献3：J NatProd,2008,71,1513-1517)。氢氧化钠、碳酸钾、三乙胺、无水硫酸钠等购自天津大茂化学试剂厂，2-溴乙醇、3-溴丙醇、4-二甲氨基吡啶、戊二酸酐由上海阿拉丁试剂有限公司生产。柚苷酶由美国sigma公司生产。柱层析硅胶为青岛海洋化工厂生产(200～300目)。薄层硅胶层析板为烟台黄务硅胶开发试验厂生产。旋转蒸发仪为EYELA N-1001，EYELA A-1000S型循环水真空泵，EYELA CA-1111型低温冷却液循环泵，Tokyo Rikakai Co.Ltd生产。电热恒温水浴锅为上海精宏实验设备有限公司生产。制备HPLC：泵为Waters 600、检测器Waters 2487dualλ absorbance detector、制备柱SHIMADZU Shim-Pack Pro-ODS C18column(20mm×25cm)。ESI-MS仪器为MDS SCIEX APCI 2000LC-MS-MS，直接进样测定。NMR谱用BrukerAVANCE 600或Bruker AVIII 500M型超导核磁共振仪测定，以氘代溶剂作标定。各种氘代试剂为美国剑桥公司(CIL)生产。
实施例1：
将淫羊藿素与2-溴乙醇、无水碳酸钾按物质的量比1:4:4加入到圆底烧瓶中，吸取适量干燥丙酮溶解，于56℃下回流搅拌8小时，用薄层色谱层析以体积比20:1的氯仿-丙酮展开剂检测，在薄层色谱层析板上检测不到反应物淫羊藿素的存在来判断反应的完成。反应完成后，将溶液在30～40℃减压浓缩至干，用乙酸乙酯溶解，然后依次用1％盐酸水溶液和蒸馏水萃取，乙酸乙酯层用无水硫酸钠干燥并过滤，滤液浓缩得到粗产物1.5g。
将粗产物上200～300目硅胶柱，用氯仿-丙酮体积比40:1、20:1、10:1的梯度进行洗脱，把薄层层析板上氯仿-丙酮体积比20:1展开时比移值为0.30的流份合并得到700mg黄色粉末状固体，经结构鉴定为中间体A，即式(2)所示的化合物(A所示)。
中间体A的结构鉴定数据如下：高分辨质谱m/z:457.1860[M+H]+(calcd for C25H29O8,457.1857)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ:12.38(s,1H,5-OH),8.09(d,J＝8.9Hz,2H,H-2',H-6'),7.03(d,J＝8.9Hz,2H,H-3',H-5'),6.39(s,1H,H-6),5.16(t,J＝6.6Hz,1H,H-12),4.17(m,2H,H-1″),3.99(m,4H,H-2″,H-4″),3.90(s,3H,4'-OCH3),3.80(m,2H,H-3″),3.41(d,J＝6.6Hz,2H,H-11),1.79(s,3H,H-14),1.69(s,3H,H-15)；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ:179.65(C-4),162.21(C-4'),162.08(C-7),160.39(C-5),157.07(C-2),153.65(C-9),137.51(C-3),132.39(C-13),130.40(C-2',C-6'),122.93(C-1'),122.64(C-12),114.45(C-3',C-5'),108.15(C-8),105.55(C-10),96.06(C-6),75.66,70.28,61.79,61.35,55.62(C-7'),25.82(C-14),21.96(C-11),18.11(C-15)。
将中间体A、4-二甲氨基吡啶、戊二酸酐、三乙胺按物质的量比1:1:4:4加入到圆底烧瓶中，吸取适量干燥二氯甲烷溶解，于室温下搅拌6小时，用薄层层析以体积比20:1的氯仿-甲醇展开剂检测，在薄层色谱层析板上检测不到反应物的存在来判断反应的完成。反应完成后，将溶液在30～40℃减压浓缩至干，用乙酸乙酯溶解，然后依次用1％盐酸水溶液和蒸馏水萃取，乙酸乙酯层用无水硫酸钠干燥并过滤，滤液浓缩得到粗产物300mg。
将粗产物上200～300目硅胶柱，用氯仿-甲醇体积比40:1、20:1、10:1的梯度进行洗脱，把薄层层析板上氯仿-甲醇体积比20:1展开时比移值为0.35的流份合并得到100mg黄色粉末状固体，经结构鉴定为化合物1，即式(1)所示的化合物，其中m＝2，n＝3。
化合物1的结构鉴定数据如下：高分辨质谱m/z:685.2477[M+H]+(calcd for C35H41O14,685.2491)。1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:8.05(d,J＝8.6Hz,2H,H-2',H-6'),7.11(d,J＝8.6Hz,2H,H-3',H-5'),6.54(s,1H,H-6),5.12(t,J＝6.1Hz,1H,H-12),4.39(m,2H),4.31(m,2H),4.25(m,2H),4.21(m,2H),3.85(s,3H,4'-OCH3),3.40(brs,2H,H-11),2.37(t,J＝7.4Hz,2H),2.23(m,6H),1.75(m,2H),1.69(s,3H,H-14),1.67(m,2H),1.61(s,3H,H-15)；13C NMR(150MHz,DMSO-d6)δ:178.30(C-4),173.99,173.96,172.46,172.34,161.46(C-4'),161.27(C-7),159.52(C-5),155.71(C-2),152.78(C-9),136.38(C-3),131.32(C-13),130.23(C-2',C-6'),122.34(C-1'),121.89(C-12),114.07(C-3',C-5'),107.25(C-8),104.85(C-10),95.78(C-6),69.86,66.93,63.07,62.18,55.46(C-7'),32.64(2C),32.60,32.49,25.45(C-14),21.26(C-11),19.92,19.79,17.64(C-15)。
其中，化合物1：m＝2，n＝3；或化合物2：m＝3，n＝3。
实施例2：
将淫羊藿素与3-溴丙醇、无水碳酸钾按摩尔比1:4:4加入到圆底烧瓶中，吸取适量干燥丙酮溶解，于56℃下回流搅拌8小时，用薄层色谱层析以体积比20:1的氯仿-丙酮展开剂检测，在薄层色谱层析板上检测不到反应物淫羊藿素的存在来判断反应的完成。反应完成后，将溶液在30～40℃减压浓缩至干，用乙酸乙酯溶解，然后依次用1％盐酸水溶液和蒸馏水萃取，乙酸乙酯层用无水硫酸钠干燥并过滤，滤液浓缩得到粗产物1.8g。
将粗产物上200～300目硅胶柱，用氯仿-丙酮体积比40:1、20:1、10:1的梯度进行洗脱，把薄层层析板上氯仿-丙酮体积比20:1展开时比移值为0.32的流份合并得到850mg黄色粉末状固体，经结构鉴定为中间体B，即式(2)所示的化合物(B所示的化合物)。
中间体B的结构鉴定数据如下：高分辨质谱m/z:485.2184[M+H]+(calcd for C27H33O8,485.2170)。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ:12.36(s,1H,5-OH),8.08(d,J＝9.0Hz,2H,H-2',H-6'),7.00(d,J＝9.0Hz,2H,H-3',H-5'),6.40(s,1H,H-6),5.14(t,J＝6.8Hz,1H,H-12),4.19(t,J＝6.0Hz,2H),4.01(t,J＝5.5Hz,2H),3.95(t,J＝5.4Hz,2H),3.89(s,3H,4'-OCH3),3.87(t,J＝6.0Hz,2H),3.46(d,J＝6.7Hz,2H,H-11),2.09(m,2H),1.92(m,2H),1.78(s,3H,H-14),1.67(s,3H,H-15)；13C NMR(150MHz,CDCl3)δ:179.33(C-4),162.37(C-4'),161.90(C-7),160.27(C-5),156.66(C-2),153.58(C-9),137.45(C-3),132.16(C-13),130.27(C-2',C-6'),123.17(C-1'),122.40(C-12),114.29(C-3',C-5'),107.94(C-8),105.41(C-10),95.82(C-6),69.20,66.05,59.73,59.10,55.58(C-7'),32.32and 32.14(C-2″,C-5″),25.87(C-14),21.85(C-11),18.16(C-15)。
将中间体B、4-二甲氨基吡啶、戊二酸酐、三乙胺按摩尔比1:1:4:4加入到圆底烧瓶中，吸取适量干燥二氯甲烷溶解，于室温下搅拌6小时，用薄层层析以体积比20:1的氯仿-甲醇展开剂检测，在薄层色谱层析板上检测不到反应物的存在来判断反应的完成。反应完成后，将溶液在30～40℃减压浓缩至干，用乙酸乙酯溶解，然后依次用1％盐酸水溶液和蒸馏水萃取，乙酸乙酯层用无水硫酸钠干燥并过滤，滤液浓缩得到粗产物400mg。
将粗产物上200～300目硅胶柱，用氯仿-甲醇体积比40:1、20:1、10:1的梯度进行洗脱，把薄层层析板上氯仿-甲醇体积比20:1展开时比移值为0.35的流份合并得到120mg黄色粉末状固体，经结构鉴定为化合物2，即式(1)所示的化合物，其中m＝3，n＝3。
化合物2的结构鉴定数据如下：高分辨质谱m/z:713.2794[M+H]+(calcd for C37H45O14,713.2804)。1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:12.68(s,1H,5-OH),7.98(d,J＝8.7Hz,2H,H-2',H-6'),7.11(d,J＝8.7Hz,2H,H-3',H-5'),6.50(s,1H,H-6),5.10(t,J＝6.6Hz,1H,H-12),4.18(t,J＝6.4Hz,2H),4.15(m,2H),4.11(t,J＝6.5Hz,2H),4.01(t,J＝6.0Hz,2H),3.85(s,3H,4'-OCH3),3.39(brs,2H,H-11),2.35(t,J＝7.4Hz,2H),2.28(t,J＝7.4Hz,2H),2.23(m,4H),2.06(m,2H),1.94(m,2H),1.72(m,4H),1.69(s,3H,H-14),1.61(s,3H,H-15)；13C NMR(150MHz,DMSO-d6)δ:178.42(C-4),174.11,174.00,172.58,172.48,161.54(C-4'),161.41(C-7),159.63(C-5),155.86(C-2),152.78(C-9),136.73(C-3),131.25(C-13),130.01(C-2',C-6'),122.39(C-1'),122.07(C-12),114.18(C-3',C-5'),107.06(C-8),104.74(C-10),95.57(C-9),68.77,65.35,60.85,60.70,55.44(C-7'),32.78,32.65,32.64,32.61,28.81,28.00,25.40(C-14),21.26(C-11),19.93,19.90,17.73(C-15)。
其中，化合物1：m＝2，n＝3；或化合物2：m＝3，n＝3。
实施例3：
取对数生长的人类乳腺癌细胞MCF-7、MDA-MB-435s、肺癌细胞A549和非洲绿猴肾细胞Vero加入96孔板中，每孔100μL含有约1000个细胞。再分别加入以上实施例1～2得到的化合物1和化合物2，并加入淫羊藿素和tamoxifen作为对照，每组设3个平行孔，置二氧化碳培养箱中37℃培养72小时，实验终止前4h加入20μL MTT(5mg/mL)溶液，再培养4h，弃去培养液加入0.15mL DMSO，待结晶溶解后在酶联检测仪上检测570nm波长下每孔的OD值。按下列公式求出生长抑制率，再由SPSS(13.0)软件求出半数抑制浓度(IC50值)。
结果见表1，其中IC50用Mean±S.E.M表示。
表1淫羊藿素衍生物对MCF-7、MDA-MB-435s、A549、Vero细胞体外生长抑制作用的IC50(μM)
实施例4：
取过量淫羊藿素、化合物1、化合物2分别加入1mL的磷酸缓冲溶液中(0.1M,pH＝7.4)，超声溶解10min后静置于37℃水浴中。溶液达到饱和状态后，用0.45μm的滤膜过滤，所得滤液进行HPLC分析，用已知浓度的标准品做参照，计算出样品在磷酸缓冲溶液中的溶解度，结果见表2。
表2淫羊藿素及其衍生物在磷酸缓冲溶液中的溶解度(mg/mL)
从表2可以看出，本发明的化合物1和化合物2相比于淫羊藿素的溶解度分别提高了169和470倍，水溶性更好，有利于体内生物利用。

Claims (8)

1.淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于，其结构如式(1)表示：
其中，化合物1：m＝2，n＝3；或化合物2：m＝3，n＝3。
2.一种权利要求1所述的淫羊藿素衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将淫羊藿素、无水碳酸钾以及2-溴乙醇或3-溴丙醇溶解于丙酮中，经醚化反应得到淫羊藿素与Linker偶联的中间体A或B，其结构如式(2)所示：
b、将中间体A或B分别与戊二酸酐溶解于二氯甲烷中，在催化剂4-二甲氨基吡啶和缚酸剂三乙胺的共同作用下，反应得到式(1)中的化合物1和2。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤a的醚化反应的条件为：4-100℃回流搅拌2-24小时。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤b的反应条件为：0-40℃搅拌反应2-24小时。
5.权利要求1所述的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的抗肿瘤药物为抗乳腺癌或抗肺癌的药物。
7.一种抗肿瘤药物，其特征在于，包含有效量的作为活性成份的权利要求1所述的淫羊藿素衍生物或其药学上可接受的盐。
8.根据权利要求7所述的抗肿瘤药物，其特征在于，所述的抗肿瘤药物为抗乳腺癌或抗肺癌的药物。
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