CN105017042A

CN105017042A - 具有抗白血病功能的蒽醌和萘醌季铵盐的制备方法

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Publication number: CN105017042A
Application number: CN201510406814.XA
Authority: CN
Inventors: 胡建达; 陈英玉
Original assignee: Union Medical College Hospital of Fujian Medical University
Current assignee: Union Medical College Hospital of Fujian Medical University
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2035-07-13
Also published as: CN105017042B

Abstract

本发明公开一种具有抗白血病功能的蒽醌和萘醌季铵盐的制备方法，蒽醌季铵盐的制备方法：大黄素N-溴代丁二酰亚胺在过氧化苯甲酰存在下发生溴化反应，生成2-溴甲基蒽醌；2-溴甲基蒽醌与甲基二辛基叔胺或甲基二癸基叔胺发生亲核取代反应生成蒽醌季铵盐。萘醌季铵盐的制备方法：2-羟基萘醌与1,4-二溴丁烷在K₂CO₃存在下发生Williamson醚化反应，生成溴丁氧基萘醌；溴丁氧基萘醌<b>与</b>甲基二辛基叔胺发生亲核取代反应生成相应的萘醌季铵盐。实验证明本发明的蒽醌和萘醌季铵盐对白血病细胞具有较强抑制作用，其抗癌活性比先导物2-甲基蒽醌高50倍以上，因此具有成为抗白血病药物的应用前景。

Description

具有抗白血病功能的蒽醌和萘醌季铵盐的制备方法

技术领域

本发明涉及一类具有抗白血病功能的蒽醌和萘醌季铵盐的合成，更具体的涉及三种具有抗癌活性的蒽醌和萘醌季铵盐及其制备方法。

背景技术

含醌式结构的化合物具有电子传递能力，典型的例子是泛醌在线粒体呼吸链中扮演重要的电子传递作用。具有电子传递功能的化合物容易捕获电子转移给氧气后产生活性氧，而癌细胞不像正常细胞那样耐受氧化压力，所以通过产生活性氧抑制癌细胞活性是抗癌药物设计的一个有效策略。长碳链季铵盐属于亲脂性阳离子，能够利用癌细胞较高的线粒体膜电位而优先富集于癌细胞线粒体，而线粒体是活性氧产生的主要场所，所以将醌式结构与长碳链季铵盐相结合有利于药物分子通过产生活性氧达到抑制癌细胞活性目的。按照这个药物设计策略，本发明在蒽醌和萘醌分子上引入长碳链季铵盐官能团，结果确实使蒽醌和萘醌的抗癌活性都大大增强。

发明内容

本发明的目的在于提供具有抗白血病活性的蒽醌和萘醌季铵盐及其制备方法。

本发明所述的蒽醌和萘醌季铵盐为如下结构式：N-辛基-N-[(9,10-蒽醌-2-)甲基]-N-甲基辛烷-1-溴化铵(简称双辛基蒽醌季铵盐)，N-癸基-N-[(9,10-蒽醌-2-)甲基]-N-甲基癸烷-1-溴化铵(简称双癸基蒽醌季铵盐)和N-[4-(1,4-二氧代-1,4-二氢萘-2-基)氧丁基]-N-甲基-N-辛基辛烷-1-溴化铵(简称萘醌季铵盐)；

本发明的蒽醌季铵盐合成路线如下所示：

上式中的2-甲基蒽醌——简称1即大黄素，通过NBS (N-溴代丁二酰亚胺) 在BPO (过氧化苯甲酰) 存在下发生溴化反应，生成2-溴甲基蒽醌——简称2；当上式中的R=C₈H_17-n，n为自然数，2-溴甲基蒽醌与叔胺生成蒽醌季铵盐——简称3a；当上式中的R=C₁₀H_21-n，n为自然数，2-溴甲基蒽醌与叔胺生成蒽醌季铵盐——简称3b。

本发明的萘醌季铵盐合成路线如下所示：

上式2-羟基萘醌与1,4-二溴丁烷在K₂CO₃存在下发生Williamson醚化反应，生成溴丁氧基萘醌——简称4。溴丁氧基萘醌与CH₃N（C₈H_17-n）₂生成萘醌季铵盐——简称5。

本发明所述的蒽醌季铵盐的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）大黄素N-溴代丁二酰亚胺在过氧化苯甲酰存在下发生溴化反应，生成2-溴甲基蒽醌；

2）2-溴甲基蒽醌与甲基二辛基叔胺或甲基二癸基叔胺发生亲核取代反应生成蒽醌季铵盐。

本发明所述的萘醌季铵盐的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a) 2-羟基萘醌与1,4-二溴丁烷在K₂CO₃存在下发生Williamson醚化反应，生成溴丁氧基萘醌；

b) 溴丁氧基萘醌与甲基二辛基叔胺发生亲核取代反应生成相应的萘醌季铵盐。

本发明具体的步骤如下：

(1) 2-溴甲基蒽醌的合成：取大黄素溶解于四氯化碳中，加入 N-溴代丁二酰亚胺，控温，回流后加入过氧化苯甲酰，继续回流后停止反应；旋蒸除去溶剂后得粗产品，经硅胶柱层析分离得到淡黄色固体2-溴甲基蒽醌, 洗脱剂为二氯甲烷/石油醚；

(2) 蒽醌季铵盐的合成：取2-溴甲基蒽醌置于三口瓶中，用氯仿溶解，加热搅拌至55℃-75℃，滴加甲基二辛基叔胺或甲基二癸基叔胺，完成反应后，旋蒸除去溶剂得粗品，柱层析梯度洗脱，洗脱剂依次为二氯甲烷→和二氯甲烷：乙醇，得相应蒽醌季铵盐黄色或淡黄色固体化合物。

本发明萘醌季铵盐的制备方法，其特征在于：

(1) 溴丁氧基萘醌的合成：将2-羟基-1,4-萘醌和K₂CO₃用DMF溶剂溶解后，加入1,4-二溴丁烷，控温30-50℃，搅拌，完成反应后，加入水，析出沉淀，抽滤得黄色固体粗产物，用硅胶柱层析提纯，洗脱剂为CH₂Cl₂，得淡黄色固体化合物溴丁氧基萘醌；

(2) 萘醌季铵盐的合成：溴丁氧基萘醌和甲基二辛基叔胺，用乙二醇甲醚溶解，通N₂保护，控温90℃-110℃，搅拌，完成反应，旋蒸除去溶剂，得固体粗品，柱层析梯度洗脱，洗脱剂依次为二氯甲烷→以及二氯甲烷：乙醇，得棕色油状固体萘醌季铵盐。

本发明蒽醌季铵盐和萘醌季铵盐在制备治疗白血病药物中的应用。

本发明的有益效果为：本发明的蒽醌和萘醌季铵盐对白血病细胞具有较强抑制作用，其抗癌活性比先导物2-甲基蒽醌高50倍以上，因此具有成为抗白血病药物的应用前景。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1: 2-溴甲基蒽醌(简称2)的合成(a方案)

取500mg (2.25mmol)大黄素（2-甲基蒽醌）溶解于80mL四氯化碳中，加入396.3mg (2.25mmol) NBS (N-溴代丁二酰亚胺)，控温90℃，回流30min后加入100mgBPO (过氧化苯甲酰，过量)，继续回流24h后停止反应。旋蒸除去溶剂后得粗产品，经硅胶柱层析纯化得到淡黄色固体596.0mg (2-溴甲基蒽醌2), 产率88.3%，洗脱剂为二氯甲烷/石油醚=1/2 (v/v)。产物表征数据如下：

m.p. 196-198℃；¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 8.34 (m, 4H, Ar-H), 7.84 (d, J=6.0Hz, 3H, Ar-H), 4.62 (s, 2H, Ar-CH ₂); ESI-MS, m/z: 301.14 (M+H)⁺。

实施例2: 2-溴甲基蒽醌(简称2)的合成(b方案)

取1.000g (4.50mmol)大黄素溶解于180mL四氯化碳中，加入792.3mg (4.50mmol) NBS (N-溴代丁二酰亚胺)，控温90℃，回流30min后加入200mgBPO (过氧化苯甲酰，过量)，继续回流28h后停止反应。旋蒸除去溶剂后得粗产品，经硅胶柱层析纯化得到淡黄色固体1.126mg (2-溴甲基蒽醌2), 洗脱剂为二氯甲烷/石油醚=1/2 (v/v)，得率83.4%。

实施例3：蒽醌季铵盐(简称3a)的合成(a方案)

取实施例1合成的2-溴甲基蒽醌2 100mg (0.33mmol) 置于50mL三口瓶中，用20mL氯仿溶解，加热搅拌至65℃，滴加0.1mL（过量）甲基二辛基叔胺，用薄层色谱跟踪反应，7h后停止反应。冷却旋蒸除去溶剂得粗品，硅胶柱层析提纯。采用梯度洗脱的方法，洗脱剂为二氯甲烷→二氯甲烷/乙醇=50/1(v/v)→二氯甲烷/乙醇=40/1(v/v)→二氯甲烷/乙醇=30/1(v/v)，得相应蒽醌季铵盐黄色固体(简称3a)162.3mg, 产率88.6%。产物表征数据如下：

m.p. 116-118℃; ¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 8.48 (d, J=8.0Hz, 1H, Ar-H), 8.29-8.25 (m, 2H, Ar-H), 8.21-8.17 (m, 2H, Ar-H),7.78 (t, J=3.6Hz, 2H, Ar-H), 5.41 (s, 2H, ArCH₂N⁺), 3.48 (t, J=8.4Hz, 4H, 2×⁺NCH ₂C₇H₁₅), 3.32 (s, 3H, ⁺NCH₃), 1.89-1.83 (m, 4H, 2×⁺NCH₂CH ₂C₆H₁₃), 1.37-1.25 (m, 20H, 2×(CH ₂)₅CH₃), 0.90 (t, J=7.2Hz, 6H, 2×CH ₃); ¹³C NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 181.90, 180.88, 139.5, 134.50, 134.47, 134.33, 133.71, 133.41, 133.04, 132.97, 130.91, 128.23, 127.31, 127.29, 64.02, 60.03, 48.04, 31.61, 29.13, 26.31, 22.72, 22.63, 14.02; ESI-MS, m/z: 476.31 (M-Br)⁺; HRMS理论值：C₃₂H₄₆NO₂[M-Br]⁺=476.3523, 实验值：476.3519。

实施例4：蒽醌季铵盐(简称3a)的合成(b方案)

取实施例2合成的2-溴甲基蒽醌2 300mg (1.00mmol) 置于150mL三口瓶中，用60mL氯仿溶解，加热搅拌至65℃，滴加0.3mL（过量）甲基二辛基叔胺，10h后停止反应。冷却旋蒸除去溶剂得粗品，硅胶柱层析提纯。采用梯度洗脱的方法，洗脱剂为二氯甲烷→二氯甲烷：乙醇=50：1→二氯甲烷：乙醇=40：1→二氯甲烷：乙醇=30：1(v/v)，得相应蒽醌季铵盐黄色固体(3a)477.2mg，产率85.9%。

实施例5：蒽醌季铵盐(简称3b)的合成(a方案)

取实施例1合成的2-溴甲基蒽醌2 100mg (0.33mmol) 置于50mL三口瓶中，用20mL氯仿溶解，加热搅拌至65℃，滴加0.1mL（过量）甲基二辛基癸胺，用薄层色谱跟踪反应，8h后停止反应。冷却旋蒸除去溶剂得粗品，硅胶柱层析提纯。采用梯度洗脱的方法，洗脱剂为二氯甲烷→二氯甲烷：乙醇=50：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇=40：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇=30：1(v/v)，得相应蒽醌季铵盐淡黄色固体(简称3b)183.1mg, 产率90.1%。产物表征数据如下：

m.p. 119-121℃; ¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 8.58 (d, J=8.0Hz, 1H, Ar-H), 8.36 (d, J =8.0Hz, 1H, Ar-H), 8.30-8.28 (m, 3H, Ar-H), 7.84 (t, J=4.0Hz, 2H, Ar-H), 5.40 (s, 2H, ArCH₂N⁺), 3.48 (t, J=7.6Hz, 4H, 2×⁺NCH ₂C₇H₁₅), 3.34 (s, 3H, ⁺N-CH ₃), 1.86-1.82 (m, 4H, 2×⁺NCH₂CH ₂C₈H₁₇), 1.41-1.27 (m, 28H, 2×-(CH ₂)₇CH₃), 0.90 (t, J=6.8Hz, 6H, 2×-CH ₃); ¹³C NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 181.92, 180.91, 139.62, 134.51, 134.47, 134.32, 133.71, 133.42, 133.11, 133.02, 130.91, 128.32, 127.34, 127.31, 64.04, 60.92, 48.04,31.82, 29.42, 29.23, 26.44, 22.72, 22.63, 13.92; ESI-MS, m/z: 532.34(M-Br)⁺; HRMS理论值：C₃₆H₅₄NO₂[M-Br]⁺=532.4149, 实验值：532.4144。

实施例6：蒽醌季铵盐(简称3b)的合成(b方案)

取实施例2合成的2-溴甲基蒽醌2 300mg (1.00mmol) 置于150mL三口瓶中，用70mL氯仿溶解，加热搅拌回流，滴加0.3mL（过量）甲基二辛基癸胺，10h后停止反应。冷却旋蒸除去溶剂得粗品，硅胶柱层析提纯。采用梯度洗脱的方法，洗脱剂为二氯甲烷→二氯甲烷：乙醇=50：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇(v/v)=40：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇=30：1(v/v)，得相应蒽醌季铵盐淡黄色固体 (3b) 532.3mg, 产率87.3%。

实施例7：溴丁氧基萘醌(简称4)的合成

将2-羟基-1,4-萘醌 (348.1mg, 2.0mmol) , K₂CO₃(624mg，2.0mmol) 加入到50mL三口瓶中，用30mL DMF溶剂溶解后，加入1,4-二溴丁烷 (428mg，2.0mmol)，控温40℃，搅拌15h后停止反应。加入100mL水，析出沉淀，抽滤得黄色固体粗产物，用硅胶柱层析提纯，洗脱剂为CH₂Cl₂，得淡黄色固体化合物溴丁氧基萘醌 (4) 345.0mg,产率56.2%。产物表征数据如下：

¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 8.11-8.05 (m, 2H, Ar-H), 7.76-7.68 (m, 2H, Ar-H), 6.15 (s, 1H, CH=), 4.05 (t, J=5.6Hz, 2H, OCH ₂), 3.51 (t, J=6.4Hz, 2H, CH ₂-Br), 2.09-2.08 (m, 4H, OCH₂(CH ₂)₂CH₂Br)。

实施例8：萘醌季铵盐(简称5)的合成

在50mL三口瓶中加入实施例7制备的溴丁氧基萘醌4 (107.8mg, 0.35mmol)和0.1mL (过量)甲基二辛基叔胺，用25mL乙二醇甲醚溶解，通N₂保护，控温100℃搅拌24h后停止反应。旋蒸除去溶剂，得固体粗品。柱层析梯度提纯，洗脱剂为二氯甲烷：乙醇=50：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇=40：1(v/v)→二氯甲烷：乙醇=30：1 (v/v)，得棕色油状固体萘醌季铵盐(简称5) 124.6mg，产率63.2%。产物表征数据如下：

m.p. 56-58℃; ¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 8.00 (d, J=8.2Hz, 2H, Ar-H), 7.70 (m, 1H, Ar-H), 7.65 (m, 1H, Ar-H), 6.19 (s,1H, CH=), 4.13 (t, J=4.8Hz, 2H, OCH ₂), 3.72 (t, J=4.8Hz, 2H, OCH₂CH₂CH₂CH ₂N⁺), 3.39 (t, J=8.0Hz, 4H, 2×N⁺CH₂), 3.28 (s, 3H, N⁺CH ₃), 2.05 (m, 4H, -OCH₂(CH ₂)₂CH₂), 1.70 (m, 4H, 2×N⁺CH₂CH ₂), 1.31-1.19 (m, 20H, 2×N⁺CH₂CH₂(CH ₂)₅CH₃), 0.81 (t, J=6.4Hz, 6H, 2×CH₃); ¹³C NMR (400MHz, CDCl₃) δ:184.75, 180.07, 159.22, 134.39, 133.30, 131.91, 130.88, 126.43, 126.15, 110.65, 68.89, 61.71, 61.59, 48.90, 31.61, 29.12, 29.02, 26.35, 25.01, 22.53, 22.44, 19.67, 14.04; ESI-MS, m/z: 484.45 (M-Br)⁺; HRMS理论值：C₃₁H₅₀NO₃[M-Br]⁺=484.3785, 实验值：484.3788。

实施例9：抗癌活性测试

将白血病HL60细胞的细胞密度调整为1.5×10⁵/mL，接种于96孔培养板，每孔100μL，置37°C, 5%CO₂培养箱中培养24h；移去旧培养基，加入受试衍生物，每孔100μL，另设空白对照组，每组设6个复孔。药物作用72h后，吸弃含药培养基，于每孔中加入无血清、无酚红1640培养基100μL，再加入MTT溶液10μL，继续孵育4h，终止培养；小心吸弃96孔板孔内上清液，每孔加入150μL DMSO，振荡10min，于490nm波长处在酶标仪上测定各孔光吸收值（OD值），计算半数抑制浓度IC₅₀值。结果如表1所示。

表1 大黄素及大黄素季鏻盐对不同癌细胞株的细胞毒性(IC₅₀, μmol/L)

	2-羟基-1,4-萘醌	2-甲基蒽醌	3a	3b	5
						Jurkat	>40	>40	3.16	0.50	5.70
HL-60	>40	>40	3.56	1.98	32.61
						K562	>40	>40	2.33	2.80	20.57

由表1可见，在没有抗癌活性的2-甲基蒽醌和2-羟基-1,4-萘醌分子上引入亲脂性阳离子，都可以使化合物的抗白血病活性大大提高。尤其本发明报道的蒽醌季铵盐3b, 抗白血病活性比先导化合物（2-甲基蒽醌）高40倍以上，具有较好的应用于抗白血病药物制备的前景。

Claims

1.一种蒽醌和萘醌季铵盐，其特征在于：所述的蒽醌和萘醌季铵盐为如下式结构的化合物: N-辛基-N-[(9,10-蒽醌-2-)甲基]-N-甲基辛烷-1-溴化铵，N-癸基-N-[(9,10-蒽醌-2-)甲基]-N-甲基癸烷-1-溴化铵和N-[4-(1,4-二氧代-1,4-二氢萘-2-基)氧丁基]-N-甲基-N-辛基辛烷-1-溴化铵；

。

2. 一种如权利要求1所述的蒽醌季铵盐的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

大黄素N-溴代丁二酰亚胺在过氧化苯甲酰存在下发生溴化反应，生成2-溴甲基蒽醌；

2-溴甲基蒽醌与甲基二辛基叔胺或甲基二癸基叔胺发生亲核取代反应生成蒽醌季铵盐。

3.一种如权利要求1所述的萘醌季铵盐的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2-羟基萘醌与1,4-二溴丁烷在K₂CO₃存在下发生Williamson醚化反应，生成溴丁氧基萘醌；

溴丁氧基萘醌与甲基二辛基叔胺发生亲核取代反应生成相应的萘醌季铵盐。

4.根据权利要求2所述的蒽醌季铵盐的制备方法，其特征在于：具体的步骤如下：

5.根据权利要求3所述的萘醌季铵盐的制备方法，其特征在于：

6.权利要求1所述的蒽醌季铵盐和萘醌季铵盐在制备治疗白血病药物中的应用。