CN105646546B - 酸敏感型的喜树碱‑20位酯衍生物及其抗肿瘤应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了结构式如4所示的喜树碱‑20位酯衍生物、其制备方法及其抗肿瘤应用。
Description
技术领域
本发明属于新药设计与合成领域,具体涉及一类新型的酸敏感型的喜树碱-20位酯衍生物及其抗肿瘤应用。
背景技术
喜树是我国特有珙桐科植物,主要分布于我国长江流域以及贵州、四川、广西等西南几个省区。贵州是喜树的主产区之一,几乎在全省各县均有分布生长,而多个县成功地进行了人工栽培。喜树碱(Camptothecin,简称CPT)最早由美国化学家Wall等从喜树中提取得到。喜树碱包含一个五元环骈列的结构,其中AB环是喹啉环,C环为一个吡咯环,D环是一个共轭吡啶环,E环为具有一个S构型手性中心(C20)的α-羟基六元内酯。ABCD环为一个巨大的共轭体系,成平面结构。
由于喜树碱独特的抗肿瘤作用机制,药物学家开发和合成了大量的喜树碱衍生物,并有数个新型喜树碱衍生物成功进入临床研究阶段或上市。
斑蝥素(cantharidin,C10H12O4)是我国一种民间传统的中药斑蝥体内提取出的一种抗癌症物质。它对腹水肝癌或者是原发性肝癌有特殊的抑制作用。但斑蝥素在临床应用中,其毒副作用比较大,不能长期使用。少了两个甲基的去甲斑蝥素大大的降低它的毒副作用,且能更好地抑制癌症;同时还具有独特的刺激白细胞的骨髓生长的作用。
为了寻找药效更好,毒性更强的抗癌药物候选者,我们设计并全合成了如下的药物分子,将喜树碱和去甲斑蝥素通过20位酯键相连,得到结构独特的新型的喜树碱-20位酯衍生物。
发明内容
一方面,本发明提供了一种新型喜树碱-20位酯衍生物,具体地,是一种酸敏感型喜树碱-20位酯衍生物;其结构式如式4所示,
另一方面,本发明提供了如上所述的喜树碱去甲斑蝥素酯衍生物4的合成方法,包括以下步骤:1)、侧链5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯3(化合物3)与喜树碱在有机溶剂中,在耦合剂及有机碱催化剂作用下反应得到偶联产物4(化合物4),反应式见以下:
在一种优选的实施方式中,步骤1)所述的耦合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(缩写EDCI)、二环己基碳二亚胺(缩写DCC)等。
在一种优选的实施方式中,步骤1)所述的有机碱选自三乙胺、二异丙基胺、4-二甲氨基吡啶(缩写DMAP)等。
在一种优选的实施方式中,步骤1)的反应溶剂选自氯代烃溶剂;优选包括二氯甲烷、氯仿等。
再一方面,本发明还提供了合成式4所示的喜树碱-20位酯衍生物的侧链化合物3及其制备方法,包括步骤:a)、以呋喃为原料,与顺丁烯二酸酐(化合物1)在有机溶剂中反应得到5-烯-去甲斑蝥素2(化合物2),b)、5-烯-去甲斑蝥素2在有机溶剂中与苯甲醇反应得到侧链5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯3(化合物3),合成路线见以下:
在一种优选的实施方式中,步骤a)采用的有机溶剂为醚类溶剂或卤代烃,例如:乙醚、丙醚、四氢呋喃、二氯甲烷或氯仿。
在一种优选的实施方式中,步骤a)可在室温下进行,也可以适当加热;优选室温。
在一种优选的实施方式中,步骤b)反应所用的有机溶剂选自醚类溶剂或卤代烃,例如:乙醚、丙醚、四氢呋喃、二氯甲烷或氯仿。
在上述合成及制备方法中,有机溶剂也可以依据反应对温度、溶剂极性的需求,从N,N-二甲基甲酰胺(缩写DMF)、二甲基亚砜(缩写DMSO)、二氯甲烷(缩写DCM)、氯仿、乙腈、四氢呋喃或乙醚中选取。反应温度可依据反应类型适当选取。反应时间可通过薄层层析TLC、高效液相色谱法HPLC或LC-MS液相质谱联用等监控手段追踪反应情况得出。
活性测试证明,本发明设计并合成得到的式4所示的喜树碱-20位酯衍生物具有很好的抗肿瘤效果;其针对胃癌以及结肠癌的体外抑制率高达70%-72%,与阳性对照药物喜树碱和斑蝥素的抑制活性相当,而针对肝癌也有一定的体外抑制率。因此,该新衍生物可望应用于临床作为喜树碱并斑蝥素类抗肿瘤药物。
因此,本发明的第四方面提供了式4所示的喜树碱-20位酯衍生物用于制备抗肿瘤药物的用途;优选地,用于制备抗肝癌药物、抗胃癌药物以及抗结肠癌药物的用途;更优选地,用于制备抗胃癌药物以及抗结肠癌药物的用途。
本发明的有益之处在于:本发明提供了式4所示的喜树碱-20位酯衍生物,是一种适合的抗肿瘤候选药物,尤其是作为抗肝癌、抗胃癌以及抗结肠癌的候选药物。相对于阳性对照药品喜树碱和斑蝥素,本发明的化合物4分子结构由于引入带氧桥环的去甲斑蝥素类似结构,其对于酸较为敏感,易于水解,从而可增强药代动力学效力。此外,本发明的喜树碱去甲斑蝥素酯衍生物的合成方法,原料易得,合成路线收率高,非常易于操作实施。
具体实施方式
以下将通过具体实施例进一步阐述本发明,但并不用于限制本发明的保护范围。在不脱离本发明构思的前提下,本领域技术人员可对权利要求的各参数或条件做出的改进或组合,这些改进或组合也应视为本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
本发明中使用的呋喃,顺丁烯二酸酐来自上海国药集团;所用溶剂来自遵义双巨化工有限公司。除特别说明外,所用试剂均为化学纯。
前述的本发明的侧链5-烯-去甲斑蝥素蝥单酸苄酯3的合成方法,
具体包括以下步骤:
1)取顺丁烯二酸酐,研细,加入有机溶剂溶解,待完全溶解后滴加呋喃,于35℃~45℃反应24小时,抽滤,得白色固体产物5-烯-去甲斑蝥素2,干燥备用;
2)将步骤a)得到的5-烯-去甲斑蝥素2悬浮于苯甲醇中;然后向悬浮液中逐滴加入三乙胺,室温下搅拌;旋蒸除去溶剂。将得到的剩余物质溶解于二氯甲烷中,用1N(N在本说明书中代表mol/L的单位浓度)盐酸萃取一次,有机相用饱和食盐水萃取一次,无水MgSO4干燥得到5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯3,为白色固体。
上述反应中,可以用色谱法、液质连用谱来监控反应进程。色谱法中,可适用薄层色谱,还可用气相色谱法或液相色谱法如HPLC代替等。
实施例1、5-烯-去甲斑蝥素2的制备:
从试剂瓶中取出一定量的顺丁烯二酸酐1,置于干燥的研体中研细,再用电子天平称取研细的顺丁烯二酸酐12.021g,置于干燥的三口烧瓶中,塞上塞子,再加乙醚搅拌,在乙醚量为90mL时顺丁烯二酸酐完全溶解。待顺丁烯二酸酐完全溶解后,用滴液漏斗缓慢加入13mL呋喃,用时13分钟。控制温度在38℃开始反应。反应1小时后溶液出现白色固体,且时间越长白色固体越多。反应至24小时后抽滤,得白色固体的化合物2,即5,6-双脱氢去甲斑蝥素。干燥称重为17.459g,收率85.75%。熔点:122~123℃,比移值Rf:0.52(展开剂为石油醚∶乙酸乙酯=3∶1);1HNMR(CDCl3):δ3.18(s,2H),5.47(s,2H),6.58(s,2H)。
上述实施例1的步骤a)中用于溶解顺丁烯二酸酐的有机溶剂除了乙醚外,还可用N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、乙腈、四氢呋喃中的任一种代替;所述反应温度可在35℃~45℃之间。
实施例2、5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯3的制备:
称取5g原料2溶于40ml二氯甲烷中,形成悬浮液。然后向悬浮液中逐滴加入苯甲醇4.7ml,以及DMAP 366mg.室温下搅拌3天,旋蒸除去溶剂,得到5,6-双脱氢去甲斑蝥素单甲酯2粗产品。将得到的粗产品溶解于25ml二氯甲烷中,用7ml的1N盐酸洗涤一次,留下有机相,再用10ml饱和食盐水洗涤一次,留下有机相,加入适量无水MgSO4干燥15-30分钟,抽滤,滤饼用二氯甲烷冲洗2-3次,留下滤液,将滤液旋蒸,得到5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯3的白色固体(4.08g),收率为50%。1HNMR(DMSO-d6):δ12.43(s,1H),7.30-7.35(m,5H),7.38(m,5H),6.43(d,J=4Hz,2H),4.92-5.10(m,4H);13CNMR(DMSO-d6):δ173.07,171.93,137.15,136.97,128.79,128.40,80.49,80.16,66.31,47.14,46.41.
实施例3.喜树碱(2-苄氧羰基-5-烯)去甲斑蝥素酸酯4的制备
往反应瓶中加入喜树碱(60mg,0.17mmol)和10ml二氯甲烷,然后依次加入5-烯-去甲斑蝥素单酸苄酯(3,93.2mg,0.34mmol,2equ.),EDCI(161.3mg,0.84mmol)以及DMAP(13.4mg,0.11mmol)。反应液加热回流24小时。加入二氯甲烷(30ml)稀释反应液,依次用水、饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤。有机相用无水MgSO4干燥。溶剂旋干后,剩余物柱层析纯化得到一黄色固体的偶联产物(化合物4,73.5mg),收率71.6%。Rf=0.44(DCM/MeOH=95/5).1HNMR(CDCl3):δ8.39(s,1H),8.20(d,J=8Hz,1H),7.94(d,J=8Hz,1H),7.84(d,J=8Hz,1H),7.81(s,1H),7.67(t,J=8Hz,1H),7.38(m,5H),7.18(s,1H),6.99(d,J=4Hz,1H),5.71(d,J=8Hz,1H),5.42(d,J=8Hz,1H),5.27(d,J=12Hz,1H),2.18-2.34(m,2H),1.01(t,J=8Hz,3H),0.87-0.88(m,4H).13CNMR(CDCl3):δ165.84,163.27,162.53,156.27,151.16,147.82,145.41,144.22,134.38,133.94,131.22,130.19,129.61,128.43,127.66,127.57,127.39,127.17,127.16,127.07,119.26,108.97,94.74,66.31,66.12,48.95,36.07,30.81,28.68,21.67,13.40,6.58.
实施例5、新型喜树碱衍生物的活性测试
细胞株和溶剂
人肝癌细胞HEPG2;
人胃癌细胞BGC803;
人结肠癌细胞SW480;
细胞培养于含10%胎牛血清的RPMI 1640中培养基;
溶剂:二甲亚砜(简称为DMSO)。
CCK-8染色法检测细胞抗肿瘤活性实施方案
选用待测肿瘤活细胞比例达90%以上的细胞进行实验。细胞增殖抑制试验采用EnoGeneCellTMCounting Kit-8(简称为CCK-8)细胞活力检测试剂盒。细胞消化、计数、制成浓度为1×105个/mL的细胞悬液,96孔板中每孔加入100μL细胞悬液(每孔1×104个细胞);96孔板置于37℃,5%CO2培养箱中培养24小时;每孔加入100μL相应的含药物的培养基,作用浓度为50μMol/L(即:微摩尔/升),同时设立阴性对照组,溶媒对照组,阳性对照组(阳性对照分别选用斑蝥素和喜树碱),每组5复孔;96孔板置于37℃,5%CO2培养箱中培养72小时后;每孔加入10μL CCK-8溶液,将培养板在培养箱内孵育4小时,用酶标仪测定在450nm处的吸光值(简称OD值),计算各个化合物对人肝癌细胞HEPG2、人胃癌细胞BGC803和结肠癌细胞SW480的抑制率。实验结果详见表1-3。
表1:对人肝癌细胞HEPG2的体外增殖活性的抑制率
组别 | 抑制率(%) |
喜树碱 | 72.46 |
斑蝥素 | 78.58 |
化合物4 | 33.14 |
表2:对人胃癌细胞BGC803的体外增殖活性的抑制率
组别 | 抑制率(%) |
喜树碱 | 63.00 |
斑蝥素 | 70.74 |
化合物4 | 70.24 |
表3:对人结肠癌细胞SW480的体外增殖活性的抑制率
组别 | 抑制率(%) |
喜树碱 | 76.77 |
斑蝥素 | 70.97 |
化合物4 | 72.38 |
表1-3实验结果看出,本发明化合物4具有很好体外抗肿瘤活性,其50μMol/L作用浓度对于人胃癌细胞BGC803和结肠癌细胞SW480的体外抑制率高达70%以上,与阳性对照药物喜树碱和斑蝥素的抑制活性相当;而对于人肝癌细胞HEPG2,也有一定的抑制活性。
此外,相对于阳性对照药品喜树碱和斑蝥素,由于引入带氧桥环的去甲斑蝥素类似结构,其对于酸较为敏感,易于水解,从而可增强药代动力学效力。因此,化合物4是一种适合的抗肿瘤候选药物,尤其是作为抗胃癌、抗结肠癌及抗肝癌的候选药物,最优选是作为抗胃癌和抗结肠癌的候选药物。
Claims (4)
1.喜树碱-20位酯衍生物,其结构式如式4所示,
2.根据权利要求1中式4所示的喜树碱-20位酯衍生物的合成方法,包括:1)、侧链化合物3与喜树碱在有机溶剂中,在耦合剂及有机碱催化剂作用下反应得到偶联产物4,反应式见以下:
3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,步骤1)所述的耦合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐或二环己基碳二亚胺;所述有机碱选自三乙胺、二异丙基胺或4-二甲氨基吡啶。
4.根据权利要求1中式4所示的喜树碱-20位酯衍生物用于制备抗胃癌或胰腺癌药物的用途。
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