CN105949140B - 一种二苯基四嗪二甲酰胺化合物及制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二苯基四嗪二甲酰胺化合物及制备和应用，提供了一种新型的、具有较好的抗癌(尤其是人乳腺癌和人肺癌)活性的四嗪化合物；提供了该四嗪化合物的制备方法，该制备方法简单，易于操作，原料易得且生产成本较低，适于实用，有望应用于制备预防或治疗肿瘤疾病的药物中。

Description

一种二苯基四嗪二甲酰胺化合物及制备和应用
(一)技术领域
本发明涉及N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺及其制备方法，以及所述化合物在制备预防或治疗肿瘤药物中的应用。
(二)背景技术
四嗪类化合物具有许多较好的物理性质、光谱性质以及较高的反应活性，尤其一些特殊结构的四嗪衍生物具有明显的抗病毒活性、抗肿瘤活性，以及可用作为农药及杀虫剂。例如农药目前已有两个品种(四螨嗪和氟螨嗪)上市，医药已有一个品种(抗肿瘤药替莫唑胺)上市。
1978年，文献报道3,6-二苯炔基-六氢-1,2,4,5-四嗪具有抗肿瘤活性(参阅Eremeev,A.V.；Tikhomirova,D.A.；Tyusheva,V.A.；Liepins,F.Khim.Geterotsikl.Soedin,1978,753)，这是1,2,4,5-四嗪类化合物首次被报道可能有潜在的抗肿瘤活性。之后，陆续报道了一些1,2,4,5-四嗪类化合物具有抗肿瘤活性，例如具有抗肿瘤活性的3,6-双(2'-羟基-5'-氯苯基)-1,2,4,5-四嗪(参阅Rao,G.-W.；Hu,W.-X.Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16(14),3702)、N1,N4-二(间甲基苯基)-3,6-二甲基-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(参阅Rao,G.-W.；Guo,Y.-M.；Hu,W.-X.ChemMedChem,2012,7(6),973)等。当然大多数1,2,4,5-四嗪类化合物并不具有抗肿瘤活性。
(三)发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种具有抗人乳腺癌和人肺癌活性的新型四嗪化合物——N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺。
本发明的第二个目的是提供所述N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺的制备方法，该制备方法简便，易于操作，原料易得，且生产成本较低，适于工业化应用。
本发明的第三个目的是提供所述N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺在制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌药物中的应用。
下面对本发明所采用的技术方案做具体说明。
本发明提供了一种新型四嗪化合物，即N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺，其具有下列结构式(Ⅰ)：
本发明还提供了所述的N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的制备方法，所述制备方法包括：将三光气加入有机溶剂A中，-10～12℃搅拌条件下，滴加含有式(Ⅱ)所示的3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪和碱性催化剂的有机溶剂A溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应0.5～20小时后，减压蒸除有机溶剂，再加入有机溶剂B，-10～12℃搅拌条件下，滴加含苯胺的有机溶剂B溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应1～60小时后，反应液经分离纯化得到式(Ⅰ)所示的N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺，所述碱性催化剂为下列之一：三乙胺、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、吡啶或氢氧化钠；
本发明所述制备N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的反应如下列反应式(a)所示，反应式(a)尚未见文献报道：
进一步，所述的3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)与碱性催化剂、三光气、苯胺的投料物质的量之比为1﹕0.1～3﹕0.1～3﹕1～8。
进一步，所述有机溶剂A或有机溶剂B均选自下列之一：二氯甲烷、氯仿或甲苯。所述有机溶剂A或有机溶剂B用量以能够溶解三光气、3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪、碱性催化剂、反应中间体、苯胺即可，优选有机溶剂A总体积用量以式(Ⅱ)所示化合物物质的量计为6-18mL/mmol，其中溶解三光气所用有机溶剂A体积用量以式(Ⅱ)所示化合物物质的量计为1-10mL/mmol；有机溶剂B总体积用量以式(Ⅱ)所示化合物物质的量计为6-18mL/mmol，其中溶解苯胺所用有机溶剂B体积用量以式(Ⅱ)所示化合物物质的量计为1-8mL/mmol。
进一步，反应过程用TLC跟踪检测(展开剂为体积比0.5～20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，以确定反应终点，一般反应时间在0.5～60小时。
进一步，所述的分离纯化采用如下步骤：反应结束后，反应液水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析得到式(Ⅰ)所示的N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺。
更进一步，所述的柱层析的操作步骤具体如下：取蒸除溶剂后的残留物于单口瓶中，加入有机溶剂C将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入残留物质量1～2倍量的柱层析硅胶(优选300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱上样，然后以体积比为0.5～20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂进行洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比0.5～20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示化合物的洗脱液，将洗脱液浓缩干燥，获得式(Ⅰ)所示化合物；所述有机溶剂C为下列之一：石油醚、二氯甲烷、氯仿或乙酸乙酯；所述有机溶剂C用量以能够溶解残留物即可。
本发明所述的有机溶剂A、有机溶剂B、有机溶剂C，所表示的都是指用于反应或柱层析的有机溶剂，这里的字母并没有特指某一些有机溶剂的含义，字母只是为了便于表答清楚，用来区分这些出现在不同的步骤中的有机溶剂。上述有机溶剂A为同一有机溶剂，有机溶剂A、B、或C可以为同一溶剂，也可为不同种溶剂。
本发明还提供一种所述N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)在制备治疗人乳腺癌药物中的应用，优选所述药物为抑制人乳腺癌细胞株MCF-7活性的药物。
本发明还提供一种所述N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)在制备治疗人肺癌药物中的应用，优选所述药物为抑制人肺癌细胞株A-549活性的药物。
本发明所述的N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549具有显著的抑制率，可应用于制备预防或治疗人乳腺癌或人肺癌的药物。
本发明的有益效果主要体现在：(1)提供了一种新型的、具有较好的抗癌(尤其是人乳腺癌和人肺癌)活性的四嗪化合物；(2)提供了该四嗪化合物的制备方法，该制备方法简单，易于操作，原料易得且生产成本较低，适于实用，有望应用于制备预防或治疗肿瘤疾病的药物中。
(四)具体实施方式
本发明结合具体实施例作进一步的说明，以下的实施例是说明本发明的，而不是以任何方式限制本发明。
3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)的制备参照文献(Rao,G.-W.；Hu,W.-X.Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16(14),3702)的方法制备得到。
实施例1：N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的制备
将10mL的氯仿溶解0.297g(1.0mmol)三光气，-10℃磁力搅拌条件下，滴加含有2.363g(10.0mmol)3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)和0.122g(1.0mmol)DMAP的50mL氯仿溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应20小时(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，减压蒸除有机溶剂，再加入50mL氯仿，-10℃磁力搅拌条件下，滴加含0.931g(10.0mmol)苯胺的10mL氯仿溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应60小时后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用(50mL×3)水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析，即取蒸除溶剂后的残留物加入10毫升石油醚溶剂将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入1.0克硅胶(300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱，然后以体积比1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比1：2的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示化合物的洗脱液，收集的洗脱液蒸除溶剂，干燥得到淡黄色固体产物，即N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)，收率32.6％(以3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪物质的量计，下同)，熔点184～186℃。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:8.513(s,2H),7.595-7.612(m,4H),7.478-7.554(m,10H),7.334-7.366(m,4H),7.125-7.155(m,2H).IR(KBr,cm-1)ν:3377,3315,1699,1651,1594,1525,1504,1471,1443,1349,1317,1297,1230,1181,1143,1115,1077,1005,996,916,887,837,785,759,715,692.
实施例2：N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的制备
将100mL的二氯甲烷溶解8.903g(30.0mmol)三光气，12℃磁力搅拌条件下，滴加含有2.363g(10.0mmol)3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)和2.373g(30.0mmol)吡啶的80mL二氯甲烷溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应0.5小时(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，减压蒸除有机溶剂，再加入100mL二氯甲烷，12℃磁力搅拌条件下，滴加含7.450g(80.0mmol)苯胺的80mL二氯甲烷溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应1小时后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用(50mL×3)水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析，即取蒸除溶剂后的残留物加入10毫升二氯甲烷溶剂将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入1.0克硅胶(300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱，然后以体积比20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示化合物的洗脱液，收集的洗脱液蒸除溶剂，干燥得到淡黄色固体产物，即N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)，收率30.8％，熔点184～186℃。1H NMR和IR同实施例1。
实施例3：N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的制备
将40mL的甲苯溶解2.968g(10.0mmol)三光气，0℃磁力搅拌条件下，滴加含有2.363g(10.0mmol)3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)和1.012g(10.0mmol)三乙胺的20mL甲苯溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应4小时(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，减压蒸除有机溶剂，再加入40mL甲苯，0℃磁力搅拌条件下，滴加含1.863g(20.0mmol)苯胺的20mL甲苯溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应30小时后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用(50mL×3)水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析，即取蒸除溶剂后的残留物加入10毫升乙酸乙酯溶剂将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入1.0克硅胶(300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱，然后以体积比10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比10：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示化合物的洗脱液，收集的洗脱液蒸除溶剂，干燥得到淡黄色固体产物，即N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)，收率21.4％，熔点184～186℃。1H NMR和IR同实施例1。
实施例4：N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)的制备
将20mL的甲苯溶解1.484g(5.0mmol)三光气，5℃磁力搅拌条件下，滴加含有2.363g(10.0mmol)3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(Ⅱ)和0.200g(5.0mmol)氢氧化钠的40mL甲苯溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应12小时(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比5：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，减压蒸除有机溶剂，再加入40mL氯仿，0℃磁力搅拌条件下，滴加含3.725g(40.0mmol)苯胺的40mL氯仿溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应20小时后(反应过程采用TLC跟踪检测，展开剂为体积比5：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，反应液用(50mL×3)水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析，即取蒸除溶剂后的残留物加入10毫升氯仿溶剂将其溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入1.0克硅胶(300～400目粗孔(zcx.II)型柱层析硅胶)，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱，然后以体积比5：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂，洗脱，TLC跟踪检测(展开剂为体积比5：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液)，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示的化合物的洗脱液，收集的洗脱液蒸除溶剂，干燥得到淡黄色固体产物，即N1,N4-二苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅰ)，收率43.6％，熔点184～186℃。1H NMR和IR同实施例1。
实施例5：抗癌活性体外测试
(1)将实施例1制得的化合物(Ⅰ)进行了人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生物活性测试。结果显示化合物(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549具有较好的抗癌活性。
测试方法：四氮唑盐(Methyl-Thiazol-Tetrozolium，MTT)还原法。
细胞株：人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549。上述肿瘤细胞株购自中国科学院上海生命科学院细胞库。
实验步骤如下：
1)样品的准备：对于可溶样品，每1mg用40μL DMSO溶解，取2μL用1000μL细胞培养基稀释，使浓度为50μg/mL，再用细胞培养基连续稀释至使用浓度(50μg/mL，5μg/mL，0.5μg/mL)。
2)细胞的培养
a)细胞培养基的配制:每1000mL培养基(RPMI-1640)中含80万单位青霉素，1.0g链霉素，10％灭活胎牛血清。
b)细胞的培养：将肿瘤细胞接种于细胞培养基中，置37℃，5％CO2培养箱中培养，3～5d传代。
c)测定样品对肿瘤细胞生长的抑制作用
将细胞用EDTA-胰酶消化液消化，并用细胞培养基稀释成1×106/mL，加到96孔细胞培养板中，每孔100μL，置37℃，5％CO2培养箱中培养。接种24h后，加入样品(样品终浓度分别为50μg/mL，5μg/mL，0.5μg/mL)，每孔100μL，3个复孔，置37℃，5％CO2培养箱中培养，72h后在细胞培养孔中加入5mg/mL的MTT，每孔10μL，置37℃孵育3h，加入DMSO，每孔150μL，用振荡器振荡，使甲臢完全溶解，用酶标仪在570nm波长下比色。以同样条件用不含样品，含同样浓度DMSO的细胞培养基培养的细胞作为对照，计算样品对肿瘤细胞生长的IC50。测试的结果如表1所示：
表1化合物(Ⅰ)对细胞株MCF-7和A-549生长的抑制作用
(2)参照实施例1，分别以甲胺、邻甲基苯胺、3,4-二甲基苯胺、N-甲基苯胺替代苯胺，合成了化合物N1,N4-二甲基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅲ)，N1,N4-二邻甲苯基-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅳ)，N1,N4-二(3,4-二甲苯基)-3,6-二苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅴ)，N1,N4-二甲基-N1,N4,3,6-四苯基-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪-1,4-二甲酰胺(Ⅵ)。
再根据上述方法，将制得的化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)进行了人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生物活性测试，测试结果表明化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549抑制效果均不明显，化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549的抗癌活性远不如化合物(Ⅰ)。具体结果如表2所示：
表2化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对MCF-7和A-549细胞生长的抑制作用
上述抗癌活性体外测试实验表明：其它4个结构类似的化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生长的抑制作用均不明显。化合物(Ⅰ)对人乳腺癌细胞株MCF-7和人肺癌细胞株A-549生长的抑制作用显著，明显优于化合物(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)和(Ⅵ)。

Claims (4)

1.一种式(Ⅰ)所示二苯基四嗪二甲酰胺化合物的制备方法，其特征在于所述方法为：将三光气加入有机溶剂A中，-10～12℃搅拌条件下，滴加含有式(Ⅱ)所示化合物和碱性催化剂的有机溶剂A溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应0.5～20小时后，减压蒸除有机溶剂，再加入有机溶剂B，-10～12℃搅拌条件下，滴加含苯胺的有机溶剂B溶液，滴完后反应液升至室温，回流反应1～60小时后，反应液经分离纯化得到式(Ⅰ)所示的二苯基四嗪二甲酰胺化合物；所述碱性催化剂为下列之一：三乙胺、4-二甲氨基吡啶、吡啶或氢氧化钠；所述式(Ⅱ)所示化合物与碱性催化剂、三光气、苯胺的投料物质的量之比为1﹕0.1～3﹕0.1～3﹕1～8；
2.如权利要求1所述二苯基四嗪二甲酰胺化合物的制备方法，其特征在于所述有机溶剂A为下列之一：二氯甲烷、氯仿或甲苯；所述有机溶剂B为下列之一：二氯甲烷、氯仿或甲苯。
3.如权利要求1所述二苯基四嗪二甲酰胺化合物的制备方法，其特征在于所述反应液分离纯化的方法为：反应结束后，将反应液水洗，分出有机相，蒸除溶剂后，残留物柱层析得到式(Ⅰ)所示二苯基四嗪二甲酰胺化合物。
4.如权利要求3所述二苯基四嗪二甲酰胺化合物的制备方法，其特征在于所述柱层析方法为：取蒸除溶剂后的残留物用有机溶剂C溶解，获得溶解液，然后向溶解液中加入残留物质量1～2倍量的柱层析硅胶，混匀后，蒸除溶剂，得干燥的残留物与硅胶的混合物，将混合物装柱上样，然后以体积比为0.5～20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂进行洗脱，TLC跟踪检测，展开剂为体积比0.5～20：1的石油醚和乙酸乙酯混合溶液，根据TLC检测收集含式(Ⅰ)所示化合物的洗脱液，将洗脱液浓缩干燥，获得式(Ⅰ)所示二苯基四嗪二甲酰胺化合物；所述有机溶剂C为下列之一：石油醚、二氯甲烷、氯仿或乙酸乙酯。
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