CN107056837A

CN107056837A - 具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物及其合成方法和应用

Info

Publication number: CN107056837A
Application number: CN201610840607.XA
Authority: CN
Inventors: 谢捷明; 王文峰; 游秀华; 吴水发; 邓翠敏; 王哲
Original assignee: Fujian Medical University
Current assignee: Fujian Medical University
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2036-09-22
Also published as: CN107056837B; CN112156098A; CN112156098B

Abstract

本发明涉及一种具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物及其合成方法和应用，所述大黄素季鏻盐衍生物为{10‑[(4,5‑二羟基‑7‑甲基‑9,10‑蒽醌‑2‑基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻，实验证明大黄素季鏻盐衍生物对白血病细胞以及实体瘤细胞具有一定的抑制作用，可以用于制备抗肿瘤药物，本发明具有以下优点：本发明的大黄素季鏻盐衍生物合成方法简单、条件温和；且通过实验表明它对肿瘤细胞具有一定的抑制作用，特别是HL‑60细胞、Molt‑4细胞、人慢性髓系白血病细胞系K‑562细胞、PANC‑1细胞、Bax‑PC3细胞、人肝癌细胞HepG2以及人肺癌细胞A549，亲脂性大黄素季鏻盐具有成为抗癌药物的应用前景。

Description

具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物及其合成方法和应用

技术领域

本发明涉及化合物合成领域，具体涉及一种具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物及其合成方法和应用。

背景技术

大黄素是中药大黄、虎杖等的有效活性成分，因具有平面结构和醌式结构而具有广谱抗癌活性，它对白血病、胃癌、肝癌、胰腺癌等几十种癌细胞都有抑制作用，堪称天然的抗癌明星。但是大黄素对多数癌细胞的抑制活性不足以直接成药(IC50约30-80μM)，因此对大黄素进行化学修饰势所必然。早期有人在大黄素的6位进行化学修饰，引入长碳链季铵盐，发现修饰后可以大大提高大黄素的抗癌活性，如对白血病细胞、淋巴癌细胞、结肠癌细胞等都有很好的抑制作用。但是季鏻盐，特别是亲脂性季鏻盐是否也能提高大黄素的抗癌活性尚未见之报道于本研究领域。因此可以考虑在大黄素的母体上引入季鏻盐，并对经修饰得到的大黄素衍生物进行抗肿瘤活性测试，以便于探究大黄素季鏻盐衍生物是否具有成为抗癌药物的应用前景的可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物及其合成方法和应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物，其特征在于：它为{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基鏻盐，其有如下结结构式：

式中代表阴离子。所述的阴离子只要不与大黄素季鏻离子形成沉淀即可，因而目前通用的阴离子如Cl^-、Br^-、NO₃ ^-等均可用。而本发明的实施例优选Br^-。

本发明合成{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻(3)的合成路线如下所示：

所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的合成方法，其特征在于：它包括以下步骤:

(1)大黄素与1,10-二溴丙烷在K₂CO₃存在下发生Williamsom醚化反应，生成3-溴癸氧基大黄素；

(2)3-溴癸氧基大黄素衍生物与等物质的量的三苯基膦发生亲核取代反应，生成{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。

所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物的合成方法，其特征在于：

(1)将大黄素溶解于溶剂中，加入无水K₂CO₃，加热至回流，接着在回流状态下慢慢滴加1,10-二溴癸烷，回流3.5-5h，其中所述的大黄素、无水K₂CO₃、1,10-二溴癸烷的物质的量之比为1:1:1，之后将反应液冷却至室温，然后真空浓缩除去溶剂，接着向浓缩液中加入水搅拌25-35min，析出固体，抽滤收集固体，即得到3-溴癸氧基大黄素衍生物的粗品，之后将3-溴癸氧基大黄素的粗品经硅胶柱层析分离提纯，即得纯净的3-溴癸氧基大黄素；

(2){10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的合成：取3-溴癸氧基大黄素衍生物溶解于乙二醇单甲醚中，控温100-110℃，待原料全部溶解后加入等物质的量的三苯基膦，反应4.5-5h，之后冷却至室温，真空浓缩除去乙二醇单甲醚，得{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，之后将{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品经硅胶柱层析提纯，即得到{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。

步骤(1)中所述的溶剂为丙酮或乙二醇单甲醚。

步骤(1)中所述的硅胶柱层析分离提纯所用的洗脱剂为二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:2-1:1。

步骤(2)中所述的硅胶柱层析提纯的方法为梯度洗脱，梯度洗脱所用的洗脱剂依次为二氯甲烷、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝50:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝25:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝20:1。

所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗肿瘤药物中的应用。

所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗白血病药物中的应用。

所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗实体瘤药物中的应用。

为了书写方便，采用化合物1、中间产物2和化合物3分别代替大黄素、3-溴癸氧基大黄素、{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。

本发明文中所述的“回流”，就是指在溶剂沸点下回流。

较之现有技术而言，本发明的优点在于：本发明的{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的合成方法简单、条件温和、便于操作；另外，通过抗白血病活性实验(MTT法)实验以及抗实体肿瘤活性实验(SRB法)表明，本发明报道的10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻对肿瘤细胞具有一定的抑制作用，特别是人急性髓系白血病细胞系HL-60细胞、人急性淋巴细胞白血病细胞系Molt-4细胞、人胰腺癌细胞系PANC-1以及Bax-PC3细胞，因此亲脂性大黄素季鏻盐具有成为抗癌药物的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明内容进行详细说明，但本发明不仅仅限于以下实施例：

实施例一：

中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的合成——(a)

取1.6g(5.8mmol)大黄素1溶解于120ml丙酮中，加入800mg(5.8mmol)无水碳酸钾，加热至回流，在回流的状态下慢慢滴加1.30ml(5.8mmol)的1,10-二溴癸烷，回流5h。冷却至室温，旋蒸除去丙酮后加入100ml水搅拌25min，抽滤，得到黄色粉末粗产品，黄色粉末粗产品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:2做洗脱剂的条件下，进行硅胶柱层析分离得到亮黄色固体，即3-溴癸氧基大黄素926mg，产率32.7％。中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的表征数据如下：

1H NMR(400MHz,CDCl3)：12.35(s,1H,Ar-OH),12.17(s,1H,Ar-OH),7.64(d,J＝1.6Hz,1H,Ar-H),7.38(d,J＝2.4Hz,1H,Ar-H),7.11(d,J＝1.6Hz,1H,Ar-H),6.69(d,J＝2.4Hz,1H,Ar-H),4.11(t,J＝6.8Hz,2H,ArOCH2(CH2)9Br),3.44(t,J＝6.8Hz,2H,ArO(CH2)9CH2Br),2.47(s,3H,Ar-CH3),1.92-1.81(m,8H,ArOCH2(CH2)4(CH2)5Br),1.52-1.42(m,8H,ArO(CH2)5(CH2)4CH2Br)；ESI-MSm/z 487.72[M-H]-.

实施例二：

中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的合成——(b)

取3.2g(11.6mmol)大黄素1溶解于240ml乙二醇单甲醚中，加入1600mg(11.6mmol)无水碳酸钾，加热至回流，在回流的状态下慢慢滴加2.60ml(11.6mmol)的1,10-二溴癸烷，回流3.5h。冷却至室温，旋蒸除去乙二醇单甲醚后加入200ml水搅拌35min，抽滤，得到黄色粉末粗产品，黄色粉末粗产品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:1.5做洗脱剂的条件下，进行硅胶柱层析分离得到亮黄色固体，即3-溴癸氧基大黄素1860mg，产率32.8％。中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的表征数据如下：

实施例三：

中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的合成——(c)

取2.4g(8.7mmol)大黄素1溶解于180ml丙酮中，加入1200mg(8.7mmol)无水碳酸钾，加热至回流，在回流的状态下慢慢滴加1.95ml(8.7mmol)的1,10-二溴癸烷，回流4h。冷却至室温，旋蒸除去丙酮后加入150ml水搅拌30min，抽滤，得到黄色粉末粗产品，黄色粉末粗产品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:1做洗脱剂的条件下，进行硅胶柱层析分离得到亮黄色固体，即3-溴癸氧基大黄素1400mg，产率32.9％。中间产物2(3-溴癸氧基大黄素)的表征数据如下：

实施例四：

化合物3({10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(a)

在三口烧瓶中加入3-溴癸氧基大黄素(2)100mg(0.20mmol)，溶解于15ml乙二醇单甲醚，控温100℃。待原料溶解后加入53mg(0.20mmol)三苯基磷，反应4.5h，之后冷至室温后将溶剂乙二醇单甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅胶层析柱上经梯度洗脱得到黄色固体(3)46mg，产率30.7％。洗脱顺序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。产物表征数据如下：

m.p.95-97℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)：12.32(s,1H,Ar-OH),12.16(s,1H,Ar-OH),7.79-7.80(m,9H,P(C6H5)3),7.75-7.73(m,6H,P(C6H5)3),7.63(s,1H,Ar-H),7.35(d,J＝2.4Hz,1H,Ar-H),7.09(s,1H,Ar-H),6.67(d,J＝2.4Hz,1H,Ar-H),4.08(t,J＝6.4Hz,2.0H,ArOCH2(CH2)9P),3.76(m,2.0H,ArO(CH2)9CH2P),2.47(s,3H,Ar-CH3),1.85-1.78(m,4H,ArOCH2CH2(CH2)6CH2CH2P),1.71-1.40(m,12H,ArOCH2CH2(CH2)6CH2CH2P),；ESI-MS671.38(M-Br)+；元素分析C43H44BrO5P，计算值:C 68.71,H 5.90实验值：C 68.92,H 6.70。

实施例五：

化合物3({10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(b)

在三口烧瓶中加入3-溴癸氧基大黄素(2)130mg(0.26mmol)，溶解于15ml乙二醇单甲醚，控温105℃。待原料溶解后加入68.9mg(0.26mmol)三苯基磷，反应4.8h，之后冷至室温后将溶剂乙二醇单甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅胶层析柱上经梯度洗脱得到黄色固体(3)60mg，产率30.8％。洗脱顺序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。产物表征数据如下：

实施例六：

化合物3({10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(c)

在三口烧瓶中加入3-溴癸氧基大黄素(2)200mg(0.40mmol)，溶解于15ml乙二醇单甲醚，控温110℃。待原料溶解后加入106mg(0.40mmol)三苯基磷，反应5h，之后冷至室温后将溶剂乙二醇单甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅胶层析柱上经梯度洗脱得到黄色固体(3)90mg，产率30.0％。洗脱顺序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。产物表征数据如下：

实施例七：

化合物3抗白血病活性实验(MTT法)：

分别取对数生长期的人急性髓系白血病细胞系HL-60细胞、人急性淋巴细胞白血病细胞系Molt-4细胞和人慢性髓系白血病细胞系K-562细胞，接种于96孔培养板上，每孔接种量分别为12000/120μL、8000/120μL和30000/120μL。实验设药物实验组、阴性对照组和空白对照孔。药物实验组每孔加不同浓度的化合物3及大黄素溶液40μL(化合物母液用营养液稀释)，每个浓度做3个复孔；阴性对照组每孔加营养液40μL，共设6个复孔；空白对照孔只加营养液200μL，用于仪器调零。在常规培养条件下，作用72h后，每孔加入20μL MTT溶液(浓度为5mg/mL，用PBS配制，pH＝7.4)，继续培养4h，离心弃上清，每孔加二甲基亚砜(DMSO)150μL，震荡5min，待结晶完全溶解后，用酶标仪(BIO-RAD产品)在570nm波长处测定每个小孔的吸光度值(A₅₇₀)，各组取平均值，计算抑制率：IR＝(1－实验组A₅₇₀/对照组A₅₇₀)×100％。用SPSS12.0进行统计学分析，并计算IC₅₀。实验重复一次，结果如表1、表2、表3和表4所示。

实施例八：

化合物3抗实体肿瘤活性实验(SRB法)：

分别取对数生长期的人胰腺癌细胞系PANC-1和Bax-PC3细胞、人肝癌细胞HepG2及人肺癌细胞A549接种于96孔培养板上，每孔接种量分别为3500/100μL和8000/100μL、3500/100μL及4000/100μL。实验设药物实验组、阴性对照组和空白对照孔。药物实验组分为化合物3组及大黄素组，分别加不同浓度的化合物3及大黄素溶液100μL(化合物母液用营养液稀释)，每个浓度做3个复孔；阴性对照组每孔加营养液100μL，共设6个复孔；空白对照孔只加营养液200μL，用于仪器调零。在常规培养条件下，作用72h后，取出培养板，弃上清液、空干水分，每孔加100μL 4℃预冷的10％三氯醋酸，4℃放置lh以上；取出培养板用双蒸水洗涤4遍，空干水分，每孔加入0.4％的SRB(磺酰罗丹明B)溶液50μL，室温下静置染色30min；用1％的醋酸洗涤4遍，空干水分，每孔加入150μL10mmol·L^-1Tris溶液，在平板振荡器上振荡5min，使之完全溶解，用酶标仪在515nm波长处测定每个小孔的吸光度值(A₅₁₅)，各组取平均值，计算抑制率：IR＝(1－实验组A₅₇₀/阴性对照组A₅₇₀)×100％。用SPSS 12.0进行统计学分析，并计算IC₅₀，实验重复一次，结果如表1、表2、表3和表4所示。

表1 不同浓度的化合物3对肿瘤细胞的增殖抑制作用(n＝3)

表2 不同浓度的化合物3对肿瘤细胞的增殖抑制作用(n＝3)

表3 不同浓度的大黄素对肿瘤细胞的增殖抑制作用(n＝3)

表4 化合物3及大黄素对肿瘤细胞的半数抑制浓度

*：与大黄素对相应细胞的IC₅₀相比，P<0.01

上述实验结果表明，本发明所述的化合物3对人白血病细胞系(HL-60、MOLT-4和K-562)及人实体瘤细胞系(PANC-1和Bax-PC3、HepG2及A549)均具有显著的增殖抑制作用，且抑制作用强于母体化合物大黄素，并呈剂量依赖性；作用72h，化合物3的IC₅₀为0.25μmol/L至0.58μmol/L，也强于母体化合物大黄素(31.17μmol/L至40.68μmol/L)，说明化合物3具有抗肿瘤作用。因此，本发明所述的化合物3可用于制备抗肿瘤药物。另外，本发明的化合物3对其他的肿瘤细胞系也具有一定的抑制作用，而不仅仅局限于HL-60细胞、Molt-4细胞、K-562细胞、HepG2细胞、A549细胞、PANC-1细胞以及Bax-PC3细胞。

Claims

1.一种具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐，其特征在于：它为{10-[(4,5-二羟基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基鏻盐，其有如下结结构式：

式中代表阴离子。

2.根据权利要求1所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐，其特征在于：所述的表示Br^-、Cl^-、NO₃ ^-。

3.根据权利要求1或2所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的合成方法，其特征在于：它包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物的合成方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶剂为丙酮或乙二醇单甲醚。

6.根据权利要求4所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐衍生物的合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硅胶柱层析分离提纯所用的洗脱剂为二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:2-1:1。

7.根据权利要求4所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的合成方法，其特征在于：步骤(2)中所述的硅胶柱层析提纯的方法为梯度洗脱，梯度洗脱所用的洗脱剂依次为二氯甲烷、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝50:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝25:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝20:1。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗肿瘤药物中的应用。

9.根据权利要求8所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗白血病药物中的应用。

10.根据权利要求8所述的具有抗肿瘤活性的大黄素季鏻盐的应用，其特征在于：在制备抗实体瘤药物中的应用。