CN107739367B - 含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物及其合成方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的合成及应用，属于生物有机合成领域。本发明在萘酰亚胺母体上引入三聚氯氰衍生物，可以有效避免耐药性，提高抗肿瘤效果。本发明所述的含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物，是用不同的环胺基团取代萘酐末端的Br，研究药物分子的构效关系；用不同的脂肪胺、芳香胺或醇对三聚氯氰修饰，研究药物分子的构效关系；以氨乙基哌嗪为桥链，将修饰的萘酐与三聚氯氰衍生物通过取代反应连接在一起，合成具有抗肿瘤效果的新型含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物。

Description

含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物及其合成方法和应用
技术领域
本发明涉及一类含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物、合成及应用，属于生物有机合成领域。
背景技术
许多药物会因长期使用产生耐药性而失效，抗癌药也是如此。所以避免耐药性是我们需要克服的一大困难。科研工作者发现，在多靶点抗癌药物中，通过分子杂交将不同的药效团连接在一个分子基团上，可以有效避免耐药性。三聚氯氰是许多农药医药的中间体。六甲蜜胶，三个Cl分别被二甲胺取代，具有抗肿瘤作用。Byung Jun Ryu等人合成了一系列吲哚-三嗪衍生物，经过高通量筛选得到KY-04031可以作为新的PAK4抑制剂。氨乙基哌嗪是有机原料和医药的原料，因含有较多N原子，更容易与DNA发生作用。Alireza Aliabadi等人合成了含有氨乙基哌嗪的萘酰亚胺衍生物，是潜在的治疗抗阿尔茨海默病的乙酰胆碱酯酶抑制剂，取代基为3-OCH3具有最高的抑制效果(IC50＝0.26μM)。萘酰亚胺具有平面刚性结构、大π共轭体系、结构可修饰等优点，是DNA嵌入剂的典型嵌入母体。
发明内容
本发明提供一类含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的合成及应用。在萘酰亚胺母体上以氨乙基哌嗪做桥链引入不同三聚氯氰取代基团设计合成了一系列三聚氯氰取代的萘酰亚胺衍生物，可以有效避免耐药性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物，其化学分子结构通式S如下：
R＝Cl,
通式S中:
R’选自N位取代的哌啶基、吗啉基、硫代吗啉基、吡咯烷基。
R选自氯原子、正丁胺基、N,N-二甲胺基、甲氧基、环乙胺基、叔丁胺基、N,N-二甲基乙二胺基、N,N-二甲基丙二胺基、N,N-二乙基丙二胺基、哌嗪基、苯胺基。
本发明提供上述含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的制备方法。
方案一：以4-溴-1,8萘酐为起始原料，先与不同的环胺R1发生溴代反应得到4-R’-1,8-萘酐中间体，再与氨乙基哌嗪经氨基缩合反应得到N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐，然后与三聚氯氰经取代生成N-(2’-(4’-(3,5’-二氯-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-R’-1,8-萘酰亚胺，最后与脂肪胺、芳香胺或醇R2生成三聚氯氰双取代的萘酰亚胺类目标化合物。
方案二：一方面以4-溴-1,8萘酐为起始原料，先与不同的环胺R1发生溴代反应得到4-R’-1,8-萘酐中间体，再与氨乙基哌嗪经氨基缩合反应得到N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐；另一方面，三聚氯氰与脂肪胺、芳香胺或醇R2经取代反应生成三聚氯氰单取代衍生物；最后，N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐与三聚氯氰单取代衍生物发生取代反应生成三聚氯氰双取代的萘酰亚胺类目标化合物。
所述R1选自哌啶、吗啉、硫代吗啉、吡咯烷，R2选自正丁胺、二甲胺、甲醇、环乙胺、叔丁胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二乙基丙二胺、哌嗪、苯胺。
上述含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的合成路线如下：
方案一：
方案二：
本发明提供上述含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物在抑制癌细胞药物中的应用。所述的癌细胞株为HepG2(人肝癌细胞)、Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)，正常对照细胞株是RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞)。
上述合成的含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物用MTT比色法对HepG2(人肝癌细胞)、Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)和RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞)进行体外抑制肿瘤细胞生长活性的测定，结果表明，该类化合物对肝癌、宫颈癌、乳腺癌、肺癌等癌细胞具有抑制生长的效果。
用MTT比色法将HepG2(人肝癌细胞)、Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)和RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞)以5×103个细胞/孔接种于96孔板内，培养24h后加入梯度浓度药液200μL/孔，对每个肿瘤细胞株，设置5个复孔，另设无细胞调零孔；肿瘤细胞在37℃、5％CO2条件下培养24h后，加20μL的MTT液继续培养4h后，用移液枪小心地吸出上清液，加入DMSO溶解结晶，然后用酶标仪测OD490值，利用寇式改良法计算被测物对癌细胞生长的IC50值。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
N-(2’-(4’-(3,5’-二氯-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S1)的合成
(1)中间体4-R’基-1.8-萘酐的合成：
4-哌啶基-1.8-萘酐(中间体1)的合成：
在无水两口瓶中，40mL乙二醇单甲醚作溶剂，再加入4.5g(16.3mmol)的4-溴-1,8萘酐，常温搅拌10min。加入2.5mL(25.3mmol)哌啶，回流4h后结束，冷却至室温，将反应液倒入含冷水的烧杯中，析出沉淀，抽滤，干燥，得黄色固体4.33g，产率：94.5％。熔点：176.0-177.5℃。
(2)中间体N-(2’-哌嗪基乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：
N-(2’-哌嗪基乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐(中间体2)的合成:
取2.81g(10.0mmol)4-哌啶基-1,8-萘酐置于100mL两口圆底烧瓶中，30mL无水乙醇作溶剂，搅拌15min，再加入氨乙基哌嗪1.31mL(10.0mmol)，油浴回流4小时，冷却至室温，转移至盛有冷水的烧杯中，析出黄色沉淀，抽滤、洗涤、烘干，得到3.33g中间体2，产率84.9％。
(3)终产物N-(2’-(4’-(3,5’-二氯-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S1)的合成：
称取2.21g(12.0mmol)三聚氯氰加入两口圆底烧瓶中，再加入25mL四氢呋喃作为溶剂，冰水浴搅拌5min，再分批加入中间体23.92g(10.0mmol)，继续搅拌20min，再加入2.02g(24.0mmol)NaHCO3，0℃反应4小时，TLC跟踪至反应结束，倒入冰水中，有黄色沉淀析出，抽滤、洗涤然后烘干，柱层析提纯(洗脱液CH2Cl2：CH3COOC2H5＝2：1)，得黄色固体3.80g，产率：70.4％。熔点：189.7-191.2℃。
+ESI MS(M+H):C26H27Cl2N7O2，计算值：539.1603，实测值：539.1675。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.58(dd,J＝7.2,0.8Hz,1H),8.51(d,J＝8.1Hz,1H),8.42(dd,J＝8.4,0.8Hz,1H),7.71(dd,J＝8.2,7.5Hz,1H),7.21(d,J＝8.1Hz,1H),4.37(t,J＝6.7Hz,2H),3.93–3.82(m,4H),3.35–3.21(m,4H),2.79(t,J＝6.7Hz,2H),2.73–2.64(m,4H),1.98–1.85(m,4H),1.81–1.71(m,2H).
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ170.18(s),164.56(s),164.05(s),163.74(s),157.39(s),132.69(s),131.01(s),130.72(s),129.95(s),126.24(s),125.35(s),122.97(s),115.69(s),114.71(s),58.33(s),55.51(s),54.53(s),52.63(s),44.24(s),37.12(s),26.22(s),24.33(s),18.44(s).
实施例2
N-(2’-(4’-(3’-氯-5’-正丁胺基-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S2)的合成
取0.54g(1.0mmol)实施例1S1置于两口圆底烧瓶中，25mL四氢呋喃作溶剂，室温搅拌5min，分批加入0.10mL(1.0mmol)正丁胺溶液，搅拌下最后加入0.17g(2.0mmol)NaHCO3，回流搅拌3h，TLC跟踪至反应结束，冷却至室温，倒入冰水中，有黄色沉淀析出，抽滤、洗涤然后烘干，柱层析提纯(洗脱液CH2Cl2：CH3COOC2H5：TEA＝400：100：1)，得黄色固体0.31g，产率：53.7％。熔点：209.5-210.4℃。
+ESI MS(M+H):C30H37ClN8O2，计算值：576.2728，实测值：576.2815。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.61(d,J＝7.2Hz,1H),8.53(d,J＝8.1Hz,1H),8.44(d,J＝8.3Hz,1H),7.72(t,J＝7.9Hz,1H),7.22(d,J＝8.1Hz,1H),4.40(t,J＝6.7Hz,2H),4.05–3.78(m,4H),3.41(dd,J＝13.0,6.6Hz,2H),3.33–3.21(m,4H),2.79(t,J＝6.6Hz,2H),2.67(d,J＝17.2Hz,4H),1.93(dd,J＝10.4,5.5Hz,4H),1.78(d,J＝4.7Hz,2H),1.63–1.54(m,2H),1.48–1.39(m,2H),0.98(t,J＝7.3Hz,3H).
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.89(s),165.57(s),164.58(s),164.39(s),164.07(s),157.36(s),132.66(s),131.00(s),130.65(s),130.00(s),126.32(s),125.34(s),123.10(s),115.88(s),114.73(s),55.71(s),54.54(s),53.12(d,J＝10.2Hz),52.75(s),43.48(s),40.58(s),37.22(s),31.38(s),29.66(s),26.23(s),24.34(s),19.94(s),13.72(s),8.11(s).
实施例3
N-(2’-(4’-(3’-氯-5’-N,N-二甲基胺基-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S3)的合成
(1)中间体2,4-二氯-6-R-1,3,5-三嗪的合成：
2,4-二氯-6-(N,N-二甲基氨基)-1,3,5-三嗪(中间体3)的合成:
称取2.21g(12.0mmol)三聚氯氰置于两口圆底烧瓶中，15mL丙酮作溶剂，冰水浴搅拌5min后分批加入二甲胺(33％水溶液)1.36mL(10.0mmol)，继续搅拌20min，再加入1.66g(12.0mmol)K2CO3，0℃反应2小时，TLC跟踪，倒入冰水中，有沉淀析出，抽滤、洗涤、干燥，得白色固体1.57g，产率：81.3％。熔点：122.5-123.5℃。
(2)终产物N-(2’-(4’-(3’-氯-5’-N,N-二甲基胺基-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S3)的合成：
取0.40g(2.1mmol)中间体3置于两口圆底烧瓶中，加入25mL四氢呋喃作溶剂，室温搅拌5min，分批加入0.78g实施例1中间体2，最后加入0.35g(4.2mmol)NaHCO3，回流搅拌4h，TLC跟踪至反应结束，冷却至室温，将反应液倒入冰水中，有黄色沉淀析出，抽滤、洗涤、烘干，柱层析提纯(洗脱液CH2Cl2：CH3COOC2H5＝3：1)，得黄色固体0.70g，产率：64.2％。熔点：220.2-221.5℃。
+ESI MS(M+H):C28H33ClN8O2，计算值：548.2415，实测值：548.2490。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.57(d,J＝7.2Hz,1H),8.50(d,J＝8.1Hz,1H),8.41(d,J＝8.4Hz,1H),7.69(t,J＝7.8Hz,1H),7.19(d,J＝8.1Hz,1H),4.36(t,J＝6.8Hz,2H),3.79(s,4H),3.25(s,4H),3.13(d,J＝12.0Hz,6H),2.75(t,J＝6.8Hz,2H),2.63(s,4H),1.90(d,J＝4.7Hz,4H),1.75(d,J＝4.9Hz,2H).
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.22(s),165.11(s),164.54(s),164.10(d,J＝17.7Hz),157.32(s),132.62(s),130.79(d,J＝43.3Hz),129.97(s),126.29(s),125.32(s),123.07(s),115.86(s),114.71(s),58.30(s),55.73(s),54.53(s),53.00(d,J＝47.1Hz),43.48(s),37.23(s),36.36(s),26.22(s),24.33(s),18.40(s).
实施例4
N-(2’-(4’-(3’-氯-5’-甲氧基-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S4)的合成
(1)2,4-二氯-6-甲氧基-1,3,5-三嗪(中间体4)的合成：
除用甲醇代替二甲胺，并且直接作溶剂外，其它操作同实施例3中间体3的合成，得白色固体，产率：76.3％。熔点：88.2-90.1℃。
(2)终产物N-(2’-(4’-(3’-氯-5’-甲氧基-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-哌啶基-1,8-萘酰亚胺(S4)的合成：
除用甲醇中间体4代替中间体3外，其它操作同实施例3S3的合成，得黄色固体0.72g，产率：67.9％。熔点：187.1-188.7℃。
+ESI MS(M+H):C27H30ClN7O3，计算值：535.2099，实测值：535.2177。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.57(d,J＝7.2Hz,1H),8.50(d,J＝8.1Hz,1H),8.41(d,J＝8.4Hz,1H),7.69(t,J＝7.8Hz,1H),7.19(d,J＝8.1Hz,1H),4.36(t,J＝6.7Hz,2H),3.97(s,3H),3.84(s,4H),3.25(s,4H),2.76(t,J＝6.7Hz,2H),2.66(s,4H),1.90(d,J＝4.6Hz,4H),1.75(d,J＝4.8Hz,2H).
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ170.96(d,J＝11.1Hz),165.22(s),164.59(s),164.08(s),157.39(s),132.68(s),131.01(s),130.69(s),130.01(s),126.33(s),125.37(s),123.09(s),115.86(s),114.76(s),58.35(s),55.65(s),54.98(s),54.57(s),52.83(d,J＝31.3Hz),43.97(d,J＝22.5Hz),37.24(s),26.25(s),24.36(s),18.44(s).
表征1：紫外吸收光谱
本实验对S系列全部化合物进行了测试，表1为紫外光谱数据。
表1化合物S1-S4紫外可见吸收光谱数据
Tab.1 UV-vis spectra data of S1-S4
应用例1：体外抗肿瘤活性抑制实验
本章实验选用HepG2(人肝癌细胞)、Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)和RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞)五种细胞对目标化合物S1-S4进行测试，其中RAW264.7是正常细胞，做阳性对照。采用MTT法计算相应的IC50值。
表2化合物S1-4对HepG2，Hela，MCF-7，A549和RAW264.7细胞株的IC50值
Tab.2 The values of IC50of compounds S1-4against HepG2,Hela,MCF-7,A549and RAW264.7
如表2所示，合成化合物S1-S4对于四种癌细胞株均在微摩尔级别有一定程度的抑制活性，而对正常细胞细胞毒性较低。化合物对不同类型癌细胞表现出不同的选择性。在四种癌细胞株中，化合物S3对乳腺癌细胞株MCF-7表现出最高抑制活性(IC50＝20.56μΜ)。HepG2，Hela，A549的IC50值分别是MCF-7的1.5倍，1.9倍，1.5倍，而正常细胞RAW264.7的IC50值是MCF-7的2.5倍，化合物S4对HepG2，MCF-7、A549三种癌细胞株均表现出最高抑制活性，IC50值分别是18.21μΜ，16.78μΜ，17.85μΜ，而对正常细胞RAW264.7的IC50值远远超过对癌细胞的IC50，约是HepG2、MCF-7、A549的2倍，选择性最高。

Claims (4)

1.一类抗癌含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物，其特征在于该化合物具有通式S的化学结构式：
通式S中:
R’选自N位取代的哌啶基、N位取代的吗啉基、N位取代的硫代吗啉基、N位取代的吡咯烷基；
R选自氯原子、正丁氨基、N,N-二甲氨基、甲氧基、环乙氨基、叔丁氨基、N,N-二甲基乙二氨基、N,N-二甲基丙二氨基、N,N-二乙基丙二氨基、哌嗪基、苯氨基。
2.如权利要求1所述的含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的制备方法，方案一：以4-溴-1,8萘酐为起始原料，先与不同的环胺R1发生溴代反应得到4-R’-1,8-萘酐中间体，再与氨乙基哌嗪经氨基缩合反应得到N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐，然后与三聚氯氰经取代生成N-(2’-(4’-(3,5’-二氯-2’,4’,6’-三嗪基)哌嗪基)乙基)-4-R’-1,8-萘酰亚胺，最后与脂肪胺、芳香胺或醇R2生成三聚氯氰双取代的萘酰亚胺类目标化合物；方案二：一方面以4-溴-1,8萘酐为起始原料，先与不同的环胺R1发生溴代反应得到4-R’-1,8-萘酐中间体，再与氨乙基哌嗪经氨基缩合反应得到N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐；另一方面，三聚氯氰与脂肪胺、芳香胺或醇R2经取代反应生成三聚氯氰单取代衍生物；最后，N-(2’-哌嗪基乙基)-4-R’-1,8-萘酐与三聚氯氰单取代衍生物发生取代反应生成三聚氯氰双取代的萘酰亚胺类目标化合物；
所述R1选自哌啶、吗啉、硫代吗啉、吡咯烷，R2选自正丁胺、二甲胺、甲醇、环乙胺、叔丁胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二乙基丙二胺、哌嗪、苯胺。
3.如权利要求1所述的含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物在制备抑制癌细胞药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于所述的癌细胞为人肝癌细胞HepG2、人宫颈癌细胞Hela、人乳腺癌细胞MCF-7、人肺癌细胞A549。
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