CN107868063A

CN107868063A - 一种四氢苯并噻唑‑2‑丙酮肟衍生物及其制备方法和应用

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Publication number: CN107868063A
Application number: CN201711362809.9A
Authority: CN
Inventors: 李洪爽; 张瑞泽; 夏成才; 段桂运
Original assignee: Taishan Medical University
Current assignee: Taishan Medical University
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-04-03
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: CN107868063B

Abstract

本发明公开了一种四氢苯并噻唑‑2‑丙酮肟衍生物及其制备方法和应用，结构通式为R为以下基团中任意一种：4‑甲基苯基、苯基、2‑甲基苯基、3‑甲基苯基、2,5‑二甲基苯基、3,5‑二甲基苯基、4‑正丙基苯基、4‑叔丁基苯基、4‑甲氧基苯基、3‑甲氧基苯基、3,4,5‑三甲氧基苯基、3‑联苯基、4‑三氟甲氧基苯基、3‑氟苯基、4‑氟苯基、4‑氯苯基、3‑氯苯基、3,5‑二(三氟甲基)苯基、3‑氯‑4‑甲基苯基、3‑呋喃基、3‑噻吩基、2‑吡啶基、4‑吡啶基、2‑喹啉基、6‑喹啉基。该四氢苯并噻唑‑2‑丙酮肟衍生物抗肿瘤活性较高，适用于制备抗肿瘤药物，其制备方法具有原料廉价易得、步骤精短、反应高效的特点。

Description

一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种化合物及其制备方法，尤其涉及一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

癌症是机体无法控制细胞无限增殖而引起的恶性疾病。在中国，由于吸烟、乙肝感染、人口老龄化以及环境污染等因素，癌症的发病率和致死率均持续增长。中国医学科学院肿瘤医院赫捷院士、国家癌症中心陈万青教授发布的《Cancer statistics in China,2015》显示：癌症已经成为中国最主要的死亡原因，其中发病率、致死率最高的癌症是肺癌，胃癌、食管癌、肝癌的发病率和致死率紧随其后。

化学治疗在癌症的治疗中一直处于主导地位。在不断涌现的新型化学治疗药物中，杂环类小分子化合物由于其良好的理化性质和成药性质，已经成为当今新药研发的热点。据统计，在全球新上市的抗肿瘤药物中约有90％以上属于杂环化合物。尽管这些化合物为癌症的预防和治疗发挥了积极作用，但是普遍存在着代谢不稳定、毒副作用大、易耐药、治疗后易转移、易复发等诸多问题，因此设计和合成低毒、体内活性好、理化性质最优化且作用机制新颖的小分子抗肿瘤药物，将具有重要的实践指导作用和社会应用价值。

噻唑作为一种杂环优势结构骨架，表现出广泛的生物学活性，如α-葡萄糖苷酶抑制剂、抗HIV-1、抗黑色素生成、抗菌、抗炎、抗结核、清除自由基等。近年来，噻唑衍生物作为新型抗肿瘤药物已经吸引了药物化学工作者的极大兴趣。然而目前抗肿瘤效果较好的噻唑类衍生物依然有限，因此很有必要开发更多新型高效的噻唑类抗肿瘤药物。

发明内容

本发明提供了一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物及其制备方法和应用，以解决噻唑类衍生物抗肿瘤效果的问题。

第一方面，本发明提供了一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物，结构通式如下所示：

其中，R为以下基团中任意一种：4-甲基苯基、苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、2,5-二甲基苯基、3,5-二甲基苯基、4-正丙基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、3-联苯基、4-三氟甲氧基苯基、3-氟苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、3-氯苯基、3,5-二(三氟甲基)苯基、3-氯-4-甲基苯基、3-呋喃基、3-噻吩基、2-吡啶基、4-吡啶基、2-喹啉基、6-喹啉基。

第二方面，本发明还提供了一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)2-氯环己酮和硫代甲酰胺在无水碳酸镁作用下、于1,4-二氧六环中反应，生成4,5,6,7-四氢苯并噻唑，反应式如下：

(2)4,5,6,7-四氢苯并噻唑和化合物3发生自由基串联式反应，生成化合物4,反应式如下：

(3)化合物4与盐酸羟胺在氢氧化钾作用下、于甲醇中进行脱水反应，生成化合物1，即四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物，反应式如下：

可选地，步骤(2)中，采用银盐为催化剂、过硫酸盐为氧化剂，在丙酮/水或二氯甲烷/水的溶剂体系下，4,5,6,7-四氢苯并噻唑和化合物3发生自由基串联式反应，生成化合物4。

可选地，所述银盐为AgNO₃、Ag₂O、Ag₂CO₃或AgBF₄；所述过硫酸盐为K₂S₂O₈或Na₂S₂O₈。

可选地，所述银盐AgBF₄，所述过硫酸盐为K₂S₂O₈，所述溶剂体系为体积比为1:1的二氯甲烷/水混合溶剂。

可选地，化合物3的制备方法如下：

化合物2在EtMgBr/Ti(i-PrO)₄作用下、于无水四氢呋喃中反应，生成化合物3，反应式如下：

可选地，硫代甲酰胺的制备方法如下：

第二方面，本发明还提供了四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物抗肿瘤活性较高，适用于制备抗肿瘤药物。

(2)本发明提供的四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的制备方法：以2-氯环己酮为起始原料，与硫代甲酰胺进行分子间环合(脱水、脱氯化氢)得到4,5,6,7-四氢苯并噻唑，4,5,6,7-四氢苯并噻唑与环丙醇发生自由基串联式反应，生成化合物4，最后，化合物4与盐酸羟胺在强碱作用下经分子间脱水得到四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物，具有反应原料廉价易得、步骤精短、反应高效的特点。

(3)采用银盐为催化剂，过硫酸盐为氧化剂，在丙酮/水或二氯甲烷/水的溶剂体系下，4,5,6,7-四氢苯并噻唑和化合物3发生自由基串联式反应，高效构建酮羰基取代的关键中间体化合物4，同时具有较高收率，为后续四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的合成及其抗肿瘤活性评价工作奠定了基础。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的为化合物4a的¹H NMR谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物及其合成方法和应用，以解决噻唑类衍生物抗肿瘤效果的问题。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物(化合物1a)，即3-(4,5,6,7-四氢苯并[d]噻唑-2-基)-1-(4-甲基苯基)-1-丙酮肟，其结构式如下所示：

化合物1a的合成路线如下所示：

化合物1a的具体合成方法包括以下步骤：

(1)硫代甲酰胺的合成：于100mL圆底烧瓶中，加入7.25mL(182mmol)甲酰胺溶于50mL 1,4-二氧六环中，随后于30min内分批次加入8.65g(38.85mmol)五硫化二磷，搅拌下油浴加热至100℃回流2h。反应完毕，反应液冷却至室温，将所得溶液倾入至干燥的烧瓶中，浓缩，产物无需纯化，直接用于下一步反应。

(2)化合物3a(1-(4-甲基苯基)环丙醇)的合成：于250mL四口烧瓶中，加入1.50g(10mmol)化合物2a(对甲基苯甲酸甲酯)，溶于50mL无水四氢呋喃中，随后加入3.82mL(14mmol)钛酸异丙酯。混合液于冰浴下冷却至0℃，氮气保护下逐滴加入13.98mL(28mmol)2M的乙基溴化镁溶于四氢呋喃的溶液，30min内滴加完毕。反应液升至室温反应24h。反应完毕，滴加80mL水萃灭，固体过滤，滤液用乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，50mL水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝50:1]，得化合物3a为浅黄色油状物1.11g，产率71.2％。¹H NMR(400MHz，CDCl3)，δ：7.05-7.32(m，4H)；2.37(s，3H)；1.22-1.30(m，2H)；1.00-1.10(m，2H)。ESI-MS，m/z：149.23[M+H]⁺。

(3)4,5,6,7-四氢苯并噻唑的合成：于250mL圆底烧瓶中，将48.28g(364mmol)2-氯环己酮溶于150mL 1,4-二氧六环中，随后加入15.1g(179mmol)无水碳酸镁及44.48g(728mmol)硫代甲酰胺，反应混合液在100℃回流24小时。反应完毕，冷却至室温，加入80mL5％氢氧化钠溶液，抽滤，滤液减压浓缩至少量后，加入150mL的水，乙酸乙酯萃取(75mL×4)，无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝50:1]，得4,5,6,7-四氢苯并噻唑为浅黄色油状物26.4g，产率52.1％。¹H NMR(300MHz，CDCl₃)，δ：8.58(s，1H)；2.79-2.83(m，4H)；1.25-1.37(m，4H)。ESI-MS，m/z：140.14[M+H]⁺。

(4)化合物4a(3-(4,5,6,7-四氢苯并[d]噻唑-2-基)-1-(4-甲基苯基)-1-丙酮)的合成：于100mL圆底烧瓶中，加入0.50g(3.6mmol)4,5,6,7-四氢苯并噻唑和0.80g(5.4mmol)化合物3a，溶于10mL 1,2-二氯乙烷和10mL水中，随后依次加入3.89g(14.4mmol)过硫酸钾和140mg(0.72mmol)四氟硼酸银，氮气环境下于室温反应12h。反应完毕，加入50mL水萃灭，乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝50:1]，得化合物4a为无色油状物0.78g，产率75.9％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)，δ：7.91(d，J＝8.0Hz，2H)；7.27(d，J＝7.6Hz，2H)；3.47-3.51(m，2H)；3.36-3.39(m，2H)；2.73-2.76(m，4H)；2.42(s，3H)；1.83-1.88(m，4H)。ESI-MS，m/z：286.34[M+H]⁺。

(5)化合物1a的合成：于50mL圆底烧瓶中，加入0.90g(3.15mmol)化合物4a，溶于10mL甲醇中，随后加入0.44g(6.33mmol)盐酸羟胺和2mL 50％的氢氧化钾溶液。反应液加热回流3h，TLC[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝6:1]检测反应。反应完毕，冷却至室温，加入5mL 2N的盐酸溶液，乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，40mL水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝40:1]，得化合物1a为浅黄色油状物0.81g，产率85.6％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)，δ：9.31(s，1H)；7.39(d，J＝8.0Hz，2H)；7.15(d，J＝8.0Hz，2H)；3.48-3.52(m，2H)；3.37-3.41(m，2H)；2.73-2.77(m，4H)；2.42(s，3H)；1.84-1.89(m，4H)。ESI-MS，m/z：300.96[M+H]⁺。

实施例2

一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物(化合物1s)，即3-(4,5,6,7-四氢苯并[d]噻唑-2-基)-1-(3-氯4-甲基苯基)-1-丙酮肟，其结构式如下所示：

化合物1s的合成路线如下所示：

化合物1s的具体合成方法包括以下步骤：

(1)硫代甲酰胺的合成：如实施例1所示。

(2)化合物3s(1-(3-氯-4-甲基苯基)环丙醇)的合成：于250mL四口烧瓶中，加入10mmol化合物2s，溶于50mL无水四氢呋喃中，随后加入3.82mL(14mmol)钛酸异丙酯。混合液于冰浴下冷却至0℃，氮气保护下逐滴加入13.98mL(28mmol)2M的乙基溴化镁溶于四氢呋喃的溶液，30min内滴加完毕。反应液升至室温反应24h。反应完毕，滴加80mL水萃灭，固体过滤，滤液用乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，50mL水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝50:1]，得化合物3s为浅黄色油状物1.27g，产率69.5％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)，δ：7.46-7.48(m，2H)；7.34(dd，J＝8.0，1.6Hz，1H)；2.35(s，3H)；1.24-1.31(m，2H)；1.01-1.08(m，2H)。ESI-MS，m/z：183.15[M+H]⁺。

(3)4,5,6,7-四氢苯并噻唑的合成：如实施例1所示。

(4)化合物4s(3-(4,5,6,7-四氢苯并[d]噻唑-2-基)-1-(3-氯4-甲基苯基)-1-丙酮)的合成：于100mL圆底烧瓶中，加入0.50g(3.6mmol)4,5,6,7-四氢苯并噻唑和5.4mmol化合物3s，溶于10mL 1,2-二氯乙烷和10mL水中，随后依次加入3.89g(14.4mmol)过硫酸钾和140mg(0.72mmol)四氟硼酸银，氮气环境下于室温反应12h。反应完毕，加入50mL水萃灭，乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝50:1]，得化合物4s为无色油状物0.75g，产率65.1％。¹H-NMR(300MHz,CDCl₃)，δ：7.52(s，1H)；7.39(d，J＝7.8Hz，1H)；7.16(d，J＝7.8Hz，1H)；3.19-3.24(m，4H)；2.69-2.75(m，4H)；2.35(s，3H)；1.80-1.85(m，4H)。ESI-MS，m/z：320.18[M+H]⁺。

(5)化合物1s的合成：于50mL圆底烧瓶中，加入3.15mmol化合物4s，溶于10mL甲醇中，随后加入0.44g(6.33mmol)盐酸羟胺和2mL 50％的氢氧化钾溶液。反应液加热回流3h，TLC[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝6:1]检测反应。反应完毕，冷却至室温，加入5mL 2N的盐酸溶液，乙酸乙酯萃取(50mL×3)，有机相合并，40mL水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液减压浓缩，柱层析纯化[v(石油醚)：v(乙酸乙酯)＝40:1]，得化合物1s为浅黄色油状物0.83g，产率78.7％。¹H NMR(300MHz，CDCl₃)，δ：9.59(s，1H)；7.54(s，1H)；7.37(d，J＝7.8Hz，1H)；7.14(d，J＝7.8Hz，1H)；3.20-3.25(m，4H)；2.68-2.74(m，4H)；2.36(s，3H)；1.82-1.86(m，4H)。ESI-MS，m/z：335.13[M+H]⁺。

自由基串联式反应的反应机理如下：

首先，过硫酸根负离子被一价Ag还原为硫酸根负离子自由基，其夺取环丙醇中的氢自由基形成硫酸氢根负离子和氧自由基中间体(I)。中间体(I)进行分子内重排得到碳自由基中间体(II)，随后与4,5,6,7-四氢苯并噻唑反应得到中间体(III)。最终，中间体(III)在二价Ag氧化作用下生成化合物1，同时离去的氢自由基被硫酸根负离子自由基捕获生成硫酸氢根负离子。

合成化合物4a的影响因素

鉴于自由基串联式反应是合成目标产物的关键步骤，以化合物4a的合成为例，对影响反应的主要因素：银盐催化剂、氧化剂和溶剂体系分别进行考察。结果如表1所示。

表1反应影响因素对4a产率的影响

如表1所示，首先考察了银盐的种类对化合物4a产率的影响：当采用20mol％的AgNO₃时，产率为52.4％；使用Ag₂O或Ag₂CO₃为催化剂时，可能由于催化剂溶解度低的原因，化合物4a的产率均大为降低；使用AgBF₄为催化剂时，产率可提高至68.0％。随后，对氧化剂的种类进行了考察：发现以1,4-苯醌(BQ)为氧化剂，不能得到产物；采用叔丁基过氧化氢(TBHP)时产率仅为12.8％；以Na₂S₂O₈为氧化剂，反应产率并不能显著增加。最后，优化了溶剂体系：当采用体积比为1:1的两相溶剂如二氯甲烷/H₂O或氯仿/H₂O时，并不能显著提高产率；当采用1,2-二氯乙烷/H₂O为混合溶剂时，产率最高可达75.9％。

化合物4a的结构分析

如图1所示，为化合物4a的¹H NMR谱图。从化合物4a的¹H NMR谱图可以看出，δ7.91、7.27各为苯环上的两个氢，受邻位苯环上的H耦合影响，各裂分为二重峰(J为8.0Hz)；δ3.47-3.51、3.36-3.39分别为羰基α-碳和β-碳上的两个H，受邻位碳上的H和同碳的H耦合，各裂分为多重峰；δ2.73-2.76为四氢苯并噻唑母核4-位和7-位两个碳原子上的四个H，δ1.83-1.88为该母核5-位和6-位两个碳原子上的四个H，各裂分为多重峰；δ2.42为甲基上的H，为单峰。

四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物及抗肿瘤性能

25个四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的结构式如下：

25个四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物(1a-1y)的抗肿瘤活性数据如下表2所示：

表2抗肿瘤活性数据

^a采用MTT法测定目标化合物对四种肿瘤细胞株的抗增殖活性，数据为三次独立实验的平均值；^b替尼泊苷作为阳性对照药。

体外抗肿瘤活性评价

取对数生长期细胞悬浮于含10％胎牛血清的DMEM培养基中，用玻璃滴管轻轻吹打成单细胞悬液，显微镜下血细胞计数板计数活细胞。96孔板每孔接种细胞悬液180μL(细胞浓度为10000个细胞/孔)，在37℃、100％相对湿度、含5％CO₂的培养箱预培养24小时后，每孔加20μL样品溶液(浓度为20μmol/L、2μmol/L、0.2μmol/L)，各组均设3个复孔。连续培养48小时，然后用MTT法测定。每孔加入20μL的MTT溶液(5mg/mL)，继续培养4小时后，吸出上清液。每孔加入100μL DMSO，置微量振荡器振荡5min使结晶完全溶解，于酶标仪492nm单波长比色，测定每孔吸光度值，并计算出IC₅₀值。

如表2所示，为25个四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的抗肿瘤活性数据。采用MTT法，以替尼泊苷作为阳性对照药，选择胶质瘤细胞株SHG-44、肺癌细胞株H1299、乳腺癌细胞株MCF7和结肠癌细胞株HCT-116四种肿瘤细胞株测试了25个化合物的体外抗肿瘤活性。结果显示1-(3-氯-4-甲基苯基)-3-(4,5,6,7-四氢苯并[d]噻唑-2-基)-1-丙酮肟(即化合物1s)的体外抗肿瘤活性最优，对以上四种细胞株的IC₅₀值分别为1.37、0.96、2.49、4.17μM。初步构效关系表明：苯环4-位甲基取代(1b)或3-位卤素(1n和1q)取代的化合物保留一定的抗肿瘤活性；苯环上引入的脂溶性基团体积越大，活性降低越明显(如1g和1h)；若在苯环上引入强吸电基团(如三氟甲基，1r)或将苯环替换为芳杂环(1t-1y)均导致活性降低甚至完全丧失。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims

1.一种四氢苯并噻唑-2-丙酮肟类衍生物，其特征在于，结构通式如下所示：

2.一种如权利要求1所述的四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用银盐为催化剂，过硫酸盐为氧化剂，在丙酮/水或二氯甲烷/水的溶剂体系下，4,5,6,7-四氢苯并噻唑和化合物3发生自由基串联式反应，生成化合物4。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述银盐为AgNO₃、Ag₂O、Ag₂CO₃或AgBF₄；所述过硫酸盐为K₂S₂O₈或Na₂S₂O₈。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述银盐为AgBF₄，所述过硫酸盐为K₂S₂O₈，所述溶剂体系为体积比为1:1的二氯甲烷/水混合溶剂。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，化合物3的制备方法如下：

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硫代甲酰胺的制备方法如下：

8.一种如权利要求1所述的四氢苯并噻唑-2-丙酮肟衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。