CN108484661B - 一种六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六钒酸‑β‑丙氨酸叔丁酯衍生物及其制备方法与应用，属于有机无机杂化材料技术领域。本发明的六钒酸‑β‑丙氨酸叔丁酯衍生物具有抗肿瘤活性，其结构式为：[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOC(CH₃)₃}₂]；其制备方法包括如下步骤：在六钒酸丁二酸衍生物的乙腈溶液中加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、1‑羟基苯并三唑、β‑丙氨酸叔丁酯盐酸盐、三乙胺，溶解完全后在48～52℃下反应40～50小时，得到六钒酸‑β‑丙氨酸叔丁酯衍生物。本发明在药物化学领域具有重大的研究价值和应用前景，为进一步药物开发提供了方向。

Description

一种六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及有机无机杂化材料技术领域，具体涉及一种六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的常见病和多发病，人类因恶性肿瘤而引起的死亡率居所有疾病死亡率的第二位，成为仅次于心血管疾病的第二号“杀手”。2013年初，全国肿瘤登记中心发布的一版《2012中国肿瘤登记年报》表明，中国每年新发癌症病例约312万，因癌症死亡人数超过200万，这意味着每1分钟有6个人被确诊为癌症。目前全国癌症发病趋势严峻，发病率与死亡率呈持续上升趋势。癌症已成为严重威胁人类生命安全和影响人类生活质量的重大问题之一，由此而引发的问题也越来越成为社会经济发展的负担。

目前，肿瘤的治疗方法主要有手术治疗、放射治疗和药物治疗(化学治疗)，但很大程度上仍是以药物治疗为主。多数常见实体瘤如肺癌、肝癌、结肠癌及胰腺癌等仍缺乏有效药物，不少抗肿瘤药物在临床应用过程中产生耐药性。随着社会的科技进步，人类对癌症的认知已逐渐清晰，对某些癌症的预防和早期诊断的方法、技术和理论也日趋成熟，但尚不能完全治愈癌症，只能非常有限地延长癌症病人的存活时间。因此，新型抗肿瘤药物的研发势在必行，不断开发高效低毒的新型抗肿瘤药物，成为当前一项具有重要意义的研究工作。

多金属氧酸盐，简称多酸，是无机化学的重要分支。多酸具有丰富多样的药物活性，其药物化学是多酸领域的一个热门前沿课题。其中，多钒酸具有多酸的共性以外，还具有更加丰富、特异的性质，其在催化、纳米材料、光电转化、及农药与医药等众多领域具有广泛的应用。在早期的研究中发现，多钒酸化合物表现出良好的药物活性且具有低毒性，与其他多酸化合物相比在生理条件下具有更好的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗肿瘤活性的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物。本发明的目的还在于提供所述六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的制备方法，以及其在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物，其结构式如下：

[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOC(CH₃)₃}₂]。

所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的制备方法，包括如下步骤：在六钒酸丁二酸衍生物的乙腈溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑、β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐、三乙胺，溶解完全后在48～52℃下反应40～50小时，得到六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物。

其中，所述的六钒酸丁二酸衍生物优选通过包括如下步骤的方法制备得到：(1)将偏钒酸钠与季戊四醇在水溶液中加热至78～82℃，在pH＝2～3的条件下反应45～55小时，将反应后的溶液过滤，滤液滴入四丁基溴化铵溶液中，得到六钒酸季戊四醇衍生物，即[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OH}₂]；(2)将六钒酸季戊四醇衍生物、丁二酸酐、三乙胺以及4-二甲氨基吡啶在48～52℃条件下反应40～50小时，得到六钒酸丁二酸衍生物，即[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂COOH}₂]。

所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物对多种肿瘤细胞具有很好的抑制作用，其具有制备抗肿瘤药物的应用。

一种抗肿瘤药物，包含所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物，还可以包含所述六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物药学上允许的载体或赋形剂。所述抗肿瘤药物的剂型包括颗粒剂、片剂、丸剂、胶囊、注射剂、悬浮剂、乳剂，可通过常规方法制成这些药剂。

本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物稳定性强、生物相容性好，其对多种肿瘤细胞具有显著的抑制活性，对RD和Hep-2这两种测试肿瘤细胞的平均IC₅₀≤29.93μmol/L，优于抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-Fu)。

(2)本发明合成工艺简单，成本低，经济快速，易于大规模生产推广。

(3)本发明在药物化学领域将具有重大的研究价值和应用前景，为进一步药物开发提供了有价值的导向作用。

附图说明

图1是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的阴离子结构图。

图2是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的合成过程示意图。

图3是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的热重分析折线图。

图4是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物(50μmol/L)对不同肿瘤细胞抑制活性的结果图。

图5是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物对Hep-2细胞的抑制率随浓度变化的曲线图。

图6是六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物引起的Hep-2细胞病变效应显微图，左图为空白对照，右图为病变细胞。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的合成

六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的阴离子结构如图1所示，为Linqivist型六钒酸，其中的钒全部为+5价，六钒酸上的氧原子被两个三羟甲基类化合物分子的羟基氧所取代，其中每个三羟甲基类化合物上三个羟基氧取代六钒酸上三个排布呈平面三角形的桥氧原子，两个三羟甲基类化合物相对分布在六钒酸骨架上，氨基酸酯通过酰胺键与三羟甲基化合物共价连接。

六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的合成分三步进行，其合成过程示意图如图2所示。

(1)[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OH}₂]六钒酸季戊四醇衍生物的合成

称取5g(41mmol)偏钒酸钠，加入至100mL干燥的圆底烧瓶中，向烧瓶中加入50mL去离子水，加热至80℃使其溶解完全，得到透明的浅黄色溶液。向溶液中不断滴加1mol/L的盐酸，使得溶液的pH调节至2～3，再加入3.72g(27.3mmol)季戊四醇，在80℃下恒温油浴搅拌，反应48h。称量10g的四丁基溴铵，溶于50mL水中。将反应后的混合液过滤，过滤得到的滤液滴入四丁基溴化铵溶液中，产生大量的红棕色沉淀，过滤后得到红棕色固体，即六钒酸季戊四醇衍生物。

(2)中间产物[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂COOH}₂]六钒酸丁二酸衍生物(化合物1)的合成

称取6.32g(5mmol)六钒酸季戊四醇衍生物，加入至250mL干燥的圆底烧瓶中，向烧瓶中加入100mL无水乙腈，加热至使其溶解完全，得到深红色溶液。向溶液中加入1.6g(16mmol)丁二酸酐、1g(10mmol)三乙胺以及0.08g(0.65mmol)4-二甲氨基吡啶(DMAP)，在50℃下恒温油浴搅拌，反应48h。冷却至室温，将反应液过滤，滤液静置5d析出深红色块状晶体，即六钒酸丁二酸衍生物(化合物1)。

(3)[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOC(CH₃)₃}₂]六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物(化合物A)的合成

称取0.732g(0.5mmol)六钒酸丁二酸衍生物(化合物1)、0.192g(1.0mmol)1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.135g(1.0mmol)1-羟基苯并三唑、0.181g(1.0mmol)β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐加入50mL圆底烧瓶中，然后加入30mL无水乙腈和0.2g(2mmol)三乙胺，溶解完全后将烧瓶置于油浴锅，在50℃下搅拌反应48h，再将反应混合液过滤，滤液滴到干净烧杯中置于通风橱中，3天后将得到的油状物用去离子水洗涤可以得到深红色固体的粗产物，粗产物用二氯甲烷和乙腈的混合液(体积比5:1)溶解，过滤除去不溶物，混合液置于试管中，缓慢加入正丁醚(体积为混合液的5倍)，将试管塞紧静置3天可以得到红色片状晶体，即为六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物(化合物A)。IR(KBr-pellets,cm-1):2963(s),2874(s),1737(sh),1664(s),1546(m),1052(s),958(sh),805(s),710(s)；UV-Vis(乙腈):λmax＝357nm.

六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的热重分析如图3，其在165℃时开始出现分解，到800℃分解65％以上。

实施例2抗肿瘤活性评价

(1)化合物的体外抗肿瘤活性评价

供试肿瘤细胞：人类肝癌细胞HepG2、人类横纹肌瘤细胞RD、人类宫颈癌细胞Hela、人类喉癌细胞Hep-2，人类乳腺癌细胞MCF-7。

细胞培养：GIBCO DMEM培养基，10％胎牛血清和0.01％L-谷氨酰胺配制成培养液。培养的细胞株置于37℃、5％CO₂饱和湿度下常规培养传代，实验均用处于对数生长期的细胞。

体外抗肿瘤活性评价(MTT法)：将以上肿瘤细胞分别铺板96孔板，在37℃、5％CO₂培养箱培养长满单层后，弃去细胞培养液，分别加含不同浓度测试化合物的细胞维持液(含血清2％和0.002％L-谷氨酰胺)继续培养，以未经药物作用的细胞作为空白对照，以抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-Fu)为阳性对照，每组设8个复孔，继续培养48h。显微镜目测并分别记录细胞状况，每孔加MTT(5mg/mL)20μL继续培养4h，弃上清液，每孔加150μL DMSO，37℃孵育10min，酶标仪检测490nm波长处的吸光值(A490)。按以下公式计算平均抑制率：

抑制率＝(细胞对照组平均OD490值-药物组平均OD490值)/细胞对照组平均OD490值)×100％。

测试结果表明，上述化合物A(六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物)对于Hela、HepG2、Hep-2、RD、MCF-7肿瘤细胞增殖都有较强的抑制活性，其半数抑制浓度IC₅₀如表1所示。

表1化合物A、5-Fu对不同肿瘤细胞半数抑制浓度IC₅₀(μmol/L)

50μmol/L化合物A对于不同肿瘤细胞的抑制活性如图4所示，在50μmol/L时化合物A对于Hep-2、RD、MCF-7细胞的抑制效应表现优异，而阳性对照药物5-Fu对于Hep-2、RD、MCF-7细胞的抑制率相对较低。其中，不同浓度的化合物A对Hep-2细胞活性的抑制如图5所示，化合物A对Hep-2呈现浓度依赖的抑制活性，在足够浓度的情况下可以达到使肿瘤细胞完全凋亡致死的效果。

(2)化合物引起的肿瘤细胞病变效应

进一步用显微镜拍照记录化合物A(六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物)引起的Hep-2肿瘤细胞的细胞病变效应，具体方法如下：

将对数生长期的Hep-2肿瘤细胞铺板96孔板，在37℃、5％CO₂培养箱培养长满单层后，弃去细胞培养液，加含50μmol/L化合物A的细胞维持液继续培养，48h时显微镜目测并拍照观察细胞病变情况。

化合物A引起的肿瘤细胞病变效应如图6所示。显微镜下未做处理的肿瘤细胞生长良好，贴壁牢固，形态饱满，边缘界限清晰。50μmol/L化合物A处理48h即导致Hep-2细胞凋亡，细胞以不同形式变圆，从培养板脱落。可见化合物A对Hep-2细胞具有强的抑制生长效应。

由上述内容可知，本发明的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物具有很好的抑制不同种肿瘤细胞增殖的作用，能够用于制备抗肿瘤药物。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物，其特征在于：结构式如下：

[Bu₄N]₂[V₆O₁₃{(OCH₂)₃CCH₂OOCCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOC(CH₃)₃}₂]。

2.权利要求1所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在六钒酸丁二酸衍生物的乙腈溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑、β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐、三乙胺，溶解完全后在48～52℃下反应40～50小时，得到六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物；

所述的六钒酸丁二酸衍生物通过包括如下步骤的方法制备得到：(1)将偏钒酸钠与季戊四醇在水溶液中加热至78～82℃，在pH＝2～3的条件下反应45～55小时，将反应后的溶液过滤，得滤液滴入四丁基溴化铵溶液中，得到六钒酸季戊四醇衍生物；(2)将六钒酸季戊四醇衍生物、丁二酸酐、三乙胺以及4-二甲氨基吡啶在48～52℃条件下反应40～50小时，得到六钒酸丁二酸衍生物。

3.权利要求1所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。

4.一种抗肿瘤药物，其特征在于：包含权利要求1所述的六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物。

5.根据权利要求4所述的抗肿瘤药物，其特征在于：包含所述六钒酸-β-丙氨酸叔丁酯衍生物药学上允许的载体或赋形剂。

6.根据权利要求4所述的抗肿瘤药物，其特征在于：所述抗肿瘤药物的剂型包括颗粒剂、片剂、丸剂、胶囊、注射剂、悬浮剂、乳剂。

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