CN108690036B - 一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种10‑二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用，涉及有机合成领域，该10‑二氟甲基喜树碱类化合物由10‑羟基喜树碱类化合物经过磺酰化、二氟甲基取代两步反应得到，成功在喜树碱类化合物的C10位引入了二氟甲基。该10‑二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法步骤简单，操作方便，对设备的要求低，可高效地得到上述10‑二氟甲基喜树碱类化合物。该10‑二氟甲基喜树碱类化合物具有较佳的抗肿瘤活性，在制备抗肿瘤药物中具有广阔的应用前景。

Description

一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体而言，涉及一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用。

背景技术

喜树碱(camptothecin，CPT)是1966年美国化学家从中国珙桐科植物喜树的皮和果实中提取的一种生物碱，具优异抗肿瘤活性，其化学结构式为

其中的内酯环(E环)、吡啶酮环(D环)以及C20位的羟基是CPT发挥拓扑异构酶Ⅰ抑制作用达到抗肿瘤效果的必需基团。对喜树碱进行合理的修饰，以增强其抗肿瘤活性，一直是该领域的研究热点。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种10-二氟甲基喜树碱类化合物，其结构新颖，简单易得，具有较好的抗肿瘤活性。

本发明的第二目的在于提供一种上述10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法，其步骤简单，操作方便，对设备的要求低，可高效地得到上述10-二氟甲基喜树碱类化合物。

本发明的第三目的在于提供一种上述10-二氟甲基喜树碱类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明的实施例是这样实现的：

一种10-二氟甲基喜树碱类化合物，其结构式为

式中，R¹选自氢、氨基、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基，R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个；R²选自氢、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基；R³选自氢、酰基、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基。

一种10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法，其包括：

采用10-羟基喜树碱类化合物与磺酰化试剂反应得到磺酸酯类中间体；将磺酸酯类中间体与二氟甲基试剂反应，得到10-二氟甲基喜树碱类化合物；

其中，10-羟基喜树碱类化合物的结构式为

磺酸酯类中间体的结构式为

10-二氟甲基喜树碱类化合物的结构式为

式中，R¹选自氢、氨基、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基，R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个；R²选自氢、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基；R³选自氢、酰基、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基；R⁶选自甲磺酰基、对甲苯磺酰基或三氟甲磺酰基。

一种上述10-二氟甲基喜树碱类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用，该10-二氟甲基喜树碱类化合物由10-羟基喜树碱类化合物经过磺酰化、二氟甲基取代两步反应得到，成功在喜树碱类化合物的C10位引入了二氟甲基。该10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法步骤简单，操作方便，对设备的要求低，可高效地得到上述10-二氟甲基喜树碱类化合物。该10-二氟甲基喜树碱类化合物具有较佳的抗肿瘤活性，在制备抗肿瘤药物中具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用进行具体说明。

本发明实施例提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物，其结构式为

式中，R¹选自氢、氨基、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基。本发明实施例所指的氨基是既包括氮原子与两个氢相连的-NH₂，也包括-NH₂中的一个或两个氢原子被烷基取代后的基团，例如-N(CH₃)₂，-N(CH₂CH₃)₂，-N(CH₂CH₂CH₃)₂，-NHCH₂CH₃等。C1～C6烷基可以是直链烷基也可以是支链烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基等。C1～C6取代烷基是指C1～C6烷基中的至少一个氢原子被卤素、氨基、羟基、烷氧基或芳基取代后的基团。优选地，R¹选自氢、氨基、C1～C4烷基或C1～C4取代烷基；更为优选地，R¹选自氢、氨基或

R⁴、R⁵分别选自氢、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基或芳基。R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个，包括-CFH₂的邻位或间位，优选地，R¹的结合位点为喜树碱的C9位置，也即10-二氟甲基喜树碱类化合物的结构式为

R²选自氢、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基；R³选自氢、酰基、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基。同样地，C1～C6烷基可以是直链烷基也可以是支链烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基等。C1～C6取代烷基是指C1～C6烷基中的至少一个氢原子被卤素、氨基、羟基、烷氧基或芳基取代后的基团。优选地，R²选自氢、C1～C4烷基或C1～C4取代烷基；更为优选地，R²选自Et、

R⁴、R⁵分别选自氢、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基或芳基。

R³选自氢、酰基、C1～C4烷基、C1～C4取代烷基。本实施例中，酰基既包括烷基与羰基连接的结构，例如甲酰基、乙酰基、丙酰基等，也包括氨基、羧基、羟基取代后的烷基与羰基连接的结构，例如，

等。C1～C4烷基可以是直链烷基也可以是支链烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基等。C1～C4取代烷基是指C1～C4烷基中的至少一个氢原子被卤素、氨基、羟基、烷氧基或芳基取代后的基团。

进一步地，10-二氟甲基喜树碱类化合物的结构式为

中的任一种。

本发明实施例提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法，其包括：

S1.采用10-羟基喜树碱类化合物与磺酰化试剂反应得到磺酸酯类中间体。

其中，10-羟基喜树碱类化合物的结构式为

磺酸酯类中间体的结构式为

式中，R¹选自氢、氨基、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基，R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个；R²选自氢、C1～C6烷基或C1～C6取代烷基；R³选自氢、酰基、C1～C6烷基、C1～C6取代烷基；R⁶选自甲磺酰基、对甲苯磺酰基或三氟甲磺酰基。

磺酰化试剂可以对10-羟基喜树碱类化合物的C10位羟基进行磺酰化，得到离去基团-OTf，-OTs或-OMs，便于后续步骤中用二氟甲基进行取代。磺酰化试剂包括磺酰氯试剂、磺酸试剂、磺酸酐试剂以及磺酰胺试剂，根据具体的磺酰基来说，包括甲磺酰氯、对甲苯磺酰氯、三氟甲磺酰氯、甲磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、甲磺酸酐、对甲苯磺酸酐、三氟甲磺酸酐和N-苯基双(三氟甲磺酰亚胺)中的至少一种。

10-羟基喜树碱类化合物与磺酰化试剂反应的温度为60～100℃，反应时间为2～8h。在上述反应条件下进行磺酰化反应，反应更为充分，能够高收率地得到磺酸酯类中间体。优选地，10-羟基喜树碱类化合物与磺酰化试剂的摩尔比为1：1～1.5。过量的磺酰化试剂可以保证10-羟基喜树碱类化合物的充分反应，提高原料利用率。

本发明实施例提供的一种10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法，还包括：

S2.将磺酸酯类中间体与二氟甲基试剂反应，得到10-二氟甲基喜树碱类化合物。

进一步地，二氟甲基试剂包括二氟甲基银化合物，二氟甲基银化合物的结构式为

式中，R⁷选自C1～C4烷基，C1～C4烷基可以是直链烷基也可以是支链烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基等。R⁷的取代位点为苯环上未取代的5个位点中的至少一个。可以是单取代，也可以是多取代，例如，

(SIPrAgCF₂H)、

(IPrAgCF₂H)等。

进一步地，磺酸酯类中间体与二氟甲基试剂的反应是在催化剂的作用下进行的，催化剂包括钯试剂和膦配体。钯试剂包括PdCl₂、Pd(PPh₃)₄、Pd(dba)₂和Pd(OAc)₂中的至少一种，膦配体包括DPPM、DPPE、DPPP和DPPF中的至少一种。优选地，钯试剂和膦配体的摩尔比为1：2～2.2。

进一步地，磺酸酯类中间体、二氟甲基试剂与催化剂的摩尔比为1：1～1.2：0.05～0.2。发明人经过自身创造性劳动发现，在上述比例范围内进行反应，催化的效率较高，能够提高二氟甲基取代产物的收率。

优选地，磺酸酯类中间体与二氟甲基试剂的反应温度为60～100℃，反应时间为12～24h。在该温度下反应可以是二氟甲基的取代更为充分，高收率地得到10-二氟甲基喜树碱类化合物。

本发明实施例还提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种磺酸酯类中间体1a的制备方法，其反应式为

其具体反应步骤如下：

S1.向反应容器中加入7-乙基-10-羟基喜树碱(2.0g，5.09mmol)，N-苯基双(三氟甲烷磺酸亚胺)2.18g(6.11mmol)和30mL DMF，搅拌下滴加TEA1.5g(15mmol)。

S2.将反应体系加热到60℃反应2～3h，TLC点板检测原料消失，降至室温。

S3.将S2中的反应液倒入100mL冰水中，有浅黄色固体析出，搅拌10～30分钟，过滤。

S4.滤饼用20mL水洗2次，然后40～50℃烘干得到磺酸酯类中间体1a(2.2g，收率：85％)。

磺酸酯类中间体1a的表征如下：

ESI-MS：525.09[M+H]

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.36(d,J＝9.3Hz,1H),8.02(d,J＝2.3Hz,1H),7.72(dd,J＝7.9,3.4Hz,1H),7.71(s,1H),5.77(d,J＝16.5Hz,1H),5.34(d,J＝16.5Hz,1H),5.33(s,2H),3.22(d,J＝7.6Hz,2H),2.05–1.79(m,2H),1.45(t,J＝7.6Hz,3H),1.06(t,J＝7.3Hz,3H).

实施例2

本实施例提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物1b的制备方法，其反应式为

其具体反应步骤如下：

S1.在氮气保护下向反应容器中加入磺酸酯类中间体1a(2.3g，4.38mmol)，Pd(PPh₃)₄(508mg，0.44mmol)，DPPF(487mg，0.88mmol)，KBr(1.04g，8.76mmol)和二氧六环(30mL)，氮气置换3～5次后，加入SIPrAgCF₂H(2.4g，4.38mmol)。

S2.加热到60℃反应过夜，LCMS检测原料反应完全，降至室温。

S3.加入30mL水和50mL乙酸乙酯，垫硅藻土过滤除去银盐，分层，分出有机相，水相用4x50mL乙酸乙酯萃取，合并有机相，用50mL氯化钠水洗，硫酸钠干燥后浓缩，柱层析得到10-二氟甲基喜树碱类化合物1b(1.2g，收率：74％)。

10-二氟甲基喜树碱类化合物1b的表征如下：

ESI-MS：427.14[M+H]

¹H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.32(d,J＝8.8Hz,1H),8.26(s,1H),7.92(d,J＝8.7Hz,1H),7.70(s,1H),6.81(d,J＝56.1Hz,1H),5.77(d,J＝16.4Hz,1H),5.35(d,J＝15.2Hz,1H),5.34(s,2H),4.25-4.22(m,1H),3.34–3.15(m,2H),2.00–1.82(m,2H),1.45(t,J＝7.5Hz,3H),1.06(t,J＝7.4Hz,3H).

试验例1

采用实施例2所提供的10-二氟甲基喜树碱类化合物1b进行药理实验，具体操作方法如下：

采用冷光检测法，收获处于对数生长期的细胞并采用血小板计数器进行细胞计数，用台盼蓝排斥法检测细胞活力，确保细胞活力在90％以上。选用的细胞株、培养基及细胞接种数如表1所示，

表1.试验所用细胞株、培养基及细胞接种数

分别添加90μl细胞悬液至96孔板中，将96孔板中的细胞置于37℃、5％CO₂、95％湿度条件下培养过夜。配制10倍药物溶液，最高浓度为10μM，9个浓度，3.16倍稀释，在接种有细胞的96孔板中每孔加入10μl药物(10-二氟甲基喜树碱类化合物1b、紫杉醇或顺铂)溶液，每个药物浓度设置三个复孔。将已加药的96孔板中的细胞置于37℃、5％CO2、95％湿度条件下继续培养72h，之后加入测定发光细胞活力的CTG试剂(Promega,Cat#G7572)进行分析。融化CTG试剂并平衡细胞板至室温30min，每孔加入等体积的CTG溶液，在定轨摇床上振动5min使细胞裂解，将细胞板放置于室温20min以稳定冷光信号，用SpectraMax(MD，2104-0010A)多标记微孔板检测仪读取冷光值。使用GraphPad Prism 5.0软件分析数据，利用非线性S曲线回归来拟合数据得出剂量-效应曲线，并由此计算IC50值，计算结果如表2所示。

表2.抗肿瘤活性试验结果

由表2可以看出，本发明实施例2所提供的10-二氟甲基喜树碱类化合物1b对于多种肿瘤细胞均具有明显的抑制作用，尤其是对A2780和MIAPaca2的抑制效果，甚至优于紫杉醇。

试验例2

采用实施例2所提供的10-二氟甲基喜树碱类化合物1b进行安全性试验，具体的操作方法如下：

选择健康小鼠30只，平均分成三个试验组，对于每只小鼠采用10-二氟甲基喜树碱类化合物1b以单次静脉注射的方式给药，给药剂量以及死亡情况如表3所示。

表3.安全性试验结果

由表3可以看出，本发明实施例2所提供的10-二氟甲基喜树碱类化合物1b，在单次静脉给药剂量达到40mg/kg的情况下，依旧可以保证小鼠的存活，其具备较好的安全性。

综上所述，本发明实施例提供了一种10-二氟甲基喜树碱类化合物及其制备方法和应用，该10-二氟甲基喜树碱类化合物由10-羟基喜树碱类化合物经过磺酰化、二氟甲基取代两步反应得到，成功在喜树碱类化合物的C10位引入了二氟甲基。该10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法步骤简单，操作方便，对设备的要求低，可高效地得到上述10-二氟甲基喜树碱类化合物。该10-二氟甲基喜树碱类化合物具有较佳的抗肿瘤活性，在制备抗肿瘤药物中具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种10-二氟甲基喜树碱类化合物，其特征在于，其结构式为

式中，R¹选自氢、氨基或

，R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个，R²选自Et、

或

，R³选自氢、

或

，R⁴、R⁵分别选自氢、C1~C6烷基、C1~C6取代烷基；

所述C1~C6取代烷基为C1~C6烷基中一个或多个氢原子被卤素、氨基、羟基取代后的基团。

2.一种10-二氟甲基喜树碱类化合物，其特征在于，其结构式为

式中，R¹选自氢、氨基、C1~C4烷基或C1~C4取代烷基；R²选自氢、C1~C4烷基或C1~C4取代烷基；R³选自氢、酰基、C1~C4烷基、C1~C4取代烷基；

所述酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、

、

；

所述C1~C4取代烷基为一个或多个氢原子被卤素、氨基、羟基取代后的基团。

3.一种10-二氟甲基喜树碱类化合物的制备方法，其特征在于，包括：

采用10-羟基喜树碱类化合物与磺酰化试剂反应得到磺酸酯类中间体；将所述磺酸酯类中间体与二氟甲基试剂反应，得到所述10-二氟甲基喜树碱类化合物；

其中，所述10-羟基喜树碱类化合物的结构式为

,所述磺酸酯类中间体的结构式为

，所述10-二氟甲基喜树碱类化合物

的结构式为

；

式中，R¹选自氢、氨基、C1~C6烷基或C1~C6取代烷基，R¹的结合位点为苯环上未取代的三个位点中的任一个；R²选自氢、C1~C6烷基或C1~C6取代烷基；R³选自氢、酰基、C1~C6烷基、C1~C6取代烷基；R⁶选自甲磺酰基、对甲苯磺酰基或三氟甲磺酰基；

所述C1~C6取代烷基为C1~C6烷基中一个或多个氢原子被卤素、氨基、羟基取代后的基团；

所述酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、

、

。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磺酰化试剂为甲磺酰氯、对甲苯磺酰氯、三氟甲磺酰氯、甲磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、甲磺酸酐、对甲苯磺酸酐、三氟甲磺酸酐和N-苯基双（三氟甲磺酰）亚胺中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述10-羟基喜树碱类化合物与所述磺酰化试剂反应的温度为60~100℃，反应时间为2~8 h；所述10-羟基喜树碱类化合物与所述磺酰化试剂的摩尔比为1：1~1.5。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二氟甲基试剂为二氟甲基银化合物，所述二氟甲基银化合物的结构式为

或

式中，R⁷选自C1~C4烷基，R⁷的取代位点为苯环上未取代的5个位点中的一个或多个。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述磺酸酯类中间体与所述二氟甲基试剂的反应是在催化剂的作用下进行的，所述催化剂为钯试剂和膦配体；所述磺酸酯类中间体、所述二氟甲基试剂与所述催化剂的摩尔比为1：1~1.2：0.05~0.2。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述磺酸酯类中间体与所述二氟甲基试剂的反应温度为60~100℃，反应时间为12~24 h。

9.一种如权利要求1~2任一项所述的10-二氟甲基喜树碱类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。