CN109438482A - 一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含芦氟沙星的双‑氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物及其制备方法和应用，其化学结构通式如下式I所示：通式I中，R为‑CH2‑CH3、环丙基或‑CH2‑CH2F；L为‑Cl、‑F、1‑哌嗪基、取代的哌嗪‑1‑基或含氮稠杂环；X为‑CH、‑N、‑CF或‑COCH3；或R与X共同构成噁嗪环或噻嗪环。本发明的双‑氟喹诺酮噁二唑脲类衍生物，实现了双‑氟喹诺酮骨架及噁二唑杂环和功能基脲类的有机拼合，进而实现不同药效团的迁越与叠加，增加了氟喹诺酮的抗肿瘤活性和选择性，降低对正常细胞的毒副作用，可以作为抗肿瘤活性物质开发全新结构的抗肿瘤药物。

Description

一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物及其制 备方法和应用
技术领域
本发明属于新药发现与创新药物合成技术领域，具体涉及一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，同时还涉及该类衍生物的制备方法，以及其在抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
新药研发起源于先导物的发现，而对先导物的结构优化是促进其向成药发展的关键环节。基于结构或机制的理性药物设计策略，利用现有药物的优势骨架或药效团片段，创建对恶性肿瘤等重大疾病具有治疗和功能调控的新型小分子先导物是新药研发最经济有效的策略。基于此，一方面考虑到氟喹诺酮(FQs)作为一类临床广泛使用的抗菌药，其抗菌优势药效团骨架为“喹啉(萘啶)-4-酮-3-羧酸”，因其作用靶标—拓扑异构酶(TOPO)也是抗肿瘤药物的重要靶酶，可通过结构修饰的策略将其抗菌活性转化为抗肿瘤活性，进而发现新结构的抗肿瘤氟喹诺酮先导物。与此同时，构效关系研究发现氟喹诺酮C-3羧基虽是抗菌活性所必需的，但并非是抗肿瘤活性所必要的药效团，用杂环或稠杂环作为C-3羧基的等排体可显著提高其抗肿瘤活性，这为如何转化抗菌氟喹诺酮药物到抗肿瘤FQ分子提供了新思路。然而，问题是选择怎样结构类型的羧基等排体，并采取与氟喹诺酮骨架怎样的连接方式将有利于靶向小分子先导物的发现，进一步创新驱动靶向抗肿瘤氟喹诺酮药物的发现仍是目前亟待解决的课题。另一方面，基于蛋白酪氨酸激酶(PTK)靶点而构建的靶向抗肿瘤药物分子已取得重大进展，且有众多小分子蛋白酪氨酸激酶抑制剂(PTKIs)进入肿瘤的临床靶向治疗，进而激发了靶向治疗药物的发现与研发。同时，对已上市的靶向PTKIs分子的结构进行剖析，其结构可分为芳氨基嘧啶类如伊马替尼(A)、芳氨基喹唑啉类如吉非替尼(B)、双芳基脲类如瑞戈菲尼(C)和α，β-不饱和酮类如舒尼替尼(D)等四种结构类型(如下所示)：
如果能将氟喹诺酮与靶向PTKIs分子相结合，既保留抗肿瘤氟喹诺酮的结构特点，又体现出靶向PTKIs分子的脲结构特色，这将会为靶向肿瘤治疗药物的发展提供新思路。
发明内容
本发明针对如何将氟喹诺酮与靶向PTKIs分子相结合的技术问题，提供一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，所制备的衍生物具有增效降毒的效果，可作为全新结构的抗肿瘤药物开发。
为了实现以上目标，本发明所采用的技术方案是：一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，具有如下式I的结构通式：
通式I中，R为-CH2-CH3、环丙基或-CH2-CH2F；
L为-Cl、-F、1-哌嗪基、取代的哌嗪-1-基或含氮稠杂环；
X为-CH、-N、-CF或-COCH3；
或R与X共同构成噁嗪环或噻嗪环。
优选地，所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物具体为如下式I-1至I-18所示结构的化合物：
所述含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，具体制备过程如下：
1)以芦氟沙星(18)为原料，与氨基脲盐酸盐在多聚磷酸(PPA)中缩合，经后处理可制得芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II，其合成制备路线如下：
2)将式1～18所示的氟喹诺酮羧酸(记为FQ-COOH)分别与N',N-羰基二咪唑(记为CDI)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中发生缩合反应制备得到相应的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(如式1′～18′所示)；所得氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(1′～18′)分别与盐酸羟胺在吡啶(By)中反应可方便制得相应的氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)；
其中，所述式1～18所示的氟喹诺酮羧酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～2.0；
所述式1′～18′所示的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺与盐酸羟胺的摩尔比为1:1.0～5.0。
3)氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)在N',N-羰基二咪唑的辅助催化下通过Lossen重排为氟喹诺酮异氰酸酯，不经分离，直接与芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II发生缩合反应，经后处理可制备得到式I-1至I-18所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，合成路线如下所示：
其中，所述式1″～18″所示的氟喹诺酮羟肟酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～2.0，且式1″～18″所示的氟喹诺酮羟肟酸与芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II的摩尔比为1:1。
其中，氟喹诺酮羧酸(FQ-COOH)包括：氧氟沙星(1)、左氧氟沙星(2)、氧氟羧酸(3)、左氧氟羧酸(4)、诺氟羧酸(5)、培氟沙星(6)、N-乙酰诺氟沙星(7)、环丙羧酸(8)、N-甲基环丙沙星(9)、N-乙酰环丙沙星(10)、依诺羧酸(11)、N-甲基依诺沙星(12)、N-乙酰依诺沙星(13)、氟罗沙星(14)、N-甲基洛美沙星(15)、N-甲基加替沙星(16)、N-甲基莫西沙星(17)和芦氟沙星(18)，其结构如下所示。
相应的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(1′～18′)为：氧氟沙星咪唑酰胺(1′)、左氧氟沙星咪唑酰胺(2′)、氧氟羧酸咪唑酰胺(3′)、左氧氟羧酸咪唑酰胺(4′)、诺氟羧酸咪唑酰胺(5′)、培氟沙星咪唑酰胺(6′)、N-乙酰诺氟沙星咪唑酰胺(7′)、环丙羧酸咪唑酰胺(8′)、N-甲基环丙沙星咪唑酰胺(9′)、N-乙酰环丙沙星咪唑酰胺(10′)、依诺羧酸咪唑酰胺(11′)、N-甲基依诺沙星咪唑酰胺(12′)、N-乙酰依诺沙星咪唑酰胺(13′)、氟罗沙星咪唑酰胺(14′)、N-甲基洛美沙星咪唑酰胺(15′)、N-甲基加替沙星咪唑酰胺(16′)、N-甲基莫西沙星咪唑酰胺(17′)和芦氟沙星咪唑酰胺(18′)，其结构如下所示：
相应的氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)：氧氟沙星羟肟酸(1″)、左氧氟沙星羟肟酸(2″)、氧氟羧酸羟肟酸(3″)、左氧氟羧酸羟肟酸(4″)、诺氟羧酸羟肟酸(5″)、培氟沙星羟肟酸(6″)、N-乙酰诺氟沙星羟肟酸(7″)、环丙羧酸羟肟酸(8″)、N-甲基环丙沙星羟肟酸(9″)、N-乙酰环丙沙星羟肟酸(10″)、依诺羧酸羟肟酸(11″)、N-甲基依诺沙星羟肟酸(12″)、N-乙酰依诺沙星羟肟酸(13″)、氟罗沙星羟肟酸(14″)、N-甲基洛美沙星羟肟酸(15″)、N-甲基加替沙星羟肟酸(16″)、N-甲基莫西沙星羟肟酸(17″)和芦氟沙星羟肟酸(18″)，其结构如下所示：
所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
具体地，所述抗肿瘤药物为治疗肺癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、皮肤黑色素瘤或白血病以及治疗耐吉非替尼癌细胞的药物。
本发明基于靶向酪氨酸激酶抑制剂的药效团脲结构片段和氟喹诺酮C-3羧基的有效生物等排体噁二唑杂环，并利用药效团拼合药物分子设计原理，以噁二唑脲为连接链，把双-氟喹诺酮骨架相连接，设计合成了“双-氟喹诺酮脲类”衍生物，实现了不同作用机制药物间优势药效团结构的迁越与互补，进而创新药物分子的新结构，达到了增效降毒的效果，可作为全新结构的抗肿瘤药物开发。
具体实施方式
本发明所述含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，具体制备过程如下：
1)以芦氟沙星(18)为原料，与氨基脲盐酸盐在多聚磷酸(PPA)中缩合，经后处理可制得芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II，其合成制备路线如下：
芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体的制备操作步骤为：芦氟沙星(18)10.0g(27.5mmol)与氨基脲盐酸盐2.5g(33.0mmol)混合均匀后加入到150g PPA中，油浴140℃搅拌反应12小时。反应混合物冷却至80℃，慢慢滴加350mL水，回流2小时，冷却至0℃，用浓氨水调pH 10.0，放置过夜。滤集产生的固体，水洗中性，干燥。粗品用体积比为5:1的乙醇-DMF重结晶，得分析纯中间体II 8.4g，m.p.234～236℃
2)将式1～18所示的氟喹诺酮羧酸(记为FQ-COOH)分别与N',N-羰基二咪唑(记为CDI)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中发生缩合反应制备得到相应的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(如式1′～18′所示)；所得氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(1′～18′)分别与盐酸羟胺在吡啶(By)中反应可方便制得相应的氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)；
其中，所述式1～18所示的氟喹诺酮羧酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～2.0；
所述式1′～18′所示的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺与盐酸羟胺的摩尔比为1:1.0～5.0。
3)氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)在N',N-羰基二咪唑的辅助催化下通过Lossen重排为氟喹诺酮异氰酸酯，不经分离，直接与芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II发生缩合反应，经后处理可制备得到式I-1至I-18所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，合成路线如下所示：
氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺(1′～18′)的制备通法如下：取氟喹诺酮羧酸FQ-COOH(0.10mol)溶于无水N,N-二甲酰胺(500mL)中，加入CDI 16.2g～32.4g(0.10～0.20mol)，水浴80～90℃搅拌反应10.0～24.0小时，反应结束后，减压蒸除溶剂，加入乙酸乙酯(500mL)，充分搅拌分散固体，过滤收集固体，乙酸乙酯洗涤后，干燥得氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺粗品，不经纯化直接用于下步反应。
氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)的制备通法如下：取前述氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺粗品(0.10mol)悬浮于500mL吡啶中，加入盐酸羟胺7.0g～35.0g(0.1～0.50mol)，60～75℃水浴搅拌反应8.0～24.0小时，冷却至室温，过滤收集固体，所得固体用吡啶洗涤，60～70℃真空干燥后，再次分散于饱和碳酸氢钠溶液(500mL)中，50～65℃水浴搅拌3～5小时，过滤收集固体，去离子水洗涤至pH为7.0，干燥得粗品，所得粗品用无水乙醇(或体积比为5:1的无水乙醇-DMF混合溶剂)重结晶，得分析纯晶体状氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)。
目标化合物含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备通法：取氟喹诺酮羟肟酸(1″～18″)各1.0g悬浮于适量的乙腈中，加入CDI(相对于氟喹诺酮羟肟酸1.0～2.0倍的摩尔量)，常温搅拌溶解后，加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体(相对于氟喹诺酮羟肟酸1.0倍摩尔量)，55～60℃水浴搅拌10～24小时，冷却至室温，滤集产生的固体，用适当的溶剂重结晶即得目标化合物。
下面通过具体实施例对本发明式I-1至I-18所述的目标化合物的制备过程予以详细说明。
下述实施例中，如无特殊说明，DMF-乙醇混合溶剂中，DMF和乙醇的体积比均为1:5。
实施例1
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-8,1-(1,3-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-1)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取氧氟沙星羟肟酸(1″)1.0g(2.7mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.79g(4.9mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.09g(2.7mmol)，水浴55～60℃搅拌16小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-1),产率55％，m.p.218～220℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.63(brs,1H,NH),9.54(s,1H,NH),9.18,9.07(2s,2H,2×2′-H),8.76,8.45(2d,2H,2×5′-H),4.94～3.42(m,15H,OCH2CHN、SCH2CH2N and 2×哌嗪-H),2.65～2.36(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.58(d,3H,CH3)；MS(m/z):761[M+H]+,计算值：760.83[M]+。
实施例2
(S)-1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-8,1-(1,3-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-1)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取左氧氟沙星羟肟酸(2″)1.0g(2.7mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.70g(4.3mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.09g(2.7mmol)，水浴55～60℃搅拌10小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用乙醇重结晶，得淡黄色结晶物(I-2),产率47％，m.p.212～214℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.65(brs,1H,NH),9.56(s,1H,NH),9.23,9.22(2s,2H,2×2′-H),8.84,8.47(2d,2H,2×5′-H),4.96～3.45(m,15H,OCH2CHN、SCH2CH2N and 2×哌嗪-H),2.67～2.36(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.58(d,3H,CH3)；MS(m/z):761[M+H]+,计算值：760.83[M]+。
实施例3
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[6,7-二氟-8,1-(1,3-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-3)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取氧氟羧酸羟肟酸(3″)1.0g(3.4mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.82g(5.1mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.37g(3.4mmol)，水浴55～60℃搅拌24小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-3),产率60％，m.p.226～228℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.61(brs,1H,NH),9.50(s,1H,NH),9.18,9.05(2s,2H,2×2′-H),8.72,8.36(2d,2H,2×5′-H),4.87～3.38(m,11H,OCH2CHN、SCH2CH2N and哌嗪-H),2.53～2.37(m,7H,哌嗪-H and NCH3),1.57(d,3H,CH3)；MS(m/z):681[M+H]+,计算值：680.67[M]+。
实施例4
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[6,7-二氟-8,1-(1,3-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-3)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取左氧氟羧酸羟肟酸(4″)1.0g(3.4mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.82g(5.1mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.37g(3.4mmol)，水浴55～60℃搅拌18小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-4),产率46％，m.p.213～215℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.62(brs,1H,NH),9.48(s,1H,NH),9.16,8.98(2s,2H,2×2′-H),8.75,8.37(2d,2H,2×5′-H),4.52～3.37(m,11H,OCH2CHN、SCH2CH2N and哌嗪-H),2.56～2.36(m,7H,哌嗪-H and NCH3),1.57(d,3H,CH3)；MS(m/z):681[M+H]+,计算值：680.67[M]+。
实施例5
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-氯-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-5)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取诺氟羧酸羟肟酸(5″)1.0g(3.5mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.98g(6.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.41g(3.5mmol)，水浴55～60℃搅拌24小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-5),产率62％，m.p.218～220℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.55(brs,1H,NH),9.46(s,1H,NH),9.07,8.87(2s,2H,2×2′-H),8.68～7.56(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.34～3.37(m,10H,SCH2CH2N、NCH2and哌嗪-H),2.53～2.36(m,7H,哌嗪-H and NCH3),1.38(t,3H,CH3)；MS(m/z):669[M+H]+(35Cl),计算值：669.11[M]+。
实施例6
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-6)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取培氟沙星羟肟酸(6″)1.0g(2.9mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.61g(3.7mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.17g(2.9mmol)，水浴55～60℃搅拌16小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-6),产率54％，m.p.217～219℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.63(brs,1H,NH),9.52(s,1H,NH),9.26,9.07(2s,2H,2×2′-H),8.78～7.66(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.42～3.38(m,14H,SCH2CH2N、NCH2and 2×哌嗪-H),2.57～2.37(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.44(t,3H,CH3)；MS(m/z):733[M+H],计算值：732.82[M]+。
实施例7
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-(4-乙酰基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-7)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-乙酰基诺氟沙星羟肟酸(7″)1.0g(2.7mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.75g(5.4mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.09g(2.7mmol)，水浴55～60℃搅拌20小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-7),产率56％，m.p.223～225℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.67(brs,1H,NH),9.56(s,1H,NH),9.28,9.08(2s,2H,2×2′-H),8.86～7.73(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.46～3.38(m,14H,SCH2CH2N、NCH2and 2×哌嗪-H),2.65～2.36(m,14H,2×哌嗪-H、Ac and NCH3),1.48(t,3H,CH3)；MS(m/z):761[M+H],计算值：760.83[M]+。
实施例8
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-环丙基-6-氟-7-氯-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-8)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取环丙羧酸羟肟酸(8″)1.0g(3.4mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.97g(6.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.37g(3.4mmol)，水浴55～60℃搅拌24小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-8),产率55％，m.p.226～228℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.57(brs,1H,NH),9.48(s,1H,NH),9.16,8.93(2s,2H,2×2′-H),8.78～7.63(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.62～3.36(m,9H,SCH2CH2N、CH and哌嗪-H),2.56～2.36(m,7H,哌嗪-H and NCH3),1.26～0.95(m,4H,CH2CH2)；MS(m/z):681[M+H]+(35Cl),计算值：681.13[M]+。
实施例9
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-9)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-甲基环丙沙星羟肟酸(9″)1.0g(2.8mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.81g(5.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.13g(2.8mmol)，水浴55～60℃搅拌16小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-9),产率54％，m.p.224～226℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.63(brs,1H,NH),9.54(s,1H,NH),9.25,8.97(2s,2H,2×2′-H),8.86～7.68(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.65～3.38(m,13H,SCH2CH2N、CH and 2×哌嗪-H),2.58～2.38(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.27～1.15(m,4H,CH2CH2)；MS(m/z):745[M+H]+,计算值：744.83[M]+。
实施例10
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-环丙基-6-氟-7-(4-乙酰基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-10)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-乙酰基环丙沙星羟肟酸(II-10″)1.0g(2.6mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.75g(4.6mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.05g(2.6mmol)，水浴55～60℃搅拌22小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶物(I-10),产率57％，m.p.225～227℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.67(brs,1H,NH),9.56(s,1H,NH),9.23,9.05(2s,2H,2×2′-H),8.87～7.73(m,3H,2×5′-H and 8′-H),4.67～3.37(m,13H,SCH2CH2N、CH and 2×哌嗪-H),2.65～2.37(m,14H,2×哌嗪-H、Ac and NCH3),1.33～1.16(m,4H,CH2CH2)；MS(m/z):773[M+H]+,计算值：772.84[M]+。
实施例11
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-氯-[1,8]萘啶-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-11)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取依诺羧酸羟肟酸(11″)1.0g(3.5mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 1.13g(7.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.41g(3.5mmol)，水浴55～60℃搅拌24小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶目标物(I-11),产率62％，m.p.224～226℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.62(brs,1H,NH),9.53(s,1H,NH),9.18,8.96(2s,2H,2×2′-H),8.88～7.75(m,2H,2×5′-H),4.68～3.38(m,10H,SCH2CH2N、NCH2and哌嗪-H),2.56～2.41(m,7H,哌嗪-H and NCH3),1.47(t,3H,CH3)；MS(m/z):670[M+H]+(35Cl),计算值：670.10[M]+。
实施例12
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-[1,8]萘啶-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-12)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-甲基依诺沙星羟肟酸(12″)1.0g(2.9mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.65g(4.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.17g(2.9mmol)，水浴55～60℃搅拌18小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得金黄色结晶目标物(I-12),产率56％，m.p.226～228℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.66(brs,1H,NH),9.57(s,1H,NH),9.26,9.15(2s,2H,2×2′-H),8.95～7.86(m,2H,2×5′-H),4.78～3.42(m,14H,SCH2CH2N、NCH2and 2×哌嗪-H),2.65～2.37(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.52(t,3H,CH3)；MS(m/z):734[M+H]+,计算值：733.81[M]+。
实施例13
{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6-氟-7-(4-乙酰哌嗪-1-基)-[1,8]萘啶-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-13)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-乙酰依诺沙星羟肟酸(13″)1.0g(2.7mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.84g(5.2mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.09g(2.7mmol)，水浴55～60℃搅拌22小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得金黄色结晶目标物(I-13),产率54％，m.p.227～229℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.69(brs,1H,NH),9.58(s,1H,NH),9.27,9.16(2s,2H,2×2′-H),8.96～7.82(m,2H,2×5′-H),4.85～3.46(m,14H,SCH2CH2N、NCH2and 2×哌嗪-H),2.65～2.37(m,14H,2×哌嗪-H、Ac and NCH3),1.56(t,3H,CH3)；MS(m/z):762[M+H]+,计算值：761.82[M]+。
实施例14
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-14)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取氟罗沙星羟肟酸(14″)1.0g(2.6mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.62g(3.8mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.05g(2.6mmol)，水浴55～60℃搅拌16小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得金黄色结晶目标物(I-14),产率603％，m.p.216～218℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.66(brs,1H,NH),9.57(s,1H,NH),9.27,9.15(2s,2H,2×2′-H),8.94,8.63(2d,2H,2×5′-H),4.96～3.37(m,16H,SCH2CH2N、NCH2CH2F and 2×哌嗪-H),2.66～2.38(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3)；MS(m/z):769[M+H]+,计算值：768.80[M]+。
实施例15
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-乙基-6,8-二氟-7-(3,4-二甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-15)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-甲基洛美沙星羟肟酸(15″)1.0g(2.6mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.55g(3.4mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.05g(2.6mmol)，水浴55～60℃搅拌18小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得金黄色结晶目标物(I-15),产率50％，m.p.214～216℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.63(brs,1H,NH),9.54(s,1H,NH),9.18,8.97(2s,2H,2×2′-H),8.86,8.27(2d,2H,5′-H),4.82～3.37(m,14H,SCH2CH2N、NCH2and 2×哌嗪-H),2.63～2.37(m,13H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.56～1.38(m,6H,2×CH3)；MS(m/z):765[M+H]+,计算值：764.84[M]+。
实施例16
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-7-(3,4-二甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-16)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-甲基加替沙星羟肟酸(16″)1.0g(2.5mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.75g(4.6mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.01g(2.5mmol)，水浴55～60℃搅拌20小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得金黄色结晶目标物(I-16),产率58％，m.p.223～224℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.66(brs,1H,NH),9.57(s,1H,NH),9.28,9.17(2s,2H,2×2′-H),8.86,8.16(2d,2H,2×5′-H),4.82～3.36(m,16H,SCH2CH2N、CH、OCH3and 2×哌嗪-H),2.65～2.37(m,13H,2×哌嗪-H and 2×NCH3),1.58～1.17(m,7H,CH3and CH2CH2)；MS(m/z):789[M+H]+,计算值：788.88[M]+。
实施例17
1-{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[1-环丙基-6-氟-8-甲氧基-7-(1-甲基-八氢吡咯并[3,4-b]吡啶-6-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-17)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取N-甲基莫西沙星羟肟酸(17″)1.0g(2.3mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.65g(4.0mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体0.93g(2.3mmol)，水浴55～60℃搅拌16小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶目标物(I-17),产率42％，m.p.212～214℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.67(brs,1H,NH),9.55(s,1H,NH),9.32,9.18(2s,2H,2×2′-H),8.74～8.16(m,2H,2×5′-H),4.67～3.36(m,16H,SCH2CH2N、CH、OCH3、吡咯烷环-H and哌嗪-H),2.68～2.31(m,13H,哌啶环-H、哌嗪-H and 2×NCH3),2.18～1.16(m,9H,哌啶环-H and CH2CH2)；MS(m/z):815[M+H]+,计算值：814.92[M]+。
实施例18
{2-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-1,3,4-噁二唑-5-基}-3-[6-氟-8,1-硫乙撑基-7-(4-甲基哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-基]-脲(I-18)，其化学结构式为：
本实施例的双-氟喹诺酮噁二唑脲的制备方法为：取芦氟沙星羟肟酸(II-18″)1.0g(2.6mmol)悬浮于25mL乙腈中，加入CDI 0.72g(4.4mmol)，常温搅拌至物料溶解。然后加入芦氟沙星C-3噁二唑胺II中间体1.05g(2.6mmol)，水浴55～60℃搅拌18小时。放置过夜，滤集产生的固体，乙腈洗涤。粗品用DMF-乙醇混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶目标物(I-18),产率55％，m.p.225～227℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.64(brs,1H,NH),9.53(s,1H,NH),9.27,9.18(2s,2H,2×2′-H),8.82,8.26(2d,2H,2×5′-H),4.78～3.36(m,16H,2×SCH2CH2N and 2×哌嗪-H),2.63～2.37(m,14H,2×哌嗪-H and 2×NCH3)；MS(m/z):763[M+H]+,计算值：762.87[M]+。
试验例
一、实施例1-18制备的双-氟喹诺酮噁二唑脲类衍生物的体外抗肿瘤活性测定
1、供试样品
以实施例1-18提供的18个新双-氟喹诺酮噁二唑脲类衍生物与经典抗肿瘤拓扑异构酶抑制剂10-羟基喜树碱(Hydroxycamptothecin,HC)、脲类酪氨酸激酶抑制剂瑞戈菲尼(Regorafenib,RRF)、卡博替尼(Cabozantinib,CZT)及母体化合物芦氟沙星(LF)为供试样品，共22种，其中HC、RRF、CZT和LF为阳性对照实验组，实施例1-18样品为样品实验组；
3-(4,5-二甲基-2-噻唑)-2,5-二苯基溴化四氮唑(MTT)、HC、RRF、CZT和LF均为Sigma公司产品；RPMI-1640培养液为GIBCO公司产品；其他所用到的试剂均为国产分析纯试剂。
实验癌细胞株分别为人非小细胞肺癌细胞株A549、人肝癌细胞株SMCC-7721、人胃癌细胞株HGC27、人胰腺癌细胞株Capan-1、人皮肤黑色素瘤细胞株A375、人白血病细胞株HL60均购买自中国科学院上海细胞库；耐吉非替尼细胞株K562G购于天津血液病研究所；正常细胞采用非洲绿猴肾细胞VERO细胞，购买于上海通派生物科技有限公司。
2、测定方法
测定方法的具体步骤为：
(1)首先将上述22种供试样品分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10- 4mol·L-1浓度的储备液，之后用质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液按10倍稀释法将储备液稀释成具有5个浓度梯度(50、10、5、1.0、0.1μmol·L-1)的工作液；
第一组实验：取对数生长期的癌细胞株HL60、Capan-1和K562G以每孔5000个细胞接种于96孔板，培养隔夜后，分别加入具有5个浓度梯度的工作液，48小时后弃去培养基，每孔加入1g·L–1 3-(4,5-二甲基-2-噻唑)-2,5-二苯基溴化四氮唑(MTT)溶液100μL，然后继续培养4小时后弃去上清液，每孔加入150μL的DMSO，轻轻振荡30分钟，之后用酶标仪在570nm波长处测定吸光度(OD)值；
第二组实验：取对数生长期的癌细胞株A549、SMCC-7721、HGC27、VERO和A375以每孔7000个细胞接种于96孔板，随后分别加入具有5个浓度梯度的工作液，48小时后每孔加入5g·L–1MTT溶液10μL，继续培养4小时后加入100μL质量百分比浓度为10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液培养过夜，然后用酶标仪在570nm波长处测定OD值；
(2)按下述所示公式计算不同浓度的供试样品对实验癌细胞的抑制率:
癌细胞抑制率＝[(1－实验组OD值)/对照组OD值]×100％，
然后以供试样品的各浓度的对数值对各浓度对应的癌细胞抑制率作线性回归，得到剂量-效应方程，从所得剂量-效应方程计算出各供试样品对实验癌细胞的半数抑制浓度(IC50)；每个数据平行测定五次，求其平均值，结果见表1所示。
从表1可以看出，实施例1-18提供的双-氟喹诺酮噁二唑脲类芦氟沙星衍生物对7种实验癌细胞株均具有显著的增殖抑制活性，尤其对人非小细胞肺癌细胞株A549、人胰腺癌细胞株Capan-1和人皮肤黑色素瘤细胞株A375显示更高的活性，不但显著强于母体化合物芦氟沙星的活性，同时强于对照拓扑异构酶抑制剂羟喜树碱(HC)的活性，多数化合物的活性也强于对照酪氨酸激酶抑制剂瑞戈菲尼(RRF)和卡博替尼(CZT)的活性。更有意义的是，实施例1-18提供的化合物对耐吉非替尼细胞株K562G也显示极强的敏感性，同时对正常细胞VERO细胞显示出较低的毒性，具有成药性的属性。因此，按照药物开发的一般途径是先进行常规的抗肿瘤体外筛选，然后进行针对性的研究，所以本发明的化合物具有强的抗肿瘤抗耐药活性和较低的毒性，可通过与人体可接受的酸成盐或与药用载体混合制备抗肿瘤药物。
表1各供试样品的抗肿瘤活性(IC50)

Claims (8)

1.一种含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，其特征在于：具有如下式(I)的结构通式：
通式I中，R为-CH2-CH3、环丙基或-CH2-CH2F；
L为-Cl、-F、1-哌嗪基、取代的哌嗪-1-基或含氮稠杂环；
X为-CH、-N、-CF或-COCH3；
或R与X共同构成噁嗪环或噻嗪环。
2.根据权利要求1所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物，其特征在于：
具体为如下式I-1至I-18所示结构的化合物：
3.权利要求1或2所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：
1)芦氟沙星与氨基脲盐酸盐在多聚磷酸中缩合，经后处理制得芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II，其结构式如下：
2)结构式如1～18所示的氟喹诺酮羧酸系列分别与N,N'-羰基二咪唑发生缩合反应生成相应的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺系列，其结构式如1′～18′所示；前述制备得到的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺系列分别与盐酸羟胺反应制得相应的氟喹诺酮羟肟酸系列，其结构式如1″～18″所示；
式1～18：
式1′～18′：
式1″～18″：
3)步骤2)制备得到的氟喹诺酮羟肟酸系列分别在N,N'-羰基二咪唑的辅助催化下通过Lossen重排为相应的氟喹诺酮异氰酸酯系列，无需处理，直接与步骤1)制备得到的芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II发生缩合反应，经后处理可制备得到结构通式如式(I)所示的目标化合物。
4.根据权利要求3所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述式1～18所示的氟喹诺酮羧酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～2.0。
5.根据权利要求3所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述式1′～18′所示的氟喹诺酮羧酸咪唑酰胺与盐酸羟胺的摩尔比为1:1.0～5.0。
6.根据权利要求3所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述式1″～18″所示的氟喹诺酮羟肟酸与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～2.0，且式1″～18″所示的氟喹诺酮羟肟酸与芦氟沙星C-3噁二唑胺中间体II的摩尔比为1:1。
7.权利要求1或2所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
8.根据权利要求7所述的含芦氟沙星的双-氟喹诺酮基噁二唑脲类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，所述抗肿瘤药物为治疗肺癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、皮肤黑色素瘤、白血病或耐吉非替尼癌的药物。
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