CN109912653B - 一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物及其合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物及其合成方法，并且还涉及该吩噻嗪类化合物作为有效成分的抗癌药物。本发明合成的吩噻嗪类衍生物，合成方法简单、产率高，通过对2‑氯吩噻嗪进行修饰，得到具有以线粒体为靶点的衍生物，该吩噻嗪类衍生物以线粒体，尤其是癌细胞线粒体为靶点，以吩噻嗪类衍生物为有效成分制得的抗肿瘤活性药物，能富集于癌细胞线粒体，药物在癌细胞中浓度比正常细胞高近千倍。在使用此类药物进行治疗时，可以极大的提高药物对肿瘤细胞的活性，而降低对正常细胞的影响。

Description

一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物及其合成方法

技术领域

本发明涉及抗肿瘤药物领域，具体的说是涉及一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物及其应用。

背景技术

吩噻嗪类药物已被用于许多医药领域，但其主要用于精神药理学。这些化合物能够有效抑制多巴胺，组胺，血清素，乙酰胆碱和α-肾上腺素能受体；因此，它们的效果和副作用特征极其多样。

由于吩噻嗪具有广泛的生物活性，因此在癌症研究中也具有重要作用。它们可以通过几种机制发挥抗肿瘤活性如诱导细胞凋亡作用、抑制外排泵、抑制血管生成、抗癌干细胞活性，其中最重要的是诱导细胞凋亡的过程，如抑制DNA修复机制和信号转导途径，并且吩噻嗪类药物抑制钙与钙依赖性酶如钙调蛋白的结合。许多钙介导的信号转导途径可能受到干扰，可能导致细胞凋亡和抑制增殖，除此之外吩噻嗪类药物的直接DNA损伤和细胞膜去稳定作用也很突出。基于这几点为了增加吩噻嗪对肿瘤细胞的毒性并减少其神经系统的副作用，本发明设计了一种以线粒体为靶向的吩噻嗪类药物。

在哺乳动物中，细胞凋亡主要有两个途径分别是外源性死亡受体途径和内源性线粒体凋亡途径。在很多细胞类型中，外源性途径的激活可以引起线粒体途径中细胞凋亡的执行，因此线粒体参与很多凋亡信号通路，被定位为凋亡通路中的“门卫”。另外，在多种非凋亡性细胞死亡尤其是调节性坏死过程中，线粒体也起着主要作用。因此，线粒体靶向药物成为了一种抗肿瘤治疗(特别是针对耐化疗的细胞系)的新方向。而许多被大家所忽视的化合物也重新发现了其破坏线粒体稳定并最终杀死肿瘤细胞的能力。

线粒体靶向的一种方法是利用线粒体的显著特征即内线粒体膜(IMM)维持的实质性电化学势差高于其它细胞器可吸引阳离子来实现的。虽然所有阳离子都被该膜上的负电位吸引，但一类分子称为非定域亲脂性阳离子(DLCs)其可有效在穿过疏水膜，因此可优先进入活细胞的线粒体[3]。DLC是具有正电荷的小分子，但与无机阳离子(例如Na+，Ca2+)不同，其可通过共振稳定实现该电荷的离域的电子结构。因为电荷分布在大分子区域上，并因此形成更大离子半径使这些带电荷的亲脂性分子的运输在能量上是有利的。这有效地降低了物质的去溶剂带电相关焓，并将其置于脂质环境中(具体称为Born能量)，使DLC容易在细胞内累积，然后优先定位于线粒体基质，由膜电位驱动，如能斯特方程所述：预测质膜电位-60mV和线粒体膜电位-180mV使DLC在细胞质中可累积10倍，而在线粒体内累积10,000倍。

研究表明癌细胞线粒体的跨膜电势(ΔΨm)远高于正常细胞线粒体，亲脂性阳离子(DLCs)受线粒体膜电势驱动，可穿过细胞膜和线粒体膜的疏水屏障，聚集到线粒体。以此为靶点的药物能富集于癌细胞线粒体，药物在癌细胞中浓度比正常细胞高近千倍。在使用此类药物进行治疗时，可以极大的提高药物对肿瘤细胞的活性，而降低对正常细胞的影响。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物及其应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物，该吩噻嗪类衍生物的结构如通式(Ⅰ)所示：

其中，R为：

R₁为：卤素或CF₃。

其吩噻嗪类衍生物的合成分为两个步骤，其具体步骤为：

步骤一：取1,4-二溴丁烷溶于甲苯并置于100℃油浴中，待温度升至100℃后向其中缓慢滴加溶于甲苯的三苯基膦溶液，边加边搅拌，待滴加完毕反应24小时终止反应，过滤并用甲苯洗两次，干燥得白色固体；其中，三苯基膦与1,4-二溴丁烷的物质的量比值为1：1，1,4-二溴丁烷和三苯基膦在甲苯中的初始浓度均为0.1-0.2mM，反应式如(Ⅱ)所示：

步骤二：以物质的量比值为1:1分别称取步骤一所得白色固体和2-氯吩噻嗪于DMF中，并加入氢化钠密闭遮光在室温下搅拌反应24小时，反应终止后旋转蒸发仪除去溶剂，过硅胶柱纯化，即得吩噻嗪类衍生物；其中，氢化钠的摩尔量是2-氯吩噻嗪的5倍，2-氯吩噻嗪在DMF中的初始浓度为0.1-0.2mM，反应式如(Ⅲ)所示：

本发明还提供了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物的应用，采用通式(Ⅰ)所示的吩噻嗪类衍生物作为有效成分，以及一种或多种药学上可接受的载体，用于制备以线粒体为靶点的抗肿瘤活性药物。

进一步的，所述抗肿瘤活性药物可制成药学上可接受的注射剂、喷雾剂、吸入剂或口服剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明合成的吩噻嗪类衍生物，合成方法简单、产率高，通过对2-氯吩噻嗪进行修饰，得到具有以线粒体为靶点的衍生物，该吩噻嗪类衍生物以线粒体，尤其是癌细胞线粒体为靶点，以吩噻嗪类衍生物为有效成分制得的抗肿瘤活性药物，能富集于癌细胞线粒体，药物在癌细胞中浓度比正常细胞高近千倍。在使用此类药物进行治疗时，可以极大的提高药物对肿瘤细胞的活性，而降低对正常细胞的影响。

附图说明

图1为实施例1所得吩噻嗪类衍生物和氯丙嗪对肺腺癌细胞A549的抗肿瘤活性效果的条形图；

图2为实施例1所得吩噻嗪类衍生物和氯丙嗪对肺鳞癌细胞H520的抗肿瘤活性效果的条形图；

图3为实施例1所得吩噻嗪类衍生物和氯丙嗪对胃腺癌细胞AGS的抗肿瘤活性效果的条形图；

图4为实施例1所得吩噻嗪类衍生物对肝癌细胞HepG2的抗肿瘤活性效果的条形图；

图5为实施例1所得吩噻嗪类衍生物和氯丙嗪对人恶性胶质瘤细胞U87的抗肿瘤活性效果的条形图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和生物材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

本发明提供了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物，该吩噻嗪类衍生物的结构如通式(Ⅰ)所示：

其中，R为：

R₁为：卤素或CF₃。

本发明中，所述吩噻嗪类衍生物的合成分为两个步骤，其具体步骤为：

步骤一：取1,4-二溴丁烷溶于甲苯并置于100℃油浴中，待温度升至100℃后向其中缓慢滴加溶于甲苯的三苯基膦溶液，边加边搅拌，待滴加完毕反应24小时终止反应，过滤并用甲苯洗两次，干燥得白色固体；其中，三苯基膦与1,4-二溴丁烷的物质的量比值为1：1，1,4-二溴丁烷和三苯基膦在甲苯中的初始浓度均为0.1-0.2mM，反应式如(Ⅱ)所示：

步骤二：以物质的量比值为1:1分别称取步骤一所得白色固体和2-氯吩噻嗪于DMF中，并加入氢化钠密闭遮光在室温下搅拌反应24小时，反应终止后旋转蒸发仪除去溶剂，过硅胶柱纯化，即得吩噻嗪类衍生物；其中，氢化钠的摩尔量是2-氯吩噻嗪的5倍，2-氯吩噻嗪在DMF中的初始浓度为0.1-0.2mM，反应式如(Ⅲ)所示：

本发明还提供了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物的应用，采用通式(Ⅰ)所示的吩噻嗪类衍生物作为有效成分，以及一种或多种药学上可接受的载体，用于制备以线粒体为靶点的抗肿瘤活性药物。

进一步的，所述抗肿瘤活性药物可制成药学上可接受的注射剂、喷雾剂、吸入剂或口服剂。

实施例1

1、本实施例提供了一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物，该吩噻嗪类衍生物的结构如通式(Ⅳ)所示：

本实施例中，通式(Ⅳ)所示吩噻嗪类衍生物的合成分为两个步骤：

步骤一：取1mmol1,4-二溴丁烷溶于5ml甲苯并置于100℃油浴中，待温度升至100℃后向其中缓慢滴加溶于5ml甲苯的1mmol三苯基膦溶液，边加边搅拌，待滴加完毕反应24小时终止反应，过滤并用甲苯洗两次，干燥得白色固体199mg，测得分子量为398，产率50％；反应式如(Ⅲ)所示：

步骤二：取质量比为1:1的步骤一所得1mmol白色固体与1mmol2-氯吩噻嗪于5mlDMF中，加入氢化钠密闭遮光在室温下搅拌反应24小时，其中，氢化钠的质量是2-氯吩噻嗪的5倍，反应终止后旋转蒸发仪除去溶剂，过硅胶柱纯化，得目标化合物，即得紫红色固体166mg，测得分子量553，产率30％；反应式如(Ⅵ)所示：

将30mg产物溶于CDCl3中采用核磁共振(Varian 400(400MHz))技术鉴定本实施例所得吩噻嗪类衍生物的化学结构，其主要的分离常数如下：

吩噻嗪类衍生物，颜色是紫红色固体粉末。HR-ESIMS测得其准分子量为553，结合1HNMR和13CNMR的数据，确定化合物的分子式为C₃₄H₃₂ClNPS⁺。吩噻嗪类衍生物的1H NMR和13C NMR数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.73–7.64(m，2H)，7.54–7.47(m，1H)，7.44(ddd，J＝8.4，5.2，2.2Hz，2H)，7.19–7.09(m，1H)，7.01(d，1H)，6.94(dt，J＝7.0，3.5Hz，1H)，6.89(dd，J＝8.2，2.0Hz，1H)，6.80(dd，J＝14.6，4.8Hz，1H)，3.82(t，J＝6.6Hz，1H)，2.31–2.15(m，1H)，1.91(dd，1H)，1.77(dt，1H)。

¹³C NMR(101MHz，CDCl₃)：δ146.43，144.38，133.32，133.24，132.34，131.74，131.71，130.79，130.70，128.73，128.61，127.99，127.60，127.49，125.11，123.88，123.03，122.38，115.89，115.86，46.77，29.63，28.91，27.79，27.66，19.24，19.20。

本发明中，其它的吩噻嗪类衍生物：结构如通式(Ⅰ)：

其中，R为

R1为卤素或CF3；该吩噻嗪类衍生物的制备方法类似于实施例1中吩噻嗪类衍生物的制备方法，实施例1中吩噻嗪类衍生物结构为通式(Ⅳ)：

2、吩噻嗪类衍生物抑制肿瘤细胞的活性

采用MTT法测定本实施例所制得的吩噻嗪类衍生物对肺腺癌细胞A549、肺鳞癌细胞H520、胃腺癌细胞AGS、肝癌细胞HepG2、人恶性胶质瘤细胞U87的抗肿瘤活性。所用细胞A549、H520、AGS、HepG2、U87所有细胞来自武汉大学细胞库。

采用MTT分析法，分别测定本实施例所制得的吩噻嗪类衍生物肺腺癌细胞A549、肺鳞癌细胞H520、胃腺癌细胞AGS、肝癌细胞HepG2、人恶性胶质瘤细胞U87的抗肿瘤活性，以吩噻嗪类衍生物(即吩噻嗪改造)作为测试样品，氯丙嗪(不可靶向线粒体)作为阳性对照，酶联免疫监测仪490nm测定OD值，以给药浓度为横坐标，吸光值为纵坐标绘制细胞生长曲线，如图1至图5所示。

其中，MTT分析法的具体步骤为(所用细胞A549、H520、AGS、HepG2、U87)：(1)接种细胞：用含10％胎小牛血清得培养液配成单个细胞悬液，以每孔1000-10000个细胞接种到96孔板，每孔体积100ul。在5％CO2细胞培养箱中培养24h后给药。(2)药物配制：精密称取药物66mg溶于2ml DMSO中配制成60mmol/l。设置给药梯度0、5、10、15、17.5、20、25、30、40、60umol/l；(3)给药后培养细胞：同一般培养条件，培养2天即48h。(4)呈色：培养2天后，每孔加MTT溶液(5mg/ml用PBS配)20ul。继续孵育4小时，终止培养，小心吸弃孔内培养上清液，对于悬浮细胞需要离心后再吸弃孔内培养上清液。每孔加150ul DMSO，振荡10分钟，使结晶物充分融解。(5)比色：选择490nm波长，在酶联免疫监测仪上测定各孔光吸收值，记录结果，以时间给药浓度为横坐标，吸光值为纵坐标绘制细胞生长曲线。

MTT分析法的具体步骤为：

(1)接种细胞：用含10％胎小牛血清得培养液配成单个细胞悬液，以每孔1000-10000个细胞接种到96孔板，每孔体积100ul。在5％CO2细胞培养箱中培养24h后给药。

(2)药物配制：精密称取药物66mg溶于2mlDMSO中配制成60mmol/l。设置给药梯度0、5、10、15、17.5、20、25、30、40、60umol/l

(3)给药后培养细胞：同一般培养条件，培养2天即48h。

(4)呈色：培养2天后，每孔加MTT溶液(5mg/ml用PBS配)20ul。继续孵育4小时，终止培养，小心吸弃孔内培养上清液，对于悬浮细胞需要离心后再吸弃孔内培养上清液。每孔加150ul DMSO，振荡10分钟，使结晶物充分融解。

(5)比色：选择490nm波长，在酶联免疫监测仪上测定各孔光吸收值，记录结果，以时间为横坐标，吸光值为纵坐标绘制细胞生长曲线。

如图1至图5可知，吩噻嗪类衍生物和氯丙嗪对肺腺癌细胞A549、肺鳞癌细胞H520、胃腺癌细胞AGS、肝癌细胞HepG2、人恶性胶质瘤细胞U87有一定的抑制作用，尤其是吩噻嗪类衍生物对肿瘤细胞(肺腺癌细胞A549、肺鳞癌细胞H520、胃腺癌细胞AGS、肝癌细胞HepG2、人恶性胶质瘤细胞U87)的IC50均在20μM左右，且大大低于氯丙嗪对肿瘤细胞的IC50，表现出中等的肿瘤细胞抑制活性。说明，通过对2-氯吩噻嗪进行修饰得到吩噻嗪类衍生物，具有以线粒体为靶点，尤其是癌细胞线粒体为靶点，极大的提高对肿瘤细胞的活性。

本发明中，以吩噻嗪类衍生物为有效成分制得的抗肿瘤活性药物，能富集于癌细胞线粒体，药物在癌细胞中浓度比正常细胞高近千倍。在使用此类药物进行治疗时，可以极大的提高药物对肿瘤细胞的活性，而降底对正常细胞的影响。

Claims (2)

1.一种具有抗肿瘤活性的吩噻嗪类衍生物，其特征在于，该吩噻嗪类衍生物的结构如下式所示：

2.一种权利要求1所述的吩噻嗪类衍生物的合成方法，其特征在于，其具体步骤为：

步骤一：取1,4-二溴丁烷溶于甲苯并置于100℃油浴中，待温度升至100℃后向其中缓慢滴加溶于甲苯的三苯基膦溶液，边加边搅拌，待滴加完毕反应24小时终止反应，过滤并用甲苯洗两次，干燥得白色固体；其中，三苯基膦与1,4-二溴丁烷的物质的量比值为1：1，1,4-二溴丁烷和三苯基膦在甲苯中的初始浓度均为0.1-0.2mM；

步骤二：以物质的量比值为1:1分别称取步骤一所得白色固体和2-氯吩噻嗪于DMF中，并加入氢化钠密闭遮光在室温下搅拌反应24小时，反应终止后旋转蒸发仪除去溶剂，过硅胶柱纯化，即得吩噻嗪类衍生物；其中，氢化钠的摩尔量是2-氯吩噻嗪的5倍，2-氯吩噻嗪在DMF中的初始浓度为0.1-0.2mM。

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