CN111039806A

CN111039806A - 羟基苯醌双季铵盐及其制备与应用

Info

Publication number: CN111039806A
Application number: CN201911378961.5A
Authority: CN
Inventors: 王文峰; 尹勖; 王瑞; 张敏
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111039806B

Abstract

本发明公开了一种具有抗白血病活性的羟基苯醌双季铵盐及其制备方法与应用，其是将N‑甲基二正辛胺与过量对二苄溴反应，得到对二苄溴单季铵盐；然后将两分子对二苄溴单季铵盐与一分子2,5‑二羟基‑1,4‑苯醌反应，得到所述羟基苯醌双季铵盐。体外癌细胞抑制试验表明，该化合物具有良好的抗白血病活性，有望被开发为抗白血病药物，具有较大的应用前景。

Description

羟基苯醌双季铵盐及其制备与应用

技术领域

本发明属于药物化学领域，具体涉及一种具有抗白血病活性的羟基苯醌双季铵盐的制备方法。

背景技术

蒽醌骨架结构能够产生活性氧（ROS），使其成为抗癌药物分子的良好药效团。蒽醌能产生ROS的原因是蒽醌获得电子后会生成半醌自由基，半醌自由基具有蒽环结构，共振能大于蒽醌，因此蒽醌容易获得电子并将电子转移给O₂形成ROS。羟基苯醌也能获得电子，生成具有芳香性的酚式结构，这一过程的共振能增加大于蒽醌变成蒽环的共振能增加，因此，为获得ROS产生能力大于蒽醌的羟基苯醌，而设计出一种羟基苯醌双季铵盐类抗癌药物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗白血病活性的羟基苯醌双季铵盐及其制备方法与应用，其通过在N-甲基二正辛胺分子上引入对二苄溴作为连接基团，再与2,5-二羟基-1,4-苯醌生成羟基苯醌双季铵盐。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有抗白血病活性的羟基苯醌双季铵盐，其结构式如下：

。

所述羟基苯醌双季铵盐的制备方法，是将N-甲基二正辛胺与过量的对二苄溴发生取代反应，得到对二苄溴单季铵盐（化合物1）；然后将两分子对二苄溴单季铵盐与2,5-二羟基-1,4-苯醌反应，得到所述羟基苯醌双季铵盐（化合物2）。其合成路线如下所示：

。

其具体步骤如下：

1）对二苄溴单季铵盐的合成：在三口瓶中将对二苄溴溶解于三氯甲烷，另外将N-甲基二正辛胺溶解于三氯甲烷中并转入恒压滴液漏斗；将恒压滴液漏斗内的液体缓慢滴入三口瓶中，回流反应6h后得无色澄清液体，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂溶解，再进行硅胶柱层析纯化，得无色粘稠液体，得溴化-N-甲基-N,N-二正辛基-(4-溴甲基)苄基铵，即为对二苄溴单季铵盐；

2）羟基苯醌双季铵盐的合成：在三口瓶中加入2,5-二羟基-1,4-苯醌和K₂CO₃，通入N₂后加入丙酮，加热使其溶解，然后滴入对二苄溴单季铵盐的丙酮溶液，回流反应6h后得棕褐色浑浊液体，过滤，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂溶解，再经硅胶柱层析进行梯度洗脱（洗脱剂为CH₂Cl₂/C₂H₅OH），所得棕褐色粘稠状液体即为羟基苯醌双季铵盐。

所述羟基苯醌双季铵盐可用于制备抗癌药物，尤其适用于白血病CA46和K562等癌细胞的治疗。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明所得羟基苯醌双季铵盐含有羟基苯醌和长碳链季铵盐两个药效团。羟基苯醌获得一个电子后成为苯氧负离子自由基，类似于蒽醌获得电子成为蒽氧负离子自由基，但前者共振能增加程度更大，因此苯醌是比蒽醌更好的电子传递体，更容易产生活性氧(ROS)。长碳链季铵盐是亲脂性阳离子，利用癌细胞线粒体膜电位明显高于正常细胞膜电位的特点，可使所得化合物富集于癌细胞线粒体，而线粒体是ROS的主要产生场所，因此，这两个药效团的结合使得本发明化合物具有很好的抗癌活性，具有开发为抗白血病药物的应用前景。

（2）本发明制备抗白血病活性的化合物的合成步骤简单，结构明确，对白血病细胞具有很好的抑制作用。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

按以下路线合成四种羟基苯醌双季铵(鏻)盐：

。

其具体步骤如下：

1. 对二苄溴单季铵盐（化合物1a-1d）的合成

在100mL三口瓶中将1.0g (3.8 mmol) 对二苄溴溶解于30 mL三氯甲烷中，另外将1.0mmol 叔胺(膦)溶解于10 mL三氯甲烷中，并转入恒压滴液漏斗。将恒压滴液漏斗内的液体缓慢滴入三口瓶中，回流反应6h后得无色澄清液体，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂作为洗脱剂，使用硅胶柱对产品进行提纯，得到化合物1a-1d的无色粘稠状液体，其表征数据如下：

1）化合物1a的表征数据：

产物为白色固体，产率为75.4%; m.p.：237.6℃; ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.82-7.55 (m, 15H, ArH), 7.13 (s, 4H, ArH), 5.51 (s, 1H, ArCH₂P), 5.48 (s, 1H,ArCH₂P), 4.39 (s, 2H, ArCH₂Br); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 138.16, 138.11,135.05, 135.02, 134.42, 134.32, 131.96, 131.90, 130.24, 130.11, 129.42,129.39, 127.69, 127.61, 118.02, 117.17, 32.87, 30.62, 30.15; HRMS, m/z: calcdfor C₂₆H₂₃BrP⁺, [M-Br]⁺ =445.0719; Found: 445.0715。

2）化合物1b的表征数据：

无色粘稠状液体，产率73.2%; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.49 (d, J = 7.7 Hz,2H, ArH), 7.36 (d, J = 7.8 Hz, 2H, ArH), 4.46 (s, 2H, ArCH₂Br), 4.38 (s, 1H,ArCH₂P), 4.34 (s, 1H, ArCH₂P), 2.39 (m, 6H, P(CH₂)₃), 1.41 (s, 6H, P(CH₂CH₂ )₃),1.25 (m, 30H, P(C₂H₄C₅ H ₁₀)₃), 0.87 (t, J = 6.5 Hz, 9H, P(C₇H₁₄CH ₃)₃); ¹³C NMR(100 MHz, CDCl₃) δ: 138.09, 130.64, 129.91, 128.98, 32.51, 31.74, 31.62,30.72, 29.05, 28.91, 28.85, 22.54, 21.80, 19.27, 18.81, 14.02; HRMS, m/z:calcd for C₃₂H₅₉BrP⁺, [M-Br]⁺=553.3532; Found: 553.3539。

3）化合物1c的表征数据：

无色粘稠状液体，产率73.7%; ¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ: 7.67 (d, J=7.8Hz, 2H,ArH), 7.45 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH), 5.08 (s, 2H, ArCH₂Br), 4.53 (s, 2H, ArCH₂N),3.40 (t, 4H, J=8.4Hz, 2×NCH ₂C₇H₁₅), 3.22 (s, 3H, NCH₃), 1.77 (m, 4H, 2×NCH₂CH ₂C₆H₁₃), 1.37-1.25 (m, 20H, 2×NC₂H₄C₅ H ₁₀CH₃), 0.88 (t, J = 6.4 Hz, 6H, 2×NC₇H₁₄CH ₃); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 140.32, 133.67, 129.69, 127.39, 64.77,60.58, 53.48, 47.88, 32.21, 31.57, 29.07, 29.01, 26.34, 22.67, 22.53, 14.02；HRMS, m/z: calcd for C₂₅H₄₅BrN⁺, [M-Br]⁺ = 438.2730; Found, 438.2731。

4）化合物1d的表征数据：

无色粘稠状液体，产率为71.1%; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.59 (d, J = 7.7Hz, 2H, ArH), 7.45 (d, J = 7.7 Hz, 2H, ArH), 4.98 (s, 2H, ArCH₂N), 4.49 (s,2H, ArCH₂Br), 3.31 (m, 6H, N(CH₂)₃), 1.77 (s, 6H, N(CH₂ CH₂ )₃), 1.27 (m, 30H, N(C₂H₄ C₅H₁₀ )₃), 0.88 (t, J = 6.6 Hz, 9H, N(C₇H₁₄ CH₃ )₃); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ:144.68, 140.38, 133.07, 132.21, 129.77, 127.79, 127.60, 125.29, 71.72, 63.08,62.78, 59.02, 58.81, 58.61, 32.16, 31.53, 28.98, 26.35, 22.49, 13.99; HRMS,m/z: calcd for C₃₂H₅₉BrN⁺, [M-Br]⁺ = 536.3826; Found: 536.3825。

2. 羟基苯醌双三苯基季鏻盐（化合物2a）的合成

取70mg (约0.5mmol) 2,5-二羟基-1,4-苯醌、138mg (1mmol)碳酸钾于100ml三口瓶中，向其中加入30mL二氯甲烷、20mL H₂O、催化量的TBEA (苄基三乙基氯化铵)，加热至回流。另取615mg (1mmol)化合物1a溶于5mL二氯甲烷中，混合均匀后转移至恒压漏斗中，搅拌下滴入三口瓶中，控制滴速约为2s/滴，TLC板检测反应进程，约6h后停止反应。减压除去溶剂，经硅胶柱层析进行梯度洗脱，洗脱梯度为V(CH₂Cl₂)：V(C₂H₅OH) = 50:1→40:1→30:1→20:1，得产物356.1mg，其表征数据如下：

棕黑色固体，m.p. 193.7℃，产率69.1%; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.74-7.60(m, 30H, ArH), 7.15 - 6.36 (m, 10H, 8ArH+2OH), 4.98 (s, 4H, 2×ArCH₂), 3.55(s, 2H, ArCH₂P), 3.44 (s, 2H, ArCH₂P); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 176.33,174.39, 142.11, 136.59, 135.05, 134.26, 130.81, 130.22, 130.10, 129.20,118.02, 117.17, 58.04, 53.51; HRMS (ESI⁺): calcd for C₅₈H₄₈O₄P₂ ²⁺[M-2Br]²⁺/2 =435.1508; Found, 435.1513。

3. 羟基苯醌双季铵(鏻)盐（化合物2b-2d）的合成

在100mL三口瓶中将70mg (0.5mmol) 2,5-二羟基-1,4-苯醌和138mg (1.0mmol)K₂CO₃在N₂气氛下加热溶解于50mL丙酮，溶解后在搅拌下通过恒压滴液漏斗分别缓缓滴入5mL含1mmol 化合物1b-1d的丙酮溶液。TLC检测反应进程，约6h后停止反应，过滤，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂溶解，经硅胶柱层析进行梯度洗脱，洗脱梯度为V(CH₂Cl₂)：V(C₂H₅OH) = 50:1→40:1→30:1→20:1，得到化合物2b-2d的粘稠状液体，各产物表征数据如下：

1）化合物2b的表征数据：

黄褐色粘稠液体，产率59.9%; ¹H NMR (400 MHz, DMSO) δ 7.22 (m, 10H, 8ArH+2OH), 3.90-3.80 (m, 4H, 2×ArCH₂), 3.54-3.44(m, 4H, 2×ArCH₂), 2.15 (s, 12H, 2×P(CH₂)₃), 1.50-1.40 (12H, 2×P(CH₂CH ₂)₃), 1.34-1.25 (m, 60H, 2×P(CH₂CH₂C₅ H ₁₀CH₃)₃), 0.87 (m, 18H, 6×CH₃); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 140.51,130.54, 130.18, 129.86, 99.98, 72.45, 61.60, 31.66, 30.72, 28.94, 22.58,21.80, 19.00, 18.56, 14.07; HRMS (ESI⁺): calcd for C₇₀H₁₂₀O₄P₂ ²⁺[M-2Br]²⁺/2 =543.4325; Found, 543.4324。

2）化合物2c的表征数据：

棕褐色粘稠液体，产率62.9%; H NMR (400 MHz, DMSO) δ: 7.52-7.44 (m, 10H,8ArH+2OH), 4.57-4.53 (m, 8H, 4×ArCH₂), 3.18-3.13 (m, 8H, 4×NCH ₂C₇H₁₄), 2.89(s, 6H, 2×NCH₃), 1.83-1.64 (m, 8H, 4×NCH₂CH ₂C₆H₁₃), 1.34-1.25 (m, 40H, 4×NCH₂C₅ H ₁₀CH₃), 0.88 (t, J=8.4Hz, 12H, 4×CH₃); ¹³C NMR (101 MHz, DMSO) δ:145.24, 133.15, 127.11, 126.57, 64.78, 62.78, 60.59, 47.48, 31.61, 28.87,26.25, 22.51, 21.95, 14.41; HRMS (ESI⁺): calcd for C₅₆H₉₂N₂O₄ ²⁺[M-2Br]²⁺/2 =428.3523; Found, 428.3521。

3）化合物2d的表征数据：

棕褐色粘稠液体，产率62.6%; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.77-7.20 (s, 10H,8ArH+2OH), 5.08-4.89 (m, 8H, 4×ArCH₂), 3.45-3.30 (m, 12H, 2×N(CH₂)₃), 1.78(s, 12H, 2×N(CH₂CH ₂)₃), 1.48 – 1.02 (m, 60H, N(C₂H₄C₅ H ₁₀)₃), 0.89 (m, 18H, 2×N(C₇H₁₄CH ₃)₃); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 133.57, 132.25, 130.08, 127.61, 70.53,62.88, 58.61, 31.60, 29.03, 26.35, 26.27, 22.56, 14.05; HRMS (ESI⁺): calcdfor C₇₀H₁₂₀N₂O₄ ²⁺[M-2Br]²⁺/2 = 526.4619; Found, 526.4641。

白血病细胞的增殖抑制实验

将得到的羟基苯醌双季铵(鏻)盐2a-2d作为受试药物，用培养基将药物稀释；将人白血病细胞K562和人淋巴瘤细胞CA46的密度调整为1×10⁵个/mL，分别接种于96孔板，每孔100μL，置37℃、5% CO₂培养箱中培养24 h；移去旧的培养基，加入受试药物(浓度从0.63μM-40μM)，每孔100μL，另设空白对照组，并设3个复孔。药物作用48h后，吸弃含药培养基，于每孔中加入无血清、无酚红1640培养基100μL，再加入MTT溶液10μL，继续孵育4h，终止培养；小心吸弃96孔板孔内上清液，每孔加入100μL DSMO，振荡10min，在酶标仪上于570nm波长处测定各孔光吸收值（OD值），计算半数抑制浓度IC₅₀值。结果如表1所示。

表1 羟基苯醌双季铵(鏻)盐对白血病细胞的抑制活性(IC₅₀，μmol/L)

表1结果表明，羟基苯醌双季铵盐（2c和2d）具有比羟基苯醌双季鏻盐（2a和2b）更好的抗癌活性，其中，表明具有两条长碳链的双季铵盐2c的抗白血病活性高于具有三条长碳链的双季铵盐2d。

所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种具有抗白血病活性的羟基苯醌双季铵盐，其特征在于：其结构式如下：

。

2.一种如权利要求1所述的羟基苯醌双季铵盐的制备方法，其特征在于：将N-甲基二正辛胺与过量的对二苄溴发生取代反应，得到对二苄溴单季铵盐；然后将两分子对二苄溴单季铵盐与2,5-二羟基-1,4-苯醌反应，得到所述羟基苯醌双季铵盐。

3.根据权利要求2所述的羟基苯醌双季铵盐的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

1）对二苄溴单季铵盐的合成：在三口瓶中将对二苄溴溶解于三氯甲烷，另外将N-甲基二正辛胺溶解于三氯甲烷中并转入恒压滴液漏斗；将恒压滴液漏斗内的液体缓慢滴入三口瓶中，回流反应6h后得无色澄清液体，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂溶解，再进行硅胶柱层析纯化，得无色粘稠液体，即为对二苄溴单季铵盐；

2）羟基苯醌双季铵盐的合成：在三口瓶中加入2,5-二羟基-1,4-苯醌和K₂CO₃，通入N₂后加入丙酮，加热使其溶解，然后滴入对二苄溴单季铵盐的丙酮溶液，回流反应6h后得棕褐色浑浊液体，过滤，减压除去溶剂后用CH₂Cl₂溶解，再经硅胶柱层析进行梯度洗脱，所得棕褐色粘稠状液体即为羟基苯醌双季铵盐。

4.一种如权利要求1所述的羟基苯醌双季铵盐在制备抗癌药物中的应用。

5.根据权利要求4所述的羟基苯醌双季铵盐在制备抗癌药物中的应用，其特征在于：癌细胞包括白血病细胞K562和CA46。