CN111196805A - 哌啶基噻唑甲酰胺类化合物合成方法与用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种2‑（4‑哌啶基）‑噻唑‑4‑甲酰胺类化合物及其合成方法及药用评价。其合成包括如下步骤：N‑Boc‑4‑哌啶‑羧酸与氯化铵的取代反应制备中间体2；化合物2与劳森试剂进行硫代反应，得中间体3；化合物3与溴代丙酮酸乙酯反应，得中间体4；化合物4酯水解得化合物5；化合物5氨反应，得到中间体6；Boc保护的化合物6，脱去保护得化合物7；化合物7酸缩合，得到中间体8；Boc保护的中间体8脱保护得化合物9；化合物9与不同的异氰酸酯反应，得到最终产物；采用MTT法，测试，部分2‑（4‑哌啶基）‑噻唑‑4‑甲酰胺类化合物具有一定的抗肿瘤活性。其中化合物10f‑10m的抗肿瘤活性活性优于化合物10a‑10d。

Description

哌啶基噻唑甲酰胺类化合物合成方法与用途

技术领域

本发明涉及一种2-（4-哌啶基）- 噻唑-4-甲酰胺类化合物及其合成方法及药用评价，属于药物合成与药学评价技术领域。

技术背景

微管菌素（Tubulysins，图1)是一类具有强烈抗肿瘤细胞有丝分裂增殖的天然四肽化合物，自其合成报告以来，针对其全合成，结构改造以及抗癌的生物学活性引起广泛关注。天然产物的特征之一是含有多个手性中心，这对其商业发展与全合成造成阻碍。为了简化微管菌素的结构，保持或增强其效力，本文对其结构修饰及药用评价，进行了一定的研究。在药物设计学中，环化技术，尤其是芳构化通常用于减少现代药物设计技术中的手性中心和增加亲脂性。通过环化，可以减少天然产物中的手性中心，降低合成难度。

微管蛋白中的大多数手性中心来自非天然氨基酸。不仅难以合成主要活性部件（Tuv和Tup），而且还要避免在构建块的组装过程中的差向异构化和副反应。在我们以前的工作中，微管菌素的Tuv部分的芳构化（图2中的A）导致抗肿瘤活性的显着丧失。最初，我们猜想因为构象限制，基团之间存在弱的相互作用，从而能导致活性丧失。因此我们提出在Tuv中的OH基团和Ile中的NH基团之间可能存在分子内H键（顺时针转动键，可以通过分子内H键形成6元环）是其具有抗癌活性很重要的一点。

目前尚无该类寡肽的合成及活性研究。

发明内容

基于以上事实和原因，我们对微管菌素化合物结构进行了结构修饰和改造，设计并合成了一系列2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物，并且通过MTT法初步筛选了这类化合物的抗肿瘤活性。

即：2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类似化合物，分子式结构如图2。

2 -（哌啶- 4 - 甲基）- 噻唑 -4-甲酰胺类化合物的合成路线是以已知化合物N-Boc-4-哌啶 - 羧酸为原料，包括如下9个步骤：

步骤1：N-Boc-4-哌啶 - 羧酸与氯化铵的取代反应制备中间体2，反应溶剂使用二氯甲烷，脱水剂用DCC，用量为1.5当量，反应温度为室温；

步骤2：化合物2与劳森试剂进行硫代反应，反应溶剂为1,4-二氧六环，用量为1当量，劳森试剂常温分批加入，反应温度为70℃，粗提纯得中间体3；

步骤3：化合物3与溴代丙酮酸乙酯反应，粗提纯得中间体4，反应溶剂为无水乙醇，用量为1.2当量，回流反应；

步骤4：化合物4在碱性条件下发生酯水解得化合物5，碱可选氢氧化钠、氢氧化锂或者其它碱，溶剂用水和四氢呋喃的混合溶液；

步骤5：化合物5与具有不同取代基的氨反应，得到不同的中间体6；活化剂与缩合剂使用EDC和HOBT；反应溶剂DMF；

步骤6：Boc保护的化合物6，在三氟乙酸和室温条件下，脱去保护得化合物7，用于下一步；

步骤7：化合物7与Boc保护氨基的酸缩合，提纯得到中间体8；活化剂与缩合剂使用EDC和HOBT；反应溶剂使用DMF，室温反应；

步骤8：Boc保护的中间体8在三氟乙酸的作用下，脱保护得化合物9 ，用于下一步；

步骤9：化合物9与不同的异氰酸酯反应，得到最终产物，2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类衍生物。

2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺 类化合物的体外抗肿瘤活性测试：

采用MTT 法，将对数生长期的Siha、PC-3 和MKN-45 细胞用培养基稀释至4×10⁴/mL，分别接种于96 孔培养板，每孔100 μL，孵育过夜后除去培养液，每孔加入样品100 μL，每组均设3 个复孔。同时设空白组，空白组设3个复孔，且每孔加入含0.1% DMSO的RPMI 1640100 μL。所有组在37 ℃、5%的二氧化碳培养箱中培养72 h 后，每孔加入5 mg/mL 的MTT100 μL，继续置于培养箱中培养4 h后，小心吸弃每孔中液体，再加入DMSO 150 μL，将培养板置于水平摇床上振摇10 min，于酶标仪上检测吸光度（A）值，检测波长为570 nm。计算得出细胞抑制率后经软件计算IC₅₀值，结果见图5中的表格内容。

从图5的表中可以看出，部分2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺 类化合物具有一定的抗肿瘤活性。其中化合物10f-10m 的抗肿瘤活性活性优于化合物10a-10d。说明脲基团对此类化合物抗肿瘤活性有重要意义。以此类结构为先导化合物，通过进一步的结构优化，可以发现活性较好的抗肿瘤药物。

附图说明

图1为微管菌素分子结构图；

图2为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类似化合物分子结构图；

图3为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物合成设计方案图。

图中，R1 为甲基，苯甲基，苯乙基，苯丙氨酸；

R2 为C1-C6 直链或支链烷基；

R3 为含有取代基的苯基，或苯胺基；

图4为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物合成步骤分子式表达图；

图5为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物的抗癌实验数据表；

图6 为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物10m 的结构 ；

图7为2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类化合物10k 的结构。

以下将通过实施例进一步描述本发明，但这些实例仅用于说明本发明。而不是对本发明范围的限制。

具体实施方式

实施例

实施例1: 化合物10 h的合成:

步骤1：将化合物1（12 g，52.4 mml）与DCC（16.2 g，78.6 mmol）溶于DCM（150.0 mL）中，活化30min。加入NH₄Cl（4.21 g，78.6 mmol）。加毕，反应体系在室温搅拌反应12 h，至TLC检测反应显示原料消耗完毕。往体系中加入少量水，DCM萃取(3X100 mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，使用少量乙酸乙酯热重结晶，抽滤，得10.2 g白色固体，产率85％。

步骤2：将化合物2（10.2 g，42.6 mmol）与劳森试剂（10.7 g， 26.4 mmol）溶于1,4-二氧六环（150 mL）中，加热70±5 ℃搅拌反应4 h。TLC检测反应完后，反应体系冷却至室温。用饱和NaHCO₃水溶液调pH=9，DCM萃取(3X100 mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，得粗品，经硅胶柱纯化，得白色固体4.1 g，产率为40.2％。

步骤3：将化合物3（4.1 g，16.8 mmol）与溴代丙酮酸乙酯（3.94 g， 20.2 mmol）溶于无水甲醇（100 ml）中。反应体系加热回流搅拌反应4 h，至TLC检测反应完后。浓缩反应液，经硅胶柱纯化得产品4为黄色粉末状固体5.5 g，收率为96.5％。可直接用于下一步。

步骤4：将化合物4（1.6 g，4.7 mmol）THF（20 mL）中，LiOH（0.34 g, 14.1mmol）溶于H₂O（20ml）中，将LiOH水溶液加入反应液中。室温反应5h，至TLC检测反应完后。浓缩反应液，蒸掉THF，水相用稀盐酸调pH=3，乙酸乙酯萃取(3X30 mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，得粗品，经硅胶柱纯化得1.36 g，收率93.9％。

步骤5：将化合物5（0.3 g，1.0 mmol）、EDC（0.3 g，1.5 mmol）、HOBT（0.2 g，1.2mmol）溶于DMF（20ml）中，室温活化反应30min，加入苯乙胺（0.15 g，1.2 mmol），室温反应4h，至TLC检测反应完后，加水，乙酸乙酯萃取(3X30 mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，得粗品，经硅胶柱纯化得0.14 g，收率35％。

步骤6：将化合物6c（70 mg，0.17 mmol）溶于DCM（15 mL）中，室温搅拌下滴加TFA（60 mg，0.51 mmol）。滴毕，反应体系在室温下搅拌反应2h至TLC检测反应完。体系中加入水20 mL，用Na₂CO₃水溶液调pH=9，以DCM（3×20 mL）萃取，合并有机相，有机相以无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。残余物经硅胶柱纯化，得45 mg油状液体，收率84.9％。

步骤7：将Boc保护的缬氨酸（50 mg，0.24 mmol）、EDC（60 mg，0.3 mmol）、HOBT（30mg，0.24 mmol）溶于DMF（20ml）中，室温活化反应30min，加入化合物7（40 mg，0.13 mmol），室温反应4h，至TLC检测反应完后，加水，乙酸乙酯萃取(3X30 mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，得粗品，经硅胶柱纯化得39 mg，收率59.5％。

步骤8：将化合物8（0.37 g，0.72 mmol）溶于DCM（25 mL）中，室温搅拌下滴加TFA（0.25 g，2.2 mmol）。滴毕，反应体系在室温下搅拌反应2h至TLC检测反应完。体系中加入水30 mL，用Na₂CO₃水溶液调pH=9，以DCM（3×20 mL）萃取，合并有机相，有机相以无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩。残余物经硅胶柱纯化，得0.24 g油状液体，收率82.9％。

步骤9：将化合物9（0.5 g，0.97 mmol）溶于DCM（25 mL）中，室温搅拌下加入对甲氧基苯异氰酸酯（0.15 g，0.97 mmol）。滴毕，反应体系在室温下搅拌反应4h至TLC检测反应完。浓缩反应液，经硅胶柱纯化得产品，得0.52 g白色固体，收率81.3％。

实施例2：化合物10f的合成

步骤1：按实施例1中步骤5 方法，利用甲胺，制备中间体6a。

步骤2：按实施例1中步骤7 方法，利用Boc-L-异亮氨酸，制备中间体8b。

步骤3：按照实施例1中步骤8 ，9 的方法， 利用N-甲基-2-哌啶甲酸，合成化合物10f。

实施例3：化合物10g的合成

步骤1：按实施例1中步骤5 方法，利用苄胺，制备中间体6b。

步骤2：按实施例1中步骤7 方法，利用Boc-L-异亮氨酸，制备中间体8d。

步骤3：按照实施例1中步骤8 ，9 的方法， 利用对甲氧基苯异氰酸酯，合成化合物10g。

实施例4：化合物10m的合成

步骤1：按实施例1中步骤5 方法，利用苯乙胺，制备中间体6c。

步骤2：按实施例1中步骤7 方法，利用Boc-L-缬氨酸，制备中间体8e。

步骤3：按照实施例1中步骤8 ，9 的方法， 利用3-氯-4-三氟甲基苯异氰酸酯，合成化合物10m。

实施例5：化合物10k的合成

步骤1：按实施例1中步骤5 方法，利用苯乙胺，制备中间体6c。

步骤2：按实施例1中步骤7 方法，利用Boc-L-异亮氨酸，制备中间体8f。

步骤3：按照实施例1中步骤8 ，9 的方法， 利用对氯苯异氰酸酯，合成化合物10k。

其他化合物的合成均采用上述实施例1中的通用方法，只是在适当的步骤选择不同的试剂，制备不同的中间体6a-6c 及中间体8a-8f。

Claims (3)

1.哌啶基噻唑甲酰胺类化合物，其特征为2-（4-哌啶基）- 噻唑-4-甲酰胺类化合物，分子结构式如附图2所示；

其中， R1 为甲基，苯甲基，苯乙基，苯丙氨酸；

R2 为C1-C6 直链或支链烷基；

R3 为 含有取代基的苯基，或苯胺基。

2.如权利要求1所述哌啶基噻唑甲酰胺类化合物的制备方法，以N-Boc-4-哌啶-羧酸为原料，包括如下步骤：

步骤1：N-Boc-4-哌啶-羧酸与氯化铵的取代反应制备中间体2，反应溶剂使用二氯甲烷，脱水剂用DCC，用量为1.5当量，反应温度为室温；

步骤2：化合物2与劳森试剂进行硫代反应，反应溶剂为1,4-二氧六环，用量为1当量，劳森试剂常温分批加入，反应温度为70℃，粗提纯得中间体3；

步骤3：化合物3与溴代丙酮酸乙酯反应，粗提纯得中间体4，反应溶剂为无水乙醇，用量为1.2当量，回流反应；

步骤4：化合物4在碱性条件下发生酯水解得化合物5，碱可选氢氧化钠或氢氧化锂，溶剂用水和四氢呋喃的混合溶液；

步骤5：化合物5与具有不同取代基的氨反应，得到不同的中间体6；活化剂与缩合剂使用EDC和HOBT；反应溶剂DMF；

步骤6：Boc保护的化合物6，在三氟乙酸和室温条件下，脱去保护得化合物7，用于下一步；

步骤7：化合物7与Boc保护氨基的酸缩合，提纯得到中间体8；活化剂与缩合剂使用EDC和HOBT；反应溶剂使用DMF，室温反应；

步骤8：Boc保护的中间体8在三氟乙酸的作用下，脱保护得化合物9 ，用于下一步；

步骤9：化合物9与不同的异氰酸酯反应，得到最终产物，2-（4-哌啶基）-噻唑-4-甲酰胺类衍生物。

3.如权利要求1所述哌啶基噻唑甲酰胺类化合物的用途，其特征在于其应用于治疗肿瘤的药物。

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