CN111892581B

CN111892581B - 一种具有抗肿瘤活性的喹唑啉类衍生物及其合成方法和用途

Info

Publication number: CN111892581B
Application number: CN202010765300.4A
Authority: CN
Inventors: 孙建博; 王坤
Original assignee: China Pharmaceutical University
Current assignee: China Pharmaceutical University
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2040-08-03
Also published as: CN115417860A; CN111892581A; CN115417860B

Abstract

本发明属于生物医药领域，公开了结构如式I所示的喹唑啉类衍生物，R₁选自F、Cl、Br、C1‑C3烷基或C1‑C3烷氧基，R₂选自H、C1‑C3烷基或C1‑C3烷氧基，X选自C、N；但不包括R₁＝CH₃、R₂＝H、X＝C，R₁＝Cl、R₂＝H、X＝C。本发明喹唑啉类衍生物具有较好的抗肿瘤活性，且对正常细胞毒性较小，具有更好地选择性，本发明还公开了所述的喹唑啉类衍生物在制备治疗抗肿瘤药物中的应用。

Description

一种具有抗肿瘤活性的喹唑啉类衍生物及其合成方法和用途

技术领域

本发明属于药物化学领域，涉及一种具有抗肿瘤活性的喹唑啉类衍生物及其合成方法和用途。

背景技术

癌症是影响人类健康与寿命的主要疾病，现已成为全球重要的公共卫生问题之一。根据《全球癌症报告》显示，2018年全球预计新增1810万例癌症病例，死亡人数达960万，全球癌症负担进一步加重。在女性中，女性最常罹患的癌症是乳腺癌，同时也是女性因癌症死亡的首要原因。乳腺癌的发病率(24.2％，即女性乳腺癌占总病例的24.2％)和死亡率(15.0％，即女性乳腺癌死亡约占所有癌症死亡的15.0％)最高。

以紫杉醇为代表的微管蛋白抑制剂是最有效的抗肿瘤药物之一，但传统的微管蛋白抑制剂常被迅速发展的肿瘤多药耐药所干扰，这也成为临床治疗面对的棘手问题。近年来，一些天然小分子微管蛋白抑制剂不但表现出活性高、毒性低、生物利用度好等特点，而且往往不是多药耐药泵的底物，因而对多药耐药肿瘤细胞也有效。对该类小分子化合物的结构修饰研究已成为寻找高效的多药耐药蛋白抑制剂从而提高乳腺癌化疗效果的重要途径之一。

近年来，喹唑啉类化合物抗肿瘤作用引起了人们的关注。许多研究者参考已知微管蛋白抑制剂CA-4的结构特点，合成具有良好抗肿瘤活性的化合物。

发明内容

通过计算机模拟，发明人推测喹唑啉类化合物与微管结合并抑制微管聚合的结构基础可能有：1)、喹唑啉生物碱骨架，这种骨架结构可能与微管靶点的管腔较为吻合；2)、喹唑啉类化合物具有N原子，微管中的巯基是氢键的供体，N原子氢键的受体，容易结合，这些特征结构可能是喹唑啉类化合物与微管结合并抑制微管聚合的化学结构基础之一。

本发明的目的是提供如式I所示的喹唑啉类衍生物：

其中，R₁选自F、Cl、Br、C1-C3烷基或C1-C3烷氧基，R₂选自H、C1-C3烷基或C1-C3烷氧基，X选自C、N；但不包括R₁＝CH₃、R₂＝H、X＝C，R₁＝Cl、R₂＝H、X＝C。

优选的，R₁选自Cl、CH₃，R₂选自H、CH₃，X选自C、N；但不包括R₁＝CH₃、R₂＝H、X＝C，R₁＝Cl、R₂＝H、X＝C。

具体的，本发明所述的喹唑啉类衍生物选自：

对应的化学名称为：

2-氯-N-甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺；

N,2-二甲基-N-(1-甲基-7-氮杂吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺；

N,2-二甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺。

本发明的另一个目的是提供如式I所示的喹唑啉类衍生物的合成方法，反应式如下：

其中，R选自

R₁、R₂同前述。

具体的，所述的喹唑啉类衍生物的合成方法包括以下步骤：

步骤(1)、取代反应：以式Ⅲ所示的化合物和如式R-NH₂所示的仲胺为原料，浓盐酸调节反应体系的pH为5～7，75～85℃反应2～4h，得到式Ⅱ所示的中间体；

步骤(2)、甲基化反应：以式Ⅱ所示的中间体和钠氢、碘甲烷为原料，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为反应溶剂，先冰浴条件下反应0.5～1h，然后常温反应1～2h；反应液用水和二氯甲烷萃取，有机相悬干，通过硅胶柱层析法纯化得到式I所示的喹唑啉类衍生物。

步骤(1)中，式Ⅲ所示的化合物和仲胺的摩尔比为1:1～1.2，优选为1:1。

反应溶剂为异丙醇(IPA)、乙醇与水的混合溶剂、四氢呋喃与水混合溶剂等。发明人发现中间体可以在异丙醇中析出，从而更方便高效地获得分离出中间体，因此，所述的反应溶剂优选为异丙醇，反应结束后，反应液放冷析晶，抽滤、干燥，即得式Ⅱ所示的中间体。

具体的，式Ⅲ所示的化合物可以选自2-甲基-4-氯喹唑啉、2,4-二氯喹唑啉。

具体得，仲胺可以选自5-氨基-7-氮杂吲哚、5-氨基-2-甲基吲哚。

步骤(2)中，式Ⅱ所示的中间体、钠氢和碘甲烷的摩尔比为1:3～4:3～4，优选为1:3:3。

所述的硅胶柱层析法以石油醚:乙酸乙酯＝10:1V/V为洗脱液。

发明人通过试验验证本发明喹唑啉类衍生物具有较好的抗肿瘤活性，对HepG2肿瘤细胞株有显著的抑制水平，且对正常细胞毒性较小，具有更好地选择性，通过进一步研究有望成为具有研究前景的抗癌药物。因此，本发明的另一个目的是提供所述的喹唑啉类衍生物在制备治疗抗肿瘤药物中的应用。

优选的，所述的肿瘤为肝癌。

本发明的有益效果：

本发明喹唑啉类衍生物的原料便宜易得，所用试剂低毒，制备方法反应条件温和，后处理方便，可以大量富集。药理实验表明，本发明喹唑啉类衍生物的抗肿瘤活性良好，有望发展成为抗肿瘤药物。

具体实施方式

为进一步阐明本发明，下面列举一系列实施例。这些实施例是例证性的，不应当理解为对本发明的限制。

实施例1

2-氯-N-甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-1)的制备

将2,4-二氯喹唑啉(100mg，0.505mmol)和2-甲基-5-氨基吲哚(74mg，0.505mmol)溶解在异丙醇中，加入浓盐酸调节pH至6，加热回流2h(TLC检测原料反应完全)。反应液放冷析晶，抽滤干燥得到中间体140mg。中间体用N,N-二甲基甲酰胺溶解，向溶液中加入钠氢33mg、碘甲烷85μL，先在冰浴下反应1h，然后常温反应1h，反应液用水和二氯甲烷萃取，有机相悬干，通过硅胶柱层析法、以石油醚:乙酸乙酯＝10:1V/V为洗脱液得到2-氯-N-甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-1)49mg，产率27％。

ESI-MS：361.13[M-H]^-.

1H-NMR(300MHz,DMSO-d6,TMS),δppm:2.41(3H,s),3.56(3H,s),3.71(3H,s),6.23(1H,s),6.73(1H,d),6.95(1H,m),7.06(1H,m),7.42(1H,d),7.50(1H,d),7.59(2H,m).

实施例2

N,2-二甲基-N-(1-甲基-7-氮杂吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-2)的制备

将2-甲基-4-氯喹唑啉(100mg，0.562mmol)和5-氨基-7-氮吲哚(75mg，0.562mmol)溶解在异丙醇中，加入浓盐酸调节pH至6，加热回流2h(TLC检测原料反应完全)。反应液放冷析晶，抽滤干燥得到中间体145mg。中间体用N,N-二甲基甲酰胺溶解，向溶液中加入钠氢38mg、碘甲烷99μL，先在冰浴下反应1h，然后常温反应1h，反应液用水和二氯甲烷萃取，有机相悬干，通过硅胶柱层析法、以石油醚:乙酸乙酯＝10:1V/V为洗脱液得到N,2-二甲基-N-(1-甲基-7-氮杂吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-2)40mg，产率24％。

ESI-MS：302.15[M-H]^-.

1H-NMR(300MHz,DMSO-d6,TMS),δppm:2.61(3H,s),3.58(3H,s),3.84(3H,s),6.45(1H,d),6.86(1H,d),6.96(1H,m),7.55(1H,m),7.60(1H,d),7.66(1H,d),7.92(1H,d),8.17(1H,d).

实施例3

N,2-二甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-3)的制备

将2-甲基-4-氯喹唑啉(100mg，0.562mmol)和2-甲基-5-氨基吲哚(74mg，0.562mmol)溶解在异丙醇中，加入浓盐酸调节pH至6，加热回流2h(TLC检测原料反应完全)。反应液放冷析晶，抽滤干燥得到中间体154mg。中间体用N,N-二甲基甲酰胺溶解，向溶液中加入钠氢38mg、碘甲烷100μL，先在冰浴下反应1h，然后常温反应1h，反应液用水和二氯甲烷萃取，有机相悬干，通过硅胶柱层析法、以石油醚:乙酸乙酯＝10:1V/V为洗脱液得到N,2-二甲基-N-(1,2-二甲基吲哚-5-基)喹唑啉-4-胺(化合物I-3)51mg，产率29％。

ESI-MS：315.17[M-H]^-.

1H-NMR(300MHz,DMSO-d6,TMS),δppm:2.41(3H,s),2.59(3H,s),3.55(3H,s),3.69(3H,s),6.19(1H,s),6.87(2H,m),6.97(1H,d),7.30(1H,d),7.49(2H,m),7.61(1H,d).

实施例4

喹唑啉类衍生物的药理实验

采用四甲基氮唑蓝比色法(MTT法)对本发明喹唑啉类衍生物进行抗肿瘤活性测试，选取康普瑞汀(CA-4)作为阳性对照药。

仪器：超净工作台(SW-CJ-1FD，AIRTECH，苏净安泰)、恒温CO₂培养箱(3111，Thermo，美国)、倒置生物显微镜(IX71，OLYMPUS，日本)、酶联免疫检测仪(Model680，BIO-RAD，美国)、平板摇床(Kylin-bell lab Instruments)、高压灭菌锅(YXO.SG41.280，上海华线)，离心机(SIGMA)。

试剂：DMEM培养基(GIBCO)、胎牛血清(GIBCO)、胰蛋白酶(SIGMA)，DMSO(SIGMA)。

细胞株：人肝癌细胞株HepG2，人正常肝细胞株L-02(均由江苏凯基生物技术股份有限公司提供)。

方法：采用DMEM培养基，将冻存的细胞株复苏，置于恒温37℃CO₂培养箱中培养，每天换液一次，待其处于指数生长期、状态良好时即可铺板。加入1mL 0.25％胰蛋白酶消化液，消化1-2min，在显微镜下观察细胞状态，当贴壁细胞变圆收缩时即可吸除消化液，加入1-2mL含10％胎牛血清的DMEM培养基制成细胞悬液，进行细胞计数，按照每孔5×10³个细胞数及总孔数计算所需细胞悬液的量，将细胞悬液接种于96孔板上，100μL/孔，周围用PBS液封，置于恒温37℃CO₂培养箱中培养24h。

用DMEM培养基配制受试药物(化合物I-1、I-2、I-3)、阳性对照康普瑞汀(CA-4)，使其终浓度为1μM/孔，以DMSO为空白对照(DMSO用培养基稀释)，每个药物3个复孔，培养48小时。将MTT试剂(浓度为5mg/mL，用PBS配制)加入到96孔板中，10μL/孔，继续孵育4h。吸除板内培养基，每孔加入100μL DMSO，平板摇床振摇10min使结晶溶解。用酶联免疫检测仪在波长570nm处检测每孔的吸光值，计算细胞抑制率。3次初筛结果平均值为其最终抑制率，初筛抑制率大于50％的化合物进行浓度梯度筛选(5倍稀释)，以计算受试药物的IC₅₀值(graphpad软件计算)，3次重复实验结果为所测化合物的最终IC₅₀值。

细胞抑制率％＝[(空白对照OD值－给药组OD值)/空白对照组OD值]×100％

初试结果表明，在1μM浓度下，受试化合物对HepG2细胞的抑制率均大于50％，所以对受试化合物进行细筛。

表1.受试化合物对HepG2细胞株的抑制作用

由表1可知，喹唑啉类衍生物均对HepG2细胞有明显的抑制作用，其中以化合物I-3活性最佳，IC₅₀值为1.0±0.1nM。

表2.受试化合物对L-02细胞株的抑制作用

由表2可知，本发明喹唑啉类衍生物对人正常肝细胞株L-02的毒性均弱于对癌细胞的毒性，其中以化合物I-1对肝癌细胞选择性最好，其SI值(SI值＝IC₅₀ L-02/IC₅₀HepG2)为5.4。

综上所述，喹唑啉类衍生物对人肝癌细胞株HepG2具有较强抑制作用，对肿瘤细胞的抑制作用优于阳性对照药CA-4，以化合物I-3活性最佳，对HepG2细胞株的IC₅₀值为1.0±0.1nM。以化合物I-1选择性最好，对HepG2的IC₅₀值为1.2±0.1nM，对L-02的IC₅₀值为6.5±0.1nM，SI值为5.4，有望成为新的抗肿瘤药物，值得深入研究。

Claims

1.如下所示的喹唑啉类衍生物：

。

2.权利要求1所述的喹唑啉类衍生物在制备治疗抗肿瘤药物中的应用，所述的肿瘤为肝癌。