CN112851745B - 氮杂甾体吡啶类化合物及其合成与应用 - Google Patents
氮杂甾体吡啶类化合物及其合成与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一类氮杂甾体吡啶类化合物及其合成与应用。具体为一类具有如下所示结构通式的氮杂甾体吡啶类化合物、或其药学上可接受的盐。经体外细胞抗肿瘤活性测试结果表明,该甾体吡啶类化合物具有抗肿瘤活性,可用于制备抗肿瘤药物。本发明方法提供了一种有效的以黄体酮为原料,以含高锰酸钾的高碘酸钠溶液为氧化剂,氧化产物不用分离纯化,直接在冰醋酸溶液中用醋酸铵分解释放的氨气缩合、氢化、环合等一系列反应得到氮杂甾体吡啶类化合物的方法。该方法原料廉价易得,反应条件温和,操作简便,反应的产率较好。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域,具体涉及一类氮杂甾体吡啶类化合物及其合成与应用。
背景技术
肿瘤是一种严重危害人类健康的疾病。自从20世纪40年代第一个化学药氮芥用于治疗淋巴瘤以来,肿瘤的化学治疗取得了很大进步,为癌症患者的生存和高质量生活带来了希望。虽然目前临床使用的抗肿瘤药物使肿瘤患者寿命和生活质量得以改善,但是,世界卫生组织《全球癌症报告》称2018年有960万人死于癌症,社会对抗肿瘤药物的需求仍然迫切,癌症防治研究已成为生物医药领域的研究重点。
甾体化合物及其衍生物在自然界广泛存在,在维持生命、调节机体物质代谢、细胞发育分化、促进性器官发育、维持生殖、免疫调节、皮肤疾病及癌症治疗等方面有着重要的药用价值。特别是甾体杂环类化合物,由于其结构特征和生物活性引起了广泛的关注。一些含有杂环的甾体化合物已进入临床使用,如非那雄胺、度他雄安和阿比特龙。吡啶及吡啶衍生物是一类非常重要的杂环化合物,这类化合物具有优良的生物活性,能够在很多药物合成中充当中间体。本发明人利用药物设计中的拼合原理,将氮杂类甾体和吡啶杂环两个药效团拼合在一个分子中,设计、合成一系列氮杂甾体吡啶衍生物,具有良好的抗肿瘤生理活性。
发明内容
本发明的目的是提供一类氮杂甾体吡啶类化合物及其合成方法,该类化合物具有良好的抗肿瘤活性,为抗癌新药的研发提供技术支持。
本发明所采用的技术方案如下:
一类具有如下所示结构通式的氮杂甾体吡啶类化合物、或其药学上可接受的盐:
一种氮杂甾体吡啶类化合物、或其药学上可接受的盐,所述氮杂甾体吡啶类化合物选自如下化合物:
一种如上所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,包括如下步骤:
(1)黄体酮A-失碳-3,5-开裂,得化合物2
在四口反应瓶中加入黄体酮和叔丁醇,搅拌下加入碳酸钠水溶液,加热至微沸,慢慢滴加高碘酸钠和高锰酸钾的热水溶液,滴加完后,继续回流反应;TLC监控反应,反应完全,停止反应,降温,过滤,滤饼用温水洗涤;滤液减压蒸去叔丁醇后,冰浴下用酸调pH值至2.0,用二氯甲烷萃取,分取二氯甲烷液,用饱和亚硫酸氢钠洗涤后,再用饱和氯化钠溶液洗涤;分取二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压回收溶剂,得化合物2为孕甾烷-5,20-二酮-3-羧酸;
(2)由化合物2合成化合物3
将化合物2、醋酸铵和冰醋酸加入到反应瓶中,加热搅拌回流,减压蒸去冰醋酸,降温至室温,慢慢加入冰水,搅拌半小时后,过滤,滤渣水洗,用乙醇重结晶得化合物3为4-氮杂5-孕烯-3,20-二酮;
(3)由化合物3合成化合物4
将化合物3、乙醇和钯碳加入单口反应中,抽真空充氮气,然后抽真空充氢气至氢气球微膨胀,室温搅拌反应,TLC监控反应,反应完全,过滤,滤液减压浓缩至近干,加水,搅拌,析出大量白色固体,烘干,得化合物4为4-氮杂孕甾-3,20-二酮;
(4)由化合物4合成氮杂甾体吡啶类化合物
将化合物4、芳香醛、丙二腈、醋酸铵、碳酸铯和乙醇加入反应瓶中,氮气保护,搅拌,加热回流,TLC监控反应,反应完全后降温至室温,然后向反应混合液中加入氢氧化钠溶液和过氧化氢溶液,继续在室温搅拌过夜,出现黄色固体,过滤,得粗品,再用石油醚和乙酸乙酯柱层析,氮杂甾体吡啶类化合物;
其中,R1的定义同前所述。
进一步的,以上所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,步骤(1)所述调pH值至2.0所用的酸为6mol/L的HCl溶液,所述降温为降至温度40℃。
进一步的,以上所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,步骤(2)所述加热搅拌回流时间为5h。
进一步的,以上所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,步骤(3)所述抽真空充氮气的次数为3次。
进一步的,以上所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,步骤(4)所述加入的氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L,过氧化氢溶液的浓度为30%,两者的加入体积比为1:1。
以上所述的氮杂甾体吡啶类化合物、或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用,优选在制备抗前列腺癌、卵巢癌药物中的应用。
本发明的有益效果:
1、本发明通过研究发现将氮杂类甾体和吡啶杂环两个药效团拼合在一个分子中,设计并合成一系列具有良好抗癌活性的氮杂甾体吡啶类化合物,经体外细胞抗肿瘤活性测试结果表明,本发明合成方法合成的9个新甾体吡啶类化合物对PC-3和Skov3均具有一定的增殖抑制活性,其中化合物以5f和5i的抑制作用最强。表明本发明提供的氮杂甾体吡啶类化合物具有良好的抗肿瘤活性,尤其对前列腺癌细胞、卵巢癌细胞和黑色素瘤具有好的抑制作用,可用于制备抗肿瘤药物。随着甾体结构的药物在抗肿瘤药物中表现越来越强劲,本发明为进一步设计和优化甾体结构药物提供技术支持,具有良好的应用前景。
2、本发明方法提供了一种有效的以黄体酮为原料,以含高锰酸钾的高碘酸钠溶液为氧化剂,氧化产物不用分离纯化,直接在冰醋酸溶液中用醋酸铵分解释放的氨气缩合、氢化等一系列反应得到氮杂甾体吡啶类化合物的方法。与现有技术相比,该方法原料廉价易得,反应条件温和,操作简便,反应的产率较好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,但不限制本发明的保护范围和应用范围:
实施例1氮杂甾体吡啶类化合物的合成
化合物的合成路线:
步骤(1)黄体酮A-失碳-3,5-开裂,得化合物2:
在1000mL的四口反应瓶中,加入黄体酮(15.7g,50mmol)和叔丁醇(320mL),搅拌下加入碳酸钠(6.4g,60.3mmol)的水溶液25mL,加热至微沸,慢慢滴加高碘酸钠(64.2g,0.3mol)和高锰酸钾(0.40g,2.5mmol)的热水溶液320mL,滴加完后,继续回流反应;TLC监控反应,反应完全,停止反应,降温至40℃,过滤,滤饼用温水洗涤3次,每次15mL;滤液减压蒸去叔丁醇后,冰浴下用6mol/L的HCl调pH值至2.0,用二氯甲烷萃取3次,每次100mL,分取二氯甲烷萃取液,用饱和亚硫酸氢钠50mL洗涤后,再用饱和氯化钠溶液洗涤2次,每次500mL;分取二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压回收溶剂,得化合物2为孕甾烷-5,20-二酮-3-羧酸(白色泡沫固体,15.5g,产率92.8%),产物没有纯化,直接进行下一步反应;
步骤(2)由化合物2合成化合物3:
将化合物2(10.0g,29.9mmol)、醋酸铵(6.3g,81.8mol)和冰醋酸100mL加入到250mL反应瓶中,加热搅拌回流5h,然后减压蒸去冰醋酸,降温至室温,慢慢加入冰水100mL,搅拌0.5h,过滤,滤渣水洗,用乙醇重结晶得化合物3为4-氮杂5-孕烯-3,20-二酮(白色固体,7.9g,产率83.8%);
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ0.65(s,3H),1.08(s,3H),2.12(s,3H,21-CH3),2.59(m,3H),4.87(m,1H,6-H),8.09(s,1H,NH);13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ209.1,169.5,139.9,103.0,63.3,56.4,47.7,43.8,38.3,34.0,31.4,31.4,31.3,29.4,28.2,24.2,22.7,20.7,18.5,13.1.HRMS ESI-MS:m/z=316.2179[M+H]+C20H30NO2(计算316.2177)。
步骤(3)由化合物3合成化合物4:
将化合物3(5.0g,17.8mmol)、乙醇150mL和钯碳0.025g加入500mL的单口反应中,抽真空充氮气3次,然后抽真空充氢气至氢气球微膨胀,室温搅拌反应,TLC监控反应,反应完全,过滤,滤液减压浓缩至20mL,加水100mL,搅拌,析出大量白色固体,烘干,得化合物4为4-氮杂孕甾-3,20-二酮(4.65g,产率92.4%);
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ0.59(s,3H),0.86(s,3H),2.08(s,3H,21-CH3),5.93(s,1H,NH);13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ209.6,172.5,63.5,60.5,55.9,50.9,44.1,38.6,35.5,34.9,33.3,31.4,29.3,28.5,27.1,24.1,22.6,20.9,13.3,11.1.HRMS ESI-MS:m/z=318.2435[M+H]+C20H32NO2(计算318.2434)。
步骤(4)由化合物4合成氮杂甾体吡啶类化合物:
将化合物4(1g,3.15mmol)、芳香醛(0.76g,4.1mmol)、丙二腈(0.27g,3.15mmol)、醋酸铵(0.46g,6.3mmol)、碳酸铯(0.031g,0.16mmol)和乙醇30mL加入反应瓶中,氮气保护,搅拌,加热回流,TLC监控反应,反应完全后降温至室温,然后向反应混合液中加入6mol/L的氢氧化钠溶液5mL和30%过氧化氢溶液5mL,继续在室温搅拌过夜,出现黄色固体,过滤,得粗品,再用石油醚和乙酸乙酯柱层析得氮杂甾体吡啶类化合物5a-5i。
5a:2-氨基-4-(4-溴苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.745g,黄色粉末,收率43.1%。IR(KBr,ν/cm-1):3541,2931,2209,1636,1577,1491,1009,823;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.72(d,2H,J=8Hz),7.52-7.48(m,2H),7.02-6.99(m,1H),6.79(s,2H),5.93(s,1H),0.86(s,3H),0.59(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.1,165.6,160.8,152.2,141.8,136.6,132.1,130.7,85.3,63.5,60.5,55.9,50.9,44.1,38.6,35.5,34.9,33.3,31.4,29.3,28.5,27.1,24.1,22.6,20.9,13.3,11.1.HRMS ESI-MS:m/z=548.2148[M]+C30H37BrN4O(计算548.2151)。
5b:2-氨基-4-(3-溴苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.71g,黄色粉末,收率41.0%。IR(KBr,ν/cm-1):3545,2932,2207,1637,1492,1005,820;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.71(d,2H,J=8Hz),7.51-7.47(m,2H),7.03-7.00(m,1H),6.81(s,2H),5.90(s,1H),0.85(s,3H),0.58(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.3,165.7,160.7,151.8,141.8,139.8,132.5,131.2,127.8,122.3,120.8,87.3,63.5,60.5,55.9,50.9,44.1,38.6,35.5,34.9,33.3,31.4,29.3,28.5,27.1,24.1,22.6,20.9,13.3,11.1.HRMS ESI-MS:m/z=548.2146[M]+C30H37BrN4O(计算548.2151)。
5c:2-氨基-4-(2-溴苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.62g,黄色粉末,收率35.8%。IR(KBr,ν/cm-1):3460,2930,2212,1621,1431,1042,751;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.7-7.3(m,5H),6.54(s,2H),5.93(s,1H),0.87(s,3H),0.60(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.5,158.8,140.0,138.1,133.3,130.5,130.1,128.7,121.8,121.6,120.8,117.5,85.7,63.7,60.9,56.0,51.1,44.1,38.7,35.3,34.9,33.1,31.3,29.3,28.3,27.1,24.0,22.6,20.9,13.3,11.0.HRMS ESI-MS:m/z=548.2143[M]+C30H37BrN4O(计算548.2151)。
5d:2-氨基-4-(4-氯苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.68g,黄色粉末,收率42.6%。IR(KBr,ν/cm-1):3463,2928,2206,1628,1576,1430,1042;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.61-7.49(m,2H),7.32-7.21(m,3H),6.50(s,2H),5.92(s,1H),0.89(s,3H),0.62(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.5,159.5,153.1,140.0,136.1,132.3,128.7,116.3,89.5,63.3,60.9,56.1,51.1,44.1,38.9,35.3,34.9,33.3,31.3,29.3,28.5,27.1,24.0,22.9,20.9,13.5,11.0.HRMS ESI-MS:m/z=504.2659[M]+C30H37ClN4O(计算504.2656)。
5e:2-氨基-4-(4-甲氧基苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.69g,黄色粉末,收率43.8%。IR(KBr,ν/cm-1):3460,2930,2212,1621,1430,1250,1042,751,721;1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ7.55-7.45(m,2H),7.07-7.1(m,3H),5.92(s,1H),3.87(s,3H),0.87(s,3H),0.60(s,3H);13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ172.5,160.8,159.5,140.9,129.6,121.5,116.3,114.3,86.8,71.7,58.4,56.1,51.0,44.1,38.9,35.3,34.9,33.3,31.9,29.7,28.5,27.1,24.7,22.9,20.8,13.3,11.2.HRMS ESI-MS:m/z=500.3156[M]+C31H38N4O2(计算500.3151)。
5f:2-氨基-4-吡啶基-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.56g,黄色粉末,收率37.9%。IR(KBr,ν/cm-1):3474,2924,2212,1632,965;1HNMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ8.73(d,2H,J=4Hz),7.56-7.51(m,2H),7.07-7.1(m,1H),6.89(s,2H),5.93(s,1H),0.90(s,3H),0.55(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.7,165.9,160.8,150.7,150.3,148.9,141.8,136.4,133.6,123.7,112.9,85.5,63.5,58.1,56.7,50.3,45.2,39.8,35.3,34.9,32.2,31.9,29.5,28.5,27.1,24.7,22.9,19.7,13.5,11.7.HRMS ESI-MS:m/z=469.2850[M]+C29H35N5O(计算469.2842)。
5g:2-氨基-4-(4-羟基苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.67g,黄色粉末,收率43.8%。IR(KBr,ν/cm-1):3460,3454,2931,2209,1613,1439,1252;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ9.50(s,1H),7.07-7.1(m,2H),6.68-6.63(m,3H),6.48(s,2H),5.93(s,1H),0.67(s,3H),0.30(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ174.5,165.8,163.5,146.9,134.6,132.5,125.3,122.3,90.0,62.8,57.4,55.1,50.0,44.7,38.9,35.3,34.6,33.0,31.5,29.7,28.5,27.0,24.7,22.5,20.8,13.1,11.0.HRMSESI-MS:m/z=485.2977[M+H]+C30H37N4O2(计算484.2838)。
5h:2-氨基-4-(3,4-二甲氧基苯基)-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.73g,黄色粉末,收率43.7%。IR(KBr,ν/cm-1):3423,2924,2207,1621,1515,1257,1138,892;1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ7.14(s,1H),7.07-6.99(m,3H),6.61(s,2H),5.95(s,1H),3.96(s,3H),3.94(s,3H),0.95(s,3H),0.56(s,3H);13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ173.5,150.4,149.5,147.9,140.6,124.5,123.3,121.3,119.1,113.8,111.4,111.1,95.0,77.4,71.7,63.5,58.3,55.9,44.1,38.9,35.3,34.9,33.0,31.4,29.3,28.5,27.1,24.1,22.9,20.8,13.3,11.0.HRMS ESI-MS:m/z=528.3214[M]+C32H40N4O3(计算528.3100)。
5i:2-氨基-4-呋喃基-6-(4′-氮杂孕甾-3′-酮-17′-基)烟腈
0.59g,黄色粉末,收率40.9%。IR(KBr,ν/cm-1):3459,2933,2852,221,8,1632,1065;1H NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.95(d,1H,J=1.6Hz),7.39(d,1H,J=1.6Hz),7.07-7.1(m,1H),6.80(d,1H,J=1.6Hz),6.74(s,2H),5.92(s,1H),0.93(s,3H),0.46(s,3H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ172.0,165.9,160.8,149.1,145.7,141.9,140.0,120.7,117.9,113.0,80.5,63.1,58.1,56.6,50.3,45.1,39.4,35.6,34.9,32.2,31.8,29.5,28.7,27.1,24.7,22.9,19.6,13.4,11.5;HRMS ESI-MS:m/z=458.2710[M]+C28H34N4O2(计算458.2682)。
实施例2体外细胞抗肿瘤活性
取对数生长期的肿瘤细胞(即细胞传至第四代细胞),用胰蛋白酶消化后,加4mL完全培养基收集细胞。吸取1mL细胞悬液于15mL离心管中,加入完全培养基调整细胞密度约为1.0×105个/mL,接种于96孔板中,每孔100μL即每孔细胞个数为1.0×104,并设置阴性和空白对照组,阴性对照组和空白对照组分别加入相同体积的培养基和完全培养基。培养24h后,待细胞长至80%时,吸出老培养基。用培养基设置药物浓度,药物的终浓度分别设置为40μM、20μM、10μM、5μM、2.5μM,每个浓度组设置5个复孔。加完药后震荡培养板,于CO2培养箱中继续培养72h。取出细胞板,吸出培养基,每孔加入25μL MTT(5mg/mL)溶液,震荡后,于CO2培养箱中继续培养4h。吸出MTT溶液,每孔加入150μL的DMSO,震荡溶解甲赞,之后,于酶标仪中测定每孔的光密度(OD值),测定波长490nm,参考波长570nm、630nm,采用GraphPad prism6.0软件计算出IC50值。结果见表1。
表1合成的氮杂甾体吡啶类化合物对PC-3、Skov3、A375和RWPE-1细胞的IC50值
Table 1IC50 of antiproliferative activity of the tested compounds(5a-5i)against PC-3t、Skov3、A375 and RWPE-1 cell lines
体外细胞抗肿瘤活性结果表明,本发明合成方法合成的9个新甾体吡啶类化合物对PC-3和Skov3有一定的增殖抑制活性,其中化合物5f和5i对细胞PC-3及Skov3的抗增殖活性优于阳性对照药5-氟尿嘧啶和阿比特龙,并且经初步结构分析发现杂环优于苯环。可见本发明产品氮杂甾体吡啶类化合物具有良好的抗癌活性,具有良好的应用前景。
Claims (7)
2.一种如权利要求1所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)黄体酮A-失碳-3,5-开裂,得化合物2
在四口反应瓶中加入黄体酮和叔丁醇,搅拌下加入碳酸钠水溶液,加热至微沸,慢慢滴加高碘酸钠和高锰酸钾的热水溶液,滴加完后,继续回流反应;TLC监控反应,反应完全,停止反应,降温,过滤,滤饼用温水洗涤;滤液减压蒸去叔丁醇后,冰浴下用酸调pH值至2.0,用二氯甲烷萃取,分取二氯甲烷液,用饱和亚硫酸氢钠洗涤后,再用饱和氯化钠溶液洗涤;分取二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液减压回收溶剂,得化合物2为孕甾烷-5,20-二酮-3-羧酸;
(2)由化合物2合成化合物3
将化合物2、醋酸铵和冰醋酸加入到反应瓶中,加热搅拌回流,减压蒸去冰醋酸,降温至室温,慢慢加入冰水,搅拌半小时后,过滤,滤渣水洗,用乙醇重结晶得化合物3为4-氮杂5-孕烯-3,20-二酮;
(3)由化合物3合成化合物4
将化合物3、乙醇和钯碳加入单口反应中,抽真空充氮气,然后抽真空充氢气至氢气球微膨胀,室温搅拌反应,TLC监控反应,反应完全,过滤,滤液减压浓缩至近干,加水,搅拌,析出大量白色固体,烘干,得化合物4为4-氮杂孕甾-3,20-二酮;
(4)由化合物4合成氮杂甾体吡啶类化合物
将化合物4、芳香醛、丙二腈、醋酸铵、碳酸铯和乙醇加入反应瓶中,氮气保护,搅拌,加热回流,TLC监控反应,反应完全后降温至室温,然后向反应混合液中加入氢氧化钠溶液和过氧化氢溶液,继续在室温搅拌过夜,出现黄色固体,过滤,得粗品,再用石油醚和乙酸乙酯柱层析,氮杂甾体吡啶类化合物;
其中,R1的定义同权利要求1所述。
3.根据权利要求2所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(1)所述调pH值至2.0所用的酸为6mol/L的HCl溶液,所述降温为降至温度40℃。
4.根据权利要求2所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(2)所述加热搅拌回流时间为5h。
5.根据权利要求2所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(3)所述抽真空充氮气的次数为3次。
6.根据权利要求2所述的氮杂甾体吡啶类化合物的合成方法,其特征在于,步骤(4)所述加入的氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L,过氧化氢溶液的浓度为30%,两者的加入体积比为1:1。
7.如权利要求1所述的氮杂甾体吡啶类化合物、或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用,所述应用为在制备抗前列腺癌、卵巢癌药物中的应用。
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