CN113234027A

CN113234027A - 4,6-双芳氧基嘧啶衍生物及其合成方法和应用

Info

Publication number: CN113234027A
Application number: CN202110573387.XA
Authority: CN
Inventors: 怀其勇; 徐岩
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: CN113234027B; ZA202203321B

Abstract

本发明提供了一种4，6‑双芳氧基嘧啶衍生物及其合成方法和应用，属于化药合成技术领域。本发明提供的4，6‑双芳氧基嘧啶衍生物，具有如下式A所示结构通式：C₉H₈N‑O‑C₄H₂N₂O‑C₇H₆O‑CH₂OOCC₂H₂‑Ph‑R₁式(A)其中，R₁选自4‑Br‑2‑F、4‑Cl和4‑F中的任一种。本发明通过将嘧啶环与具有良好活性的基团进行连接，获得了产率较高且易通过核磁共振氢谱和碳谱对目标化合物进行表征的4，6‑双芳氧基嘧啶衍生物系列结构。进一步，以治疗肺癌的吉非替尼为参考药物，通过测试目标化合物对肺癌细胞A549和H1299的抑制作用及比对可见，所获得的化合物具有更高的抗癌潜力。

Description

4,6-双芳氧基嘧啶衍生物及其合成方法和应用

技术领域

本发明属于化药合成技术领域，尤其涉及一种4,6-双芳氧基嘧啶衍生物及其合成方法和应用。

背景技术

在我国，癌症防控已成为卫生战略的重点，在新时代进入了飞越时期。随着现代医学的不断进步，越来越多的杂环化合物被用来探究抗肿瘤作用。其中，嘧啶类化合物具有高效、低毒、作用方式独特等特点，是杂环化合物研究中的热点，在新药分子设计、合成与生物活性研究的领域十分活跃。

研究发现，含有嘧啶环的分子，包括单环的和稠合类似物，均具有丰富的药理作用，包括抗肿瘤作用、抗细菌真菌作用、抗HIV作用、抗炎作用等。因此，我们选择对嘧啶环进行修饰，引入含杂原子的基团，合成一系列嘧啶类化合物。当前许多课题组致力于嘧啶类衍生物的设计合成，有以帕唑帕尼、奥西替尼等物质为先导化合物进行合成的，有直接对嘧啶环骨架进行修饰合成新的化合物，但所报道的化合物对于人肺癌细胞的IC₅₀值多在10-20μM，潜力并不佳。因此，如何设计新药分子，挖掘更具高抗癌潜力的化合物对于本领域而言将是个挑战。

发明内容

本发明提供了一种4,6-双芳氧基嘧啶衍生物及其合成方法和应用，所得系列产物经测试发现，对正常肺细胞无明显毒性，但对肺癌细胞A549和H1299则表现出良好的抗癌活性，且抗癌活性优于参考药物吉非替尼，具有进一步开发的潜力。

为了达到上述目的，本发明提供了一种4,6-双芳氧基嘧啶衍生物，具有如下式A所示结构通式：

C₉H₈N-O-C₄H₂N₂O-C₇H₆O-CH₂OOCC₂H₂-Ph-R_l

式(A)

其中，R₁选自4-Br-2-F、4-Cl和4-F中的任一种。

作为优选，所述4,6-双芳氧基嘧啶衍生物选自以下化合物：

化合物10a：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-溴-2-氟肉桂酸)酯；

化合物10b：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-氯肉桂酸)酯；

化合物10c：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-氟肉桂酸)酯。

本发明提供了一种根据上述技术方案所述的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物的合成方法，包括以下步骤：

于反应容器中依次加入DMF、4,6-二氯嘧啶及4-羟基-3,5-二甲基苯甲腈，搅拌下加入无水碳酸钾，室温下搅拌过夜，得到中间体1；

于反应容器中依次加入DMF、中间1及香草醛，搅拌下加入无水碳酸钾，室温下搅拌过夜，得到中间体2；

于反应容器中加入中间体2，然后加入甲醇使其溶解，冷却至0-5℃，分批加入硼氢化钠，冰水浴下搅拌反应3-4小时，得到中间体3；

于反应容器中加入中间体3，然后加入乙醚使其溶解，冷却至0-5℃，缓慢滴加三溴化磷的乙醚溶液，冰水浴下搅拌反应3-4小时，得到中间体4；

于反应容器中依次加入DMF、中间体4及相应的肉桂酸，搅拌下加入无水碳酸钾，室温下搅拌过夜，得到4,6-双芳氧基嘧啶衍生物。

作为优选，所加入的DMF、4,6-二氯嘧啶及4-羟基-3,5-二甲基苯甲腈的摩尔比为4:1.2:1。

作为优选，所加入的DMF、中间1及香草醛的摩尔比为4:1.5:1。

作为优选，分10-12批加入硼氢化钠，所加入的中间体2与硼氢化钠的摩尔比为1:1.5。可以理解的是，由于此反应会产生大量氢气，因此分批加入目的在于避免反应过于剧烈。

作为优选，所加入的中间体3与三溴化磷的乙醚溶液的摩尔比为1:1.5。可以理解的是，缓慢滴加三溴化磷，将其溶于乙醚，目的同样是为了避免反应过于剧烈。

作为优选，所加入的DMF、中间体4及相应的肉桂酸的摩尔比为4:1：1.5，其中，化合物10a对应4-溴-2-氟肉桂酸，10b对应4-氯肉桂酸，10c对应4-氟肉桂酸。

本发明提供了一种根据上述技术方案所述的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物在抑制肺癌细胞生长中的应用。

作为优选，所述肺癌细胞选自肺癌细胞A549和肺癌细胞H1299，其中：

化合物10a对肺癌细胞A549的细胞毒性为5.891±0.480/μM，对肺癌细胞的细胞毒性为H1299为17.763±0.733/μM；

化合物10b对肺癌细胞A549的细胞毒性为5.835±0.245/μM，对肺癌细胞的细胞毒性为H1299为13.683±1.061/μM；

化合物10c对肺癌细胞A549的细胞毒性为5.923±0.439/μM。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明通过组合化学的方式提供了一种新型的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物，其通过将嘧啶环与具有良好活性的基团进行连接，获得了产率较高且易通过核磁共振氢谱和碳谱对目标化合物进行表征的系列结构。进一步，本发明以治疗肺癌的吉非替尼为参考药物，通过测试目标化合物对肺癌细胞A549和H1299的抑制作用及比对可见，本发明所获得的化合物具有更高的抗癌潜力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的化合物10a的氢谱；

图2为本发明实施例提供的化合物10a的碳谱；

图3为本发明实施例提供的化合物10b的氢谱；

图4为本发明实施例提供的化合物10b的碳谱；

图5为本发明实施例提供的化合物10c的氢谱；

图6为本发明实施例提供的化合物10c的碳谱。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例14,6-双芳氧基嘧啶衍生物的合成

1.1化合物10a的合成

S1：4-((6-氯嘧啶-4-基)氧基)-3,5-二甲基苄腈(中间体1)的合成：

于50mL圆底烧瓶中，依次加入DMF(7mL)、4,6-二氯嘧啶(2.68g，18mmol)、4-羟基-3,5-二甲基苯甲腈(2.21g，15mmol)，室温搅拌，待溶解后加入无水碳酸钾(3.11g，22.5mmol)，持续搅拌，过夜。反应结束后，加入饱和食盐水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取。合并有机相，使用饱和碳酸钾溶液、饱和氯化钠溶液依次洗涤，洗涤后TLC检测，无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除掉溶剂，所得中间体1经柱层析纯化(正己烷:乙酸乙酯(8:1,6:1,4:1,2:1,1:1))后梯度洗脱用于下一步反应。

S2：4-((6-(4-甲酰基-2-甲氧基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3,5-二甲基苄腈(中间体2)的合成：

于50mL圆底烧瓶中，依次加入DMF(7mL)、中间体1(3.12g，12mmol)、香草醛(1.52g，10mmol)，室温搅拌，待溶解后加入无水碳酸钾(2.07g，15mmol)，持续搅拌，过夜。反应结束后，加入饱和食盐水(淬灭反应，用乙酸乙酯萃取。合并有机相，使用饱和碳酸钾溶液、饱和氯化钠溶液依次洗涤，洗涤后TLC检测，无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除掉溶剂，所得中间体2经柱层析纯化(正己烷：乙酸乙酯(8:1,6:1,4:1,2:1,1:1))后梯度洗脱用于下一步反应。

S3：4-((6-(4-(羟甲基)-2-甲氧基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3,5-二甲基苄腈(中间体3)的合成：

于250mL圆底烧瓶内加入中间体2(3.00g,8mmol)，加入甲醇(40mL)使其溶解，冷却至0-5℃，分批加入NaBH₄(4.54g,12mmol)，冰水浴下搅拌反应。经TLC监测反应完后，倒入等体积的饱和氯化钠溶液淬灭反应，旋蒸除去甲醇，乙酸乙酯萃取，依次用稀盐酸，饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂得产物。所得中间体3无需进一步纯化直接用于下一步反应。

S4：4-((6-(4-(溴甲基)-2-甲氧基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3,5-二甲基苄腈(中间体4)的合成：

于50mL圆底烧瓶中加入中间体3(3.02g,8mmol)，加入乙醚(30mL)使其溶解，将其冷却至0-5℃，缓慢滴加三溴化磷的乙醚溶液(5mL,3mmol/mL)，冰水浴下搅拌反应。经TLC监测反应完之后，于搅拌状态下滴加饱和碳酸氢钠溶液至无气泡产生。分离出有机相，水相用乙酸乙酯萃取两次，合并原有的乙醚层及萃取的乙酸乙酯层，依次用饱和碳酸氢钠溶液，去离子水洗涤。无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除去溶剂。所得中间体4无需进一步纯化直接用于下一步反应。

S5：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基肉桂酸酯(化合物10a)的合成：

于一50mL圆底烧瓶中加入DMF(5mL)，4-溴-2-氟肉桂酸(0.24g,1mmol)，中间体9(0.66g,1.5mmol)，室温搅拌，待其溶解后，加入K2CO3(0.27g,1.5mmol)，继续搅拌，过夜。反应结束后，加入饱和氯化钠溶液淬灭反应，用乙酸乙酯萃取。合并有机相，使用饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液依次洗涤，洗涤后TLC检测，无水硫酸钠干燥有机相，旋蒸除掉溶剂。经柱层析纯化(正己烷：乙酸乙酯(8:1,6:1,4:1,2:1,1:1))后梯度洗脱得终产物。

1.2化合物10b的合成

化合物10b的合成方法同1.1项下化合物10a的合成方法，区别在于，在S5步骤中，所用的肉桂酸为4-氯肉桂酸。

1.3化合物10c的合成

化合物10c的合成方法同1.1项下化合物10a的合成方法，区别在于，在S5步骤中，所用的肉桂酸为4-氟肉桂酸。

实施例2 4,6-双芳氧基嘧啶衍生物的表征

2.1化合物10a的表征

化合物10a：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-溴-2-氟肉桂酸)酯

C₃₀H₂₃BrFN₃O₅，MW＝604.4324，白色固体，Y＝79％。

如图1所示，¹H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.37-8.33(m,1H),8.08(d,J＝15.9Hz,1H),7.63(dd,J＝8.8,5.9Hz,1H),7.45(s,2H),7.39(dd,J＝8.1,2.6Hz,1H),7.23-7.04(m,4H),6.47(d,J＝0.8Hz,1H),6.42(d,J＝16.0Hz,1H),5.30(s,2H),3.85(s,3H),2.19(s,6H)；

如图2所示，¹³C-NMR(101MHz,Chloroform-d)δ171.55,169.87,166.00,158.37,153.16,151.43,142.56,140.97,135.04,132.75,132.65,130.67,129.03,128.94,125.77,122.89,121.00,120.84,120.59,120.30,120.28,118.56,115.49,115.28,112.83,109.88,91.13,66.12,55.97,16.45。

2.2化合物10b的合成

化合物10b：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-氯肉桂酸)酯(化合物10b)

C₃₀H₂₄ClN₃O₅，MW＝541.9880，白色固体，Y＝82％。

如图3所示，¹H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.36(d,J＝0.8Hz,1H),7.72(d,J＝16.0Hz,1H),7.51-7.37(m,4H),7.28(s,2H),7.20-7.08(m,3H),6.49(d,J＝15.8Hz,2H),5.28(s,2H),3.85(s,3H),2.19(s,6H)；

如图4所示，¹³C-NMR(101MHz,Chloroform-d)δ171.54,169.87,166.48,158.37,153.16,151.42,144.02,141.00,136.43,135.06,134.85,132.74,132.65,129.28,129.24,127.83,122.89,121.09,118.23,112.93,109.89,91.13,66.08,55.97,16.44。

2.3化合物10c的表征

化合物10c：4-((6-(4-氰基-2,6-二甲基苯氧基)嘧啶-4-基)氧基)-3-甲氧基苄基-(4-氟肉桂酸)酯

C₃₀H₂₄FN₃O₅，MW＝525.5364，白色固体，Y＝74％。

如图5所示，¹H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.36(d,J＝0.8Hz,1H),7.74(d,J＝16.0Hz,1H),7.58-7.53(m,2H),7.47-7.44(m,2H),7.19(d,J＝7.9Hz,1H),7.15-7.08(m,4H),6.52-6.41(m,2H),5.28(s,2H),3.85(s,3H),2.19(s,6H)；

如图6所示，¹³C-NMR(101MHz,Chloroform-d)δ171.58,169.88,166.55,165.23,162.73,158.35,153.18,151.44,144.11,141.01,135.17,132.75,132.63,130.52,130.07,129.99,122.88,121.06,118.53,117.46,117.43,116.21,115.99,112.94,109.87,91.12,65.98,55.98,29.70,16.42。

实施例3化合物10a-c活性试验

3.1药液与试剂配制

化合物：10mM储备液，分装，-20℃储存备用。

阳性对照：吉非替尼，用细胞级DMSO溶解为10mM储备液，-20℃储存备用。

3.2试验方法

将细胞接种于96孔板，细胞密度为3-4×10³/孔，至于5％二氧化碳、37℃的细胞培养箱中培养，待细胞贴壁后，梯度加入10μM，20μM，30μM，40μM，50μM的待测样品，阴性对照组为相同浓度的DMSO，同一浓度的药物设三个平行孔。加药培养48小时后，每孔加入20L MTT(5mg/mL)，继续培养4小时，用抽泵吸去上清液后，加入150L DMSO，用酶标仪在570nm下检测各孔的OD值，并用IC₅₀软件(Prism5.0)计算IC₅₀值。实验重复三次。

3.3试验结果

将3次独立计算的IC₅₀进行统计,用均数±标准差(S.D)表示。

表1样品对三种细胞株的细胞毒性(IC₅₀/μM)

根据细胞毒性试验结果可知，各化合物对正常肺细胞2B均无明显毒性，但对肺癌细胞A549和H1299则表现出良好的抗癌活性，且抗癌活性优于参考药物吉非替尼，具有进一步开发的潜力。

Claims

1.4,6-双芳氧基嘧啶衍生物，其特征在于，具有如下式A所示结构通式：

C₉H₈N-O-C₄H₂N₂O-C₇H₆O-CH₂OOCC₂H₂-Ph-R₁

式(A)

其中，R₁选自4-Br-2-F、4-Cl和4-F中的任一种。

2.根据权利要求1所述的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物，其特征在于，所述4,6-双芳氧基嘧啶衍生物选自以下化合物：

3.根据权利要求1或2所述的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所加入的DMF、4,6-二氯嘧啶及4-羟基-3,5-二甲基苯甲腈的摩尔比为4:1.2:1。

5.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所加入的DMF、中间1及香草醛的摩尔比为4:1.2:1。

6.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，分10-12批加入硼氢化钠，所加入的中间体2与硼氢化钠的摩尔比为1:1.5。

7.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所加入的中间体3与三溴化磷的乙醚溶液的摩尔比为1:1.5。

8.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所加入的DMF、中间体4及相应的肉桂酸的摩尔比为4:1:1.5，其中，化合物10a对应4-溴-2-氟肉桂酸，10b对应4-氯肉桂酸，10c对应4-氟肉桂酸。

9.利用权利要求1或2所述的4,6-双芳氧基嘧啶衍生物在抑制肺癌细胞生长中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述肺癌细胞选自肺癌细胞A549和肺癌细胞H1299，其中：

化合物10c对肺癌细胞A549的细胞毒性为5.923±0.439/μM。