CN113512040A - 一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法 - Google Patents

一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于仿生药物领域，具体公开了一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法，所述新型血根碱仿生类似物为1‑取代‑2,3‑二氢咪唑并[2,1‑a]异喹啉盐。与现有技术相比，本发明以天然活性产物血根碱为模板，根据分子结构相似性原理，采用结构仿生模拟策略，在保证活性关键因素的前提下设计一类新的可实现结构互变的血根碱仿生类似物1‑取代‑2,3‑二氢咪唑并[2,1‑a]异喹啉盐。本发明制备的血根碱仿生类似物对细菌有一定的抑制作用，并且具有一定的抑制肿瘤细胞增殖效果。

Description

一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法
技术领域
本发明涉及仿生药物领域，特别是一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法。
背景技术
博落回散是一种从植物博落回中提取的天然饲料添加剂，因其具有促生长、抗菌、抗炎、改善畜禽肠道健康、毒副作用小、不易残留、耐药性低等特点，已作为我国第一个二类新兽药被广泛用于畜禽生产。博落回散的主要活性成分是血根碱和白屈菜红碱，属于季铵型苯并啡啶类生物碱(Quaternary benzo[c]phenanthridine alkaloids，QBAs)，主要存在于罂粟科和芸香科植物中，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、驱虫等多种生物活性。研究发现，血根碱具有抗细菌、抗真菌、抗肿瘤、促进畜禽生长等作用，但由于植物中活性成分都存在含量低、难分离、合成难的特点，这导致用于生产实践成本较高。因此以血根碱为先导化合物，采用结构仿生模拟策略设计并合成其简单类似物或衍生物是一个突破点。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种新型血根碱仿生类似物及其制备方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
本发明的第一个目的是要提供一种新型血根碱仿生类似物，所述新型血根碱仿生类似物为1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐，其结构式如I所示：
Figure BDA0003228136380000021
其中：R为氢、甲基、乙基中的一种。
本发明的第二个目的是要提供一种新型血根碱仿生类似物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1-氯异喹啉、胺化合物按摩尔比1:8混合后溶于水中，在100℃下反应，所得反应体系经乙酸乙酯萃取，有机相干燥，过滤，浓缩，得反应粗品，所得反应粗品经柱层析分离纯化得到化合物II：
Figure BDA0003228136380000022
其中R为甲基、乙基中的一种；
S2、将摩尔比为1:2.2:1的异喹啉-1-胺或者化合物II、1,2-二溴乙烷、N,N-二异丙基乙胺DIPEA用氯仿溶解，置于微波反应器中进行微波反应，反应结束后冷却至室温，加入甲醇搅拌后，经二氯甲烷和饱和食盐水萃取后，有机相干燥，过滤，浓缩，得反应粗品，所得反应粗品经柱层析分离纯化得到式(I)所示化合物：
Figure BDA0003228136380000023
其中R为氢，甲基，乙基的一种。
进一步地，所述胺化合物包括但不限于甲胺、乙胺。
进一步地，所述步骤S2中微波反应的条件为：微波反应器的功率为180W，于90℃下辐照30分钟。
进一步地，所述柱层析分离纯化时所用溶剂由体积比10-30:1的二氯甲烷和甲醇组成。
与现有技术相比，本发明以天然活性产物血根碱为模板，根据分子结构相似性原理，采用结构仿生模拟策略，在保证活性关键因素的前提下设计一类新的可实现结构互变的血根碱仿生类似物1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐。本发明首次合成了一系列1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐类化合物，其对细菌有一定的抑制作用，并且具有一定的抑制肿瘤细胞增殖效果，为制备血根碱替代物提供一种新的方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
本发明提供了一种新型血根碱仿生类似物，所述新型血根碱仿生类似物为1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐，其结构式如I所示：
Figure BDA0003228136380000031
其中：R为氢、甲基、乙基中的一种。
其具体合成路线如下：
Figure BDA0003228136380000041
以对不同的产物的制备进行详细阐述。
实施例1
化合物I1的制备：将异喹啉-1-胺(5mmol,721mg)和1,2-二溴乙烷(11mmol，2.066g)用少量氯仿溶解。然后将DIPEA(5mmol，646mg)添加到溶液中，将混合物在微波反应器(CEM，Discover，USA)中于90℃(180W)下辐照30分钟(由TLC监控)。反应完成后，冷却，加少量甲醇在室温下搅拌浆液10分钟。转移至分液漏斗，用氯仿与饱和食盐水萃取分液三次，有机相用硫酸钠干燥，过滤，滤液减压蒸干过柱，用柱层析法纯化(二氯甲烷：甲醇＝20：1～10：1)分离产物。得到白色固体I1，产率28％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ10.54(s,1H),8.43–8.34(m,1H),8.02–7.95(m,2H),7.91(d,J＝7.1Hz,1H),7.80(ddd,J＝8.3,5.2,3.1Hz,1H),7.26(d,J＝7.1Hz,1H),4.72(dd,J＝11.4,9.0Hz,2H),4.13(dd,J＝11.3,9.2Hz,2H)；13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ155.53,136.85,134.91,128.96,128.87,127.65,125.89,115.06,111.59,50.51,43.26。
实施例2
化合物I2的制备：
(1)在100℃下将1-氯异喹啉(10mmol，1.636g)和甲胺(80mmol，2.485g)的混合物在30mL水中搅拌12小时。反应完成后，用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，减压旋除溶剂，柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇＝30:1～15:1)分离产物，即可得到N-甲基异喹啉1-胺(产率47％)。
(2)将N-甲基异喹啉1-胺(5mmol,791mg)和1,2-二溴乙烷(11mmol，2.066g)用少量氯仿溶解。然后将DIPEA(5mmol，646mg)添加到溶液中，将混合物在微波反应器(CEM，Discover，USA)中于90℃(180W)下辐照30分钟(由TLC监控)。反应完成后，冷却，加少量甲醇在室温下搅拌浆液10分钟。转移至分液漏斗，用氯仿与饱和食盐水萃取分液三次，有机相用硫酸钠干燥，过滤，滤液减压蒸干过柱，用柱层析法纯化(二氯甲烷：甲醇＝20：1～10：1)分离产物。得到白色固体I2，产率23％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.59(d,J＝8.5Hz,1H),8.02–7.96(m,2H),7.86(d,J＝7.0Hz,1H),7.76(ddd,J＝8.5,5.5,3.0Hz,1H),7.26(d,J＝7.0Hz,1H),4.61(dd,J＝11.6,9.2Hz,2H),4.17(dd,J＝11.6,9.2Hz,2H),3.64(s,3H)；13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.43,138.17,134.52,129.40,128.40,127.85,126.79,116.11,111.64,52.71,48.51,37.14。
实施例3
化合物I3的制备：
(1)在100℃下将1-氯异喹啉(10mmol，1.636g)和乙胺水溶液(80mmol，3.608g)的混合物在30mL水中搅拌12小时。反应完成后，用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，减压旋除溶剂，柱层析纯化(二氯甲烷:甲醇＝30:1～15:1)分离产物，即可得到N-乙基异喹啉1-胺(产率38％)。
(2)将N-乙基异喹啉1-胺(5mmol,861mg)和1,2-二溴乙烷(11mmol，2.066g)用少量氯仿溶解。然后将DIPEA(5mmol，646mg)添加到溶液中，将混合物在微波反应器(CEM，Discover，USA)中于90℃(180W)下辐照30分钟(由TLC监控)。反应完成后，冷却，加少量甲醇在室温下搅拌浆液10分钟。转移至分液漏斗，用氯仿与饱和食盐水萃取分液三次，有机相用硫酸钠干燥，过滤，滤液减压蒸干过柱，用柱层析法纯化(二氯甲烷：甲醇＝20：1～10：1)分离产物。得到土黄色固体I3，产率17％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.42(d,J＝8.6Hz,1H),8.00(q,J＝4.5,3.4Hz,2H),7.87(d,J＝7.0Hz,1H),7.79(ddd,J＝8.6,5.8,2.7Hz),7.27(d,J＝7.0Hz,1H),4.62(dd,J＝11.8,9.3Hz,2H),4.18(dd,J＝11.8,9.2Hz,2H),4.05(q,J＝7.2Hz,2H),1.40(t,J＝7.2Hz,3H)；13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ152.62,138.28,134.54,129.75,128.81,128.13,126.35,115.60,111.95,50.26,48.65,44.06,12.34。
实施例4
本实施例的新型血根碱仿生类似物1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐在抑制肿瘤细胞增殖方面的应用，为了验证其抑制肿瘤细胞增殖效果，进行如下实验：
实验所用细胞：A2780、Hela、MCF-7和NB-4细胞。
以上述实施例合成的血根碱仿生类似物I1-I3为例对4种癌细胞的抑制作用，具体操作如下：
(1)取对数生长期的A2780、Hela、MCF-7和NB-4细胞制备细胞悬液，在显微镜下用细胞计数板计数后，根据计数结果用培养基稀释到所需密度一般为5×104个/mL配置成单细胞悬液后接种到96孔板中，每孔加入100μL，放入CO2恒温培养箱。
(2)培养24h后，显微镜下观察细胞形态，若细胞贴壁状态良好即可进行下一步操作。配制不同浓度梯度的药液培养基，将96孔板中原有培养基吸弃更换为所配制的含药培养基，并设置对照组(0.1％DMSO)，每个药物浓度设置3个复孔；
(3)加药孵育48h后吸弃原培养基，配制10％的CCK8工作溶液，96孔板中每孔加入100μL工作液并设置对照组，结束后放置于CO2孵育箱中孵育，1-2h后利用多功能酶标仪在450nm下检测细胞OD值；
(4)根据OD值计算细胞存活率：
细胞存活率(％)＝[(加药组的平均OD值)-(空白组的平均OD值)]/[(0.1％DMSO组的平均OD值)-(空白组的平均OD值)]×100％；
实验结果
实验结果如表1为受试化合物的细胞存活率(％)和IC50值(μmol/L)，由表1可看出血根碱对A2780、Hela、MCF-7和NB-4细胞都具有良好的抑制作用，且抑制效果均高于顺铂。血根碱仿生类似物I1-I3在50uM时对A2780、Hela、MCF-7和NB-4细胞表现出不同程度的抑制作用，其中I3对NB-4表现出最好的抑制作用，虽然不如先导化合物血根碱，还是具有一定的抑制肿瘤细胞增殖效果。
表1
Figure BDA0003228136380000071
Figure BDA0003228136380000081
实施例5
本实施例的新型血根碱仿生类似物1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐在抑菌方面的应用，为了验证其抑菌效果，进行如下实验：
实验所用细胞：大肠杆菌CMCC(B)44102、沙门氏菌CMCC(B)50071、枯草芽孢杆菌CMCC(B)63501和金黄色葡萄球菌CMCC(B)26003。
以上述实施例合成的血根碱仿生类似物I1-I3为例对4种细菌的抑制作用，具体操作如下：
(1)菌株的复苏以大肠杆菌为例，在超净工作台中(紫外灭菌后)，取大肠杆菌菌种冻干粉和复苏液，用5mL注射器吸取复苏液，将其注入菌种冻干粉中，摇晃使菌种冻干粉与复苏液混合均匀。用容量为1000μL的移液枪将菌种混合物接种到制备好的肉汤中，将大肠杆菌接种到两支装有LB肉汤的玻璃试管中。接种完成之后，用报纸将试管口密封，最后将其置于振荡培养箱中37℃培养12～18h。采用连续划线法将培养好的菌液划线接种，将大肠杆分别接种LB琼脂平板。将划好线的平板倒置于恒温培养箱中35℃培养12～18h。
(2)细菌的传代用接种环挑取一环LB琼脂平板上生长情况良好的菌种，接种到装有LB肉汤的玻璃试管中，接种完成后做好密封工作，将其置于振荡培养箱中37℃振荡培养12～18h，得到一代菌种。同法再接种一代，得到二代菌种。取部分二代菌液用50％甘油按1:1的比例混合，将其置于-20℃冰箱中进行保存，剩余菌液置于4℃冰箱保存备用。
金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和枯草芽孢杆菌的复苏和传代同以上方法操作。
(3)MIC值的测定用微量肉汤稀释法测定供试化合物对供试菌的抑菌活性。①药液的配制将受试化合物溶解于一定体积的5％DMSO中，配成浓度为1024μg/mL的母液4℃保存，静置后无明显析出，使用前全部进行涡旋。②测试菌培养0.5CFU时，吸取10uL于无菌平皿，加入10mL MHB肉汤(1000倍稀释)。③首先向96孔V型板第一排孔开始，依次加入100μL上述菌液至最后一排；④第1孔加入药物100μL，吹吸5次以上混均，吸出100μL加入第2孔，吹打混合，重复操作至11孔，第11孔吹打均匀弃去100μL，第十二孔不加药，各孔的浓度依次为512、256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5μg/mL。⑤覆膜置37℃下培养16-18h，然后在黑底板光线下观察结果，以无细菌生长孔内所含抗菌药物的最低浓度为最低抑菌浓度(MIC)。
实验结果
实验结果如表2所示为受试化合物的抑菌活性(MIC，μg/mL)，由表2结果看出，血根碱对四种供试菌均呈现出不同程度的抑菌活性，其中对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的活性较高；而3个血根碱仿生类似物对四种供试菌的抑菌效果虽然不如血根碱，但也还是具有一定的抑制作用。
表2
Figure BDA0003228136380000101
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型血根碱仿生类似物，其特征在于：所述新型血根碱仿生类似物为1-取代-2,3-二氢咪唑并[2,1-a]异喹啉盐，其结构式如I所示：
Figure FDA0003228136370000011
其中：R为氢、甲基、乙基中的一种。
2.一种如权利要求1所述的新型血根碱仿生类似物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将1-氯异喹啉、胺化合物按摩尔比1:8混合后溶于水中，在100℃下反应，所得反应体系经乙酸乙酯萃取，有机相干燥，过滤，浓缩，得反应粗品，所得反应粗品经柱层析分离纯化得到化合物II：
Figure FDA0003228136370000012
其中R为甲基、乙基中的一种；
S2、将摩尔比为1:2.2:1的异喹啉-1-胺或者化合物II、1,2-二溴乙烷、N,N-二异丙基乙胺DIPEA用少量氯仿溶解，置于微波反应器中进行微波反应，反应结束后冷却至室温，加入甲醇搅拌后，经二氯甲烷和饱和食盐水萃取后，有机相干燥，过滤，浓缩，得反应粗品，所得反应粗品经柱层析分离纯化得到式(I)所示化合物：
Figure FDA0003228136370000013
其中R为氢，甲基，乙基的一种。
3.根据权利要求1所述的新型血根碱仿生类似物的制备方法，其特征在于：所述胺化合物包括但不限于甲胺、乙胺。
4.根据权利要求2所述的新型血根碱仿生类似物的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中微波反应的条件为：微波反应器的功率为180W，于90℃下辐照30分钟。
5.根据权利要求1所述的新型血根碱仿生类似物的制备方法，其特征在于：所述柱层析分离纯化时所用溶剂由体积比10-30:1的二氯甲烷和甲醇组成。
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