CN113563331A

CN113563331A - 一类氮芥类β-卡波林衍生物及其制备方法和用途

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Publication number: CN113563331A
Application number: CN202110796437.0A
Authority: CN
Inventors: 李达翃; 华会明; 孙迦南; 续繁星; 李昊楠; 方豫喜
Original assignee: Shenyang Pharmaceutical University
Current assignee: Shenyang Pharmaceutical University
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2041-07-14
Also published as: CN113563331B

Abstract

本发明公开了一类氮芥类β‑卡波林衍生物及应用，属于天然药物及药物化学领域。具体涉及一系列具有抗肿瘤活性的氮芥类β‑卡波林衍生物的制备方法和在抗肿瘤药物方面新用途。本发明所述的氮芥类β‑卡波林衍生物及其药学上可接受的盐如通式I所示。其中，R₁和R₂如权利要求书和说明书中所述。

Description

一类氮芥类β-卡波林衍生物及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于天然药物及药物化学领域，涉及一类氮芥类β-卡波林衍生物及应用，具体涉及一系列具有抗肿瘤活性的氮芥类β-卡波林衍生物的制备方法及其在抗肿瘤方面的用途。

背景技术

β-卡波林生物碱(β-carboline)于1841年首次从骆驼蓬(Peganum harmala L.)中分离得到，具有较好的抗肿瘤活性。主要通过三种作用机制来抑制肿瘤细胞增殖和诱导其凋亡。首先，β-卡波林生物碱可以与DNA相互作用，改变DNA的复制；另外，它能够抑制细胞周期素依赖激酶、拓扑异构酶和单胺氧化酶等；最后，它对苯二氮卓和5-羟色胺等受体具有高亲和力。很多研究者对β-卡波林生物碱进行结构修饰，获得活性更强、毒性更低、选择性更好的抗肿瘤候选化合物。

氮芥类药物，也称为DNA烷化剂，属于细胞毒类药物。这类药物在临床上被广泛使用，但它的毒副作用比较大，对细胞作用缺乏特异性，而且随着近年来肿瘤耐药的发生，治疗效果并不理想。因此，对氮芥类药物进行化学修饰，改善其疗效有着很重要的价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是寻找抗肿瘤活性好的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐，并进一步提供一种药物组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐，具有如下I的结构通式：

其中，R₁为氢，或含有1-4个碳原子的烷基，或含有4-12个碳原子的芳基或取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基，所述杂环芳基的芳杂环中包含1-3个N、O或S的杂原子，所述取代芳基或取代杂环芳基中的取代基为卤素或含有1-3个碳原子的烷氧基；R₂为氢，或含有1-10个碳原子的烷基或烷氧基。

优选地，R₁为氢，或含有1-3个碳原子的烷基，或含有4-10个碳原子的芳基或取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基，所述杂环芳基的芳杂环中包含1-2个N、O或S的杂原子，所述取代芳基或取代杂环芳基中的取代基为卤素或含有1-3个碳原子的烷氧基；R₂为氢，或含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基。

更优选地，R₁为氢，或含有1-2个碳原子的烷基，或含有4-8个碳原子的芳基或取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基，所述杂环芳基的芳杂环中包含1-2个N、O或S的杂原子，所述取代芳基或取代杂环芳基中的取代基为卤素或含有1-2个碳原子的烷氧基；R₂为氢，或含有1-6个碳原子的烷基或烷氧基。

进一步地，本发明优选如下衍生物及其药学上可接受的盐结构式如a～f所示：

本发明上述的衍生物可用下列方法制备得到：

(1)化合物L-色氨酸1在NaOH溶液中与37％的甲醛溶液37℃反应，得中间体2a；或L-色氨酸1在1,2-二氯乙烷中与乙醛或对甲氧基苯甲醛、三氟乙酸110℃反应得到中间体2b、或2c；然后将中间体2a-c溶解于甲醇中，在冰浴条件下滴加SOCl₂，回流反应得到中间体3a-c；再将3a-c溶于N,N-二甲基甲酰胺中，与高锰酸钾室温反应得到中间体4a-c；最后4a-c溶解于四氢呋喃中，在氢化铝锂条件下进行还原得到化合物5a-c；

(2)美法仑6在甲酸中，与乙酸酐反应得到化合物7a；或美法仑6在二氧六环溶剂中，三乙胺存在下与碳酸二叔丁酯反应得到化合物7b；

(3)将化合物5a-c溶于无水二氯甲烷，依次加入EDCI、DMAP，与化合物7a-b室温反应得到目标化合物8a-c和9a-c。

一种药物组合物，所述药物组合物含有治疗有效量的所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐和药学上可接受的载体。

上述通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐在制备治疗肿瘤疾病的药物中的应用。

进一步地，所述的肿瘤为乳腺癌肿瘤、结肠癌肿瘤或肝癌肿瘤。

上述药物组合物在制备治疗肿瘤疾病的药物中的应用。

本发明以β-卡波林为先导化合物，设计并合成了一类氮芥类β-卡波林衍生物，并测试了合成衍生物在抗肿瘤方面的生物活性。

药理试验证明，本发明的氮芥类β-卡波林衍生物具有很好的抗肿瘤细胞增殖作用，可以用于进一步制备抗肿瘤药物。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明实施例的衍生物合成路线如下：

实施例1

(1)将5g化合物L-色氨酸1(24.51mmol)溶解于60mL 0.4N的NaOH溶液中，然后加入3mL 37％甲醛溶液(36.97mmol)，37℃反应三天。TLC监测，反应基本完全，冷却，然后加入冰乙酸，有沉淀生成，抽滤，烘干，得中间体2a(R₁＝-H)4.64g。将4.64g中间体2a(21.48mmol)溶解于50mL无水甲醇中，在冰浴条件下滴加3.68mL SOCl₂(50.67mmol)，然后65℃回流反应6h。TLC监测，反应完全，冷却，将反应液浓缩，然后加入50mL饱和的碳酸氢钠溶液，用乙酸乙酯萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得中间体3a 3.5g。将3.5g中间体3a(15.22mmol)溶解于65mL DMF中，在冰浴条件下加入7g高锰酸钾(44.3mmol)，反应1h后转移至室温反应14h。TLC监测，反应完全，抽滤，将滤液旋干，用乙酸乙酯萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得中间体4a 2.6g，硅胶柱色谱分离(DCM：MeOH＝40：1)，得纯中间体4a 2.0g。将55mg中间体4a(0.24mmol)溶解于5mL四氢呋喃中，并在冰浴条件下加入38mgLiAlH₄(1.00mmol)。随后，将其转移至室温并反应6小时。反应完成后，加入38μL水和76μL 2N NaOH溶液淬灭反应，减压过滤，滤渣用二氯甲烷洗涤，真空浓缩得到化合物5a。

(2)将500mg美法仑6(1.64mmol)溶解于15mL甲酸中，然后加入2mL乙酸酐，50℃油浴反应5h。反应完全后，加入适量水，并用二氯甲烷萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得化合物7a(R₂＝-H)。

(3)将42.4mg化合物5a(0.21mmol)溶解在5mL无水二氯甲烷中，加入133.6mgEDCI(0.70mmol)、7.5mgDMAP(0.06mmol)、71.8mg化合物7a(0.22mmol)并在室温下反应12h。反应完成后，将反应液倒入水中，二氯甲烷萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水Na₂SO4干燥，浓缩得粗品。硅胶柱色谱(DCM:MeOH＝40：1)分离得到目标化合物8a。黄白色固体，产率6％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.96(s,1H),8.62(s,1H),8.20(s,1H),8.15(d,J＝7.96Hz,1H),8.07(s,1H),7.61(m,1H),7.56(d,J＝7.96Hz,1H),7.34(m,1H),6.81(d,J＝8.64Hz,2H),6.32(d,J＝8.68Hz,2H),6.14(d,J＝8.00Hz,1H),5.55(d,J＝12.04Hz,1H),5.46(d,J＝12.04Hz,1H),5.02(m,1H),3.52(m,4H),3.46(m,4H),3.09(m,2H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ:171.20,160.62,145.17,143.82,140.97,135.45,133.22,130.81(×2),129.96,129.26,124.11,122.13,121.42,120.82,115.29,112.00,111.91(×2),68.67,53.40(×2),52.14,40.48(×2),36.67；HR-MS(ESI)m/z calcd for C₂₆H₂₆Cl₂N₄O₃[M+H]⁺513.1460,found 513.1460。

实施例2

实施例1步骤(1)中合成2a的步骤替换成：将5g化合物L-色氨酸1(24.51mmol)溶解于80mL 1,2-二氯乙烷中，然后加入1.52mL乙醛(26.96mmol)、3.64mL三氟乙酸(49.02mmol)，110℃回流反应30min。TLC监测，反应基本完全，冷却，然后加入饱和的碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤反应液1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得到中间体2b(R₁＝-CH₃)。

其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物8b，黄白色固体，产率13％。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.73(s,1H),8.19(s,1H),8.09(d,J＝7.88Hz,1H),7.89(s,1H),7.56(m,2H),7.30(m,1H),6.83(d,J＝8.64Hz,2H),6.34(d,J＝8.72Hz,2H),6.16(d,J＝7.68Hz,1H),5.52(d,J＝12.04Hz,1H),5.42(d,J＝12.00Hz,1H),5.01(m,1H),3.51(m,4H),3.45(m,4H),3.09(m,2H),2.85(s,3H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ:171.17,160.70,145.21,143.12,141.74,140.71,134.27,130.80(×2),129.05,128.81,124.17,122.04,121.92,120.62,113.34,111.98,111.93(×2),68.75,53.39(×2),52.24,40.47(×2),36.64,20.20；HR-MS(ESI)m/z calcd for C₂₇H₂₈Cl₂N₄O₃[M+H]⁺527.1617,found527.1617。

实施例3

实施例1步骤(1)中合成2a的步骤替换成：将5g化合物L-色氨酸1(24.51mmol)溶解于80mL 1,2-二氯乙烷中，然后加入3.27mL对甲氧基苯甲醛(26.96mmol)、3.64mL三氟乙酸(49.02mmol)，110℃回流反应30min。TLC监测，反应基本完全，冷却，然后加入饱和的碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤反应液1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得到中间体2c(R₁＝p-CH₃OPh-)。

其余步骤参照实施例1，制备得化合物8c，黄色固体，产率10％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.63(s,1H),8.21(s,1H),8.16(d,J＝7.92Hz,1H),8.00(s,1H),7.92(d,J＝8.68Hz,2H),7.57(m,2H),7.34(m,1H),7.10(d,J＝8.40Hz,2H),6.86(d,J＝8.60Hz,2H),6.33(d,J＝8.60Hz,2H),6.14(s,1H),5.64(d,J＝12.04Hz,1H),5.50(d,J＝12.08Hz,1H),5.04(m,1H),3.89(s,3H),3.51(m,4H),3.43(m,4H),3.12(m,2H)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:171.21,160.66,160.46,145.18,144.12,142.65,140.90,133.00,130.93,130.83(×2),130.48,129.67(×2),128.88,124.16,122.00,121.92,120.66,114.78(×2),113.48,111.98,111.90(×2),68.98,55.57,53.35(×2),52.21,40.44(×2),36.66；HR-MS(ESI)m/z calcd for C₃₃H₃₂Cl₂N₄O₄[M+H]⁺619.1879,found 619.1877。

实施例4

实施例1步骤(2)中合成7a的步骤替换成：将100.5mg美法仑6(0.33mmol)溶解于10mL二氧六环中，然后加入0.9mL碳酸酐二叔丁酯(3.92mmol)、0.59mL三乙胺(4.26mmol)，室温反应6h。反应完全后，加入适量水，并用二氯甲烷萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得到中间体7b(R₂＝-OC(CH₃)₃)。

其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物9a，灰白色固体，产率10％。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.92(s,1H),8.62(s,1H),8.13(d,J＝7.88Hz,1H),8.04(s,1H),7.59(m,1H),7.54(d,J＝7.80Hz,1H),7.32(m,1H),6.82(d,J＝8.32Hz,2H),6.33(d,J＝8.36Hz,2H),5.52(d,J＝12.12Hz,1H),5.42(d,J＝12.16Hz,1H),5.04(d,J＝8.32Hz,1H),4.62(m,1H),3.49(m,4H),3.46(m,4H),3.02(d,J＝5.48Hz,2H),1.42(s,9H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ:172.08,155.35(×2),145.02,144.44,140.87,135.44,133.27,130.79(×2),129.80,129.03,124.71,122.10,121.53,120.64,115.05,111.91(×2),80.00,68.52,54.69,53.42(×2),40.49(×2),37.17,28.47(×3)；HR-MS(ESI)m/z calcd forC₃₀H₃₄Cl₂N₄O₄[M+H]⁺585.2035,found 585.2028。

实施例5

其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物9b，灰白色固体，产率6％。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.58(s,1H),8.09(d,J＝7.88Hz,1H),7.87(s,1H),7.55(m,2H),7.30(m,1H),6.84(d,J＝8.24Hz,2H),6.34(d,J＝8.24Hz,2H),5.50(d,J＝12.16Hz,1H),5.38(d,J＝12.32Hz,1H),5.04(d,J＝8.20Hz,1H),4.64(m,1H),3.50(m,4H),3.45(m,4H),3.02(d,J＝5.48Hz,2H),2.84(s,3H),1.42(s,9H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ:172.05,155.36(×2),145.03,143.77,141.59,140.55,134.19,130.80(×2),130.45,129.01,128.67,124.75,122.07,120.55,113.09,111.90(×2),79.98,68.56,54.70,53.42(×2),40.47(×2),37.15,28.46(×3),20.33；HR-MS(ESI)m/z calcd for C₃₁H₃₆Cl₂N₄O₄[M+H]⁺599.2192,found599.2191。

实施例6

其余步骤参照实施例1，制备得化合物9c，灰白色固体，产率9％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:8.64(s,1H),8.15(d,J＝7.88Hz,1H),7.98(s,1H),7.91(d,J＝8.64Hz,2H),7.57(m,1H),7.53(d,J＝7.80Hz,1H),7.33(m,1H),7.09(d,J＝8.20Hz,2H),6.87(d,J＝8.28Hz,2H),6.34(d,J＝8.32Hz,2H),5.60(d,J＝12.20Hz,1H),5.46(d,J＝12.16Hz,1H),5.05(d,J＝8.24Hz,1H),4.66(m,1H),3.88(s,3H),3.49(m,4H),3.45(m,4H),3.05(m,2H),1.43(s,9H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ:172.06,160.44,155.36(×2),145.01,142.51,140.82,132.92,130.84(×2),130.51,129.65(×2),128.83,124.74,122.07,122.01,120.62,114.81(×2),113.35,111.87(×4),79.97,68.69,55.59,54.70,53.39(×2),40.45(×2),37.17,28.47(×3)；HR-MS(ESI)m/z calcd for C₃₇H₄₀Cl₂N₄O₅[M+H]⁺691.2454,found691.2451。

下面是本发明部分化合物的药理实验结果：

实验设备与试剂

仪器超净工作台(苏净集团安泰公司)

恒温培养箱(Thermo electron Corporation)

酶标仪(BIO-RAD公司)

倒置生物显微镜(重庆光学仪器厂)

试剂细胞培养基RPMI-1640、DMEM(高糖)(GIBCO公司)

胎牛血清(杭州四季清有限公司)

CCK-8(Biosharp公司产品)

DMSO(Sigma公司)

细胞株人乳腺癌细胞MCF-7、人乳腺癌细胞MDA-MB-231、

人肝癌细胞HepG2、人结肠癌细胞SW620

实验方法

细胞抑制活性实验方法

细胞在37℃、5％CO₂饱和湿度的培养箱中常规培养。培养液为含10％热灭活胎牛血清，青霉素100U/mL和链霉素100U/mL的高糖DMEM细胞培养基。48h更换培养液，细胞贴壁后，用0.25％胰蛋白酶消化传代。实验用细胞均处于对数生长期，CCK-8法表明细胞活力>95％。

取处于对数生长期状态良好的细胞一瓶，加入消化液(0.125％胰蛋白酶+0.01％EDTA)消化，计数2～4×10⁴cell/mL，制成细胞悬液接种于96孔板上，100μL/孔，置恒温CO₂培养箱中培养24小时。换液，加入受试药物，100μL/孔，培养72小时。将CCK-8加入96孔板中，50μL/孔，培养箱中孵育4小时。吸去上清液，加DMSO，200μL/孔，平板摇床上震荡10分钟。受试物考察0.001至100μM以十倍浓度递增的6个浓度，用酶联免疫监测仪在波长为450nm处测定每孔的吸光度，分别计算各浓度下的细胞抑制率。

抑制率计算方法：

药敏孔相对OD值＝药敏孔绝对OD值﹣空白对照孔绝对OD值

实验结果

表1实施例对2种人乳腺癌、1种人肝癌和1种人结肠癌细胞株抗增殖活性的IC₅₀值(μM)

药理试验证明，本发明的目标衍生物具有更好的抗乳腺癌和肝癌细胞增殖活性，可以用于进一步制备抗肿瘤药物。

Claims

1.一种通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐：

2.根据权利要求1所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：

通式I中，R₁为氢，或含有1-3个碳原子的烷基，或含有4-10个碳原子的芳基或取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基，所述杂环芳基的芳杂环中包含1-2个N、O或S的杂原子，所述取代芳基或取代杂环芳基中的取代基为卤素或含有1-3个碳原子的烷氧基；R₂为氢，或含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基。

3.根据权利要求1所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：

通式I中，R₁为氢，或含有1-2个碳原子的烷基，或含有4-8个碳原子的芳基或取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基，所述杂环芳基的芳杂环中包含1-2个N、O或S的杂原子，所述取代芳基或取代杂环芳基中的取代基为卤素或含有1-2个碳原子的烷氧基；R₂为氢，或含有1-6个碳原子的烷基或烷氧基。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：所述氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐的结构式如a～f所示：

5.一种药物组合物，其特征在于：所述药物组合物含有治疗有效量的权利要求1-4中任一项所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐和药学上可接受的载体。

6.权利要求1-4中任一项所述的通式I所示的氮芥类β-卡波林衍生物及其药学上可接受的盐在制备治疗肿瘤疾病的药物中的应用。

7.权利要求5所述的药物组合物在制备治疗肿瘤疾病的药物中的应用。

8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于：所述的肿瘤为乳腺癌肿瘤、结肠癌肿瘤或肝癌肿瘤。