CN113943313B

CN113943313B - 具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物及其合成方法与应用

Info

Publication number: CN113943313B
Application number: CN202111399546.5A
Authority: CN
Inventors: 朱蔚璞; 陈朋
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2041-11-24
Also published as: CN113943313A

Abstract

本发明公开了一种具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物及其合成方法与在制备抗癌药物中的应用。二吡啶胺铜配合物具有如下式(I)所示结构：

式(I)中，R选自碳原子数为8～18的直链烷基。合成方法包括：将氯化铜、二吡啶胺衍生物BPMA‑R在四氢呋喃中混合反应，反应结束后旋蒸浓缩，加入乙醚后固液分离，所得固体经洗涤、真空干燥，得到具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物；二吡啶胺衍生物BPMA‑R具有如下式(II)所示结构：

Description

具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物及其合成方法与应用

技术领域

本发明涉及抗癌金属配合物领域，具体涉及一种具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物及其合成方法与应用。

背景技术

近几十年来，金属配合物被认为是潜在的抗癌化合物，这在很大程度上要归功于铂类抗癌药物的成功。

铂类抗癌药物是最广泛使用的化疗药物之一，对多种类型肿瘤的治疗都有重大影响，特别是对睾丸癌和卵巢癌。

然而，铂类抗癌药物的使用受到毒副作用以及遗传或获得性耐药现象的局限。

合成化学为提供新型抗癌药物所做的努力主要集中在新型低毒铂类抗癌药物以及具有不同作用机制的非铂类抗癌药物。

对于非铂类抗癌药物，相关研究包括使用钌、金、钛和铜等金属配合物作为制备抗癌药物的候选化合物。

铜作为人体中本身存在且必需的微量元素，参与多种生物途径，因此，人们对铜的吸收、分布、代谢和排泄机制及其在癌症和其他疾病发展过程中的作用的研究给予了很大的关注，而癌细胞代谢的改变以及癌细胞与正常细胞之间对铜的不同作用，构成了铜配合物抗癌能力的基础。

吡啶基配体在药用无机化学中有着广泛的应用，通过使用吡啶基配体调节配合物核心结构，可以改变许多物理化学，光化学和生物学性质，而吡啶可以通过与胺类衍生物反应生成二吡啶胺化合物，进一步提高调节配合物结构的能力。

因此，将二吡啶胺作为铜配合物的配体，有望开发新型非铂类抗癌药物，对于抗癌铜配合物的合成及其应用具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物，对宫颈癌HeLa细胞、前列腺癌PC-3细胞和肺癌A549细胞具有良好的细胞毒性，在抗癌药物领域具有良好的应用前景。

一种具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物，化学式可表示为[Cu(BPMA-R)Cl₂]，其中BPMA-R为二吡啶胺衍生物。

所述具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物具有如下式(I)所示结构：

式(I)中，R选自碳原子数为8～18的直链烷基。

本发明还提供了所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，包括：将氯化铜、二吡啶胺衍生物BPMA-R在四氢呋喃中混合反应，反应结束后旋蒸浓缩，加入乙醚后固液分离，所得固体经洗涤、真空干燥，得到所述具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物；

所述二吡啶胺衍生物BPMA-R具有如下式(II)所示结构：

在一优选例中，所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，氯化铜、二吡啶胺衍生物BPMA-R的摩尔比为1:1。

在一优选例中，所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，氯化铜和四氢呋喃的质量比为1:65。

在一优选例中，所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，所述反应的温度为20～30℃。

在一优选例中，所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，所述洗涤采用的洗涤溶剂为乙醚。

在一优选例中，所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，所述二吡啶胺衍生物BPMA-R的制备方法包括：将2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐、胺类衍生物、十六烷基三丁基溴化膦与四氢呋喃混合，向其中加入氢氧化钠水溶液，在搅拌回流条件下进行反应，再经过分液、洗涤、干燥、过滤和真空脱除溶剂，得到所述二吡啶胺衍生物BPMA-R；

所述胺类衍生物为正十八胺、正十七胺、正十六胺、正十五胺、正十四胺、正十三胺，正十二胺、正十一胺、正癸胺、正壬胺和正辛胺中的至少一种。

所述二吡啶胺衍生物BPMA-R的制备方法中：

2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐、胺类衍生物、十六烷基三丁基溴化膦和氢氧化钠的摩尔比优选为20:40:1:200；

2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐和四氢呋喃的质量比优选为1:7；

所述回流的温度为50～70℃；

所述反应的时间为4～6天；

所述洗涤采用的洗涤溶剂为饱和氯化钠溶液。

本发明还提供了所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物在制备抗癌药物中的应用。

所述抗癌药物包括抗宫颈癌药物、抗前列腺癌药物、抗肺癌药物。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：

(1)本发明提供了一种全新的二吡啶胺铜配合物的合成方法，原料市售易得，成本较低，合成方法较简单。

(2)本发明合成的二吡啶胺铜配合物具有良好的抗癌效果，与现有的金属配合物抗癌药物顺铂相比，其对宫颈癌HeLa细胞、前列腺癌PC-3细胞和肺癌A549细胞具有更好的抑制作用。

(3)本发明合成的二吡啶胺铜配合物符合可控/活性自由基聚合ATRP方法中催化剂的结构特点，有望在后续与该技术结合进行应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

二吡啶胺铜配合物[Cu(BPMA-n-C₁₈H₃₇)Cl₂]的合成

(1)配体BPMA-n-C₁₈H₃₇合成：

将13.3g 2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐，8.09g正十八胺和0.762g十六烷基三丁基溴化膦加入到250ml圆底烧瓶中，再加入105ml四氢呋喃溶解。随后加入60ml 5mol/L的氢氧化钠水溶液，在60℃下搅拌反应5天。反应结束后，将溶液转移至分液漏斗中，分离并保留有机相，加入30ml饱和氯化钠溶液，进行洗涤，重复该过程四次。向有机相中加入干燥剂无水MgSO₄干燥后进行过滤。将滤液进行旋蒸，除去大部分溶剂，再置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到黄色油状物质，即为目标产物配体BPMA-n-C₁₈H₃₇。

(2)配合物[Cu(BPMA-n-C₁₈H₃₇)Cl₂]合成：

将0.135g氯化铜和0.568g BPMA-n-C₁₈H₃₇加入到25ml圆底烧瓶中，再加入9.9ml四氢呋喃，得到绿色溶液。对该溶液进行旋蒸，除去大部分溶剂，加入乙醚后得到绿色沉淀。对其进行过滤，并用10ml乙醚洗涤四次。将所得固体置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到绿色粉末，即为目标产物配合物[Cu(BPMA-n-C₁₈H₃₇)Cl₂]。

对合成得到的配合物进行元素分析，理论值：C,61.56％；H,8.75％；N,5.98％。实测值：C,60.98％；H,8.63％；N,6.24％。配合物的元素分析实测值与理论值基本一致，可以说明成功的合成了配合物。

实施例2

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十七胺。

经元素分析，理论值：C,61.07％；H,8.64％；N,6.10％。实测值C,61.23％；H,8.52％；N,6.39％；与理论值基本一致。

实施例3

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十六胺。

经元素分析，理论值：C,60.56％；H,8.52％；N,6.23％。实测值C,60.24％；H,8.39％；N,6.41％；与理论值基本一致。

实施例4

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十五胺。

经元素分析，理论值：C,60.03％；H,8.40％；N,6.36％。实测值C,59.87％；H,8.54％；N,6.45％；与理论值基本一致。

实施例5

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十四胺。

经元素分析，理论值：C,59.48％；H,8.27％；N,6.50％。实测值C,59.23％；H,8.50％；N,6.46％；与理论值基本一致。

实施例6

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十三胺。

经元素分析，理论值：C,58.89％；H,8.13％；N,6.65％。实测值C,59.03％；H,7.96％；N,6.84％；与理论值基本一致。

实施例7

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十二胺。

经元素分析，理论值：C,58.29％；H,7.99％；N,6.80％。实测值C,57.92％；H,8.27％；N,6.53％；与理论值基本一致。

实施例8

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正十一胺。

经元素分析，理论值：C,57.65％；H,7.84％；N,6.96％。实测值C,57.97％；H,7.65％；N,7.12％；与理论值基本一致。

实施例9

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正癸胺。

经元素分析，理论值：C,56.99％；H,7.69％；N,7.12％。实测值C,57.31％；H,7.82％；N,6.93％；与理论值基本一致。

实施例10

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正壬胺。

经元素分析，理论值：C,56.29％；H,7.52％；N,7.29％。实测值C,56.03％；H,7.74％；N,7.51％；与理论值基本一致。

实施例11

合成工艺同实施例1，区别仅在于将配体合成过程中的正十八胺替换为正辛胺。

经元素分析，理论值：C,55.56％；H,7.35％；N,7.48％。实测值C,55.31％；H,7.52％；N,7.36％；与理论值基本一致。

实施例12

实施例1～11的二吡啶胺铜配合物对体外肿瘤细胞的细胞毒性

采用标准MTT法测试实施例1～11的二吡啶胺铜配合物对体外宫颈癌HeLa细胞、前列腺癌PC-3细胞和肺癌A549细胞的细胞毒性，即IC₅₀值，对于任一二吡啶胺铜配合物，具体操作如下：

取对数生长期细胞培养于96孔板中，细胞密度为7.5×10³个/孔，每孔100μL RPMI1640培养基(含有10％热灭活胎牛血清和1％青-链霉素溶液)。细胞置于5％CO₂浓度和95％湿度的37℃恒温培养箱中培养24小时。24小时后，在各孔中加入一系列不同浓度配合物的DMSO溶液，使配合物最终浓度分别为1.56μM，3.12μM，6.25μM，12.5μM，25μM，50μM。同时以相同浓度梯度的顺铂作为对照。配合物溶液加入完毕后继续置于5％CO₂浓度和95％湿度的37℃恒温培养箱中培养48小时。48小时后，向各孔中加入20μL 5mg/ml的MTT试剂，再放入恒温培养箱中继续培养3小时。之后通过3500rpm离心10分钟并弃去每孔中的培养液，并加入100μL DMSO，震荡溶解。用酶联免疫检测仪测试每孔在测定波长490nm处的吸光度值。吸光度与活细胞数量呈正相关，根据每孔的吸光度值可得到各配合物浓度下的细胞相对于对照组的细胞存活率，同时得到细胞存活率为50％时的配合物浓度即半数抑制浓度IC₅₀。IC₅₀的值可以反映配合物对癌细胞的细胞毒性，IC₅₀越小，配合物的细胞毒性越强。

实施例1～11的二吡啶胺铜配合物对宫颈癌HeLa细胞、前列腺癌PC-3细胞和肺癌A549细胞的细胞毒性如表1所示。

表1

可见，相比于顺铂，实施例1～11所合成的二吡啶胺铜配合物对宫颈癌HeLa细胞、前列腺癌PC-3细胞和肺癌A549细胞的IC₅₀值更小，对这些癌细胞的细胞毒性更大，具有更好的抑制作用和癌症治疗作用。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物，其特征在于，具有如下式（I）所示结构：

（I）；

式（I）中，R选自碳原子数为8~18的直链烷基。

2.根据权利要求1所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物的合成方法，其特征在于，包括：将氯化铜、二吡啶胺衍生物BPMA-R在四氢呋喃中混合反应，反应结束后旋蒸浓缩，加入乙醚后固液分离，所得固体经洗涤、真空干燥，得到所述具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物；

所述二吡啶胺衍生物BPMA-R具有如下式（II）所示结构：

（II）。

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述二吡啶胺衍生物BPMA-R的制备方法包括：将2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐、胺类衍生物、十六烷基三丁基溴化膦与四氢呋喃混合，向其中加入氢氧化钠水溶液，在搅拌回流条件下进行反应，再经过分液、洗涤、干燥、过滤和真空脱除溶剂，得到所述二吡啶胺衍生物BPMA-R；

4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述二吡啶胺衍生物BPMA-R的制备方法中：

2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐、胺类衍生物、十六烷基三丁基溴化膦和氢氧化钠的摩尔比为20:40:1:200；

2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐和四氢呋喃的质量比为1:7。

5.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述二吡啶胺衍生物BPMA-R的制备方法中：

所述回流的温度为50~70℃；

所述反应的时间为4~6天；

所述洗涤采用的洗涤溶剂为饱和氯化钠溶液。

6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，氯化铜、二吡啶胺衍生物BPMA-R的摩尔比为1:1；

氯化铜和四氢呋喃的质量比为1:65。

7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为20~30℃；

所述洗涤采用的洗涤溶剂为乙醚。

8.根据权利要求1所述的具有抗癌活性的二吡啶胺铜配合物在制备抗癌药物中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述抗癌药物为抗宫颈癌药物、抗前列腺癌药物、抗肺癌药物。