CN114933599A - 一种双β-咔啉类化合物及其药用盐、制备方法和应用 - Google Patents

一种双β-咔啉类化合物及其药用盐、制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双β‑咔啉类化合物及其药用盐、制备方法和应用,其结构式为:

Description

一种双β-咔啉类化合物及其药用盐、制备方法和应用
技术领域
本发明属于医药技术领域,具体涉及一种双β-咔啉类化合物及其药用盐、制备方法和应用。
背景技术
含有双β-咔啉类结构的生物碱是重要的一类天然产物,具有广泛的药理活性,是药物及活性分子的优势骨架。如下所示,天然产物peganumine A、ochrolifuanine E、usambarensine、plakortamine C、bisnicalaterine C、janussine A,B等都含有双β-咔啉类结构,并具有多种重要的药理活性。如peganumine A具有广谱的抗肿瘤活性,对白血病细胞HL-60、乳腺癌细胞MCF-7、前列腺癌细胞PC-3和肝癌细胞HepG2的IC50分别为5.8、8.5、40.2和55.4μM(Org Lett 2014,16,4028-4031);ochrolifuanine E对结肠癌细胞HCT-116的IC50为5.7μM,并具有较好的抗疟活性(Journal of Natural Products,2002,65,1381–1386);usambarensine对鼠黑色素瘤细胞B16的IC50为1.4μg/mL(Anticancer Research,1996,16:1129-1137);plakortamine C对HCT-116的IC50为2.15μM(Journal of NaturalProducts,2002,65(9):1258-1261);bisnicalaterine C对恶性疟原虫CD7的IC50为0.05μM(Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters,2011,21,3417–3419);janussine A和B表现良好的抗疟活性(Journal of Natural Products,2002,65,1381–1386)。由上可见,双β-咔啉类生物碱在抗肿瘤及抗疟药物研发领域有着巨大的应用价值,但现有的该骨架类生物碱存在来源有限、水溶性差、分离提取困难、全合成难度大和活性有待进一步提高等问题。需开展结构修饰或开发新型的双β-咔啉类结构化合物,开展构效关系研究,进一步探索其药用价值。
Figure BDA0003701206650000021
发明内容
本发明的目的是提供一种双β-咔啉类化合物及其药用盐和制备方法,此类化合物具有全新的骨架结构和优异的抗肿瘤活性,能够用于制备抗肿瘤药物。
本发明的第二个目的是提供一种所述双β-咔啉类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
本发明通过以下技术方案实现:
本发明的第一方面提供了一种双β-咔啉类化合物及其药用盐,双β-咔啉类化合物结构如通式I所示:
Figure BDA0003701206650000022
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8各自独立的选自氢、卤素(如氟、氯、溴、碘)、氨基、羟基、硝基、氰基、苄氧基、酰胺基(-CONH2)、支链或直链的C1~C10烷基、直链或支链的C1~C10烷氧基、支链或直链的全氟C1~C10烷基、支链或直链的全氟C1~C10烷氧基、C1~C10烷基且烷基上的至少一个氢被羟基取代、C1~C10烷氧基且烷氧基上的至少一个氢被羟基取代、-(CH2)xNH2、-CH2CHX(CH2)xNH2、-CH2CHNO2(CH2)xNH2、-CONHCH3、-CH2CHCN(CH2)xNH2、-CH2CHCN(CH2)xCH3、含有C3~C7的环基氨基(如
Figure BDA0003701206650000031
)含有C3~C7的环基酰氨基(如
Figure BDA0003701206650000032
);
通式I中的n为1或2。
较优选的,所述通式I中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8各自独立的选自氢、卤素(如氟、氯、溴、碘)、氨基、羟基、硝基、苄氧基、氰基、酰胺基(-CONH2)、甲基、乙基、正丁基、叔丁基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、-CHOHCH3、-CHOHOCH3、-CH2NH2、-(CH2)2NH2、-CH2CHClCH2NH2、-CH2CHNO2CH2NH2、-CONHCH3、-CH2CHCNCH2NH2、-CH2CHCN(CH2)xCH3
Figure BDA0003701206650000033
所述双β-咔啉类化合物的结构为以下结构的一种:
Figure BDA0003701206650000041
本发明的第二方面提供了一种所述双β-咔啉类化合物的制备方法,包括以下步骤:
Figure BDA0003701206650000051
将取代的化合物II和过量的甲酸乙酯加热回流反应,反应完成后蒸干溶剂甲酸乙酯得到中间体III;
将中间体III和三氯氧磷溶于二氯甲烷中,室温反应,反应完全后蒸干溶剂二氯甲烷,残留物用10%的甲酸水溶液溶解,用氨水调pH值为碱性,抽滤得到中间体IV;
将摩尔比为(1.05~2):1的中间体IV和V溶于适量二氯甲烷中,加入缩合剂TBTU(O-苯并三氮唑-N,N,N′,N′-四甲基脲四氟硼酸)和三乙胺,室温搅拌反应1~2h后,补加相当于化合物V1~2当量的三氟化硼乙醚溶液(即三氟化硼的摩尔数为化合物V摩尔数的1~2倍)继续反应,反应完成后,抽滤获得所述双β-咔啉类化合物I。缩合剂TBTU/三乙胺,也可替换为T3P(1-丙基磷酸环酐)/DIPEA(N,N-二异丙基乙胺),或HATU(2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯)/DIPEA等。
所述化合物II为色胺、5-氯色胺、5-溴色胺、5-甲氧基色胺、5-苄氧基色胺或6-氟色胺。
所述化合物V为3-吲哚乙酸、4-氟-3-吲哚乙酸、4-溴-3-吲哚乙酸、5-氟-3-吲哚乙酸、5-氯-3-吲哚乙酸、5-溴-3-吲哚乙酸、5-甲基-3-吲哚乙酸、5-甲氧基-3-吲哚乙酸、6-氯-3-吲哚-乙酸、6-甲氧基-3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或5-溴-3-吲哚丙酸。
本发明的第三方面提供了一种所述双β-咔啉类化合物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用。
所述双β-咔啉类化合物优选为化合物6、7、13、18。
所述肿瘤为肺癌、肠癌、乳腺癌或肝癌。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明提供的双β-咔啉类化合物,是一类含有双β-咔啉类结构的全新化合物,具有全新的骨架结构。该类全新的骨架合成简单,具有更小的分子量,满足类药五原则,具有开发成口服药物的潜力。并且抗肿瘤活性筛选发现,该类化合物表现广谱优异的体外抗肿瘤活性,对肝癌HepG2、肺癌A549和肠癌HCT116均产生了较为明显的增殖抑制作用,其中化合物6、7、13、18总体表现优异广谱的抗肿瘤活性,对肺癌A549、肝癌HepG2和肠癌HCT116的半数抑制浓度IC50都低于10μM。化合物13总体表现出最优的抗肿瘤活性,对肺癌A549、肝癌HepG2和肠癌HCT116的半数抑制浓度IC50都低于2μM,优于对照药顺铂,可作为抗肿瘤的先导结构进行更加深入的研究。本发明提供的双β-咔啉类化合物具有开发成抗肿瘤新药的潜在价值,化合物含有羰基、氨基等基团,有利于进一步地快速衍生化,可以进行抗肿瘤药物的开发。
本发明提供的双β-咔啉类化合物的合成方法,合成路线简单,合成原料易得、合成方法容易实现,产物收率高。
本发明提供的双β-咔啉类化合物或药用盐在制备抗癌药物中的应用,能够为临床治疗提供更多的选择。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明进行描述,这些描述只是进一步解释本发明的特征和优点,并非用于限制本发明的权利要求。
以下实施例所涉化合物对应通式I的化学结构式、1H-NMR和HRMS数据详见表1,其中编号1~21分别对应表1中的化合物1~21、表2中的化合物1~21、实施例1~21。
表1本发明部分优选化合物的1H-NMR,13C-NMR和HRMS数据
Figure BDA0003701206650000071
Figure BDA0003701206650000081
Figure BDA0003701206650000091
Figure BDA0003701206650000101
Figure BDA0003701206650000111
实施例1
化合物1的合成
第一步,中间体4,9-二氢-3H-吡啶并(3,4-b)吲哚的制备(中间体IV-1)
Figure BDA0003701206650000112
参照文献报道的方法(J Med Chem,2015,58,6678-6696)。在20ml二氯甲烷中,加入色胺即化合物II-1(1.0g,6.25mM)和甲酸乙酯(20ml),加热回流反应24小时,蒸干溶剂得到3-(2-甲酰胺基乙基)吲哚(中间体III-1)为透明油状物。
在20ml二氯甲烷中,加入上步反应产物中间体III-1和三氯氧磷(1.62g,10.6mM),室温反应6小时。蒸干溶剂二氯甲烷,残留物用10%的甲酸水溶液溶解,用氨水调pH值为碱性,析出大量黄色固体,抽滤得到中间体IV-1为黄色固体0.85g,总收率为80%。
第二步,目标化合物的制备
Figure BDA0003701206650000113
在5ml二氯甲烷中,依次加入中间体IV-1(20mg,0.12mM)、V-1(30mg,0.12mM)、TBTU(57mg,0.18mM)和三乙胺(18mg,0.18mM),室温搅拌反应1.5h,补加三氟化硼乙醚(26mg,0.18mM)室温反应24h。反应完全后,过滤干燥得到目标化合物1,棕色固体29.7mg,收率为61%。
化合物2~21的制备方法参照实施例1。
实施例2
化合物2的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物2,棕色固体29.9mg,收率为68.8%。
Figure BDA0003701206650000121
实施例3
化合物3的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物3,黄色固体31.9mg,收率为70.1%。
Figure BDA0003701206650000122
实施例4
化合物4的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物4,黄色固体37.6mg,收率为71.2%。
Figure BDA0003701206650000131
实施例5
化合物5的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物5,淡黄色固体31mg,收率为68%。
Figure BDA0003701206650000132
实施例6
化合物6的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物6,黄色固体38mg,收率为80%。
Figure BDA0003701206650000141
实施例7
化合物7的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物7,黄色固体38.1mg,收率为72%。
Figure BDA0003701206650000142
实施例8
化合物8的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物8,黄色固体32mg,收率为71%。
Figure BDA0003701206650000143
Figure BDA0003701206650000151
实施例9
化合物9的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物9,淡黄色固体32.2mg,收率为68.4%。
Figure BDA0003701206650000152
实施例10
化合物10的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物10,棕色固体30.5mg,收率为64.2%。
Figure BDA0003701206650000153
实施例11
化合物11的合成:按照实施例2中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物11,棕色固体31.5mg,收率为67%。
Figure BDA0003701206650000161
实施例12
化合物12的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-3,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物12,淡黄色固体40.7mg,收率为70%。
Figure BDA0003701206650000162
实施例13
化合物13的合成:按照实施例12中的方法第一步制备中间体IV-3,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物13,棕色固体34.2mg,收率为67.1%。
Figure BDA0003701206650000171
实施例14
化合物14的合成:按照实施例12中的方法第一步制备中间体IV-3,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物14,棕色固体36.3mg,收率为68.6%。
Figure BDA0003701206650000172
实施例15
化合物15的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-4,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物15,棕色固体18mg,收率为42%。
Figure BDA0003701206650000173
Figure BDA0003701206650000181
实施例16
化合物16的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-5,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物16,棕色固体36.5mg,收率为65%。
Figure BDA0003701206650000182
实施例17
化合物17的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-6,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物17,白色固体26.2mg,收率为60%。
Figure BDA0003701206650000183
Figure BDA0003701206650000191
实施例18
化合物18的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-6,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物17,白色固体30mg,收率为65.8%。
Figure BDA0003701206650000192
实施例19
化合物19的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-6,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物19,淡黄色固体32.6mg,收率为64%。
Figure BDA0003701206650000193
实施例20
化合物20的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-2,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物20,白色固体20.8mg,收率为38.2%。
Figure BDA0003701206650000201
实施例21
化合物21的合成:按照实施例1中的方法第一步制备中间体IV-6,再按照实施例1中的方法第二步制备化合物21,为棕色固体15.7mg,收率为36.4%。
Figure BDA0003701206650000202
实施例22
对本发明实施例1~21制备的化合物1~21进行肿瘤细胞增殖抑制试验,试验方法采用常规的CKK-8法。
细胞株选用肺癌A549、肝癌HepG2、肠癌HCT116,均购自中国科学院上海生命科学研究所细胞库。
培养液为DMEM+10%胎牛血清+1%双抗。
样品液配制:待测化合物用DMSO溶解后,配成浓度为10mM的母液。用培养基稀释母液,配成药物的最终浓度分别为100μM、50μM、25μM、10μM、5μM和1μM。
将顺铂(CDDP)用DMF做溶剂,配成对照品溶液。
96孔板每孔加入浓度为8×104个/mL的细胞悬液100μL,即8000个细胞/孔,置37℃、5%CO2培养箱内。24小时后,上层培养液吸掉,加入含有样品的培养液和对照品液,100μL/孔,37℃作用72小时。每孔加入CKK-8 10μL,置培养箱内,作用1小时后用MK-2全自动酶标仪测450nm OD值,计算半数抑制浓度IC50
抗肿瘤活性详见表2。其中,化合物1表示实施例1所制备的化合物,同理类推。
表2本发明化合物对肿瘤细胞的半数抑制浓度IC50(单位:μM)
Figure BDA0003701206650000211
Figure BDA0003701206650000221
结果显示,本申请的化合物总体表现出广谱、中等的抗肿瘤活性。其中化合物6、7、13、18总体表现优异广谱的抗肿瘤活性,对肺癌A549、肝癌HepG2和肠癌HCT116的半数抑制浓度IC50都低于10μM,可作为抗肿瘤的先导结构进行更加深入的研究。化合物13对三株肿瘤细胞的IC50分别为0.96μM、1.52μM和1.19μM,优于对照药顺铂。此外,本申请的化合物含有羰基、吲哚氮等易于衍生化的基团,便于快速衍生化,以期发现活性优良的抗肿瘤先导化合物。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (9)

1.一种双β-咔啉类化合物或其药用盐,其特征在于,所述双β-咔啉类化合物的结构如通式I所示:
Figure FDA0003701206640000011
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8各自独立的选自氢、卤素、氨基、羟基、硝基、苄氧基、氰基、酰胺基、支链或直链的C1~C10烷基、直链或支链的C1~C10烷氧基、支链或直链的全氟C1~C10烷基、支链或直链的全氟C1~C10烷氧基、C1~C10烷基且烷基上的至少一个氢被羟基取代、C1~C10烷氧基且烷氧基上的至少一个氢被羟基取代、-(CH2)xNH2、-CH2CHX(CH2)xNH2、-CH2CHNO2(CH2)xNH2、-CONHCH3、-CH2CHCN(CH2)xNH2、-CH2CHCN(CH2)xCH3、含有C3~C7的环基氨基和含有C3~C7的环基酰氨基;
通式I中n为1或2。
2.根据权利要求1所述的双β-咔啉类化合物或其药用盐,其特征在于,所述通式I中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8各自独立的选自氢、卤素、氨基、羟基、硝基、苄氧基、氰基、酰胺基、甲基、乙基、正丁基、叔丁基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、-CHOHCH3、-CHOHOCH3、-CH2NH2、-(CH2)2NH2、-CH2CHClCH2NH2、-CH2CHNO2CH2NH2、-CONHCH3、-CH2CHCNCH2NH2、-CH2CHCN(CH2)xCH3
Figure FDA0003701206640000012
3.根据权利要求2所述的双β-咔啉类化合物或其药用盐,其特征在于,所述双β-咔啉类化合物为以下结构的一种:
Figure FDA0003701206640000031
Figure FDA0003701206640000041
4.权利要求1至3任一项所述的双β-咔啉类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
Figure FDA0003701206640000042
将化合物II和过量的甲酸乙酯加热回流反应,反应完成后蒸干甲酸乙酯得到中间体III;
将中间体III和三氯氧磷溶于二氯甲烷中,室温反应,反应完全后蒸干二氯甲烷,残留物用甲酸水溶液溶解,调pH值为碱性,过滤得到中间体IV;
将摩尔比为(1.05~2):1的中间体IV和化合物V溶于二氯甲烷中,加入缩合剂,室温搅拌反应1~2h后,补加相当于化合物V1~2当量的三氟化硼乙醚溶液继续反应,反应完成后,过滤获得所述双β-咔啉类化合物I。
5.根据权利要求4所述的双β-咔啉类化合物的制备方法,其特征在于,所述化合物II为色胺、5-氯色胺、5-溴色胺、5-甲氧基色胺、5-苄氧基色胺或6-氟色胺。
6.根据权利要求4所述的双β-咔啉类化合物的制备方法,其特征在于,所述化合物V为3-吲哚乙酸、4-氟-3-吲哚乙酸、4-溴-3-吲哚乙酸、5-氟-3-吲哚乙酸、5-氯-3-吲哚乙酸、5-溴-3-吲哚乙酸、5-甲基-3-吲哚乙酸、5-甲氧基-3-吲哚乙酸、6-氯-3-吲哚-乙酸、6-甲氧基-3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或5-溴-3-吲哚丙酸。
7.根据权利要求4所述的双β-咔啉类化合物的制备方法,其特征在于,所述缩合剂为TBTU/三乙胺,T3P/DIPEA,或HATU/DIPEA。
8.一种权利要求1至3任一项所述的双β-咔啉类化合物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用。
9.根据权利要求8所述的双β-咔啉类化合物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用,其特征在于,所述肿瘤为肺癌、肠癌、乳腺癌或肝癌。
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