CN114957245A

CN114957245A - 一种β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及应用

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Publication number: CN114957245A
Application number: CN202110214537.8A
Authority: CN
Inventors: 李达翃; 华会明; 李占林; 曹昊; 胡旭; 王艳冰
Original assignee: Shenyang Pharmaceutical University
Current assignee: Shenyang Pharmaceutical University
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2041-02-25
Also published as: CN114957245B

Abstract

本发明公开了一种β‑卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及应用，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β‑卡波林苯磺酰基呋咱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β‑卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及其药学上可接受的盐如通式I所示。其中，R和R₁如权利要求书和说明书中所述。

Description

一种β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及应用

技术领域

本发明属于天然药物及药物化学领域，涉及一种β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及应用，具体涉及一系列具有抗肿瘤活性的β-卡波林苯磺酰基呋咱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)是由吲哚环和吡啶环骈合而成，具有多样的药理活性，包括抗痉挛、抗焦虑、抗抑郁、抗惊厥、镇静、止痛、抗疟疾、抗寄生虫等，尤其具有较好的抗肿瘤活性。尽管β-卡波林生物碱具有开发为肿瘤化疗药物的潜力，但其依然存在问题，因此很多研究者对β-卡波林生物碱进行结构修饰。目的是获得活性更强、毒性更低、选择性更好的抗肿瘤候选化合物。

一氧化氮(NO)是一种非常重要的细胞内效应和信使气体分子，具有抗肿瘤、调节血管扩张、神经信号传导和免疫炎症等多种药理作用。

发明内容

本发明以β-卡波林为先导化合物，设计并合成了β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物，并评价了合成衍生物在抗肿瘤方面的生物活性。

发明要解决的技术问题是寻找抗肿瘤活性好的β-卡波林苯磺酰基呋咱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β-卡波林苯磺酰基呋咱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，R为含有1-8个碳原子的烷基；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。

优选地，R为含有2-6个碳原子的烷基；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。

更优选地，R为含有2-3个碳原子的烷基；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。

进一步地，

本发明优选如下衍生物及其药学上可接受的盐的结构式如a～i所示：

本发明的衍生物可用下列方法制备得到：

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；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-c。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在NaOH条件下进行水解得到化合物5a-c；

将苯硫酚6与氯乙酸在碱性条件下反应得苯硫乙酸7，然后经30％H₂O₂氧化生成苯磺酰乙酸8。化合物8在发烟HNO₃存在下100℃加热环合成3,4-二苯磺酰基呋咱氮氧化物9，化合物9在NaH催化的条件下，以THF为反应溶剂分别与乙醇胺、丙醇胺、异丙醇胺反应生成化合物10a-c；

将化合物5a-c溶于无水二氯甲烷，依次加入EDCI、HOBt，分别与10a-c室温反应得到目标化合物11a-c、12a-c、13a-c。

一种药物组合物，所述药物组合物含有治疗有效量的通式I所示的β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及其药学上可接受的盐和药学上可接受的载体。

通式I所示的β-卡波林苯磺酰基呋咱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或肝癌肿瘤。

一种药物组合物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或肝癌肿瘤。

药理试验证明，本发明的β-卡波林NO供体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0.4N的NaOH溶液中，然后加入3mL37％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 4.64g。将4.64g中间体2a(21.48mmol)溶解于无水甲醇中，在冰浴条件下滴加3.68mL SOCl₂(50.67mmol)，然后回流反应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4a2.0g。将2.0g纯中间体4a溶解于甲醇/二氯甲烷中，加入5mL 2N的NaOH溶液，加热反应2h。TLC监测，反应完全，冷却，然后加入4M的盐酸溶液调pH至4-5，有沉淀生成，抽滤，烘干，得化合物5a 1.8g。

(2)将75mL苯硫酚6(0.6mol)与78g(0.8mol)氯乙酸在碱性条件(3N NaOH溶液)下反应得40g苯硫乙酸7，然后经50mL 30％H₂O₂氧化生成苯磺酰乙酸8。30g化合物8在发烟HNO₃存在下100℃加热环合成10g 3,4-二苯磺酰基呋咱氮氧化物9，360mg化合物9在NaH催化的条件下，以THF为反应溶剂与乙醇胺反应生成化合物10a 190mg。

(3)将52mg化合物5a(0.25mmol)用5mL无水DCM溶解，加入37mg HOBt(0.28mmol)、106mg EDCI(0.55mmol)搅拌30min，然后加入55mg化合物10a 10g(0.19mmol)，室温搅拌8h，TLC监测，反应不继续进行，然后加入10mL蒸馏水，DCM萃取3次，饱和食盐水洗1次，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得粗产物77mg，硅胶柱色谱分离(DCM：MeOH＝100：1)，得化合物11a。灰白色固体，产率10％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.93(s,1H,1-CH),8.84(s,1H,4-CH),8.59(m,1H,-CONH-),8.56(m,1H,Ar-NH),8.21(m,1H,Ar-H),8.08(m,2H,Ar-H),7.66(m,1H,Ar-H),7.60(m,1H,Ar-H),7.57(m,1H,Ar-H),7.49(m,2H,Ar-H),7.37(m,1H,Ar-H),4.66(t,2H,O-CH₂),4.03(m,2H,CONH-CH₂)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:165.84,158.80,140.65,140.03,138.13,137.17,135.55,131.77,129.67,129.63(×2),129.13,128.53(×2),122.20,121.82,121.11,114.65,111.77,110.47,70.33,38.20；HRMS(ESI)m/z calcd forC₂₂H₁₈N₅O₆S[M+H]⁺480.0978,found 480.0966。

实施例2

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成丙醇胺，合成化合物10b，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物11b，灰白色固体，产率10％。¹H NMR(600MHz,DMSO-d₆)δ:11.91(s,1H,Ar-NH),8.91(t,1H,-CONH-),8.88(d,J＝1.00Hz,1H,1-CH),8.85(s,1H,4-CH),8.40(m,1H,Ar-H),8.08(m,2H,Ar-H),7.90(m,1H,Ar-H),7.77(m,2H,Ar-H),7.66(m,1H,Ar-H),7.59(m,1H,Ar-H),7.30(m,1H,Ar-H),4.47(t,2H,O-CH₂),3.52(m,2H,CONH-CH₂),2.09(m,2H,-CH₂)；¹³C NMR(150MHz,DMSO-d₆)δ:165.05,158.99,141.02,139.75,137.20,137.13,136.12,132.17,130.04(×2),128.59,128.45(×2),128.16,122.23,120.97,119.96,113.99,112.23,110.56,69.41,35.23,28.62；HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₃H₂₀N₅O₆S[M+H]⁺494.1134,found 494.1135。

实施例3

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成异丙醇胺，合成化合物10c，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物11c，灰白色固体，产率10％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.98(s,1H,Ar-NH),8.91(s,1H,1-CH),8.84(s,1H,4-CH),8.59(s,1H,t,1H,-CONH-),8.17(m,1H,Ar-H),8.08(m,2H,Ar-H),7.65(m,1H,Ar-H),7.60(m,2H,Ar-H),7.48(m,2H,Ar-H),7.35(m,1H,Ar-H),5.25(m,1H,-CH),4.05(m,1H,CONH-CH₂),3.73(m,1H,CONH-CH₂),1.54(d,J＝6.25Hz,3H,-CH₃)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:165.87,158.64,140.93,139.87,138.30,137.29,135.66,131.79,129.75(×2),129.34,128.74(×2),128.63,122.35,121.92,121.26,114.94,112.00,110.73,79.13,43.86,17.35；HRMS(ESI)m/z calcd forC₂₃H₁₈N₅O₆S[M-H]⁺492.0978,found 492.0980。

实施例4

实施例1步骤(1)中合成2a的步骤替换成：化合物L-色氨酸1在1,2-二氯乙烷中与乙醛、三氟乙酸110℃反应得到中间体2b。

其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物12a，灰白色固体，产率9％。¹HNMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.80(s,1H,4-CH),8.70(t,1H,-CONH-),8.37(s,1H,Ar-NH),8.19(m,1H,Ar-H),8.08(m,2H,Ar-H),7.65(m,1H,Ar-H),7.58(m,2H,Ar-H),7.47(m,2H,Ar-H),7.36(m,1H,Ar-H),4.67(t,2H,O-CH₂),4.04(m,2H,CONH-CH₂),2.86(s,3H,-CH₃)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:165.93,158.82,140.30,140.25,139.44,138.15,135.98,135.55(×2),129.59(×2),128.87,128.76,128.53(×2),122.45,122.20,121.05,112.93,111.74,70.38,38.09,20.24；HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₃H₂₀N₅O₆S[M+H]⁺494.1134,found494.1133。

实施例5

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成丙醇胺，合成化合物10b，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物12b，灰白色固体，产率10％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.83(s,1H,Ar-NH),8.77(s,1H,4-CH),8.45(t,1H,-CONH-),8.12(m,1H,Ar-H),8.07(m,2H,Ar-H),7.72(m,1H,Ar-H),7.60(m,2H,Ar-H),7.56(m,2H,Ar-H),7.31(m,1H,Ar-H),4.56(t,2H,O-CH₂),3.73(m,2H,CONH-CH₂),2.83(s,3H,-CH₃),2.28(m,2H,-CH₂)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:166.28,159.13,140.56,140.48,139.62,138.19,136.16,135.75,129.84(×2),128.94,128.80,128.70(×2),122.53,122.26,121.01,112.89,111.94,110.65,69.51,36.14,29.19,20.40；HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₄H₂₀N₅O₆S[M-H]⁺506.1134,found 506.1134。

实施例6

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成异丙醇胺，合成化合物10c，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物12c，灰白色固体，产率15％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.77(s,1H,4-CH),8.74(t,1H,-CONH-),8.12(m,1H,Ar-H),8.07(m,2H,Ar-H),7.64(m,1H,Ar-H),7.56(m,2H,Ar-H),7.47(m,2H,Ar-H),7.32(m,1H,Ar-H),5.24(m,1H,-CH),4.04(m,1H,CONH-CH₂),3.76(m,1H,CONH-CH₂),2.83(s,3H,-CH₃),1.54(d,J＝6.25Hz,3H,-CH₃)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:166.19,158.60,140.64,140.56,138.27,136.19,135.67(×2),129.74,129.69(×2),128.68(×2),128.59,122.47,122.23,121.07,113.09,111.99,110.70,79.14,43.75,20.33,17.31；HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₄H₂₀N₅O₆S[M-H]⁺506.1134,found506.1135。

实施例7

实施例1步骤(1)中合成2a的步骤替换成：化合物L-色氨酸1在1,2-二氯乙烷中与对甲氧基苯甲醛、三氟乙酸110℃反应得到中间体2c。

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成丙醇胺，合成化合物10b，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物13a，灰白色固体，产率12％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.92(s,1H,4-CH),8.21(m,1H,Ar-H),8.01(m,4H,Ar-H),7.60(m,3H,Ar-H),7.41(m,2H,Ar-H),7.36(m,1H,Ar-H),7.12(d,J＝8.53Hz,2H,Ar-H),4.69(t,2H,O-CH₂),4.06(m,2H,CONH-CH₂),3.85(s,3H,-CH₃)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:158.81,137.98,135.46(×2),130.69,129.67,129.56(×2),129.18,128.48(×2),122.18,121.22,114.94(×2),113.34,111.98,110.51,70.35,55.47,38.18；HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₉H₂₂N₅O₇S[M-H]⁺584.1240,found 584.1242。

实施例8

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成丙醇胺，合成化合物10b，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物13b，灰白色固体，产率15％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:9.00(s,1H,Ar-NH),8.83(s,1H,4-CH),8.48(s,1H,-CONH-),8.17(m,1H,Ar-H),8.06(m,2H,Ar-H),7.91(d,J＝8.75Hz,2H,Ar-H),7.71(m,1H,Ar-H),7.58(m,4H,Ar-H),7.34(m,1H,Ar-H),7.09(d,J＝8.75Hz,2H,Ar-H),4.55(t,2H,O-CH₂),3.87(s,3H,-CH₃),3.71(m,2H,CONH-CH₂),2.25(m,2H,-CH₂)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:166.12,160.62,159.11,141.15,140.93,138.14(×2),135.71(×2),134.82,130.56,129.82(×2),129.61(×2),129.00,128.65(×2),122.39,122.23,121.09,114.81(×2),113.17,112.01,110.61,69.34,55.57,35.98,29.09；HRMS(ESI)m/z calcd for C₃₀H₂₆N₅O₇S[M+H]⁺600.1553,found 600.1566。

实施例9

实施例1步骤(2)中，将乙醇胺替换成异丙醇胺，合成化合物10c，其余步骤参照实施例1的合成方法制备得化合物13c，灰白色固体，产率12％。¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ:8.88(s,1H,4-CH),8.77(m,1H,-CONH-),8.21(m,1H,Ar-H),8.00(m,2H,Ar-H),7.98(d,J＝8.80Hz,2H,Ar-H),7.58(m,3H,Ar-H),7.40(m,2H,Ar-H),7.35(m,1H,Ar-H),7.09(d,J＝8.80Hz,2H,Ar-H),5.26(m,1H,-CH),4.05(m,1H,CONH-CH₂),3.84(s,3H,-OCH₃),3.79(m,1H,CONH-CH₂),1.56(d,J＝6.26Hz,3H,-CH₃)；¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ:160.77,158.56,141.23,140.90,138.14(×2),135.53(×2),134.78,130.70,129.73(×2),129.64(×2),129.14,128.61(×2),128.57,122.42,122.30,121.25,114.98(×2),113.44,112.02,110.70,79.08,55.58,43.75,17.25；HRMS(ESI)m/z calcd for C₃₀H₂₆N₅O₇S[M+H]⁺600.1553,found 600.1553。

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

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种人乳腺癌和1种人肝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.通式I所示的β-卡波林苯磺酰基呋咱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β-卡波林NO供体衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：

通式I中，R为含有2-6个碳原子的烷基；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。

3.根据权利要求1所述的通式I所示的β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：

通式I中，R为含有2-3个碳原子的烷基；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。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的通式I所示的β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及其药学上可接受的盐，其特征在于：所述的β-卡波林苯磺酰基呋咱衍生物及其药学上可接受的盐的结构式如a～i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β-卡波林苯磺酰基呋咱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β-卡波林苯磺酰基呋咱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或肝癌肿瘤。