CN101607942B - 一类抗肿瘤化合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医药技术领域，是一类具有抑制肿瘤细胞生长的化合物。该类化合物的结构通式为：

Description

一类抗肿瘤化合物及其制备方法
技术领域：
本发明是关于一类具有抗肿瘤活性的特定化学结构的化合物，以及生产该类化合物的方法。
背景技术：
肿瘤严重威胁人类生命健康，是仅次于心脑血管疾病的第二大杀手。近年来，由于不良的生活习惯以及环境污染等原因，肿瘤特别是恶性肿瘤的发病已逐年上升并且呈年轻化的趋势，因此肿瘤的防治形势已越来越来严峻。
大量实验证明以微管为抗肿瘤药物的作用靶点能显著抑制肿瘤细胞的生长。秋水仙碱结合位点是微管蛋白中一个重要的药物结合位点。已有研究显示许多不同类型的小分子能结合于此位点，但是因为较低的水溶性、严重的毒副作用以及容易产生耐药性等问题，限制了它们的临床应用与开发。因此迫切需要开发高效、低毒、化学性质良好的新型抗肿瘤药物。
发明人通过对复合物晶体结构中秋水仙碱结合位点的性质分析、对已有抑制剂的结构模型研究以及对接模拟实验，开展了基于微管蛋白的药物设计工作。针对新发现的潜在药物结合位点设计了一类新结构类型的微管蛋白抑制剂。由于结构中引入了额外的亲水性基团，因而抑制剂与蛋白的结合强度以及抑制剂的水溶性具有改善。
发明内容：
发明人根据对微管蛋白中秋水仙碱结合位点的分析、对已有抑制剂的结构模型研究以及对接计算模拟实验，设计了一类全新结构类型的微管蛋白抑制剂。本发明的新型微管蛋白抑制剂的结构通式为：
Figure GSB00000645397300011
其中X可以为-NH-或者-O-以形成不同的酰胺或酯。
R基团为各种取代的芳环和芳杂环，如取代苯环、取代萘环、取代吲哚环。芳环上取代基的位置可以是2位、3位、4位取代。取代可以是单取代、多取代(包括双取代、三取代或者四取代)，多取代中取代基之间也可以相互连接成环。芳环中、芳杂环中取代基包括：
(1)H、F、Cl、Br、I
(2)低级烷基，如：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基
(3)低级烷氧基，如：甲氧基、乙氧基
(4)氢键受体、供体基团，如：氰基、硝基、氨基、羟基
本发明化合物的合成路线分为三步叙述：
一.中间体2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸(VII)的合成
Figure GSB00000645397300021
具体操作过程为：
1.3，4，5-三甲氧基苯甲酸(I)与氯化亚砜反应生成3，4，5-三甲氧基苯甲酰氯(II)；
2.3，4，5-三甲氧基苯甲酰氯(II)在乙醇钠条件下与乙酰乙酸乙酯反应生成3-氧代-2-(3，4，5-三甲氧基苯甲酰基)丁酸乙酯(III)；
3.3-氧代-2-(3，4，5-三甲氧基苯甲酰基)丁酸乙酯(III)用浓氨水和氯化铵处理得到3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(IV)；
4.3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(IV)在***溶剂中，以乙酸铵催化与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)反应生成2-溴代-3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(V)；
5.2-溴代-3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(V)与脲反应得到2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸乙酯(VI)；
6.2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸乙酯(VI)以氢氧化钠水解得到中间体2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸(VII)；
二.酰胺类目标化合物的合成
Figure GSB00000645397300022
具体操作过程为：
中间体(VII)以二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下与苯胺类化合物反应生成相应的酰胺类目标化合物(VIII)。
三.脂类目标化合物的合成
Figure GSB00000645397300031
具体操作过程为：
中间体(VII)以二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下与酚类化合物反应生成相应的脂类目标化合物(VIII)。
具体实施方式：
一.化合物的合成
一)、制备中间体
实施例1：中间体2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸(VII)的制备
a.3，4，5-三甲氧基苯甲酰氯(II)的制备
量取100ml氯化亚砜加入105g的3，4，5-三甲氧基苯甲酸(I)中，升温至75℃，磁力搅拌5个小时，在真空条件下蒸出过量未反应完的氯化亚砜，再用60～90℃石油醚重结晶。室温冷却，静置析出白色针状晶体95g，得率82.6％。熔点：78～79℃。
b：3-氧代-2-(3，4，5-三甲氧基苯甲酰基)丁酸乙酯(III)的制备
室温条件下，称取9.2g金属钠，切成小块后投入到300ml的无水乙醇中，待钠块完全消失后，全部倾入27ml的乙酰乙酸乙酯中。称取46g的II，分次转入上述液体。14个小时后反应停止，将整个反应体系倒入布氏漏斗过滤，抽干。滤饼转入1000ml的烧杯中，加500ml的水溶解，再滴加浓盐酸调PH为3，静置析出沉淀。随后再移入布氏漏斗过滤抽干溶剂，滤饼以甲醇重结晶。析出49.7g白色微黄晶体，产率76.7％。熔点97.5～98.5℃。
随后再移入布氏漏斗过滤抽干溶剂，得49.7g白色微黄滤饼，直接用于下一步反应。
c：3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(IV)的制备
量取400ml的浓氨水倒入40gIII中，机械搅拌，待整个反应物变为白色粉末时停止反应(约3小时)。用布氏漏斗过滤，抽干溶剂，以95％的乙醇重结晶得微红色片状晶体27.2g。产率78.2％。熔点87～89℃。
d：2-溴代-3-氧代-3-(3，4，5-三甲氧基苯基)丙酸乙酯(V)的制备
称取25g的IV加入到含有400ml的***溶液中，再加入16.5g的NBS，0.7g的乙酸铵，机械搅拌1个小时后停止反应。布氏漏斗过滤，用***液洗2次。滤液转移到1000ml的分液漏斗中，再用水洗两次。***液以无水硫酸钠干燥后旋转蒸发，再用95％的乙醇重结晶。得28.5g黄色晶体，产率87.5％。熔点68～70℃。
e：2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸乙酯(VI)的制备
取25g的α-溴代-3，4，5-三甲氧苯甲酰乙酸乙酯(V)和4.7g的脲加入到300ml的DMF中。80℃条件下反应10个小时，减压去除溶剂后用400ml乙酸乙酯溶解，再以水200ml洗涤2次。干燥乙酸乙酯相，适当浓缩至溶液微浑。冰箱冷藏，析出大量淡黄色粉末粗品，经柱层析纯化，得纯品7.2g，产率32.1％。
f：2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸(VII)的制备
取2.61g的氢氧化钠溶解于50ml的水中，加入7g的5-3，4，5-三甲氧苯基-2-咪唑酮-4-甲酸乙酯(VI)，55℃磁力搅拌2个小时，过滤去除不溶物。冰浴条件下，逐滴加入3mol/L的盐酸，将整个反应体系的PH调至为3时为止。减压抽滤，并用***洗滤饼3次，得2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸(VII)5.21g(收率81.5％)。
二)、酰胺类化合物的合成：
实施例2：N-(3-硝基-4-甲氧基苯基)-2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酰胺(VIII)的制备
取5g的5-3，4，5-三甲氧苯基-2-咪唑酮-4-甲酸(VII)，13g的DCC以及0.2g的DMAP，加入到60ml的DMF中。10分钟后，加入2.85g对甲氧基间硝基苯胺。TLC点板监测至反应完成。直接向反应液中加入200ml水，静止待沉淀析出。减压抽滤，水洗2次，抽干溶剂得粗品。再经柱层析得纯品2.1g，收率27.8％。熔点223～225℃。
实施例3：N-(3-氨基-4-甲氧基苯基)-2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酰胺(IX)的制备
30℃下，取4.1g的无水氯化亚锡溶于40ml的浓盐酸中，加入2g的N-(3-硝基-4-甲氧基苯基)-2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酰胺，升温至80℃，反应4个小时。冷却值室温，用氢氧化钠调至PH为8，以乙酸乙酯萃取。有机相干燥，减压蒸除溶剂得粗品。再用柱层析纯化，得0.92g纯品，收率49％，熔点200～202℃。
R基团为H、F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、硝基、氨基、羟基、氰基取代的芳香酰胺，制备方法同例2。
三)、酯类化合物的合成：
实施例4：2-氧代-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)-2，3-二氢-1H-咪唑-4-甲酸-4-硝基苯酯(VIII)的制备
取5g的5-3，4，5-三甲氧苯基-2-咪唑酮-4-甲酸(VII)，13g的DCC以及0.2g的DMAP，加入到60ml的DMF中。10分钟后，加入2.37g对硝基苯酚。TLC点板监测至反应完成。直接向反应液中加入200ml水，静止待沉淀析出。减压抽滤，水洗2次，抽干溶剂得粗品。再经柱层析得纯品1.87g，收率26.5％。熔点219～220℃。
R基团为H、F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、硝基、氨基取代的酯类化合物，制备方法同例4。
化合物的理化性质见表1，核磁氢谱、质谱以及元素分析数据见表2。
表1  化合物的化学结构、分子式、产率和理化性质数据
Figure GSB00000645397300051
Figure GSB00000645397300052
表2  目标化合物的氢谱、质谱以及元素分析数据
Figure GSB00000645397300061
二.抑制肿瘤细胞增殖实验
对本发明的化合物进行了肿瘤细胞增殖抑制实验，试验方法采用常规的MTT法。
肿瘤细胞的培养：
细胞株选用A549(人肺癌细胞)，LOVO(人结肠癌细胞)，CEM(人白血病细胞)，MDA-MB-435(人乳腺癌细胞)、A375(人恶性黑色素瘤细胞)以及SKOV-3(人卵巢癌细胞)，以RPMI1640+15％NBS+双抗(青霉素100单位/ml，链霉素100μg/ml)的培养液培养。
样品配制：
用DMSO(Merck)溶解后，加入PBS(-)配成1000μg/ml的溶液或均匀的混悬液，然后用含DMSO的PBS(-)稀释。最终浓度分别为：100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL、0.001μg/mL。以秋水仙碱(Colchicine)作为对照。
细胞增殖抑制的测试方法：
96孔板每孔加入浓度为4～5×104个/ml的细胞悬液100μl，置37℃，5％CO2培养箱内。24小时后，分别加入样品液和对照品液，10μl/孔，设双复孔，37℃，5％CO2作用72小时。每孔加入5mg/ml的MTT(3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基四唑翁溴化物)溶液20μl，作用4小时后加入溶解液DMSO，100μl/孔，置培养箱内，溶解后用MK-2全自动酶标仪测570nm OD值，计算本数抑制浓度IC50。
实验结果：
表3样  品对人体肿瘤细胞的体外增殖抑制活性IC50值(单位：μg/ml)
  化合物   A549-2   LOVO   CEM   MDA-MB-435   A375   SKOV-3
  CON-1 80.66 77.64 45.87 40.37 185.37 88.3
  CON-2 15.44 4.67 0.236 0.63 1.54 81.0
  CON-3 ＞200.0 35.6 2.3 17.43   ＞200.0 ＞200.0
  CON-4 ＞200.0 110.44 ＞200.0 151.91 ＞200.0 ＞200.0
  CON-5 18.47 2.43 28.00 1.98 5.24 126.78
  CON-6 30.74 33.99 38.83 32.21 37.45 31.87
  CON-7 12.55 0.623 0.176 0.762 10.23 116.80
  CON-8 18.60 3.62 4.80 4.77 12.34 43.63
  CON-9 ＞200.0 35.02 ＞200.0 44.23 57.21 ＞200.0
  CON-10 ＞200.0 5.46 2.11 8.34 17.38 ＞200.0
  CON-11 20.44 3.20 5.74 7.91 34.20 162.34
  CON-12 ＞200.0 43.92 ＞200.0 ＞240 ＞200.0 ＞200.0
  CON-13 98.88 11.90 4.19 4.87 67.70 56.23
  CON-14 5.27 3.40 0.33 0.62 1.68 39.72
  CON-15 17.04 4.93 12.09 19.23 34.52 35.66
  CON-16 ＞200.0 90.43 ＞200.0 83.68 127.32 ＞200.0
  CON-17 14.57 3.46 11.87 9.32 56.34 32.23
  CON-18 44.56 23.45 19.43 33.78 8.78 124.8
  COO-1 56.60 18.37 60.06 68.2 99.26 195.88
  COO-2 37.94 13.00 39.39 10.68 17.43 ＞200.0
  Colchicine 0.0178 0.101 0.0172 0.0073 0.0122 0.0138
以上实验数据显示，本发明中的化合物具有一定的抗肿瘤活性，因而为深入研究和开发新的抗肿瘤药物开辟了新的途径。

Claims (3)

1.一种化合物，其特征在于该化合物的结构为：
Figure FSB00000645397200011
其中X为-NH-或者-O-以形成不同的酰胺或酯；
R为取代或未取代的苯基或萘基，其中取代的苯基或萘基上取代基的位置是2位、3位、4位，取代是单取代或多取代，取代的苯基或萘基的取代基选自：
(1)F、Cl、Br、I，
(2)甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，
(3)甲氧基、乙氧基，
(4)氰基、硝基、氨基、羟基。
2.权利要求1中R为取代或未取代的苯基的化合物的制备方法，分为三步叙述：
(1)中间体(VII)的合成
Figure FSB00000645397200012
反应步骤为：
1.化合物(I)与氯化亚砜反应生成化合物(II)；
2.化合物(II)在乙醇钠条件下与乙酰乙酸乙酯反应生成化合物(III)；
3.化合物(III)用浓氨水和氯化铵处理得到化合物(IV)；
4.化合物(IV)在***溶剂中，以乙酸铵催化与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)反应生成化合物(V)；
5.化合物(V)与脲反应得到化合物(VI)；
6.化合物(VI)以氢氧化钠水解得到中间体(VII)；
(2)酰胺类目标化合物的合成
中间体(VII)在二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下与苯胺类化合物反应生成相应的权利要求1中X为-NH-、R为取代或未取代的苯基的化合物；
(3)酯类目标化合物的合成
中间体(VII)在二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下与酚类化合物反应生成相应的权利要求1中X为-O-、R为取代或未取代的苯基的化合物。
3.权利要求1所述化合物用于制备抗肿瘤药物的用途。
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