CN101941914A - 具有抗癌活性的羟基全保护的双癸基季铵盐及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类具有抗癌功能的大黄素衍生物的合成,更具体地涉及一种具有抗癌活性的羟基全保护的双癸基季铵盐及其制备方法。所述双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]铵盐,其制备方法是以大黄素为原料通过一系列合成反应制得。本发明的大黄素衍生物对肝癌HepG2、胃癌BGC、神经瘤SH-SY5Y、胃癌AGS、子***Hela等5种癌细胞和正常人胚肺成纤维细胞HELF有不同程度的增殖抑制作用,可用于制备治疗癌症的药物。
Description
技术领域
本发明涉及一类具有抗癌功能的大黄素衍生物的合成,更具体地涉及一种具有抗癌活性的羟基全保护的双癸基季铵盐及其制备方法。
技术背景
大黄素是一种在蓼科植物中含量较高的蒽醌化合物,具有多种生物活性,如抗感染、抗病毒、免疫抑制、保肝、抗肿瘤、抑制细胞增生、诱导细胞凋亡、阻止肿瘤的转移及抑制蛋白激酶等。但大黄素本身水溶性差,毒性高,生物活性不够好,生物活性机理也不是很明确,因此大黄素还没有用于临床方面的报道。因此对大黄素进行化学修饰以提高抗癌活性是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抗癌活性的双癸基季铵盐及其制备方法。
(1) 大黄素与硫酸二甲酯在K2CO3存在下反应,生成1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌;
(2) 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌与N-溴代丁二酰亚胺反应,生成1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌;
(3) 1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌与N-甲基二癸基胺反应,合成甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。
所述制备方法的具体步骤如下:
(1)1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的合成:取1.6g大黄素溶解于120~200ml丙酮中,加入10~12g无水碳酸钾,加热至回流,在回流的状态下慢慢滴加4~8ml (CH3O)2SO2,回流20~24h,冷却至室温,浓缩,加入50~100ml水搅拌30min,抽滤,用丙酮洗涤,得到黄色粉末粗产品,硅胶柱层析分离得到1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌;
(2)1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成:取0.8g 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌,1.2~1.6g N-溴代丁二酰亚胺(NBS),0.20~0.3g 过氧化苯甲酰和60~160ml的CCl4加入三口烧瓶中,加热回流15~25h,冷却至室温,过滤,滤渣分别用CCl4,H2O和丙酮洗涤,再用硅胶柱层析分离得到1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌;
(3)双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的合成:100mL三口烧瓶中加入100~510mg 1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基蒽醌,再加入20~50mL氯仿溶解,然后加入92~468mgN-甲基二癸基胺,加热回流12~20小时,TLC跟踪反应至结束反应;反应混合物冷却浓缩后,在硅胶柱上以氯仿、氯仿-乙酸乙酯4:1(v/v)、氯仿-乙醇20:1(v/v)梯度洗脱,分离得到甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。
其中步骤(1)、(2)所述硅胶柱层析的洗脱液为二氯甲烷。
上述羟基全保护的双癸基季铵盐具有抗癌活性,用于治疗癌症疾病药物的制备。
本发明合成甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的合成路线如下所示:
上述的化合物1-4分别代表大黄素、1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌、1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌和双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。其中大黄素购自西安华萃生物技术有限责任公司,N-甲基二癸基胺购自飞翔化工(张家港)有限公司。
通过体外癌细胞抑制实验表明,本发明的大黄素衍生物甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵可以有效杀死肝癌HepG2、胃癌BGC、神经瘤SH-SY5Y、胃癌AGS、子***Hela等5种癌细胞。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明,但是本发明不仅限于此。
实施例1:中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成a
取1.6g (5.8mmol)大黄素溶解于120ml丙酮中,加入12g (87mmol)无水碳酸钾,在回流的状态下慢慢滴加8ml (87mmol)的(CH3O)2SO2,回流24h,冷却室温,浓缩溶液,加入100ml水搅拌30min,抽滤,用少量冷的丙酮洗涤,得到黄色粉末粗产品,硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.52g,产率82.6%。产物结构经1H NMR、IR、熔点确定。中间产物2的表征数据如下:
m.p. 226~228℃; IR(KBr)ν max/cm-1: 2941,2843,1662,1601,1322,1241,1022,759. 1HNMR (400MHz, CDCl3), δ: 7.65(s, 1H, Ar-H), 7.34(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.11(s, 1H, Ar-H), 6.78(d, 1H, J=2.0Hz, Ar-H), 4.00(s, 3H, OCH3), 3.97(s, 3H, OCH3), 3.96(s, 3H, OCH3), 2.48(s, 3H, CH3).
实施例2:中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成b
取1.6g (5.9mmol)大黄素溶解于200ml丙酮中,加入10g(73mmol)无水碳酸钾,在回流的状态下慢慢滴加4ml (43mmol)的(CH3O)2SO2,回流24h,冷却室温,浓缩溶液,加入80ml水搅拌30min,抽滤,用少量冷的丙酮洗涤,得到黄色粉末粗产品,硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.34g,产率72.8%。
实施例3:中间产物2 (1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌)的合成c
取1.6g (5.9mmol)大黄素溶解于180ml丙酮中,加入10g(73mmol)无水碳酸钾,在回流的状态下慢慢滴加4ml (43mmol)的(CH3O)2SO2,回流20h,冷却室温,浓缩溶液,加入60ml水搅拌30min,抽滤,用少量冷的丙酮洗涤,得到黄色粉末粗产品,硅胶柱层析分离得到亮黄色固体1.30g,产率70.6%。
实施例4:中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成a
取0.8g实施例1中制备的中间产物2(2.56mmol),1.6g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (9.0mmol),0.20g 过氧化苯甲酰(BPO)和60ml的CCl4加入三口烧瓶中,加热回流25h,冷却室温,过滤得到黄色固体,分别用少量的CCl4,H2O和丙酮洗涤,得到黄色固体,用硅胶柱层析分离得到黄色固
体0.83g,产率83%。产物结构经1H NMR、IR、熔点确定。中间产物3的表征数据:
m.p.217.0~219.0℃; IR(KBr)ν max/cm-1:3436,1662,1597,1314,1253,1021,943. 1HNMR (400MHz, CDCl3), δ:7.83(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 7.33(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 7.11(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 6.78(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 4.52(s, 2H,-CH2), 4.02(s, 3H, OCH3), 3.97 (s, 3H, OCH3), 3.96 (s, 3H, OCH3).
实施例5:中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成b
取0.8g 实施例2制备的中间产物2(2.56mmol),1.2g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (6.74mmol),0.24g BPO和100ml的CCl4加入三口烧瓶中,加热回流18h,冷却室温,过滤得到黄色固体,分别用少量的CCl4,H2O和乙醇洗涤,得到黄色固体,用硅胶柱层析分离得到黄色固体0.84g,产率84%。
实施例6:中间产物3 (1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)的合成c
取0.8g 实施例3制备的中间产物2(2.56mmol),1.60g N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (9.0mmol),0.30g BPO和160ml的CCl4加入三口烧瓶中,加热回流15h,冷却室温,过滤得到黄色固体,分别用少量的CHCl3,H2O和乙醇洗涤,得到黄色固体,用硅胶柱层析分离得到黄色固体0.80g,产率80%。
实施例7:化合物4 (甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵) 合成
100mL三口烧瓶中加入510.0mg (1.31mmol) 实施例4中制备的1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基蒽醌,再加入50mL氯仿溶解,然后加入468mg(1.50mmol) N-甲基二癸基胺,加热回流。TLC跟踪反应至结束反应。反应混合物冷却浓缩后,在硅胶柱上以氯仿、氯仿-乙酸乙酯(4:1,体积比)、氯仿-乙醇(20:1,体积比)梯度洗脱,用硅胶柱层析得到478.9mg纯产品,产率52.1%。
化合物4的表征数据如下:
m.p.98~99℃; IR(KBr), ν max/cm-1: 3435, 2924, 2852, 1661, 1598, 1338, 1243, 1020, 751. 1H NMR(400MHz, CDCl3), 8.57(s, 1H, Ar-H), 7.66(s, 1H, Ar-H), 7.31(d, 1H, J=2.4 Hz, Ar-H), 6.80(d, 1H, J=2.4 Hz, Ar-H), 5.24(s, 2H, CH2N), 4.18(s, 3H, OCH3), 3.99(s, 3H, OCH3), 3.98(s, 3H, OCH3), 3.47(t, 4H, J=8.0 Hz, CH 2NCH 2), 3.32(s, 3H, NCH3), 1.86-1.29(m, 32H, 16×CH2), 0.90(t, 6H, J=6.8 Hz, 2×CH2CH 3). 元素分析,C39H60BrNO5.0.8H2O%,实测值(计算值),% : C 65.21(65.31);H 8.55(8.66) ;N 1.98 (1.95)。
实施例8:化合物4体外细胞活性测试
将肝癌HepG2、胃癌BGC、神经瘤SH-SY5Y、胃癌AGS、子***Hela等5种癌细胞和正常人胚肺成纤维细胞HELF细胞密度调整为1.5×105/ml,接种于96孔培养板,每孔100ul,置37℃, 5% CO2培养箱中培养24h;移去旧培养基,加入受试衍生物(用培养基将受试衍生物存储液稀释,设定不同作用浓度),每孔100uL,另设空白对照组、大黄素组和原料N-甲基二癸基胺组,每组设6个复孔。药物作用24 h后,吸弃含药培养基,于每孔中加入无血清、无酚红1640培养基100 uL,再加入MTT溶液10 uL,继续孵育4 h,终止培养;小心吸弃96孔板孔内上清液,每孔加入150 uL DMSO,振荡10 min,于490 nm波长处在酶标仪上测定各孔光吸收值(OD值),计算半数抑制浓度IC50值。结果如表1所示。
表1. 化合物4及大黄素等对不同种癌细胞株和正常细胞毒性IC50(μmol/L)
mean(±SD fold, n≥4),compared with 大黄素 ,*P<0.05;**P<0.01. compared with N ,a P<0.05;b P<0.01
应用SPSS16.0软件进行数据处理并计算癌细胞增殖的半数抑制浓度(IC50),结果见表1。
如表1结果所示,所合成的化合物4对不同的肿瘤细胞均具有一定的增殖抑制作用,但是对于不同的细胞抑制作用效果差异很大。对于同一种细胞,大黄素、化合物4和合成原料N-甲基二癸基胺对细胞作用的IC50值同样差异很大。其中合成原料N-甲基二癸基胺对于各细胞作用的IC50值均大于100umol/L,大黄素本身对各细胞的IC50值也较大。大黄素的IC50值是其衍生物IC50值的20多倍。其中,化合物4对子***Hela细胞的IC50值最小, 为2.87umol/L,对其他癌细胞的IC50值也均小于10umol/L;而其对正常人胚肺成纤维细胞HELF的IC50值相对较大,达15.83umol/L,证明其对癌细胞具有一定的特异选择性。
Claims (6)
3.一种如权利要求2所述的羟基全保护的双癸基季铵盐的制备方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
(1) 大黄素与硫酸二甲酯在K2CO3存在下反应,生成1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌;
(2) 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌与N-溴代丁二酰亚胺反应,生成1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌;
(3)1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌与N-甲基二癸基胺反应,合成甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。
4.根据权利要求3所述的羟基全保护的双癸基季铵盐的制备方法,其特征在于:具体步骤如下:
(1)1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的合成:取1.6g大黄素溶解于120~200ml丙酮中,加入10~12g无水碳酸钾,加热至回流,在回流的状态下慢慢滴加4~8ml (CH3O)2SO2,回流20~24h,冷却至室温,浓缩,加入50~100ml水搅拌30min,抽滤,用丙酮洗涤,得到黄色粉末粗产品,硅胶柱层析分离得到1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌;
(2)1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成:取0.8g 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌,1.2~1.6g N-溴代丁二酰亚胺(NBS),0.20~0.3g 过氧化苯甲酰和60~160ml的CCl4加入三口烧瓶中,加热回流15~25h,冷却至室温,过滤,滤渣分别用CCl4,H2O和丙酮洗涤,再用硅胶柱层析分离得到1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌;
(3)双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的合成:100mL三口烧瓶中加入100~510mg 1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基蒽醌,再加入20~50mL氯仿溶解,然后加入92~468mgN-甲基二癸基胺,加热回流12~20小时,TLC跟踪反应至结束反应;反应混合物冷却浓缩后,在硅胶柱上以氯仿、氯仿-乙酸乙酯4:1(v/v)、氯仿-乙醇20:1(v/v)梯度洗脱,分离得到甲基二正癸基-[2-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。
5.根据权利要求4所述的羟基全保护的双癸基季铵盐的制备方法,其特征在于:步骤(1)、(2)所述硅胶柱层析的洗脱液为二氯甲烷。
6.一种如权利要求1或2所述的羟基全保护的双癸基季铵盐的应用,其特征在于:所述羟基全保护的双癸基季铵盐具有抗癌活性,用于治疗癌症疾病药物的制备。
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