CN101967105B

CN101967105B - 具有抗癌活性的β-羟基保护的双癸基季铵盐及制备方法

Info

Publication number: CN101967105B
Application number: CN 201010295813
Authority: CN
Inventors: 王文峰; 邵敬伟
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: CN101967105A

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β-羟基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-(4,5-二羟基-7-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

具有抗癌活性的β-羟基保护的双癸基季铵盐及制备方法

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β-羟基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β-羟基保护的双癸基季铵盐及其制备方法。

本发明所述的β-羟基保护的双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]铵盐，结构式如式I所示，

Figure 201010295813X100002DEST_PATH_IMAGE001

代表阴离子。

Figure 201010295813X100002DEST_PATH_IMAGE002

I。

所述双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵，

表示Br^-。，其制备方法包括以下步骤：

（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-蒽醌与氢溴酸反应，生成1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌；

（4） 1,8-二羟基-3-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-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。

上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)，0.2～0.3g 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）1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成：100mL三口烧瓶中加入280～800mg 1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌、30～50mL冰乙酸，加热至回流；在氮气保护下滴加5～9mL 47%（重量比）氢溴酸水溶液，继续回流反应4～6 h；反应物倒入200～300mL 冰水中，搅拌后抽滤，滤渣烘干，用硅胶柱层析分离得到1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌；

（4）甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的合成：100mL三口瓶中加入125～500mg1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌、50～150mL氯仿和127～468 mg N-甲基二癸基胺；在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，20～24 h后反应结束；旋转蒸发除去溶剂，浓缩物用硅胶层析柱上先用氯仿再用体积比为4：1的氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，从最后的洗脱液中分离得到甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-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；步骤（3）所述硅胶柱层析的洗脱液为氯仿。

以上所述的β-羟基保护的双癸基季铵盐，其具有抗癌活性，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-(4,5-二羟基-7-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1-5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、1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌、甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-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，本发明报道的大黄素衍生物甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-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制备的化合物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制备的化合物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制备的化合物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 (1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌) 合成a

100mL三口烧瓶中加入280.7mg ( 0.72mmol) 实施例4制备的1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌，30mL冰乙酸，加热至回流。在氮气保护下滴加5mL 氢溴酸( 47%水溶液 )。加完之后，继续回流反应6 h，析出大量橙色固体，结束反应。混合物倒入200mL 冰水中，搅拌后抽滤，固体烘干，用硅胶柱层析得到224.3mg纯品，产率85.8%。

化合物4的表征数据如下：

m.p.246~247℃; IR(KBr), ν _max/cm-1: 3435, 3080, 1667, 1633, 1486, 1328, 1262, 763. ¹H NMR(400MHz, CDCl₃), δ: 12.23(s, H, OH), 12.17(s, H, OH), 7.82(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.40(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 7.30(d, 1H, J=1.6Hz, Ar-H), 6.71(d, 1H, J=2.8Hz, Ar-H), 4.47(s, 2H, CH₂-N), 3.95(s, 3H, OCH₃).

实施例8：化合物4 (1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌) 合成b

100mL三口烧瓶中加入800mg ( 2.05mmol) 实施例5制备的1,3,8-三甲氧基-6溴甲基-蒽醌，50mL冰乙酸，加热至回流。在氮气保护下滴加9mL 氢溴酸( 47%水溶液 )。加完之后，继续回流反应5 h，析出大量橙色固体，结束反应。混合物倒入300mL 冰水中，搅拌后抽滤，固体烘干，用硅胶柱层析得到641.2mg纯品，产率86.2%。

实施例9：化合物5 (甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵) 合成a

100mL三口瓶中加入125.0mg(0.34mmol)实施例7制备的化合物4 (1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)，50mL氯仿和127.9 mg (0.41mmol) N-甲基二癸基胺。在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，24 h后反应结束。旋转蒸发除去溶剂，剩余物在硅胶层析柱上先用氯仿再用氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，分离得到产品128.6mg，得率56.1%

化合物5的表征数据如下：

m.p.148.8-150.8℃; IR(KBr), ν _max/cm-1: 3379, 2924, 2853, 1678, 1630, 1483, 1222, 1164, 758. ¹H NMR(400MHz, CD₃COCD₃), δ: 12.09(s, 2H, OH), 7.87(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 7.59(d, 1H, J=1.2Hz, Ar-H), 7.25(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 6.95(d, 1H, J=2.4Hz, Ar-H), 4.65(s, 2H, CH₂-N), 3.96(s, 3H, OCH₃), 3.16~3.27(m, 4H, CH ₂-N-CH ₂), 2.97(s, 3H, N-CH₃), 1.26~1.29(m, 32H, 2×(CH₂)₈), 0.86(t, 6H, J=6.8Hz, 2×CH₃). 元素分析，C₃₇H₅₆BrNO₅%，实测值（计算值），% : C 65.65 (65.86)；H 8.61(8.37) ；N 1.99 (2.08)。

实施例10：化合物5(甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵) 合成b

250mL三口瓶中加入500.0mg(1.38mmol) 实施例8制备的化合物4 (1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌)，150mL氯仿和468.0 mg (1.50mmol) N-甲基二癸基胺在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，20 h后反应结束。旋转蒸发除去溶剂，剩余物在硅胶层析柱上先用氯仿再用氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，分离得到产品484.2mg，得率52.0%

实施例11：化合物5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150uL 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5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5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5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5对子***Hela细胞的IC50值最小，为1.7umol/L，对其他癌细胞的IC50值也均小于7umol/L；而其对正常人胚肺成纤维细胞HELF的IC50值相对较大，达18.07umol/L，证明其对癌细胞具有较好的特异选择性。

Claims

1.一种β-羟基保护的双癸基季铵盐，其特征在于：所述双癸基季铵盐为甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵，结构式如式I所示，

Figure 201010295813X100001DEST_PATH_IMAGE001

I；

Figure 201010295813X100001DEST_PATH_IMAGE002

表示Br^-。

2.一种如权利要求1所述的β-羟基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：

（4） 1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌与N,N-二癸基甲基胺反应，合成甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。

3.根据权利要求2所述的β-羟基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：

（3）1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌的合成：100mL三口烧瓶中加入280～800mg 1,3,8-三甲氧基-6-溴甲基-蒽醌、30～50mL冰乙酸，加热至回流；在氮气保护下滴加5～9mL 47%（重量比）氢溴酸水溶液，继续回流反应4～6 h；反应物倒入200～300mL 冰水中，搅拌后抽滤，滤渣烘干，用硅胶柱层析分离得到1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌；

（4）甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵的合成：100mL三口瓶中加入125～500mg1,8-二羟基-3-甲氧基-6-溴甲基-9,10-蒽醌、50～150mL氯仿和127～468 mg N-甲基双癸基胺；在氮气保护下回流反应，用TLC跟踪反应进程，20～24 h后反应结束；旋转蒸发除去溶剂，浓缩物用硅胶层析柱上先用氯仿再用体积比为4：1的氯仿-乙醇逐渐梯度洗脱，从最后的洗脱液中分离得到甲基二正癸基-[2-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌基)甲基]溴化铵。

4.根据权利要求3所述的β-羟基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；步骤（3）所述硅胶柱层析的洗脱液为氯仿。

5.如权利要求1所述的β-羟基保护的双癸基季铵盐在制备治疗癌症疾病药物中的应用。