CN105175333A - 5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮类化合物及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医药技术领域，具体涉及一类式(<b>I</b>)所示的5<i>H</i>-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮类化合物。该类化合物对人肺癌、肝癌、乳腺癌等多种肿瘤细胞显示了良好的抗肿瘤活性，有望用于制备新型抗肿瘤药物。与喜树碱类药物相比，该类化合物结构稳定，水溶性好。本发明还公开了式(<b>I</b>)化合物的制法，含所述化合物的药物组合物及其在制备抗肿瘤等药物中的应用。

Description

5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮类化合物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及医药技术领域，具体涉及一类5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮类化合物，以及其组合物、制备方法。本发明还涉及该类化合物在用于制备抗肿瘤药、抗真菌药或抗病毒药物中的用途。

背景技术

据世界卫生组织报告，2012年全球癌症患者和死亡病例都在不断地增加。在肝癌、食道癌、胃癌和肺癌等恶性肿瘤中，中国新增病例和死亡人数均居世界首位。其中，肺癌是最普遍和最致命的的癌症，2012年约新增180万患者，并导致150万人死亡，中国约占此类病例的1/3以上。

拓扑异构酶I（TopoisomeraseI,Top1）参与DNA复制、转录、重组、修复的全过程，可以催化单链DNA的断裂和再连接，从而松弛DNA超螺旋。在Top1的催化拓扑解旋过程中，活性位点的催化残基Tyr723亲核性进攻DNA的磷酸二酯键，形成Top1-DNA共价复合物。抑制剂可以***到该复合物中形成Top1-DNA-抑制剂的三元复合物，该三元复合物的稳定存在阻止了正常的DNA解旋过程中再连接环节，从而导致了DNA复制过程受阻，造成DNA损伤，进而导致肿瘤细胞的凋亡。

由于Top1在多种肿瘤细胞尤其是肺癌、胃癌、结肠癌、卵巢癌等的含量明显高于正常细胞，Top1抑制剂类不仅疗效高、抗瘤谱广，而且对肿瘤细胞还具有一定的选择性。喜树碱是经典的Top1特异性抑制剂，被FDA批准上市的拓扑替康、伊立替康均是喜树碱类衍生物，已经广泛应用于临床，取得了良好的效果。但是该类化合物存在一些缺点：水溶性差、体内代谢不稳定、对Top1突变的细胞产生耐药性，以及具有多药耐药性等。

为了克服喜树碱类Top1抑制剂的不足，非喜树碱类Top1抑制剂已经成为抗肿瘤药物研究热点。目前发现的吲哚并咔唑类化合物和LuotonineA、LamellarinD等Top1抑制剂，但大都存在结构复杂、特异性差、毒副作用较大等问题，目前批准用于临床的仍只有喜树碱类抗肿瘤药物。在非喜树碱类Top1抑制剂中，茚并异喹啉酮类化合物具有一系列优势，有望克服喜树碱类药物的缺陷：（1）该类化合物是人工合成的，并且化学性质稳定；（2）该类化合物与Top1-DNA的结合位点不同于喜树碱，这也就表明其具有不同的肿瘤细胞基因靶点；（3）该类化合物所形成的Top1-DNA-药物三元复合物相比与喜树碱所形成的更加稳定，这也就克服的喜树碱类药物临床作用需要延长滴注时间的缺陷；（4）该类化合物基本上不是ABCG2或MDR-1的底物，这也就使其可以克服多药耐药。科学家现已经发现茚并异喹啉酮类化合物NSC706744，NSC725776和NSC724998具有临床开发前景，目前NSC725776和NSC724998已经进入NCI的临床一期研究，显示了较好的治疗潜力。

前期研究中，我们基于茚并异喹啉酮类Top1抑制剂，采用骨架跃迁技术和计算机辅助药物设计技术，设计、合成了一类茚并喹啉酮类Top1抑制剂，该类化合物显示了良好的广谱抗肿瘤活性。本研究继续围绕该类骨架，进行深入的结构优化研究，并从中发现了活性更高、成药性好的化合物，为后续抗癌药物开发奠定了基础。

发明内容

本发明目的是为了提供一类新型茚并喹啉酮类化合物或其药学上可接受的盐。本发明同时公开了该类化合物的制备方法、医疗用途和组合物。

在本发明的第一方面，提供了一种通式(I)所示的茚并喹啉酮类化合物或其药学上可接受的盐、溶剂化物、前体药物或多晶型物：

(I)

式中，

R₁为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷氧基；c)卤素；

R₂为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷基；b)C1-8的直链或支链烷氧基；d)卤素；

R₃为-(CH₂)_mR₄，其中m为2-4，R₄可为饱和或不饱和的含氮杂环或-NR₅R₆，其中R₅、R₆独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。

在另一优选例中，如上所述的化合物，R₁为甲氧基或溴中的任一种。

在另一优选例中，如上所述的化合物，R₂为甲基、卤素、甲氧基或氢中的任一种。

在另一优选例中，如上所述的化合物，R₃的m为2-3，R₄可为饱和或不饱和的5-6元含氮杂环或-NR₅R₆，其中R₅、R₆独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。

在另一优选例中，所述化合物为化合物1-20。

在本发明的第二方面，提供了一种组合物，它含有安全有效量的本发明第一方面所述的化合物或其药学上可接受的盐及药学上接受的载体。

在另一优选例中，所述的组合物为药物组合物。

在本发明的第三方面，提供了第一方面所述的化合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药、抗真菌药或抗病毒药物中的用途。

在另一优选例中，所述的肿瘤为非小细胞肺癌、乳腺癌或肝癌。

在本发明的第四方面，提供了第一方面所述的化合物的制备方法，包括下列步骤：在惰性溶剂中，碱性条件下，将式(II)化合物与R₃X或其盐进行反应，从而形成式(I)化合物:

式中，R₁、R₂、R₃的定义如上所述，X为离去基团，并且所述的R₃X的盐为无机酸盐或有机酸盐。

较佳地，所述的离去基团包括卤素或其它大的负电性基团，如苯磺酸基、对甲苯磺酸基、三氟甲磺酸基等基团。

在另一优选例中，所述反应在碱性条件(例如，在碳酸钠、碳酸钾、和/或氢化钠等碱存在下)下进行。

在另一优选例中，反应时间为0.5-24小时。

在另一优选例中，所述的惰性溶剂包括：DMF、DMSO或其组合。

本发明涉及的药用组合物，含有安全有效量的上述目标化合物及药学上可接受的载体。可以是固体形式或是液体形式，所述的药物剂型可以是片剂、胶囊、粉末剂、颗粒剂、混悬剂、或注射剂。当本发明化合物用于上述用途时，可与一种或多种药学上可接受的载体或赋形剂混合，如溶剂、稀释剂等，而且可以用如下形式口服给药：片剂、丸剂、胶囊、可分散的粉末、颗粒或悬浮液(含有如约0.05-5%悬浮剂)、糖浆(含有如约10-50%糖)、和酏剂(含有约20-50%乙醇)，或以外用方式给药：软膏剂、凝胶、含药胶布等，或者以无菌可注射溶液或悬浮液形式(在等渗介质中含有约0.05-5%悬浮剂)进行非肠胃给药。例如，这些药物制剂可含有与载体混合的约0.01-99%，更佳地约为0.1%-90%(重量)的活性成分。

“安全有效量”指的是：化合物的量足以改善病情，而不至于产生严重的副作用。安全有效量根据治疗对象的年龄、病情、疗程等来确定。

“药学上接受的载体”指的是：一种或多种相容性固体或液体填料或凝胶物质，它们适合人使用，而且必须有足够的纯度和足够低的毒性。“相容性”在此指代是组合物中各组份能和本发明的化合物以及它们之间相互掺和，而不明显降低化合物的疗效。药学上可接受的载体部分例子有糖（如葡萄糖、蔗糖、乳糖等），淀粉（如玉米淀粉、马铃薯淀粉等），纤维素及其衍生物（如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素钠、纤维素乙酸酯等），明胶，滑石粉，固体润滑剂（如硬脂酸钠、硬脂酸镁），硫酸钙，植物油（如豆油、芝麻油、花生油、橄榄油等），多元醇（如丙二醇、甘油、甘露醇、山梨醇等），乳化剂（如吐温类）、润湿剂（如十二烷基磺酸钠），着色剂，调味剂，稳定剂，抗氧化剂，防腐剂，无热原水等。

本发明的化合物，经抑酶活性测试，发现均是Top1抑制剂。鉴于文献报道Top1抑制剂除具有抗肿瘤活性外，还具有抗病毒及抗真菌活性。因此，本发明的化合物，也会具有抗病毒及抗真菌活性。

附图说明

图1茚并喹啉酮类化合物的结构通式。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解仅用于说明发明而不用于限制本发明的范围。下列实施中注明具体条件的实施方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

实施例1

1.　5-(2-(二甲胺基)乙基)-9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮（表1中化合物15）的合成：

（1）3-(4-甲基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸的合成

将靛红(12g,81.56mmol)、对甲基苯乙酸(21.43g,0.14mol)和醋酸钠(3.34g,40.78mmol)在研钵中充分混匀后加入250mL的三口烧瓶中，待反应温度升至170℃时，反应物呈现熔融状态，在该温度下搅拌反应约3h，TLC（乙酸乙酯：石油醚：甲酸=5:5:2d）监测，反应完全，趁热状态下加入适量配好的饱和NaOH溶液，将反应物转移至烧杯中，待反应物充分溶解于饱和NaOH溶液后，过滤，取滤液用二氯甲烷洗三遍(依次为100mL,100mL,90mL)后，用稀HCl调pH值到5-6之间，过滤，取滤液，再将滤液用稀HCl调pH值到1，大量乳白色固体析出，过滤，水洗滤饼三次(依次为100mL,100mL,90mL)，取滤饼，烘干，得乳白色固体7.53g，收率为33.09％。

¹HNMR(300MHz,DMSO)δ:8.49(d,J=7.8Hz,1H),8.10(s,3H),7.75(d,J=8.6Hz,1H),7.65(dd,J=7.5,3.7Hz,2H),7.52(t,J=7.4Hz,1H),7.15(d,J=2.3Hz,1H),7.05(dd,J=8.1,2.4Hz,1H),3.83(d,J=6.6Hz,3H).

（2）9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮的合成

取3-(4-甲基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸(4g,14.34mmol)与100mL的三口烧瓶中，再倒入PPA(31.51g,93.21mmol)，反应温度设为120℃，搅拌反应时间在1小时后，TLC（乙酸乙酯：石油醚：甲酸=5:5:2d）监测，反应完全后，迅速将反应液倒入配好的冰水中，充分搅拌冰水，大量紫黑色的固体析出，过滤，滤饼用少量饱和NaOH溶液洗三遍，再水洗三遍，滤饼烘干。采用低极性的石油醚洗，过滤，得紫黑色固体3.74g,该反应收率约为100％。

¹HNMR(300MHz,DMSO)δ:12.36(s,1H),8.40(d,J=8.0Hz,1H),7.83(d,J=7.4Hz,1H),7.54(t,J=7.8Hz,1H),7.48–7.34(m,3H),7.29(t,J=7.3Hz,1H).

（3）5-(2-(二甲胺基)乙基)-9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮的合成

取经无水处理的DMF于100mL的三口烧瓶中，再放入称好的中间体9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮(800mg,3.06mmol)和K₂CO₃(1.89g,13.5mmol)常温下搅拌30min后，再将原料N,N-二乙胺基氯乙烷盐酸盐(565.0mg,3.285mmol)加入反应液中，温度为70℃反应8小时，TLC（二氯甲烷：甲醇=17:1）监测，反应完全，将反应也倒入水中，二氯甲烷萃取，再将有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压抽干，采用中压纯化***过柱，得到得纯品221mg,收率为21.7％。

实施例2-20

重复实施例1，不同点在于：使用的原料不同，从而制得的化合物1-14，16-20。具体如下：

(1)将3-溴-9-甲氧基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐、二乙胺基氯乙烷盐酸盐、吡咯烷基氯乙烷盐酸盐、吗啉基氯乙烷盐酸盐反应可分别合成化合物1-5。

(2)将3-溴-9-氯-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐、二乙胺基氯乙烷盐酸盐、吡咯烷基氯乙烷盐酸盐、吗啉基氯乙烷盐酸盐反应可分别合成化合物6-10。

(3)将3,9-二甲氧基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐反应可分别合成化合物11-12。

(4)将3-甲氧基-9-氯-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐反应可分别合成化合物13-14。

(5)将9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮与二甲胺基氯丙烷盐酸盐反应可分别合成化合物16。

(6)将3-溴-9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐反应可分别合成化合物17-18。

(7)将3-甲氧基-9-甲基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二甲胺基氯乙烷盐酸盐、二甲胺基氯丙烷盐酸盐反应可分别合成化合物19-20。

本发明合成的通式(I)中目标产物的化学结构见表1。核磁氢谱、碳谱、质谱及熔点***表征了目标产物的化学结构，其具体数据见表1、2、3。

表1化合物的质谱、熔点数据

化合物1-20分别为实施例1-20中制备的化合物。

表2化合物的氢谱数据

表3部分化合物的碳谱数据

实施例21：体外抗肿瘤活性测试试验

1.　实验细胞株：

本实验测试的细胞株采用：A549(人非小细胞肺癌)、MDA-MB-231(人乳腺癌)、SK-Hep-1(人肝癌)，这些细胞株均由上海医药工业研究院药理实验室冻存和传代。

2.　样品配置：

样品均制备成盐酸盐，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。阳性对照药为SF-27，阿霉素(DOX)。

3.　试验方法

本次体外细胞抗肿瘤活性实验采用MTT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。24h后，加入样品液，10μL/孔，设双复孔，37℃，5%CO₂作用72h。每孔加入5mg/mL的MTT溶液20μL，作用4h后加入溶解液，100μL/孔，置培养箱内，溶解后用全波长多功能酶标仪测570nmOD值。(体外抗肿瘤活性见表3)

表3.化合物对人体肿瘤细胞的体外增殖抑制作用(μM)

DOX:阿霉素

SF-27：

从表3可知，本发明的茚并喹啉酮类化合物对人肺癌、肝癌和乳腺癌显示较好的光谱抗肿瘤活性，特别是部分化合物对人肝癌细胞显示了更好的细胞毒活性，其中部分化合物要优于阳性对照化合物SF-27，如化合物18在人肺癌细胞的测试中活性与阳性对照药阿霉素相当。

实施例33：体内抗肿瘤活性试验

(一)试验方法：

1.样品的配制：

注射溶剂的配置：20mMHCl:10mM柠檬酸：5％葡萄糖=1:1:6(V/V/V)，注射溶剂中含5％的吐温，称取18mg的化合物18溶解于配置好的18mL注射溶剂中，注射液浓度为1mg/mL。

2.取生长良好的A549实体瘤，无菌条件下切割成约3mm大小的均匀小块，用套管针每只小鼠右腋皮下接种一块，随机分为2组，分别为：

1)Control(生理盐水)

2)化合物18，10mg/kg，iv×14

接种后13日根据肿瘤大小重新分组，淘汰肿瘤过大和过小的动物，每组肿瘤平均体积基本一致，开始按以上方案给药，给药体积为0.2ml/20g体重。每周2次用电子数显卡尺测瘤块的长径（a）、短径（b），肿瘤体积（tumorvolume,TV）计算公式为：TV=1/2×a×b2，相对肿瘤体积（relativetumorvolume,RTV）计算公式为：RTV=Vt/Vo，Vo为分笼时（即d1）测量所得肿瘤体积，Vt为每一次测量时的肿瘤体积。抗肿瘤活性的评价指标为相对肿瘤增殖率T/C(%)，T/C(%)=TRTV/CRTV×100%，或相对肿瘤增殖抑制率(%)：（1-T/C）×100%。并进行T检验。接种后34天处死动物，解剖取瘤块，称瘤重。

3.试验结果

连续尾静脉注射14次，化合物18的剂量10mg/kg，d22天试验结束时对人体肺癌A549的抑瘤率分别为50.06%。动物体重无明显下降，未见明显毒性反应。

实施例34：药物组合物

处方：

实施例中化合物1820.0g

淀粉80.0g

乳糖60.0g

微晶纤维素35.0g

10%聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液适量

硬脂酸镁0.5g

共制1000粒

将化合物7及各种辅料过80目筛，按处方量取，以10%聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液为粘合剂，用16目筛制成适宜的颗粒，65℃干燥，14目筛整粒，加入硬脂酸镁混合均匀，测颗粒含量，计算装量，装入胶囊，即得。

本发明化合物具有广谱抗肿瘤活性活性，特别是部分化合物对肝癌、肺癌、乳腺癌具有较强的抗肿瘤活性，具有很好的开发价值。本发明的茚并喹啉酮类化合物代表着一类全新结构的具有抗肿瘤活性的化合物，这为深入研究和开发新的抗肿瘤药物开辟了新的途径和方向。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一类通式(I)所示的茚并喹啉酮类化合物或其药学上可接受的盐、溶剂化物、前体药物或多晶型物：

(I)

式中，

R₁为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷氧基；c)卤素；

R₂为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷基；b)C1-8的直链或支链烷氧基；d)卤素；

R₃为-(CH₂)_mR₄，其中m为2-4，R₄可为饱和或不饱和的含氮杂环或-NR₅R₆，其中R₅、R₆独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R₁为甲氧基或溴中的任一种。

3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R₂为甲基、卤素、甲氧基或氢中的任一种。

4.如权利要求1至3中任一所述的化合物，其特征在于，R₃的m为2-3，R₄可为饱和或不饱和的5-6元含氮杂环或-NR₅R₆，其中R₅、R₆独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。

5.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述化合物为化合物1-20。

6.一种组合物，含有安全有效量的权利要求1所述的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。

7.一种如权利要求1所述的化合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药、抗真菌药或抗病毒药物中的用途。

8.一种如权利要求1所述的化合物的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：在惰性溶剂中，碱性条件下，将式(II)化合物与R₃X或其盐进行反应，从而形成式(I)化合物:

式中，R₁、R₂、R₃的定义如权利要求1所示，X为离去基团，且所述的R₃X的盐可为无机酸盐或有机酸盐。