CN108003150A - 4-杂芳基喹啉酮衍生物的制备方法及其应用 - Google Patents

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CN108003150A CN201610928440.2A CN201610928440A CN108003150A CN 108003150 A CN108003150 A CN 108003150A CN 201610928440 A CN201610928440 A CN 201610928440A CN 108003150 A CN108003150 A CN 108003150A
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Abstract

本发明属于药物化学领域，涉及到一种4‑杂芳基喹啉酮衍生物及其制备方法和应用，本发明利用4‑三氟甲磺酸酯基喹啉酮在三氟乙酸钯的催化下和苯并噻唑，噻唑，苯并恶唑，恶唑，苯并咪唑等杂环化合物发生偶联反应得到如下结构，

Description

4-杂芳基喹啉酮衍生物的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类4-杂芳基喹啉酮衍生物及其制备方法，以及该类化合物作为一类新的抗肿瘤药物先导化合物的应用。
背景技术
通过利用拼合原理将两种或两种以上的药物结构连接拼合在一个分子中，形成新的复合体或者杂交分子，新形成的复合体可兼具二者的性质，强化药理作用，减小各自的毒副作用。拼合药物可与不同受体或者同一受体的不同位点作用，或与多个不同酶作用，从而减少药物耐药性的发生。应用已知疗效的药物或者药效基团拼合新药，不难预测出拼合出的新药的药理活性，使得新药研发具有一定的基础，从而缩短新药的研发过程。拼合原理已经成功地应用于多种药物的合成中。
喹啉酮广泛存在于多种具有显著生物活性的生物碱分子之中，被广泛用于药物化学，作为抗癌(Lirbigs Ann 1995,1895-1998)、抗滤过性病原体和抗高血压药物(J.Med.Chem.2004,47,5912-5922；J.Med.Chem.2004,47,5923-5936)。此外，喹啉酮在有机合成中也是一种重要的中间体，因为它可以方便地转化为2-氯和2-氨基取代喹啉衍生物。因此化学家不断努力开发基于喹啉酮骨架的新型化合物及全新的合成方法。苯并噻唑/恶唑衍生物在药物开发和药理研究方面具有抗菌、抗过敏、消炎、抗肿瘤、抗惊厥、免疫调节和保护神经***等多种活性，苯并噻唑药物利鲁唑(riluzole)是迄今唯一投放市场的有效的抗ALS(amyotrophic lateral sclerosis)的药物。众多科学工作者围绕苯并噻唑的抗肿瘤研究做了很多工作，例如，英国诺丁汉肿瘤研究所发现一系列的抗肿瘤苯并噻唑衍生物，其中2-(4-氨基苯基)苯并噻唑(CJM-126)已经进入了临床试验，该系列药物对乳腺癌细胞具有高选择细胞毒性。Giuseppe Trapani等研究了CJM-126的类似物，设计合成了imidazobenzothiazole同样具有较好的抗肿瘤效果，并且在进一步的活体试验中发现该化合物具有很好的肠吸收效果。
近些年，科学家们已逐渐利用拼合原理合成具有喹啉酮骨架的双杂环化合物，其中一些化合物具有特殊的生理活性，如受体抑制剂、拮抗剂、抗癌活性等(Bioorg.Med.Chem.Lett.,2010,20,7414-7420；J.Med.Chem.,2009,52,278-292)。但利用药物拼合原理将多重生物活性的喹啉酮和苯并噻唑、苯并恶唑等活性片段进行拼合，合成新型的4-杂芳基喹啉酮衍生物，目前未见相关文献报道，新型的4-杂芳基喹啉酮衍生物对研究新型抗肿瘤药物，开发自主知识产权具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种4-杂芳基喹啉酮衍生物及其制备方法，以及该类化合物作为一类新的抗肿瘤药物先导化合物的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明是从简单易得的4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮出发，提供合成得到4-杂芳基喹啉酮衍生物，该类化合物具有如下结构式，
其中，R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基的一种，R为氢、甲基、乙基、苄基的至少一种，Y为硫、氧、氮原子的至少一种。
通式中优选：R1，R2为不同位置的单取代的C1-C5的烷基、烷氧基、卤素、三氟甲基或多取代的卤素。
所述4-杂芳基喹啉酮衍生物的制备方法如下：
在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮和苯并噻唑，噻唑，苯并恶唑，恶唑，苯并咪唑等杂环化合物在催化剂的作用下发生反应，反应温度在80℃-120℃，时间为10-20小时，得到目标产物。
所用的催化剂为三氟乙酸钯，硫酸钯，二三苯基膦醋酸钯中的一种，优选三氟乙酸钯。所用配体为PCy3，PPh3，Xantphos中的一种，优选PCy3，所用碱为K2CO3，Cs2CO3，K3PO4中的一种，优选K2CO3。
有机溶剂为二甲苯、氯苯、二氧六环中的一种，优选二甲苯，原料4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮与溶剂的投放比为0.1～0.5毫摩尔每毫升。
在原料配比方面，4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮和苯并噻唑等杂环化合物的摩尔比为1:2～1:4。
催化剂的加入量占反应原料的质量比为2.5～10％。
将本发明的4-杂芳基喹啉酮衍生物作为活性成分，可用于制备成抗食管癌，***癌，肝癌药物。经初步试验，本发明制备的4-杂芳基喹啉酮衍生物对多种肿瘤细胞表现出了抗肿瘤活性，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗癌药物。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，需要解释的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，本发明的目的是提供合成一种4-杂芳基喹啉酮衍生物，其特征在于，该类化合物具有如下所示结构，
其中R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基中的至少一种，R为氢、甲基、乙基、苄基的至少一种，Y为硫、氧、氮原子的至少一种。
本发明中，烷基优选为C1-C5的烷基，烷氧基优选为C1-C5的烷氧基，芳氧基优选为C6-C10的芳氧基。
本发明所述的4-杂芳基喹啉酮衍生物进一步优选为R1为甲基，甲氧基，R为甲基，乙基如下式所示：
另一方面，本方法提供了一种方便的合成4-杂芳基喹啉酮衍生物的方法。包括：
1、在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮和苯并噻唑，噻唑，苯并恶唑，恶唑，苯并咪唑等杂环化合物在三氟乙酸钯的作用下发生反应，得到4-杂芳基喹啉酮衍生物。
2、本发明方法中，步骤1除了使用三氟乙酸钯，使用硫酸钯、二三苯基膦醋酸钯也可得到产物，但收率偏低。配体除使用PCy3，使用PPh3，Xantphos也可得到产物，但收率偏低。所用碱为K2CO3，使用Cs2CO3，K3PO4也可得到产物，但收率偏低。溶剂除使用二甲苯，使用氯苯、二氧六环也可得到产物，但收率偏低。
3、本发明方法中，步骤1反应条件包括，温度80℃-120℃，时间为10-20小时；所得产物经柱层析或者重结晶等提纯得到纯产品；重结晶所用溶剂为丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一种或其中两种的混合物。
再一方面，本发明提供了如上述4-杂芳基喹啉酮衍生物在体外抗肿瘤活性评价测试结果，对于PC3***癌，EC109食管癌，SMMC7721肝癌具有抑制作用，其中化合物2和5对肝癌的抗肿瘤活性明显优于5-氟脲嘧啶，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗肿瘤药物。
方法举例如下：
制备如下化合物：
化合物1 4-苯并噻唑基-N-甲基-喹啉酮
4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮(76.7mg,0.25mmol)、苯并噻唑(101mg,0.75mmol)、Pd(TFA)2(4.1mg,0.0125mmol)，PCy3(14mg,0.05mmol)CuI(4.7mg,0.025mmol)和1mL二甲苯于5mL的反应管中140℃搅拌反应12小时，随后加入20mL乙酸乙酯,依次采用饱和碳酸氢钠、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。浓缩、柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1:4)得到淡黄色固体61.3mg，总收率84％.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.81(s,3H),7.17(s,1H),7.34(t,J＝8.0Hz,1H),7.47(d,J＝8.4Hz,1H),7.52(t,J＝8.0Hz,1H),7.60(td,J＝0.8,8.0Hz,1H),7.66(td,J＝1.2,8.4Hz,1H),8.00(d,J＝8.0Hz,1H),8.21(d,J＝8.4Hz,1H),8.65(dd,J＝0.8,8.0Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)29.9,114.7,118.4,121.8,122.9,124.1,124.2,126.4,126.9,128.2,131.6,135.2,140.7,141.6,154.1,161.4,163.9.HRMS for C17H13N2OS+(M++H):calcd.293.0749,found 293.0750
化合物2 4-苯并噻唑基-6-甲氧基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率76％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.79(s,3H),3.86(s,3H),7.20(s,1H),7.27(dd,J＝3.0,9.5Hz,1H),7.39(d,J＝9.5Hz,1H),7.51(t,J＝7.5Hz,1H),7.58(t,J＝7.5Hz,1H),7.99(d,J＝8.0Hz,1H),8.19(d,J＝8.5Hz,1H),8.30(d,J＝3.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ30.0,55.8,110.3,115.9,119.1,120.1,121.8,124.2,124.7,126.5,126.9,135.1,135.3,140.7,154.1,155.3,161.0,164.2.HRMS forC18H15N2O2S+(M++H):calcd.323.0854,found 323.0854
化合物3 4-苯并噻唑基-6-氯-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率83％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.78(s,3H),7.20(s,1H),7.39(d,J＝9.0Hz,1H),7.52(t,J＝7.5Hz,1H),7.58–7.62(m,2H),7.99(d,J＝8.0Hz,1H),8.23(d,J＝8.0Hz,1H),8.76(d,J＝2.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ30.1,116.0,119.4,121.8,124.5,125.2,126.7,127.0,127.7,128.8,131.6,135.1,139.3,140.4,154.1,161.0,163.3.HRMS for C17H12ClN2OS+(M++H):calcd.327.0359,found327.0356
化合物4 4-苯并噻唑基-6-氟-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率51％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.80(s,3H),7.25(s,1H),7.40-7.44(m,2H),7.52(t,J＝7.5Hz,1H),7.60(t,J＝8.0Hz,1H),7.99(d,J＝8.0Hz,1H),8.22(d,J＝8.0Hz,1H),8.59(dd,J＝3.0,10.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ30.2,113.9(d,JF＝25Hz),116.1(d,JF＝24.9Hz),119.3,113.3(d,JF＝23.8Hz),121.8,124.4,125.3,126.7,127.0,135.0,137.3,140.4(d,JF＝2.6Hz),154.1,158.4(d,JF＝241.9Hz),161.1,163.6.19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-119.3.HRMS for C17H12FN2OS+(M++H):calcd.311.0654,found 311.0656
化合物5 4-苯并噻唑基-6-甲基-N-乙基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率54％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ1.41(t,J＝7.5Hz,3H),2.42(s,3H),4.43(q,J＝7.5Hz,2H),7.10(s,1H),7.38(d,J＝8.5Hz,1H),7.46(d,J＝8.5Hz,1H),7.50(t,J＝8.0Hz,1H),7.59(t,J＝8.5Hz,1H),7.99(d,J＝8.0Hz,1H),8.22(d,J＝8.0Hz,1H),8.32(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ12.9,21.0,37.7,114.5,118.6,121.8,124.2,126.3,126.8,127.8,132.3,132.8,135.3,137.7,141.4,154.1,160.7,164.1.HRMS for C19H17N2OS+(M++H):calcd.321.1062,found 321.1061
化合物6 4-(5-溴)苯并噻唑基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率39％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.81(s,3H),7.16(s,1H),7.33(t,J＝8.0Hz,1H),7.47(d,J＝8.5Hz,1H),7.63-7.68(m,2H),7.85(d,J＝8.5Hz,1H),8.36(d,J＝1.5Hz,1H),8.61(d,J＝9.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ30.0,114.7,118.2,120.5,122.8,123.0,124.3,127.1,128.0,129.6,131.7,134.0,140.7,141.1,155.2,161.3,165.7.HRMS for C17H12BrN2OS+(M++H):calcd.370.9854,found370.9851
化合物7 4噻唑基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率85％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.78(s,3H),6.84(s,1H),7.27(d,J＝8.0Hz,1H),7.46(d,J＝8.5Hz,1H),7.65(t,J＝8.0Hz,1H),7.79(d,J＝8.0Hz,1H),8.07(s,1H),8.98(s,1H). 13C NMR(125MHz,CDCl3)δ29.7,114.8,119.9,122.6,123.3,126.9,131.5,132.6,140.2,140.4,143.5,154.4,161.3.HRMS for C13H11N2OS+(M++H):calcd.243.0592,found 243.0590
化合物8 4-苯并恶唑基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率81％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.80(s,3H),7.38–7.48(m,4H),7.62–7.68(m,3H),7.89(d,J＝7.5Hz,1H),9.27(d,J＝8.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ29.9,111.1,114.6,117.6,121.1,123.0,124.1,125.2,126.8,128.3,131.4,134.3,140.7,142.0,150.2,159.4,161.4.HRMS for C17H13N2O2 +(M++H):calcd.277.0977,found 277.0978
化合物9 4-恶唑基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率65％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.78(s,3H),7.02(s,1H),7.32(t,J＝7.5Hz,1H),7.46(d,J＝8.5Hz,1H),7.58(s,1H),7.66(t,J＝7.5Hz,1H),8.02(d,J＝8.0Hz,1H),8.10(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ29.8,115.0,117.8,120.7,122.7,126.4,127.8,131.4,135.8,140.6,147.6,152.1,161.6.HRMS for C13H11N2O2 +(M++H):calcd.227.0821,found 227.0820,for C13H10N2NaO2 +(M++Na):calcd.249.0640,found 249.0645
化合物10 4-苯并咪唑基-N-甲基-喹啉酮
合成方法同化合物1，黄色固体，产率65％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.75(s,3H),3.82(s,3H),6.90 (s,1H),7.22(t,J＝8.0Hz,1H),7.37–7.43(m,2H),7.47–7.48(m,2H),7.62–7.65(m,2H),7.89(d,J＝7.5Hz,1H). 13C NMR(125MHz,CDCl3)δ29.8,31.3,110.0,114.7,119.7,120.5,122.9,123.0,123.7,124.1,127.7,131.6,135.9,139.4,140.5,143.1,148.9,161.2.HRMS for C18H16N3O+(M++H):calcd.290.1293,found 290.1291
测试例
选取上述得到的化合物1-10进行如下活性测定。
实验材料:
1人癌细胞株：均购自中科院上海细胞库。
2受试药物：用DMSO溶解后，配置成10000微克每毫升最初浓度，备用。
3 0.9％生理盐水：批号201521112，规格250mL：2.25g，郑州永和制药有限公司产品。
4 5-氟尿嘧啶注射液(5-Fu)，批号140107，规格10mL：0.25g/支，上海旭东海普药业有限公司产品。
实验方法:
细胞常规接种于完全培养基中，经37℃，5％的CO2饱和湿度培养、扩增。细胞用0.25％胰蛋白酶消化后，加培养液稀释成1×105个/mL瘤细胞悬液(胎盼蓝染色，活细胞数均＞95％)，供试验用。于96孔无菌培养板上设阴性对照孔和阳性对照孔、供试品不同浓度孔，浓度设定为64、32、16、8、4、2、1、0.5微克每毫升，同时每个浓度设3个复孔。将制备好的细胞悬液接种于96孔无菌培养板，培养24h后加入不同浓度的化合物。阴性对照孔内加入等量的培养液，置入培养箱中培养。分别于72h后取出，每孔加入MTT 20μL，继续培养4h，取出后离心，吸弃上清。每孔加入DMSO150μL，震荡使紫蓝色甲瓒结晶完全溶解。用酶标仪测定各孔的OD值，通过SPSS计算其IC50。
实验结果
上述化合物对三种人类肿瘤细胞的抗肿瘤活性评价数据：
实验结果表明：化合物2,5表现出较好的抗肿瘤活性，对SMMC7721肝癌细胞的抑制活性优于5-氟脲嘧啶，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗癌药物。

Claims (8)

1.一种4-杂芳基喹啉酮衍生物，其特征在于，所述4-杂芳基喹啉酮衍生物具有如下结构，
其中，R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基的一种，R为氢、甲基、乙基、苄基的至少一种，Y为硫、氧、氮原子的至少一种。
2.如权利要求1所述的4-杂芳基喹啉酮衍生物，其特征在于：R1，R2为不同位置的单取代的C1-C5的烷氧基、卤素、三氟甲基或多取代的卤素。
3.一种如权利要求1所述4-杂芳基喹啉酮衍生物的制备方法，其特征在于：目标产物4-杂芳基喹啉酮衍生物的制备方法如下：在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮和苯并噻唑，噻唑，苯并恶唑，恶唑，苯并咪唑等杂环化合物在催化剂的作用下发生反应，反应温度在80℃-120℃，时间为10-20小时，得到目标产物。
4.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：所述催化剂为三氟乙酸钯，硫酸钯，二三苯基膦醋酸钯中的一种，优选三氟乙酸钯，所用配体为PCy3，PPh3，Xantphos中的一种，优选PCy3，所用碱为K2CO3，Cs2CO3，K3PO4中的一种，优选K2CO3。
5.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲苯、氯苯、二氧六环中的一种，优选二甲苯，原料4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮与溶剂的投放比为0.1～0.5毫摩尔每毫升。
6.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：4-三氟甲磺酸酯基喹啉酮和苯并噻唑等杂环化合物的摩尔比为1:2～1:4。
7.根据权利要求3或4所述所用的的制备方法，其特征在于：催化剂的加入量占反应原料的物质量比为2.5～10％。
8.如权利要求1所述的4-杂芳基喹啉酮衍生物在制备抗癌药物中的应用，其特征在于：将4-杂芳基喹啉酮衍生物作为活性成分，可用于制备成抗食管癌，***癌，肝癌药物。
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