轮烷化合物和抗癌剂

摘要

本发明提供不易从癌细胞排出、且适于局部性治疗的抗癌剂。包含下述化学式1所表示的化合物作为基本骨架的轮烷化合物(其中，m≥2且n≥3，X为阴离子分子或阴离子原子)。

权利要求

1.包含下述化学式1所表示的化合物作为基本骨架的轮烷化合物：[化学式1]

式中，m≥2且n≥3，X为阴离子分子或阴离子原子。

2.根据权利要求1所述的轮烷化合物，其中，m、n≤5。

3.抗癌剂，其含有权利要求1或2所述的轮烷化合物作为有效成分。

说明书

轮烷化合物和抗癌剂

技术领域

[0001] 本发明涉及可作为抗癌剂使用的轮烷化合物以及含有该轮烷化合物作为有效成分的抗癌剂。

背景技术

[0002] 多数抗癌剂是被吸收至癌细胞的内部后才开始发挥抗癌作用的。因此，一直认为，能够使癌细胞的受体介导的摄入容易的、分子量小且结构稳定的药物作为抗癌剂是有效的。

[0003] 但是，能够容易地介由受体被吸收至癌细胞内的抗癌剂，另一方面基于相同的理由也容易从细胞中排出，存在的问题是，有些情况下不能在癌细胞内停留发挥抗癌作用所需的充分的时间。此外，这样的容易介由受体被吸收的抗癌剂不仅容易被摄入癌细胞，也容易被摄入正常细胞，不但难以局部治疗，还会出现因对正常细胞的伤害而引发的副作用的问题。

[0004] 另一方面，诸如2个环状分子不通过共价键连接成链状而成的索烃化合物、具有直链状分子不通过共价键贯穿1个环状分子而成的结构的轮烷化合物这样的高分子化合物，由于其分子量大且2个构成单位之间的位置关系的自由度高，因而可以认为一旦被摄入进细胞内便不容易排出。因而，可以认为这样的高分子化合物有望作为抗癌剂。下述的专利文献1(索烃化合物)以及专利文献2(轮烷化合物)中公开了利用了这样的高分子化合物的抗癌剂。

[0005] 专利文献1：专利第3741706号公报

[0006] 专利文献2：专利第3887008号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的问题

[0008] 所述专利文献2中公开的轮烷化合物具有如下述化学式2所示的结构。

[0009] [化学式2]

[0010]

[0011] 如该专利文献所述，对于上述化学式2所示的化合物，确认了对癌细胞的增殖抑制效果，而本发明的目的是提供：分子量比上述化合物大、且具有与该化合物等同或更高的抗癌剂效果的轮烷化合物。

[0012] 解决问题的方法

[0013] 鉴于上述问题，本发明的轮烷化合物的特征在于：包含下述化学式3所表示的化合物作为基本骨架(其中，m≥2且n≥3，X为阴离子分子或阴离子原子)。

[0014] [化学式3]

[0015]

[0016] 而且，这里，包含上述化合物作为基本骨架的化合物不仅指上述化合物本身，还包括在上述化合物中添加适当取代基而得到的化合物。即，在本发明中，只要具有上述各化合物作为基本骨架即可，环状部分中还可以包含官 能团。作为具体的官能团，没有特殊限制，只要在结构上是可导入的即可，可以列举出例如：巯基甲基、巯基、氨基甲基、氨基、羟基、羟基甲基、羧基、羧基甲基、卤素基、醚基、硫醚基、氨基甲酸酯基、酰胺基、肽基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、醛基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基等。此外，对于1个分子中导入的官能团的个数没有特殊限制，只要在结构上是可能的即可。

[0017] 此外，对于上述记作“X”的阴离子分子或阴离子原子没有特殊限制，具体可以列举出：高氯酸离子、三氟甲磺酸离子、六氟磷酸离子、三氟乙酸离子、四氟硼酸离子等。 [0018] 本发明的轮烷化合物中，分子量最小的是如下述化学式4所示的m＝2且n＝3的情况。

[0019] [化学式4]

[0020]

[0021] 该化学式4所示的轮烷化合物的正式名称为[2][(3，5-二甲基苯基羧基乙基)(3，5-二甲基苯基羧基丙基)铵正离子-轮-[2，5，8，11，13，16，19，22-八氧杂-1，12(1，2)-二苯并环二十二芬]]三氟甲磺酸盐([(3，5-dimethylphenylcarboxyethyl)(3，5-dimethylphenylcarboxypropyl)ammonium-rotaxa-[2，5，8，11，13，16，19，
22-octaoxa-1，12(1，2)-dibenzenacyclodocosaphane]]trifluoromethanesulfonate)，分子量为982。

[0022] 此外，对于本发明的轮烷化合物，优选m、n≤5。这种情况下，作为m 与n的可能的组合，除了上述化学式4的(2，3)的情况之外，还有(2，4)、(2，5)、(3，3)、(3，4)、(3，5)、(4，4)、(4，5)以及(5，5)这9种情况，这样的轮烷化合物中，分子量最大的是下述化学式5所示的m＝n＝5的情况。

[0023] [化学式5]

[0024]

[0025] 该化学式5所示的轮烷化合物的正式名称为[2][二(3，5-二甲基苯基羧基戊基)铵正离子-轮-[2，5，8，11，13，16，19，22-八氧杂-1，12(1，2)-二苯并环二十二芬]三氟甲磺酸盐([bis(3，5-dimethylphenylcarboxypentyl)ammonium-rotaxa-[2，5，8，11，13，16，19，22-octaoxa-1，12(1，2)-dibenzenacyclodocosaphane]]trifluoromethanesulfonate)，分子量为1052。

[0026] 这些轮烷化合物均由两端结合有较大分子的棒状部分、和环状部分(冠醚)这两部分构成，所述棒状部分插入环状部分中。环状部分由于处于插入有棒状部分的状态，因此可以以棒状部分为轴移动。但由于在棒状部分的两端结合有较大的分子，其成为挡块，使环状部分无法由棒状部分脱离。

[0027] 这样，虽然具有棒状部分和环状部分连接的结构，但该棒状部分和环状部分并不通过共价键结合。因此，分子的形状易发生变化，虽然受体介导的摄入变得较为困难，但若将其导入癌细胞内，则可抑制癌细胞的增殖。即，本发明的轮烷化合物作为抗癌剂的有效成分发挥作用。

[0028] 发明的效果

[0029] 这样，根据本发明，可以提供不易从癌细胞排出的、适于局部性治疗的抗癌剂。 附图说明

[0030] [图1]通过图表示出了TRO-A0014和TRO-A0015的抗癌作用的实验结果。

[0031] [图2]通过图表示出了TRO-A0010的抗癌作用的实验结果。

[0032] 发明的具体实施方式

[0033] (1)TRO-A0014

[0034] 本发明的轮烷化合物中，m＝2、n＝3的是“TRO-A0014”。该TRO-A0014通过下述化学式6所示的反应式合成。

[0035] [化学式6]

[0036]

[0037] 具体地，在两口茄形烧瓶中装入3-(2-羟基乙基氨基)-1-丙醇(200mg，1.68mmol)，二苯并-24-冠-8-醚(753mg，1.68mmol)和三氟甲磺酸(148mL，1.68mmol)，并用氩气置换，溶解于CH2Cl2(1mL)中后，冷却至0℃，并进行搅拌。向其中加入用氩气置换的溶解于CH2Cl2(2.4mL)中的3，5-二甲基苯甲酰氯(566mg，3.36mmol)。再加入三氟甲磺酸银(863mg，3.36mmol)，然后从0℃缓慢升温至室温，这样在室温搅拌24小时。在用TLC(CHCl3/MeOH＝10/1)确认后，加入饱和Na2CO3水溶液结束反应。从反应混合物中用CHCl3萃取出有机物后，用MgSO4干燥并进行过滤，减压蒸馏除去溶剂。将所得粗产物用硅胶柱色谱(洗脱液：CHCl3/MeOH＝1/0～10/1)、再用循环制备液相色谱(Recycling HPLC)(洗脱液：CHCl3)进行了分离纯化，得到了目的物。

[0038] 目的物为白色泡状固体，收量157mg、收率10％。所得目的物的1H NMR谱(400MHz，CDCl3，298K)如下，可以确认为上述化学式6右边所示的化合物。

[0039] δ7.65(s，2H)，7.52(s，2H)，7.40(brd，2H)，7.18(s，1H)，7.14(s，1H)，6.87(brd，8H)，4.51(t，J ＝ 4.8Hz，2H)，4.25-4.19(m，4H)，4.16-4.09(m，6H)，3.97(brd，2H)，
3.86-3.84(m，8H )，3.76-3.68(m，8H)，3.39(brd，2H)，2.32(s，6H)，2.16(s，6H)，
2.03-1.93(brd，2H)(单位：ppm)。

[0040] (2)TRO-A0015

[0041] 本发明的轮烷化合物中，m＝n＝3的是“TRO-A0015”。该TRO-A0015通过下述化学式7所示的反应式合成。

[0042] [化学式7]

[0043]

[0044] 具体 地，在 两 口茄 形烧 瓶 中装 入3-(3-羟 基丙 氨 基)-1-丙醇 (3，3’-azanediyldipropan-1-ol)(200mg，1.50mmol)、二苯并-24-冠-8-醚(808mg，1.80mmol)和三氟甲磺酸(133mL，1.50mmol)，并用氩气置换，溶解于CH2Cl2(1mL)中后，冷却至0℃，并进行搅拌。向其中加入用氩气置换的溶解于CH2Cl2(2mL)中的3，5-二甲基苯甲酰氯(608mg，
3.61mmol)。再加入三氟甲磺酸银(926mg，3.61mmol)，然后从0℃缓慢升温至室温，这样于室温搅拌27小时。用TLC(CHCl3/MeOH＝10/1)确认后，加入饱和Na2CO3水溶液结束反应。
从反应混合物中用CHCl3萃取出有机物后，用MgSO4干燥并进行过滤，减压蒸馏除去溶剂。
将所得粗产物用硅胶柱色谱(洗脱液：CHCl3/MeOH＝1/0～10/1)、再用循环制备液相色谱(Recycling HPLC)(洗脱液：CHCl3)进行分离纯化，得到了目的物。

[0045] 目的物为白色泡状固体，收量142mg、收率9％。所得目的物的1H NMR谱(400MHz，CDCl3，298K)如下，可以确认为上述化学式7的右边所示的化合物。

[0046] δ7.54(s，4H)，7.17(s，2H)，6.86(brd，8H)，4.18-4.17(m，8H)，4.12(t，J＝ 6.4Hz，4H)，3.88-3.87(m，8H)，3.73(brd，8H)，3.56-3.47(m，4H)，2.30(s，12H)，2.04-1.94(m，4H)(单位：ppm)。

[0047] (3)TRO-A0010

[0048] 本发明的轮烷化合物中，m＝n＝5的是“TRO-A0010”。下述化学式8所示的该TRO-A0010通过下述方法合成。

[0049] [化学式8]

[0050]

[0051] 即，在两 口茄形 烧瓶中 加入二(1-戊 醇)胺(190mg，0.65mmol)、二 苯并-24-冠-8-醚(350mg，0.78mmol)和三氟甲磺酸(58mL，0.65mmol)，并用氩气置换，溶解于CH2Cl2(1.2mL)中后，冷却至0℃，并进行搅拌。12小时后，加入3，5-二甲基苯甲酸酐(367mg，1.30mmol)。从0℃缓慢升温至室温，这样于室温搅拌6小时。用TLC(CHCl3/MeOH＝10/1)确认后，加入饱和Na2CO3水溶液结束反应。从反应混合物中用CHCl3萃取出有机物后，用1M HCl水溶液，盐水(brine)洗涤，用MgSO4干燥并进行过滤，减压蒸馏除去溶剂。将所得粗产物用硅胶柱色谱(洗脱液：CHCl3/MeOH＝1/0～10/1)、再用循环制备液相色谱(Recycling HPLC)(洗脱液：CHCl3)进行分离纯化，得到了目的物。

[0052] 目的物为白色泡状固体，收量388mg、收率57％。所得目的物的1H NMR谱(400MHz，CDCl3，298K)如下，可以确认为上述化学式8的右边所示的化合物。

[0053] δ7.59(s，ArH，4H)，7.18(s，ArH，2H)，6.89-6.83(m，ArH，8H)，4.14(m，CH2，8H)，4.08(t，J＝6.4Hz，CH2，4H)，3.86(m，CH2，8H)，3.70(m，CH2，8H)，3.25(m，CH2，4H)，2.34(s，末端的二甲基(dimethyl of end cap)，CH3，12H)，1.54-1.44(m，CH2，8H)，1.26-1.17(m，CH2，
4H)(单位：ppm)。

[0054] (4)TRO-A0001

[0055] 而且，作为上述各轮烷化合物的比较对照，使用了m＝n＝2的轮烷化合物“TRO-A0001”。而且，该TRO-A0001是所述专利文献1所述的化合物，用下述化学式9的结构式表示。

[0056] [化学式9]

[0057]

[0058] (5)抗癌作用的验证

[0059] (5-1)实验条件

[0060] 作为癌细胞，使用了小鼠结肠癌细胞来源株Colon-26、人胶质母细胞癌细胞来源株T98G以及人皮肤恶性黑色素瘤细胞来源株G361。对于各癌细胞，以在RPMI1640中添加10％FBS、0.5％青霉素-链霉素而得的培养基作为基本培养基，在5％CO2存在下、37℃、加
4
湿条件下进行了培养。将培养至充分铺满状态的各癌细胞5.0×10 个与培养基一起播种在1.5mL管中，加入溶解在作为媒介(溶剂)的DMSO中的各轮烷化合物，使之成为指定浓度，且总量为1000μL。将其分装到96孔微板的各孔中，每孔100μL，在CO2培养箱中培养24小时。然后，将10μL的生细胞测定用试剂(Tetra Color ONE，生化学工业)加入96孔微板的各孔中，在CO2培养箱中反应2小时。反应后，使用微板读取器于72小时后测定
450nm(对照波长：620nm)处的紫外吸光度。而且，该吸光度越大，则活细胞数越多。 [0061] (5-2)TRO-A0014和TRO-A0015的抗癌作用

[0062] 作为癌细胞使用Colon-26，像上述(5-1)的那样验证了TRO-A0014以及TRO-A0015的抗癌作用。结果如图1所示。而且，图中的“媒介”是指作为未加入轮烷化合物、仅加入了作为溶剂的DMSO的情形，“对照”是指既不加入轮烷化合物也不加入DMSO、而仅使用细胞进行培养的情形。

[0063] 其结果是，就作为比较对照的TRO-A0001(m＝n＝2)而言，浓度2.5μM以上时显现了对细胞的抑制效果，而浓度1.25μM时未观察到效果，与“对照” 基本上无差别。与此相对，就TRO-A0014(m＝2，n＝3)以及TRO-A0015(m＝n＝3)而言，浓度1.25μM时就已经能够明确地确认细胞抑制效果。

[0064] 因此，可以明确：TRO-A0014(m＝2，n＝3)以及TRO-A0015(m＝n＝3)能够以比TRO-A0001(m＝n＝2)更低的浓度显现出抗癌作用。

[0065] (5-3)TRO-A0010的抗癌作用

[0066] 作为癌细胞，使用T98G以及G361，像上述(5-1)那样验证了TRO-A0010的抗癌作用。结果如图2所示。

[0067] 其结果是，在T98G中TRO-A0010的抗癌作用与TRO-A0001基本等同。此外，可知：在G361中，任一轮烷浓度下的TRO-A0010的细胞抑制效果均高于TRO-A0001。因此，可以明确：TRO-A0010(m＝n＝5)的抗癌作用与TRO-A0001(m＝n＝2)基本等同，或者因细胞株而异更强。

[0068] 工业实用性

[0069] 本发明可以作为抗癌剂应用。