吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物及其制备方法和应用。上述化合物的制备方法包括：1)以邻溴苯甲酸和对甲氧基苯胺为原料，碳酸钾和铜粉为催化剂，以异戊醇或正戊醇为溶剂，反应得到化合物1；2)化合物1以三氯氧磷关环制得化合物2；3)化合物2用有机溶剂溶解后在四丁基溴化铵存在的条件下，与硫氰化钠反应制得化合物3；4)取化合物3用有机溶剂溶解与对硝基苯甲酰肼反应制得化合物4；5)取化合物4与碳酸钠反应，反应物抽滤，收集滤液调其pH值低于4，有沉淀析出，抽滤，即得。体外抗肿瘤试验结果表明其对MGC80-3、NCI-H460和T24三种受测具有显著的体外抗肿瘤活性。

权利要求

1.具有下述式(I)所示结构的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐：

2.权利要求1所述的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮的制备方法，包括以下步骤：

1)以邻溴苯甲酸和对甲氧基苯胺为原料，碳酸钾和铜粉为催化剂，以异戊醇或正戊醇为溶剂，经乌尔曼反应得到化合物1；

2)化合物1以三氯氧磷关环，制得化合物2；

3)取化合物2用有机溶剂溶解，在相转移催化剂四丁基溴化铵存在的条件下，与硫氰化钠发生亲核取代反应制得化合物3；

4)取化合物3用有机溶剂溶解，加入对硝基苯甲酰肼回流反应，反应物抽滤，得到化合物4；

5)取化合物4与碳酸钠反应，反应物抽滤，收集滤液调其pH值低于4，有沉淀析出，抽滤，滤饼洗涤，得到吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮；

上述化合物1、化合物2、化合物3和化合物4的结构分别如下：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，碳酸钾的用量为邻溴苯甲酸物质的量的1～2倍。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，铜粉的用量为邻溴苯甲酸物质的量的0.1～0.5倍。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，四丁基溴化铵的用量为化合物2物质的量的0.1～0.5倍。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，硫氰化钠的用量为化合物2物质的量的2～5倍。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，对硝基苯甲酰肼的用量为化合物3物质的量的1～3倍。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤5)中，碳酸钠的用量为化合物4质量的4倍以上；调节滤液的pH＝1～4。

9.权利要求1所述的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

10.以权利要求1所述的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐为有效成分制备的抗肿瘤药物。

说明书

吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 研究表明，恶性肿瘤属于当今严重危害人类生命的顽固疾病之一，据报导癌症致死率约为世界疾病的1/4，排名第二位，仅位列心脏血管疾病之后。由于恶性肿瘤具有严重的危害性和较高的致死率，使得预防和治疗癌症成为了人们高度关注的焦点。

[0003] DNA在抗肿瘤药物的开发过程中是一种较为理想的生物靶标，而DNA嵌入剂能够较好的嵌入双螺旋的DNA碱基对中间，这就为设计DNA靶向抗肿瘤药物提供了基础。而具有平面刚性结构的发色团分子常作为DNA靶向分子在抗肿瘤药物的设计和体外筛选方面发挥重要作用。吖啶的结构式如下式(Ⅱ)所示，它是一类受到广泛关注的含氮有机杂环化合物，因其结构为大环共轭体系,具刚性平面结构，可作为DNA等大分子的嵌入体，在抗肿瘤、抗病毒、抗疟疾、抗菌、生物荧光探针和治疗艾滋病等方面均表现出很强的生理活性。

[0004]

[0005] 但目前尚未见有在吖啶中引入芳杂环结构得到1,2,4-三唑硫酮的吖啶衍生物及其抗肿瘤活性的相关报道。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种新的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物及其制备方法和应用。

[0007] 本发明所述的吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐，具有下述式(I)所示结构：

[0008]

[0009] 上述吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮的化学名称为：4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮，分子式为：C22H15N5O3S，相对分子量为：429.45。

[0010] 本发明通过以下合成路线制备吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮：

[0011]

[0012] 具体的制备方法，包括以下步骤：

[0013] 1)以邻溴苯甲酸和对甲氧基苯胺为原料，碳酸钾和铜粉为催化剂，以异戊醇或正戊醇为溶剂，经乌尔曼反应得到化合物1；

[0014] 2)化合物1以三氯氧磷关环，制得化合物2；

[0015] 3)取化合物2用有机溶剂溶解，在相转移催化剂四丁基溴化铵存在的条件下，与硫氰化钠发生亲核取代反应制得化合物3；

[0016] 4)取化合物3用有机溶剂溶解，加入对硝基苯甲酰肼回流反应，反应物抽滤，得到化合物4；

[0017] 5)取化合物4与碳酸钠反应，反应物抽滤，收集滤液调其pH值低于4，有沉淀析出，抽滤，滤饼洗涤，得到吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮。

[0018] 上述制备方法的步骤1)中，邻溴苯甲酸和对甲氧基苯胺的物质的量之比为化学计量比，其对甲氧基苯胺可以稍有过量，通常情况下邻溴苯甲酸和对甲氧基苯胺的物质的量之比为1：1～2；碳酸钾的用量通常为邻溴苯甲酸物质的量的1～2倍，优选为1～1.5倍；铜粉的用量通常为邻溴苯甲酸物质的量的0.1～0.5倍，优选为0.1～0.2倍；溶剂的量以能够溶解参加反应的原料为宜。该步骤中，反应通常是在140℃以上条件下进行回流，优选是在140～160℃条件下进行，反应完全(TLC跟踪检测)后减压蒸除溶剂，所得残留物即为含有化合物1的粗产物，可将上述粗产物进行进一步提纯，具体是将上述残留物加水溶解，过滤，水洗涤滤饼，合并水层，水层再酸化至pH值低于4，析出大量淡绿色沉淀，抽滤，所得固体用氯仿重结晶，即得到化合物1的纯品。在上述提纯操作中，优选是用热水溶解残留物，更优选是向残留物中加入50～90℃的热水搅拌溶解10～20min，使化合物1更完全的溶解于水相中；具体可以用盐酸、硫酸或磷酸等其它无机酸调节水层的pH值，优选是将水层酸化至pH＝1～4。

[0019] 上述制备方法的步骤2)中，进行关环反应时，优选三氯氧磷的用量相对于化合物1过量；关环反应在130℃以上条件下进行，优选是在130～140℃条件下进行，反应完全(TLC跟踪检测)后减压蒸除过量的三氯氧磷，所得剩余物即为含有化合物2的粗产物。可将该粗产物进行进一步纯化，具体是将所得剩余物倒入冰浴条件下的浓氨水和氯仿的混合物中，待剩余物全部溶解后，分离出氯仿层(水层可继续再用氯仿萃取，合并氯仿层)，无水氯化钙干燥，过滤，蒸除溶剂，得到化合物2的纯品。纯化操作中用到的浓氨水和氯仿的混合物，其中的浓氨水主要用于与剩余物中三氯氧磷反应以除去三氯氧磷，因此浓氨水的用量通常是关环反应中加入的三氯氧磷的体积的1.5～3倍；而氯仿则相当于是萃取剂，将化合物2转移到氯仿层中，氯仿的用量根据需要确定，通常是相当于剩余物重量(g)的20～
40倍体积(mL)。

[0020] 上述制备方法的步骤3)和4)中，所述的有机溶剂可以是选自甲醇、乙醇、丙酮和乙腈中的一种或两种以上的选择；当有机溶剂为上述两种以上的选择时，它们的配比可以为任意配比。所述的有机溶剂的用量以能够溶解化合物2或化合物3为宜。

[0021] 上述制备方法的步骤3)中，四丁基溴化铵的用量通常为化合物2物质的量的0.1～0.5倍，优选为0.1～0.2倍；硫氰化钠的用量相对于化合物来说，通常是过量的，优选地，硫氰化钠的用量为化合物2物质的量的2～5倍。该步骤中，化合物2用有机溶剂溶解时通常选择在加热条件下进行，这样更有利于化合物2的溶解完全；化合物2在与硫氰化钠的亲核取代反应可以在常温或加热条件下进行，优选是在60～80℃条件下回流反应，反应是否完全通过TLC跟踪检测。反应完全后，反应物冷却，有亮黄色针状晶体析出，抽滤，水洗，即得到化合物3。

[0022] 上述制备方法的步骤4)中，加入的对硝基苯甲酰肼与化合物3的物质的量相当，或者是稍过量于化合物3的量，通常情况下对硝基苯甲酰肼的加入量为化合物3物质的量的1～3倍。该步骤中，反应可以在常温或加热条件下进行，优选采用回流反应，回流的温度优选为60～80℃，反应过程中有大量橙黄色固体析出，通过TLC跟踪检测反应是否完全。反应完全后，将反应物冷却，抽滤，用反应溶剂洗涤，即得到化合物4。

[0023] 上述制备方法的步骤5)中，碳酸钠的用量通常为化合物4质量的4倍以上，优选为化合物4质量的4.4～6倍；碳酸钠是以水溶液的形式加入到反应体系中，既作为反应原料也作为反应溶剂，通常是配成5～40w/v％碳酸钠水溶液加入。该步骤中，反应通常在常温下或加热条件下进行(20～100℃)，反应过程中有固体析出，通过TLC跟踪检测反应是否完全。该步骤中，通常是将收集的滤液的pH值调节至低于4使目标产物以沉淀形式析出，优选是将滤液的pH值调至1～4，这样可以获得更高的产率。

[0024] 本发明还包括上述吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

[0025] 本发明进一步包括以上述吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮或其药学上可接受的盐为有效成分制备的抗肿瘤药物。

[0026] 与现有技术相比，本发明提供了一种新的1,2,4-三唑硫酮的吖啶衍生物即吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物，以及它的制备方法和应用；申请人通过在吖啶中引入芳杂环结构以增大分子化合物共轭面积，从而更有利于分子嵌入到DNA分子的碱基对之间，提高DNA与目标分子的结合能力，进而达到提高自身抗肿瘤活性的目的。体外抗肿瘤试验结果表明上述吖啶-1，2，4-三唑-5-硫酮化合物具有显著的体外抗肿瘤活性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。

具体实施方式

[0027] 下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

[0028] 实施例1

[0029] 4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮的制备方法，具体步骤如下：

[0030] 1)在250ml三颈瓶中，加入邻溴苯甲酸5.20g(26mmol)、对甲氧基苯胺(34mmol)、碳酸钾7.5g(36.2mmol)和铜粉0.3g(4.7mmol)，再加入30ml异戊醇作为溶剂，140℃回流搅拌2h；反应结束后，减压蒸除溶剂，所得残留物加600ml水，80℃下反应20min，趁热过滤，洗涤滤饼，合并水层，水层用浓盐酸酸化至PH2，析出大量淡绿色沉淀，抽滤，所得固体用氯仿重结晶，得到化合物1，产率79％；

[0031] 2)在100ml圆底烧瓶中，加入化合物14.38g(18mmol)及14.37ml三氯氧磷，油浴上将反应物加热至135～140℃反应2h(升温过程可分阶段升温，如先升温至85～90℃，如发生剧烈反应时，立即撤去热浴，若反应过于猛烈，可用冷水冷却烧瓶，待沸腾趋缓后再继续升温)；反应结束后，减压蒸除过量三氯氧磷，剩余物在冷却后倾入充分搅拌的浓氨水和氯仿的混合物(浓氨水和氯仿的混合物的总体积为24mL，其中浓氨水的体积为7mL，氯仿的体积为17mL，所述盛装浓氨水和氯仿混合物的容器置于冰浴上)中，用氯仿和氨水混合物(配比与前述相同)洗涤烧瓶，洗涤液与前述含有剩余物的浓氨水和氯仿的混合物混合，待剩余物全部溶解后(30min后固体物全部溶解)，分离出氯仿层，水层继续用氯仿萃取，分离氯仿层，合并氯仿层，无水氯化钙干燥过夜，过滤，蒸除溶剂，得到淡黄色粉末，即为化合物2，产率98％；

[0032] 3)在100ml圆底烧瓶中，加入化合物2(5mmol)及50ml丙酮，回流溶解后加入NaSCN 0.81g(10mmol)和四丁基溴化铵0.15g(0.5mmol)，60℃回流反应1h后，反应物冷却至室温，有亮黄色针状晶体析出，抽滤，水洗后得到化合物3，产率88％；1
产物用核磁共振检测，其核磁共振数据为 H NMR(CDCl3,400M Hz),δ:8.25(dd,2H,J＝ 4.00,ArH),8.15(d,1H,J ＝ 9.20,ArH),7.77 ～ 7.81(q,1H,ArH),7.66 ～
7.68(t,1H,ArH),7.50 和 7.52(dd,1H,J ＝ 2.00,ArH),7.40(s,1H,ArH),4.08(s,3H,-O
13
CH3)；C NMR(CDCl3,100M Hz)δ:158.66,130.48,127.54,127.04,123.48,122.62,122.28,
99.99,98.50,55.90；

[0033] 4)在100ml圆底烧瓶中，加入化合物30.53g(2mmol)及60ml无水乙醇，回流溶解后加入对硝基苯甲酰肼0.36g(2mmol)，75℃回流反应1h，

[0034] 反应过程中有大量固体析出，再反应30min后停止反应，冷却抽滤得橙黄色粉末1
即化合物4，产率58％，其核磁共振数据为 H NMR(DMSO-d6,400M Hz),δ:11.30(br,s,1H,-NH),10.44(br,s,1H,-NH),10.22(br,s,1H,-NH),8.02～ 8.09(m,4H,ArH),7.82(s,1H,ArH),7.51～7.61(m,3H,ArH),7.06(s,2H,ArH),3.82(s,3H,-OCH3),4.02(s,3H,-OCH3)；

[0035] 5)在50ml圆底烧瓶中，加入化合物40.45g(1mmol)及40ml 5w/v％碳酸钠溶液，室温反应2h，有固体析出，抽滤，收集滤液，用浓盐酸调滤液的pH＝2，有淡黄色沉淀1
析出，抽滤后得到淡黄色固体，产率35％，m.p.253.4-255.6℃。其核磁共振数据为：H NMR(DMSO-d6,400M Hz),δ:14.79(s,1H,-NH),8.24(t,J ＝ 9.3Hz,2H,ArH),8.02(d,J ＝
8.9Hz,2H,ArH),7.93 ～ 7.75(m,1H,ArH),7.63(dd,J ＝ 9.5,2.7Hz,2H,ArH),7.58(s,1H
13
,ArH),7.44(d,J ＝ 8.9Hz,2H,ArH),6.91(d,J ＝ 2.6Hz,1H,ArH),3.87(s,3H,-OCH3)；C NMR(CDCl3,100M Hz)δ:170.00,159.22,149.93,148.90,147.47,146.78,133.20,132.22,1
31.44,130.25,129.15,128.69,126.70,124.93,124.61,123.51,122.38,98.64,56.54。

[0036] 因此，可以确定上述所得的淡黄色固体即为4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮，其结构式如下式所示：

[0037]

[0038] 实施例2

[0039] 重复实施例1，不同的是：

[0040] 在步骤1)中，将碳酸钾的用量改为5.39g(26mmol)，铜粉0.17g(2.6mmol)，用正戊醇替代异戊醇，将回流时的温度改为150℃，合并的水层用浓盐酸酸化至pH＝1；

[0041] 在步骤3)中，将硫氰化钠的用量改为1.62g(20mmoL)，反应时的温度改为70℃，用甲醇代替其中的有机溶剂丙酮；

[0042] 在步骤4)中，用甲醇代替其中的有机溶剂无水乙醇，回流时的温度改为70℃；

[0043] 在步骤5)中，碳酸钠的用量改为3g，以20w/w％的碳酸钠水溶液形式加入到反应体系中。

[0044] 对分离得到的淡黄色固体进行质谱和碳谱分析，确定为4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮。

[0045] 实施例3

[0046] 重复实施例1，不同的是：

[0047] 在步骤1)中，将回流时的温度改为160℃，合并的水层用浓盐酸酸化至pH＝3；

[0048] 在步骤3)中，用乙腈代替其中的有机溶剂丙酮；

[0049] 在步骤4)中，将对硝基苯甲酰肼的用量改为0.72g(4mmol)，用甲醇和乙醇的组合物(甲醇和乙醇的体积比为5：1)代替其中的有机溶剂无水乙醇。

[0050] 对分离得到的淡黄色固体进行质谱和碳谱分析，确定为4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮。

[0051] 实验例：体外抗肿瘤活性实验

[0052] 采用MTT方法，进行体外细胞毒性测定。

[0053] 将实施例1制得的4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮分别与HFF、胃癌细胞MGC80-3、肝癌细胞BEL-7404、肺癌细胞NCI-H460、膀胱癌T24细胞株作用时间72小时，同时以5-FU和顺铂作对照，结果如表1所示。

[0054] 表1：4-(2-甲氧基吖啶基)-3-对硝基苯基-1,2,4-三唑-5-硫酮对不同细胞株的IC50值(μM)