具有水溶性和抗癌活性的1,4‑二羟基蒽醌双苄基季铵盐

摘要

本发明公开了一种具有水溶性和抗癌活性的1,4‑二羟基蒽醌双苄基季铵盐及其制备。具体是将1,4‑二羟基蒽醌与过量对二苄溴反应，得到蒽醌二苄溴；将蒽醌二苄溴与甲基二正辛基叔胺反应，得到蒽醌苄溴季铵盐；将蒽醌苄溴季铵盐再与三乙醇胺反应得到相应的羟基蒽醌双季铵盐。该蒽醌类双季铵盐在保持水溶性的同时，对多种癌细胞具有较好的抑制能力。这种兼具水溶性和抗癌活性的化合物，有望被开发为抗癌药物，具有很好的应用前景。

权利要求

1.一种具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐，其特征在于：其分子结构式为：。

2.一种制备如权利要求1所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的方法，其特征在于：先制得蒽醌二苄溴： ，再制得蒽醌苄溴季铵盐： ，最后制得1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐：

；

具体步骤为：

1）蒽醌二苄溴的合成：先将1,4-二羟基蒽醌和对二苄溴反应制得蒽醌二苄溴；

2）蒽醌苄溴季铵盐的合成：将蒽醌二苄溴与甲基二正辛基叔胺反应制得蒽醌苄溴季铵盐；

3）羟基蒽醌双季铵盐的合成：将蒽醌苄溴季铵盐与三乙醇胺反应制得1,4-二羟基蒽醌双季铵盐。

3. 根据权利要求2所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，其特征在于：步骤1）具体为：将对二苄溴置于三口瓶中，加入丙酮，使其溶解；将1,

4-二羟基蒽醌和K2CO3在锥形瓶中振摇并水浴加热溶解，溶解后转入恒压滴液漏斗，将恒压滴液漏斗内液体缓慢滴入三口瓶，回流反应24 h后得黄色澄清液体，倒入水中室温搅拌1 h，抽滤得橙红色固体；固体用CH2Cl2溶解后进行硅胶柱层析纯化，得蒽醌二苄溴。

4. 根据权利要求2所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，其特征在于：步骤2）具体为：将蒽醌二苄溴用CHCl3溶解，控制反应温度40 ℃，加入与蒽醌二苄溴等摩尔量的甲基二正辛基叔胺，反应2 h后得黄色液体；将液体旋干后用硅胶柱层析进行梯度洗脱，制得蒽醌苄溴季铵盐。

5. 根据权利要求4所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，其特征在于：梯度洗脱的洗脱剂CH2Cl2:CH3CH2OH 从40:1→25:1 ( v/v )梯度变化。

6. 根据权利要求2所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，其特征在于：步骤3）具体为：在三口瓶中将蒽醌苄溴季铵盐溶于氯仿，将三乙醇胺溶于氯仿后装入恒压滴液漏斗，缓慢将三乙醇胺溶液滴入三口瓶中，回流下搅拌反应6 h；

反应结束后旋蒸除去溶剂，固体用硅胶柱进行梯度洗脱，制得羟基蒽醌双季铵盐。

7. 根据权利要求6所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，其特征在于：洗脱顺序为CH2Cl2→CH2Cl2/EtOH: 40:1( v/v )→25:1( v/v )→20:

1( v/v )→15:1( v/v )。

8.一种如权利要求1所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐在制备抑制癌细胞药物中的应用，所述癌细胞包括白血病细胞HL60和K562和胃癌细胞SGC7901。

说明书

具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐

技术领域

[0001] 本发明属于季铵盐类抗癌药物的制备领域，具体涉及一种具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐及其制备。

背景技术

[0002] 季铵盐类抗癌药物具有靶向癌细胞线粒体的功能，因为癌细胞的线粒体膜电位普遍高于正常细胞，所以带正电荷的季铵盐类抗癌药物容易富集于癌细胞的线粒体基质。线粒体是执行凋亡程序的主要细胞器，但线粒体的内膜脂溶性较强，水溶性强的药物通常难以穿过线粒体内膜发挥诱导癌细胞凋亡功能。药物分子因为增强了水溶性而失去抗癌活性的例子比比皆是。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐及其制备方法。本发明在含有长碳链季铵盐的分子中再引入一个具有很强水溶性的短碳链季铵盐，得到双季铵盐。其中短碳链季铵盐发挥亲水功能，长碳链季铵盐发挥携带蒽醌穿过线粒体内膜的功能，使得该双季铵盐在保持水溶性的同时，能够顺利穿越癌细胞线粒体内膜进入基质，从而保持较好的抑制癌细胞活性的能力。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐，其分子结构式为：

[0006] 。

[0007] 一种制备如上所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的方法：先制得蒽醌二苄溴： ，再制得蒽醌苄溴季铵盐： ，最后制得1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵
盐： 。

[0008] 所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的制备方法，具体步骤为：

[0009] 1）蒽醌二苄溴的合成：先将1,4-二羟基蒽醌和对二苄溴反应制得蒽醌二苄溴；

[0010] 2）蒽醌苄溴季铵盐的合成：将蒽醌二苄溴与甲基二正辛基叔胺反应制得蒽醌苄溴季铵盐；

[0011] 3）羟基蒽醌双季铵盐的合成：将蒽醌苄溴季铵盐与三乙醇胺反应制得1,4-二羟基蒽醌双季铵盐。

[0012] 更具体的，该制备方法的具体步骤为：

[0013] 1）将对二苄溴置于三口瓶中，加入丙酮，使其溶解；将1,4-二羟基蒽醌和K2CO3在锥形瓶中振摇并水浴加热溶解，溶解后转入恒压滴液漏斗，将恒压滴液漏斗内液体缓慢滴入三口瓶，回流反应24 h后得黄色澄清液体，倒入水中室温搅拌1 h，抽滤得橙红色固体；固体用CH2Cl2溶解后进行硅胶柱层析纯化，得蒽醌二苄溴；

[0014] 2）将蒽醌二苄溴用CHCl3溶解，控制反应温度40 ℃，加入与蒽醌二苄溴等摩尔量的甲基二正辛基叔胺，反应2 h后得黄色液体；将液体旋干后用硅胶柱层析进行梯度洗脱，制得蒽醌苄溴季铵盐；梯度洗脱的洗脱剂CH2Cl2:CH3CH2OH 从 40:1→25:1 (v/v)梯度变化；

[0015] 3）在三口瓶中将蒽醌苄溴季铵盐溶于氯仿，将三乙醇胺溶于氯仿后装入恒压滴液漏斗，缓慢将三乙醇胺溶液滴入三口瓶中，回流下搅拌反应6 h；反应结束后旋蒸除去溶剂，固体用硅胶柱进行梯度洗脱，制得羟基蒽醌双季铵盐；洗脱顺序为CH2Cl2→CH2Cl2/EtOH: 40:1(v/v)→25:1→20:1→15:1。

[0016] 一种如上所述具有水溶性和抗癌活性的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐在制备抑制癌细胞药物中的应用，所述癌细胞包括白血病细胞HL60和K562和胃癌细胞SGC7901。

[0017] 本发明的显著优点在于：

[0018] 本发明所制得的1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐合成步骤相对简单，对多种癌细胞具有良好的抑制作用。而且该化合物具有水溶性，容易在体内转运，可以做成针剂注射使用。而且亲脂性阳离子药物毒性较小，开发为抗癌药物的前景光明，具有很高应用价值。

附图说明

[0019] 图1 是1,4-二羟基蒽醌双苄基季铵盐的合成路线图；

[0020] 图2是分光光度法测试1,4-二羟基蒽醌双季铵盐的水溶性结果。

具体实施方式

[0021] 为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

[0022] 实施例1

[0023] 1）蒽醌二苄溴的合成

[0024] 250 mL的三口瓶中依次加入1.5034 g（5.70 mmol）对二苄溴（商品名α,α´-二溴对二甲苯），200 mg（1.45 mmol）K2CO3和70 mL丙酮，在氮气保护下搅拌加热回流；同时在150 mL锥形瓶中依次加入0.2003 g（0.83 mmol）1,4-二羟基蒽醌，300 mg（2.17 mmol）K2CO3和70 mL丙酮，用空心塞塞紧瓶口（防止氧化），放在水浴中加热，边加热边振摇，可以观察到很多的气泡冒出，中间要不断放气。当没有气泡逸出时，将其中的液体部分转入恒压漏斗中，缓慢滴加到三口瓶。反应24 h后获得黄色澄清液体，倒入500 mL水中，室温搅拌1 h，用布式漏斗抽滤，烘干后获得橙红色的固体；将固体用CH2Cl2溶解，加入硅胶，旋转蒸干(干法上样)，然后使用硅胶柱对产品提纯，用CH2Cl2作为洗脱剂，得到橙黄色固体205mg (即化合物1)，表征数据如下：产率为 40.8%；1H NMR (400MHz, CDCl3) δ: 8.24 (d, J=6.0Hz, 1H, Ar-H), 8.23 (d, J=6.0Hz, 1H, Ar-H), 7.77 (d, J=5.6Hz, 1H, Ar-H), 7.76 (d, J=5.6Hz, 
1H, Ar-H), 7.61(d, J=8.0Hz, 4H, Ar-H), 7.48 (d, J=8.0Hz, 4H, Ar-H), 7.31 (s, 
2H,Ar-H), 5.27 (s, 4H, OCH2Ar), 4.54 (s, 4H, ArCH2Br)； ESI-MS m/z 605.3 (M+H)+.

[0025] 2）蒽醌苄溴季铵盐的合成

[0026] 50 mL的三口瓶中依次加入蒽醌二苄溴（0.1000 g, 0.17 mmol）和30 mL氯仿，加热回流并搅拌；然后加入30 μL (0.09 mmol) 甲基二辛基叔胺，反应2 h，获得黄色液体，旋蒸除去溶剂后得到橙黄色固体；然后使用硅胶柱对所得固体进行梯度洗脱，洗脱顺序为二氯甲烷/乙醇=50:1→二氯甲烷/乙醇=40:1→二氯甲烷/乙醇=35:1→二氯甲烷/乙醇=30:1→二氯甲烷/乙醇=25:1→二氯甲烷/乙醇=20:1，得到橙黄色固体蒽醌苄溴季铵盐39.6 mg；产物表征数据如下：产率为51.2%；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.19 (m, 2H, Ar-H), 
7.73 (m, 6H, Ar-H), 7.61 (d, J=7.6Hz, 2H, Ar-H), 7.46 (d, J=8.0Hz, 2H, Ar-H), 
7.30 (d, J=6.8Hz, 2H, Ar-H), 5.23 (s, 2H, OCH2Ar), 5.22 (s, 2H, OCH2Ar), 5.07 (s, 2H, ArCH2N), 4.53 (s, 2H, ArCH2Br), 3.41 (t, J=6.0Hz, 4H, 2×NCH2), 3.23 (s, 6H, 2×NCH3), 1.80 (m, 4H, 2×NCH2CH2), 1.28 (m, 20H, 2×(CH2)5), 0.89 (t, J=6.8Hz, 6H, 2×CH3)；ESI-MS m/z 780.44 (M-Br-)+; HRMS (ESI+): calcd for C46H68N2O7 [M-2Br]2+/2 = 380.2514; Found, 380.2517.

[0027] 3）1,4-二羟基蒽醌双季铵盐的合成

[0028] 在100 mL的三口瓶中依次加入55.4 mg（0.064 mmol）蒽醌苄溴季铵盐和50 mL氯仿（除水），加热回流，温度控制在40 ℃，并搅拌；取0.0213 g（0.142 mmol）三乙醇胺和10 mL氯仿（除水）于恒压漏斗，将其缓慢滴入到三口烧瓶中，反应6 h，用薄层色谱监测反应进行程度；反应结束后得黄色液体，待反应液冷却，将其转移至圆底烧瓶中并旋转蒸干，得黄色固体；然后使用硅胶柱（柱高约10 cm）进行梯度洗脱提纯，采用湿法上样，洗脱顺序为CH2Cl2→CH2Cl2:EtOH= 40:1(v/v) →25:1→20:1→15:1，得到黄色固体37.2mg, 即1,4-二羟基蒽醌双季铵盐 (9)。产物表征数据如下：产率57.6%；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.77 (m, 2H, Ar-H), 7.66 (m, 8H, Ar-H), 7.42 (m, 2H, Ar-H), 6.96 (s, 2H, Ar-H), 5.05 (s, 4H, OCH2Ar), 4.81 (s, 4H, ArCH2N), 4.28 (m, 6H, CH2OH), 3.68 (m, 
6H, NCH2CH2OH), 3.13 (s, 3H, NCH3), 2.66 (s, 3H, CH2OH), 1.89 (m, 4H, NCH2CH2), 
1.25 (m, 20H, 10×CH2), 0.85 (t, J=6.0Hz, 6H, 2×CH3); ESI-MS m/z 425.6 (M-
2Br)2+; HRMS (ESI+): calcd for C53H74N2O7 [M-2Br]2+/2= 425.2743; Found, 425.2730.[0029] 应用实施例1

[0030] 1,4-二羟基蒽醌双季铵盐对白血病细胞和胃癌细胞增殖抑制实验：

[0031] 将1,4-二羟基蒽醌双季铵盐作为受试药物，用培养基将药物稀释；将白血病（HL60和K562）细胞和胃癌（SGC7901）细胞的密度调整为1×105个/mL，接种于96孔板，每孔100 μL，置37 ℃、5% CO2培养箱中培养24 h；移去旧的培养基，加入受试药物，每孔100 μL，另设空白对照组，每组设3个复孔。药物作用48 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 μL，再加入MTT溶液10 μL，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100 μL DSMO，振荡10 min，在酶标仪上于570 nm波长处测定各孔光吸收值（OD值），计算半数抑制浓度IC50值。结果如表1所示。

[0032] 表1 1,4-二羟基蒽醌双季铵盐对白血病细胞和胃癌细胞的抑制活性(IC50, μmol/L)

[0033]

[0034] 实验结果表明，1,4-二羟基蒽醌双季铵盐对两种血液病细胞HL60和K562和胃癌细胞SGC7901表现出了较好的抑制活性，其抗癌活性比起不溶于水的先导物1,4-二羟基蒽醌约提高4-5倍。

[0035] 2）1,4-二羟基蒽醌双季铵盐和1,4-二羟基蒽醌单季铵盐的水溶性测试：

[0036] 称取10.7 mg的1,4-二羟基蒽醌双季铵盐配成5 mL 的水溶液，浓度为2.122×10-3 M；分别量取10 μL、20 μL、30 μL、40 μL、50 μL 的上述溶液稀释成3 mL的水溶液，溶液的浓度分别为7.073×10-6 M、1.415×10-5 M、2.122×10-5 M、2.829×10-5 M、3.537×10-5 M；测试它们在260 nm处的紫外吸光度分别为0.3085、0.4434、0.5684、0.6994、0.8383。根据朗伯比尔定律可知溶液的吸光度与浓度成正比，故根据以上数据拟合得到直线方程y=0.17838+18420.61617x, R2=0.99825 .

[0037] 饱和溶液的配制，取1,4-二羟基蒽醌双季铵盐用少量的水溶解，通过超声使其尽量多的溶解后保证溶液中还有固体；静置一晚后固体不消失，则上清液即为饱和溶液；取5 μL的饱和溶液稀释成4 mL后测得其在260 nm处的紫外吸收为0.8224，带入上述所得方程可得到1,4-二羟基蒽醌双季铵盐的饱和水溶液浓度为0.0280 M (28.2mg/mL)。

[0038] 作为对照，也同时测试了蒽醌苄溴单季铵盐8（结构式见图2）的水溶性。蒽醌苄溴单季铵盐8不具有水溶性，难以配制相应的水溶液。取100 mL 二次蒸馏水，加入1 mg蒽醌苄溴单季铵盐8，超声振荡30分钟后放置过夜。第二天后橙色固体蒽醌苄溴单季铵盐8依然清晰可见，表明蒽醌苄溴单季铵盐8的水溶性小于1 mg/100 mL，表明第二个短碳链季铵盐的引入可使芦荟大黄素季铵盐的水溶性提高2800倍以上。

[0039] 上述实施例表明本专利合成的1,4-二羟基蒽醌双季铵盐兼有水溶性和抗癌活性，因此具有较高的开发为抗癌药物的市场潜力。

[0040] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。