含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物及其合成方法和应用转让专利

申请号 : CN201810974020.7

文献号 : CN109020951B

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发明人 : 李晓莲刁英华

申请人 : 大连理工大学

摘要 :

本发明公开了一类含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的合成及应用,属于生物有机合成领域。本发明在萘酰亚胺母体上引入三聚氯氰三取代的衍生物,提高抗肿瘤活性。本发明所述的含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺衍生物,通过乙二胺将三聚氯氰与萘酰亚胺相连接,三聚氯氰的一个氯原子被吗啉所取代,另一个氯则被吗啉、吡咯烷、N,N‑二甲基乙二胺以及1,2,3,4‑四氢异喹啉等药效基团所取代,以研究不同基团对其抗肿瘤活性的影响。同时,也合成萘酰亚胺母体4位上引入吗啉环后对化合物性质的影响。

权利要求 :

1.一类含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物,其特征在于该化合物具有通式S的化学结构式:。

2.如权利要求1所述的含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的制备方法,以三聚氯氰为起始原料,首先在冰浴条件下与吗啉发生一取代反应得到一取代产物;然后升高反应温度至室温,将一取代产物分别与吗啉、吡咯烷、N,N-二甲基乙二胺或1,2,3,4-四氢异喹啉反应得到三聚氯氰二取代产物;将二取代产物与乙二胺反应,其中乙二胺既作为反应物又作为反应溶剂,得到三聚氯氰三取代的产物,后将该产物与1,8-萘酐或4-吗啉基-1,8-萘酐、4-吡咯烷基-1,8-萘酐、4-哌啶基-1,8-萘酐、4-硫吗啉基-1,8-萘酐反应得到目标产物。

3.如权利要求1所述的含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物在制备抑制癌细胞药物中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于所述的癌细胞株为人宫颈癌细胞Hela、人乳腺癌细胞MCF-7、人肺癌细胞A549。

说明书 :

含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物及其合成方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一类含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物、合成及应用,属于生物有机合成领域。

背景技术

[0002] 1,3,5-三嗪是一类应用广泛的药效基团,三嗪类衍生物具有良好的抗菌、抗肿瘤和抗病毒性能,因而广泛应用在生物治疗领域。目前关于三嗪类化合物的研究多数集中在三嗪环上引入芳基、脂肪基和杂环药效团等,例如吗啉、吡咯、吡唑等。三聚氯氰因其结构含有三个氯原子,而且三个氯的活性都较高,具有酰氯的反应活性,因此常常以不同的药效基团来取代氯以得到不同的取代物。同时,结构上的优异性使其较早的被研究应用与各个领域。其中,特里塔明是一种对待白血病具有很好疗效的三嗪类药物,具有较高的缓解率和治愈率。环氯胍在抗疟疾方面同样具有很好的药效。结构简单的六甲蜜胶具有抗肿瘤方面较高的生物活性。在以DNA为靶向的抗肿瘤药物的研究中,萘酰亚胺类化合物因其具有平面刚性结构、具有诸多可修饰的位点以及较强的与DNA结合能力,是被人们广泛研究的DNA嵌入剂母体之一。

发明内容

[0003] 本发明提供一类含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺类衍生物的合成及应用。首先进行的是三聚氯氰的三取代反应,将得到的三取代产物与萘酰亚胺母体相连接合成了一系列含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺衍生物。
[0004] 化学分子结构通式S如下:
[0005]
[0006] 通式S中:
[0007] R1选自N位取代的吗啉基、硫吗啉基、吡咯烷基、N,N-二甲基乙二胺基、N,N-二乙基乙二胺基、以及1,2,3,4-四氢异喹啉基。
[0008] R2选自氢原子、吗啉基、硫吗啉基、4-哌啶基-1,8-萘酐、或吡咯烷基。
[0009] 本发明提供上述含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺类衍生物的制备方法,以三聚氯氰为起始原料,首先在冰浴条件下与吗啉发生一取代反应得到一取代产物。然后升高反应温度至室温,将一取代产物分别与R反应得到三聚氯氰二取代产物。将二取代产物与乙二胺反应,其中乙二胺既作为反应物又作为反应溶剂,得到三聚氯氰三取代的产物,后将该产物与1,8-萘酐或4-吗啉基-1,8-萘酐、4-吡咯烷基-1,8-萘酐、4-哌啶基-1,8-萘酐、4-硫吗啉基-
1,8-萘酐反应得到目标产物。
[0010] 所述R选自吗啉、吡咯烷、N,N-二甲基乙二胺以及1,2,3,4-四氢异喹啉。
[0011] 上述含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物的合成路线如下:
[0012]
[0013]
[0014] 本发明提供上述含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺类衍生物在制备抑制癌细胞药物中的应用。所述的癌细胞株为Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)。
[0015] 上述合成的含三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物用MTT比色法对Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)进行体外抑制肿瘤细胞生长活性的测定,结果表明,该类化合物对宫颈癌、乳腺癌、肺癌细胞具有抑制生长的效果。
[0016] 采用MTT比色法将所合成的含三聚氯氰三取代的萘酰亚胺衍生物对Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)三种肿瘤细胞进行体外抗肿瘤活性测试,具3
体操作方法为将三种肿瘤细胞传代培养,经细胞计数后以5×10 个细胞/孔接种于96孔板内,培养24h后加入DMSO溶解的药物。设置成五个浓度梯度以及空白对照,同时设置6个平行对照。加药完毕后将孔板放置在37℃、5%CO2条件下培养24h,后每孔加入25μL的MTT(溶解于PBS缓冲液中)作用4h后,移液枪小心取出上清液,注意不要吸到蓝紫色结晶,加入DMSO溶解孔中的结晶,放置在摇床上10min后用酶标仪测量在490nm处的OD值,根据OD值计算出抑制率,然后利用寇式改良法计算被测物对癌细胞生长的IC50值。
[0017] 本发明所述的含三取代三聚氯氰的萘酰亚胺类衍生物加入DNA之后,DNA溶液的粘度随着化合物浓度而改变。
[0018] DNA分子解旋后导致溶液粘度增大。因此,单纯的DNA溶液与加入化合物之后混合溶液粘度的变化可以表明出DNA解旋程度。用Tris-HCl缓冲液将CT-DNA稀释到100μM,用乌氏粘度计在25℃中进行粘度测试。每次移取10mL稀释好的CT-DNA溶液加入乌氏粘度计,用秒表记录溶液滴下的时间,之后依照不同的R值滴加1×10-3mol/L的化合物DMSO溶液,记录不同的R值加入之后溶液滴落的时间,重复三次,取均值。以(η/η0)1/3对于R值作图,其中η0为CT-DNA溶液的相对运动粘度,η为加入不同R值化合物后溶液的相对运动粘度。R值分别为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。

附图说明

[0019] 图1为化合物S1-S6对DNA相对粘度的影响曲线图。

具体实施方式

[0020] 下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
[0021] 实施例1
[0022] 2-(N-乙二胺基-1,8-萘酰亚胺基)-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(目标产物S1)的合成:
[0023] (1)2,4-二氯-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(中间体1)的合成:
[0024]
[0025] 称取2g三聚氯氰固体加入到干燥的50mL两口瓶中,加入15mL四氢呋喃将其溶解,此时将该两口瓶放置在冰浴中待其温度降至0℃,称取催化剂量的碳酸钾粉末加入到两口瓶中,不断搅拌。量取0.94mL吗啉放入离心管中,加入10mL四氢呋喃溶解稀释,将此离心管也放置于冰水浴中。5min后将吗啉的溶液缓慢的滴加到两口瓶中,TLC跟踪至反应结束,过程中控制反应温度在0℃。40min后停止反应静置待反应析出白色固体,后将反应液倒入冷水中,静置析出固体,减压抽滤,得到白色固体1.73g,产率68.03%。
[0026] (2)2-氯-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(中间体2a)的合成:
[0027]
[0028] 称取2g中间体1加入到50mL干燥的两口瓶中,后加入20mL四氢呋喃作为反应溶剂将固体溶解,加入催化剂量的碳酸钾粉末,后量取0.75mL吗啉缓慢滴加到反应瓶中,滴加过程中不断地搅拌,将反应温度升至30℃反应。TLC跟踪至反应结束,3h后停止反应,将该反应液减压蒸馏除去溶剂,柱层析(洗脱剂为纯二氯甲烷)得到中间体2a,白色固体1.59g,产率65.22%。
[0029] (2)2-乙二胺基-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(中间体3a)的合成:
[0030]
[0031] 称取1.2g中间体2a加入到干燥的50mL两口瓶中,加入10mL乙二胺(EDA),不断搅拌将固体溶解,随后加入催化剂量的碳酸钾,加入磁子调整转速,反应升温至60℃,3h后反应停止。静置后将该反应液倒入冷水中,除去过量的乙二胺和碳酸钾,后用乙酸乙酯萃取,将得到的萃取相用无水硫酸钠干燥,后减压蒸馏得中间体3a,产率31%。
[0032] 2-(N-乙二胺基-1,8-萘酰亚胺基)-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(目标产物S1)的合成:
[0033]
[0034] 称取0.5g中间体3a,加入到干燥的50mL两口瓶中,加入15mL无水乙醇作为溶剂,不断搅拌直至固体溶解,后称取0.4g的1,8-萘酐淡黄色固体加入到两口瓶中,调整转速,将反应升温至回流温度,TLC跟踪至反应结束。待反应降至室温,减压蒸馏除去溶剂,将产物柱层析分析(洗脱剂为二氯甲烷:甲醇=15:1)。得到产品0.32g。产率32.91%。熔点213.2℃~213.9℃。
[0035] +ESI MS(M+H):C25H27N7O4,计算值:489.4751,实测值:489.4822。
[0036] 1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.63–8.50(m,1H),8.43(dt,J=8.6,4.3Hz,2H),7.72(d,J=8.4,7.4Hz,1H),7.31–7.19(m,2H),5.40–5.30(m,1H),5.30–4.63(m,2H),4.45(t,J=6.1Hz,1H),4.10–4.00(m,2H),3.77(dt,J=12.3,6.1Hz,1H),3.67(s,2H),3.34–3.24(m,
1H),2.23(d,J=16.6,8.8Hz,2H),2.03(d,J=5.9Hz,2H),1.72(s,2H),1.36(d,J=66.8Hz,
2H),1.67–0.75(m,1H),1.46–0.75(m,3H),0.03(m,1H),0.13(s,1H).
[0037] 实施例2
[0038] 2-(N-乙二胺基-1,8-萘酰亚胺基)-4-吡咯烷基-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(目标产物S2)的合成:
[0039]
[0040] 除引入的取代基团不同外,终产物S2的合成方法同S1,分离提纯所用柱层析洗脱剂为:二氯甲烷:甲醇=20:1。产率39.18%。熔点:261.3℃~262.1℃。
[0041] +ESI MS(M+H):C25H27N7O3,计算值:473.2281,实测值:473.2285。
[0042] 1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.58(dd,J=11.5,8.0Hz,16H),8.41(d,J=8.7Hz,8H),7.54(t,J=7.9Hz,9H),7.28(s,11H),6.82(d,J=8.7Hz,8H),5.33(t,J=13.1Hz,17H),
4.45(t,J=6.0Hz,18H),4.02–3.56(m,274H),3.56–3.32(m,8H),2.28–2.20(m,3H),2.08(d,J=33.7Hz,36H),1.73(s,23H),1.36(d,J=68.5Hz,34H),0.91(dd,J=15.0,8.7Hz,
19H),0.02(s,9H).
[0043] 实施例3
[0044] 2-(N-乙二胺基-1,8-萘酰亚胺基)-4-(N,N二甲基乙二胺基)-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(目标产物S3)的合成:
[0045]
[0046] 除引入的取代基团不同外,终产物S3的合成方法同S1,分离提纯所用柱层析洗脱剂为二氯甲烷:甲醇=20:1。产率29.33%。熔点222.1℃~223.1℃。
[0047] +ESI MS(M+H):C25H30N8O3,计算值:490.2491,实测值:490.4576。
[0048] 1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.53–8.29(m,27H),7.96(s,1H),7.92–7.79(m,14H),7.68(d,J=7.5Hz,1H),6.73(d,J=39.6Hz,3H),4.38(s,4H),4.27(t,J=36.4Hz,3H),4.11(t,J=6.7Hz,13H),3.58(s,16H),3.51(s,7H),3.34(s,98H),3.09(dd,J=27.6,22.1Hz,3H),3.02(d,J=7.0Hz,1H),2.87(dd,J=12.5,5.7Hz,14H),2.76–2.68(m,3H),2.57–2.46(m,
18H),2.36–2.02(m,7H),1.80(d,J=4.8Hz,1H),1.23(s,4H),0.84(d,J=7.2Hz,2H).[0049] 实施例4
[0050] 2-(N-乙二胺基-1,8-萘酰亚胺基)-4-(1,2,3,4-四氢异喹啉基)-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(目标产物S4)的合成:
[0051]
[0052]
[0053] 除2-乙二胺基-4-(1,2,3,4-四氢异喹啉基)-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(中间体3d)替代中间体3a外,终产物S4的合成方法同S1,分离提纯所用柱层析洗脱剂为:二氯甲烷:甲醇=25:1。产率40.10%。熔点208.4℃~209.1℃。
[0054] +ESI MS(M+H):C30H29N7O3,计算值:535.2391,实测值:533.2408。
[0055] 1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.67–8.49(m,7H),8.42(d,J=7.3Hz,8H),8.18(dd,J=23.2,8.4Hz,14H),7.99(s,57H),7.85–7.59(m,18H),7.26(s,8H),7.13(d,J=17.4Hz,
10H),5.00(d,J=103.3Hz,4H),5.22–4.76(m,7H),5.22–4.70(m,9H),5.22–4.69(m,9H),
5.22–3.98(m,27H),5.223.76(m,40H),3.66(d,J=27.0Hz,22H),3.09–2.97(m,4H),2.93(s,173H),2.89(d,J=30.4Hz,394H),2.89(d,J=30.4Hz,391H),2.86(s,16H),2.86(s,
180H),2.71–1.64(m,24H),1.93(d,J=40.0Hz,7H),1.23(s,17H),-0.03(d,J=1.7Hz,5H).[0056] 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ164.40(d,J=10.7Hz),135.15(s),133.98(d,J=
27.2Hz),133.85–133.63(m),132.32(s),131.43(d,J=21.2Hz),131.21(s),130.13(d,J=
54.5Hz),129.80–129.45(m),129.44(s),128.58(s),128.15(s),127.40–126.63(m),
126.47(s),126.11(d,J=13.6Hz),122.54(s),77.31(s),77.05(s),76.80(s),66.87(s),
45.40(s),43.98(s),43.62(s),40.72(s),39.66(d,J=32.8Hz),39.41–39.11(m),31.92(s),29.69(s),29.35(s),28.90(s),28.50(s),14.12(s).
[0057] 实施例5
[0058] 2-(N-乙二胺基-4-吗啉基-1,8-萘酰亚胺基)-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(终产物S5)的合成:
[0059] 4-吗啉基-1,8-萘酐(中间体4)的制备:
[0060]
[0061] 称取2.25g的4-溴-1,8-萘酐固体加入到100mL的干燥的两口瓶中,随后加入30mL乙二醇单甲醚溶剂(EM),不断地搅拌将固体溶解。量取1.25mL吗啉缓慢滴加到反应瓶中,将反应升温至回流温度,磁力搅拌下,TLC跟踪至反应结束,5h后停止反应,冷却至室温,此时将反应液倒入500mL冷水的烧杯中,析出黄色固体,静置后减压抽滤,得到黄色固体1.95g。产率84.8%
[0062]
[0063] 除中间体3a与中间体4在乙醇回流温度下反应得到该产物,终产物S5的合成方法同S1,分离提纯所用柱层析洗脱剂为:二氯甲烷:甲醇=15:1。产率53.77%。熔点240.1℃~240.5℃。
[0064] +ESI MS(M+H):C29H34N8O5,计算值:574.2715,实测值:574.2705。
[0065] 1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.63–8.50(m,46H),8.44(d,J=7.0Hz,14H),8.43(s,16H),8.23(d,J=156.2Hz,23H),8.43–7.24(m,106H),7.25(d,J=7.7Hz,17H),7.17(t,J=
47.8Hz,31H),5.41–5.30(m,8H),5.18(t,J=5.6Hz,29H),4.45(t,J=6.1Hz,47H),4.09–
3.99(m,93H),3.78(dd,J=12.0,6.0Hz,57H),3.67(s,365H),3.34–3.23(m,92H),2.98(s,
5H),2.91(s,5H),2.31–2.18(m,6H),2.03(d,J=5.7Hz,9H),1.67(s,51H),1.30(d,J=
22.3Hz,65H),0.90(t,J=6.8Hz,24H),0.02(d,J=3.3Hz,23H).
[0066] 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ165.26–165.20(m),164.65(s),164.39(d,J=59.0Hz),155.69(s),132.60(s),131.22(s),130.22(s),130.02(d,J=27.0Hz),126.09(s),125.77(s),123.17(s),116.97(s),114.89(s),77.43(s),77.42–76.66(m),66.89(d,J=13.9Hz),
53.44(s),43.59(s),39.69(s).
[0067] 实施例6
[0068] 2-(N-乙二胺基-4-吡咯烷基基-1,8-萘酰亚胺基)-4,6-二吗啉基-1,3,5-三嗪(终产物S6)的合成:
[0069] 4-吡咯烷基-1,8-萘酐(中间体5)的制备:
[0070]
[0071] 称取2.25g的4-溴-1,8-萘酐固体加入到100mL的干燥的两口瓶中,随后加入30mL乙二醇单甲醚溶剂(EM),不断地搅拌将固体溶解。量取1.35mL吡咯烷缓慢滴加到反应瓶中,将反应升温至回流温度,磁力搅拌下,TLC跟踪至反应结束,5h后停止反应,冷却至室温,此时将反应液倒入500mL冷水的烧杯中,析出黄色固体,静置后减压抽滤,得到黄色固体产品1.74g。产率80.2%。
[0072]
[0073] 除中间体3a与中间体5在乙醇回流温度下反应得到该产物外,终产物S6的合成方法同S1,分离提纯所用柱层析洗脱剂为:二氯甲烷:甲醇=20:1。产率46.21%。熔点:230.1℃~230.5℃。
[0074] +ESI MS(M+H):C29H34N8O4,计算值:558.2754,实测值:558.2760。
[0075] 1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.70–8.54(m,20H),8.38(dd,J=27.3,20.0Hz,11H),7.55(dd,J=8.5,7.4Hz,10H),7.28(s,19H),7.02(s,5H),6.82(d,J=8.7Hz,9H),5.41–5.19(m,20H),4.50(dd,J=46.5,40.5Hz,20H),4.24–3.56(m,318H),3.563.41(m,7H),2.98(s,4H),
2.91(s,4H),2.40–2.20(m,6H),2.20–2.05(m,40H),2.05–1.25(m,95H),1.57–1.25(m,
51H),1.43–0.77(m,78H),0.91(td,J=17.5,9.2Hz,16H),0.91(td,J=17.5,9.2Hz,26H),
0.02(d,J=3.3Hz,13H).
[0076] 应用例1:体外抗肿瘤活性抑制实验
[0077] 选用Hela(人宫颈癌细胞)、MCF-7(乳腺癌细胞)、A549(肺癌细胞)三种细胞对目标化合物S1-S6进行测试,采用MTT法计算相应的IC50值。
[0078] 表1.1化合物S1-S6对Hela,MCF-7,A549细胞的IC50值
[0079] Tab.1.1The values of IC50 of compounds S1-S6 against Hela,MCF-7 and A549
[0080]
[0081] 如上表所示,综合以上数据可以发现S系列化合物针对不同肿瘤细胞均显现出一定的抑制能力,其中化合物S5在对人体乳腺癌细胞表现出最佳的抑制效果,其IC50数值达到11.94μM,为本系列化合物的最优值。说明化合物S5针对乳腺癌细胞具有明显的抑制效果。
同时可以看到化合物S5在针对三种肿瘤细胞都具有较强的抑制效果,化合物S4对A549(肺癌细胞)具有最好的抑制效果。
[0082] 应用例2
[0083] 用Tris-HCl缓冲液将CT-DNA稀释到100μM,用乌氏粘度计在25℃中进行粘度测试。每次移取10mL稀释好的CT-DNA溶液加入乌氏粘度计,用秒表记录溶液滴下的时间,之后依照不同的R值滴加1×10-3mol/L的化合物DMSO溶液,记录不同的R值加入之后溶液滴落的时间,重复三次,取均值。以(η/η0)1/3对于R值作图,其中η0为CT-DNA溶液的相对运动粘度,η为加入不同R值化合物后溶液的相对运动粘度。R值分别为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。
[0084] 图1为25℃时,化合物S1-S6的粘度测试结果。由图可见,加入化合物之后,DNA溶液的粘度随着化合物浓度增加,呈增大的趋势,说明该系列化合物可以嵌插到DNA碱基对中,使DNA双螺旋结构解旋,DNA分子增长,即化合物分子在低浓度范围内主要以嵌插结合方式与DNA作用。通过加入化合物前后粘度变化的对比,可以看出化合物S5使DNA粘度变化最强,S2使得DNA粘度变化最弱。