一种呋喃甲酰胺基β-咔啉类化合物及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物及其制备方法和应用。该类化合物的结构通式如式Ⅰ所示。其制备方法及其抗肿瘤用途，属于药物化学领域。药理实验结果表明，本发明所涉及的化合物具有优良的抑制癌细胞增殖活性，临床上可作为抗肿瘤药物应用。

权利要求

1.一种式Ⅰ所示呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物在制备肿瘤细胞增殖抑制剂中的应用：式Ⅰ中R基为单取代或多取代，所述R基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述R基为4‑甲氧基、2‑氟基、3‑氟基、4‑氟基、

2‑氯基、3‑氯基、4‑氯基、2‑硝基、3‑硝基、4‑硝基、2,4‑二氟基、2,6‑二氟基、4‑溴基。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物的制备方法包括如下步骤：

(1)式Ⅱ化合物与HCl和NaNO2，0～5℃反应，制备式Ⅲ化合物反应液；向式Ⅲ化合物反应液中加入2‑呋喃甲酸丙酮溶液、氯化铜二水合物水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温下反应16小时，纯化分离得到式Ⅳ化合物；

(2)在二氯甲烷和氯化亚砜存在下，式Ⅳ化合物，45℃下回流反应生成式Ⅴ化合物；

(3)在二氯甲烷、三乙胺存在下，式Ⅴ化合物与9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚，室温反应结束后，除去反应溶剂，用体积浓度50％乙酸乙酯水溶液萃取后，水相用乙酸乙酯萃取，乙酸乙酯相用饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，以体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，收集Rf值为0.3的组分，得到式Ⅰ化合物；

式Ⅱ中R基为单取代或多取代，所述R基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴；

式Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ中R同式Ⅱ中R。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于步骤(1)按如下方法进行：将式II化合物加入质量浓度15％的盐酸水溶液，置于冰水混合物中充分搅拌直至对甲氧基苯胺完全溶解，随后在0～5℃下滴加质量浓度30％的亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后，搅拌15分钟，获得含Ⅲ化合物的反应液；往含Ⅲ化合物的反应液中加入2‑呋喃甲酸的丙酮溶液和氯化铜二水合物的去离子水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温下反应16小时；反应结束后，抽滤，滤饼用水洗涤后再用饱和碳酸氢钠水溶液溶解至pH为7～8，随后加入盐酸酸化直至无固体析出，过滤，收集滤饼，干燥后，得到式Ⅳ化合物；所述盐酸水溶液体积用量以式II化合物重量计为2‑10mL/g；所述亚硝酸钠水溶液体积用量以式II化合物重量计为2‑10mL/g；所述2‑呋喃甲酸与式II化合物重量比为1:0.5‑2.0；所述丙酮体积用量以式II化合物重量计为2‑

10mL/g；所述氯化铜二水合物与式II化合物重量比为0.1‑1.0；所述去离子水体积用量以式II化合物重量计为2‑10mL/g。

5.如权利要求3所述的应用，其特征在于步骤(2)按如下方法进行：将式Ⅳ化合物加入二氯甲烷和氯化亚砜中，在45℃下回流反应2小时后旋蒸除去反应溶剂，得到式Ⅴ化合物；

所述二氯甲烷总体积用量以式Ⅳ化合物重量计为100‑300mL/g；所述氯化亚砜体积用量以式Ⅳ化合物重量计为1‑10mL/g。

6.如权利要求3所述的应用，其特征在于步骤(3)按如下方法进行：加入二氯甲烷溶解步骤(2)全部式Ⅴ化合物，随后缓慢滴加用二氯甲烷和三乙胺溶解的9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚，室温下搅拌，TLC监测反应进程，展开剂为体积比为1：1的石油醚/乙酸乙酯，反应结束后旋蒸除去反应溶剂，加入体积浓度50％乙酸乙酯水溶液进行萃取，水相再用乙酸乙酯萃取，取乙酸乙酯相用饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，硅胶柱层析，洗脱剂为体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯，收集Rf值为0.3的组分，浓缩至干，得到式I化合物；所述二氯甲烷总体积用量以式Ⅳ化合物重量计为10‑100mL/g；所述三乙胺体积用量以式Ⅳ化合物重量计为0.1‑

1.0mL/g；所述9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚与式Ⅳ化合物重量比为1：0.5‑1.5。

7.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述肿瘤细胞为A549人非小细胞肺癌细胞、HepG2人肝癌细胞、MCF‑7人乳腺癌细胞、Hala人宫颈癌细胞、Caco‑2人克隆结肠腺癌细胞或HCT‑116人结肠癌细胞。

8.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述抑制剂为抗肿瘤药物。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于所述抗肿瘤药物为治疗非小细胞肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠腺癌或结肠癌的药物。

说明书

一种呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于药物化学合成和药物治疗学领域，特别涉及一种呋喃甲酰胺基β‑ 咔啉类化合物及其制备方法和应用。
技术背景

[0002] β‑咔啉是一种在植物和动物中形成的吲哚类生物碱，具有常见的三环吡啶 [3,4‑b]吲哚环结构，自然生成和合成的β‑咔啉生物碱由于具有广泛的重要药理和生物学特性而
被广泛研究，如抗锥虫体和抗利什曼，抗阿尔茨海默病，抗血小板聚集和抗血栓形成、抗帕
金森和作为DYRK1A抑制剂。值得一提的是，β‑咔啉类生物碱具有强大的抗肿瘤活性。β‑咔啉
生物碱存在能够在DNA碱基对之间堆叠的多环芳香族平面药效团，因此可以插入DNA，改变
DNA复制保真度并且影响DNA修复过程中酶的活性。

[0003] 我们通过采用活性结构拼接和结构改造方法，将溴化呋喃酮骨架改造为5‑ 芳基‑2‑甲酰基呋喃骨架，并将其与β‑咔啉相结合，得到了一系列结构新颖的呋喃甲酰胺化合物
Ⅰ‑1～Ⅰ‑13。

[0004] 生物活性测试结果表明，该类化合物具有显著的抑制A549人非小细胞肺癌细胞、HepG2人肝癌细胞、MCF‑7人乳腺癌细胞、Hala人宫颈癌细胞、Caco‑2 人克隆结肠腺癌细胞
和HCT‑116人结肠癌细胞等增殖的作用，对癌细胞表现出明显的细胞毒性。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物及其制备方法和应用，该化合物具有良好的抗肿瘤活性，对A549人非小细胞肺癌细胞、HepG2 人肝癌细胞、MCF‑7
人乳腺癌细胞、Hala人宫颈癌细胞、Caco‑2人克隆结肠腺癌细胞和HCT‑116人结肠癌细胞等
恶性肿瘤细胞的细胞增殖有较好的抑制效果，具有较好的抗肿瘤药物的开发利用前景。

[0006] 本发明采用的技术方案：

[0007] 本发明提供一种式Ⅰ所示呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物：

[0008]

[0009] 式Ⅰ中R基为单取代或多取代，所述R基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴。

[0010] 进一步，所述R基优选为4‑甲氧基、2‑氟基、3‑氟基、4‑氟基、2‑氯基、3‑ 氯基、4‑氯基、2‑硝基、3‑硝基、4‑硝基、2,4‑二氟基、2,6‑二氟基、4‑溴基。

[0011] 本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0012] (1)式Ⅱ化合物与HCl和NaNO2，0～5℃反应，制备式Ⅲ化合物反应液；向式Ⅲ化合物反应液中加入2‑呋喃甲酸丙酮溶液、氯化铜二水合物水溶液，0～5℃下反应6小时，随后
再在室温下反应16小时，纯化分离得到式Ⅳ化合物；

[0013] (2)在二氯甲烷和氯化亚砜存在下，式Ⅳ化合物，45℃下回流反应生成式Ⅴ化合物；

[0014] (3)在二氯甲烷、三乙胺存在下，式Ⅴ化合物与9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚(β‑ 咔啉)，室温反应结束后，除去反应溶剂，用体积浓度50％乙酸乙酯水溶液萃取后，水相用乙酸乙酯萃
取，乙酸乙酯相用饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，以体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯为
洗脱剂进行硅胶柱层析，收集Rf值为0.3的组分，得到式Ⅰ化合物；

[0015]

[0016]

[0017] 式Ⅱ中R基为单取代或多取代，所述R基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴；式Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ中R同式Ⅱ中R。

[0018] 本发明制备呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物的反应式为：

[0019]

[0020] 本发明所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物的制备方法，具体按如下步骤进行：

[0021] (1)化合物Ⅳ的制备：将式II化合物加入质量浓度15％的盐酸水溶液，置于冰水混合物中充分搅拌直至对甲氧基苯胺完全溶解，随后在0～5℃下滴加质量浓度30％的亚硝酸
钠水溶液，滴加完毕后，搅拌15分钟，获得含式Ⅲ化合物的反应液；往含式Ⅲ化合物的反应
液中加入2‑呋喃甲酸的丙酮溶液和氯化铜二水合物的去离子水溶液，0～5℃下反应6小时，
随后再在室温(25‑30℃)下反应16 小时；反应结束后，抽滤，滤饼用水洗涤后再用饱和碳酸
氢钠水溶液溶解至pH 为7～8，随后加入盐酸酸化直至无固体析出，过滤，收集滤饼，干燥
(优选50‑90℃) 后，得到式Ⅳ化合物；所述盐酸水溶液体积用量以式II化合物重量计为2‑
10mL/g，优选5‑6mL/g；所述亚硝酸钠水溶液体积用量以式II化合物重量计为2‑10mL/g，优
选4‑5mL/g；所述2‑呋喃甲酸与式II化合物重量比为1:0.5‑2.0，优选1:1；所述丙酮体积用
量以式II化合物重量计为2‑10mL/g，优选5‑6mL/g；所述氯化铜二水合物与式II化合物重量
比为0.1‑1.0，优选1:0.5；所述去离子水体积用量以式II化合物重量计为2‑10mL/g，优选4‑
5mL/g；

[0022] (2)化合物Ⅴ的制备：将式Ⅳ化合物加入二氯甲烷和氯化亚砜中，在45℃下回流反应2小时后用旋转蒸发仪除去反应溶剂，得到式Ⅴ化合物，无需进一步分离纯化；所述二氯
甲烷总体积用量以式Ⅳ化合物重量计为100‑300mL/g，优选 200mL/g；所述氯化亚砜体积用
量以式Ⅳ化合物重量计为1‑10mL/g，优选5mL/g；

[0023] (3)化合物I的制备：加入二氯甲烷溶解步骤(2)全部式Ⅴ化合物，随后缓慢滴加用二氯甲烷和三乙胺溶解的9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚(β‑咔啉)，室温下搅拌， TLC监测反应进程
(展开剂：石油醚/乙酸乙酯体积比为1/1)，反应结束后用旋转蒸发仪除去反应溶剂，加入体
积浓度50％乙酸乙酯水溶液进行萃取，水相再用乙酸乙酯萃取(优选3次)，乙酸乙酯相用饱
和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，硅胶柱层析(洗脱剂为体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯)，
收集Rf值为0.3的组分，浓缩至干，得到式I化合物；所述二氯甲烷总体积用量以式Ⅳ化合物
重量计为10‑100 mL/g，优选41mL/g；所述三乙胺体积用量式以Ⅳ化合物重量计为0.1‑
1.0mL/g，优选0.5mL/g；所述9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚与式Ⅳ化合物重量比为1：0.5‑1.5，优选 
1:0.8。

[0024] 本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物在制备肿瘤细胞增殖抑制剂中的应用。

[0025] 进一步，所述肿瘤细胞包括A549人非小细胞肺癌细胞、HepG2人肝癌细胞、 MCF‑7人乳腺癌细胞、Hala人宫颈癌细胞、Caco‑2人克隆结肠腺癌细胞或HCT‑116人结肠癌细胞。

[0026] 进一步，肿瘤细胞为A549人非小细胞肺癌细胞时，R为4‑MeO、2‑NO2、 4‑NO2、2,4‑di‑F；肿瘤细胞为HepG2人肝癌细胞或MCF‑7人乳腺癌细胞时，R 为4‑MeO、4‑Cl、4‑NO2；肿瘤
细胞为Hala人宫颈癌细胞时，R为4‑MeO、4‑Cl、 2‑NO2、4‑NO2；肿瘤细胞为Caco‑2人克隆结肠
腺癌细胞时，R为4‑MeO、3‑F、 2,4‑F；肿瘤细胞为HCT‑116人结肠癌细胞时，R为4‑MeO、3‑F、
2‑Cl、4‑Cl、 4‑NO2。

[0027] 本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

[0028] 进一步，所述抗肿瘤药物为治疗非小细胞肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠腺癌或结肠癌的药物。

[0029] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0030] 本发明公开一种结构新颖的呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物，具有良好的生物活性，对多种癌细胞的增殖活性有明显的抑制活性。所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物的制
备方法简单，产率较高。所述呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物在临床上可作为治疗包括非小
细胞肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠腺癌和结肠癌在内的恶性肿瘤药物，拓展了呋喃和咔
啉类结构在肿瘤抑制剂方面的应用前景。

附图说明

[0031] 图1为实施例1中目标产物(Ⅰ‑1)核磁氢谱图，仪器型号Bruker Avance DRXspectrometer at 600MHz。

[0032] 图2为实施例1中目标产物(Ⅰ‑1)核磁碳谱图，仪器型号Bruker Avance DRXspectrometer at 600MHz。

具体实施方式

[0033] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。

[0034] 本发明所述室温为25‑30℃。

[0035] 实施例1：(5‑(4‑甲氧基苯基)呋喃‑2‑基)(9H‑吡啶并[3,4‑b]吲哚‑9‑基)甲酮(I‑1) 的制备

[0036]

[0037] (1)化合物Ⅳ‑1的制备

[0038] 在250mL的单口瓶中加入5.6g对甲氧基苯胺(II‑1)以及30mL的质量浓度15％的盐酸水溶液，置于冰水混合物中充分搅拌直至对甲氧基苯胺完全溶解。随后 0～5℃滴加25mL
的质量浓度30％的亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后，搅拌15分钟，获得含(Ⅲ‑1)化合物的反应
液。往含(Ⅲ‑1)化合物的反应液中加入 5.6g(0.05mol)2‑呋喃甲酸的30ml丙酮溶液和3g氯
化铜二水合物的20mL去离子水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温下反应16小时。反
应结束后，抽滤分离出悬浮的固体，滤饼用水洗涤后再用饱和碳酸氢钠水溶液溶解至pH为7
～ 8，随后加入盐酸酸化直至无固体析出，最终过滤，收集滤饼，80℃干燥后，得到棕黄色固
体5.34g，即为5‑(4‑甲氧基苯基)呋喃‑2‑羧酸(Ⅳ‑1)，质量产率51.6％。产物无需进一步纯
化，可直接用于下一步反应。

[0039] (2)化合物(Ⅴ‑1)的制备

[0040] 在100mL的两口烧瓶里加入200mg的5‑(4‑甲氧基苯基)呋喃‑2‑羧酸(Ⅳ‑1) 和20mL的二氯甲烷和1mL(13mmol)的氯化亚砜，在45℃下回流反应2小时后用旋转蒸发仪除去
反应溶剂，得到褐色油状物Ⅴ‑1，化合物Ⅴ‑1对水敏感，无需进一步分离纯化；

[0041] (3)化合物(I‑1)的制备

[0042] 加入6.4mL的二氯甲烷溶解步骤(2)全部化合物Ⅴ‑1。随后缓慢滴加用2ml 二氯甲烷和0.1mL三乙胺溶解的168.2mg(1mmol)9H‑吡啶[3,4‑b]吲哚，室温下搅拌，TLC监测反应
进程(展开剂：石油醚/乙酸乙酯体积比为1/1)。反应结束后旋蒸除去反应溶剂，加入10mL水
和10mL乙酸乙酯进行萃取，水相再用乙酸乙酯 (10mL)萃取3次，合并乙酸乙酯相，饱和食盐
水洗涤后无水硫酸钠干燥。最后硅胶柱层析(洗脱剂为体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯)，收
集Rf值为0.3的组分，浓缩至干，得到160mg的黄色固体，即为化合物I‑1，质量产率44.9％，
核磁氢谱见图1，核磁碳谱见图2。

[0043] 同样条件下，分别将步骤(1)中II‑1中4‑MeO替换为表1中R；分别制备得到产物I‑2～I‑13，详情见表1和表2。

[0044] 表1式Ⅰ所示化合物的理化常数及高分辨质谱数据

[0045]

[0046] 表2式I所示化合物的核磁共振氢谱和核磁共振碳谱数据

[0047]

[0048]

[0049]

[0050] 实施例2、式Ⅰ所示呋喃甲酰胺基β‑咔啉类化合物对肿瘤细胞的细胞毒性

[0051] 1、人非小细胞肺癌细胞A549

[0052] 细胞株：人非小细胞肺癌细胞A549，购自购自南京凯基生物科技发展有限公司。

[0053] 受试化合物：实施例1制备的式I‑1～I‑13化合物，用PBS(购自碧云天生物，上海)配制成浓度10mM的溶液。

[0054] 试验方法：采用CCK‑8(四唑单钠盐)法，进行化合物的抗细胞增殖活性试验。

[0055] A549细胞用含10％小牛血清的RPMI 1640培养基在37℃、5％CO2饱和湿度的条件下培养。取对数生长期的细胞，加入10％小牛血清(购自Gbico)的 RPMI 1640培养基(购自
5
Gbico)，以1×10/mL密度接种于96孔培养板中，每孔100μL，在37℃、5％CO2饱和湿度的条件
下培养，分为对照组、空白组、实验组。实验组中加入不同的受试化合物，终浓度分别为50μ
M、25μM、5μM、1μM、 0.5μM、0.1μM；空白组给予等体积的PBS，对照组分别加入50μM、25μM、5μ
M、 1μM、0.5μM、0.1μM、0.01μM的多柔比星(dox)和喜树碱(CPT)。培养48h，加入10μL CCK‑8
工作液(购自碧云天生物，上海)，放入恒温箱孵育20min后，在酶标仪上于波长450nm处读取
吸光度，计算化合物对细胞增殖的抑制率，结果见表3。

[0056] 根据下式计算抑制率:

[0057] 抑制率＝(对照组OD值‑实验组OD值)/(对照组OD值‑空白组OD值)×100％

[0058] 由表3数据可知：针对A549细胞，I‑1、I‑8、I‑10、I‑11有较强的细胞毒作用，其它化合物基本没有明显细胞毒活性。

[0059] 2、其他肿瘤细胞

[0060] 将步骤1中A549细胞分别替换为HepG2人肝癌细胞、MCF‑7人乳腺癌细胞、Hala人宫颈癌细胞、Caco‑2人克隆结肠腺癌细胞和HCT‑116人结肠癌细胞 (均购自南京凯基生物科
技发展有限公司)，每种细胞培养时均按常规方法，在培养基中添加含10％小牛血清，其中
HepG2培养基为1640培养基；MCF‑7培养基为1640培养基；Hala培养基为DMEM培养基(购自
Gibco)；Caco‑2培养基为DMEM培养基(购自Gibco)；HCT‑116培养基为1640培养基。其他操作
同步骤1，结果见表3所示，表明化合物Ⅰ‑1有较为广谱的抗癌细胞增殖活性，有开发为抗肿
瘤药物的前景。

[0061] 表3式Ⅰ所示化合物及两个阳性对照药对六种癌细胞的IC50(μM)测定

[0062]

[0063]