新型萘酰亞胺衍生物合成研究

吳愛斌 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

新型萘酰亞胺衍生物合成研究

吳愛斌 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

合成了一系列新型的萘酰亞胺-亮氨酸加合物，利用紅外光譜、核磁共振氫/碳譜和高分辨質(zhì)譜等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)，并利用MTT法和SRB法對(duì)其抗腫瘤活性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，該系列化合物對(duì)所測(cè)試的6種腫瘤細(xì)胞株(HeLa、A549、P388、HL-60、MCF-7、A375)表現(xiàn)出較好的增長(zhǎng)抑制活性，IC50值為10-6～10-5M。

萘酰亞胺；亮氨酸；加合物；抗腫瘤

眾所周知，氨基酸是細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的重要的起始原料，也是蛋白質(zhì)合成中的重要砌塊，更為重要的是，氨基酸可以促進(jìn)藥物在細(xì)胞中的吸收[12]。因此，促進(jìn)具有生物功能的親酯性分子透過細(xì)胞膜而發(fā)揮藥效，一個(gè)可行方法就是將其與氨基酸結(jié)合[11]。亮氨酸具有柔性的異戊基碳鏈，該碳鏈與具有生物活性的N,N-二甲氨基乙基鏈在結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性。為此，筆者選擇將萘酰亞胺與亮氨酸結(jié)合來設(shè)計(jì)新型的抗腫瘤化合物，以期獲得具有不同功能的或具有改良生物活性的衍生物。

1 試驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

WRS-1A顯微數(shù)字熔點(diǎn)儀，溫度計(jì)未經(jīng)校正；BS-210S萬分子一電子天平(德國Sartorius公司)；Perkin-Elmer 2000 FTIR紅外光譜儀；Brucker AM-400核磁共振儀；HPLC-Q-Tof MS質(zhì)譜儀；Leica6800熒光酶標(biāo)儀；4-硝基-1,8-萘酐購于Sigma Aldrich公司，緩沖溶液為二次水配制；其他所用試劑均為國產(chǎn)分析純?cè)噭恢V硅膠為青島海洋化工廠產(chǎn)品(200～300目)。

1.2化合物的合成

目標(biāo)化合物5a-c的合成路線如圖1所示。4-硝基-1,8-萘酐(化合物1)在乙醇中與L-亮氨酸甲酯鹽酸鹽反應(yīng)得中間體2，繼而在DMF中與N,N-二甲基氨基乙二胺反應(yīng)得化合物3，化合物3在堿性條件下水解得到關(guān)鍵中間體4，最后再與不同的芳胺發(fā)生縮合反應(yīng)得到目標(biāo)化合物5a-c。所合成的化合物均經(jīng)過IR(紅外光譜)、1H NMR(核磁共振H譜)、13C NMR(核磁共振C-13譜)和HRMS(高分辨質(zhì)譜)表征，結(jié)構(gòu)正確。

1.3腫瘤細(xì)胞增長(zhǎng)抑制活性測(cè)試

離體腫瘤細(xì)胞增長(zhǎng)抑制活性測(cè)試由國家新藥篩選中心和華東理工大學(xué)藥學(xué)院共同完成。采用四氮唑鹽(microculture tetrozolium, MTT)還原法[13]對(duì)人宮頸癌細(xì)胞HeLa、小鼠白血病細(xì)胞P388、人白血病細(xì)胞HL-60、人乳腺癌細(xì)胞MCF-7和人惡性黑色素癌細(xì)胞A375等腫瘤細(xì)胞株進(jìn)行離體細(xì)胞毒性測(cè)試，采用磺酰羅丹明B(sulforhodamine, SRB)蛋白染色法[14]對(duì)人肺癌細(xì)胞株A549進(jìn)行離體細(xì)胞毒性測(cè)試，然后利用熒光酶標(biāo)儀分別測(cè)定OD570值和520nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度A值，通過式(1)和式(2)分別進(jìn)行計(jì)算得到被測(cè)物對(duì)癌細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制率。

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線

(1)

(2)

2 結(jié) 果

2.1化合物純化

目標(biāo)化合物通過親核加成、取代、堿解及脫水反應(yīng)4步得到，其中取代和脫水反應(yīng)產(chǎn)率的高低對(duì)成功地得到目標(biāo)化合物具有決定性影響。在合成過程中，筆者曾嘗試以4-溴-1,8-萘酐為起始原料合成，但是在其芳香親核取代脫去HBr的反應(yīng)中，則需要較高的溫度(約～120 ℃)[15]，會(huì)造成副產(chǎn)物的增多而對(duì)后續(xù)的分離純化工作產(chǎn)生不利影響，因此選擇從4-硝基-1,8-萘酐出發(fā)，采用反應(yīng)條件更溫和的室溫脫HNO2反應(yīng)。另外，脫水反應(yīng)中的溶劑必須是經(jīng)過嚴(yán)格處理而絕對(duì)無水的，脫水效果以EDCI為最佳，采用DCC脫水則僅得到～30%左右的產(chǎn)率。

化合物分子具有大的平面剛性結(jié)構(gòu)而有較強(qiáng)烈的熒光，分子間易發(fā)生聚集而呈粉末狀，通過一般的重結(jié)晶方法難以提純且存在較大的損失，因此每一步反應(yīng)后均采用硅膠柱色譜分離的方法(通常為2次)而得到高純度的化合物。

2.2化合物的結(jié)構(gòu)表征

(1)4-甲基-2-(6-硝基-1,3-二氧-1-氫-苯并異喹啉-2(3-氫)-基)戊酸甲酯 (化合物2)。化合物1(300mg, 1.234mmol)、L-亮氨酸甲酯鹽酸鹽(269mg, 1.480mmol)和Et3N(150mg, 1.480mmol)置于25ml單口燒瓶中，加入5ml乙醇，N2保護(hù)下攪拌回流反應(yīng)60min后，冷卻，濃縮。所得固體經(jīng)硅膠柱分離(CH2Cl2∶CH3OH, 60∶1,V/V)，得411mg橙黃色固體2(90%)。熔點(diǎn)：105.2～107.3℃；1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 8.863 (d,J= 8.8Hz,1H), 8.753(d,J= 7.2Hz,1H), 8.707(d,J=8.0Hz,1H), 8.420(d,J= 8.0Hz,1H),8.012 (t,J=8.0Hz,1H), 5.774 (q,J1= 4.0Hz,J2= 8.8Hz,1H), 3.732(s, 3H), 2.282～2.214(m, 1H), 2.150～2.082 (m, 1H), 1.584 (s, br, 1H), 1.014 (d,J= 6.0Hz, 3H), 0.933 (d,J= 6.0Hz, 3H);MS (EI+) calcd for C19H18N2O6[M+] 370.4, found 370.1。

(2)2-(6-(2-(二甲基氨基)乙基氨基)-1,3-二氧-1-氫-苯并異喹啉-2(3-氫)-基)-4-甲基戊酸甲酯 (化合物3)?；衔?(200mg, 0.540mmol)溶解于2ml DMF中，加入N,N-二甲氨基乙二胺(476mg, 5.400mmol)，N2保護(hù)下室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h后，濃縮。所得固體經(jīng)硅膠柱分離(CH2Cl2∶CH3OH, 40∶1,V/V)，得134mg橙色固體2(60%)。熔點(diǎn)：57.5～59.5℃；1H NMR (400MHz, CDCl3): δ8.576 (d,J=7.2Hz, 1H), 8.461(d,J= 8.4Hz,1H), 8.179(d,J= 8.4Hz, 1H), 7.633(t,J=8.4Hz,1H), 6.678(d,J= 8.4Hz, 1H), 6.372(s, br, 1H),5.798 (q,J1= 4.8Hz,J2= 9.2 Hz, 1H), 3.703(s, 3H), 3.396 (q,J1= 4.8Hz,J2=11.2Hz, 2H), 2.750(t,J= 6.0Hz, 2H), 2.350(s, 6H), 2.258～2.187 (m, 1H), 2.142～2.071 (m, 1H), 1.633～1.532 (m, 1H), 1.011 (d,J=6.4Hz, 3H), 0.916 (d,J= 6.8Hz, 3H); MS (EI+) calcd for C23H29N3O4[M+] 411.5, found 412.2。

(3)2-(6-(2-(二甲基氨基)乙基氨基)-1,3-二氧-1-氫-苯并異喹啉-2(3-氫)-基)-4-甲基戊酸 (化合物4)?；衔?(223mg, 0.540mmol)溶解于THF/MeOH/H2O 4∶1∶1(V/V/V)，加入LiOH·H2O (45mg, 1.080mmol)，升溫至50℃，反應(yīng)12h后濃縮至原體積的一半，加入1M HCl中和至中性，產(chǎn)生大量沉淀，過濾，真空干燥得206mg橙色固體5(96%)。熔點(diǎn)：205.5～207.5℃；1H NMR (400MHz, DMSO-d6):δ8.738 (d,J= 8.4Hz, 1H), 8.442(d,J= 7.2Hz, 1H), 8.278 (d,J= 8.4Hz, 1H), 7.861(s, br, 1H), 7.703 (t,J= 8.0Hz, 1H), 6.859(d,J= 8.8Hz, 1H), 5.547(d,J= 6.8Hz,1H), 3.623(d,J= 5.2Hz, 2H), 2.957(s, br, 2H), 2.491 (s, 6H), 2.010 (t,J=6.8Hz, 2H), 1.449～1.384 (m, 1H), 0.903 (d,J= 6.4Hz, 3H), 0.819(d,J= 6.8Hz, 3H);13C NMR (100MHz, DMSO-d6):δ172.27, 164.05, 163.17, 150.99, 135.06, 131.61, 129.95, 129.53, 125.00, 122.02, 120.70, 108.12, 104.70, 56.25, 51.41, 44.45, 38.18, 25.46, 23.53, 22.43; MS (EI+) calcd for C22H27N3O4[M+] 397.5, found 398.2。

(4)目標(biāo)化合物5a-c。化合物4(50mg, 0.126mmol)溶解于2ml CHCl3中，加入各種取代的芳胺 (0.126mmol)、EDCI (48mg, 0.252mmol)、DMAP (31mg, 0.252mmol)，N2保護(hù)下室溫?cái)嚢璺磻?yīng)48h后，濃縮。所得固體經(jīng)硅膠柱分離 (CH2Cl2∶CH3OH, 30∶1,V/V)，得橙色至黃褐色固體5a-c (55%～65%)。

5a：N-(4-(4-氨基苯基砜基)苯基)-2-(6-(2-(二甲基氨基)乙基氨基)-1,3-二氧-1-氫-苯并異喹啉-2(3-氫)-基)-4-甲基戊酰胺。粘稠的橙色固體，產(chǎn)率：65%；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6):δ 9.837 (s, 1H), 8.667 (d,J= 8.4Hz, 1H), 8.429 (d,J= 7.2Hz, 1H), 8.249(d,J= 8.8Hz, 1H), 7.942(s, 1H), 7.721～7.655 (m, 5H), 7.471 (d,J= 8.4Hz, 2H), 6.803 (d,J= 8.8Hz, 1H), 6.577(d,J= 8.8Hz, 2H), 6.093 (s, 2H), 5.595 (q,J1= 5.2Hz,J2= 8.8Hz, 1H), 3.480 (dd,J1= 6.0Hz,J2= 12Hz, 2H), 2.575 (t,J= 6.8Hz, 2H), 2.220(s, 6H), 2.185～2.151 (m, 1H), 1.887～1.817 (m, 1H), 1.465～1.398 (m, 1H), 0.914 (d,J= 6.4Hz, 3H), 0.824(d,J= 6.4Hz, 3H);13C NMR (100MHz, DMSO-d6):δ169.58, 164.48, 163.43, 153.82, 151.08, 143.37, 137.38, 134.97, 131.37, 130.27, 129.57, 128.99, 127.80, 126.54, 124.81, 122.74, 120.57, 120.45, 113.39, 108.34, 104.32, 57.36, 52.79, 45.79, 41.44, 38.02, 25.29, 23.60, 22.63; FTIR (KBr, cm-1): 3355, 2948, 2859, 1680, 1647, 1580, 1535, 1450, 1357, 1290, 1242, 1142, 1101, 830, 771, 682, 548; HRMS (ES+) calcd for C34H37N5O5SNa ([M+Na])+650.2413, found 650.2392。

5b：N-(4’-氨基-3,3’-二甲氧基雙苯基-4-基)-2-(6-(2-(二甲基氨基)乙基氨基)-1,3-二氧-1-氫-苯并異喹啉-2(3-氫)-基)-4-甲基戊酰胺。粘稠的黃褐色固體，產(chǎn)率：55%；1H NMR (400MHz, CDCl3): δ8.547 (d,J= 7.2Hz, 1H), 8.434-8.402(m, 2H), 8.314 (s, 1H), 8.231(d,J=8.4Hz, 1H), 8.023 (s, 1H), 7.593 (t,J= 8.0Hz, 1H), 7.113 (dd,J1= 1.6Hz,J2= 8.4Hz, 1H), 6.995～6.974 (m, 3H), 6.748 (d,J= 8.4Hz, 1H), 6.624 (d,J= 8.4Hz, 1H), 6.491 (s, 1H), 5.952(dd,J1= 6.0Hz,J2= 8.8Hz, 1H), 3.911 (s, 3H), 3.791(s, 3H), 3.394 (dd,J1= 4.8 Hz,J2= 10.4Hz, 2H), 2.764 (t,J= 6.0Hz, 2H), 2.361 (s, 6H), 2.322～2.215 (m, 2H), 1.687～1.620 (m, 1H), 1.053 (d,J= 6.8Hz, 3H), 0.989 (d,J= 6.8Hz, 3H);13C NMR (100MHz, CDCl3):δ168.33, 164.72, 164.04, 149.99, 148.25, 147.48, 137.23, 135.54, 135.09, 131.79, 131.63, 130.00, 127.03, 126.33, 124.67, 122.57, 120.33, 120.06, 119.57, 119.19, 115.03, 109.49, 109.30, 108.45, 104.40, 67.96, 56.84, 55.93, 55.60, 54.06, 44.95, 40.17, 37.84, 25.79, 23.23, 22.33; FTIR (KBr, cm-1): 3355, 2955, 2859, 1680, 1647, 1576, 1535, 1509, 1450, 1357, 1238, 1112, 1031, 774; HRMS (ES+) calcd for C36H41N5O5Na ([M+Na])+646.3005, found 646.3005。

5c：2-(6-(2-(二甲基氨基)乙基氨基)-1,3-二氧-1-氫-苯基異喹啉-2(3-氫)-基)-4-甲基-N-(4-磺酰氨基苯基)戊酰胺。橙紅色固體，產(chǎn)率：60%；熔點(diǎn)：136.6～138.6℃；1H NMR (400MHz, DMSO-d6):δ 9.835 (s, 1H), 8.701 (d,J= 8.4Hz, 1H), 8.468 (d,J= 7.6Hz, 1H), 8.287 (d,J=8.4Hz, 1H), 7.786 (s, br, 1H), 7.751～7.690 (m, 5H), 7.202(s, 2H), 6.879 (d,J= 8.8Hz, 1H), 5.631 (dd,J1= 4.8 Hz,J2= 9.2Hz, 1H), 3.659 (d,J= 4.8Hz,2H), 3.062(s, br, 2H), 2.596(s, br, 4H), 2.596 (s, 6H), 2.245～2.176(m, 1H), 1.940～1.871 (m, 1H), 1.488～1.404 (m, 1H), 0.926 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.840(d,J= 6.4Hz, 3H);13C NMR (100MHz, DMSO-d6):δ 169.43, 164.51, 163.81, 150.69, 142.54, 138.73, 134.79, 131.44, 130.18, 129.18, 126.73, 124.98, 122.79, 120.79, 120.20, 109.07, 104.58, 52.89, 44.19, 37.45, 25.35, 23.62, 22.60; FTIR (KBr, cm-1): 3281, 3096, 2948, 2859, 1680, 1648, 1580, 1535, 1450, 1361, 1242, 1153, 830, 774; HRMS (ES+) calcd for C28H34N5O5S ([M+H])+552.2281, found 552.2244。

3 性能評(píng)價(jià)

圖2 目標(biāo)化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞株的增長(zhǎng)抑制活性

目標(biāo)化合物對(duì)6種不同的腫瘤細(xì)胞株(HeLa、A549、P388、HL-60、MCF-7和A375)的細(xì)胞毒性見圖2。IC50值表示抑制細(xì)胞增長(zhǎng)達(dá)50%時(shí)所需要的藥物濃度。從圖2中可以看出，該類化合物對(duì)所測(cè)試的腫瘤細(xì)胞株均表現(xiàn)出較好的增長(zhǎng)抑制活性?；衔?a、5b和5c分別對(duì)MCF-7、A375和A375細(xì)胞株表現(xiàn)出最強(qiáng)的增長(zhǎng)抑制活性，IC50值分別為8.6、6.5和6.6μM，而對(duì)不同的腫瘤細(xì)胞株HeLa、A549、P388、HL-60、MCF-7和A375而言，最高活性的化合物則分別為5b(HeLa)、5a(A549)、5c(P388)、5c(HL-60)、5a(MCF-7)和5b(A375)。很明顯，連接在亮氨酸羧基部分的芳胺取代基，對(duì)化合物的生物活性和選擇性產(chǎn)生明顯的差異。當(dāng)取代基為鄰連二茴香胺和磺胺時(shí)，化合物對(duì)所測(cè)試的腫瘤細(xì)胞珠表現(xiàn)出較好的活性。由此可見，在萘酰亞胺的2-位是一個(gè)很關(guān)鍵的活性位點(diǎn)，合適的取代基的引入可以明顯提高或改進(jìn)化合物的抗腫瘤選擇性[16]；而且，其6-位上N,N-二甲基氨基乙二胺基的引入則可以顯著提高化合物的細(xì)胞毒性，可能的解釋是其側(cè)鏈上的叔胺N原子在生理?xiàng)l件下發(fā)生一定程度的質(zhì)子化，而質(zhì)子化后的銨鹽可以與DNA的堿基之間形成氫鍵，氫鍵的形成對(duì)于化合物細(xì)胞毒性的提高具有一定的促進(jìn)作用[17,18]。

4 結(jié) 語

一個(gè)化合物的抗腫瘤活性是由多種因素共同決定的，如化合物對(duì)細(xì)胞膜的通透性、與蛋白的鍵合和轉(zhuǎn)運(yùn)能力、與DNA的結(jié)合能力以及藥物代謝等因素都對(duì)其抗腫瘤活性有著重要的影響，只有當(dāng)這些影響因素有效地組合平衡之后，才有可能獲得高效的抗腫瘤化合物[19]。因此，對(duì)萘酰亞胺-亮氨酸加合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾可以獲得性能優(yōu)越的抗腫瘤化合物，很大程度上取決于對(duì)其側(cè)鏈取代基的結(jié)構(gòu)和構(gòu)型的改造[16]。該系列化合物進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化正在進(jìn)行中。

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[編輯] 洪云飛

O622.62

A

1673-1409(2009)02-N029-05

2009-02-04

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(90713026/C0508)。

吳愛斌(1973-), 男, 1995年大學(xué)畢業(yè)，講師，博士生,現(xiàn)主要從事有機(jī)合成和應(yīng)用化學(xué)方面的研究工作。