異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物的合成及其抗白血病細胞增殖活性

盧 玉, 黎 崢, 田民義, 劉雄利, 張 敏

(貴州大學(xué) 西南藥食兩用資源開發(fā)利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，貴州 貴陽 550025)

根據(jù)藥物設(shè)計的活性骨架拼接和遷越原理[1]，兩種或以上天然產(chǎn)物骨架的拼接是開發(fā)潛在藥物分子的一種有效的策略。因此，構(gòu)建基于天然產(chǎn)物優(yōu)勢骨架導(dǎo)向的以及含有三維空間立體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜小分子在藥物活性研究中具有重要的意義。色滿酮骨架也普遍存在天然產(chǎn)物和藥物分子中。例如: 天然產(chǎn)物分子elaeocarpine， tephrosin和12a-hydroxy-a-toxicarol共享一個色滿酮骨架單元，這些化合物在解除病痛、經(jīng)濟發(fā)展中起著重大作用[2-4]。螺環(huán)氧化吲哚廣泛存在天然產(chǎn)物和合成藥物分子中[5-7]，例如，天然產(chǎn)物活性小分子Satavaptan 表現(xiàn)明顯的生物活性。異噁唑基團也普遍存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中[8-11]。如Cloxacillin, Muscimol, Isoxicam和Leflunomide等，吸引了許多化學(xué)工作者及醫(yī)藥化學(xué)團隊的廣泛關(guān)注，在生物制藥領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值。因此，將異噁唑和色滿酮骨架拼接到螺環(huán)氧化吲哚骨架上，合成一系列具備潛在生物活性的異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物，可以為生物活性篩選提供物質(zhì)基礎(chǔ)，對藥物的篩選和制藥行業(yè)具有重要的應(yīng)用價值。

Scheme 1

以色酮-氧化吲哚C3合成子1與硝基異噁唑苯乙烯2，在相轉(zhuǎn)移催化劑堿性作用下，色酮-氧化吲哚C3合成子1與硝基異噁唑苯乙烯2首先發(fā)生γ-位區(qū)域選擇性Michael加成，再發(fā)生分子內(nèi)Michael加成環(huán)化反應(yīng)，獲得合成了8個新穎的異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物3a～3h，產(chǎn)率42%～58%，dr值>20/1, 其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，該化合物骨架含有連續(xù)5個立體中心，其中包含一個螺環(huán)季碳中心，可以為生物活性篩選提供物質(zhì)基礎(chǔ)。采用MTT法研究了3a～3h對人白血病細胞(K562)的體外抗增殖活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數(shù)字熔點儀；Bruker-400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標); MicroTMQ-TOF型高分辨質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成(以3a為例)

在反應(yīng)管中依次加入氧化吲哚-色酮合成子1a44.5 mg(0.10 mmol)，(E)-硝基異惡唑烯烴化合物2a38.7 mg(0.15 mmol)，催化劑TBAB 6.44 mg(20 mol%， 0.02 mmol),催化劑Na2CO31.59 mg(15 mol%， 0.15 mmol) 和1.0 mL二氯甲烷溶液，室溫中攪拌反應(yīng)3 d(TLC檢測)。粗品經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)= 8/1)]純化得化合物3a33.0 mg。

用類似的方法合成3b～3h。

3a: 白色固體，產(chǎn)率47%, m.p.136.8～137.2 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.20(s, 3H), 2.23(s, 3H), 2.50(s, 3H), 3.71(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.65(d,J=16.0 Hz, 1H), 4.80～4.87(m, 2H), 5.30(d,J=16.0 Hz, 1H), 5.46～5.52(m, 1H), 6.52(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.63(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.69～6.72(m, 1H), 6.80(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.96～7.00(m, 2H), 7.04(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.22～7.26(m, 1H), 7.33～7.36(m, 2H), 7.42～7.45(m, 1H), 7.50(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.61(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.82(s, 1H);13C NMRδ: 10.2, 18.8, 20.0, 44.0, 44.5, 50.4, 52.7, 58.3, 83.9, 109.2, 113.5, 119.1, 121.3, 121.4, 121.9, 125.7, 126.0, 126.4, 126.6, 127.0, 127.8, 128.4, 128.8, 130.5, 131.3, 134.3, 136.4, 136.7, 137.5, 142.8, 155.1, 159.5, 170.2, 177.4, 187.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C38H30N3O6BrNa{[M+Na]+} 726.1210, found 726.1213。

3b: 白色固體,產(chǎn)率55%, m.p. 112.1～112.5 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.23(s, 3H), 3.78(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.67～4.77(m, 2H), 5.23～5.29(m, 2H), 5.59～5.65(m, 1H), 6.53(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.64(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.70～6.73(m, 1H), 6.88(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.97～7.01(m, 1H), 7.16～7.35(m, 7H), 7.47(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.68(d,J=2.4 Hz, 1H), 7.82～7.84(m, 1H);13C NMRδ: 10.3, 43.9, 45.0, 50.1, 53.0, 57.9, 83.1, 109.2, 118.8, 125.6, 126.3, 126.6, 127.1, 127.8, 128.3, 129.0, 142.7, 154.9, 159.0, 169.7, 177.3, 187.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C36H25N3O6Cl2Na{[M+Na]+} 688.1013, found 688.1012。

3c: 白色固體,產(chǎn)率45%, m.p.239.7～240.1 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.22(s, 3H), 2.55(s, 3H), 3.75(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.69(d,J=16.0 Hz, 1H), 4.84～4.92(m, 2H), 5.30(d,J=16.0 Hz, 1H), 5.50～5.56(m, 1H), 6.52(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.64(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.69～6.73(m, 1H), 6.89～6.99(m, 3H), 7.13～7.15(m, 2H), 7.21～7.26(m, 2H), 7.32～7.38(m, 3H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.73～7.76(m, 2H);13C NMRδ: 10.3, 19.0, 43.9, 44.8, 50.5, 53.0, 58.7, 83.8, 109.1, 117.1, 120.8, 121.3, 121.4, 125.8, 126.3, 126.4, 126.5, 126.8, 127.8, 129.6, 134.9, 155.1, 160.5, 170.4, 177.6, 188.9; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C37H29N3O6Na{[M+Na]+} 634.1949, found 634.1948。

3d: 白色固體，產(chǎn)率57%, m.p.84.9～85.3 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.02(s, 3H), 2.25(s, 3H), 3.79(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.68～4.76(m, 2H), 5.20～5.30(m, 2H), 5.62～5.68(m, 1H), 6.39(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.44(s, 1H), 6.76～6.78(m, 1H), 6.91～6.95(m, 2H), 7.15～7.24(m, 2H), 7.27～7.41(m, 5H), 7.47(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.73～7.75(m, 1H), 7.85～7.87(m, 1H);13C NMRδ: 10.2, 19.8, 43.8, 45.1, 50.2, 53.3, 58.0, 82.9, 108.8, 117.1, 126.3, 126.5, 127.1, 127.8, 128.2, 128.6, 128.9, 134.4, 135.0, 154.9, 160.5, 170.1, 177.4, 188.9; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C37H28N3O6ClNa{[M+Na]+} 668.1559, found 668.1563。

3e: 白色固體，產(chǎn)率48%, m.p.284.5～284.9 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.35(m, 3H), 2.24(s, 3H), 3.67(d,J=13.6 Hz, 1H), 3.78～3.83(m, 2H), 4.71(d,J=10.4 Hz, 1H), 4.90～4.95(m, 1H), 5.59～5.65(m, 1H), 6.61(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.72(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.75～6.79(m, 1H), 6.90～6.94(m, 2H), 7.00～7.04(m, 1H), 7.11～7.17(m, 2H), 7.20～7.25(m, 1H), 7.36～7.39(m, 1H), 7.67～7.69(m, 2H);13C NMRδ: 10.3, 11.0, 34.2, 42.0, 48.9, 52.9, 58.3, 81.2, 107.9, 115.0(d,JCF=22.0 Hz), 117.0, 120.5, 120.9, 121.0, 121.6, 124.1, 126.2, 126.3, 128.0, 128.4, 135.0, 142.6, 154.9, 160.3(d,JCF=246.1 Hz), 161.4, 170.0, 176.6, 188.9;HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6FNa{[M+Na]+} 576.1541, found 576.1538。

Scheme 2

3f: 白色固體，產(chǎn)率58%, m.p.97.8～98.4 ℃， >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.36(m, 3H), 2.25(s, 3H), 3.73(d,J=13.2 Hz, 1H), 3.79～3.84(m, 2H), 4.67(d,J=10.0 Hz, 1H), 5.22～5.27(m, 1H), 5.54～5.60(m, 1H), 6.62(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.72～6.79(m, 2H), 6.89～6.93(m, 2H), 7.07～7.15(m, 2H), 7.32～7.38(m, 2H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.65～7.68(m, 1H), 7.86(d,J=7.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.3, 11.1, 34.2, 47.8, 50.1, 53.1, 58.1, 83.3, 107.9, 117.1, 120.5, 120.8, 121.1, 121.7, 126.1, 126.2, 127.7, 127.9, 128.4, 128.5, 132.3, 135.0, 154.9, 160.5, 170.0, 176.8, 189.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0741。

3g: 白色固體，產(chǎn)率46%, m.p.118.3～118.7 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.36(m, 3H), 2.25(s, 3H), 3.62(d,J=13.2 Hz, 1H), 3.78～3.84(m, 2H), 4.43～4.49(m, 1H), 4.64(d,J=10.8 Hz, 1H), 5.50～5.56(m, 1H), 6.58(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.71～6.79(m, 2H), 6.91～6.95(m, 2H), 7.12～7.15(m, 1H), 7.19～7.22(m, 2H), 7.37～7.40(m, 2H), 7.49(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.63(s, 1H), 7.68(d,J=7.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.3, 11.0, 34.3, 49.1, 49.8, 52.8, 58.5, 81.6, 108.0, 117.0, 120.5, 121.0, 121.5, 125.5, 126.3, 128.5, 129.9, 130.3, 130.5, 135.1, 138.5, 155.1, 160.3, 169.8, 176.6, 188.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0745。

3h: 白色固體，產(chǎn)率42%, m.p.136.8～137.2 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.25(s, 3H), 2.51(s, 3H), 3.29(s, 3H), 3.64(d,J=13.1 Hz, 1H), 4.70(d,J=10.8 Hz, 1H), 4.80～7.83(m, 1H), 5.40～5.45(m, 1H), 6.59～6.61(m, 1H), 6.73～6.80(m, 3H), 6.96(s, 1H), 7.00～7.03(m, 2H), 7.13～7.17(m, 1H), 7.42～7.45(m, 1H), 7.58～7.60(m, 1H), 7.78(s, 1H);13C NMRδ: 10.8, 18.7, 24.7, 45.2, 51.2, 51.6, 59.2, 84.8, 106.9, 113.7, 119.2, 121.5, 121.7, 125.6, 126.2, 127.1, 128.6, 128.8, 130.7, 131.0, 136.7, 136.7, 137.4, 142.5, 156.1, 157.5, 170.3, 176.2, 188.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0741。

1.3 體外抗腫瘤細胞增殖活性

采用MTT法[12-15]測試了3a～3h對K562(人白血病細胞)的體外抗細胞增殖活性, 以順鉑為陽性對照藥。

2 結(jié)果與討論

2. 1 合成

通過對底物擴展，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)在相轉(zhuǎn)移催化劑強堿性的作用下，產(chǎn)率普遍不高。采取降低催化劑的堿性，產(chǎn)率更低。并且，反應(yīng)時間延長也未提高產(chǎn)率。主要因為該反應(yīng)存在一些的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

值得一提的是，雖然在許多情況下產(chǎn)率僅僅為中等水平，但這種方法可以快速獲得結(jié)構(gòu)上有趣的異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物，該化合物骨架含有連續(xù)5個立體中心，其中包含一個螺環(huán)季碳中心，可以為生物活性篩選提供化合物源。

2.2 反應(yīng)機理

基于實驗結(jié)果和文獻[16-17]，推測的可能反應(yīng)機理如下：在相轉(zhuǎn)移催化劑堿性作用下，色酮-氧化吲哚C3合成子1與硝基異噁唑苯乙烯2首先發(fā)生γ-位區(qū)域選擇性Michael加成，再發(fā)生分子內(nèi)Michael加成環(huán)化反應(yīng), 得目標產(chǎn)物異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物3(Scheme 2)。

2.3 抗腫瘤細胞增殖活性

表1為3a～3h對K562的體外抗細胞增殖活性。由表1可見，化合物3b,3d,3f和3g對K562細胞增殖具有一定的抑制活性, 由于在已有的8個活性數(shù)據(jù)中，很難總結(jié)其抗細胞增殖構(gòu)效關(guān)系，但可說明異噁唑色滿酮螺環(huán)氧化吲哚類骨架可以作為先導(dǎo)化合物骨架進一步研究。

表1 3a～3h的體外抗腫瘤活性

3 結(jié)論

合成了8個新穎的異噁唑色滿酮拼接螺環(huán)氧化吲哚類化合物3a～3h，產(chǎn)率42%～58%，dr值>20/1, 其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，該化合物骨架含有連續(xù)5個立體中心，其中包含一個螺環(huán)季碳中心，可以為生物活性篩選提供化合物源。采用MTT法研究了3a～3h對人白血病細胞(K562)的體外抗細胞增殖活性。結(jié)果表明：化合物3b,3d,3f和3g對K562增殖具有一定的抑制活性, 說明異噁唑色滿酮螺環(huán)氧化吲哚類骨架可以作為先導(dǎo)化合物骨架進一步研究。