本發(fā)明屬于創(chuàng)新藥物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物，同時(shí)還涉及一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物的制備方法，以及其在抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
新藥創(chuàng)新起源于先導(dǎo)物的發(fā)現(xiàn)，而基于結(jié)構(gòu)的理性藥物分子設(shè)計(jì)是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)物的有效方法。在結(jié)構(gòu)多樣的藥效團(tuán)中，具有α，β-不飽和酮結(jié)構(gòu)特征的查爾酮類化合物作為重要的天然有效成分，因具有多種藥理活性而被關(guān)注。然而，天然查爾酮類化合物多為多羥基苯環(huán)取代的α，β-不飽和酮類化合物，因其較差的水溶性導(dǎo)致生物利用度較低，限制臨床上的應(yīng)用。另外，結(jié)合抗菌氟喹諾酮藥物的作用靶點(diǎn)—拓?fù)洚悩?gòu)酶也是抗腫瘤藥物的重要作用靶點(diǎn)，可將其抗菌活性轉(zhuǎn)化為抗腫瘤活性，并發(fā)現(xiàn)氟喹諾酮C-3羧基并非是抗腫瘤活性所必需的藥效團(tuán)、可用生物電子等排體替換以提高其抗腫瘤活性。基于此，為改善查爾酮類的水溶性，提高其生物利用度和活性，本發(fā)明用氟喹諾酮藥物培氟沙星的優(yōu)勢(shì)藥效團(tuán)—1-乙基-6-氟-7-(甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮骨架作為α，β-不飽和酮結(jié)構(gòu)的取代基，進(jìn)而設(shè)計(jì)了新型結(jié)構(gòu)的氟喹諾酮“類查爾酮”衍生物。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物，具有抗腫瘤的作用和功效，同時(shí)提供一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如通式Ⅰ所示：
式Ⅰ中Ar為苯環(huán)或取代苯環(huán)或呋喃環(huán)或吡啶環(huán)，該類化合物為以下的具體結(jié)構(gòu)的化合物：
本發(fā)明的一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物的制備方法，以式Ⅱ所示的培氟沙星為原料制備而成；
具體制備步驟如下：
1)以式Ⅱ所示的培氟沙星經(jīng)硼氫化鈉還原脫羧基反應(yīng)得式Ⅲ所示的化合物，然后與甲酸乙酯縮合反應(yīng)制得式Ⅳ所示的化合物，最后式Ⅳ與活性二氧化錳氧化制得式Ⅴ所示的培氟沙星醛；
步驟1)的詳細(xì)操作步驟可以參照文獻(xiàn)(Kondo H,Sakamoto F,et al.Studies on prodrugs.7.Synthesis and antimicrobial activity of 3-formylquinolone derivatives,J.Med.Chem.1988,31,221～225.)前藥研究.7.3-甲酰基喹諾酮衍生物的合成及抗微生物活性)的方法制備，具體過程如下：
2)將式Ⅴ所示培氟沙星醛與芳香基乙酮Ⅵ在堿的催化下在無水乙醇中進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，經(jīng)處理得目標(biāo)化合物如式Ⅰ所示，具體過程如下：
式Ⅰ中Ar為苯環(huán)或取代苯環(huán)或呋喃環(huán)或吡啶環(huán)。
目標(biāo)化合物式Ⅰ通用的合成制備操作步驟為：取1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-甲醛Ⅴ1.0g(3.2mmol)溶解于20mL無水乙醇中，加入芳香基乙酮式Ⅵ(3.2mmol)和堿催化劑哌啶(0.1mL)?；旌戏磻?yīng)物回流反應(yīng)24h，放置室溫，濾集產(chǎn)生的固體，無水乙醇重結(jié)晶，得淡黃色結(jié)晶物式Ⅰ。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，式Ⅴ所示的培氟沙星醛與芳香基乙酮式Ⅵ的摩爾為1:1.0～1.2。
所述的堿性催化劑為哌啶、吡啶、三乙胺、嗎啉、乙酸鉀和乙酸鈉中的至少一種。
所述的一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
所述抗腫瘤藥物為治療肝癌、胰腺癌或白血病藥物。
本發(fā)明的一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物基于藥效團(tuán)的拼合原理，將氟喹諾酮骨架與α，β-不飽和酮藥效團(tuán)有效的結(jié)合，設(shè)計(jì)合成了培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物，實(shí)現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)藥效團(tuán)的互補(bǔ)和活性的疊加，從而達(dá)到了增效降毒的效果，可作為全新結(jié)構(gòu)的抗腫瘤藥物開發(fā)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-(2-苯甲酰-乙烯-1-基)-喹啉-4(1H)-酮(I-1)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為苯基。
該化合物的制備方法為：以苯乙酮(0.45g，3.8mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物(I-1)，產(chǎn)率65.6％，m.p.132～134℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.46(3H，t，CH3)，2.32(3H，s，N-CH3)，2.53～3.42(8H，m，哌嗪-H)，4.35(2H，q，N-CH2)，6.86～7.72(6H，m，Ph-H和8-H)，8.06(1H，d，5-H)，8.17～8.65(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：420[M+H]+，計(jì)算(C25H26FN3O2)：419.50。
實(shí)施例2
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-甲氧基苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-2)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為對(duì)甲氧基苯基。
該化合物的制備方法為：以4-甲氧基-苯乙酮(0.48g，3.2mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物(I-2),產(chǎn)率72.3％，m.p.137～139℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.47(3H，t，CH3)，2.33(3H，s，N-CH3)，2.56～3.43(8H，m，哌嗪-H)，3.87(3H，s，OCH3)，4.36(2H，q，N-CH2)，7.52～7.82(5H，m，Ph-H和8-H)，8.08(1H，d，5-H)，8.21～8.68(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：450[M+H]+，計(jì)算(C26H28FN3O3)：449.53。
實(shí)施例3
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(3，4-二氧亞甲基-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-3)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為3，4-(二氧亞甲基)苯基。
該化合物的制備方法為：以3，4-二氧亞甲基-苯乙酮(0.52g，3.2mmol)替代芳基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-3),產(chǎn)率75.6％，m.p.155～157℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.46(3H，t，CH3)，2.34(3H，s，N-CH3)，2.67～3.45(8H，m，哌嗪-H)，4.36(2H，q，N-CH2)，6.17(2H，s，OCH2O)，7.63～7.86(4H，m，Ph-H和8-H)，8.07(1H，d，5-H)，8.18～8.66(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：464[M+H]+，計(jì)算(C26H26FN3O4)：463.51。
實(shí)施例4
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(3,4,5-三甲氧甲基-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-4)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為3，4，5-三甲氧苯基。
該化合物的制備方法為：以3，4，5-三甲氧基-苯乙酮(0.67g，3.2mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-4),產(chǎn)率66.3％，m.p.142～144℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.48(3H，t，CH3)，2.35(3H，s，N-CH3)，2.83～3.47(8H，m，哌嗪-H)，3.84，3.86(9H，2s，3×OCH3)，4.38(2H，q，N-CH2)，7.66～7.86(3H，m，Ph-H和8-H)，8.07(1H，d，5-H)，8.16～8.67(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：510[M+H]+，計(jì)算(C28H32FN3O5)：509.58。
實(shí)施例5
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-甲基-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-5)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為對(duì)甲基-苯基。
該化合物的制備方法為：以4-甲基-苯乙酮(0.51g，3.8mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-5),產(chǎn)率60.8％，m.p.126～128℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.45(3H，t，CH3)，2.24，2.30(6H，2s，Ph-CH3和N-CH3)，2.57～3.43(8H，m，哌嗪-H)，4.36(2H，q，N-CH2)，7.46～7.75(5H，m，Ph-H和8-H)，8.05(1H，d，5-H)，8.14～8.63(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：434[M+H]+，計(jì)算(C26H28FN3O2)：433.53。
實(shí)施例6
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-氟-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-6)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為對(duì)氟-苯基。
該化合物的制備方法為：以4-氟-苯乙酮(0.44g，3.2mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-6),產(chǎn)率72.6％，m.p.154～156℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.48(3H，t，CH3)，2.38(3H，s，N-CH3)，3.12～3.53(8H，m，哌嗪-H)，4.38(2H，q，N-CH2)，7.68～7.86(5H，m，Ph-H和8-H)，8.12(1H，d，5-H)，8.23～8.72(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：438[M+H]+，計(jì)算(C25H25F2N3O2)：437.49。
實(shí)施例7
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-硝基-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-7)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為對(duì)硝基苯基。
該化合物的制備方法為：以4-硝基-苯乙酮(0.53g，3.2mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-7),產(chǎn)率68.4％，m.p.162～164℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.52(3H，t，CH3)，2.43(6H，2s，Ph-CH3和N-CH3)，3.15～3.56(8H，m，哌嗪-H)，4.42(2H，q，N-CH2)，7.82～8.18(6H，m，Ph-H、5-H和8-H)，8.35～8.83(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)；MS(m/z)：465[M+H]+，計(jì)算(C25H25FN4O4)：464.50。
實(shí)施例8
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-羥基-苯甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-8)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為4-羥基-苯基。
該化合物的制備方法為：以4-羥基-苯乙酮(0.45g，3.3mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-8),產(chǎn)率52.8％，m.p.146～148℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.47(3H，t，CH3)，2.38(3H，s，N-CH3)，2.76～3.47(8H，m，哌嗪-H)，4.38(2H，q，N-CH2)，7.68～7.89(6H，m，Ph-H、5-H和8-H)，8.26～8.77(3H，m，2-H、1’-H和2’-H)，10.54(1H，brs，OH)；MS(m/z)：436[M+H]+，計(jì)算(C25H26FN3O3)：435.50。
實(shí)施例9
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-吡啶-甲?；?-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-9)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式Ⅰ中的Ar為4-吡啶基。
該化合物的制備方法為：以4-吡啶-乙酮(0.39g，3.2mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物式Ⅰ的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-9),產(chǎn)率57.5％，m.p.168～170℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.52(3H，t，CH3)，2.43(3H，s，N-CH3)，3.13～3.56(8H，m，哌嗪-H)，4.42(2H，q，N-CH2)，7.75(1H，d，8-H)，8.13(1H，d，5-H)，8.38～8.87(7H，m，1’-H、2’-H、2-H和Py-H)；MS(m/z)：421[M+H]+，計(jì)算(C24H25FN4O2)：420.49。
實(shí)施例10
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[2-(4-呋喃-甲酰)-乙烯-1-基]-喹啉-4(1H)-酮(I-10)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
即式I中的Ar為2-呋喃基。
該化合物的制備方法為：以2-呋喃-乙酮(0.42g，3.8mmol)替代芳香基乙酮式Ⅵ，依照上述的目標(biāo)物(I)的通用制備方法，得淡黃色結(jié)晶目標(biāo)物物(I-10),產(chǎn)率65.4％，m.p.155～157℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ：1.50(3H，t，CH3)，2.41(3H，s，N-CH3)，3.12～3.53(8H，m，哌嗪-H)，4.41(2H，q，N-CH2)，6.74～7.73(4H，m，呋喃-H和8-H)，8.12(1H，d，5-H)，8.26～8.85(3H，m，5-H、1’-H、2’-H)；MS(m/z)：410[M+H]+，計(jì)算(C23H24FN3O3)：409.46。
試驗(yàn)例
一、實(shí)施例1-10提供的一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物的體外抗腫瘤活性測(cè)定
1、供試樣品
以實(shí)施例1-10提供的一種培氟沙星的α，β-不飽和酮衍生物及經(jīng)典抗腫瘤TOPO抑制劑10-羥基喜樹堿(HC)和母體化合物培氟沙星(PF)為供試樣品，共12種，其中HC和PF為對(duì)照組，實(shí)施例1-10樣品為實(shí)驗(yàn)組；
實(shí)驗(yàn)癌細(xì)胞株分別為人肝癌Hep-3B細(xì)胞、人胰腺癌Panc-1細(xì)胞和人白血病HL60細(xì)胞株均購買自中國科學(xué)院上海細(xì)胞庫。正常細(xì)胞采用VERO非洲綠猴腎細(xì)胞，購買于上海通派生物科技有限公司。
2、測(cè)定方法
測(cè)定方法的具體步驟為：
1)首先將上述12種供試樣品分別用二甲基亞砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10-2mol·L-1濃度的儲(chǔ)備液，之后用質(zhì)量百分比濃度為10％的小牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)液將儲(chǔ)備液稀釋成具有5個(gè)濃度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L-1)的工作液；
2)取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的人肝癌Hep-3B細(xì)胞、人胰腺癌Panc-1細(xì)胞和人白血病HL60細(xì)胞及 VERO細(xì)胞株，以每孔6000個(gè)細(xì)胞接種于96孔板，隨后分別加入上述12種樣品的具有5個(gè)濃度梯度的工作液，48小時(shí)后每孔加入5g·L–1MTT(噻唑藍(lán))溶液10μL，繼續(xù)再培養(yǎng)4小時(shí)之后加入100μL質(zhì)量百分比濃度為10％的十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液。培養(yǎng)24小時(shí)，然后用酶標(biāo)儀在570nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度(OD)值；
3)按下述所示公式計(jì)算不同濃度的供試樣品對(duì)癌細(xì)胞的抑制率，
癌細(xì)胞抑制率＝[(1－實(shí)驗(yàn)組OD值)/對(duì)照組OD值]×100％；
然后以供試樣品的各濃度的對(duì)數(shù)值對(duì)各濃度對(duì)應(yīng)的癌細(xì)胞抑制率作線性回歸，得到劑量-效應(yīng)方程，從所得劑量-效應(yīng)方程計(jì)算出供試樣品對(duì)實(shí)驗(yàn)癌細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度(IC50)；每個(gè)數(shù)據(jù)平行測(cè)定三次，求其平均值，結(jié)果見表1所示。
表1各供試樣品的抗腫瘤活性(IC50)
從表1可以看出，實(shí)施例1-10提供的化合物對(duì)實(shí)驗(yàn)3種癌細(xì)胞的抑制活性顯著強(qiáng)于母體化合物培氟沙星的活性，尤其是部分化合物對(duì)人胰腺癌Panc-1細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制活性強(qiáng)于對(duì)照羥喜樹堿的活性，其IC50值已達(dá)到微摩爾濃度。更有意義的是，實(shí)施例1-10提供的化合物對(duì)VERO細(xì)胞顯示出較低的毒性，具有成藥性的潛力。因此，按照藥物開發(fā)的一般途徑是先進(jìn)行常規(guī)的抗腫瘤體外篩選，然后進(jìn)行針對(duì)性的研究，所以本發(fā)明的化合物具有強(qiáng)的抗腫瘤活性和較低的毒性，可通過與人體可接受的酸成鹽或與藥用載體混合制備抗腫瘤藥物。