本發(fā)明屬于新藥物發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新藥物合成技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物,同時還涉及培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物的制備方法,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),而基于優(yōu)勢藥效團(tuán)骨架的拼合構(gòu)建先導(dǎo)物分子是最經(jīng)濟(jì)和有效的策略。由醛或酮與氨基硫脲類構(gòu)建的縮氨基硫脲類衍生物因其與大分子或金屬離子易產(chǎn)生配合物或螯合作用而表現(xiàn)出廣泛的藥理活性備受關(guān)注。然而,構(gòu)建縮氨基硫脲分子的醛或酮多為常見的苯類或雜環(huán)芳香類的醛和酮,而對喹啉醛,尤其是氟喹啉酮醛類形成的縮氨基硫脲類目前尚未見報道。另一方面,喹啉優(yōu)勢藥效團(tuán)骨架不僅是重要天然產(chǎn)物生物堿,如奎寧和喜樹堿類的重要結(jié)構(gòu)單元,也是抗菌氟喹諾酮類藥物的藥效團(tuán)骨架。同時,氟喹諾酮類藥物因有親水性的哌嗪基存在而增大其水溶性,提高生物利用度。尤其是氟喹諾酮類藥物的作用靶點(diǎn)—拓?fù)洚悩?gòu)酶(TOPO)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。為此,將氟喹諾酮C-3羧基轉(zhuǎn)化為甲?;纬上鄳?yīng)的氟喹諾酮C-3醛,然后與氨基硫脲或取代的氨基硫脲縮合,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)喹啉與縮氨基硫脲藥效團(tuán)的拼合,以期達(dá)到不同藥效團(tuán)間的活性疊加,從中發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性的氟喹諾酮候選化合物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為此,本發(fā)明的目的是提供一種培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物,其具有抗腫瘤的作用和功效,同時還提供了上述培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如通式(I)所示:
其中,取代基R為氫原子、1~5個碳原子的烴基或環(huán)丙基。
上述的培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物,具體為以下典型結(jié)構(gòu)的化合物:
本發(fā)明所述培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物的制備方法,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)將式(II)所示的培氟沙星(Pefloxacin)與水合肼發(fā)生肼解反應(yīng)制得式(III)所示培氟沙星酰肼;
2)將式(III)所示的培氟沙星酰肼與鐵氰化鉀在氯仿的氨水堿性介質(zhì)中常溫反應(yīng)8~10小時,分出有機(jī)層,并用飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥,減壓蒸除溶劑,制得式(IV)所示的中間體培氟沙星醛粗品,直接用于下步反應(yīng);
3)水合肼與二硫化碳在堿性介質(zhì)中縮合后與硫酸二甲酯反應(yīng)制得式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯中間體;
4)將式(IV)所示的培氟沙星醛粗品與式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯發(fā)生縮合反應(yīng),經(jīng)后處理可制得式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯;
5)將式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯與胺類化合物在正丁醇中進(jìn)行親核取代反應(yīng),或(IV)所示的培氟沙星醛粗品與氨基硫脲在乙醇中發(fā)生縮合反應(yīng),待反應(yīng)完全后經(jīng)處理得目標(biāo)化合物如式(I)所示,制備的詳細(xì)操作步驟見實(shí)施例部分;
取代基R為H原子、1~5個碳原子的烴基或環(huán)丙基。
具體的,步驟2)中,式(III)所示的培氟沙星酰肼與鐵氰化鉀的摩爾比為1:3.0~5.0。
具體的,步驟4)中,式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯與胺類化合物的摩爾比為1:3.0~10.0。所述胺類化合物優(yōu)選為脂肪伯胺或環(huán)丙胺。作為進(jìn)一步的改進(jìn),式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯與胺類化合物在反應(yīng)過程中,所用溶劑可選擇甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、異丁醇、正丁醇中的至少一種,其中優(yōu)選正丁醇。
上述的培氟沙星醛縮氨基硫脲類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。
和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物基于藥效團(tuán)的拼合理性藥物分子設(shè)計原理,將氟喹諾酮、亞胺席夫堿及硫脲等三種不同藥效團(tuán)間的有效組合,進(jìn)而設(shè)計了培氟沙星縮氨基硫脲類衍生物,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
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
下述實(shí)施例中,式(IV)所示化合物經(jīng)下述步驟獲得:
1)將式(II)所示的培氟沙星(Pefloxacin)與水合肼發(fā)生肼解反應(yīng)制得式(III)所示培氟沙星酰肼;具體操作步驟可參考文獻(xiàn)(陳寅生等,抗腫瘤氟喹諾酮C3等排衍生物—噁二唑曼尼希堿衍生物的合成和抗腫瘤活性,應(yīng)用化學(xué),2012,29(11):1246-150.)的方法;
2)將式(III)所示的培氟沙星酰肼與鐵氰化鉀在氯仿的氨水堿性介質(zhì)中常溫反應(yīng)8~10小時,分出有機(jī)層,并用飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥,減壓蒸除溶劑,制得式(IV)所示的中間體培氟沙星醛粗品,直接用于下步反應(yīng)。具體操作步驟為:將培氟沙星酰肼(10.0g,29.0mmol)懸浮于氯仿(200毫升)與濃氨水(22-25%,20毫升)的混合液中,常溫慢慢滴加鐵氰化鉀(38.0g,115.0mmol)的水(120毫升)溶液,常溫攪拌反應(yīng)8~10小時至原料消失(TLC檢測,V氯仿:V甲醇=5:1)。分出有機(jī)層,并用飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥,減壓蒸除溶劑,得式(IV)所示的培氟沙星醛粗品,備用。
下述實(shí)施例中,式(VI)所示化合物經(jīng)下述步驟獲得:
1)水合肼與二硫化碳在堿性介質(zhì)中縮合后與硫酸二甲酯反應(yīng)制得式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯中間體;具體操作步驟可參考文獻(xiàn)(胡惟孝,等,縮氨基硫脲化合物的合成及其抗癌活性的研究,高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報,2001,22(12):2014-2017);
2)將式(IV)所示的培氟沙星醛粗品(10.0g)溶于無水乙醇(150毫升)中,加入式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯(3.9g,32.0mmol),回流反應(yīng)12小時,放置冷卻至室溫。過濾并收集產(chǎn)生的固體,干燥。粗品用甲醇-氯仿(V/V=3:1)重結(jié)晶,得淡黃色結(jié)晶,即式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯,收率85.6%,m.p.234~236℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):11.43(s,1H,CH=N),8.77(s,1H,2-H),7.96(s,1H,NH),7.84(d,1H,5-H),7.16(d,1H,8-H),4.43(q,2H,1-NCH2),3.32(t,4H,piperazine-H),2.52(t,4H,piperazine-H),2.24(s,3H,N-CH3),1.86(s,3H,SCH3),1.45(t,3H,CH3);MS(m/z):Calcd.for C19H24FN5OS2:421.56[M]+;Found:422[M+H]+。
實(shí)施例1
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮氨基硫脲(I-1),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為H原子。
該化合物的制備方法為:取式(IV)所示的培氟沙星醛粗品(1.0g)溶于無水乙醇(20毫升),加入氨基硫脲(0.5g,5.5mmol),回流反應(yīng)10小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:3)混合溶劑重結(jié)晶,制得淡黃色結(jié)晶物式(I-1),得產(chǎn)品0.58g,m.p.>250℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.54(s,1H,CH=N),8.79(s,1H,2-H),8.28(s,1H,NH),8.14(s,1H,NH2),8.02(s,1H,NH2),7.74(d,1H,5-H),7.06(d,1H,8-H),4.46(q,2H,1-NCH2),3.33(t,4H,piperazine-H),2.54(t,4H,iperazine-H),2.22(s,3H,N-CH3),1.47(t,3H,CH3);MS(m/z):Calcd.for C18H23FN6OS:390.49[M]+;Found:391[M+H]+。
實(shí)施例2
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-甲氨基硫脲(I-2),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為甲基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入甲胺(0.74g,24.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)12小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-2)產(chǎn)品0.43g,m.p.246~248℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.42(s,1H,CH=N),8.76(s,1H,2-H),8.38~8.30(m,2H,2×NH),7.76(d,1H,5-H),7.04(d,1H,8-H),4.42(q,2H,1-NCH2),3.32(t,4H,piperazine-H),3.05(d,3H,NH-CH3),2.51(t,4H,piperazine-H),2.26(3H,s,N-CH3),1.43(3H,t,CH3);MS(m/z):Calcd.forC19H25FN6OS:404.51[M]+;Found:405[M+H]+。
實(shí)施例3
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-乙氨基硫脲(I-3),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為乙基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入乙胺(1.08g,24.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)12小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-3)產(chǎn)品0.48g,m.p.240~242℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.38(s,1H,CH=N),8.75(s,1H,2-H),8.40~8.31(m,2H,2×NH),7.76(d,1H,5-H),7.05(d,1H,8-H),4.41(q,2H,1-NCH2),3.66~3.25(m,6H,piperazine-H and CH2),2.51(t,4H,piperazine-H),2.25(s,3H,N-CH3),1.43~1.17(m,6H,2×CH3);MS(m/z):Calcd.forC20H27FN6OS:418.54[M]+;Found:419[M+H]+。
實(shí)施例4
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-異丙氨基硫脲(I-4),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為異丙基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入異丙胺(0.72g,16.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)10小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-4)產(chǎn)品0.36g,m.p.235~237℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6):11.36(s,1H,CH=N),8.67(s,1H,2-H),8.56(s,1H,NH),8.34~7.76(m,2H,NH and 5-H),7.04(d,1H,8-H),4.54~4.42(m,3H,CH and 1-NCH2),3.23(t,4H,piperazine-H),2.53~1.25(m,16H,piperazine-H and 4×CH3);MS(m/z):Calcd.for C21H29FN6OS:432.57[M]+;Found:433[M+H]+。
實(shí)施例5
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-環(huán)丙氨基硫脲(I-5),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為環(huán)丙基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入環(huán)丙胺(0.91g,16.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)12小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-5)產(chǎn)品0.32g,m.p.244~246℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.42(s,1H,CH=N),8.78(s,1H,2-H),8.61~8.32(m,2H,2×NH),7.75(d,1H,5-H),7.07(d,1H,8-H),4.50(q,3H,1-NCH2),3.32(t,4H,piperazine-H),3.04(m,1H,cyclopropyl-CH),2.52~2.26(m,7H,piperazine-H and N-CH3),1.46(t,2H,CH3),1.26~1.15(m,4H,cyclopropyl-CH2CH2);MS(m/z):Calcd.for C21H27FN6OS:430.55[M]+;Found:431[M+H]+。
實(shí)施例6
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-叔丁氨基硫脲(I-6),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為叔丁基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入叔丁胺(1.02g,14.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)10小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-6)產(chǎn)品0.44g,m.p.246~248℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.36(s,1H,CH=N),8.64(s,1H,2-H),8.48(s,1H,NH),8.32~7.72(m,3H,NHand 5-H),7.03(d,1H,8-H),4.50(q,3H,1-NCH2),3.30(t,4H,piperazine-H),2.52~1.25(m,19H,piperazine-H and 5×CH3);MS(m/z):Calcd.for C22H31FN6OS:446.59[M]+;Found:447[M+H]+。
實(shí)施例7
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-正丁氨基硫脲(I-7),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為正丁基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入正丁胺(1.02g,14.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)10小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-7)產(chǎn)品0.52g,m.p.235~237℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.36(s,1H,CH=N),8.75(s,1H,2-H),8.38~8.30(m,2H,2×NH),7.76(d,1H,5-H),7.04(d,1H,8-H),4.43(q,2H,1-NCH2),3.62~3.32(m,6H,piperazine-H and CH2),2.52(t,4H,piperazine-H),2.26(s,3H,N-CH3),1.44~1.13(m,10H,CH3 and CH2CH2CH3);MS(m/z):Calcd.for C22H31FN6OS:446.59[M]+;Found:447[M+H]+。
實(shí)施例8
1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-正戊氨基硫脲(I-8),其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
即式I中的R為正戊基。
該化合物的制備方法為:取式(VI)所示的培氟沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g,2.4mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中,加入正戊胺(1.04g,12.0mmol)后混合反應(yīng)物回流反應(yīng)10小時,趁熱過濾,固體依次用乙醇洗滌2次,蒸餾水洗滌2次,干燥,用DMF-乙醇(V:V=1:5)混合溶劑重結(jié)晶,制得黃色結(jié)晶物式(I-7)產(chǎn)品0.57g,m.p.228~230℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.35(s,1H,CH=N),8.75(s,1H,2-H),8.36~8.30(m,2H,2×NH),7.76(d,1H,5-H),7.04(d,1H,8-H),4.44(q,2H,1-NCH2),3.58~3.30(m,6H,piperazine-H and CH2),2.53(t,4H,piperazine-H),2.24(s,3H,N-CH3),1.43~1.02(m,12H,CH3 and CH2CH2CH2CH3);MS(m/z):Calcd.for C23H33FN6OS:460.62[M]+;Found:461[M+H]+。
試驗(yàn)例
一、實(shí)施例1-8提供的培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物的體外抗腫瘤活性測定
1、供試樣品
以實(shí)施例1-8提供的培氟沙星醛縮氨基硫脲類衍生物,及經(jīng)典抗腫瘤TOPO抑制劑10-羥基喜樹堿(HC,羥喜樹堿)和培氟沙星(PF)為供試樣品,共10種,其中HC和PF為對照組,實(shí)施例1-8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、測定方法
測定方法的具體步驟為:
1)首先將上述10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)液將儲備液稀釋成具有5個濃度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L-1)的工作液;
2)取對數(shù)生長期的人肝癌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個細(xì)胞接種于96孔板,隨后分別加入上述10種樣品的具有5個濃度梯度的工作液。培養(yǎng)48小時后每孔加入5g·L–1MTT(噻唑藍(lán))溶液10μL,繼續(xù)培養(yǎng)4小時后加入100μL質(zhì)量百分比濃度為10%的十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液再培養(yǎng)24小時,然后用酶標(biāo)儀在570nm波長處測定各自的吸光度(OD)值;
3)按下述所示公式計算不同濃度的供試樣品對癌細(xì)胞的抑制率,
癌細(xì)胞抑制率=[(1-實(shí)驗(yàn)組OD值)/對照組OD值]×100%,
然后以供試樣品的各濃度的對數(shù)值對各濃度對應(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)方程計算出各供試樣品對實(shí)驗(yàn)癌細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度(IC50);每個數(shù)據(jù)平行測定三次,求其平均值,結(jié)果如表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1-8提供的化合物對實(shí)驗(yàn)三種癌細(xì)胞的抑制活性顯著強(qiáng)于母體化合物培氟沙星(PF)的活性,尤其是較小取代基或環(huán)丙基取代的化合物對人胰腺癌Panc-1細(xì)胞的活性與對照羥喜樹堿的活性相當(dāng),其IC50值已達(dá)到微摩爾濃度。更有意義的是,實(shí)施例1-8提供的化合物對VERO細(xì)胞顯示出較低的毒性,表明對腫瘤細(xì)胞具有較強(qiáng)的選擇性,提示這些化合物具有成藥性的開發(fā)潛力和新藥研發(fā)的價值。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。