一種水溶性苝酰亞胺類化合物及其作為dna嵌插劑和在抑制癌細胞生長中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于生物藥物化學合成【技術領域】的一種水溶性苝酰亞胺類化合物及其作為DNA嵌插劑和在抑制癌細胞生長中的應用。本發(fā)明將陽離子型的胺基官能團引入到苝酐類衍生物及苝單酐體系內(nèi)，極大的提高了其水溶性，并且與苝類衍生物的光穩(wěn)定性結合，得到了一系列新型水溶性苝酰亞胺類化合物。本發(fā)明合成的水溶性苝酰亞胺類化合物能夠有效的嵌入到細胞核DNA雙螺旋堿基對之間，可以作為DNA嵌插劑。本發(fā)明合成的水溶性苝酰亞胺類化合物具有平面剛性結構，能夠特異性的富集在固定組織細胞核，熒光強、易于熒光成像、可與商業(yè)化的細胞核染料DAPI效果媲美。本發(fā)明合成的水溶性苝酰亞胺類化合物可有效抑制U2OS、HCT116、Hela和AGS等癌細胞生長，具有明顯的抗腫瘤效果。
【專利說明】一種水溶性茈酰亞胺類化合物及其作為DNA嵌插劑和在抑制癌細胞生長中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物藥物化學合成【技術領域】，特別涉及一種水溶性茈酰亞胺類化合物及其作為DNA嵌插劑和在抑制癌細胞生長中的應用。
【背景技術】
[0002]茈及其衍生物具有很好的光、熱、化學穩(wěn)定性，幾乎100%的熒光量子產(chǎn)率，窄的熒光發(fā)射峰，能夠與細胞背景熒光(395-479nm)分開以及優(yōu)異的染色性能，目前已廣泛應用于有機光電器件、激光染料以及生物熒光探針領域。
[0003]嵌插劑(intercalator)是指多環(huán)芳烴小分子物質(zhì)與DNA的可逆性相互作用。這類分子體積小，處于缺電子狀態(tài)，并具有一定的平面剛性，可以插入到DNA兩個堆積的堿基對之間，嵌入過程導致DNA的螺旋延伸和解鏈。目前研究較多的DNA嵌插劑有吖啶類、吡啶并咔唑類、苯并咪唑[1，2-C]喹啉類、蒽醌類等，并且都被用作抗腫瘤研究。然而具有良好平面剛性結構的茈類衍生物還沒有被作為DNA嵌插劑來研究其抗腫瘤性能。
[0004]近年來，茈酰亞胺類化合物已經(jīng)應用于生物領域，如細胞特異性標記，然而較差的水溶性直接影響了它在這一領域的應用，因此提高此類化合物的水溶性及在水溶液中保持高熒光量子產(chǎn)率對其在生物領域，尤其是DNA嵌插劑領域具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一類光、熱、化學穩(wěn)定性好、水溶性好、結構具有可設計性的茈酰亞胺類化合物，并將其應用于生物醫(yī)學領域，具體研究了作為DNA嵌插劑和在抑制癌細胞生長中的應用。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:首先選擇茈酐或茈單酐作為熒光發(fā)射團，然后與含有胺基官能團的化合物反應，制備具有胺基官能團修飾的茈酰亞胺衍生物及茈單酰亞胺衍生物； 然后通過Eschweiler - Clarke反應制備具有叔胺官能團修飾的花酰亞胺衍生物及花單酰亞胺衍生物；最終反應得到含有叔胺鹽或季銨鹽等不同陽離子化的茈酰亞胺衍生物及茈單酰亞胺衍生物。通過紫外吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、圓二色譜(⑶)分析這些茈酰亞胺衍生物與DNA相互作用，確認這些化合物具有優(yōu)異的DNA嵌插性能，同時可以作為DNA嵌插劑來抑制腫瘤細胞的生長。然后，通過細胞和組織水平的研究與表征，證明本發(fā)明合成的茈酰亞胺衍生物具有細胞核的特異性富集作用和抑制癌細胞生長方面的作用。
[0007]本發(fā)明所述的水溶性茈酰亞胺類化合物是含茈酰亞胺或茈單酰亞胺結構的多胺衍生物，其結構通式為:
[0008]
【權利要求】
1.一種水溶性茈酰亞胺類化合物，其特征在于，該類化合物是含茈酰亞胺或茈單酰亞胺結構的多胺衍生物，其結構通式為:+
2.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物的合成方法，其特征在于，其具體制備步驟為: (1)將2mmol的花酐和6-12mmol的胺類化合物加入3_6mL水中攪拌均勻,然后升溫至100-120°C，回流反應12-24h，降到室溫后，用l_2wt%K0H水溶液和水洗滌，干燥得到產(chǎn)物； (2)將0.6mmol步驟(1)得到的產(chǎn)物與5-9mmol的對甲基苯磺酸在3_6mL水中于50-600C反應4-8h后過濾，濾液經(jīng)旋轉蒸發(fā)除去溶劑，接著用丙酮分散，用乙醚沉淀洗滌，離心、干燥，得到叔銨鹽茈酰亞胺類化合物； 或者將0.6mmol步驟(1)得到的產(chǎn)物與5-9mmol的對甲基苯磺酸甲酯在50_60°C反應18-24h后，加3-5mL甲醇到反應混合溶液中過濾，通過旋轉蒸發(fā)對濾液進行濃縮，然后用乙醚進行沉淀洗滌，離心、干燥后得到季銨鹽茈酰亞胺類化合物；步驟(1)所述的胺類化合物為含有一個端胺基的叔胺類化合物，其分子式通式為 NH2 (R1NH)P5R1N(R2)2，其中R1為含有2_6個亞甲基的烷基鏈，R2為甲基或乙基；上述制得的叔銨鹽茈酰亞胺類化合物和季銨鹽茈酰亞胺類化合物為含2-12個胺基功能化的水溶性線性茈酰亞胺類化合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物的合成方法，其特征在于，其具體制備步驟為:1)將茈酐和多胺類化合物按摩爾比為(1:40)- (1:60)加入回流反應瓶中，氮氣氣氛下加熱到98-110°C反應24-28h，然后升溫到170_180°C繼續(xù)反應2_5h，降到室溫后，加入體積比為(1:2)- (1:4)的乙醇與乙醚的混合溶劑，過濾，然后用甲苯、乙醚洗滌固體產(chǎn)物，干燥；2)將138mg步驟I)得到的產(chǎn)物加入到l_2mL的混合溶液中，所述的混合溶液為 80-86wt%的甲酸溶液和25-35wt%的甲醛溶液按體積比(1.2:1)-(1.5:1)配制得到，氮氣氣氛下攪拌0.5-1.5小時后加熱到90-120°C反應12-18小時，降到室溫后，用乙醚沉淀洗滌， 干燥得到叔胺官能化的茈酰亞胺類化合物；3)將IOOmg步驟2)得到的叔胺官能化的茈酰亞胺類化合物溶于2-4mL的甲醇或乙腈溶劑中，然后滴加0.2-0.4mL碘甲烷或0.2-0.5mL碘乙烷，在氮氣氣氛下加熱到60_80°C，得到季銨鹽茈酰亞胺類化合物；步驟I)所述的多胺類化合物為含有三個端胺基的胺類化合物，其分子式通式為 NH2 (R1NH)P5R1N(R1NH2)2，其中R1為含有2_6個亞甲基的烷基鏈；上述制得的叔胺官能化的茈酰亞胺類化合物和季銨鹽茈酰亞胺類化合物為含6-16個胺基功能化的水溶性支化茈酰亞胺類化合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物的合成方法，其特征在于，其具體制備步驟為:(1)將2mmol的花單酐和5-10mmol的胺類化合物加入3_6mL水中攪拌均勻,然后升溫至100-120°C，回流反應12-24h，降到室溫后，用l_2wt%K0H水溶液和水洗滌，干燥得到產(chǎn)物；(2)將0.5mmol步驟(1)得到的產(chǎn)物與2.5-5mmol的對甲基苯磺酸在2_4mL水中于 50-60°C反應4-8h后過濾，濾液經(jīng)旋轉蒸發(fā)除去溶劑，用乙醚沉淀洗滌，離心、干燥，得到叔銨鹽茈單酰亞胺類化合物；或者將0.5mmol步驟(1)得到的產(chǎn)物與2.5-5mmol的對甲基苯磺酸甲酯在50_60°C反應18-24h后過濾，通過旋轉蒸發(fā)對濾液進行濃縮，然后用乙醚進行沉淀洗滌，離心、干燥后得到季銨鹽茈單酰亞胺類化合物；步驟(1)所述的胺類化合物為含有一個端胺基的叔胺類化合物，其分子式通式為 NH2 (R1NH)P5R1N(R2)2，其中R1為含有2_6個亞甲基的烷基鏈，R2為甲基或乙基；上述制得的叔銨鹽茈單酰亞胺類化合物和季銨鹽茈單酰亞胺類化合物為含1-6個胺基功能化的水溶性線性茈酰亞胺類化合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物的合成方法，其特征在于，其具體制備步驟為: 1)將茈單酐和多胺類化合物按摩爾比為(1:40)- (1:60)加入回流反應瓶中，氮氣氣氛下加熱到98-110°C反應24-28h，然后升溫到170-180°C繼續(xù)反應2_5h，降到室溫后，加入體積比為(1:2)- (1:4)的乙醇與乙醚的混合溶劑，過濾，然后用甲苯、乙醚洗滌固體產(chǎn)物，干燥； 2)將150mg步驟I)得到的產(chǎn)物加入到1.0-2mL的混合溶液中，所述的混合溶液為80-86wt%的甲酸溶液和25-35wt%的甲醛溶液按體積比(1.2:1)-(1.5:1)配制得到，氮氣氣氛下攪拌0.5-1.5小時后加熱到90-120°C反應12-18小時，降到室溫后，用乙醚沉淀洗滌，干燥得到叔胺官能化的茈單酰亞胺類化合物； 3)將1OOmg步驟2)得到的叔胺官能化的茈單酰亞胺類化合物溶于2-4mL甲醇或乙腈溶劑中，然后滴加0.2-0.4mL碘甲烷或0.2-0.5mL碘乙烷，在氮氣氣氛下加熱到60_80°C，得到季銨鹽茈單酰亞胺類化合物； 步驟I)所述的多胺類化合物為含有三個端胺基的胺類化合物，其分子式通式為NH2 (R1NH)P5R1N(R1NH2)2，其中R1為含有2_6個亞甲基的烷基鏈； 上述制得的叔胺官能化的茈單酰亞胺類化合物和季銨鹽茈單酰亞胺類化合物為含3-8個胺基功能化的水溶性支化茈酰亞胺類化合物。
6.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物作為DNA嵌插劑的應用。
7.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物作為細胞核染料的應用。
8.根據(jù)權利要求1所述的水溶性茈酰亞胺類化合物作為抑制癌細胞生長藥物的應用。
【文檔編號】A61P35/00GK103497154SQ201310349220
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權日:2013年8月12日
【發(fā)明者】尹梅貞, 許澤軍, 劉柯蘭, 郭坤茹, 沈杰 申請人:北京化工大學