本發(fā)明涉及生物有機(jī)合成領(lǐng)域中的一類側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物的合成及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

DNA靶向抗腫瘤藥物一直是醫(yī)藥化學(xué)和分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)。DNA嵌入劑可以嵌入DNA堿基對中，改變其構(gòu)象，導(dǎo)致DNA鏈解旋增長，改變DNA復(fù)制過程，表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。萘酰亞胺類衍生物是非常經(jīng)典的DNA嵌入劑母體，具有平面的三元環(huán)剛性結(jié)構(gòu)，易于修飾。經(jīng)典的萘酰亞胺類DNA嵌入劑有氨萘非特和米托萘胺，其中米托萘胺是一種3-硝基單萘酰亞胺類衍生物，作用機(jī)制與氨萘非特相似，但是氨萘非特和米托萘胺毒性較大，臨床應(yīng)用受限。隨著對萘酰亞胺類衍生物的不斷深入研究，無論是靶向藥物分子的設(shè)計(jì)合成還是該類化合物抗菌、抗腫瘤的作用機(jī)制研究都有著很大的進(jìn)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一類側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物的合成及應(yīng)用。目的是在萘酰亞胺上引入有抗癌活性的異喹啉效團(tuán)，以增加共軛面積，提高分子的生物學(xué)活性，從而增加抗腫瘤效果。

本發(fā)明所述的側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物，(1)在萘酰亞胺一端通過烷基鏈引入1,2,3,4-四氫異喹啉作為藥效團(tuán)，增強(qiáng)藥效；(2)在萘酰亞胺另一端引入不同的環(huán)胺側(cè)鏈，合成了對體外腫瘤細(xì)胞生長有抑制作用的一類側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一類側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物，其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)通式如下：

通式A中:

R選自N位取代的嗎啉基、丁胺基、硫代嗎啉基、二甲胺基、吡咯烷基、六氫吡咯基，所述二甲胺基為N,N-二甲基乙二胺基、N,N-二甲基丙二胺基。

本發(fā)明提供上述側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物的制備方法，以4‐溴‐1,8‐萘酐為起始原料，在萘酐4位與R’取代反應(yīng)引入不同的環(huán)胺和脂肪胺，合成中間體4‐取代‐1,8‐萘酐，再與正丙醇胺反應(yīng)合成中間體N‐(3’‐羥基‐丙基)‐4‐R‐1,8‐萘酐，之后加入三溴化磷將羥基溴化，生成N‐(3’‐溴‐丙基)‐4‐哌啶基‐1,8‐萘酐，最后與1,2,3,4‐四氫異喹啉反應(yīng)生成目標(biāo)化合物；

所述R’選自嗎啉、丁胺、硫代嗎啉、二甲胺、吡咯烷、六氫吡咯。

上述的側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物的合成路線如下：

本發(fā)明提供上述側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物在抑制腫瘤細(xì)胞藥物中的應(yīng)用。所述的腫瘤為乳腺癌MCF-7細(xì)胞和人體胃癌細(xì)胞BCG-823細(xì)胞。

用上述合成的側(cè)鏈含異喹啉的1,8-萘酐類衍生物用MTT還原法對乳腺癌MCF-7細(xì)胞、人宮胃癌BGC-823細(xì)胞進(jìn)行體外抑制腫瘤細(xì)胞生長活性的測定，結(jié)果表明，該類化合物對胃癌、乳腺癌等癌細(xì)胞具有抑制生長的效果。

用四氮唑鹽還原法對乳腺癌MCF-7細(xì)胞、人宮頸癌Hela細(xì)胞以4000-5000個(gè)/孔接種于96孔培養(yǎng)板內(nèi)，培養(yǎng)12-16h后加入梯度濃度藥液100μL/孔，對每個(gè)腫瘤細(xì)胞株，設(shè)置6個(gè)復(fù)孔，另設(shè)無細(xì)胞調(diào)零孔；腫瘤細(xì)胞在37℃、5％CO₂條件下培養(yǎng)24h后，加5mg/mL的MTT液繼續(xù)培養(yǎng)4h后，加入DMSO溶解結(jié)晶，然后用酶標(biāo)儀測OD₅₇₀值，利用寇式改良法計(jì)算被測物對癌細(xì)胞生長的IC₅₀值。

附圖說明

圖1為化合物D1與CT-DNA作用前后的紫外光譜圖，R值依次為1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1；

圖2為化合物D2與CT-DNA作用前后的紫外光譜圖，R值依次為1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-哌啶基-1,8-萘酐合成：

(1)中間體1 4-R基-1.8-萘酐的合成：

中間體4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：

取2.77g(10mmol)4-溴-1,8-萘酐置于100mL的雙頸圓底燒瓶中，加入40mL乙二醇單甲醚作為溶劑，加入0.92mL(10mmol)哌啶，升溫至125℃，攪拌并回流3小時(shí)，室溫冷卻半小時(shí)，倒入200ml水中析出沉淀，抽濾并且烘干，得到2.6g產(chǎn)物，產(chǎn)率92.53％。

(2)中間體N-(3’-羥基-丙基)-4-R基-1,8-萘酐的合成：

中間體N-(3’-羥基-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：

取2.5g(8.8mmol)4-哌啶基-1,8-萘酐置于100mL雙頸圓底燒瓶中，加入30mL無水乙醇作為溶劑，攪拌并加入正丙醇胺0.74ml(9.68mmol)，升溫回流3小時(shí)，冷卻至室溫，倒入150ml水中，析出沉淀，抽濾并且烘干，得到2.3g產(chǎn)物，產(chǎn)率77.18％。

(3)中間體N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：

中間體N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：

取2.2g(6.5mmol)N-(3’-羥基-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐置于100mL雙頸圓底燒瓶中，在冰浴條件下加入30mL乙酸乙酯作為溶劑，攪拌并緩慢滴入三溴化磷0.61mL(6.5mmol)，全部滴加完之后室溫?cái)嚢璋胄r(shí)，升溫至77℃反應(yīng)3小時(shí)，冷卻至室溫，倒入150mL水中，析出黃色沉淀，抽濾并且烘干，用CH₂C_l2柱層析，得到2.1g產(chǎn)物，產(chǎn)率80.77％。

(4)終產(chǎn)物D1N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-哌啶基-1,8-萘酐的合成：

在50mL雙頸圓底燒瓶中加入0.4g(1mmol)N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，加入15mL除水處理過的DMF，攪拌并且加入0.125mL(1mmol)1,2,3,4-四氫異喹啉，催化劑量的碳酸鉀，升溫至148℃，反應(yīng)3小時(shí)后冷卻至室溫，倒入50mL冰水中，析出橙色沉淀，抽濾，洗滌，真空干燥，粗產(chǎn)品硅膠柱層析(洗脫液：CH₂Cl₂:MeOH＝30:1)，得到產(chǎn)品0.32g，產(chǎn)率70.56％。熔點(diǎn)：124.5-125.2℃。

+ESI MS(M+H):C₂₉H₃₁N₃O₂，計(jì)算值：453.5753，實(shí)測值：453.2458。

¹H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.54(dd,J＝7.3,1.0Hz,1H),8.47(d,J＝8.1Hz,1H),8.36(dd,J＝8.4,1.0Hz,1H),7.64(dd,J＝8.3,7.4Hz,1H),7.14(d,J＝8.1Hz,1H),7.08–6.93(m,4H),3.28–3.14(m,4H),2.83(t,J＝5.6Hz,2H),2.78–2.64(m,4H),2.05(dt,J＝14.5,7.3Hz,2H),1.98–1.76(m,6H),1.72(d,J＝5.3Hz,2H),1.25(s,2H).

¹³C NMR(126MHz,CDCl3)δ164.66,164.18,157.22,134.78,134.30,132.58,130.93,130.52,129.92,128.49,126.55,126.25,125.94,125.43,125.30,123.16,116.01,114.68,55.96,55.88,54.54,50.57,38.74,28.96,26.24,25.39,24.36.

實(shí)施例2

N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐合成：

(1)中間體4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

加入1.01mL(10mmol)硫代嗎啉替代哌啶，其余合成過程與實(shí)施例1相同，得到2.7g產(chǎn)物，產(chǎn)率90.30％。

(2)中間體N-(3’-羥基-丙基)-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

取2.5g(8.4mmol)4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐代替4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.7mL(9.24mmol)正丙醇胺，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.5g產(chǎn)物，產(chǎn)率83.61％。

(3)中間體N-(3’-溴-丙基)-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

取2.2g(6.2mmol)N-(3’-羥基-丙基)-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐代替N-(3’-羥基-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.58mL(6.2mmol)三溴化磷，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.1g產(chǎn)物，產(chǎn)率77.78％。

(4)終產(chǎn)物D2N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

加入0.42g(1mmol)N-(3’-溴-丙基)-4-硫代嗎啉基-1,8-萘酐代替加入N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，其余合成過程同實(shí)施例1，硅膠柱層析洗脫劑為CH₂Cl₂:MeOH＝25:1，得到產(chǎn)品0.3g，產(chǎn)率63.69％。熔點(diǎn)：142.4-143.2℃。

+ESI MS(M+H):C₂₈H₂₉N₃O₂S，計(jì)算值：471.6138，實(shí)測值：471.2056。

¹H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.57(dd,J＝7.3,1.0Hz,1H),8.50(d,J＝8.0Hz,1H),8.34(dd,J＝8.5,1.1Hz,1H),7.69(dd,J＝8.4,7.4Hz,1H),7.21(d,J＝8.1Hz,1H),7.06(dt,J＝8.2,4.2Hz,2H),6.99(dt,J＝9.1,4.3Hz,2H),4.31–4.25(m,2H),3.67(s,2H),3.56–3.45(m,4H),3.01–2.94(m,4H),2.76(ddd,J＝23.0,15.8,6.3Hz,6H),2.13–2.02(m,2H).

¹³C NMR(126MHz,CDCl3)δ163.46,163.00,155.58,133.15,131.31,130.06,128.84,128.79,127.44,125.51,125.49,124.97,124.87,124.45,122.30,116.28,114.89,54.83,54.78,54.53,49.50,37.77,27.79,27.14,24.21.

實(shí)施例3

N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-嗎啉基-1,8-萘酐合成：

(1)中間體4-嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

加入0.87mL(10mmol)嗎啉替代哌啶，其余合成過程與實(shí)施例1相同，得到2.5g產(chǎn)物，產(chǎn)率88.34％。

(2)中間體N-(3’-羥基-丙基)-4-嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

取2.4g(8.5mmol)4-嗎啉基-1,8-萘酐代替4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.71mL(9.35mmol)正丙醇胺，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.3g產(chǎn)物，產(chǎn)率79.58％。

(3)中間體N-(3’-溴-丙基)-4-嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

取2.2g(6.5mmol)N-(3’-羥基-丙基)-4-嗎啉基-1,8-萘酐代替N-(3’-羥基-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.61mL(6.5mmol)三溴化磷，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.0g產(chǎn)物，產(chǎn)率76.92％。

(4)終產(chǎn)物D3N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-嗎啉基-1,8-萘酐的合成：

加入0.4g(1mmol)N-(3’-溴-丙基)-4-嗎啉基-1,8-萘酐代替加入N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，其余合成過程同實(shí)施例1，硅膠柱層析洗脫劑為CH₂Cl₂:MeOH＝25:1，得到產(chǎn)品0.27g，產(chǎn)率59.34％。熔點(diǎn)：127.5-128.6℃。

+ESI MS(M+H):C₂₈H₂₉N₃O₃，計(jì)算值：455.5482，實(shí)測值：455.2293。

¹H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.57(dd,J＝7.3,1.1Hz,1H),8.51(d,J＝8.0Hz,1H),8.39(dd,J＝8.5,1.1Hz,1H),7.68(dd,J＝8.4,7.3Hz,1H),7.20(d,J＝8.1Hz,1H),7.08–7.02(m,2H),7.02–6.94(m,2H),4.32–4.24(m,2H),4.05–3.99(m,4H),3.64(s,2H),3.30–3.21(m,4H),2.81(t,J＝5.7Hz,2H),2.77–2.66(m,4H),2.10–2.01(m,2H).

¹³C NMR(126MHz,CDCl3)δ164.49,164.04,155.54,134.11,133.97,132.45,131.11,129.99,129.85,128.49,126.57,126.11,125.79,125.58,123.32,117.19,114.92,66.98,55.51,55.47,53.44,50.31,38.72,28.46,25.08.

實(shí)施例4

N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-吡咯烷基-1,8-萘酐合成：

(1)中間體4-吡咯烷基-1,8-萘酐的合成：

加入0.82mL(10mmol)吡咯烷替代哌啶，其余合成過程與實(shí)施例1相同，得到2.4g產(chǎn)物，產(chǎn)率89.89％。

(2)中間體N-(3’-羥基-丙基)-4-吡咯烷基-1,8-萘酐的合成：

取2.2g(8.2mmol)4-吡咯烷基-1,8-萘酐代替4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.69mL(9.02mmol)正丙醇胺，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.4g產(chǎn)物，產(chǎn)率90.23％。

(3)中間體N-(3’-溴-丙基)-4-吡咯烷基-1,8-萘酐的合成：

取2.2g(6.8mmol)N-(3’-羥基-丙基)-4-吡咯烷基-1,8-萘酐代替N-(3’-羥基-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，加入0.64mL(6.8mmol)三溴化磷，其余合成過程同實(shí)施例1，得到2.0g產(chǎn)物，產(chǎn)率80.00％。

(4)終產(chǎn)物D4N-[3’-(3”,4”-雙氫異喹啉-2(1H)-基)-丙基]-4-吡咯烷基-1,8-萘酐的合成：

加入0.39g(1mmol)N-(3’-溴-丙基)-4-吡咯烷基-1,8-萘酐代替加入N-(3’-溴-丙基)-4-哌啶基-1,8-萘酐，其余合成過程同實(shí)施例1，硅膠柱層析洗脫劑為CH₂Cl₂:MeOH＝30:1，得到產(chǎn)品0.28g，產(chǎn)率63.71％。熔點(diǎn)：142.7-143.2℃。

+ESI MS(M+H):C₂₈H₂₉N₃O₂，計(jì)算值：439.5488，實(shí)測值：439.2329。

¹H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.56(dd,J＝7.9,3.1Hz,2H),8.41(d,J＝8.6Hz,1H),7.54–7.48(m,1H),7.13–6.97(m,4H),6.80(d,J＝8.7Hz,1H),4.32–4.23(m,2H),3.77(dd,J＝12.9,6.4Hz,6H),2.88(dd,J＝15.9,4.7Hz,4H),2.81–2.72(m,2H),2.16–2.06(m,6H).

¹³C NMR(126MHz,CDCl3)δ164.92,164.11,152.62,133.97,133.37,131.91,131.17,130.99,128.53,126.62,126.13,125.62,122.97,122.55,122.50,110.64,108.49,55.53,55.49,53.15,50.32,38.48,28.44,26.07,25.19.

表征1：紫外吸收光譜

本實(shí)驗(yàn)對D系列所有化合物進(jìn)行了測試，表1為該系列化合物的紫外光譜數(shù)據(jù)。

表1.化合物D1-4紫外可見吸收光譜數(shù)據(jù)

Tab.1.UV-vis spectra data of d1-d4

根據(jù)測試得到的紫外可見光譜圖可知，D1-D4均與CT-DNA發(fā)生嵌插作用，與CT-DNA混合之后得到的光譜圖都存在增色(減色)效應(yīng)或者紅移(藍(lán)移)。圖中實(shí)線為不同濃度的D系列化合物紫外吸收曲線，而虛線則代表與DNA作用后的復(fù)合物的紫外吸收曲線。由圖1可見，D1隨著化合物濃度的增加其減色效應(yīng)增強(qiáng)，這表明濃度高時(shí)，藥物分子在DNA表面堆積，插入配體的π*空軌道和堿基的π電子軌道發(fā)生耦合，耦合之后的π*軌道因部分填充電子使得π→π*躍遷幾率減少，而產(chǎn)生較強(qiáng)的減色效應(yīng)。由圖2可見，D2則在高濃度時(shí)最大吸收波長附近發(fā)生增色效應(yīng)，是耦合之后的π*軌道因部分失去電子使得π→π*躍遷幾率增加而導(dǎo)致的。

應(yīng)用例1：腫瘤細(xì)胞活性抑制實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用MTT比色法檢測D系列化合物對于不同細(xì)胞株的體外抗腫瘤活性，所選取的細(xì)胞株為人體乳腺癌細(xì)胞MCF-7，人體胃癌細(xì)胞BCG-823。

表2.化合物D1-D4對MCF-7，BGC-823細(xì)胞的IC₅₀值

Tab.2.The values of IC₅₀of compounds D1-D4against MCF-7,BCG-823

D系列化合物對于MCF-7、BGC-823細(xì)胞株IC50值均有腫瘤抑制作用，不同的側(cè)鏈取代基導(dǎo)致不同的化合物針對不同細(xì)胞株的抑制作用不同。針對人體乳腺癌細(xì)胞MCF-7，化合物D1(側(cè)鏈基團(tuán)為哌啶基)具有最佳值(IC50＝21.79μM)，而D3(側(cè)鏈基團(tuán)為嗎啉基)則抑制作用最弱，其余D2和D4分別為含有硫代嗎啉基和吡咯烷基側(cè)鏈的化合物，他們的IC50值相近，即抗腫瘤作用相似。針對人體胃癌細(xì)胞BGC-823，含有吡咯烷基的化合物D4表現(xiàn)出最佳抗腫瘤作用(IC50＝24.36μM)，其余D1、D2、D3三者的抑制作用相似，抗腫瘤活性表現(xiàn)為D2>D1>D3。