本發(fā)明涉及化合物合成領(lǐng)域，具體涉及一種具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽衍生物及其合成方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
大黃素是中藥大黃、虎杖等的有效活性成分，因具有平面結(jié)構(gòu)和醌式結(jié)構(gòu)而具有廣譜抗癌活性，它對白血病、胃癌、肝癌、胰腺癌等幾十種癌細(xì)胞都有抑制作用，堪稱天然的抗癌明星。但是大黃素對多數(shù)癌細(xì)胞的抑制活性不足以直接成藥(ic50約30-80μm)，因此對大黃素進(jìn)行化學(xué)修飾勢所必然。早期有人在大黃素的6位進(jìn)行化學(xué)修飾，引入長碳鏈季銨鹽，發(fā)現(xiàn)修飾后可以大大提高大黃素的抗癌活性，如對白血病細(xì)胞、淋巴癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞等都有很好的抑制作用。但是季鏻鹽，特別是親脂性季鏻鹽是否也能提高大黃素的抗癌活性尚未見之報道于本研究領(lǐng)域。因此可以考慮在大黃素的母體上引入季鏻鹽，并對經(jīng)修飾得到的大黃素衍生物進(jìn)行抗腫瘤活性測試，以便于探究大黃素季鏻鹽衍生物是否具有成為抗癌藥物的應(yīng)用前景的可能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽衍生物及其合成方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽衍生物，其特征在于：它為{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基鏻鹽，其有如下結(jié)結(jié)構(gòu)式：
式中
本發(fā)明合成{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻(3)的合成路線如下所示：
所述的具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽的合成方法，其特征在于：它包括以下步驟:
(1)大黃素與1,10-二溴丙烷在k2co3存在下發(fā)生williamsom醚化反應(yīng)，生成3-溴癸氧基大黃素；
(2)3-溴癸氧基大黃素衍生物與等物質(zhì)的量的三苯基膦發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。
所述的具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽衍生物的合成方法，其特征在于：
(1)將大黃素溶解于溶劑中，加入無水k2co3，加熱至回流，接著在回流狀態(tài)下慢慢滴加1,10-二溴癸烷，回流3.5-5h，其中所述的大黃素、無水k2co3、1,10-二溴癸烷的物質(zhì)的量之比為1:1:1，之后將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后真空濃縮除去溶劑，接著向濃縮液中加入水?dāng)嚢?5-35min，析出固體，抽濾收集固體，即得到3-溴癸氧基大黃素衍生物的粗品，之后將3-溴癸氧基大黃素的粗品經(jīng)硅膠柱層析分離提純，即得純凈的3-溴癸氧基大黃素；
(2){10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的合成：取3-溴癸氧基大黃素衍生物溶解于乙二醇單甲醚中，控溫100-110℃，待原料全部溶解后加入等物質(zhì)的量的三苯基膦，反應(yīng)4.5-5h，之后冷卻至室溫，真空濃縮除去乙二醇單甲醚，得{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，之后將{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品經(jīng)硅膠柱層析提純，即得到{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。
步驟(1)中所述的溶劑為丙酮或乙二醇單甲醚。
步驟(1)中所述的硅膠柱層析分離提純所用的洗脫劑為二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:2-1:1。
步驟(2)中所述的硅膠柱層析提純的方法為梯度洗脫，梯度洗脫所用的洗脫劑依次為二氯甲烷、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝50:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝25:1、二氯甲烷：乙醇(v/v)＝20:1。
所述的具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽的應(yīng)用，其特征在于：在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
所述的具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽的應(yīng)用，其特征在于：在制備抗白血病藥物中的應(yīng)用。
所述的具有抗腫瘤活性的大黃素季鏻鹽的應(yīng)用，其特征在于：在制備抗實(shí)體瘤藥物中的應(yīng)用。
為了書寫方便，采用化合物1、中間產(chǎn)物2和化合物3分別代替大黃素、3-溴癸氧基大黃素、{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻。
本發(fā)明文中所述的“回流”，就是指在溶劑沸點(diǎn)下回流。
較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的合成方法簡單、條件溫和、便于操作；另外，通過抗白血病活性實(shí)驗(yàn)(mtt法)實(shí)驗(yàn)以及抗實(shí)體腫瘤活性實(shí)驗(yàn)(srb法)表明，本發(fā)明報道的10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻對腫瘤細(xì)胞具有一定的抑制作用，特別是人急性髓系白血病細(xì)胞系hl-60細(xì)胞、人急性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞系molt-4細(xì)胞、人胰腺癌細(xì)胞系panc-1以及bax-pc3細(xì)胞，因此親脂性大黃素季鏻鹽具有成為抗癌藥物的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明不僅僅限于以下實(shí)施例：
實(shí)施例一：
中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的合成——(a)
取1.6g(5.8mmol)大黃素1溶解于120ml丙酮中，加入800mg(5.8mmol)無水碳酸鉀，加熱至回流，在回流的狀態(tài)下慢慢滴加1.30ml(5.8mmol)的1,10-二溴癸烷，回流5h。冷卻至室溫，旋蒸除去丙酮后加入100ml水?dāng)嚢?5min，抽濾，得到黃色粉末粗產(chǎn)品，黃色粉末粗產(chǎn)品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:2做洗脫劑的條件下，進(jìn)行硅膠柱層析分離得到亮黃色固體，即3-溴癸氧基大黃素926mg，產(chǎn)率32.7％。中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的表征數(shù)據(jù)如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.35(s,1h,ar-oh),12.17(s,1h,ar-oh),7.64(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),7.38(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.11(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),6.69(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.11(t,j＝6.8hz,2h,aroch2(ch2)9br),3.44(t,j＝6.8hz,2h,aro(ch2)9ch2br),2.47(s,3h,ar-ch3),1.92-1.81(m,8h,aroch2(ch2)4(ch2)5br),1.52-1.42(m,8h,aro(ch2)5(ch2)4ch2br)；esi-msm/z487.72[m-h]-.
實(shí)施例二：
中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的合成——(b)
取3.2g(11.6mmol)大黃素1溶解于240ml乙二醇單甲醚中，加入1600mg(11.6mmol)無水碳酸鉀，加熱至回流，在回流的狀態(tài)下慢慢滴加2.60ml(11.6mmol)的1,10-二溴癸烷，回流3.5h。冷卻至室溫，旋蒸除去乙二醇單甲醚后加入200ml水?dāng)嚢?5min，抽濾，得到黃色粉末粗產(chǎn)品，黃色粉末粗產(chǎn)品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:1.5做洗脫劑的條件下，進(jìn)行硅膠柱層析分離得到亮黃色固體，即3-溴癸氧基大黃素1860mg，產(chǎn)率32.8％。中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的表征數(shù)據(jù)如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.35(s,1h,ar-oh),12.17(s,1h,ar-oh),7.64(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),7.38(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.11(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),6.69(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.11(t,j＝6.8hz,2h,aroch2(ch2)9br),3.44(t,j＝6.8hz,2h,aro(ch2)9ch2br),2.47(s,3h,ar-ch3),1.92-1.81(m,8h,aroch2(ch2)4(ch2)5br),1.52-1.42(m,8h,aro(ch2)5(ch2)4ch2br)；esi-msm/z487.72[m-h]-.
實(shí)施例三：
中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的合成——(c)
取2.4g(8.7mmol)大黃素1溶解于180ml丙酮中，加入1200mg(8.7mmol)無水碳酸鉀，加熱至回流，在回流的狀態(tài)下慢慢滴加1.95ml(8.7mmol)的1,10-二溴癸烷，回流4h。冷卻至室溫，旋蒸除去丙酮后加入150ml水?dāng)嚢?0min，抽濾，得到黃色粉末粗產(chǎn)品，黃色粉末粗產(chǎn)品在二氯甲烷：石油醚(v/v)＝1:1做洗脫劑的條件下，進(jìn)行硅膠柱層析分離得到亮黃色固體，即3-溴癸氧基大黃素1400mg，產(chǎn)率32.9％。中間產(chǎn)物2(3-溴癸氧基大黃素)的表征數(shù)據(jù)如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.35(s,1h,ar-oh),12.17(s,1h,ar-oh),7.64(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),7.38(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.11(d,j＝1.6hz,1h,ar-h),6.69(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.11(t,j＝6.8hz,2h,aroch2(ch2)9br),3.44(t,j＝6.8hz,2h,aro(ch2)9ch2br),2.47(s,3h,ar-ch3),1.92-1.81(m,8h,aroch2(ch2)4(ch2)5br),1.52-1.42(m,8h,aro(ch2)5(ch2)4ch2br)；esi-msm/z487.72[m-h]-.
實(shí)施例四：
化合物3({10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(a)
在三口燒瓶中加入3-溴癸氧基大黃素(2)100mg(0.20mmol)，溶解于15ml乙二醇單甲醚，控溫100℃。待原料溶解后加入53mg(0.20mmol)三苯基磷，反應(yīng)4.5h，之后冷至室溫后將溶劑乙二醇單甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅膠層析柱上經(jīng)梯度洗脫得到黃色固體(3)46mg，產(chǎn)率30.7％。洗脫順序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)如下：
m.p.95-97℃；1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.32(s,1h,ar-oh),12.16(s,1h,ar-oh),7.79-7.80(m,9h,p(c6h5)3),7.75-7.73(m,6h,p(c6h5)3),7.63(s,1h,ar-h),7.35(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.09(s,1h,ar-h),6.67(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.08(t,j＝6.4hz,2.0h,aroch2(ch2)9p),3.76(m,2.0h,aro(ch2)9ch2p),2.47(s,3h,ar-ch3),1.85-1.78(m,4h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),1.71-1.40(m,12h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),；esi-ms671.38(m-br)+；元素分析c43h44bro5p，計算值:c68.71,h5.90實(shí)驗(yàn)值：c68.92,h6.70。
實(shí)施例五：
化合物3({10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(b)
在三口燒瓶中加入3-溴癸氧基大黃素(2)130mg(0.26mmol)，溶解于15ml乙二醇單甲醚，控溫105℃。待原料溶解后加入68.9mg(0.26mmol)三苯基磷，反應(yīng)4.8h，之后冷至室溫后將溶劑乙二醇單甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅膠層析柱上經(jīng)梯度洗脫得到黃色固體(3)60mg，產(chǎn)率30.8％。洗脫順序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)如下：
m.p.95-97℃；1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.32(s,1h,ar-oh),12.16(s,1h,ar-oh),7.79-7.80(m,9h,p(c6h5)3),7.75-7.73(m,6h,p(c6h5)3),7.63(s,1h,ar-h),7.35(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.09(s,1h,ar-h),6.67(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.08(t,j＝6.4hz,2.0h,aroch2(ch2)9p),3.76(m,2.0h,aro(ch2)9ch2p),2.47(s,3h,ar-ch3),1.85-1.78(m,4h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),1.71-1.40(m,12h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),；esi-ms671.38(m-br)+；元素分析c43h44bro5p，計算值:c68.71,h5.90實(shí)驗(yàn)值：c68.92,h6.70。
實(shí)施例六：
化合物3({10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻)的合成——(c)
在三口燒瓶中加入3-溴癸氧基大黃素(2)200mg(0.40mmol)，溶解于15ml乙二醇單甲醚，控溫110℃。待原料溶解后加入106mg(0.40mmol)三苯基磷，反應(yīng)5h，之后冷至室溫后將溶劑乙二醇單甲醚旋干，得{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，{10-[(4,5-二羥基-7-甲基-9,10-蒽醌-2-基)氧基]癸基}三苯基溴化鏻的粗品，在硅膠層析柱上經(jīng)梯度洗脫得到黃色固體(3)90mg，產(chǎn)率30.0％。洗脫順序：先用二氯甲烷，然后二氯甲烷：乙醇(v/v)＝100:1→50:1→25:1→20:1。產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)如下：
m.p.95-97℃；1hnmr(400mhz,cdcl3)：12.32(s,1h,ar-oh),12.16(s,1h,ar-oh),7.79-7.80(m,9h,p(c6h5)3),7.75-7.73(m,6h,p(c6h5)3),7.63(s,1h,ar-h),7.35(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),7.09(s,1h,ar-h),6.67(d,j＝2.4hz,1h,ar-h),4.08(t,j＝6.4hz,2.0h,aroch2(ch2)9p),3.76(m,2.0h,aro(ch2)9ch2p),2.47(s,3h,ar-ch3),1.85-1.78(m,4h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),1.71-1.40(m,12h,aroch2ch2(ch2)6ch2ch2p),；esi-ms671.38(m-br)+；元素分析c43h44bro5p，計算值:c68.71,h5.90實(shí)驗(yàn)值：c68.92,h6.70。
實(shí)施例七：
化合物3抗白血病活性實(shí)驗(yàn)(mtt法)：
分別取對數(shù)生長期的人急性髓系白血病細(xì)胞系hl-60細(xì)胞、人急性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞系molt-4細(xì)胞和人慢性髓系白血病細(xì)胞系k-562細(xì)胞，接種于96孔培養(yǎng)板上，每孔接種量分別為12000/120μl、8000/120μl和30000/120μl。實(shí)驗(yàn)設(shè)藥物實(shí)驗(yàn)組、陰性對照組和空白對照孔。藥物實(shí)驗(yàn)組每孔加不同濃度的化合物3及大黃素溶液40μl(化合物母液用營養(yǎng)液稀釋)，每個濃度做3個復(fù)孔；陰性對照組每孔加營養(yǎng)液40μl，共設(shè)6個復(fù)孔；空白對照孔只加營養(yǎng)液200μl，用于儀器調(diào)零。在常規(guī)培養(yǎng)條件下，作用72h后，每孔加入20μlmtt溶液(濃度為5mg/ml，用pbs配制，ph＝7.4)，繼續(xù)培養(yǎng)4h，離心棄上清，每孔加二甲基亞砜(dmso)150μl，震蕩5min，待結(jié)晶完全溶解后，用酶標(biāo)儀(bio-rad產(chǎn)品)在570nm波長處測定每個小孔的吸光度值(a570)，各組取平均值，計算抑制率：ir＝(1－實(shí)驗(yàn)組a570/對照組a570)×100％。用spss12.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，并計算ic50。實(shí)驗(yàn)重復(fù)一次，結(jié)果如表1、表2、表3和表4所示。
實(shí)施例八：
化合物3抗實(shí)體腫瘤活性實(shí)驗(yàn)(srb法)：
分別取對數(shù)生長期的人胰腺癌細(xì)胞系panc-1和bax-pc3細(xì)胞、人肝癌細(xì)胞hepg2及人肺癌細(xì)胞a549接種于96孔培養(yǎng)板上，每孔接種量分別為3500/100μl和8000/100μl、3500/100μl及4000/100μl。實(shí)驗(yàn)設(shè)藥物實(shí)驗(yàn)組、陰性對照組和空白對照孔。藥物實(shí)驗(yàn)組分為化合物3組及大黃素組，分別加不同濃度的化合物3及大黃素溶液100μl(化合物母液用營養(yǎng)液稀釋)，每個濃度做3個復(fù)孔；陰性對照組每孔加營養(yǎng)液100μl，共設(shè)6個復(fù)孔；空白對照孔只加營養(yǎng)液200μl，用于儀器調(diào)零。在常規(guī)培養(yǎng)條件下，作用72h后，取出培養(yǎng)板，棄上清液、空干水分，每孔加100μl4℃預(yù)冷的10％三氯醋酸，4℃放置lh以上；取出培養(yǎng)板用雙蒸水洗滌4遍，空干水分，每孔加入0.4％的srb(磺酰羅丹明b)溶液50μl，室溫下靜置染色30min；用1％的醋酸洗滌4遍，空干水分，每孔加入150μl10mmol·l-1tris溶液，在平板振蕩器上振蕩5min，使之完全溶解，用酶標(biāo)儀在515nm波長處測定每個小孔的吸光度值(a515)，各組取平均值，計算抑制率：ir＝(1－實(shí)驗(yàn)組a570/陰性對照組a570)×100％。用spss12.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，并計算ic50，實(shí)驗(yàn)重復(fù)一次，結(jié)果如表1、表2、表3和表4所示。
表1不同濃度的化合物3對腫瘤細(xì)胞的增殖抑制作用(n＝3)
表2不同濃度的化合物3對腫瘤細(xì)胞的增殖抑制作用(n＝3)
表3不同濃度的大黃素對腫瘤細(xì)胞的增殖抑制作用(n＝3)
表4化合物3及大黃素對腫瘤細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度
*：與大黃素對相應(yīng)細(xì)胞的ic50相比，p<0.01
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所述的化合物3對人白血病細(xì)胞系(hl-60、molt-4和k-562)及人實(shí)體瘤細(xì)胞系(panc-1和bax-pc3、hepg2及a549)均具有顯著的增殖抑制作用，且抑制作用強(qiáng)于母體化合物大黃素，并呈劑量依賴性；作用72h，化合物3的ic50為0.25μmol/l至0.58μmol/l，也強(qiáng)于母體化合物大黃素(31.17μmol/l至40.68μmol/l)，說明化合物3具有抗腫瘤作用。因此，本發(fā)明所述的化合物3可用于制備抗腫瘤藥物。另外，本發(fā)明的化合物3對其他的腫瘤細(xì)胞系也具有一定的抑制作用，而不僅僅局限于hl-60細(xì)胞、molt-4細(xì)胞、k-562細(xì)胞、hepg2細(xì)胞、a549細(xì)胞、panc-1細(xì)胞以及bax-pc3細(xì)胞。