本發(fā)明屬于新藥發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新藥物合成技術領域，具體涉及一種氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物，同時還涉及一種氟羅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用。

背景技術：

新藥創(chuàng)新起源于先導物的發(fā)現(xiàn)，而基于優(yōu)勢藥效團骨架的拼合構建先導物分子是最經(jīng)濟和有效的策略。由醛或酮與氨基硫脲類構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注。然而，構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構單元，也是抗菌氟喹諾酮類藥物的藥效團骨架。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—拓撲異構酶也是抗腫瘤藥物的重要作用靶點，可將其抗菌活性轉化為抗腫瘤活性。為此，將氟喹諾酮C-3羧基轉化為甲?；纬上鄳姆Z酮C-3醛，然后與氨基硫脲類縮合，進而實現(xiàn)喹啉骨架與縮氨基硫脲藥效團間的拼合，以期達到不同結構藥效團間的活性疊加，從中發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性的氟喹諾酮候選化合物。

技術實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明的目的是提供一種氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物，具有抗腫瘤的作用和功效，同時還提供了上述氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物的制備方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物，其化學結構式如通式(I)所示：

其中，取代基R為H原子或1～5個碳原子的烴基或環(huán)丙基。該類化合物為以下的具體結構的化合物：

本發(fā)明同時提供了一種氟羅沙星醛縮(H/4-烴基)氨基硫脲類衍生物的制備方法，以式(II)所示的氟羅沙星為原料制備而成。

具體制備步驟如下：

1)將式(II)所示的氟羅沙星與水合肼發(fā)生肼解反應制得式(III)所示氟羅沙星C-3酰肼；

2)將式(III)所示氟羅沙星C-3酰肼化合物與鐵氰化鉀在氯仿的氨水堿性介質中常溫反應8～12小時，分出有機層，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)所示的氟羅沙星C-3醛中間體粗品，直接用于下步反應；

3)水合肼與二硫化碳在堿性介質中縮合后與硫酸二甲酯反應制得式(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(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?；瘜W學報，2001，22(12)：2014-2017)的制備方法；

4)將式(IV)所示的氟羅沙星醛與式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯進行縮合，經(jīng)后處理可得式(VI)所示的氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯；

5)將(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯與胺類化合物在有機溶劑中進行親核取代反應或式(IV)所示氟羅沙星醛粗品與氨基硫脲在有機溶劑中進行縮合反應，待反應完全后經(jīng)處理制得如式(I)所示的目標化合物，其制備的詳細操作步驟見實施例部分。其中，取代基R為H原子或1～5個碳原子的烴基或環(huán)丙基。所述的胺類化合物優(yōu)選為脂肪胺或環(huán)丙胺。

作為進一步的改進，制備式(I)所述的氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物所用的有機溶劑可選擇甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、異丁醇、正丁醇中的至少一種，其中優(yōu)選正丁醇或乙醇。

所述步驟2)中式(III)所示的氟羅沙星酰肼與鐵氰化鉀的摩爾比為1:3.0～5.0；所述步驟5)中(VI)所示氟羅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。

所述的氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物在制備抗腫瘤藥物中的應用。所述抗腫瘤藥物為治療肝癌、胰腺癌或白血病藥物。

本發(fā)明的氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物基于藥效團的拼合理性藥物分子設計原理，將多氟喹諾酮、亞胺席夫堿及硫脲等三種不同藥效團間的有效組合，進而設計了氟羅沙星醛縮氨基硫脲類衍生物，實現(xiàn)了不同結構藥效團的互補和活性的疊加，從而達到了增效降毒的效果，可作為全新結構的抗腫瘤藥物開發(fā)。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。式(III)所示氟羅沙星C-3酰肼的具體制備步驟為：氟羅沙星(20.0g，54.0mmol)與85％水合肼(50mL)和無水乙醇(100mL)的混合物回流反應24小時。放置冷卻至室溫，濾集固體，用無水乙醇重結晶，得黃色結晶式(III)，產(chǎn)率82％，mp 236～238℃。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:11.38(s,1H,CONH),8.86(s,1H,2-H),7.87(d,1H,5-H),4.87(t,2H,FCH₂),4.64(t,2H,NCH₂),4.57(s,2H,NH₂),3.46(t,4H,piperazine-H),2.57(t,4H,piperazine-H),2.37(s,3H,N-CH₃)；MS(m/z):Calcd.for C₁₇H₂₀F₃N₅O₂:383.38[M]⁺；Found:384[M+H]⁺。

式(IV)所示的氟羅沙星C-3醛的具體制備步驟為：式(III)所示氟羅沙星C-3酰肼(10.0g，26.0mmol)懸浮于氯仿(200毫升)與濃氨水(濃度為22～25％，20毫升)的混合溶劑中，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8～10小時至原料消失(TLC檢測，V_氯仿：V_甲醇＝5:1)。分出有機層，用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，得粗品式(IV)備用。

式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯的制備方法如下：水合肼與二硫化碳在堿性介質中縮合后與硫酸二甲酯反應制得式(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(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?；瘜W學報，2001，22(12)：2014-2017)的制備方法。

式(VI)所示的氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯的制備方法為：將式(IV)所示氟羅沙星醛粗品(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10小時，放置冷卻至室溫。濾集產(chǎn)生的固體，干燥。粗品用甲醇-氯仿(V/V＝3：1)重結晶，制得淡黃色結晶式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯11.6g，mp 218～220℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：11.65(s,1H,CH＝N),9.86(1H，s，2-H)，8.56(s,1H,NH),7.85(d,1H,5-H),4.85(t,2H,FCH2),4.62(t,2H,NCH2),3.36(t,4H,piperazine-H),2.56(t,4H,piperazine-H),2.33(s,3H,N-CH3),2.16(s,3H,SCH3)；MS(m/z):Calcd.for C19H22F3N5OS2:457.54[M]+；Found:458[M+H]+。

實施例1

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮氨基硫脲(I-1)，其化學結構式為：

即式I中的R取代基為H原子。

該化合物的制備方法為：取式(IV)所示氟羅沙星C-3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＝5:3)混合溶劑重結晶，制得淡黃色結晶物式(I-1)產(chǎn)品0.83g，m.p.246～248℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.84(s,1H,CH＝N),9.88(s,1H，2-H)，8.53(s,1H,NH),8.37(s,1H,NH₂),8.35(s,1H,NH₂),7.86(d,1H，5-H)，4.86(t,2H,FCH₂),4.70(t,2H,NCH₂),3.36(t,4H，piperazine-H)，2.56(t,4H，piperazine-H),2.34(s,3H，N-CH₃)，1.55(t,3H，CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₁₈H₂₁F₃N₆OS：426.47[M]⁺；Found：427[M+H]⁺。

實施例2

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮(4-甲基)氨基硫脲(I-2)，其化學結構式為：

即式I中的R為甲基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入甲胺(0.53g,17.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-2)產(chǎn)品0.52g，m.p.235～237℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.82(s,1H,CH＝N),9.86(s,1H，2-H)，8.51(s,1H,NH),8.37(s,1H,NH),8.35(s,1H,NH),7.86(d,1H，5-H)，4.86(t,2H,FCH₂),4.70(t,2H,NCH₂),3.36～3.15(m,7H，piperazine-H and CH₃)，2.56(t,4H，piperazine-H),2.34(s,3H，N-CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₁₉H₂₃F₃N₆OS：440.49[M]⁺；Found：441[M+H]⁺。

實施例3

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-乙氨基硫脲(I-3)，其化學結構式為：

即式I中的R為乙基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入乙胺(0.77g,17.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-3)產(chǎn)品0.52g，m.p.233～235℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.78(s,1H,CH＝N),9.84(s,1H，2-H)，8.48(s,1H,NH),8.36(s,1H,NH),7.86(d,1H，5-H)，4.87(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),3.36～3.04(m,6H，piperazine-H and CH₂)，2.56(t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.73(m,3H,CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₀H₂₅F₃N₆OS：454.52[M]⁺；Found：455[M+H]⁺。

實施例4

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-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)，其化學結構式為：

即式I中的R為異丙基。

該化合物的制備方法為：取式式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入異丙胺(0.83g,14.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-4)產(chǎn)品0.61g，m.p.226～228℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.78(s,1H,CH＝N),9.84(s,1H，2-H)，8.46(s,1H,NH),8.35(s,1H,NH),7.85(d,1H，5-H)，4.87(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),3.36～3.35(m,5H，piperazine-H and CH)，2.56(t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.27(m,6H,2×CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₁H₂₇F₃N₆OS：468.55[M]⁺；Found：469[M+H]⁺。

實施例5

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-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)，其化學結構式為：

即式I中的R為環(huán)丙基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入環(huán)丙胺(0.80g,14.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-5)產(chǎn)品0.44g，m.p.243～245℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.80(s,1H,CH＝N),9.86(s,1H，2-H)，8.68(s,1H,NH),8.45(s,1H,NH),7.86(d,1H，5-H)，4.88(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),4.44(m,1H,CH),3.36(t,4H，piperazine-H)，2.57(t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.12～0.68(m,4H,CH₂CH₂)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₁H₂₅F₃N₆OS：466.53[M]⁺；Found：467[M+H]⁺。

實施例6

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-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)，其化學結構式為：

即式I中的R為叔丁基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入叔丁胺(0.88g,12.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-6)產(chǎn)品0.68g，m.p.225～227℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.77(s,1H,CH＝N),9.84(s,1H，2-H)，8.52(s,1H,NH),8.36(s,1H,NH),7.85(d,1H，5-H)，4.87(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),3.36(t,4H，piperazine-H)，2.56(t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.55(s,9H,3×CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₂H₂₉F₃N₆OS：482.58[M]⁺；Found：483[M+H]⁺。

實施例7

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-正丁基氨基硫脲(I-7)，其化學結構式為：

即式I中的R為正丁基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入正丁胺(0.88g,12.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-7)產(chǎn)品0.72g，m.p.231～233℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.77(s,1H,CH＝N),9.85(s,1H，2-H)，8.43(s,1H,NH),8.33(s,1H,NH),7.85(d,1H，5-H)，4.87(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),3.36～3.24(m,6H，piperazine-H and CH₂)，2.55(t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.34～0.76(m,7H,CH₂CH₂CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₂H₂₉F₃N₆OS：482.58[M]⁺；Found：483[M+H]⁺。

實施例8

1-(2-氟乙基)-6,8-二氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛縮4-正戊基氨基硫脲(I-8)，其化學結構式為：

即式I中的R為正戊基。

該化合物的制備方法為：取式(VI)所示氟羅沙星醛縮肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.2mmol)溶于無水正丁醇(20毫升)中，加入正戊胺(0.87g,10.0mmol)后混合反應物回流反應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)混合溶劑重結晶，制得黃色結晶物式(I-8)產(chǎn)品0.75g，m.p.218～220℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ:11.776(s,1H,CH＝N),9.85(s,1H，2-H)，8.43(s,1H,NH),8.33(s,1H,NH),7.85(d,1H，5-H)，4.87(t,2H,FCH₂),4.68(t,2H,NCH₂),3.36～3.23(m,6H，piperazine-H and CH₂)，2.55 (t,4H，piperazine-H),2.33(s,3H，N-CH₃),1.26～0.68(m,9H,CH₂CH₂CH₂CH₃)；MS(m/z)：Calcd.for C₂₃H₃₁F₃N₆OS：496.60[M]⁺；Found：497[M+H]⁺。

試驗例

一、實施例1-8提供的氟羅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

以實施例1-8提供的氟羅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)和氟羅沙星(FL)為供試樣品，共10種，其中HC和FL為對照組，實施例1-8樣品為實驗組；

實驗癌細胞株分別為人肝癌Hep-3B細胞、人胰腺癌Panc-1細胞和人白血病HL60細胞株均購買自中國科學院上海細胞庫。正常細胞采用VERO非洲綠猴腎細胞，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細胞、人胰腺癌Panc-1細胞和人白血病HL60細胞及VERO細胞株，以每孔6000個細胞接種于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)溶液10μL，繼續(xù)培養(yǎng)4小時后加入100μL質量百分比濃度為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胞的抑制率，

癌細胞抑制率＝[(1－實驗組OD值)/對照組OD值]×100％，

然后以供試樣品的各濃度的對數(shù)值對各濃度對應的癌細胞抑制率作線性回歸，得到劑量-效應方程，從所得劑量-效應方程計算出各供試樣品對實驗癌細胞的半數(shù)抑制濃度(IC₅₀)；每個數(shù)據(jù)平行測定三次，求其平均值，結果見表1所示。

表1各供試樣品的抗腫瘤活性(IC₅₀)

從表1的初步體外抗腫瘤活性篩選結果可以看出，實施例1-8提供的化合物對3種實驗癌細胞的生長抑制活性顯著強于母體化合物氟羅沙星(FL)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細胞的生長抑制活性相當于或優(yōu)于對照羥喜樹堿的活性。更有意義的是，實施例1-8提供的化合物對正常VERO細胞顯示出較低的毒性，表明對腫瘤細胞具有較強的選擇性，提示目標化合物具有成藥性的開發(fā)潛力和進一步進行新藥研究的價值。因此，按照藥物開發(fā)的一般途徑是先進行常規(guī)的抗腫瘤體外篩選，然后進行針對性的研究，所以本發(fā)明的化合物具有強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。