专利名称：一种二氢醌类化合物及其制备方法和医药用途的制作方法
技术领域：
本发明属于药学领域，提供了一种二氢醌类化合物及其制备方法和医药用途；具体地说，本发明涉及一种用于治疗或预防肿瘤的二氢醌类化合物及其制备方法和医药用途。
背景技术：
肿瘤作为最重要的恶性疾病，其分子特征表现为细胞的过分分裂增殖从而形成恶性组织，并侵占、抑制正常组织的生长。
目前治疗肿瘤的方式主要有化疗、手术、放疗，或者是前面几种治疗方式的组合。对于化疗来说，肿瘤病人需要接受一种或几种化合物来抑制肿瘤细胞的生长。因此，有必要继续开发安全有效的化学治疗药物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种二氢醌类化合物及其制备方法和医药用途，以解决现有技术的缺陷。
本发明提供了如结构式(I)所示的二氢醌类化合物 其中，R1为C1-20的烷基、C2-20烷烯基、C2-20烷炔基、或者是芳基；其中，R2和R3其中之一是XRa，另外一个R2或R3为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基或者是YRb；
其中，X和Y分别为O、S、Se或NR’；Ra和Rb分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基、C(O)R’、S(O)2R’氨基酸或小分子多肽；其中，R’为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基；R4为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
其中，优选的R1为(CH2)9CH＝CH(CH2)5CH3或(CH2)16CH3。
优选的R4为甲基。
另外一个R2或R3优选的为H。
优选的X为S。
优选的Ra为 其中，R’和R”分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
或者，Ra为
其中，R’和R”仍分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
则本发明优选的化合物为
进一步优选的化合物为 本发明所提供的二氢醌类化合物还可以包含一个或多个不对称中心。因此，该化合物可以为外消旋物、外消旋的混合物、单一的对映体、单独的非对映异构体、非对映异构混合物、或者是顺式、反式异构体。所有这些异构体均为互补的。
如本文所用，所述的“烷基”，除非另有说明，指的是包含1-20个碳原子的直链或有支链的碳氢化合物。烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
如本文所用，所述的“烷烯基”指的是含有一个或多个碳碳双键的直链或支链的碳氢化合物。所述的“烷炔基”指的是含有一个或多个碳碳三键的碳氢化合物。烷烯基和烷炔基除非另有说明，包含1-20个碳原子。
如本文所用，所述的“芳基”，除非另有说明，指的是6个碳原子的单环、10个碳原子的双环、14个碳原子的三环芳香族，其中每个环均含有1-4个取代基。芳基包括但不限于苯基、萘基和蒽基。
如本文所用，所述的“环烷基”，除非另有说明，指的是含有3-12个碳原子的饱和或部分饱和的环羟基。环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基，环己烯基、环庚基、环辛基。
如本文所用，所述的“杂环烷基”，除非另有说明，指的是非芳香族的含有3-8个碳原子的单环、8-12个碳原子的双环或11-14个碳原子的三环，其中碳原子可以被一个或多个杂原子(如O、N、S)所取代。杂环烷基包括但不限于哌嗪基、吡咯烷基、二氧六环基、吗啡啉基、四氢呋喃基。
如本文所用，所述的“杂芳基”，指的是芳香族的5-8个碳原子的单环、8-12个碳原子的双环、或11-14个碳原子的三环，其中碳原子可以被一个或多个杂原子(如O、N、S)所取代。杂芳基包括但不限于吡啶基、呋喃基、咪唑基、苯并咪唑基、嘧啶基、噻吩基、噻啉基、吲哚基、噻唑基。
如本文所用，所述的“氨基酸”，指的是包括至少一个氨基基团和至少一个羧基的碳氢化合物，其包括但不限于α-氨基酸。所述的“小分子多肽”指的是由2-10个氨基酸通过酰胺键连接而成的。
其中，烷基、烷烯基、烷炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、氨基酸、小分子多肽均可以被取代或不被取代。这些基团可以被0-6个杂原子所取代，如卤素、O、S或N。其中，烷烯基、烷炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基的取代基还可以包括烷基、烷烯基、烷炔基、环烷基、环烷烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、氨基、烷胺基、仲胺基、芳胺基、仲芳基、羟基、卤素、硫基、烷硫基、芳硫基、芳磺基、烷磺基、酰胺基、胺酰基、脒基、胍基、脲基、氰基、硝基、酰基、酰氧基、羧基、羧酸酯。其中，烷羧酸酯的取代羧酸酯包括上述除了烷基之外的所有取代基。
本发明还提供了合成结构式(I)所示的二氢醌类化合物的方法，该方法将HXRa与结构式(II)所示化合物进行反应， 其中，R1为C1-20的烷基、C2-20烷烯基、C2-20烷炔基、或者是芳基；其中，R2和R3其中之一是XRa，另外一个R2或R3为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基或者是YRb；其中，X和Y分别为O、S、Se或NR’；Ra和Rb分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基、C(O)R’、S(O)2R’氨基酸或小分子多肽；其中，R’为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基；R4为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
其中，二氢醌类化合物的收率为50-90％。
本发明的二氢醌类化合物可以通过市场上的常规试剂或自然存在的化合物通过常规化学转换生成，如R.Larock，Comprehensive OrganicTransformations，VCH Publishers(1989)；T.W.Greene and P.G.M.Wuts，Protective Groups in Organic Synthesis，3rd Ed.，John Wiley and Sons(1999)；L.Fieser and M.Fieser，Fieser and Fieser’s Reagents forOrganic Synthesis，John Wiley and Sons(1994)；and L.Paquette，ed.，Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis，John Wiley and Sons(1995)。
如下面的例子可以通过亲核试剂(H-X-Ra)与马蔺子甲素(IqA)或马蔺子乙素(IqB)得到特定的二氢醌类化合物。IqA和IqB是从天然植物马蔺的种子皮中提取的化合物(美国专利申请11/156,210)。
反应式为 其中，R1为(CH2)9CH＝CH(CH2)5CH3或(CH2)16CH3；X为O、S、Se或NH；Ra为H、烷基等。
当R1为(CH2)9CH＝CH(CH2)5CH3时，所述的 即为IqA；当R1为(CH2)16CH3；所述的 即为IqB。
本发明所公开的结构式(I)所示的二氢醌类化合物，可以抑制肿瘤细胞的生长，因而可以用于制备治疗或预防肿瘤的药物，如用于制备治疗或预防食管癌、头颈癌、直肠癌胃腺癌或肺腺癌的药物。治疗有效量(即可对人和/或动物产生功能或活性的且可被人和/或动物所接受的量)的该化合物与医学上可以接受的载体(即用于治疗剂给药的载体，它们本身并不是必要的活性成分，且施用后没有过分的毒性)。
治疗有效量的本发明的组合物介于0.001～500mg/kg体重/天之间。任何介于上述范围之内的用量皆为本发明的有效量，其中较低剂量介于0.001mg/kg体重/天和499.999mg/kg体重/天之间，较高剂量介于0.002mg/kg体重/天和500mg/kg体重/天之间。所述“治疗有效量”可用于相关疾病的单一用药或联合用药治疗。本领域的专业人员能够理解，在实际给药时的用量可高于或低于上述剂量范围。针对某一对象(如哺乳动物-人)的“治疗有效量”和具体治疗方案可受诸多因素的影响，包括所用化合物或其前药的药效活性、给药对象的年龄、体重、一般情况、性别、饮食、给药时间、疾病易感性、疾病进程以及收治医师的判断等。
这些活性化合物可通过口服、静脉内、肌内或皮下等途径给药。固态载体包括淀粉、乳糖、磷酸二钙、微晶纤维素、蔗糖和白陶土，而液态载体包括无菌水、聚乙二醇、非离子型表面活性剂和食用油(如玉米油、花生油和芝麻油)，只要适合活性成分的特性和所需的特定给药方式。在制备药物组合物中通常使用的佐剂也可有利地被包括，例如调味剂、色素、防腐剂和抗氧化剂如维生素E、维生素C、BHT和BHA。
可以将含有本发明的活性化合物的药物制备成口服制剂、注射剂、片剂、粉制剂、胶囊剂、分散片、缓释制剂等。因为注射制剂可以避免化合物对胃肠的毒副作用，有效的发挥其药效，而且该化合物水溶性好，为优选的制剂。
这些活性化合物也可肠胃外或腹腔内给药。也可在适当混合有表面活性剂(如羟丙基纤维素)的水中制备这些活性化合物(作为游离碱或药学上可接受的盐)的溶液或悬浮液。还可在甘油、液体、聚乙二醇及其在油中的混合物中制备分散液。在常规储存和使用条件下，这些制剂中含有防腐剂以防止微生物的生长。
适应于注射的药物形式包括无菌水溶液或分散液和无菌粉(用于临时制备无菌注射溶液或分散液)。在所有情况中，这些形式必须是无菌的且必须是流体以易于注射器排出流体。在制造和储存条件下必须是稳定的，且必须能防止微生物(如细菌和真菌)的污染影响。载体可以是溶剂或分散介质，其中含有如水、醇(如甘油、丙二醇和液态聚乙二醇)、它们的适当混合物和植物油。
另外，本发明的化合物还可以与其他肿瘤化疗或放疗方法合用，提高疗效或减轻其他化疗或放疗方法的毒副作用。其中所述的化疗制剂包括但不限于顺铂、丝裂霉素、博来霉素、拓扑替康、抗癌妥、多烯紫杉醇、紫杉醇、鬼臼毒素、长春新碱、金霉酸、柔红霉素、更生霉素、阿霉素、5-FU、激素、细胞因子(如IL-2)等。本发明的化合物可以与其中一种或一种以上的化疗制剂进行合用。本发明的化合物还可以与放射治疗合用，或者同时合并一种或一种以上的化疗制剂。其中放疗包括电离辐射和非电离辐射。电离辐射如X射线、中子、电子、质子等，具有强的能量与原子相互作用而致使电子偏离其运行轨道。而非电离辐射如紫外线、红外线、微波、可见光、无线电等。
体外实验可以初步确定本发明的化合物抑制肿瘤细胞生长的活性，然后可以通过体内实验进一步验证其抑制肿瘤的活性。如，可以对长有肿瘤的实验动物给予该化合物，从而可确定该化合物用于治疗的有效治疗剂量和治疗方式。
体外实验证明本发明的化合物对食管癌(ECA-109)、胃腺癌(BGC-823)、肺腺癌(SPC-A-1)三细胞株的细胞毒性较马蔺子甲素要好(实施例4)，而且其水溶性更好，因此可制备成水制剂，通过静脉注射或肌肉注射，用于食管癌、胃腺癌、肺腺癌等肿瘤的治疗，而且还可以与其他的肿瘤化疗药物(如顺铂)或放疗合用，提高疗效或减少化疗药物对肌体的毒副作用。
本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1将0.37g马蔺子甲素与马蔺子乙素的混合物(其中马蔺子甲素与马蔺子乙素的比例为85∶15)用15ml乙醇(分析纯)溶解，然后加入10ml谷胱甘肽(GSH)的水溶液(其中含谷胱甘肽1.5mmol)，搅拌60分钟，过滤，收集沉淀物，经柱层析分离纯化，得物质A，包括A1，A2，A3和A4(比率2∶1∶0.2∶0.1)，总收率为75-90％。ESIMS(m/z)691，693。
其中马蔺子甲素与马蔺子乙素由山东新华制药厂提供。
A11HNMR(DMSO-d6)6.50(s，1H)，5.36(m，2H)，4.85(dd，J＝3.7，8.5Hz，1H)，4.14(s，2H)，3.71(s，3H)，3.49(t，1H)，3.35(s，2H)，3.18(dd，J＝13.7，3.6Hz，1H)，2.93(dd，J＝8.5，13.6Hz，1H)，2.86(t，J＝8Hz，2H)，2.18(m，2H)，2.06(m，2H)，1.2-2.0(m，26H)，0.88(t，J＝7.2Hz，3H).
具体化合物的结构式如下 实施例2将实施例1中的谷胱甘肽用巯基乙酸甲酯代替，其余步骤同前，得物质B，包括B1，B2，B3和B4(比率2∶1∶0.2∶0.1)，总收率为70-90％。ESIMS(m/z)481，483。
B11H NMR(CDCl3)6.46(s，1H)，5.36(m，2H)，5.27(s，1H)，3.85(s，3H)，3.71(s，3H)，3.35(s，2H)，2.86(t，J＝8Hz，2H)，1.2-2.0(m，26H)，0.88(t，J＝7.2Hz，3H).
具体化合物的结构式如下 实施例3将实施例1中的谷胱甘肽用半胱氨酸甲酯代替，其余步骤同前，得物质C，包括C1，C2，C3和C4(比率2∶1∶0.2∶0.1)，总收率为60-75％。ESIMS(m/z)509，511。
C11HNMR(DMSO-d6)6.50(s，1H)，5.36(m，2H)，4.65(dd，J＝3.6，8.4Hz，1H)，3.71(s，3H)，3.35(s，2H)，3.28(dd，J＝13.7，3.6Hz，1H)，2.98(dd，J＝13.6，8.4Hz，1H)，2.86(t，J＝8Hz，2H)，1.2-2.0(m，26H)，0.88(t，J＝7.2Hz，3H)。
具体化合物的结构式如下 实施例4将实施例1-3中得到的物质A、B、C与马蔺子甲素、顺铂(Cisplatin)进行抗肿瘤活性实验检测。
实验材料人肿瘤细胞株及其培养食管癌(ECA-109)、胃腺癌(BGC-823)、肺腺癌(SPC-A-1)，购自中科院生化细胞研究所；细胞于含10％胎牛血清(Gibco)的RPMI-1640(Gibco)培养基中，37℃、5％CO2条件下培养。
马蔺子甲素、马蔺子乙素由山东新华制药厂提供；Cisplatin由齐鲁制药厂提供；其他试剂MTT及DMSO等均为Sigma公司产品。
实验方法马蔺子甲素和马蔺子乙素对上述肿瘤细胞株的细胞毒性通过四甲基偶氮唑盐比色法(MTT法)测得。
具体步骤如下1.样品制备将物质A、B、C分别溶解于二甲亚砜中，得到浓度分别为10mg/ml的溶液；2.细胞经胰酶消化并洗涤后悬浮于含10％胎牛血清的RPMI-1640培养基中，经胎盘蓝染色排除法计活细胞数，并调节细胞悬浮液密度至1×105细胞/ml。
3.在平底96孔板中，每孔加入100微升细胞，每孔中细胞总数为1×104。于37℃，5％CO2细胞培养箱中培养过夜。
4.每孔加入5微升以细胞生长培养基稀释的样品，使反应终浓度分别为0、0.3、1、3、10、30、和100μg/ml。将相应量的DMSO加入不加药的细胞中作为对照，不加药物及DMSO的含细胞孔作为背景。每点作三个平行测试。
5.将加药细胞在37℃，5％CO2细胞培养箱中保温48小时。
6.每孔中加入10μl 5mg/ml MTT溶液，继续在培养箱中保温3～4小时。
7.将细胞板于1000rpm离心15分钟，真空吸去培养液，加入150μl PBS洗涤后离心并小心地吸去溶液。
8.每孔加入150μl DMSO，置于摇床上以150rpm摇动15分钟，使固体充分溶解。测定492nm光吸收值。
9.根据光吸收值计算马蔺子甲素和马蔺子乙素处理后细胞相对存活率。计算公式如下
10.通过XLfit软件计算马蔺子甲素和马蔺子乙素对各肿瘤细胞的IC50。
实验结果结果表明，样品A、B和C对三种肿瘤细胞均有明显的抑制作用，而且样品B和C对三种肿瘤细胞的毒性比马蔺子甲素还强。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种如结构式(I)所示的二氢醌类化合物，其中结构式(I)为 其中，R1为C1-20的烷基、C2-20烷烯基、C2-20烷炔基、或者是芳基；R2和R3其中之一是XRa，另外一个R2或R3为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基或者是YRb；其中，X和Y分别为O、S、Se或NR’；Ra和Rb分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基、C(O)R’、S(O)2R’、氨基酸或小分子多肽；其中，R’为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基；R4为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的R1为(CH2)9CH＝CH(CH2)5CH3或(CH2)16CH3。
3.根据权利要求2所述的化合物，其特征在于，所述的R4为甲基。
4.根据权利要求1或3所述的化合物，其特征在于，所述的另外一个R2或R3为H。
5.根据权利要求4所述的化合物，其特征在于，所述的X为S。
6.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，所述的Ra为 其中，R’和R”分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
7.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，所述的Ra为 其中，R’和R”分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、或杂芳基。
8.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的R4为甲基。
9.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的化合物为
10.根据权利要求9所述的化合物，其特征在于，所述的化合物为
11.一种制备如结构式(I)所示的二氢醌类化合物的方法，其特征在于，将HXRa与结构式(II)所示化合物进行反应， 其中，R1为C1-20的烷基、C2-20烷烯基、C2-20烷炔基、或者是芳基；其中，R2和R3其中之一是XRa，另外一个R2或R3为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基或者是YRb；其中，X和Y分别为O、S、Se或NR’；Ra和Rb分别为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基、杂芳基、C(O)R’、S(O)2R’、氨基酸或小分子多肽；其中，R’为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基；R4为H、C1-6烷基、C2-6烷烯基、C2-6烷炔基、C3-12环烷基、C1-12杂环烷基、芳基或杂芳基。
12.权利要求1-10任一项所述化合物在制备治疗或预防肿瘤的药物中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述的肿瘤为食管癌、头颈癌、直肠癌、胃腺癌或肺腺癌。
14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于，所述的肿瘤为食管癌、胃腺癌或肺腺癌。
15.权利要求1-10任一项所述化合物在制备肿瘤化疗或放疗的协同药物或辅助药物中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种如结构式(I)所示的二氢醌类化合物及其制备方法，以及其用于制备预防或治疗肿瘤的药物的应用。结构式(I)如上所示。
文档编号A61K31/095GK101062911SQ20061002617
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者张维汉, 苏慰国, 崔玉敏, 任永欣, 严孝强, 段继峰 申请人:和记黄埔医药(上海)有限公司