本发明属于创新药物合成技术领域，具体涉及一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，同时还涉及一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的制备方法，以及其在抗肿瘤药物中的应用。
背景技术：
新药创新起源于先导物的发现，而基于结构的理性药物设计是发现先导物的有效方法。在结构多样的药效团中，具有广泛药理活性的五元唑杂环酮，尤其是绕丹宁已成为药物化学的优势骨架而被广泛用于新药分子化学骨架的构建。其主要包括5-位活泼亚甲基与醛的缩合反应形成C＝C键而构筑的α，β-不饱和酮衍生物，与此同时3-位氨基与羧酸类拼合形成氨基羧酸类或酰胺类等衍生物。另外，为改善绕丹宁衍生物的水溶性，在绕丹宁骨架取代基上再引入多酰胺基肽类的修饰侧链，以提高其生物利用度、促进其向成药性发展。同时，以1-取代-6-氟-喹啉(萘啶)-4-酮-3-羧酸为优势骨架的抗菌氟喹诺酮药物，因其作用靶点—拓扑异构酶也是抗肿瘤药物的重要作用靶标，可将其抗菌活性转化为抗肿瘤活性。结构修饰研究发现氟喹诺酮C-3羧基并非是抗肿瘤活性所必需的药效团，以C-3酰氨基为连接链搭载另一抗肿瘤活性的药效团，可实现不同药效团活性的叠加，并发现了具有抗肿瘤活性的候选化合物。然而，氟喹诺酮骨架与绕丹宁骨架相拼合构建的不饱和酮酰胺类结构的化合物目前尚未见报道。
为此，本发明的目的是提供一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，具有抗肿瘤的作用和功效，同时提供一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，其化学结构式如通式(I)所示：
Ar为苯环或取代苯环或呋喃环或吡啶环。该类化合物为以下的具体结构的化合物：
本发明的一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的制备方法，以式(II)所示的加替沙星为原料制备而成，
具体制备步骤如下：
1)将式(II)所示的加替沙星与甲酸和甲醛发生甲基化反应制得式(III)所示N-甲基加替沙星；
具体操作步骤为：加替沙星(50.0g，133.0mmol)溶于85％甲酸(100mL)和37％的甲醛(20.0g，200.0mmol)混合溶剂中，搅拌回流反应12小时。减压蒸除溶剂，加水(1000mL)，用30％的氢氧化钠溶液调pH7.0，放置析出固体。滤集固体，干燥，用无水乙醇-DMF(V:V＝3：2)混合溶剂重结晶，得淡黄色结晶式(III)，产率87％，mp 172～174℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:15.64(1H,brs,COOH),8.76(1H,s,1H,2-H),7.78(1H,d,5-H),4.15(1H,m,环丙基-H),3.85(3H,s,OCH3),3.58～3.26(7H,m,piperazine-H),2.34(3H,s,N-CH3),1.36(3H,d,CH3),1.22～1.06(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C20H24FN3O4:389.43[M]+；Found:390[M+H]+。2)将式(III)所示的N-甲基加替沙星与水合肼发生肼解反应制得式(IV)所示N-甲基加替沙星酰肼；
具体操作步骤为：N-甲基加替沙星(50.0g，129.0mmol)溶于85％水合肼(100mL)和无水 乙醇(300mL)的混合溶剂中，搅拌回流反应24小时。减压蒸除溶剂，加无水乙醇(500mL)和活性炭(2.0g)，回流脱色1小时，热过滤，放置析出固体。滤集固体，用无水乙醇洗涤，抽干溶剂，干燥，得淡黄色结晶式(IV)，产率74.6％，mp 175～177℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.42(1H,s,CONH),8.78(1H,s,1H,2-H),7.82(1H,d,5-H),4.57(2H,s,NH2),4.17(1H,m,环丙基-H),3.86(3H,s,OCH3),3.57～3.25(7H,m,piperazine-H),2.34(3H,s,N-CH3),1.37(3H,d,CH3),1.23～1.07(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C20H26FN5O3:403.46[M]+；Found:404[M+H]+。
3)将式(IV)所示C-3酰肼化合物与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯于水中回流反应16小时，放置室温，氨水碱化，过滤，收集产生的固体，用DMF溶剂重结晶，制得式(V)所示的N-甲基加替沙星(绕丹宁)酰胺中间体。
具体操作步骤为：N-甲基加替沙星(20.0g，50.0mmol)与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯(14.4g，60.0mmol)在水(500mL)回流反应至原料消失(TLC检测，V氯仿：V甲醇＝5:1)。冷却室温，用浓氨水碱化至pH 8.0～9.0，放置冷却至室温。滤集产生的固体，干燥。粗品用无水乙醇重结晶，得黄色结晶式(V)，收率68.6％，mp 182～184℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.36(1H,s,CONH),8.84(1H,s,1H,2-H),7.78(1H,d,5-H),4.46(2H,s,SCH2),4.16(1H,m,环丙基-H),3.83(3H,s,OCH3),3.55～3.21(7H,m,piperazine-H),2.32(3H,s,N-CH3),1.36(3H,d,CH3),1.21～1.05(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C23H26FN5O4S2:519.62[M]+；Found:520[M+H]+。
4)将式(V)所示N-甲基加替沙星(绕丹宁)酰胺化合物与芳香醛在碱的催化下在冰乙酸中进行缩合反应，待反应完全后经处理得目标化合物如式(I)所示。
Ar为苯环或取代苯环或呋喃环或吡啶环。
目标物(I)通用的合成制备操作步骤为：取1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(3，4-二甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(V)1.0g(1.9mmol)和无水乙酸钠0.18g(2.2mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入芳香醛(2.0mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入适量的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I)。
作为进一步的改进，式V所示的N-甲基加替沙星(绕丹宁)酰胺与芳香醛的摩尔为1:1.0～1.2。
所述的碱为吡啶、三乙胺、哌啶、吗啉、乙酸钾和乙酸钠中的至少一种。
所述的一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
所述抗肿瘤药物为治疗肝癌、胰腺癌或白血病药物。
本发明的一种N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物基于药效团的拼合原理，将氟喹诺酮、酰胺及绕丹宁α，β-不饱和酮等不同药效团间的有效的组合，进而设计了N-甲基加替沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，实现了不同结构药效团的互补和活性的叠加，从而达到了增效降毒的效果，可作为全新结构的抗肿瘤药物开发。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-1)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为苯基。
该化合物的制备方法为：以苯甲醛(0.22g,2.1mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得目标淡黄色结晶物(I-1),产率73.5％，m.p.185～187℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.38(1H,s,CONH),8.86(1H,s,1H,2-H),8.16(s,1H,CH＝),7.81(1H,d,5-H),7.68～7.43(5H,m,Ph-H),4.17(1H,m,环丙基-H),3.85(3H,s,OCH3),3.56～3.28(7H,m,piperazine- H),2.34(3H,s,N-CH3),1.38(3H,d,CH3),1.23～1.07(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C30H30FN5O4S2:607.73[M]+；Found:608[M+H]+。
实施例2
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-对甲氧基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-2)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对甲氧基苯基。
该化合物的制备方法为：以对甲氧基苯甲醛(0.28g,2.2mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得目标淡黄色结晶物(I-2),产率70.5％，m.p.186～188℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.38(1H,s,CONH),8.87(1H,s,1H,2-H),8.18(s,1H,CH＝),7.83～7.52(5H,m,5-H and Ph-H),4.18(1H,m,环丙基-H),3.87,3.89(6H,2s,2×OCH3),3.58～3.31(7H,m,piperazine-H),2.35(3H,s,N-CH3),1.38(3H,d,CH3),1.23～1.08(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C31H32FN5O5S2:637.76[M]+；Found:638[M+H]+。
实施例3
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-[2-硫代-5-(3,4-二氧亚甲基)苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-3)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3，4-(二氧亚甲基)基苯基。
该化合物的制备方法为：以3,4-二氧亚甲基苯甲醛(0.3g,2.0mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得目标淡黄色结晶物(I-3),产率75.8％，m.p.193～195℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.37(1H,s,CONH),8.86(1H,s,1H,2-H),8.17(s,1H,CH＝),7.85～7.63(4H,m,5-H and Ph-H),6.32(s,2H,OCH2O),4.17(1H,m,环丙基-H),3.86(3H,s,OCH3),3.58～3.27(7H,m,piperazine-H),2.34(3H,s,N-CH3),1.38(3H,d,CH3),1.23～1.06(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C31H30FN5O6S2:651.74[M]+；Found:652[M+H]+。
实施例4
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-[2-硫代-5-(3,4,5-三甲氧甲基)苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-4)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3，4，5-三甲氧亚甲基苯基。
该化合物的制备方法为：以3,4,5-三甲氧基苯甲醛(0.43g,2.2mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-4),产率62.5％，m.p.182～184℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.38(1H,s,CONH),8.87(1H,s,1H,2-H),8.21(s,1H,CH＝),7.83(1H,d,5-H),7.76(s,2H,Ph-H),4.18(1H,m,环丙基-H),3.87～3.92(12H,3s,4×OCH3),3.58～3.31(7H,m,piperazine-H),2.34(3H,s,N-CH3),1.38(3H,d,CH3),1.24～1.12(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C33H36FN5O7S2:697.81[M]+；Found:698[M+H]+。
实施例5
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-对氟苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-5)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对氟苯基。
该化合物的制备方法为：以对氟苯甲醛(0.25g,2.0mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-5),产率77.3％，m.p.173～175℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.36(1H,s,CONH),8.84(1H,s,1H,2-H),8.16(s,1H,CH＝),7.82～7.64(5H,m,5-H and Ph-H),4.17(1H,m,环丙基-H),3.86(3H,s,OCH3),3.58～3.26(7H,m,piperazine-H),2.34(3H,s,N-CH3),1.37(3H,d,CH3),1.22～1.06(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C30H29F2N5O4S2:625.72[M]+；Found:626[M+H]+。
实施例6
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-对硝基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-6)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对硝基苯基。
该化合物的制备方法为：以对硝基苯甲醛(0.30g,2.0mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-6),产率72.6％，m.p.204～206℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.43(1H,s,CONH),9.13(1H,s,1H,2-H),8.22(s,1H,CH＝),8.15(1H,d,5-H),8.03(2H,d,Ph-H),7.75(2H,d,Ph-H),4.20(1H,m,环丙基-H),3.93(3H,s,OCH3),3.62～3.35(7H,m,piperazine-H),2.36(3H,s,N-CH3),1.42(3H,d,CH3),1.26～1.13(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C30H29FN6O6S2:652.73[M]+；Found:653[M+H]+。
实施例7
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-吡啶-4-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-7)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-吡啶基。
该化合物的制备方法为：以吡啶-4-甲醛(0.24g,2.2mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-7),产率57.3％，m.p.194～196℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.45(1H,s,CONH),9.16(1H,s,1H,2-H),8.88(2H,d,Py-H),8.78(2H,d,Py-H),8.27(s,1H,CH＝),8.18(1H,d,5-H),4.23(1H,m,环丙基-H),3.95(3H,s,OCH3),3.66～3.37(7H,m,piperazine-H),2.38(3H,s,N-CH3),1.44(3H,d,CH3),1.27～1.15(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C29H29FN6O4S2:608.72[M]+；Found:609[M+H]+。
实施例8
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-呋喃-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-8)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为2-呋喃基。
该化合物的制备方法为：以呋喃-2-甲醛(0.21g,2.2mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-8),产率56.2％，m.p.205～207℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.42(1H,s,CONH),9.07(1H,s,1H,2-H),8.23(s,1H,CH＝),8.14(1H,d,5-H),7.76～6.85(m,3H,furan-H),4.18(1H,m,环丙基-H),3.87(3H,s,OCH3),3.61～3.34(7H,m,piperazine-H),2.36(3H,s,N-CH3),1.40(3H,d,CH3),1.25～1.12(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C28H28FN5O5S2:597.65[M]+；Found:598[M+H]+。
实施例9
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-(2-硫代-5-对羧基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-9)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-羧基苯基。
该化合物的制备方法为：以对羧基苯甲醛(0.30g,2.0mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-9),产率61.4％，m.p.187～189℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:15.56(1H,brs,COOH),11.47(1H,s,CONH),9.22(1H,s,1H,2-H),8.52(2H,d,Ph-H),8.31(s,1H,CH＝),8.20(1H,d,5-H),7.86(2H,d,Ph-H),4.25(1H,m,环丙基-H),3.97(3H,s,OCH3),3.68～3.38(7H,m,piperazine-H),2.43(3H,s,N-CH3),1.46(3H,d,CH3),1.32～1.17(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C31H30FN5O6S2:651.74[M]+；Found:652[M+H]+。
实施例10
1-环丙基-8-甲氧基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对磺酰胺基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-10)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-磺酰氨基苯基。
该化合物的制备方法为：以对氨磺酰基苯甲醛(0.37g,2.0mmol)替代芳香醛，依照上述的目标物(I)的通用制备方法，得淡黄色结晶目标物(I-10),产率70.5％，m.p.224～226℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:11.52(1H,s,CONH),9.27(1H,s,1H,2-H),8.47(2H,d,Ph-H),8.33(s,1H,CH＝),8.24(1H,d,5-H),8.14(2H,d,Ph-H),4.27(1H,m,环丙基-H),3.98(3H,s,OCH3),3.70～3.43(7H,m,piperazine-H),2.45(3H,s,N-CH3),1.48(3H,d,CH3),1.35～1.18(4H,m,环丙基-H)；MS(m/z):Calcd.for C31H30FN6O6S3:686.81[M]+；Found:687[M+H]+。
试验例
一、实施例1-10提供的一种N-甲基加替沙星(饶丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的体外抗肿瘤活性测定
1、供试样品
以实施例1-10提供的一种N-甲基加替沙星(饶丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，及经典抗肿瘤TOPO抑制剂10-羟基喜树碱(HC)和加替沙星(MF)为供试样品，共12种，其中HC和MF为对照组，实施例1-10样品为实验组；
实验癌细胞株分别为人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞株均购买自中国科学院上海细胞库。正常细胞采用VERO非洲绿猴肾细胞，购买于上海通派生物科技有限公司。
2、测定方法
测定方法的具体步骤为：
(1)首先将上述12种供试样品分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10-2mol·L-1浓度的储备液，之后用质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液将储备液稀释成具有5个浓度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L-1)的工作液；
取对数生长期的人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞及VERO细胞株，以每孔6000个细胞接种于96孔板，随后分别加入上述20种样品的具有5个浓度梯度的工作液，48小时后每孔加入5g·L–1MTT(噻唑蓝)溶液10μL，继续培养4小时后加入100μL质量百分比浓度为10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液，再培养24小时，然后用酶标仪在570nm波长处测定各自的吸光度(OD)值；
(3)按下述所示公式计算不同浓度的供试样品对癌细胞的抑制率，
癌细胞抑制率＝[(1－实验组OD值)/对照组OD值]×100％，
然后以供试样品的各浓度的对数值对各浓度对应的癌细胞抑制率作线性回归，得到剂量-效应 方程，从所得剂量-效应方程计算出各供试样品对实验癌细胞的半数抑制浓度(IC50)；每个数据平行测定三次，求其平均值，结果见表1所示。
表1各供试样品的抗肿瘤活性(IC50)
从表1可以看出，实施例1-10提供的化合物对实验3种癌细胞的抑制活性显著强于母体化合物加替沙星的活性，其中部分化合物对人肝癌Hep-3B细胞和人胰腺癌Panc-1细胞的活性强于对照羟喜树碱的活性，其IC50值已达到或低于微摩尔浓度。更有意义的是，实施例1-10提供的化合物对VERO细胞显示出较低的毒性，具有成药性的潜力。因此，按照药物开发的一般途径是先进行常规的抗肿瘤体外筛选，然后进行针对性的研究，所以本发明的化合物具有强的抗肿瘤活性和较低的毒性，可通过与人体可接受的酸成盐或与药用载体混合制备抗肿瘤药物。