本发明涉及一种蒽醌类化合物，同时提供了其制备方法和医用用途，属于医药制备技术领域。
背景技术：
近年来，恶性肿瘤、脑血管疾病及心脏病三大慢性疾病已成为国民生命健康的最大威胁。其中恶性肿瘤已成为人类健康的头号杀手。化学药物治疗是常用的治疗肿瘤的方法，但是由于药物的毒副作用常会引起一系列的不良反应。因此寻找出高效、低毒的抗癌药物成为人们研究的热点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种蒽醌类化合物（命名为：1,5-二羟基-3-羧基-9,10-蒽醌）为首次从天然植物核桃楸（Juglans mandshurica Maxim）中提取出来的新化合物，该化合物具有较好的抗肿瘤活性，可用于制备抗肿瘤药物。
本发明的另一目的在于提供一种蒽醌类化合物的合成方法，反应原料价廉易得，成本较低，操作简单，产率高。
本发明所述的一种蒽醌类化合物（命名为：1，5-二羟基-3-羧基-9,10-蒽醌），其特征在于结构通式如下所示；
分子式为：C15H8O6，分子量为284。
本发明所述的蒽醌类化合物的合成方法的反应方程式如下：
本发明的一种蒽醌类化合物（命名为：1，5-二羟基-3-羧基-9,10-蒽醌）的合成方法，其包括下列步骤：
(a) 以间苯二甲酸（II）为起始原料，浓硫酸作溶剂，与N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）反应，得到中间体化合物（III）。化合物（III），与氢氧化钠水溶液作用，氧化亚铜作为催化剂，生成中间体化合物（IV）。N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）与间苯二甲酸（III）的摩尔比为1.0，反应温度为60℃，反应时间为6 h；氢氧化钠与化合物（IV）的摩尔比为5.0，氧化亚铜为催化量，反应在130℃的油浴中加热，回流反应时间在20 h-25 h；
(b) 由步骤(a)得到的化合物（IV），与乙醇发生酯化反应生成化合物（V），反应用硫酸作催化剂，反应在100℃的油浴中加热，回流反应的时间约为36 h。化合物（V），以二氯甲烷作溶剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP) 作催化剂，与碳酸二叔丁酯（B℃2O）反应生成中间体（VI），碳酸二叔丁酯（B℃2O）与化合物（V）的摩尔比为1.2-1.5，反应在室温下进行；
(c) 间甲氧基苯甲酸（VII），在冰乙酸作溶剂条件，与溴素反应生成化合物（VIII），其中溴素与间甲氧基苯甲酸（VII）的摩尔比为1.2 , 反应的温度为110℃，反应时间为10 h。化合物（VIII）与氯化亚砜在回流条件下反应生成酰氯化合物（IX），其中加入一滴DMF作催化剂；
(d) 由步骤(b)得到的中间体（VI），先与有机碱TMPMgBr.LiCl作用，然后和化合物酰氯（IX）反应生成重要中间体（X），其中酰氯化合物（IX）与化合物（VI）摩尔比为2.0，复盐CuCl·2LiCl与化合物（VI）的摩尔比为0.2，反应所用的溶剂为THF；
(e) 由步骤(d)得到的化合物（X），与氢氧化锂作用，水解生成化合物（XI），反应所用的溶剂为甲醇/水(3:1)，氢氧化锂与化合物（X）的摩尔比为10.0，反应温度为80℃；
(f) 由步骤(h)得到的化合物（XI），在三氯化铝/氯化钠的熔融盐作用下，合环、脱水生成化合物（XII），其中三氯化铝/氯化钠的摩尔比为2.0, 反应的温度为155-160℃，反应的时间为10 h；
(g) 由步骤(f)得到的化合物（XII），在六甲基磷酰三胺(HMPA)做溶剂，与甲醇钠反应，得到化合物（I），其中甲醇钠与化合物（XII）的摩尔比为10.0,反应的温度为100℃，反应的时间为8 h。
本发明的积极效果在于：
提供一种新的化合物，具有抗肿瘤活性，可用于制备抗肿瘤药物。本发明合成工艺的反应原料价廉易得，成本较低，操作简单，产率比较理想等优点。
本发明所述的蒽醌类化合物在肿瘤治疗中的用途是通过以下方式证明的：
采用MTT方法进行的抗肿瘤活性研究。分别接种各肿瘤细胞于96孔板中，细胞密度为5×104个/ml；次日加入，浓度分别为100μg /ml、10μg /ml、1μg /ml的化合物用DMSO进行稀释，同时设DMSO对照组，每组设3复孔，给药容积为100μl/孔；细胞在含5% CO2的37℃培养箱继续培养44h后，每孔加20μl MTT（5mg/ml），继续培养4h；吸弃上清，每孔加入100μl DMSO，在酶标仪上，振动600s，检测570nm处的OD值；独立实验重复三次以上。结果显示，本发明所提到的对多种肿瘤细胞株，包括人肝癌细胞HepG2、人结肠癌细胞HCT-8细胞、人肺癌细胞A549均有不同程度的增殖抑制作用，而在相应浓度下对正常细胞L02的影响较小，表明在一定安全范围内，对体外培养的肿瘤细胞有增殖抑制作用，结果见实施例中表1。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例作任何简单的修改或利用本方法制备蒽醌类化合物以及其衍生物，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案范围内。
实施例1
步骤1：5-溴间苯二甲酸(III)的制备
间苯二甲酸(II) (5 g, 60 mmol)在室温下溶于浓硫酸（30 mL）中，升高温度至60℃。然后向溶液中分三批加入NBS (10.6 g, 60 mmol)，每半小时加入3 g。TLC跟踪反应，待原料反应完后，反应液倒入冰（200 g）中，有白色固体析出。过滤，滤饼用水(100 mL)和石油醚(50 mL)洗3次。用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到白色固体5-溴间苯二甲酸(III)13.2 g，收率为90%，直接用于下一步。熔点：277-278 °C；文献值：275-277℃（J. Org. Chem. 2007, 72, 5867-5869）；
步骤2：5-羟基间苯二甲酸(IV)的制备
向装有磁力搅拌子的250 mL圆底烧瓶中,加入5-溴间苯二甲酸(20 g, 80 mmol)、水（64 mL）及氢氧化钠(16 g, 400 mmol)。再向此混合溶液中加入催化量的氧化亚铜(0.5 g)。然后升温到130℃，回流约20 h。TLC 跟踪反应，反应完全后。反应液转移到一个滴液漏斗中，缓慢滴加到盛有15% HCl（82 mL）的250 mL圆底烧瓶中，边加边搅拌，有白色固体析出。混合液升高到60-70℃，搅拌1 h。冷却到室温，过滤，滤饼用水（200 mL）洗3次。干燥后，得到白色固体12.8 g，收率86%。产物直接用于下一步反应。熔点：284-285 °C；文献值：284-285 °C (Chem. Ber.1880, 13, 493) ；
步骤3：5-羟基间苯二甲酸二乙酯(V)的制备
向装有回流冷凝管和磁力搅拌子的500 mL 圆底烧瓶中加入5-羟基间苯二甲酸(IV)（10 g, 55 mmol），再加入无水乙醇（150 mL）使其完全溶解。然后向烧瓶里滴加浓硫酸（5 mL），反应液回流36 h，TLC 检测反应完全。反应液冷却到室温，将乙醇减压蒸馏除去。然后加入5%碳酸氢钠溶液（100 mL），乙酸乙酯（3 × 100 mL）萃取，有机相再用饱和食盐水（2 × 100 mL）洗涤。有机相合并在一起，用无水硫酸钠干燥后减压蒸去溶剂，得白色固体10.9 g,收率为84%。所得的产物直接用下一步反应。熔点：104-105℃,文献值：104.7-105.1 °C（J. Am. Chem. S℃. 1998,120, 7328-7336）；
步骤4：5-叔丁氧羰氧基羰基酯间苯二甲酸二乙酯(VI)的制备
向装有磁力搅拌子的500 mL圆底烧瓶中,加入5-羟基间苯二甲酸二乙酯(V)（14 g, 60 mmol）,二氯甲烷（200 mL），搅拌溶解后，冷却到0℃。然后加入DMAP (368 mg, 3 mmol) 和二碳酸二叔丁酯(17.9 g, 82 mmol)，室温搅拌3 h，TLC 检测反应完全。向反应液中加入饱和氯化铵溶液(150 mL)将反应淬灭，二氯甲烷（3 × 100 mL）萃取，有机相用无水硫酸钠干燥后，蒸去溶剂。得到粗品黄色固体。用甲醇重结晶，有晶体析出。过滤，滤饼用石油醚洗3次，得到白色固体13.3 g，收率68%。熔点：71-72℃。
氢谱为1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.57 (s, 1H, ArH), 8.04 (s, 2H, ArH), 4.43 (q, J = 7.2 Hz, 4H), 1.59 (s, 9H), 1.43 (t, J = 7.2 Hz, 6H).
步骤5：2-溴-5-甲氧基苯甲酸（VIII）的制备
向装有磁力搅拌的250 mL圆底烧瓶中加入间甲氧基苯甲酸 (10 g, 55 mmol)，再加入醋酸（20 mL）使其完全溶解。将溴素（3.4 mL）的水（10 mL）溶液慢慢加入到烧瓶中，然后再加入水（60 mL），混合液回流10 h，TLC 检测反应完全。反应液冷却到室温，过滤，滤饼用水洗两次，得到白色的粗品。粗品用醋酸和水重结晶得到白色的纯品10.9 g，收率72%。熔点：155-157℃；文献值：154-157℃(Tetrahedron1963, 19, 1001-1010)。
步骤6：2-溴-5-甲氧基苯甲酰氯（IX）的制备
向装有回流冷凝管和磁力搅拌子的100 mL圆底烧瓶中，加入2-溴-5-甲氧基苯甲酸（5 g, 21.7 mmol）、氯化亚砜（10 mL）、一滴DMF。混合液回流8 h后，反应完全。常压蒸馏反应液，将过量的氯化亚砜除去，所得产品直接用于下一步反应。
步骤7：4-（2-溴-5-甲氧基苯甲酰基）-5-（叔丁羰氧基羰基酯）间苯二甲酸二乙酯基（X）的制备
（1）制备TMPMgBr·LiCl
镁屑(1.07 g, 44 mmol)和无水氯化锂(1.7 g, 40 mmol) 置于一个充满氮气的干燥的250 mL三口瓶中，加入无水THF (10 mL)。在30℃将异丙基溴(40 mmol， 3.78 mL)的THF (10 mL)溶液滴加到反应瓶中。反应几分钟后引发。滴加完之后，混合液在室温下搅拌12 h。
i-PrMgBr·LiCl浓度的滴定：
向装有磁力搅拌子和橡胶塞，充满氮气干燥的50 mL的圆底烧瓶中加入薄荷醇（2 mmol, 312 mg），1,10-菲咯啉(4 mg)。用注射器通过橡胶塞向装置中加入干燥的四氢呋喃（15 mL），溶液在室温下搅拌。用注射器取大约2 mL的格式试剂向烧瓶中逐滴滴加，直到溶液变为紫色，且长时间不消失。记下滴定所用格式试剂的体积1.5 mL，算出格式试剂i-PrMgBr·LiCl的浓度为1.33 mmol/mL。
然后慢慢滴加2,2,6,6-四甲基哌啶(TMPH)(1.05 eq，30.7 mmol, 4.9 mL)，滴加完毕后，反应液在此温度下搅拌大约10 h，至仅有少量镁剩余。所制得的试剂立刻投入下一步反应使用。
（2）制备CuCl·2LiCl
向装有磁力搅拌子，充满氮气干燥的圆底烧瓶中加入无水氯化锂(1.7 g, 40 mmol)，用油泵抽真空，加热到130℃干燥1 h。然后在氮气的保护下冷却到室温，迅速加入CuCl (1.98 g, 20 mmol, 99% Cu)。将反应体系置换成氮气，升到130℃真空干燥5 h。冷却到室温，用注射器加入无水THF(20 mL)。将反应装置用黑色塑料袋包裹，在室温避光条件下搅拌大约6 h。得到黄绿色的悬浊液CuCl·2LiCl (1 M/L in THF)。所制得的试剂立刻投入反应使用。
（3）化合物（X）的合成
向装有磁力搅拌子，充满氮气干燥的250 mL三口瓶中加入化合物（VI） (3.5 g, 10.0 mmol)、无水THF (20 mL)，在0℃下搅拌，使其完全溶解。然后逐滴滴加TMPMgBr·LiCl (1.2 eq，15 mL)，搅拌3 h。将反应液降低到−40℃，加入CuCl·2LiCl (2 mL, 0.2 equiv., 1.00 M in THF)，搅拌10 min。
取一置有搅拌子和橡胶塞，250 mL干燥的氮气保护的圆底烧瓶，用注射剂加入2-溴-5-甲氧基苯甲酰氯（IX）（5.4 g, 20 mmoL）、四氢呋喃（30 mL），冷却到-40℃搅拌，向此反应瓶中缓慢滴加上述的TMPMgBr·LiCl混合液，然后升高到室温，搅拌3-5 h，TLC 检测反应完全。向反应液中加入饱和氯化铵溶液(100 mL)将反应淬灭，二氯甲烷（3 × 100 mL）萃取，有机相无水硫酸钠干燥后，减压蒸掉溶剂，得到粗品。所得粗品经柱层析分离提纯，用乙酸乙酯/石油醚（1:10）洗脱，得到白色晶体化合物（X）3.4 g，收率63%。熔点：128 -130℃；
氢谱为：1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.59 (s, 1H, ArH), 8.08 (s, 1H, ArH), 7.58 (d, J = 8.0 Hz, 1H, ArH), 7.20 (d, J = 3.0 Hz, 1H, ArH), 6.92 (dd, J = 8.0 Hz, 3.0 Hz, 1H, ArH), 4.46 (q, J = 7.0 Hz, 2H), 4.26 (q, J = 7.0 Hz, 2H), 3.76 (s, 3H), 1.44 (t, J = 7.0 Hz, 3H), 1.40 (s, 9H), 1.23 (t, J = 7.0 Hz, 3 H)；
步骤8：4-（2-溴-5-甲氧基苯甲酰基）-5-羟基间苯二甲酸（XI）的制备
向装有回流冷凝管和磁力搅拌子的250 mL圆底烧瓶中加入化合物（X）(1..50 g, 2.7 mmol)，甲醇/水(60 mL/20 mL)，含一个结晶水的氢氧化锂(3.0 g, 70 mmol)。反应升高到80℃搅拌12 h，TLC检测反应完全。冷却到室温，向反应液中加入稀盐酸，将pH调到小于2。乙酸乙酯（3 × 100 mL）萃取，有机相再用饱和食盐水(100 mL)洗一次。将有机相合在一起，无水硫酸钠干燥后，减压蒸掉溶剂，得到白色固体1.06 g，收率100%。熔点：249 -251℃；
氢谱结果为：1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 13.34 (br s, 2H), 10.53 (s, 1H), 7.96 (s, 1H, ArH), 7.65 (m, 2H, ArH), 7.08 (m, 2H, ArH), 3.72 (s, 3H)；
步骤9：5-溴-4，8-二羟基-9，10-蒽醌-2-羧基蒽醌（XII）的制备
向一个置有冷凝管，氮气保护的100 mL干燥圆底烧瓶中加入无水氯化铝（8.4 g, 63 mmol）,无水氯化钠（1.8 g，31.2 g），混合物在搅拌条件加热到150 °C。当混合物变为液体时，加入化合物（XI）（0.8 g，2.0 mmol）。反应混合物在155-160 °C搅拌8 h。反应完全后，冷却至室温，加入100 mL水，超声使固体完全溶解，用乙酸乙酯（4×100 mL），有机相再用水（3×100 mL）洗去杂质。将有机相合在一起，无水硫酸钠干燥后，减压蒸掉溶剂，得到黄色固体725 mg，所得产品无需纯化，直接进行下一步反应；
氢谱结果为：1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 13.81 (br s, 1H，ArCOOH), 12.99 (s, 1H, ArOH), 12.14 (s, 1H, ArOH), 8.12 (s, 1H, ArH), 8.03 (d, J = 9.0 Hz, 1H, ArH), 7.76 (s, 1H, ArH), 7.31 (d, J = 9.0 Hz, 1H, ArH)；
步骤10：一种蒽醌类化合物（命名为：1，5-二羟基-3-羧基-9,10-蒽醌）（I）的制备
向一置有搅拌子，回流冷凝管的50 mL圆底烧瓶中加入5-溴-4，8-二羟基-9，10-蒽醌-2-羧基蒽醌（XII）（217 mg, .6 mmol），新重蒸的六甲基磷酸三胺(6.0 mL), 新制备的甲醇钠（324 mg， 6.0 mmol）。氮气保护下，加热到100 °C，搅拌8 h，TLC检测反应完全。冷却到室温，将反应液倒入50 mL水中，稀盐酸酸化，乙酸乙酯（3×60 mL）萃取，有机相再用水洗两次。合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱色谱纯化（乙酸乙酯/醇/水：1000：13:10），得到黄色粉末120 mg，两步的总产率为70 %。
氢谱和碳谱结果为：
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 13.73 (br s, 1H, ArCOOH), 12.25 (s, 1H, ArOH), 12.23 (s, 1H, ArOH), 8.10 (br s, 1H, ArH), 7.83 (t, J = 8.0 Hz, 1H, ArH), 7.72 (d, J = 8.0 Hz, 1H, ArH), 7.71 (s, 1H, ArH), 7.40 (d, J = 8.0 Hz, 1H, ArH).
13C-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ = 116.3, 118.8, 119.0, 119.7, 124.8, 125.4, 133.4, 133.9, 137.9, 138.5, 161.8, 162.1, 165.7, 187.1, 187.4 ppm.
试验例1
本发明化合物一种蒽醌类化合物的抗肿瘤活性检测
采用MTT方法进行化合物的体外抗肿瘤活性研究。分别接种各肿瘤细胞于96孔板中，细胞密度为5×104个/ml；次日加入化合物，浓度分别为100μg /ml、10μg /ml、1μg /ml药物用DMSO进行稀释，同时设DMSO对照组，每组设3复孔，给药容积为100μl/孔；细胞在含5% CO2的37℃培养箱继续培养44h后，每孔加20μl MTT（5mg/ml），继续培养4h；吸弃上清，每孔加入100μl DMSO，在酶标仪上，振动600s，检测570nm处的OD值；独立实验重复三次以上。结果显示，本发明所提到的化合物对多种肿瘤细胞株，包括人肝癌细胞HepG2、人结肠癌细胞HCT-8细胞、人肺癌细胞A549均有不同程度的增殖抑制作用，而在相应浓度下对正常细胞L02的影响较小，表明化合物在一定安全范围内，对体外培养的肿瘤细胞有增殖抑制作用，结果见表1。
表1 本发明化合物对实验用肿瘤细胞的抑制率
总结：本发明提供的化合物具有明显的抗肿瘤活性。