N-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于精细有机合成技术领域和药物合成技术领域，涉及n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

氨基硫脲同醛酮类化合物缩合得到一类特殊的希夫碱，因结构中含有n，s等杂原子而具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗寄生虫等多种生物活性，且该类化合物的合成具有工艺简单、产率高、易纯化等优点，因此受到了广大科研工作者的关注，大量研究表明，完整的-n¹nh(cs)n⁴h-结构是该类缩氨基硫脲化合物具有生物活性的基本单元，而改变醛酮的结构或在n⁴连接不同的活性基团，将对其抗菌、抗病毒和抗肿瘤等生物活性产生极大的影响。莰烯是一种双环单萜烯类化合物，存在于多种天然挥发油中，如樟脑油、香茅油、松节油及柏木油等，是精细化工行业的可再生原料。由于具有特殊的空间位阻和双键结构，可进行取代、氧化、还原和异构化等多种反应，以莰烯为原料合成的衍生物在精细化工、医药食品、材料等行业均有实际应用价值。近年来，莰烯类氨基硫脲化合物已被合成应用于抗真菌和抗肿瘤活性测试中。因此本发明利用莰烯中的双键进行衍生化，合成出氨基硫脲类化合物，进而与不同取代基的芳香醛进行缩合反应，得到系列n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物，通过对该类化合物应用领域进行探索，力求发现一些具有重要应用价值的化合物。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于提供一类n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物，且具有一定的抗肿瘤活性。本发明的另一目的在于提供n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的制备方法。本发明还有一个目的是提供n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物，结构式为：

式中：r为2-羟基-5-甲基苯基、2-羟基-5-氯苯基、2-羟基-4-甲氧基苯基、2,4-二羟基苯基、2-羟基苯基、2-羟基-4-溴苯基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基。

该类n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物，具体名称和结构式如下：

化合物(4a)：5-甲基水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4b)：5-氯水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4c)：4-甲氧基水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4d)：4-羟基水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4e)：水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4f)：4-溴水杨醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4g)：2-吡啶苯甲醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4h)：3-吡啶苯甲醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

化合物(4i)：4-吡啶苯甲醛缩n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，结构式如下：

n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的制备方法，步骤如下：

(1)用浓硫酸为催化剂，莰烯与硫氰酸钾加成，得到2-异硫氰酸酯异莰烷，反应式为：

(2)以乙醇为溶剂，2-异硫氰酸酯异莰烷与水合肼加成，得到n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，反应式为：

(3)以甲醇为溶剂，乙酸为催化剂，n-((2-异莰烷基)氨基硫脲与芳香醛缩合，制得n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物，反应式为：

步骤(1)中，2-异硫氰酸酯异莰烷的具体合成步骤如下：

1)在反应容器中加入0.11mol莰烯，0.09mol硫氰酸钾，升温控制反应温度在85℃，在1.5-2h内将4.5ml75％的浓硫酸缓慢滴加到反应瓶中，薄层色谱法跟踪反应进程，反应4-5h；

2)反应液中加入50ml乙酸乙酯混合，抽滤得滤液，用饱和nahco3溶液将滤液洗至中性，旋蒸除去溶剂后得棕黄色固体；

3)用乙醇重结晶，得2-异硫氰酸酯异莰烷化合物。

步骤(2)中，n-(2-异莰烷基)氨基硫脲的具体合成步骤如下：

1)在反应容器中加入0.10mol2-异硫氰酸酯异莰烷，0.10mol80％水合肼，100ml乙醇，油浴加热，80℃下回流反应5h；

2)冷却至室温得白色固体，抽滤，用乙醇洗涤得n-(2-异莰烷基)氨基硫脲化合物。

步骤(3)中，n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的具体合成步骤如下：

1)在反应容器中，将2mmoln-(2-异莰烷基)氨基硫脲溶于10ml甲醇，升温使其全部溶解，搅拌下滴加1ml无水乙酸；

2)将2mmol芳香醛溶解在5ml的甲醇后滴加入反应瓶中，tlc监测反应进程，4h后反应结束，将反应液倒入适量冰水中，静置，抽滤得粗产品，乙醇重结晶得n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物。

所述的n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

所述的应用，所述的肿瘤包括人肺癌细胞a549、人多发性骨髓瘤细胞rpmi-8226和人乳腺癌细胞mda-mb-231。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)莰烯作为可再生资源-蒎烯的衍生物，产量高、价格低，有利于工业化生产。

(2)n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的合成工艺具有合成操作简单、产率较高和溶剂可回收利用等优点，符合可持续发展的要求。

(3)n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的合成为拓展我国松节油的深加工与综合利用渠道，提高松节油的应用价值具有重要意义。

具体实施方案

下面结合具体实施案例对该发明进一步说明。

实施例1

1)2-异硫氰酸酯异莰烷的制备

在配有冷凝管、温度计和搅拌子的100ml三口烧瓶中，加入0.11mol莰烯，0.09mol硫氰酸钾，升温控制反应温度在85℃，在1.5-2h内将4.5ml75％的浓硫酸缓慢滴加到反应瓶中，薄层色谱法跟踪反应进程，反应4-5h；向反应液中加入50ml乙酸乙酯混合，抽滤得滤液，用饱和nahco3溶液将滤液洗至中性，旋蒸除去溶剂后得棕黄色固体；经乙醇重结晶，得2-异硫氰酸酯异莰烷白色固体，得率为59.2％。对产物进行表征，数据如下：

m.p.87～89℃；ir(kbr)ν：3007,2966,2138,1697,1476,1391,1291,1180,980；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:2.27(d,j＝4.0hz,1h),2.01(dt,j＝10.5,4.0hz,1h),1.83(d,j＝2.0hz,1h),1.58～1.50(m,1h),1.48～1.37(m,2h),1.34(s,3h),1.33～1.26(m,1h),1.25～1.20(m,1h),1.10(s,3h),0.91(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:127.51,72.71,52.04,49.35,44.70,35.46,28.18,23.79,22.93,22.47,21.02。

2)n-(2-异莰烷基)氨基硫脲的制备

在配有冷凝管、温度计和搅拌子的100ml三口烧瓶中，加入0.10mol2-异硫氰酸酯异莰烷，0.10mol80％水合肼，100ml乙醇，油浴加热，80℃下回流反应5h；反应结束后转移到烧杯中，冷却至室温得白色固体，抽滤，乙醇洗涤，得到白色固体n-(2-异莰烷基)氨基硫脲，得率82.4％。对产物进行表征，数据如下：

m.p.157～158℃；ir(kbr)ν:3261,3188,2931,1623,1533,1386,1267,1101,934；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:7.97(s,1h),7.77(s,1h),3.86(s,2h),2.94(d,j＝3.4hz,1h),1.79(d,j＝10.3hz,1h),1.72(d,j＝2.5hz,1h),1.65(s,3h),1.58～1.50(m,2h),1.43～1.34(m,1h),1.30～1.22(m,1h),1.17(s,3h),1.10(d,j＝10.3hz,1h),1.00(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:180.53,65.83,50.46,48.86,45.91,34.81,26.63,23.52,18.50。

3)n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物的制备：

在配有冷凝管、温度计和搅拌子的50ml三口烧瓶中，将2mmol2-异莰烷基氨基硫脲溶于10ml甲醇，升温使其全部溶解，搅拌下滴加1ml无水乙酸；将2mmol芳香醛溶解在5ml的甲醇后滴加入反应瓶中，tlc(三氯甲烷：石油醚＝10:1)监测反应进程，4h后反应结束，将反应液倒入适量冰水中，静置，抽滤得粗产品，乙醇重结晶得n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物(4a-4i)。其中，芳香醛的结构式为：

对产物进行表征，数据如下：

化合物(4a)：白色固体，得率88.15％，m.p.178～179℃；ir(kbr)ν:3408,3375,3132,2966,1624,1529,1414,1387,1270,1121,1083,823cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.17(s,1h),9.25(s,1h),8.08(s,1h),7.17(s,1h),7.10(dd,j＝8.4,1.8hz,1h),7.02(d,j＝1.5hz,1h),6.86(d,j＝8.3hz,1h),3.21(d,j＝3.5hz,1h),2.28(s,3h),1.85～1.78(m,2h),1.74(s,3h),1.60(dd,j＝14.9,6.2hz,2h),1.51～1.42(m,1h),1.35～1.30(m,1h),1.28(s,3h),1.17(d,j＝10.4hz,1h),1.06(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:174.81,155.27,146.54,133.05,131.78,129.52,117.14,116.64,67.19,50.90,50.43,48.30,45.89,34.96,26.41,23.67,20.47,18.10；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c19h27n3os+h]⁺:346.1953；found:346.1947.

化合物(4b)：淡黄色固体，得率76.52％，m.p.196～197℃；ir(kbr)ν:3413,3390,3126,2969,1617,1511,1440,1305,1209,1128,1043,971cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.11(s,1h),9.39(s,1h),8.04(d,j＝13.4hz,1h),7.24(d,j＝10.1hz,2h),7.16(s,1h),6.90(d,j＝8.5hz,1h),3.48(s,3h),3.21(d,j＝3.3hz,1h),1.80(s,2h),1.74(s,3h),1.59(t,j＝10.1hz,2h),1.54～1.43(m,1h),1.37～1.30(m,1h),1.27(s,3h),1.19(d,j＝10.5hz,1h),1.06(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:174.76,155.59,143.88,131.60,130.19,124.85,118.38,118.11,67.11,50.72,50.16,47.93,45.63,34.67,26.06,23.13,17.70；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c18h24cln3os+h]⁺:366.1407；found:366.1409.

化合物(4c)：白色固体，得率71.13％，m.p.185～186℃；ir(kbr)ν:3460,3367,3155,1631,1538,1340,1247,1197,617cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.36(s,1h),9.73(s,1h),8.12(s,1h),7.16～7.05(m,2h),6.49(dt,j＝7.0,2.3hz,2h),3.80(s,3h),3.21(d,j＝3.5hz,1h),1.83(s,1h),1.78(d,j＝2.4hz,1h),1.73(s,3h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:174.39,163.08,159.39,146.85,133.02,110.92,107.64,101.40,67.02,55.63,50.39,48.26,45.83,34.92,26.40,23.42,18.17；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c19h27n3o2s+h]⁺:362.1902；found:362.1889.

化合物(4d)：白色固体，得率77.58％，m.p.199～200℃；ir(kbr)ν:3379,3328,3291,3163,1630,1544,1465,1243,1131,844；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:11.11(s,1h),9.88(s,2h),8.26(s,1h),7.85(s,1h),7.41(d,j＝8.6hz,1h),6.36(d,j＝2.0hz,1h),6.28(dd,j＝8.6,1.9hz,1h),3.12(s,1h),1.79～1.72(m,2h),1.65(s,3h),1.56～1.48(m,2h),1.40～1.32(m,1h),1.31～1.25(m,1h),1.23(s,3h),1.10(d,j＝9.9hz,1h),1.00(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:165.78,163.41,117.05,113.19,107.70,70.32,55.00,52.91,50.60,39.49,31.17,28.33,23.17；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c18h25n3nao2s+h]⁺:370.1565；found:370.1560.

化合物(4e)：白色固体，得率68.75％，m.p.189～190℃；ir(kbr)ν:3400,3356,3321,3142,1619,1537,1461,1333,1230,1152,751；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.33(d,j＝8.7hz,1h),9.46(s,1h),8.16(s,1h),7.33～7.28(m,1h),7.24(dd,j＝7.7,1.4hz,1h),7.17(s,1h),6.98～6.92(m,2h),3.21(d,j＝3.5hz,1h),1.82(d,j＝15.6hz,2h),1.75(s,3h),1.63～1.57(m,2h),1.51～1.43(m,1h),1.37～1.31(m,1h),1.29(s,3h),1.19(d,j＝10.4hz,1h),1.07(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:174.80,157.46,146.52,132.20,131.79,120.35,117.53,116.87,67.23,50.45,48.34,45.92,34.96,26.43,23.77,18.13；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c18h25n3os+h]⁺:332.1797；found:332.1795.

化合物(4f)：淡黄色固体，得率78.25％，m.p.199～200℃；ir(kbr)ν:3400,3372,3137,2974,1613,1531,1415,1248,1119,913cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.33(s,1h),9.60(s,1h),8.11(s,1h),7.13(dd,j＝11.1,3.6hz,2h),7.10～7.07(m,2h),3.20(d,j＝3.5hz,1h),1.80(d,j＝4.9hz,2h),1.73(s,3h),1.63～1.56(m,2h),1.52～1.43(m,1h),1.33(ddd,j＝12.3,7.6,3.9hz,1h),1.26(s,3h),1.19(d,j＝10.7hz,1h),1.06(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:174.80,157.94,145.48,132.54,126.00123.79,120.29,116.66,67.36,50.45,48.27,45.94,34.98,26.39,23.45,18.08；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c18h24brn3os+h]⁺:410.0902；found:410.0865.

化合物(4g)：白色固体，得率76.19％，m.p.172～173℃；ir(kbr)ν:3447,3322,3145,2968,1581,1465,1229,1119,617cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:9.55(s,1h),8.60(d,j＝4.6hz,1h),8.03(s,1h),7.89(s,1h),7.82～7.75(m,1h),7.70(td,j＝7.8,1.5hz,1h),7.27(dd,j＝5.5,1.6hz,1h),3.24(d,j＝3.4hz,1h),1.79(d,j＝2.4hz,1h),1.73(s,3h),1.63～1.56(m,2h),1.47(tdd,j＝12.4,8.1,4.5hz,1h),1.36～1.30(m,4h),1.18(d,j＝10.3hz,1h),1.07(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:175.57,153.02,149.69,141.08,136.43,123.99,119.65,50.27,47.84,45.76,34.83,26.26,23.56,17.80；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c17h24n4s+h]⁺:317.1800；found:317.1792.

化合物(4h)：白色固体，得率84.12％，m.p.236～237℃；ir(kbr)ν:3360,3323,3141,2966,1604,1542,1315,1262,1078,972cm^-1；¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:11.52(d,j＝8.7hz,1h),8.79(t,j＝4.7hz,1h),8.57(dt,j＝7.7,3.9hz,1h),8.10(s,1h),8.02(dt,j＝8.0,1.8hz,1h),7.96(s,1h),7.46(dd,j＝7.9,4.8hz,1h),1.82～1.73(m,2h),1.66(s,3h),1.53(d,j＝8.5hz,2h),1.44～1.34(m,1h),1.26(s,3h),1.12(d,j＝10.2hz,1h),1.02(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ:175.48,150.35,148.17,138.37,133.35,130.01,124.05,65.45,49.77,47.45,45.45,34.31,25.81,22.83,17.68；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c17h24n4s+h]⁺:317.1800；found:317.1797。

化合物(4i)：白色固体，得率73.01％，m.p.214～216℃；ir(kbr)ν:3360,3323,3141,2966,1604,1542,1455,1261,1193,1080,996cm^-1；¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ:10.57(s,1h),8.63(dd,j＝4.5,1.5hz,2h),8.05(s,1h),7.90(s,1h),7.42(dd,j＝4.6,1.5hz,2h),3.24(d,j＝3.5hz,1h),1.82(d,j＝11.9hz,2h),1.72(s,3h),1.60(dd,j＝16.4,8.8hz,2h),1.51～1.42(m,1h),1.36～1.28(m,4h),1.17(d,j＝10.3hz,1h),1.06(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ:175.53,150.56,141.26,138.16,120.86,66.90,50.39,47.95,45.95,35.01,26.39,23.78,17.90；hrms(m/z):[m+h]⁺calcdfor[c17h24n4s+h]⁺:317.1800；found:317.1814。

实施例2

n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物(4a-4i)对人肺癌细胞a549、人多发性骨髓瘤细胞rpmi-8226和人乳腺癌细胞mda-mb-231的抗肿瘤活性实验。

1)取对数生长期的细胞制成细胞悬液，分别按2000/5000/3000个细胞/孔的细胞密度接种到96孔板中，接种体积为90μl/孔，在37℃，5％的co2的培养箱中抚育24h；

2)用基础培养基将化合物母液(20mm)稀释成100μm、50μm、25μm、12.5μm、6.25μm、3.12μm、1.56μm、0.78μm、0.39μm，每孔加入10μl不同浓度的给药培养液，培养72h。另设空白对照组和阳性对照组依托泊苷；

3)每孔加入10μlmts染色剂(231细胞使用cck8染色剂)，继续培养15min/30min/60min，将酶标仪的波长λ设定为490nm(cck8染色剂波长λ设定为450nm),然后测定溶液的吸光度值。利用各孔的光吸收值(od值)，计算出细胞的增殖抑制率：i(％)＝(1－od1/od)×100％。

其中，i为细胞的抑制率；od1为加药组细胞吸光度值(平行试验三次取平均值)，od为空白对照组细胞吸光度值(平行试验三次取平均值)，最后将所得的增殖抑制率换算成ic50(诱导细胞凋亡50％的浓度)。

表1为n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物(4a-4i)对人肺癌细胞a549、人多发性骨髓瘤细胞rpmi-8226和人乳腺癌细胞mda-mb-231的ic50。

表1化合物对三种癌细胞的抗增殖活性(μm)

从表1中可以看出，n-(2-异莰烷基)缩氨基硫脲类化合物对上述三种癌细胞具有一定的抗增殖活性，特别是化合物4g，对上述三株癌细胞显示出非常好的抗癌活性，其对mda-mb-231细胞的活性最好，ic50为0.41μm，对a549和rpmi-8226细胞的ic50分别为1.58μm和1.05μm；从实验中也可看出不同的基团的化合物对上述三种癌细胞的抑制具有一定的选择性，如化合物4b对a549细胞具有较好的活性，其ic50为25.93μm；化合物4c则对8226细胞具有较好的活性，其ic50为24.24μm；而化合物4f对231细胞具有较好的活性，其ic50低至12.7μm。