多取代吡啶衍生物及其制备方法与应用与流程

本发明属于化学合成及生物医药领域，具体涉及多取代吡啶衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

癌症，尤其是一些恶性肿瘤，是科学家久攻不破的难点，目前，化疗是治疗癌症主要的有效措施之一。但是，临床上可供选择的化疗药物的数量非常有限，因此发现新的可以用于临床使用的化疗药物是目前癌症研究中的热点。多取代吡啶衍生物是极具潜力的先导药物分子骨架。

吡啶是很多具有生物活性天然产物的重要骨架，也是很多生物活性分子、药物和功能材料的重要片段。吡啶衍生物自身也具有广泛的生物活性，如抗朊病毒、抗菌、抗增殖、抗癌等。也可作为腺苷受体的选择性配体，用于开发治疗帕金森病，缺氧/局部缺血，哮喘，肾病和癫痫的新药；3-氰基-2,6-二氢吡啶是二氢尿嘧啶脱氢酶的有效抑制剂，其与1-乙氧基甲基-5-氟尿嘧啶的共同作用增强了抗肿瘤效果；3,5-二氰基吡啶衍生物可作为合成吡啶并[2,3-d]嘧啶这类抗组胺剂的中间体；吡啶并噻吩衍生物具有抗组胺活性和细胞毒性；基于查耳酮药效基团的吡啶衍生物可用作hiv-1的整合酶抑制剂；同时吡啶衍生物还可被开发为dna嵌入剂。因此，多官能化吡啶的制备方法被广泛研究。

多官能化吡啶的制备方法被广泛研究。多种不同的催化剂被开发出来，如负载cu(l-his)2配合物的fe3o4磁性纳米颗粒、离子液、zno纳米颗粒、zrocl2·8h2o/nanh2、l-精氨酸、氧化石墨烯-tio2复合物、zn(ii)或cd(ii)mof材料等等。但大多方法都存在一些缺陷，如催化剂毒性较大，产率较低，反应条件苛刻，催化剂制备困难等，因此发展催化该反应的一类高效、低毒的催化剂具有一定的价值和意义。

技术实现要素：

发明人通过大量实验研究研发了一种多取代吡啶衍生物的合成工艺，并设计合成了多种多取代吡啶衍生物。体外实验表明，本发明的多取代吡啶衍生物对肿瘤细胞株具有较好的抑制效果，在制备抗肿瘤药物方面具有潜在的应用前景。

具体而言，本发明提供了多取代吡啶衍生物，其结构式为下式之一：

本发明还提供了上述多取代吡啶衍生物的制备方法，包括：于有机溶剂中，在催化剂存在下，芳醛或杂环醛与丙二腈、取代苯硫酚反应得目标产物。

在本发明的所述制备方法中，所述催化剂的结构式为：

在本发明的所述制备方法中，所述有机溶剂为乙醇。

在本发明的所述制备方法中，所述芳醛或杂环醛与丙二腈、取代苯硫酚的摩尔比为1:2.2:1。

在本发明的所述制备方法中，反应结束后的后处理过程如下：冷却至室温，过滤得到粗产物，用甲醇重结晶，得到纯目标产物。

本发明还提供了上述多取代吡啶衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过以醛或杂环醛、丙二腈、取代苯硫酚为底物，在催化剂、有机溶剂的协同作用下合成了一系列多取代吡啶衍生物，合成工艺所需反应条件温和、反应时间短、产率高，具有广阔的工业化/规模化应用前景；所合成的多取代吡啶衍生物对三阴性乳腺癌(mda-mb-231)，乳腺癌(mcf-7)，人肺癌(a549)细胞株具有较好的抑制效果，具有抗三阴性乳腺癌(mda-mb-231)，乳腺癌(mcf-7)，人肺癌(a549)活性，且对正常人体细胞的毒性较低，在制备新一代抗肺癌和乳腺癌的特异性药物上具有广阔的应用前景。

具体实施方式：

实施例1多取代吡啶衍生物的合成

将芳醛或杂环醛1(1.0mmol)、丙二腈2(2.2mmol)、取代苯硫酚3(1.0mmol)、催化剂4(5mol％)和乙醇5ml加入到50ml圆底烧瓶中，搅拌，油浴加热回流，反应结束(tlc跟踪)，冷却至室温，过滤得到粗产物，用甲醇重结晶，得到纯目标产物5。其中，r¹为：苯基、对甲苯基、氯苯基、硝基苯基、喹啉、吡啶、溴代吡啶、甲氧基苯基、溴苯基、氰基苯基、甲基吡啶、甲基噻吩或甲基呋喃；r2为苯硫基、对甲苯硫基或对氯苯硫基。

各目标产物的结构表征如下：

2-氨基-4-苯基-6-(苯硫基)吡啶-3,5-二甲腈(5a)

159.66,158.62,134.84,133.90,130.37,129.68,129.45,128.71,128.42,127.09,115.31,115.02,93.30,87.06.

2-氨基-6-(苯硫基)-4-(对甲苯基)吡啶-3,5-二甲腈(5b)

134.82,130.97,129.67,129.44,129.25,128.38,127.12,115.40,115.12,93.29,86.99,20.94.

2-氨基-4-(4-氯苯基)-6-(苯硫基)吡啶-3,5-二甲腈(5c)

129.73,129.48,128.87,126.98,115.21,114.89,93.21,87.05.

2-氨基-4-(4-硝基苯基)-6-(苯硫基)吡啶-3,5-二甲腈(5d)

130.25,129.79,129.50,126.86,123.89,114.98,114.64,92.95,86.91.

2-氨基-6-(苯硫基)-4-(喹啉-4-基)吡啶-3,5-二甲腈(5e)

171.18,159.40,155.16,150.25,147.64,140.10,134.80,130.46,129.79,129.64,129.50,128.12,126.92,124.80,124.17,120.97,114.66,114.33,93.66,87.76.

2-氨基-6-(苯硫基)-[4,4'-联吡啶]-3,5-二腈(5f)

114.54,92.63,86.61.

2’-氨基-6-溴-6’-(苯硫基)-[2,4’-联吡啶]-3’,5’-二腈(5g)

134.84,129.80,129.78,129.50,126.89,123.95,114.75,114.45,92.53,86.50.

2-氨基-4-(4-甲氧基苯基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5h)

93.10,86.77,55.32,20.90.hrms(esi)m/z:calcdforc21h16n4os[m+h]⁺:373.1123；found:373.1131.

2-氨基-4-(4-溴苯基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5i)

159.54,157.48,139.63,134.97,133.14,131.78,130.61,130.16,124.10,123.28,115.23,114.91,92.90,86.78,20.91.

2-氨基-4-(4-氰基苯基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5j)

156.97,139.72,138.53,134.98,132.70,130.19,129.59,123.13,118.15,115.01,114.68,113.07,92.71,86.70,20.90.

2-氨基-4-(喹啉-4-基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5k)

j＝7.7hz,2h),2.38(s,3h).¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ166.66,159.41,155.08,150.20,147.57,140.21,139.69,134.93,130.49,130.19,129.58,128.14,124.79,124.20,123.26,120.98,114.68,114.35,93.49,87.62,20.92.

2’-氨基-6-甲基-6’-(对甲苯基硫代)-[2,4’-联吡啶]-3’,5’-二腈(5l)

(m,2h),7.62(d,j＝7.2hz,1h),7.48(d,j＝7.4hz,1h),7.42(d,j＝9.0hz,1h),6.82-6.70(m,1h),6.41(d,j＝5.5hz,1h),5.76(s,2h),2.91(s,3h),2.57(s,3h).¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ160.12,158.39,157.80,151.64,141.89,137.45,135.52,128.99,124.47,121.43,117.27,114.00,107.53,94.91,87.37,83.25,23.84,20.26.

2’-氨基-6-溴-6’-(对甲苯基硫代)-[2,4’-联吡啶]-3’,5’-二腈(5m)

159.55,154.77,152.39,141.19,140.70,139.67,134.96,130.18,129.78,123.93,123.23,114.75,114.45,92.36,86.34,20.91.

2-氨基-4-(5-甲基噻吩-2-基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5n)

159.89,150.62,144.78,139.57,134.96,131.63,130.12,126.53,123.41,115.55,115.31,92.51,86.16,20.90,14.93.

2-氨基-4-(5-甲基呋喃-2-基)-6-(对甲苯基硫代)吡啶-3,5-二甲腈(5o)

134.98,130.07,123.56,117.92,115.91,115.71,109.49,88.35,81.55,20.89,13.41.

2-氨基-6-(对甲苯基硫代)-[4,4’-联吡啶]-3,5-二腈(5p)

159.43,156.05,150.16,141.76,139.70,134.97,130.19,123.15,122.89,114.88,114.55,92.46,86.45,20.91.

2-氨基-4-(4-溴苯基)-6-((4-氯苯基)硫基)吡啶-3,5-二甲腈(5q)

133.05,131.81,130.59,129.47,125.90,124.16,115.13,114.84,93.03,87.03.

2-氨基-6-((4-氯苯基)硫基)-4-(4-甲氧基苯基)吡啶-3,5-二甲腈(5r)

158.32,136.69,134.72,130.23,129.43,126.10,125.70,115.48,115.23,114.09,93.21,87.00,55.33.

2’-氨基-6-溴-6’-((4-氯苯基)硫基)-[2,4’-联吡啶]-3’,5’-二腈(5s)

154.79,152.29,141.21,140.72,136.72,134.86,129.83,129.49,125.81,123.94,114.68,114.40,92.44,86.57.

2-氨基-6-((4-氯苯基)硫基)-4-(5-甲基噻吩-2-基)吡啶-3,5-二甲腈(5t)

166.35,159.88,150.67,144.90,136.72,134.77,131.70,130.00,129.42,126.57,125.99,115.48,115.27,92.56,86.33,14.93.

2-氨基-6-((4-氯苯基)硫基)-[4,4’-联吡啶]-3,5-二腈(5u)

129.51,125.74,122.86,114.80,114.49,92.55,86.69.

2-氨基-6-((4-氯苯基)硫基)-4-(喹啉-4-基)吡啶-3,5-二甲腈(5v)

2h).¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ165.79,159.40,155.19,150.25,147.68,140.03,136.67,134.87,130.45,129.67,129.50,128.11,125.88,124.78,124.17,120.95,114.60,114.29,93.62,87.87.

实施例2抗肿瘤活性测定

采用mtt法分别测试实施例1所制备的各种多取代吡啶衍生物对人肺癌细胞(a549)、人三阳性乳腺癌细胞(mcf-7)、人三阴性乳腺癌细胞(mda-mb-231)和正常的人支气管上皮细胞(hbe)的抑制作用。

1.将解冻复苏的待试肿瘤细胞株接种于含10％新生牛血清的dmem培养基中，置于37℃、5％的co2饱和湿度培养箱中传代培养，取对数生长期细胞用于实验；

2.取对数生长期待试肿瘤细胞制成1×10⁴/ml单细胞悬液，接种于96孔板中，每孔100ul，置37℃、5％co2条件下培养24h，待细胞贴壁；

3.移去原培养液，加入5ug/ml浓度的待测多取代吡啶衍生物的培养基处理细胞，另设空白对照组；将培养板置37℃，5％co2细胞培养箱常规培养24h；

4.实验终止4h以前，每孔加入5mg/ml的mtt溶液20ul，用pbs配制，ph＝7.4，0.22um滤膜过滤除菌，终止培养，吸弃孔内培养上清液。每孔加dcm100ul/孔，室温下振荡10min；

5.在酶联免疫监测仪上测定各孔吸光度值，选择波长490nm，重复3次；

6.计算各多取代吡啶衍生物对肿瘤细胞的抑制率，其中抑制率的计算公式为：

抑制率％＝[1-(加药细胞od-空白组od)/(对照细胞od-空白组od)]×100％。

计算结果如表1所示：

表1目标产物5对三种癌细胞及正常细胞的抑制率^a(ic50,μg/ml)

^aic50值高于50标记为“-”

从表1中可以看出：

产物5b、5h、5m、5n、5o、5v对三种肿瘤细胞中的其中一种、两种或三种都具有很好的抑制作用，但同时这些产物对人支气管上皮细胞(hbe)表现出了细胞毒性。因此，需要对其结构进行修饰以进一步将其开发成抗肿瘤药物。

产物5d、5e、5r对三种肿瘤细胞均有抑制作用，对人支气管上皮细胞(hbe)没有毒性，其中5r对三种肿瘤细胞表现出了极好的抑制作用(ic50≤2.02μg/ml)，5d对人肺癌细胞(a549)的ic50达到了纳克级(0.11μg/ml)。产物5p、5q、5t对人三阳性乳腺癌细胞(mcf-7)和人三阴性乳腺癌细胞(mda-mb-231)两种肿瘤细胞具有很好的抗肿瘤活性。

产物5a对人肺癌细胞(a549)有特异性抑制作用(ic50＝39.16μg/ml)，5s对人三阳性乳腺癌细胞(mcf-7)有特异性抑制作用(ic50＝2.55μg/ml)，而且对正常人支气管上皮细胞(hbe)均没有毒性，在制备两种癌症的靶向药物方面具有广阔的应用前景。