一种邻碳硼烷的二苯腈衍生物及其改性化合物，以及它们的合成方法与流程

本申请涉及有机合成技术领域，具体而言，涉及一种邻碳硼烷衍生物，其合成方法，及应用。

背景技术：

硼中子俘获疗法（boronneutroncapturetherapy）简称bnct，即应用于热中子照射靶向聚集在肿瘤或癌症部位的硼，硼俘获中子后产生重粒子α粒子（氦原子核）和高能li核，进而选择性的杀灭肿瘤和癌症细胞。肿瘤放射疗法是现如今医学领域上较为普及的一种治疗方法,其原理是利用电离辐射的生物学效应,放出射线直接或间接地造成肿瘤细胞损伤。在大剂量电离辐射的照射下,生物机体及细胞大分子会造成损伤,从而导致肿瘤细胞的凋亡或坏死,即为直接作用。而间接作用则是由于电离辐射作用于生物体内的水分子而产生了自由基,这些自由基带有不成对的电子,反应活性高,亦能够损伤dna、蛋白质及各种生物膜等细胞的重要组成部分,从而导致肿瘤细胞功能紊乱、丧失。另外放射疗法作为一种局部治疗技术方法,其作用效果却是系统性的。该疗法除了作用于受照射部位之外,还可能使诱导死亡的细胞产生一种类似于原位肿瘤疫苗的效果。

作为放射疗法的一种新型手段,bnct在保留原有作用机理的同时,相较于传统疗法更具有新的优势,具有更高的靶向性。筛选具有特异性亲和力的硼(¹⁰b)化合物-靶向选择富集于肿瘤细胞内,再利用低能中子对肿瘤组织局部进行照射,与硼原子发生核反应,继而分裂成一个α粒子和一个⁷li反冲核。反应式如下:

¹⁰b+n^th→[¹¹b]*→α+⁷li+2.31mev

由于释放的α等粒子碎片能量较高,而且射程较短,故对肿瘤周边组织的破坏较小,能选择性地杀死肿瘤细胞。

目前对-硼烷苯丙氨酸（bpa）一直被认为是bnct最好的药物。bpa是具有苯丙氨酸结构的含硼化合物。区别肿瘤细胞与正常细胞的因素之一是称为lat1氨基酸转运蛋白的特殊结构的过多，该结构识别并允许将苯丙氨酸转运到细胞中。因此，当bpa存在于肿瘤细胞外部时，细胞表面的这些转运蛋白使其进入肿瘤细胞，从而成功实现bnct的治疗目的。但是bpa有一个缺点：一旦肿瘤细胞中的bpa水平升高，就会通过“反转运”机制将其排出，这使bnct具有某种程度的局限性。因此，需要患者连续输注bpa30至60分钟，以维持细胞内所需的量以使反应成功。

为了克服这些缺点，开发出更加安全有效的bnct药物成为科学界研究的焦点。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足之处，本申请提供了一种邻碳硼烷的二苯腈衍生物，即化合物i。此外，为了进一步提高其与肿瘤细胞亲和性，肿瘤细胞内高硼聚集效应从而使其具有潜在抗肿瘤应用性能，对其进行了结构修饰，提供了其改性化合物，即化合物ii。同时，本发明还提供了它们的合成方法。

本发明所述的邻碳硼烷的二苯腈衍生物，具有如式i所示的结构式

式中，。

本发明还提供了上述的邻碳硼烷衍生物的合成方法，其特征在于，按如下合成线路进行。

具体的，包括如下步骤：

步骤1，以硝基苯甲酸为反应起始物，以dmf为溶剂，与氯化亚砜和氨气先发生酰胺化反应，再通过氯化亚砜脱水得到间硝基苯甲腈；

步骤2，以甲醇为溶剂，以钯碳为催化剂，将间硝基苯甲腈，与氢气反应，得到间氨基苯甲腈；

步骤3，以dmf为溶剂，在低温环境下，邻碳硼烷与液溴反应，得到1,2-二溴代邻碳硼烷；

步骤4，间氨基苯甲腈，在有机溶剂或离子液体中，碱性条件下，与1,2-二溴代邻碳硼烷反应，得到相应的邻碳硼烷衍生物。

进一步的，所述步骤4中，有机溶剂为丙酮，dmf,dmso的一种或几种；所述的碱包括碳酸钾，碳酸钠，三乙胺中的一种或几种；反应时间为48小时，反应温度为70-100℃。

进一步的，所述步骤4中，离子液体包括1-己基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐，1-十二基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种；碱包括碳酸钾或碳酸钠；反应时间为8-10小时，反应温度为180-190℃；压力为0.1-0.2兆帕。

进一步的研究，上述的邻碳硼烷的二苯腈衍生物，为了提高其与肿瘤细胞亲和性，肿瘤细胞内高硼聚集效应从而使其具有潜在抗肿瘤应用性能，本申请进一步的对其进行结构修饰，得到其改性化合物，具有如式ii所示的结构式。

本发明还提供了所述改性化合物的合成方法，按如下合成线路进行，

具体的，包括如下步骤：以权利要求1所述邻碳硼烷的二苯腈衍生物为反应物，以乙醇为反应溶剂，在6mol/l的盐酸条件下，与尿素进行反应，得到所述的改性化合物，即化合物ii。

本发明还提供了，所述的邻碳硼烷的二苯腈衍生物在肿瘤细胞靶向聚集抗肿瘤药物中的应用。所述的改性化合物在肿瘤细胞靶向聚集抗肿瘤药物中的应用。通过实验首先得到化合物i经过检测在毒性与bpa相近的情况下具有超高的肿瘤细胞亲和性。通过改性化合物得到结构ii，经过体外实验测试发现虽然毒性上略高于bpa和化合物i,但是具有相对于化合物i更高的肿瘤细胞亲和性，达到bpa的150倍效果。

有益效果：本发明，采用体外实验进行新型邻碳硼烷的二苯腈衍生物结构筛选的方式，通过化学合成引入间氨基苯腈结构，达到了增加化合物亲酯性和肿瘤细胞亲和度的目的，虽然在毒性方面与对-硼烷苯丙氨酸（bpa）接近，但新型结构实现了硼离子在肿瘤细胞靶向超高浓度富集的技术效果，进而解决了对-硼烷苯丙氨酸（bpa）在肿瘤细胞内浓度无法达到高浓度的瓶颈问题。

附图说明

图1是根据相关技术的化合物i的氢谱。

图2是根据相关技术的化合物ii的氢谱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明中具体实施方式中使用的氢谱测试仪器为：burker300hz。

实施例1间硝基苯甲腈的制备

在100毫升单口烧瓶内加入化合物间硝基苯甲酸1.67g，dmf20毫升和氯化亚砜1.2g，搅拌条件下，体系温度升温到到55-60℃，反应2个小时，减压浓缩1个小时后，体系降温到-10℃后缓慢滴加氯化亚砜3克后，室温搅拌30分钟，点板确认反应完毕后，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机相加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到1.4g间硝基苯甲腈,收率96%。检测参数为：

¹h-nmr:7.42(t,j=7.5hz,1h),7.54(t,j=7.4hz,1h),7.80(t,j=7.5hz,1h),8.3(s,1h)。

实施例2间氨基苯甲腈的制备

100毫升单口烧瓶内加入间硝基苯甲腈1.48g，钯碳0.01g，甲醇20ml，密闭体系连接氢气球。温度升至50℃反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，减压浓缩除去溶剂，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机相加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到1g间氨基苯甲腈，收率85%。

¹h-nmr:6.32（s,2h）7.41(t,j=7.5hz,1h),7.52(t,j=7.4hz,1h),7.78(t,j=7.5hz,1h),8.0(s,1h)。

实施例31,2-二溴代邻碳硼烷的制备

100毫升单口烧瓶内加入邻碳硼烷2.88g，dmf28.8ml，加入液溴1.8g，室温下反应48h，待反应完毕后，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，有机溶剂层用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤3次后，得到的有机溶剂层加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.8g1，2-二溴代邻碳硼烷，收率100%，以邻碳硼烷计。氢谱检测硼烷特有的碳碳双键氢消失，判定发生溴代反应。

实施例4~实施例18为化合物i的制备。

实施例4

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，丙酮45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至70-80℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，减压蒸馏溶剂，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2g化合物i，收率45%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。检测参数为：

¹h-nmr:6.32（s,2h）7.41-7.43(t,j=7.5hz,2h),7.50-7.54(t,j=7.4hz,2h),7.78-7.80(t,j=7.5hz,2h),8.10(s,2h)。

实施例5

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，丙酮45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至70-80℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，减压蒸馏溶剂，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.1g化合物i，收率47%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例6

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，丙酮45ml，加入三乙胺5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至70-80℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，减压蒸馏溶剂，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.3g化合物i，收率51%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例7

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmf45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.8g化合物i，收率62%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例8

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmf45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.9g化合物i，收率64%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例9

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmf45ml，加入三乙胺5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到2.95g化合物i，收率66%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例10

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmso45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.2g化合物i，收率71%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例11

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmso45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.1g化合物i，收率68%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例12

100毫升单口烧瓶内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，dmso45ml，加入三乙胺5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至100℃反应48h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.4g化合物i，收率75%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例13

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-己基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.5g化合物i，收率78%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。检测参数为：

¹h-nmr:6.32（s,2h）7.41-7.43(t,j=7.5hz,2h),7.50-7.54(t,j=7.4hz,2h),7.78-7.80(t,j=7.5hz,2h),8.10(s,2h)。

实施例14

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-己基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.55g化合物i，收率80%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例15

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-丁基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.5g化合物i，收率78%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。检测参数为：

¹h-nmr:6.32（s,2h）7.41-7.43(t,j=7.5hz,2h),7.50-7.54(t,j=7.4hz,2h),7.78-7.80(t,j=7.5hz,2h),8.10(s,2h)。

实施例16

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-丁基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.42g化合物i，收率76%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

实施例17

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-十二基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钠5g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.86g化合物i，收率86%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。检测参数为：

¹h-nmr:6.32（s,2h）7.41-7.43(t,j=7.5hz,2h),7.50-7.54(t,j=7.4hz,2h),7.78-7.80(t,j=7.5hz,2h),8.10(s,2h)。

实施例18

100毫升密封反应管内加入1,2-二溴代邻碳硼烷4.5g，1-十二基-2，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐45ml，加入碳酸钾6g，间氨基苯甲腈9.2g，温度升至180-190℃，压力维持在0.1-0.2兆帕反应8h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到3.72g化合物i，收率83%，以1,2-二溴代邻碳硼烷计。

上述实施例中，选用有机溶剂dmf,dmso,丙酮等极性溶剂和离子液体代替传统溶剂，通过实验可以得出四氟硼酸类离子液体可以加速反应进程，提高收率。

实施例19活性测试

本发明所述邻碳硼烷衍生物在体外细胞活性的测试结果。

对于化合物相关性能指标的测定均为本领域常规通用方法。

ic50的测定

在不同样品浓度下，给药48h后，通过通用的mtt法检测化合物对a549,hct-116,sgc-7901,hela,u251细胞和结肠肿瘤细胞ct26生长抑制情况，最后计算出ic50，以抑制细胞存活所需的药物浓度从半数致死量确定，并且结果代表平均值±。mtt为四甲基偶氮唑盐，是一种能接受氢离子的黄色染料。活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶（succinatedehydrogenase）和细胞色素c（cytochromec），可使mtt生成蓝紫色的甲瓒（formazan）结晶而析出沉淀，而死细胞无此功能。将生成的甲瓒结晶溶于二甲基亚砜（dmso）后，可通过酶联免疫检测仪测定490nm或570nm处溶液的吸光值，来监测甲瓒的生成量。而甲瓒结晶的生成量与活细胞数成正比，故可以检测药物对细胞活力的影响。该方法因灵敏度高、经济等特点，广泛用于抗肿瘤药物筛选测试中。具体的实验方法是：各种细胞离心后配成5×10³个/ml的细胞悬液，在96孔板中每孔加入100μl细胞悬液,常规培养24h后，吸去原培养液，加入200μl配置好的化合物i和对-硼烷苯丙氨酸（bpa）样品，各样品的最终浓度分为0.137μm、0.046μm、1.235μm、0.412μm、3.704μm共5个浓度，每个浓度做4个复孔，96孔板四周的孔用pbs封孔，并留出阴性对照组和空白对照组，化合物作用72h后，每孔加入mtt溶液20μl，继续培养4h，小心吸弃孔内培养基，加入dmso150μl震荡10min，在酶标仪490nm处测定各孔的od值，按下式计算样品在不同浓度下的抑制率：抑制率=(对照孔od值－给药孔od值）/对照孔od值×100%。最后应用相关软件计算样品的ic50值。

操作方法：

（1）细胞（5×10⁵个细胞）在96多孔板中进行有氧和无氧培养。有氧培养条件为36.5~37℃状态下，提供无菌去离子氧，供氧速度为0.3cm³/min，且充分给于时间在12小时。无氧培养条件为36.5~37℃状态下，无菌无氧密封干燥箱条件，且充分给于时间在12小时；

（2）邻碳硼烷化合物i和对-硼烷苯丙氨酸（bpa）依次在（3mmto1mm）下72小时进行处理；

（3）依次加入3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴盐溶液，培养4小时；

（4）再用二甲亚砜150μl稀释震荡；

（5）通过酶联免疫检测仪测定蛋白质含量，在595nm条件下测试。

表1化合物i的ic50和硼积聚浓度

结果如表1所示，bpa的ic50活性分别为4.49×10^-5(±0.30),5.32×10^-5(±0.12),4.68×10^-5(±0.54),7.18×10^-5(±0.45),5.34×10^-5(±0.52)及6.43×10^-5(±0.09)，同时硼的聚集浓度为0.083±0.012ppm，而发明所设计的化合物i虽然在ic50数值上与bpa相接近，但是肿瘤细胞内硼离子聚集浓度为9.812±0.023ppm达到bpa的118倍，而化合物ii虽然毒性上高于bpa和化合物i，但是其在肿瘤细胞内硼离子聚集浓度为12.146±0.017ppm，达到bpa的150倍，新型结构的发现将为bnct疗法提供更多潜在备选方案。

实施例20化合物ii的制备

100毫升单口烧瓶内加入化合物i4.5g，乙醇90ml，加入尿素10g搅拌条件下温度升至80℃，并滴加6mol/l的盐酸10毫升，回流反应16h，待反应完毕后，温度降至室温，加入蒸馏水100ml与二氯甲烷100ml进行萃取，得到的有机溶剂加入mgso4干燥，过滤母液减压蒸馏得到4.1g化合物ii，收率91%，以化合物i质量计算。检测参数为：

¹h-nmr:3.32（s,2h）7.51-7.53(t,j=7.5hz,2h),7.70-7.74(t,j=7.4hz,2h),7.88-7.90(t,j=7.5hz,2h),8.03(s,2h)。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请。