具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐及其制备
【技术领域】
[0001] 本发明属于季铵盐类抗癌药物的制备领域，具体涉及一种具有水溶性和抗癌活性 的芦荟大黄素双季铵盐及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 季铵盐类抗癌药物具有靶向癌细胞线粒体的功能，因为癌细胞的线粒体膜电位普 遍高于正常细胞，所以带正电荷的季铵盐类抗癌药物容易富集于癌细胞的线粒体基质。线 粒体是执行凋亡程序的主要细胞器，但线粒体的内膜脂溶性较强，水溶性强的药物通常难 以穿过线粒体内膜发挥诱导癌细胞凋亡功能。药物分子因为增强了水溶性而失去抗癌活性 的例子比比皆是。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有水溶性和抗癌活性的芦荟 大黄素双季铵盐及其制备方法。本发明在含有长碳链季铵盐的分子中再引入一个具有很强 水溶性的短碳链季铵盐，得到双季铵盐。其中短碳链季铵盐发挥亲水功能，长碳链季铵盐发 挥携带芦荟大黄素穿过线粒体内膜的功能，使得该双季铵盐可以在保持水溶性的同时，能 够顺利穿越癌细胞线粒体内膜进入基质，从而保持较好的抑制癌细胞活性的能力。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐，其分子结构式为：
[0005] -种制备如上所述具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐的方法：先制得 芦荟大黄素单季铵盐
，再制得芦荟大黄素季铵盐 双苄溴：
，最后制得芦荟大黄素双季铵盐。
[0006] 所述具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐的制备方法，其具体步骤为： 1) 芦荟大黄素单季铵盐的合成：将芦荟大黄素与PBr3反应制得溴代芦荟大黄素：
溴代芦荟大黄素再与N-甲基-N-正辛基正辛胺反应制得芦荟大 黄素单季铵盐； 2) 芦荟大黄素季铵盐双苄溴的合成：将芦荟大黄素单季铵盐与对二苄溴反应制得芦荟 大黄素季铵盐双苄溴； 3) 芦荟大黄素双季铵盐的合成：将芦荟大黄素季铵盐双苄溴与三乙醇胺反应制得芦荟 大黄素双季铵盐。
[0007] 更具体的，步骤1)为：将芦荟大黄素加入三口烧瓶中，加入〇：14使其溶解，然后加 入过量的PBr3，回流反应48 h后，旋蒸除去溶剂，固体残留物经硅胶柱层析纯化(洗脱剂为 二氯甲烷/石油醚=2:1 (v/v))得到溴代芦荟大黄素；以CHC13为溶剂，将溴代芦荟大黄素与 N-甲基-N-正辛基正辛胺回流反应6 h后，旋蒸除去溶剂，固体残留物在硅胶柱层析上经梯 度洗脱后得到芦荟大黄素单季铵盐；梯度洗脱顺序为：二氯甲烷/乙醇=50:1 -二氯甲烷/ 乙醇=40:1 -二氯甲烧/乙醇=35:1 -二氯甲烧/乙醇=30:1 -二氯甲烧/乙醇=25:1。
[0008] 更具体的，步骤2)具体为：将对二苄溴用加入三口瓶中，加入丙酮使其溶解，然后 加入K2C03，搅拌回流；将芦荟大黄素单季铵盐与K2C03用丙酮溶解，加热至溶液变为紫红 色后，用恒压漏斗缓慢滴加至三口瓶的反应体系中，反应2 h后，旋蒸除去溶剂；固体残留 物用梯度洗脱法过柱纯化得到芦荟大黄素单季铵盐双苄溴；洗脱顺序为：二氯甲烷/乙醇 =50:1 -二氯甲烧/乙醇=40:1 -二氯甲烧/乙醇=35:1 -二氯甲烧/乙醇=30:1 -二氯 甲烧/乙醇=25:1 -二氯甲烧/乙醇=20:1。
[0009] 更具体的，步骤3)具体为：将芦荟大黄素单季铵盐双苄溴加入三口瓶中，加入氯 仿使其溶解，将三乙醇胺用氯仿溶解后加入三口瓶中，反应3 h后有黄色絮状物析出，停止 反应；旋干溶剂，固体残留物用梯度洗脱法过柱纯化，得芦荟大黄素双季铵盐；梯度洗脱的 顺序为二氯甲烷/乙醇=50:1 -二氯甲烷/乙醇=40:1 -二氯甲烷/乙醇=35:1 -二氯 甲烷/乙醇=30:1 -二氯甲烷/乙醇=25:1 -二氯甲烷/乙醇=20:1 -二氯甲烷/乙醇 =10:1〇
[0010] 所述具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐对血液病细胞具有良好的抑 制活性，有望被开发为广谱抗癌药物，具有较大的应用前景。
[0011] 本发明的有益效果在于： 本发明所制得的芦荟大黄素双季铵盐合成步骤相对简单，对白血病细胞具有良好抑制 作用；因其具有水溶性，容易在体内转运，可以做成针剂注射使用；而且亲脂性阳离子药物 毒性较小，开发为抗癌药物的前景光明，具有很高应用价值。
【附图说明】
[0012] 图1大黄素双季铵盐合成路线图； 图2为分光光度法测试芦荟大黄素双季铵盐水溶性结果。
【具体实施方式】
[0013] 本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实 施例。
[0014] 实施例1 一种具有水溶性和抗癌活性的芦荟大黄素双季铵盐的制备方法，具体步骤为： (1) 溴代芦荟大黄素的合成 将1.38 g芦荟大黄素（5. 11 mmol)用150 mL CC14溶于250 mL三口烧瓶中，加入5 mL PBr3 (过量）后回流搅拌48 h;冷却后旋蒸除去溶剂，固体残留物经硅胶柱层析洗脱得到橙 色固体1. 23g，即溴代芦荟大黄素，洗脱剂为二氯甲烷/石油醚=2:1 (v/v);产物表征数据如 下：产率为 72.1% ;m. ρ· (400 MHz，CDC13) δ: 12.09 (s，1H，Ar-〇H)， 12.06 (s, 1H, Ar-〇H), 7.89 (d, ^5. 2H^, 1H, Ar-H), 7.88 (s, 1H, Ar-H), 7. 73 (t, 方7. 6Hz, J=8. 4Hz, 1H, Ar-H), 7. 36 (s, 1H, Ar-H), 7. 35 (d,方6. 4Hz, 1H, Ar-H)， 4. 51 (s, 2H, ArCH2Br) ；ESI-MS m/z 331. 1 (M-H) ; HRMS (ESI ) : calcd for C15H8BrN04[M-H] = 330.9611; Found, 330.9619. (2) 芦荟大黄素单季铵盐的合成 在50 mL圆底烧瓶中，加入25 mL CHCljPlOO mg溴代芦荟大黄素（0. 30mmol)，加 热回流后再加入0. 1 mL N-甲基-N-正辛基正辛胺（略过量)，回流反应6 h ;停止反应，旋 蒸除去溶剂，残留物在硅胶层析柱上经梯度洗脱得到暗红色固体118 mg，即芦荟大黄素单 季铵盐。洗脱顺序为：二氯甲烷/乙醇=50:1 -二氯甲烷/乙醇=40:1 -二氯甲烷/乙 醇=35:1-二氯甲烷/乙醇=30:1-二氯甲烷/乙醇=25:1。产物表征数据如下：产率为 67.4%; m. ρ· 80-81°C ; 4 NMR (400 MHz, CDC13) δ: 11.94 (s，1H，Ar-〇H), 11.88 (s, 1H, Ar-OH), 7.94 (s, 1H, Ar-H), 7.83 (d, J=7.6Ez, 1H, Ar-H), 7.81 (s, 1H, Ar-H)，7. 73 (t，方7. 6Hz，1H，Ar-H)，7. 35 (d，方8. 4Hz，1H，Ar-H)，5. 29 (s，2H， ArCH2N+), 3.58-3.45 (m, 4H, 2 X NCH2C7H5-n), 3.37 (s, 3H, NCH3), 1.93-1.76 (m, 4H, 2XNCH2CH2C6H13-n), 1.48-1.25 (m, 20H, 2 X (CH2) 5CH3), 0.91(t, J=7.2Ez, 6H, 2XCH3); ESI-MS m/z 508. 57 (M-Br)+; Anal. Calcd for C32H46BrN04 · 0. 5H20: C 64.31, H 7.93, N 2.34; Found : C 64.54, H 7.86, N 2.65. (3) 芦荟大黄素单季铵盐双苄溴的合成 将450 mg对苄二溴(过量）用15 mL丙酮溶于三口瓶中，加入100 mg K2C03 (0.73 mmol)后加热至回流；将100 mg芦荟大黄素单季铵盐（0. 17mmol)与100 mg K2C03用10 ml丙酮溶解，加热至溶液变为紫红色后，用恒压漏斗缓慢地滴加进装有对苄二溴的三口 瓶中，搅拌回流2 h后停止反应，反应液变为黄色且有黄色固体生成；直接将反应液连同 固体一起旋干，用梯度洗脱法过柱处理，得到黄色固体产物60 mg，即芦荟大黄素单季铵盐 双苄溴；洗脱顺序为：二氯甲烷/乙醇=50:1 -二氯甲烷/乙醇=40:1 -二氯甲烷/乙 醇=35:1 - 二氣甲烧/乙醇=30:1 - 二氣甲烧/乙醇=25:1 - 二氣甲烧/乙醇=20:1 ;广 物表征数据如下：产率为 36.2%;虫 NMR (400 MHz, CDC13) δ: 8.31 (s, 1H, Ar-H), 7.77-7.71 (m, 4H, Ar-H), 7.59-7.54 (m, 3H, Ar-H), 7.45-7.43 (m, 2H, Ar-H), 7. 38-7. 36 (m, 2H, Ar-H)，7. 24 (d,方8.4Hz, 1H, Ar-H)，5.47 (s, 2H, ArCH2N+)， 5. 25 (s, 2H, ArCH20Ar), 5. 20 (s, 2H, ArCH20Ar), 4. 58 (s, 2H, ArCH2Br), 4. 54 (s, 2H, ArCH2Br), 3.38-3.30 (m, 4H, 2 XNCH2C7H15-n)，2.99 (s, 3H, NCH3), 1.83-1.72 (m, 4H, 2XNCH2CH2C6H13-n), 1.38-1.28 (m, 20H, 2 X (?