专利名称：氨基/酰基取代β－咔啉及其硫代类似物、制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属药物合成领域，具体涉及新型化合物氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，制备方法和应用。
抗肿瘤新药研究是21世纪新药研究的重要领域，其中嵌入型拓扑异构酶抑制剂的研究近年来引人注目。拓扑异构酶在维持环状DNA在转录、翻译过程中的拓扑结构有着重要的作用，根据拓扑异构酶对DNA链的裂解不同(单链或双链)可相应分为两种主要类型拓扑异构酶I和拓扑异构酶II。拓扑异构酶II的活性与细胞的增殖相关联，使得以拓扑异构酶II为靶标的抗肿瘤药物对高速增殖的肿瘤细胞比正常细胞有更高的选择性。拓扑异构酶抑制剂根据其作用机理可分为嵌入型和非嵌入型两种类型。90年代初研究表明嵌入剂的抗肿瘤活性与这类化合物稳定DNA-嵌入剂-拓扑异构酶II三元复合物的能力紧密相关。
鱼藤碱(Ellipticine)类化合物是从Ochrosia-elliptica的叶子中分离得到天然生物碱，具有广谱抗肿瘤活性，其侧链结构改造物S 16020-2于1998年进入临床研究阶段；而γ-咔啉类似物则是鱼藤碱芳环体系简化去掉一个芳环的结构改造产物，同样具有较好的抗肿瘤活性(R4＝R5＝CH3，R1＝NH(CH2)3N(CH3)2，ID50＝0.01μM)。已知天然产物含有β-咔啉母核结构其中骆驼蓬碱等已在抗肿瘤临床应用。骆驼蓬碱中(下式)，harman(R1＝CH3；R6＝H)，norharman(R1＝R6＝H)对拓扑异构酶II的ED50分别为23.8μg/ml和34.4μg/ml。但它们并没有稳定DNA-嵌入剂-拓扑异构酶II三元复合物的能力。
本发明化合物通过初步药效学HL60人白血病和P388小鼠白血病细胞株抗肿瘤活性测试，显示了较好的抗肿瘤活性，可制备新型抗肿瘤药物。
本发明化合物β-咔啉或苯并噻吩[2，3-c]吡啶类具有下述式结构 其中，R1，R3＝H，烷基，环烷基，芳基。
R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基，卤素。
R9＝H，烷基。
R4＝H，烷基，酰基，其中以下基团为优选结构(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，et.al(CH2)nAr；n＝3，4，5，6；在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基。 R3，R4＝H，烷基，环烷基，芳基。
R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基，卤素。
R9＝H，烷基。
R1＝H，烷基，酰基，其中以下基团为优选结构(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，et.al(CH2)nAr；n＝3，4，5，6；在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基。 R1，R3＝烷氧基，烷氨基，其中以下基团为优选结构NH(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，et.alO(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，et.al
R4＝H，烷基，环烷基，芳基。
R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基，卤素。
R9＝H，烷基。
在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基。
本发明的优选化合物是具有下述1、2、3结构的化合物， 上述化合物通过药效学HL60人白血病和P388小鼠白血病细胞株的初步抗肿瘤活性测试，结果显示具有抗肿瘤活性。
本发明所要解决的另一技术问题，是公开上述新型氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物的制备方法。
本发明公开的新型氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物可由下列反应路线获得。路线1 路线2 路线3 本发明实施例1，详细描述了化合物1的制备方法，制备过程如下式 化合物1的制备工艺包括以色胺为原料和甲醛在酸性条件下环合得1-取代四氢β-咔啉4，苯甲酰氯对2位N原子进行酰化保护得化合物5，四氢呋喃/水混合溶液中DDQ氧化形成4-氧代-N-酰化-四氢-β-咔啉6，然后在无水肼中回流则发生氧化肼解得4-氨基-β-咔啉7；4-氨基-β-咔啉与碘代正丙烷反应得化合物1。
本发明实施例2，详细描述了化合物2的制备方法，制备过程如下式
化合物2的制备工艺包括3-羧酸乙酯哌啶-2-酮在氢氧化钾水溶液中经水解再与氯化重氮苯偶合、脱羧得化合物8、甲酸溶液中回流Fischer吲哚重排形成1-酮基-1，2，3，4-四氢-β-咔啉9，经DDQ脱氢氧化得化合物10，氧氯化磷氯代得1-氯-β-咔啉11，再与氨基化合物反应得化合物2。
本发明实施例3，详细描述了化合物3的制备方法，该化合物的制备过程如下式 化合物3的制备工艺包括异丙胺与无水乙醛形成亚胺12后再与吲哚缩合得α-甲基-N-异丙基-1H-吲哚-3-甲胺13，13与硝基乙酸甲酯反应得化合物14、钯/碳/甲酸铵还原得β-甲基色氨酸甲酯15再与乙醛酸环合、饱和盐酸/无水甲醇溶液酯化、钯/碳催化脱氢氧化得4-甲基-β-咔啉-1，3-二羧酸二甲酯18，最后与N，N-二甲基丙二胺反应，可得化合物3。
本发明所要解决的另一技术问题是公开上述新型氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物在抗肿瘤药物治疗中的应用。
本发明新型氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物通过药效学HL60人白血病和P388小鼠白血病细胞株的初步抗肿瘤活性测试，结果显示活性均明显高于阳性对照Harman，表明有抗肿瘤活性，可制备为新型抗肿瘤药物。
实施例2合成化合物2 1-(3-二甲氨)丙氨基-β-咔啉(2)1)制备2，3-二酮-3-苯腙哌啶(8)在1000mL圆底烧瓶中，加入32mL苯胺、200mL水及75mL浓盐酸，冰盐浴冷却至零下5℃以下，滴加亚硝酸钠/水(26g/52mL)溶液，加完，搅拌5分钟。
在2000mL圆底烧瓶中，加入62g 3-羧酸乙酯-2-哌啶酮、730mL 3％氢氧化钾溶液，25℃，反应8小时，室温静置过夜，冷至0℃，加入重氮盐溶液，保持在0℃用10％碳酸氢钠调节pH至3-4，维持0-5℃放置12小时。析出固体过滤，洗涤得产品8 58.8g(80％)，m.p243-245℃。2)制备1-酮基-1，2，3，4-四氢-β-咔啉(9)在250mL圆底烧瓶中，加入50g 8、150mL 85％甲酸，氮气保护，回流5小时，停止反应，室温静置过夜，减压蒸去溶剂，加入100mL乙醇重结晶得产品9 30g(66％)，m.p177-180℃。3)制备1-酮基-1，2-二氢-β-咔啉(10)在50mL圆底烧瓶中，加入5.0g 9、50ml THF及12.8g DDQ，室温2小时，停止反应，蒸去大部分溶剂，残余物再加入250ml 1N氢氧化钠水溶液，氯仿提取，合并有机相，5％盐酸洗涤，5％碳酸钠洗涤，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂得粗品，柱层析分离得产品10 4g(81％)。1H-NMR(DMSO-d6)δ6.96(d，1H，4-H，J＝7.0Hz)，7.05(d，1H，3-H，J＝7.0Hz)，7.16(t，1H，7-H，J＝7.4，8.1Hz)，7.38(t，1H，6-H，J＝7.4，8.1Hz)，7.52(d，1H，5-H，J＝8.1Hz)，8.01(d，1H，8-H，J＝8.1Hz)，11.4(s，1H，9-NH)；11.9(s，1H，2-NH)；4)制备1-氯-β-咔啉(11)在250ml圆底烧瓶中加入2.7g 10及55ml氧氯化磷，0.5ml N，N-二甲基苯胺，升温回流24小时，减压蒸去溶剂，残渣加50ml5％盐酸，加热回流2小时，冰水浴冷却，28％氨水碱化，析出固体，过滤，洗涤得粗品3.5g，柱层析得产品112g(67％)，m.p.175-178℃。5)制备1-(3-二甲氨)丙氨基-β-咔啉(2)在50ml圆底烧瓶中加入250mg(1.23mmol)11及25ml N，N-二甲基丙二胺，250mg碘化铜，加热回流24小时，减压蒸去溶剂，得粗品，柱层析得产品2 200mg(60.9％)。m.p.198-200℃；1H-NMR(DMSO-d6)δ1.78(q，2H，2’-CH2，J＝7.1，6.9Hz)，2.17(s，6H，2×CH3)，2.38(t，2H，3’-CH2，J＝7.1Hz)，3.51(t，2H，1’-CH2，J＝6.9Hz)，6.15(s，1H，4-NH)，7.15(t，1H，7-H，J＝7.1，8.0Hz)，7.23(d，1H，4-H，J＝5.5Hz)，7.40(t，1H，6-H，J＝7.1，8.0Hz)，7.56(d，1H，5-H，J＝8.0Hz)，7.75(d，1H，3-H，J＝5.5Hz)，8.02(d，1H，8-H，J＝8.0Hz)，11.0(s，1H，9-NH)；MS m/z268(M+)，197(100％)。HRMS268.17005(C16H20N4)。
实施例3合成化合物3 4-甲基-3-甲氧羰基-1-(3-二甲氨丙基)氨甲酰基-β-咔啉(3)1)合成乙叉基异丙基胺(12)在100ml干燥的圆底烧瓶中加入29ml(0.34mol)异丙胺，冰水浴冷却，滴加19ml(0.34mol)无水乙醛，加完后0℃搅拌0.5小时，加入10g氢氧化钾，静置0.5小时，分出有机相，加入5g氢氧化钾，静置过夜，分出有机相，加入5g氢氧化钾，蒸馏得b.p60-62℃馏分12 22g(76％)。
2)合成α-甲基-N-异丙基-1H-吲哚-3-甲胺(13)在50ml干燥的圆底烧瓶中加入3.5g吲哚(30mmol)及15ml的冰醋酸，搅拌溶解，冰水浴冷却，滴加2.6g(30mmol)12的苯溶液5ml，加完后0℃搅拌24小时，后处理如上得产品13 4.1g(67.9％)，m.p112-114℃。
3)合成α-硝基-β-甲基-1H-吲哚-3-丙酸甲酯(14)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入4.1g(20mmol)13及2.9ml的三乙胺，60ml甲苯，搅拌溶解，滴加2.65g硝基乙酸甲酯(11mmol)，室温搅拌45分钟，再加入120ml甲苯，体系充氮气流，升温至95-105℃反应12小时，反应结束，冷至室温，以5％盐酸洗涤，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂得产品14 5g(95％)，氯仿/环己烷(60/40)中重结晶m.p.107-109℃。1H-NMR(CDCl3)(具有手性异构体)δ1.60(q，3H，1｀-CH3，J＝7.0，2.2Hz)，3.55和3.86(s，3H，OCH3)，4.30(m，1H，1｀-H)，5.60(m，1H，2｀-H)，7.03(s，1H，2-H)，7.20-7.40(m，3H，4，5，7-H)，7.70(t，1H，6-H)，8.30(d，1H，1-NH)；MS m/z262(M+)，144(100％)。
4)合成β-甲基色氨酸甲酯(15)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入5g 14(19mmol)及100ml乙醇，搅拌溶解，加入0.5g 10％Pd-C，6g(95mmol)甲酸铵，升温回流反应1小时，反应结束，冷至室温，过滤，蒸去溶剂，残余物以乙酸乙酯溶解，水洗，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂得产品15 4.1g(92％)，乙酸乙酯中重结晶，m.p.117-119℃；1H-NMR(CDCl3)(具有手性异构体)δ1.20(q，3H，1｀-CH3)，1.40(d，2H，NH2)，3.50-3.70(m，1H，1｀-H)，3.62和3.72(s，3H，OCH3)，4.15(m，1H，2｀-H)，7.00(s，1H，2-H)，7.05-7.40(m，3H，4，5，7-H)，7.60(m，1H，6-H)，8.30(d，1H，1-NH)。
5)合成4-甲基-1，2，3，4-四氢-β-咔啉-1，3-二羧酸-3-甲酯(16)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入4.1g(17.5mmol)15及80ml乙酸乙酯，搅拌溶解，滴加乙醛酸/水溶液(1.5g/15ml)，室温搅拌12小时，反应结束，过滤，得固体产品；滤液分出有机相，水相以乙酸乙酯提取，合并有机相，水洗，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂又得产品，总产品16 4.1g(92％)，1H-NMR(CDCl3)(具有手性异构体)δ1.06(q，3H，4-CH3)，3.35(m，1H，4-H)，3.78(s，3H，OCH3)，4.05和4.15(d，1H，3-H)，4.62和4.80(s，1H，1-H)，6.95(t，1H，6-H)，7.02(t，1H，7-H)，7.40(m，2H，5，8-H)，10.6(s，1H，N-H)。
6)合成4-甲基-1，2，3，4-四氢-β-咔啉-1，3-二羧酸二甲酯(17)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入4.1g(17.5mmol)16及80ml饱和氯化氢无水甲醇溶液，加热回流12小时，反应结束，蒸去大部分溶剂，加入50ml水，以浓氨水碱化，乙醚提取，合并有机相，水洗，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂得产品17 4.1g(92％)。
7)合成4-甲基-β-咔啉-1，3-二羧酸二甲酯(18)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入4.1g(17.5mmol)17及80ml二甲苯，0.5g 10％钯/碳，加热回流12小时，反应结束，趁热过滤，甲醇洗涤，滤液蒸干，得粗产品，柱分得产品18 4.1g(92％)，乙醇重结晶m.p217-219℃。1H-NMR(CDCl3)δ3.24(s，3H，4-CH3)，4.04(s，3H，3-OCH3)，4.12(s，3H，1-OCH3)，7.40(t，1H，6-H，J＝8.0，8.2Hz)，7.65(m，2H，5，7-H)，8.36(d，1H，8-H，J＝8.0Hz)，10.2(s，1H，N-H)；MS m/z298(M+)，208(100％)。
8)合成4-甲基-3-甲氧羰基-1-(3-二甲氨丙基)氨甲酰基-β-咔啉(3)在250ml干燥的圆底烧瓶中加入150mg(0.5mmol)18及10ml N，N-二甲基丙二胺，室温搅拌2小时，反应结束，蒸去大部分溶剂，加入50ml水，以二氯甲烷提取，合并有机相，水洗，饱和氯化钠水溶液洗涤，硫酸镁干燥，过滤，蒸去溶剂得粗产品，柱层析分离得产品30.14g(76％)，1H-NMR(DMSO-d6)δ1.73(m，2H，2｀-CH2，J＝6.7，6.8Hz)，2.18(s，6H，2×CH3)，2.34(t，2H，3｀-CH2，J＝6.6，6.7Hz)，3.01(s，3H，4-CH3)，3.46(t，2H，1｀-CH2，J＝6.7，6.8Hz)，3.92(s，3H，3-OCH3)，7.31(t，1H，6-H，J＝7.4，7.7Hz)，7.60(t，1H，7-H，J＝7.4，8.0Hz)，7.88(d，1H，5-H，J＝8.1Hz)，8.33(d，1H，8-H，J＝8.0Hz)，9.00(s，1H，9-N-H)，12.0(s，1H，1-N-H)；MS m/z368(M+)，58(100％)。
实施例4.化合物抗肿瘤活性测试筛选方法采用四氮唑盐(microculture tetrozolium，MTT)还原法。MTT分析法以代谢还原3-(4，5-dimethylthiazol-2-y1)-2，5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT)为基础。活细胞的线粒体中存在与NADP相关的脱氢酶，可将黄色的MTT还原为不溶性的蓝紫色的甲(Formazan)，死细胞此酶消失，MTT不被还原。用DMSO溶解Formazan后用酶标仪在570nm波长处检测光密度。
所用实验材料与试剂，其中RPMI1640培养基购自Gibco公司；四氮唑盐(MTT)购自Sigma公司；P-388小鼠白血病肿瘤细胞和HL-60人白血病肿瘤细胞(国家新药筛选中心)。
筛选采用96孔平板作微培养，用MTT方法观察细胞的杀伤或生长抑制。对每个细胞株，每个浓度均为三个复孔。根据受试药物的细胞毒作用具有的亚板块特异性，鉴别具有选择性的抗肿瘤药物。用酶标仪测OD570值。按下列公式计算被测物对癌细胞生长的抑制率。 结果显示活性均明显高于阳性对照Harman，表明有抗肿瘤活性。表1是本发明化合物的药理活性结果。
表1
权利要求
1.氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是具有下述结构式， 其中，R1，R3＝H，烷基，环烷基，芳基，R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基，卤素，R9＝H，烷基，R4＝H，烷基，酰基，在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基，或 R3，R4＝H，烷基，环烷基，芳基，R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基和卤素，R9＝H，烷基，R1＝H，烷基，酰基，在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基，或 R1，R3＝烷氧基，烷氨基，R4＝H，烷基，环烷基，芳基。R5，R6，R7，R8＝H，烷基，羟基，烷氧基，氨基，酰氨基，卤素。R9＝H，烷基。在吡啶环四氢系列中R2＝H，烷基，酰基。
2.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是所述结构式 其中R4＝(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，(CH2)nAr；n＝3，4，5，6；
3.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是所述结构式 其中R1＝(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，(CH2)nAr；n＝3，4，5，6；
4.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是所述结构式 其中，R1，R3＝NH(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，O(CH2)nNR′2；n＝1，2，3，4；R′＝H，alkyl，
5.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物其特征是具有结构1的化合物，
6.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是具有结构2的化合物，
7.根据权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物，其特征是具有结构3的化合物，
8.权利要求1所述的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物的制备方法，其特征是根据电子等排原理，对γ-咔啉母核做结构改造，包括N原子位置改变，得β-咔啉化合物后，在其上引入碱性取代边链。
9.根据权利要求8所述方法，其特征是制备过程如下式，路线1 或路线2 或路线3
10.权利要求1的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物在制备治疗肿瘤药物中的用途。
11.权利要求1的氨基/酰基取代β-咔啉及其硫代类似物在制备白血病药物中的用途。
全文摘要
本发明涉及新型氨基/酰基取代β－咔啉及其硫代类似物，制备方法和抗肿瘤活性的应用。本发明对γ－咔啉母核进行结构改造，得到具有碱性边链取代的β－咔啉衍生物，在β－咔啉9位N原子以S或O代替，得苯并噻吩[2，3－c]吡啶类或苯并呋喃[2，3－c]吡啶类化合物。本发明化合物通过药效学HL60人白血病和P388小鼠白血病细胞株抗肿瘤活性试验，显示了较好的抗肿瘤活性，可制备新型抗肿瘤药物。
文档编号A61K31/4353GK1472209SQ0312936
公开日2004年2月4日 申请日期2003年6月18日 优先权日2003年6月18日
发明者闻韧, 林志刚, 蒋为群, 余凡, 董肖椿, 缪宇平, 王浩, 黄磊, 青岛均, 闻 韧 申请人:复旦大学