喜树碱类似物及其制备方法

专利名称：喜树碱类似物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及新型化合物及其制备方法，具体说涉及E-环扩环的喜树碱衍生物或类似物和这种喜树碱类似物的制备方法。
背景技术：
喜树碱是现在用作抗癌药的DNA局部异构酶I的抑制剂。托泊替堪(Topotecan，tpt)和CPT-11是喜树碱家族中最先得到FDA机构完全许可的两个物质(1996年托泊替堪作为上皮卵巢癌的第二线治疗，1998年托泊替堪用于治疗小细胞肺癌，1998年CPT-11用作结肠癌的首选疗法)。喜树碱的一些其它类似物，如GT-147211C、DX8951f、9-氨基喜树碱(9-AC)和9-硝基喜树碱处于临床前或临床评价的各个阶段。每个临床应用中的喜树碱在血流中会相当快地水解，明显地丧失抗癌活性。在临床相关的喜树碱中，关键的α-羟基内酯药效团在生理pH下水解，产生无生物活性的和潜在毒性的羟基羧酸盐形式。Fassberg，J.和Stella，V.J.，“喜树碱和一些类似物的水解动力学和机理研究”J.Pharm.Sci.81676-684(1992)；Hertzberg，R.P.，Caranfa，M.J.，和Hecht，S.M.，“通过喜树碱抑制局部异构酶I的机理与酶-DNA复合物结合的证据“。生物化学(Biochemistry)284629-4638(1989)；Hsiang，Y-H.，和Liu，L.F.，”哺乳动物DNA局部异构酶I作为抗癌药物喜树碱的细胞内靶标的鉴别”Cancer Res.481722-1726(1988)；和Jaxel，C.，Kohn，K.W.，Wani，M.C.，Wall，M.E.，和Pommier，Y.，“关于哺乳动物局部异构酶I抑制的喜树碱衍生物的结构-活性研究特定受体位点和抗肿瘤活性的关系的证据”，Cancer Res.495077-5082(1989)。本文的列出的参考文献，包括上述的参考文献会利于对本发明的理解。但并非承认参考文献即构成了与本发明有关的现有技术。
喜树碱和它的某些重要类似物的结构如下所示 喜树碱(cpt) 拓扑替康(tpt) SN-38，R＝HCPT-11，R＝哌啶基哌啶氨甲酸酯9-氨基喜树碱(9-AC)，R＝NH2GI-147211C DX8951f9-硝基喜树碱R＝NO2最近的研究显示，诸如9-氨基喜树碱和喜树碱(cpt)的药物由于它们的羧酸盐形式和人血清白蛋白(HSA)之间具有很高的亲和结合作用，故而在人血液中极不稳定。Burke，T.G.，Mi，Z.Jiang，Y.，和Munshi，C.B.“白蛋白在决定喜树碱抗癌药物的相对的人血液稳定性中的重要作用”，Journal of PharmaceuticalSciences，84518-519(1995)；Burke，T.G.和Mi，Z.“喜树碱与人血清白蛋白相互作用的结构基础对药物稳定性的冲击”Journal of Medicinal Chemistry，3740-46(1994)；Mi，Z.和Bruke，T.G.“喜树碱内酯和羧酸盐形式与人血液组分的不同相互作用”Biochemistry，3310325-10336(1994)；和Mi，Z.，Malak，H.和Burre，T.G.“减弱的白蛋白结合促进了托泊替堪在人血液中的稳定性”Biochemistry，3413722-13728(1995)，它们揭示的内容并入本文供参考。频域生存期荧光计实验揭示，人血清白蛋白(HSA)优先与喜树碱羧酸盐结合，其亲和力比喜树碱内酯的高100倍。Mi，Z.和Burke，T.G.“不同品种喜树碱与血清白蛋白相互作用的显著差异频域荧光光谱研究”，Biochemistry，3312540-12545(1994)，它们揭示的内容并入本文供参考。羧酸盐与内酯相比的结合差异使喜树碱和9-AC在HSA存在下比没有该蛋白质存在时更快和更彻底地开环。在人血浆中，pH 7.4和37℃下，喜树碱和9-AC都快速和基本上完全地打开，仅有几乎可忽略的0.2％内酯水平存在于平衡中。虽然HSA促进了喜树碱和9-AC内酯环的打开，但红细胞和脂质双层一般优先与喜树碱的电中性内酯形式，而不是与带负电的羧酸盐内酯形式结合。Burke，T.G.，Staubus，A.E.，Mishra，A.K.，和Malak，H.“喜树碱的内酯环的脂质体稳定化作用”J.Am.Chem.Soc.1148318-8319(1992)；和Burke，T.G.，Mishra，A.K.，Wani，M.，和Wall，M.，“脂质双层隔离和喜树碱药物的稳定性”，Biochemistry，325352-5364(1993)，它们揭示的内容并入本文供参考。药物与红血球的相互作用因此提高了血液里活性内酯的水平。
内酯/羧酸盐平衡 喜树碱系列，n＝0内酯 高喜树碱，n＝1 羧酸盐最近，Lavergne等已显示，打开喜树碱的E-环的扩环产生了“高喜树碱(homocaptothecin)”，它增加了喜树碱的溶液稳定性，同时保留了抗癌活性。Lavergne，O.，Lesueur-Ginot，L.，Rodas，F.P.，Kasprzyk，P.G.，Pommier，J.，Demarquay，D.，Prevost，G.，Ulibarri，G.，Rolland，A.，Schiano-Liberatore，A.-M.，Harnett，J.，Pons，D.，Camara，J.，Bigg，D.，“高喜树碱新颖的E-环修饰的喜树碱类似物的合成和抗肿瘤活性”，J.Med.Chem.，41，5410-5419(1998)；和Lavergne，O.，Lesueur-Ginot，L.，Rodas，F.P.，和Bigg，D.，“具有潜在抗增殖活性和局部异构酶I抑制活性的E-环修饰的喜树碱”。Bioorg.Med.Chem.Lett.7，2235-2238(1997)。在Lavergnet等的研究中对E-环的修饰涉及在天然形成的喜树碱的六元α-羟基内酯的20-OH官能团和羧基基团之间插入亚甲基间隔基。在喜树碱中并入新的7-元β-羟基内酯环被发现可以改进药物的溶解和血浆稳定性。
如下显示了Lavergne等的高喜树碱结构和用来描述这类化合物的编号系统 高喜树碱 环和取代基编号虽然在开发喜树碱家族药物中已经有了很大的进步，但仍然很需要开发出该类药物中更好的化合物，并开发出制备这类药物改进的合成途径。

发明内容
一般地说，本发明提供一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式的下式(1)的化合物和其药学上可接受的盐， 其中R1和R2各是相同的或不同的，为氢，-C(O)Rf，(其中Rf是烷基、烷氧基、氨基或羟基)，烷基，链烯基，炔基，烷氧基，芳氧基，酰氧基，-OC(O)ORd，其中Rd是烷基，-OC(O)NRaRb，(其中Ra和Rb各自是相同的或不同的，为H、-C(O)Rf、烷基或芳基)，卤素，羟基，硝基，氰基，叠氮基，甲酰基，肼基，氨基，-SRc，(其中Rc是氢、-C(O)Rf、烷基或芳基)；或R1和R2一起形成具有选自CH、CH2、O、S、NH或NR15的三个或四个节的链，其中R16是C1-C6烷基；R3是H、卤素、硝基、氨基、羟基或氰基；或R2和R3结合在一起形成具有选自CH、CH2、O、S、NH或NR15的三个或四个节的链，其中R15是C1-C6烷基；R4是H、F、氨基、C1-3烷基、C2-3链烯基、C2-3炔基、三烷基甲硅烷基或C1-3烷氧基；R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R6是-Si(R8R9R10)或-(R7)Si(R8R9R10)，其中R7是亚烷基、亚烯基(alkenylene)或亚炔基(alkynylene)；R8、R9和R10独立地是C1-10烷基，C2-10链烯基，C2-10炔基，芳基或-(CH2)NR11，其中N是1-10范围里的整数，R11是羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，卤素原子，氰基，SRc或硝基；R13是H、F或-CH3；R16是-C(O)Rf或H。
R1和R2结合在一起可形成，如-O(CH2)nO-的基团，其中n代表整数1或2。同样，R2和R3结合在一起可形成，如-O(CH2)nO-的基团，其中n代表整数1或2。
R5优选的是乙基、烯丙基、苄基或炔丙基。R5最好是乙基。优选的是R4是H。
在一个实施方案中，R8和R9是甲基，R10是叔丁基或甲基，R1是H，R3是H。在该实施方案中，R2可为，例如H、NH2或OH。
R13优选的是H。R16优选的是H或烷基。最好是R16是H或-C(O)Rf，其中Rf是烷基。R16最好是H。
本发明还提供一种通过串联式自由基4+1增环反应来合成下式化合物的方法 其中将前体 或前体 与下式的芳基异腈反应 其中X是自由基前体。优选的X是Cl、Br或I。最好的X是Br或I。
本发明也提供了下式化合物和其药学上可接受的盐 呈消旋体形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式，其中R12优选的是H或-C(O)Rf、-C(O)ORd或-C(O)NRaRb。
本发明进一步提供了下式化合物
和 呈消旋体形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式。
进一步的是，本发明提供了下式化合物 呈消旋体形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式。
本发明也提供了下式化合物 本发明也提供了下式化合物 其中R15是C1-C6烷基。
本发明进一步提供了下式化合物 呈消旋体形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式，其中R14是SiMe3、I或Br。
进一步的是，本发明提供了下式化合物的合成方法
其中Y是氯、溴或碘；所述的方法包括下列步骤(a)在合适的氧化裂解条件下处理下式结构的烯醇醚， 形成有下式结构的化合物 (b)在合适的条件下用有机金属试剂MC(R13)(R13)CO2R15处理步骤(a)中形成的化合物，其中M是Li、Na、K、MgY或ZnY，形成下式结构的化合物 (c)在合适的条件下用酸处理步骤(b)得到的化合物，形成有下式结构的化合物 (d)在卤代脱甲硅烷基反应的合适条件下处理步骤(c)形成的化合物，形成下式结构的化合物 (e)在适合的去甲基反应的条件下用酸或碘代三甲基硅烷处理步骤(d)化合物，得到下式结构化合物
(f)在无机锂盐的存在下，用锂碱或钠碱处理步骤(e)的化合物使氮原子脱质子化，(g)在合适的条件下，使步骤(f)所得的去质子物质与下式结构化合物反应 其中Z是I、Br、Cl、甲磺酸酯基或甲苯磺酸酯基，得到下式结构的化合物 如上所述，本发明包括β-羟基内酯基团的所有化合物可以外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构纯形式存在。本文中这类化合物的结构式覆盖和/或包括每个这类形式。
本文使用的和本技术领域公知的术语“自由基前体”一般指在链或非链自由基反应的标准条件下裂解成自由基的官能团。通常的自由基前体是卤素(氟除外)、羧酸和其衍生物(如硫代异羟肟酸酯)、硒代苯基、重氮化盐等等。参见，如Giese，B.有机合成中的自由基碳-碳键的形成；Pergamon，Oxford(1986)，其揭示的内容并入本文供参考。
除特别指出的以外，术语“烷基”、“芳基”和其他基团通常指未取代的或取代的基团。除特别指出以外，烷基是烃类基团，且优选的是C1-C15(即有1-15个碳原子)烷基，更佳的是C1-C10烷基，且可以是支链或非支链的、非环状或环状的。当该基团是其他基团上的取代基时(如烷基是烷基氨基或二烷基氨基上的取代基)，上述对烷基的定义以及其他定义也同样适用。术语“芳基”指苯基或萘基(napthyl)。如本文所用，术语“卤素”或“卤”指氟、氯、溴和碘。
术语“烷氧基”指-ORd，式中Rd是烷基。术语“芳氧基”指-ORe，式中Re是芳基。术语酰基指-C(O)Rf。术语“链烯基”指直链或支链的至少有一个双键的烃类基团，较佳地含有2-15个碳原子，更佳地带有3-10个碳原子(如-CH＝CHRg或-CH2CH＝CHRg)。术语“炔基”指直链或支链的含有至少一个三键的烃类基团，较佳地含有2-15个碳原子，更佳地含有2-10个碳原子(如-C≡CRh或-CH2CH≡CRh)。术语“亚烷基”、“亚链烯基”和“亚炔基”分别指烷基、链烯基和炔基的二价形式。
上述基团可被各种不同的取代基取代，来合成保留活性的高喜树碱类似物。例如，烷基较佳地可被一个或多个基团取代，这些取代基包括(但不限于)苄基、苯基、烷氧基、羟基、氨基(包括，如游离的氨基、烷基氨基、二烷基氨基和芳基氨基)、链烯基、炔基和酰氧基。在是氨基(-NRaRb)的情况下，Ra和Rb较佳地各是氢、酰基、烷基或芳基。较佳地酰基可以被(即Rf是)烷基、卤代烷基(如全氟烃基)、烷氧基、氨基和羟基取代。较佳地，炔基和链烯基可以被(即分别指Rg和Rh是)一个或多个基团取代，这些取代基包括(但不限于)烷基、烷氧基烷基、氨基烷基和苄基。
本文所用的术语“酰氧基”指基团-OC(O)Rd。
本文所用的术语“烷氧基羰基氧基”指基团-OC(O)ORd。
本文所用的术语“氨基甲酰氧基”指基团-OC(O)NRaRb。
氨基和羟基可包括本领域已知的保护基团。氨基的优选保护基团包括叔-丁氧基羰基、甲酰基、乙酰基、苄基、对-甲氧基苄氧基羰基、三苯甲基。本领域技术人员已知的其他保护基团公开于Greene，T.，Wuts，P.G.M.，“有机合成中的保护基团”，Wiley(1991)，本文将其纳入作为参考。
通常，R1、R2、R3、R6、R7和R8较佳地不是过度的庞大，以维持产生的喜树碱类似物的活性。较佳地，R1、R2、R3、R6、R7和R8各独立具有分子量小于约250。更佳的是，R1、R2、R3、R6、R7和R8各独立具有分子量小于约200。
可用无机酸将本发明的一些喜树碱类似物制备成药用盐，如(但不限于)盐酸盐、氢溴酸盐、硫酸盐、磷酸盐和硝酸盐。也可用有机酸将喜树碱类似物制成盐，如(但不限于)乙酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、柠檬酸盐、甲磺酸盐、对-甲苯磺酸盐和硬脂酸盐。其他酸可在制备本发明化合物及其药学上可接受的盐的过程中作为中间物。
对于纯化、给药或其他目的而言，可用碱金属，如(但不限于)氢氧化钠或氢氧化钙来打开E-环(内酯环)，形成E-环开环的式(1)化合物的类似物，如上述式(2)的化合物。如此得到的中间体在水中的溶解性更大，用酸处理后可纯化产生纯化形式的本发明喜树碱类似物。
也可修饰E-环从而产生在水中或其他溶剂中具有不同溶解度曲线的式(1)化合物的类似物。实现此目的的方法包括(但不限于)用氢氧化物或水溶性氨基打开E-环或用水溶性基团如聚乙二醇基团或酰基将E-环20位的羟基官能化。这类基团可引到高喜树碱衍生物上或在合成的较早阶段引入。如此制备的类似物可作为前体药物。换而言之，当给予活体生物时，这些类似物能再生出式(1)化合物(含有闭合的E-环结构)。见Greenwald，R.B.等人，J.Med.Chem.，39，1938(1996)。从在C20处酰化得到的烷酯会得到亲脂性大的前体药物，它在酶裂解烷基前不会水解。
本发明还提供治疗患者的方法，所述的方法包括给予药用有效剂量的式(1)和/或(2)化合物或其药学上可接受的盐。化合物可以例如给予患癌症和/或白血病的患者。本发明的化合物也可作为抗病毒药(如抗-HIV药)和抗寄生物药。通过常规给药方式包括(但不限于)静脉内、肌内、口服、皮下、肿瘤内、皮内和非胃肠道给药来给予式(1)和/或(2)化合物。药用有效量或剂量较佳地为每千克体重0.01到60mg一种式(1)和(2)的化合物。更佳的是，药用有效量或剂量是每千克体重0.1到40mg一种式(1)和(2)的化合物。通常药用有效量或剂量所含的一种式(1)和(2)化合物的量能有效起到抗白血病、抗肿瘤(抗癌)、抗病毒和/或抗寄生物的作用。含有一种式(1)和(2)活性成分或其药学上可接受的盐，并结合有药学上可接受的载体或稀释剂的药物组合物也涵盖在本发明范围中。
本发明还提供了一种药物组合物，它包含任何式(1)和(2)的化合物和药学上可接受的载体。该组合物可例如含有0.1mg到3g，较佳地为0.1mg到500mg式(1)和/或(2)的化合物，且可以制成任何适合于给药模式的形式。
业已发现，本发明的结构修饰可防止喜树碱类似物的羧酸盐形式和HSA之间的高亲和性结合，同时促进内酯与红细胞的相互作用。在设计血浆和血液稳定的喜树碱中还考虑到E-环结构。本发明A，B，E-或B，E-环修饰的喜树碱1)通过消除羧酸盐与HSA的超过内酯的高度优先结合或使该结合最小化而显示出在HSA存在下增加的稳定性；2)显示出高水平的亲脂性，这促进了药物的内脂形式与红细胞的可逆缔合，因此减缓并限制了药物水解的程度；和3)在水溶液中显示出改进的稳定性。
我们进一步发现，本发明新颖的血液稳定的甲硅烷基取代的高喜树碱(下面称为β-羟基内酯甲硅烷喜树碱(silatecan)或高甲硅烷喜树碱(homosilatecan，hST))衍生物可通过对美国专利申请09/212,178(名称为喜树碱类似物及其制备方法，申请日1998年12月15日)和美国专利申请09/007,872(名称为合成喜树碱和相关化合物中合成新颖的中间体及其制备方法，申请日1998年1月15日)中揭示的全合成途径进行明显的修饰来制备，所述的参考文献并入本文供参考。可合成新颖的中间体来实施本发明的串联式自由基增环反应。
已经对如下所示的本发明一些模型化合物进行了广泛的研究。


本发明的新颖高喜树碱含有A，B-环修饰或B-环修饰，它减少了由人白蛋白对羧酸盐的超过内酯的优先结合。这些A，B-环的修饰也明显增加了亲脂性，促进了内酯与存在于血液中的脂质双层的缔合。新的化合物也含有扩环的β-羟基内酯E-环，它促进了药物的总体稳定性而不损失其效力。在用MDA-MB-435乳房癌细胞的细胞毒性试验中，本发明的E-环扩环的β-羟基内酯甲硅烷喜树碱的IC50值范围是2-115nM。作为新颖的结构取代的结果，本发明化合物(其中的一些在上述结构式中有所显示)在人血浆和人血液中的稳定性比Lavergne等揭示的药物更为优越。
本发明新颖的A，B，E-环修饰的和B，E-环修饰的喜树碱的合成导致对血液最摁钉的并显示出固有的效力、但尚未鉴定的喜树碱的鉴别。这些新药物的另外一个益处是它们的血液稳定性没有显示出如Mi，Z.和Burke，T.G.在“不同品种喜树碱与血清白蛋白相互作用的显著差异频域荧光光谱研究”(Biochemistry，3312540-12545(1994))一文中所述的9-AC和喜树碱的不同品种中有明显的差异。这个极有吸引力的特征会大大加速药物的开发过程并将实验观察和动物模型中形成的剂量方案转化为临床应用。


图1显示了用于串联式自由基反应的前体的合成。
图2a和2b显示了新的AB-环修饰的高喜树碱/高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)衍生物的合成。
图3显示了高甲硅烷喜树碱(1μM 7-三甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱(DB-38))在有或没有脂质双层膜时的典型荧光发射光谱。
图4显示了四种新颖的高甲硅烷喜树碱与由在PBS中的电中性二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)组成的SUV平衡结合，与喜树碱(CPT)和托泊替堪(TPT)得到的数据进行的比较。
图5显示了1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱(DB-91)的荧光发射光谱对水存在的明显依赖性。
图6显示在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)(pH 7.4)的溶液里和在含有(10±1)×106细胞/微升的不含白蛋白的红细胞的PBS(pH 7.4)中的1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱(DB-91)的荧光发射光谱。
图7显示了在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)(pH 7.4)的溶液里和在含有(10±1)×106细胞/微升的不含白蛋白的红细胞的PBS(pH 7.4)中的现有技术化合物7-乙基-10羟基喜树碱(SN-38)的荧光发射光谱。
图8显示了用HPLC方法测定，在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)，pH为5.0、7.4、8.0和9.0溶液里的1μM 7-三甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱(DB38)依赖于pH的稳定性。
图9显示了用HPLC方法测定，在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)，pH为5.0、7.4、8.0和9.0溶液里的1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱(DB81)依赖于pH的稳定性。
图10显示了用HPLC方法测定，在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)，pH为5.0、7.4、8.0和9.0溶液里的1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱(DB90)依赖于pH的稳定性。
图11显示了用HPLC方法测定，在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)，pH为5.0、7.4、8.0和9.0溶液里的1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱(DB91)依赖于pH的稳定性。
图12显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在PBS溶液中改进的稳定性。
图13显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在PBS/HSA溶液中改进的稳定性。
图14显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在人血浆中改进的稳定性。
图15显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在含有生理学上相关浓度〔(5±1)×106细胞/毫升〕的不含白蛋白的红细胞的PBS悬浮液中改进的稳定性。
图16显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在人血液中改进的稳定性。
图17显示了用HPLC方法测定，本发明四种新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)相对于现有技术中的临床药物，包括9-氨基喜树碱(9AC)、喜树碱(CPT)、托泊替堪(TPT)和SN-38改进的人血稳定性。
具体实施例方式
制备方法本发明的式1化合物可根据图1和2列出的合成流程图进行制备。图1显示用于制备式1化合物的关键的碘代吡啶酮9的合成。9的合成以烯醇醚3(合成喜树碱和类似物中的一个中间体)为起始物。参见美国专利申请09/007,872，在此并入全文供参考。二羟基化后氧化裂解得到酮甲酸酯5，然后通过Reformatsky反应延伸，得到6。甲酰基在该反应中被方便地裂解下来，酸促进的叔丁基酯的裂解直接得到β-羟基内酯7。该化合物然后通过1)碘化去甲硅烷反应和2)去甲基反应后转化为碘代吡啶酮9。
图2a显示碘代吡啶酮9转化为数种模型的AB修饰的高喜树碱衍生物的过程。使9在最佳条件下N-炔丙基化，得到自由基前体10a、b。用所示的异腈使这些前体发生串联式自由基增环反应，得到产物1a，c，e，g，h。产物1a，c，e然后通过标准手段去保护，产生所示的总得率的目标药物候选物1b，d，f。混合物1g和1h不需要去保护。在本发明的实施例部分揭示了本发明其它新颖化合物的合成。
Lavergne和共同作者揭示了制备高甲硅烷喜树碱衍生物的两种方式，但它们都有严重的局限。第一个局限涉及通过一系列涉及解体正常的内酯和重新组装同系的内酯的步骤而将标准的喜树碱衍生物转化为高喜树碱衍生物。该途径有一定的缺陷，因为它要求现存的喜树碱作为起始物。此外，许多现存的喜树碱带有取代基，所述的取代基在重制内酯的严酷条件下会不复存在。该方法需要还原、氧化、强酸和强碱步骤。第二个途径涉及用钯催化环化形成环C的全合成。该途径受到A-环前体的可得性和其上的取代基在合成的许多后续步骤中保存下来的能力的限制。此外，该合成似乎不能向B环上引入许多取代基，包括本文所述的取代基。
相反的是，本发明的自由基串联式合成流程更具耐受性和灵活，可用来制备如图2b所示的具有许多A-、B-或A/B取代类型的高喜树碱衍生物。一般来说，各种试剂都可用于自由基串联式反应，包括，但不限于，六甲基二锡、六甲基二硅烷或四(三甲基甲硅烷基)硅烷。反应的能量来源可以是太阳灯或紫外灯。温度优选的是25-150℃。更好的是，温度为约70℃。对溶剂的选择没有特别的限制，只要其对自由基串联式反应惰性即可。优选的溶剂包括苯、甲苯、三氟甲苯、乙腈、THF和叔丁醇。在本发明的合成流程中，由于反应条件较温和，故在炔基上的取代基(R6)和异腈上的取代基(R1-R4)也有很大的选择范围。另外，在不容易制备合适的炔丙基衍生物的很少的情况下，可用烯丙基衍生物代替，最后形成了相同的最终产物，虽然得率会低些。
C20上的取代基(R5)也可有很大的变动，因为它衍生自易于得到的烯丙基醇。取代的酯也可用于Reformatsky反应，得到在C20a上带有取代基(R13)的化合物。虽然本发明的化合物可以外消旋形式用于化疗，更优选的是使用全部是或主要是生物活性的C20上的对映异构体样品。由于用于指认绝对构型的Cahn-Ingold-Prelogs规则中优先性的改变，标准的喜树碱的C20位处的S对映异构体一般与相应的高喜树碱的C20处的R对映体具有相同的相对构型。高喜树碱衍生物的外消旋或对映异构体富集样品可通过标准的液体层析，用市售的手性柱来分离成它们各自的组分。参见Lavergne，O.；等，“高喜树碱新颖E-环修饰的喜树碱类似物的合成和抗肿瘤活性”J.Med.Chem.，41，5410-5419(1998)。
喜树碱在人血液中的稳定性和具有高效力的血液中稳定的高甲硅烷喜树碱的合理设计基础最近研究了喜树碱和相关类似物的内酯和羟基形式的内在荧光发射，以评估它们与人血液成分的明显不同的相互作用。Burke，T.G.和Mi，Z.，“7位上的乙基取代延长了10-羟基喜树碱在人血清白蛋白中的半衰期”，J.Med.Chem.362580-2582(1993)；Burke，T.G.，Mishra，A.K，Wani，M.C.和Wall，M.E.，“喜树碱药物的脂双层分配及其稳定性”，Biochemistry，325352-5364(1993)；Burke，T.G.和Mi，Z.，“人血清白蛋白与羧酸形式喜树碱的择优结合”(1993)Anal.Biochem.212，285-287；Burke，T.G.和Mi，Z.，“喜树碱与人血清白蛋白相互作用的结构基础对药物稳定性的影响”(1994)J.Med.Chem.37，40-46；Burke，T.G.Munshi，C.B.，Mi，Z.，和Jiang，Y.，“在决定喜树碱抗癌药物相对的人血液稳定性中白蛋白的重要作用”(1995)J.Pharma.Sci.84，518-519；Mi，Z.和Burke，T.G.，“喜树碱内酯和羧酸形式喜树碱与人血液成分间的不同相互作用”，(1994a)Biochemsitry，33，10325-10336；Mi，Z.和Burke，T.G.，“不同品种喜树碱与血清白蛋白相互作用的显著差异频域荧光光谱研究”，(1994b)Biochemistry 33，12540-12545；Mi，Z.，Malak，H.，和Burke，T.G.，“减少白蛋白结合促进托泊替堪在人血液中的稳定性和活性”，(1995)Biochemistry，34，13722-13728，本文将它们全部纳入作为参考。
在pH7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中，频域荧光生存期光谱揭示出人血清白蛋白(HSA)择优地结合羧酸形式的喜树碱，此结合能力比内酯形式喜树碱的结合高200倍。这些相互作用导致与无HSA相比，存在HSA时喜树碱开环更迅速且更完全。在人血浆中，在pH 7.4和37℃，喜树碱内酯迅速、完全开环成喜树碱羧酸形式，t1/2值为11分钟，且处于平衡值的内酯％几乎可忽略，为0.2％。与血浆相比，在全血中，喜树碱显示出稳定性提高(t1/2值为22分钟，处于平衡值的内酯％为5.3％)。已发现人血液中喜树碱内酯稳定性的提高是因为药物与红血细胞脂双层的结合。喜树碱与红细胞膜结合，药物局限在酰基链区域，从而相应地保留了抗水解的保护。
已比较了有临床重要性的若干喜树碱类似物的人血液稳定性。如在喜树碱中所观察到的，观察到9-氨基喜树碱(9-AC)在含有HSA的PBS溶液中几乎完全水解(＞99％)。虽然没有尝试用光谱法定量9-氨基同类物的内酯和羧酸盐形式的相对结合亲和力(因为9-AC内酯和羧酸盐形式相对于喜树碱来说，其荧光量子产率明显减少)，但HPLC数据与HSA择优结合羧酸形式喜树碱(与内酯形式相比)相一致。在血浆中，观察到＞99.5％的9-氨基类似物转化成羧化物，这一发现与用喜树碱观察到的稳定性数据非常平行。在全血中，9-氨基喜树碱和喜树碱分别有＜0.5％和5.3％处于平衡的内酯形式。相对于9-氨基喜树碱，保持在喜树碱平衡的内酯的水平要高约10倍，这部分可能是因为亲脂性的提高和喜树碱较高的从含水环境转移入全血中红细胞膜的能力。
与喜树碱和9-氨基喜树碱在人全血中残留的处于平衡的低水平内酯(即喜树碱和9-氨基喜树碱分别为＜0.5％和5.3％)相反，托泊替堪(11.9％)、CPT-11(21.0％)和SN-38(19.5％)都表现出改善的血液稳定性。平衡中的托泊替堪内酯水平比9-氨基喜树碱的高20倍，对CPT-11和SN-38的相应内酯水平约比9-氨基喜树碱的高40倍。托泊替堪、CPT-11和SN-38相对稳定性的如此显著可能与它们和HSA有利的相互作用有关。据信在7-和9-位处的结构取代基阻碍和防止了羧基形式的药物与HSA的择优结合。最近将时间分辨荧光向异性技术用于确定在喜树碱羧化物与HSA结合并在溶液中翻滚都与该蛋白质密切相关的实验条件下，羧化物形式的托泊替堪和CPT-11不与HSA结合。对于SN-38而言，已获得的直接光谱证据表明HSA择优结合于该试剂的内酯形式，因此内酯-羧化物平衡偏向内酯。
从这些观察中可以清楚看出HSA在决定喜树碱的相对人血液稳定性中起着重要作用。对喜树碱和9-氨基喜树碱而言，该蛋白质作为羧酸盐药物形式的接受器，与开环物结合并因此将内酯-羧酸盐平衡偏向羧酸盐。但对托泊替堪、CPT-11和SN-38而言，未观察到HSA对羧酸盐药物形式的这种择优结合。与喜树碱及其9-氨基类似物的情况相反，HSA择优地结合于SN-38的内酯形式，从而促进该生物活性物的较高循环水平。
活性药物(现有临床相关的喜树碱)迅速和大量的损失表明鉴定出具有改善的人血稳定性的喜树碱是非常重要的。
在本发明研究中，我们修饰了喜树碱的A和B环，其效果是1)减少蛋白质结合；2)增加亲脂性；和3)减少与人白蛋白结合的羧酸盐，同时也增加亲脂性。我们也在本发明化合物设计中包括扩大的E-环。我们的研究导致新颖的A，B，E-修饰的喜树碱的设计，它们是迄今所鉴定的对血液最稳定和具有固有效力的喜树碱类似物，其血液稳定性参数明显优于现有技术化合物高喜树碱和含有常规α-羟基内酯官能团的A，B-环修饰的喜树碱类似物。本发明新颖的喜树碱类似物显示了独特的性质，如优越的人血液稳定性和很高的抗癌活性。
荧光向异性滴定证明本发明的新颖的高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)类似物对脂质微泡体表现出广范围的平衡结合常数，E-环的扩环增加了甲硅烷喜树碱(silatecan)的亲脂性。
图3显示了1μM DB-38在磷酸盐缓冲盐水(PBS)和在脂质双层中的的荧光发射光谱。数据表明，将脂质双层引入样品后，化合物的荧光发射增加，表明药物和膜间发生了相互作用。将溶剂变成乙醇时，荧光也改变。在带有膜的每种情况下，荧光强度随着药物参与脂质双层微循环而明显增加。当药物与膜相互作用时，发射光谱都发生蓝移或移向较短波长(参见表1)。图3显示的光谱数据表明高甲硅烷喜树碱是荧光性的且一旦将脂质双层膜加到样品中时药物的光谱常数就发生改变。下表1比较了新型高甲硅烷喜树碱类似物的最大激发和发射波长。我们也考查了DB-90和DB-91的开环形式与膜之间的相互作用，发现开环种类也有相似的光谱位移动。
表1溶液中和结合于DMPC和DMPG SUVs的高甲硅烷喜树碱(DB-38，DB-81，DB-90，DB-91)的荧光光谱参数

高甲硅烷喜树碱的内酯和羧酸盐形式的固有荧光性质使得它能用稳态荧光向异性滴定的灵敏方法来测定各种类似物与脂质双层相互结合作用的强度。
通过如下的Perrin方程式，稳态荧光向异性(a)的量度与荧光分子的旋转速率相关a0/a＝1+(τ/φ)式中a0是无去极化旋转时的极限荧光向异性，τ是激发态生存期，和φ是荧光团的旋转相关时间。上述等式表明，荧光化合物的τ或φ值的变化都能调节其稳态向异性。
37℃测定在PBS、乙醇和甲醇中喜树碱的激发态生存期值。测得生存期值分别为4.7ns、3.8ns和3.5ns。类似地，在37℃测得当与DMPC双层结合时喜树碱的生存期值，得到与膜结合的药物的平均值为3.7ns。
由上述生存期测定表明喜树碱的激发态生存期对微环境中的变化(如溶剂变化或荧光团从水性环境易位到磷脂膜)相对不敏感。对于在强烈影响其转动运动的变迁中(如溶剂粘度的变化或荧光团结合于大分子组件如脂质体颗粒)，τ值仍保持相对稳定的荧光团而言，Perrin方程式表明a和φ值间存在直接的相关性(即，随着荧光化合物φ值的增加，其稳态向异性值也增加)。
喜树碱类似物和新颖的高甲硅烷喜树碱的稳态荧光向异性值对溶剂粘度高度敏感，且对与小单层脂质微泡体结合也极敏感。例如，托泊替堪在PBS中的a值为0.008，而在粘性溶剂辛醇和甘油中该a值分别增加9倍和40倍。当药物与由DMPC或DMPG构成的微泡体结合时，观察到喜树碱的a值提高了21倍。由于喜树碱a值对膜结合的敏感性，可用荧光向异性滴定来研究喜树碱类似物与脂双层的平衡结合。如上所述，试验包括确定一系列样品的a值，各样品中药物的浓度维持恒定(通常为1或2μM)，而脂质的浓度设为在0-0.29M间变化。
由于新合成的高甲硅烷喜树碱的明亮(brilliant)的荧光发射的结果(表1中列出了光谱参数的概略)，图4中总结的脂双层吸附等温线相对无任何背景信号。用荧光向异性滴定方法来构成吸附等温线。在PBS缓冲液(37℃)中用1μM浓度的药物进行实验。DB-38、DB-90和DB-91的向异性值滴定得比喜树碱或托泊替堪的更快，表明新颖的高甲硅烷喜树碱较喜树碱和托泊替堪与膜有强得多的相互作用。由于高甲硅烷喜树碱(homosilatecans)和喜树碱内酯环在PBS中潜在的水解倾向，在向脂质体悬浮液加入每个药剂的内酯形式后立即(约1分钟)测定每个脂质浓度的向异性值，以使转化为羧酸盐的可能性最小。用浓度为1μM的药物和长程滤波器将背景信号(即，因可能存在的杂质而引起的散射激发光和外界荧光信号)与发射光分离，溶解在PBS缓冲液中的药物的信号水平在无膜时通常为99.97％，存在膜时则大于98％。用吸附等温线确定高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)、甲硅烷喜树碱(silatecan)和喜树碱药物的总结合常数。总结合常数的定义如下K＝[AB]/[AF][L]式中[AB]表示结合药物的浓度，[AF]代表游离药物的浓度，和[L]表示微泡体悬浮液中总的脂质浓度。当游离脂质的浓度与总脂质浓度几乎相等时(即游离脂质的浓度显著超过结合药物的浓度)，这个方程式有效。如果满足了这个条件，K可从双倒数图的斜率的倒数测得。在该双倒数图中，1/总结合药物的份数相对于1/脂质浓度作图，其中y截距为1(对表现出结合位点均一的系统而言)。新型高甲硅烷喜树碱类似物(内酯型和羧酸型)与DMPC和DMPG小单层微泡体(SUV)制剂缔合的双倒数图是线性的，具有很好的相关系数。这些图的线性以及药物与其他类型膜制剂缔合的相应的图表明在这些脂质浓度的荧光团结合适合于用上述方程式描述。
表2所总结的研究考察了高甲硅烷喜树碱与脂质双层结合的结构基础。在这些研究中包括了两种类型的膜，研究在接近生理条件的pH和温度中进行；这些膜包括液相和电中性的L-α-二肉豆蔻酰基磷脂酰胆碱(DMPC)；和液相和带负电荷的L-α-二肉豆蔻酰基磷脂酰甘油(DMPG)。DMPC和DMPG具有相同的链长，但端部的基团上的电荷有差异。
表2.37℃，pH 7.4下的PBS中高甲硅烷喜树碱和喜树碱类似物与电中性的DMPC、带负电荷的DMPG的单层微泡体相互作用的总结合常数


在表2的研究中，如上述用荧光向异性滴定该构建结合等温线，由双倒数图的斜率确定K值。K值的有10％的误差。表2中所列出的数据的最显著的特点之一是通过制备A，B，E-环修饰的喜树碱(如称为DB-38、DB-90和DB-91的高甲硅烷喜树碱)或B，E-环修饰的喜树碱(如称为DB-81的高甲硅烷喜树碱)可得到很强的调制。业已制备了含在7位的单取代或在7和10位的双取代的高甲硅烷喜树碱，发现有极高的亲脂性。表2中所包括的是喜树碱化合物(托泊替堪和喜树碱)。对于DB-81，其对DMPC膜的亲脂性相对于托泊替堪的相应值增加1400倍。表中已经列出了这些药剂的数据并显示相对于诸如托泊替堪和喜树碱的化合物，新型高喜树碱(homocamptothecan)具有高度亲脂性特性。从表2中可见，本发明化合物比喜树碱或托泊替堪的亲脂性都高。
在检查表2中所列出数据时可明显发现另一个有趣和出乎意料的现象。将两个高甲硅烷喜树碱与它们相应的甲硅烷喜树碱类似物(其中E-环系统分别是β-羟基内酯对α-羟基内酯)的KDMPC值进行比较，发现高喜树碱的亲脂性更大。例如，DB-38的甲硅烷喜树碱配对物的KDMPC值(CHJ-792，KDMPC值＝820M-1)和DB-91的(DB-67，KDMPC值＝2500M-1)比相应的高甲硅烷喜树碱的值少约2倍到3倍。因此，对于DB-38和DB-91，扩环的E-环能有利地供膜结合，结果，促进了药物在人血液中的稳定性。
研究药物的羧酸盐形式时，观察到高甲硅烷喜树碱的另一个令人惊奇的倾向。业已观察到打开喜树碱的内酯环时DMPC的亲和力下降3倍。Burke，T.G.Mishra，A.K.，Wani，M.C.和Wall，M.E.，“脂质双层的参与和喜树碱药物的稳定性”，Biochemistry，325352-5364(1993)。对于DB-90和DB-91高喜树碱，我们观察到在环打开时与DMPC的结合下降10倍。因此，高甲硅烷喜树碱不仅显示出亲脂性明显增加，而且也显示出内酯和羧酸盐形式之间的不同的结合水平明显大于相对于含α-羟基内酯环系统的喜树碱的(10倍对3倍)。上述两个方面(高亲脂性和内酯与羧酸盐形式的结合水平差异更大)是高甲硅烷喜树碱(相对于喜树碱和高喜树碱)能显示最佳血液稳定性的起作用的因素。
DB-91高甲硅烷喜树碱与红细胞的广泛的相互作用的直接荧光光谱评估。
图5显示了在磷酸盐缓冲盐水(PBS)(pH 7.4)、乙醇和它们的混合物中的1μM7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基-高喜树碱(DB-91)的荧光发射光谱。所有记录的光谱在394nm、37℃下激发。在PBS中的DB-91的发射极大值是554nm，但在无水乙醇中该值明显位移到约410nm的λ最大。由于DB-91含有10-羟基官能团，荧光可能会从两个截然不同的种类里发射出来。在非质子传递溶剂或非水性微环境里，(带有10-羟基官能团的)质子化种类占主导，而在诸如水的质子性溶剂里去质子化的激发态络合物占主导。554nm峰与去质子的激发态络合物相关，而约410nm的λ最大与质子化的激发态络合物相关。有水的存在有利于形成去质子化的激发态络合物；即使少量的水(如1％)，550nm处就会出现峰，它与水促进形成的去质子化的激发态的络合物相关。DB-91和含有10-羟基官能团的喜树碱族的其它成员的光谱敏感性提供了用来研究药物从水入环境进入疏水环境(如红细胞表面)时药物的分配的有用的途径。
图6显示了在磷酸盐缓冲盐水(PBS)(pH7.4)中和在含有没有白蛋白的红细胞(浓度为(10±1)×106细胞/微升的PBS(pH7.4)中的1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10羟基-高喜树碱(DB91)的荧光发射光谱，它提供了高甲硅烷喜树碱与红细胞广泛作用的直接证据。在37℃下用10μM浓度的DB-91和370nm的激发光在前置式比色杯(front-face cuvette)里记录光谱(使荧光对散射的水平最优化)。
在PBS里DB-91的发射极大是554nm。在红细胞存在下，观察到明显低于λ最大的峰，这表明该药剂能进入红细胞的细胞膜。红细胞膜提供了疏水的微环境，其中可形成质子化的激发态络合物和荧光形式。在人红细胞存在下将DB-91的发射光谱与临床上相关的7-乙基-10-羟基喜树碱(SN-38)的进行比较，如图7所示，它表明DB-91形成了更多的质子化的激发态络合物。与图6的研究相似，图7的光谱在前置式比色杯里，在37℃下，用10μM的SN-38，激发光为370nm下记录。这些发现确证了表明SN-38的膜结合明显低于DB-91的广泛相互作用的模式膜研究(SN-38显示的KDMPC值为300M-1，而DB-91显示的KDMPC值为8000M-1)。从我们的光谱研究中可以断定新颖的homosilatcanDB-91比FDA许可的SN-38亲脂性更大、与红细胞相互作用更大。
在水溶液中相对于含α-羟基内酯药效团的喜树碱，高甲硅烷喜树碱所显示出的改进的稳定性。
图8-11显示了在pH5.0、7.4、8.0和9.0下，在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的1μM DB-38、DB-81、DB-90和DB-91溶液的依赖于pH的稳定性。用HPLC方法测定每个药物的稳定性参数。所有的实验在37℃下进行。在pH7.4，8.0和9.0下观察水解，在较高的pH下会观察到较多的水解。
虽然在pH7.4、8.0和9.0下可观察到水解，但我们的数据显示，相对于含有常规α-羟基内酯环部分的甲硅烷喜树碱和喜树碱，高甲硅烷喜树碱更不易于发生变化(即，水解慢得多)。
图12对照了本发明四种高甲硅烷喜树碱与它们的含有α-羟基内酯官能团的相应的甲硅烷喜树碱结构，前者具有改进的稳定性。图12所有的实验都在37℃下进行。图A-D每个包含新颖的高甲硅烷喜树碱(白圈)和其相应的含有常规的α-羟基内酯环部分(在喜树碱和其它临床上相关的喜树碱类似物，如托泊替堪、SN-38、CPT-11和9-氨基喜树碱里可发现的部分)的甲硅烷喜树碱(黑点)的稳定性曲线。
在所有的情况下，含有扩环E-环或高甲硅烷喜树碱结构的药剂显示出明显增强的稳定性。表3综述了高甲硅烷喜树碱的稳定性参数。数据表明，相对于含有α-羟基内酯环部分的甲硅烷喜树碱和喜树碱，高甲硅烷喜树碱的内酯环更不易发生变化(即水解明显地慢)。对于甲硅烷喜树碱和喜树碱类，如托泊替堪和喜树碱，在3小时后约12％内酯保留在平衡中，而在同样的培养条件下每个高甲硅烷喜树碱都保留大于80％的内酯。
测定高甲硅烷喜树碱在人血清白蛋白存在下的优越稳定性。
图13显示了本发明的4种新颖的高甲硅烷喜树碱在37℃下在含30毫克/毫升人血清白蛋白的PBS中培养后的改进的稳定性。图A-D每个包含新颖的高甲硅烷喜树碱和其含有在喜树碱和其它临床上相关的喜树碱类似物(如托泊替堪、SN-38、CPT-11和9-氨基喜树碱)发现的常规α-羟基内酯环部分的相应的甲硅烷喜树碱的稳定性曲线。在所有的情况中，在HSA存在下含有扩环E-环结构的药剂显示出明显增加的稳定性。高甲硅烷喜树碱的稳定性参数列于表3。如图14所示，本发明的高甲硅烷喜树碱在人血浆中也比诸如托泊替堪、SN-38和CPT-11的喜树碱稳定。在所有的高甲硅烷喜树碱中，DB-81在血浆中的稳定性最高，接着是DB-90和DB-91，DB-38(高甲硅烷喜树碱研究中亲脂性最差)在血浆中的稳定性最低。图14的所有实验在37℃的人血浆中进行。血浆样品用血液气体流(stream of blood gas)连续充气，使其pH维持在7.5±0.1。在所有情况下，含扩环E-环或高甲硅烷喜树碱结构的药剂相对于含有常规α-羟基内酯母体药物喜树碱，具有明显增加的稳定性。高甲硅烷喜树碱的稳定性参数列于表3。
我们的研究显示，亲脂和水溶的高甲硅烷喜树碱都显示出比A和B环不含取代基的高喜树碱改进的稳定性。参见Lavergne等“高喜树碱新颖的E-环修饰的喜树碱类似物的合成和抗肿瘤活性”J.Med.Chem.415410-5419(1998)。因此，本发明指出，对高喜树碱的A和B环进行取代对其血稳定性是个有利的因素。可能的解释是，未取代的高喜树碱羧酸盐，像喜树碱羧酸盐，优先以羧酸盐形式与HSA结合，有效地使内酯-羧酸盐平衡向右移动。
我们的结果显示，通过将β-羟基内酯药效团与下列伴随着的结构改变的组合可得到极大改进的人血浆稳定性1)B-环在7位用诸如甲硅烷基或甲硅烷基烷基官能团修饰(如DB-81)；2)A-环修饰，如对包含在托泊替堪里的修饰(改变水溶解度，如加入9-二甲基氨基甲基和10-羟基官能团会不利于羧酸盐与HSA的结合；和3)A和B环的组合取代，包括如，在7位处的甲硅烷基或甲硅烷基烷基取代(如DB-90和DB-91)。也参见Mi，Z.，Malak，H.，和Burke，T.G.，“减少的白蛋白结合促进了托泊替堪在人血液中的稳定性和活性”Biochemistry，34，13722-13728(1995)。后者例举的化合物显示了高亲脂性，且其羧酸盐药物形式和HSA的特定相互作用减少，两个因素都有利于改善血浆稳定性。
在人血液中新颖的高甲硅烷喜树碱稳定性的显著增加图15显示了本发明的4种新颖的高甲硅烷喜树碱在37℃下在含生理学相关浓度〔(5±1)×106细胞/毫升〕不含白蛋白的红细胞的PBS悬浮液中的稳定性。稳定性特征在37℃下用HPLC方法测定。在所有的情况下，含有扩环E-环或高甲硅烷喜树碱结构的药剂在红细胞的存在下，相对于含有常规α-羟基内酯环部分的喜树碱类似物(如临床上相关的试剂SN-38、9-氨基喜树碱、9-硝基喜树碱、GI-147211C、托泊替堪等)的公开文献中的值来说，其稳定性有了显著的增加。高甲硅烷喜树碱的稳定性参数列于表3。
图16和17显示了本发明4种新颖高甲硅烷喜树碱的改进的人血液稳定性。所有的实验在pH7.4和37℃下进行。在图16中，图A-D每个包含新颖的高甲硅烷喜树碱(白圈)和其含有在喜树碱和其它临床上相关的喜树碱类似物(如托泊替堪、SN-38、CPT-11、9-氨基喜树碱和实验性试剂)发现的常规α-羟基内酯环部分的相应的甲硅烷喜树碱(黑点)的稳定性曲线。在所有的情况下，含有扩环E-环或高甲硅烷喜树碱结构的药剂相对于诸如托泊替堪和SN-38具有明显改善的人血液稳定性。图17显示了本发明新颖的高甲硅烷喜树碱与目前临床上相关的试剂包括9-氨基喜树碱(9AC)、喜树碱(CPT)、托泊替堪(TPT)和SN-38(SN38)比较显示出的改善的稳定性。图16和17的稳定性参数列于表3。
DB-81、DB-90和DB-91的人血液稳定性值是迄今所测量的喜树碱类似物中固有效力最高的。在培养3小时后，将其在人全血中相应的内酯百分数水平进行与下列喜树碱类似物比较，它们的内酯值大于80％，而9-氨基喜树碱(＜0.3％)、喜树碱(约6％)、托泊替堪(约15％)、CPT-11(与21.0％)和SN-38(约30％)。
表3高甲硅烷喜树碱的人血液稳定性参数总结


本发明的高甲硅烷喜树碱克服了显著不同种间血液稳定性的差异，该差异在过去的临床上相关的喜树碱(如9-氨基喜树碱、9-硝基喜树碱和喜树碱)中已经观察到。
喜树碱和9-氨基喜树碱，作为抗癌药因其新颖的作用机理和鼠科中杰出的体内活性而赢了声望，它们迄今对人体癌症只显示出适度的治疗活性。这类药物含有内酯环部分，它在pH7.4下水解生成无生物活性的羧酸盐形式。比较9-氨基喜树碱的药物稳定性发现，在人血液中比在小鼠血液中更容易开环(参见表4)。业已显示喜树碱有相似的行为。Burke，T.G.，Munshi，C.B.，Mi，Z.和Jiang，Y.，“白蛋白在决定喜树碱抗癌药物的相关人血液稳定性中的重要作用”J.Pharma.Sci.84，518-519(1995)；Mi，Z.和Burke，T.G.，“喜树碱与血清白蛋白相互作用的不同种之间的明显差异频-域荧光光谱研究”，Biochemistry，33，12540--12545(1994)。我们使用了喜树碱内酯和羧酸盐固有的荧光发射的多频相调节的光谱分析，对喜树碱和9-氨基喜树碱在人血清白蛋白(HSA)存在下广泛开环进行了物理学解释。HSA对羧酸盐的结合(K＝1.2×106M-1)是内酯(K≈5.5×103M-1)的200倍。来自其它物种的血清白蛋白与喜树碱羧酸盐的结合不像与HSA的那样紧密。由于人白蛋白与喜树碱羧酸盐和9-氨基喜树碱羧酸盐结合的独特性能使药物转化为其无生物活性的形式，故难以将动物模型中这些药剂根除癌症的成功性在人体中重现。
本发明新颖的高甲硅烷喜树碱的数据显示在小鼠血液中和人体血液中内酯水平的差异很小。小鼠血液对动物血液就9-氨基喜树碱观察到的100-倍的内酯水平的差异来说是很小的。在DB-81和DB-91的小鼠血液实验中，人血液中真正观察到的内酯水平各自比预计的低6％和20％。但是，对于9-氨基喜树碱，小鼠血液中内酯水平比人血液中真正观察到的要高100倍。这些结果显示，本发明的高甲硅烷喜树碱在动物模型中的成功与喜树碱和9-氨基喜树碱的相关试剂比较，更易于转入人体的应用。
表4喜树碱和9-氨基喜树碱在血液稳定性上显著不同种间的差异与新颖的高亲脂性喜树碱类似物观察到的微小差异的比较。a

a在pH7.4和37℃下进行实验，内酯水平用HPLC方法测定。在实验开始前抽取血样并保持在5℃下。
即使存在人血清白蛋白时高度亲脂性喜树碱也表现出高度抗癌效力。
表5列出了各种喜树碱对MDA-MB-435致肿瘤转移人乳腺癌细胞的细胞毒性。其中的细胞毒性值是细胞与药物接触72小时后得到的。总的来说，我们发现，DB-38是我们研究的4种高甲硅烷喜树碱中最具效力的，其IC50是20nM，而其它的高甲硅烷喜树碱的IC50值为20nM到115nM。我们的研究清楚地表明，通过新颖的高甲硅烷喜树碱开发可以明显地改进人血和动物血中的稳定性，而不会损害该类重要的抗癌药物的固有的效力和细胞毒性。
表5存在或不存在人血清白蛋白时，高甲硅烷喜树碱和喜树碱类似物抗MDA-MB-435致瘤转移人乳腺癌细胞的IC50值。

实施例定量和定性测定本发明高甲硅烷喜树碱的脂质双层分配(即亲脂性)和内酯环稳定性的试验方法化学制剂喜树碱类似物和托泊替堪都是呈(20S)构型，且用荧光检测的HPLC分析都是高纯度的(＞98％)。在本申请其它部分叙述了高甲硅烷喜树碱的制备。所有其他试剂都是试剂等级的，且使用时无需进一步纯化。在所有试验中使用由Milli-Q UV PLUS纯化系统(Bedfor，MA)提供的高纯度水。
药物原液的制备用二甲基亚砜(A.C.S.分光光度级，Aldrich，Milwaukee，WI)制备药物原液，浓度为2×10-3M，且储存在4℃暗处。从Avanti Polar Lipids，Alabaster，Al获得L-α-二肉豆蔻酰基磷脂酰胆碱(DMPC)和L-α-二肉豆蔻酰基磷脂酰甘油(DMPG)，且无需进一步纯化直接使用。所有其他化学试剂都是试剂等级的，均不经过其他纯化可直接使用。
微泡体的制备在试验当天用Burke和Tritton，在“单层磷脂酰胆碱微泡体蒽环类抗生素选择性的结构基础平衡binoinl研究”，Biochem 241768-1776(1985)和Burke，T.G.，Mishra，A.K.，Wani，M.C.和Wall，M.E.“喜树碱药物的脂质双层中的分配和稳定性”Biochemistry.325352-5364(1993)(在此并入本文供参考)中的方法制备单层微泡体(SUV)。简单地说，(在脂类的TM以上)，通过涡流混合5-10分钟，用磷酸盐缓冲盐水(PBS，pH7.4)配制在磷酸盐缓冲盐水(PBS，pH 7.4)中含有已知量(200mg/ml或更少)脂类的悬浮原液。然后用浴式超声处理器(Laboratory Supplies C.，Hicksville，NY)超声处理该脂类分散液3-4小时直到其呈光学清澈。用DMPG制备SUV时观察到pH从7.4降至6.8，因此用少量PBS配制的2.5M NaOH将这些SUV悬浮液调节到7.4，然后再进行超声处理。37℃将各种类型的微泡体悬浮液退火30分钟，然后再用于试验。
荧光设备由装配有恒温比色杯室的SLM型号9850荧光分光光度计进行稳态荧光测量。将该设备与IBM PS/2型号55SX计算机连接。记录激发和发射光谱，激发分辨率为8nm，发射分辨率为4nm。通过减去空白的光谱，所有光谱都与由未标记的脂质或由溶剂产生的背景荧光和散射校准。稳态荧光强度测量是在无偏光器的条件下进行的。稳态向异性(a)测定是用处于“T-格式”的测量设备进行的同时测定两种极化强度。按常规，用水配制的0.25μm聚苯乙烯微球体(Polysciences，Inc，Warrington，PA)的稀释悬浮液校正偏光器的定位，且得到向异性值为＞0.99。另外，用水配制的糖元稀释液校正偏光器的取向。用式a＝(IVV-GIVH)/(IVV+GIVH)计算向异性，其中G＝IVH/IHH)，下标分别指激发和发射偏光器的垂直和水平取向。
在每个发射道用370nm的激发光和长程滤波器进行高甲硅烷喜树碱和喜树碱向异性的测定，以从背景散射和/或残留荧光中分离出药物荧光信号。所有发射滤波器都是从Oriel Corp(Stamford，CT)购得的。激发光和发射滤波器的联合使用可以从背景信号中充分分离出荧光。背景荧光以及发射光的贡献通常小于总强度的1％。因为喜树碱及其相关化合物的内酯环在水性介质中发生水解，半衰期约为20分钟，所以这些测定都要在将药物原液与热预平衡溶液混合后最短时间内(0.5-1分钟)完成，从而使实验在无水解产物的情况下完成。在提供高甲硅烷喜树碱和喜树碱与红细胞相互作用信息的荧光光谱试验中，用10μM的药物浓度。在前置式石英比色杯里进行带有红细胞的试验而使荧光信号最佳化，散射光最小化。
平衡结合常数的确定将Burke，T.G.，Mishra，A.K.，Wani，M.C.和Wall，M.E.“喜树碱药物的脂双层分配和稳定性”，Biochemsitry.325352-5364(1993)中报道的荧光向异性滴定的方法用于，测定含有总药物浓度为1×10-6M和各种浓度脂质的脂质体悬浮液中游离的和结合的药物的的浓度。所有试验都在玻璃管中进行。总结合常数的定义为K＝[AB]/[AF][L]，其中[AB]代表结合的药物浓度，[AF]代表游离药物的浓度，[L]表示样品中总脂质浓度。结合等温线的双倒数图{1/(药物的结合分数)对1/(脂质)}是线性的，用线性最小二乘法从它们的斜率确定K值。基于K＝[AB]/[AF][L]关系式编写计算机程序，以预计特定K值和总药物条件下的结合药物水平。
高甲硅烷喜树碱、甲硅烷喜树碱和喜树碱的内酯开环的动力学。
用改进的上述文献中所述的定量C18反相高效液相色谱(HPLC)测定存在不同血液成分时喜树碱的水解动力学。如前所述制备全血和分级血样。使用SigmaChemical(St.Louis，MO)的高纯度(＞97％)结晶HSA。用PBS缓冲液制备的HSA的终pH为7.40±0.05。在278nm用消光系数39,800M-1cm-1(Porter，1992)的UV吸光度测定HSA的浓度。所有其他试剂都是试剂等级的，且使用时无需进一步纯化。在所有试验中使用由Milli-Q UV PLUS纯化系统(Bedfor，MA)提供的高纯度水。HPLC溶剂来自Fisher Scientific。从Central Kentucky Blood Center得到人体血浆和红细胞。从男性供者得到全血，放在肝素管里，使用前储存在5-10℃下，并尽可能快地(通常在1周内)使用。小鼠血收集在肝素管内，在5-10℃保存至使用。
在装有温度控制的自动进样器和Waters 474扫描荧光检测器的WatersAlliance 2690 HPLC系统上进行HPLC分析。第二个HPLC系统由Waters HPLC系统组成，它包括501 HPLC泵、717 Plus温度控制自动进样器和470扫描荧光检测器。用于高甲硅烷喜树碱的HPLC分析过程综述如下。溶剂A由乙腈构成，溶剂B是2％乙酸三乙铵，pH 5.5，流速为1毫升/分钟，对于DB-38，使用恒溶剂洗脱33％溶剂A；67％溶剂B；λ激发345nm，λ发射518nm。对于DB-81，使用恒溶剂洗脱56％溶剂A，44％溶剂B；λ激发375nm，λ发射444nm。对于DB-90，使用恒溶剂洗脱41％溶剂A；59％溶剂B；λ激发412nm，λ发射526nm。对于DB-91，使用42％溶剂A和58％溶剂B的恒溶剂洗脱，λ激发392nm，λ发射562nm。
为了测定高甲硅烷喜树碱在PBS中的稳定性，将高甲硅烷喜树碱在DMSO里的等分物加到在保持在37℃水浴里的HPLC自动取样小瓶的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中，pH 7.4，其最终药物浓度为1μM。含药物的小瓶快速转移至维持在37℃的自动进样器中并在不同的时间点分析等分物。一式三份进行所有的试验测定。收集数据，用Waters Millenium软件分析。用内酯的峰面积和羧酸盐峰的峰面积并用内酯/羧酸盐比计算内酯组分。
为了测定全血中药物的稳定性，在37℃下培养30分钟，测定pH。用0.1M KOH或0.1M HCl将血液pH调节到7.4+/-0.5。血样在37℃下培养全血30分钟，再测量pH，以保证各个分析开始前pH在范围里。取出等分血(各2毫升)放在3个一次性玻璃试管中，并将试管在37℃下保温。然后将药物在DMSO中的等分物加到血液中，得到最终的药物浓度为1μM。继续在37℃下培养，在不同的时间点取出150微升等分物，并加到在eppendorf试管里的600微升冷甲醇(-20℃)中。使试管漩涡搅拌10秒，在台式微型离心机中以8000转/分钟离心45秒。取出上清液放在自动取样小瓶中，将小瓶迅速加到4℃下的自动进样器上。立刻在设置的HPLC上分析样品。如上述对PBS中药物进行分析的方式进行数据分析。
为了研究高甲硅烷喜树碱(homosilatecan)在含有人血清白蛋白(HSA)的PBS中的稳定性，将HSA以30毫克/毫升的浓度溶于PBS(pH 7.4)，在37℃下培养。测量pH，用0.1M的KOH或0.1M HCl将pH调节到7,4+/-0.5。继续培养知道pH值稳定在所需的范围里。取出PBS/HSA的等分物，放在自动进样器的小瓶里，在37℃下保持10分钟。将药物在DMSO中的等分物加到样品中，使最终的药物浓度为1μM。将小瓶快速加到保持在37℃下的HPLC进样器中，注入等分物，在不同的时间点经HPLC分析。如上所述的对药物在PBS中的分析来进行数据分析。
为了给人血浆中新颖的甲硅烷喜树碱稳定性进行表征，在37℃下培养冰冻的血浆进行解冻。吹入血液气体(blood gas)使pH接近7.5。在37℃下，在一次性玻璃试管里培养血浆的等分物(5毫升)，加入药物DMSO原液，得到最终的药物浓度为1μM。然后让样品在37℃下再培养。在不同的时间点取出等分物(150微升)，并加到在eppendorf试管里的600微升冷甲醇(-20℃)中。使试管漩涡搅拌10秒，在台式微型离心机中以8000转/分钟离心45秒。取出上清液放在自动取样小瓶中，将小瓶迅速加到4℃下的自动进样器上。尽快在HPLC上分析样品。如上述对PBS中药物进行分析的方式进行数据分析。连续吹入血液气体，使血浆样品的pH为7.5+/-1.0。
为了研究新颖的高甲硅烷喜树碱在生理学上相关浓度的红细胞(RBC)存在下的稳定性，进行下列试验。包装的红细胞得自肯德基红十字中心，用Coulter细胞计数器进行计数。用PBS(pH 7.4)将细胞数调节到5×1012细胞/升，在37℃下培养30分钟。测量样品的pH，用0.1M KOH或0.1M HCl将血液pH调节到7.4+/-0.5。红细胞在37℃下培养30分钟，再测量pH，以保证各个分析开始前pH在范围里。然后取出红细胞的等分物(每个2毫升)，放在3个一次性玻璃试管里，在37℃下培养，将药物在DMSO中的等分物加到RBC在PBS中的悬浮液，得到最终的药物浓度为1μM。继续在37℃下培养，在不同的时间点取出150微升等分物，并加到在eppendorf试管里的600微升冷甲醇(-20℃)中。使试管漩涡搅拌10秒，在台式微型离心机中以8000转/分钟离心45秒。取出上清液放在自动取样小瓶中，将小瓶迅速加到4℃下的自动进样器上。尽快在HPLC上分析样品。如上述对PBS中药物进行分析的方式进行数据分析。
高甲硅烷喜树碱与脂质双层膜相互作用时的荧光光谱改变。
在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)(pH7.4)和乙醇溶液中记录高甲硅烷喜树碱的荧光发射数据。在由在PBS中的电中性的二肉豆蔻酰基磷脂酰胆碱(DMPC)构成或在PBS中的负电荷的二肉豆蔻酰基磷脂酰甘油(DMPG)构成的小单层微泡体(SUV)的悬浮液存在下也得到新试剂的数据。使用5mM的脂质浓度。对于DB-38，用37℃下410nm的激发光记录所有的光谱。在PBS中的DB-38的发射极大是531nm，该值在膜的存在下向低值位移(在DMPC微泡体存在下λ最大为515nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大为517nm)。在膜存在下DB-38的光谱位移表明，该药剂能与电中性和电负性的膜结合。在将试剂的内酯形式加到溶液或悬浮液中后立即开始并完成光谱记录，从而保证检测到的信号是药剂的内酯形式(没有开环形式)的信号。
也检测1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱(DB-81)的荧光发射光谱。使用10mM浓度的脂质体。用37℃下380nm的激发光记录所有的光谱。在PBS缓冲液中的DB-81的发射极大是452nm，该值在膜的存在下向较低值位移(在DMPC微泡体存在下，λ最大是443nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大是442nm)。在膜存在下DB-81发生光谱位移表明，该药剂能与电中性和电负性膜结合。
也检测1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱(DB-90)的荧光发射光谱。使用10mM浓度的脂质体。用37℃下430nm的激发光记录所有的光谱。在PBS缓冲液中的DB-90的发射极大是535nm，该值在膜的存在下向较低值位移(在DMPC微泡体存在下，λ最大是513nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大是512nm)。
也检测1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱(DB-91)的荧光发射光谱。使用10mM浓度的脂质体。用37℃下394nm的激发光记录所有的光谱。在PBS缓冲液中的DB-91的发射极大是554nm，该值在膜的存在下向较低值位移(在DMPC微泡体存在下，λ最大是441nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大是434nm)。
也研究了1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱的羧酸盐形式(DB-90的羧酸盐)的荧光发射光谱。使用0.15mM浓度的脂质体。所用的脂质体浓度大于对DB-90相应的内酯形式进行的试验中的浓度；用较高的脂质体浓度是因为相对于药物闭环的内酯形式，药物开环形式与膜的结合减少。用37℃下430nm的激发光记录所有的光谱。在PBS中的DB-90羧酸盐的发射极大是529nm，该值在膜的存在下向较低值位移(在DMPC微泡体存在下，λ最大是512nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大是512nm)。
也研究了1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱的开环的或羧酸盐形式(DB-91的羧酸盐)的荧光发射光谱。使用0.15mM浓度的脂质体(在该试验中用较高浓度的脂质体是促进结合所必须的，因为相对于药物闭环的内酯形式，与药物开环形式与膜的结合减少)。在PBS中的DB-91羧酸盐的发射极大是549nm，该值向较低值位移(在DMPC微泡体存在下，λ最大是450nm，在DMPG微泡体存在下，λ最大是446nm)。
在37℃下，研究在PBS中的1μM7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-氨基高喜树碱的内酯和羧酸盐形式(分别是DB-90和DB-90羧酸盐)的归一化荧光发射光谱。荧光发射光谱表明，开环时光谱向短波长区域稍作位移(或向蓝光区位移)。用402nm的激发光记录两个光谱。
得到在37℃下，PBS中1μM 7-叔丁基二甲基甲硅烷基-10-羟基高喜树碱的内酯和羧酸盐形式(分别是DB-91和DB-91羧酸盐)的归一化荧光发射光谱。荧光发射光谱数据表明，开环时光谱向短波长区域稍作位移(或向蓝光区位移)用394nm的激发光记录两个光谱。
直接观察高甲硅烷喜树碱在红细胞里分配时的荧光光谱改变在向溶液中加入试剂的内酯形式后立即开始光谱记录并在短时间里完成，从而可确保检测得到的信号主要来源于试剂的内酯形式(不是开环形式)。PBS中的DB-91的发射极大是554nm，但该值在无水乙醇中明显位移到λ最大410nm处。由于DB-91含有10-羟基官能团，因此有可能在两个独特的区域会发生荧光。在非质子溶剂或非水微环境里，(针对10-羟基官能团)的质子化物质占主导，而在质子溶剂(如水)中，去质子化的激发态的络合物占主导。554nm峰与去质子化的激发态的络合物有关，而λ最大约410nm与其质子化的激发态络合物相关。通过水的存在，即使是少量(如1％)水的存在，会利于形成去质子化激发态络合物，峰在约550nm处，这与水帮助形成的去质子化的激发态络合物相关。图6和7研究了质子化激发态络合物形成程度，用该参数作为评价各自含有10-羟基官能团的7-修饰喜树碱(DB-91和SN-38)的亲脂性的相对量度。将试剂的内酯形式加入溶液后立即进行光谱记录并在短时间里完成，从而保证了检测到的信号来源于试剂的内酯形式(非开环形式)。PBS中的DB-91的发射极大是554nm。在红细胞的存在下观察到明显低的λ最大值，这表明该药剂能分配进入红细胞膜。红细胞膜提供了疏水的环境，在此可形成质子化的激发态络合物，并发出荧光。将在人红细胞的存在下的DB-91的发射光谱与临床上相关的7-乙基-10-羟基喜树碱的相比(图7)表明，DB-91有更多的质子化的激发态络合物形成。这些发现确诊了模型膜研究所表明的SN-38的膜结合明显低于DB-91显示的广泛的相互作用(SN-38显示的KDMPC值是300M-1，而DB-91显示的KDMPC是8000M-1)。相对于已知的化合物7-乙基-10-羟基喜树碱(SN-38)，新颖的高甲硅烷喜树碱DB-91是一个更为亲脂、更能与红细胞相互作用的药剂。在PBS中的SN-38的发射极大是约550nm。SN-38试剂像DB-91，也含有10-羟基官能团，结果，SN-38也显示出在水存在下是敏感的荧光光谱特征。在红细胞的存在下，对于SN-38可观察到一个明显低的峰λ最大值(大约440nm)，这表明该药剂能分配进入红细胞膜。但是，相对于DB-91观察到的(参见图6)，SN-38的较低的λ最大是减少的。这些结果表明，对于DB-91形成了更广泛的质子化激发态络合物，确证新颖的高甲硅烷喜树碱DB-91相对于已知化合物7-乙基-10-羟基喜树碱(SN-38)是更亲脂的、更能与红细胞相互作用的药剂。
在体外细胞培养试验中测定高甲硅烷喜树碱的抗癌活性用MDA-MB-435致瘤人乳腺癌细胞进行细胞毒性测定。将细胞与一定范围浓度的药物接触72小时，然后用磺基若丹明B(SRB)分析其生命力。SRB测量了活细胞中的总蛋白质水平。溶解来自死细胞的蛋白质，在TCA固定前，在洗涤步骤里除去。但是，在早期死亡的细胞其膜可还是完整的，因此其中还保留着蛋白质。结果，有时候490nm下的光密度会偏高，而细胞毒性会偏低。为了使SRB试验有效，用不同范围的化疗剂对多个肿瘤细胞系进行试验，发现用标准的四唑(MTT)试验和克隆基因(clonogenic)试验的紧密相关。SRB试验现在是一个人们认为很好的试验，最近被NCI认可为抗癌药物筛选的标准试验。用SRB试验，测定细胞与新颖的高甲硅烷喜树碱接触72小时后的细胞毒性。在有或没有人血清白蛋白存在下测定hohemo甲硅烷喜树碱和喜树碱对MDA-MB-435致瘤人乳腺癌细胞的细胞毒性，结果列于表5。每个IC50值代表每个剂型水平一式三份的三个独立试验的平均值。
(+/-)4-乙基-8-甲氧基-6-三甲基硅烷基-3，4-二氢-1H-吡喃并〔3，4-c〕吡啶-3，4-二醇(4)向圆底烧瓶中加入N-甲基吗啉N-氧化物(0.89克，7.6毫摩尔)，然后加入H2O(10毫升)和叔丁醇(10毫升)。加入2.5重量％OsO4在叔丁醇(0.5毫升)中的溶液，然后加入烯醇醚(3)(0.5克，1.9毫摩尔)。在22℃下12小时后，向混合物中加入Na2SO3(1.0克)。30分钟后，混合物用H2O(100毫升)稀释，用CH2Cl2(2×100毫升)萃取。干燥有机层(MgSO4)，粗制品经层析(己烷∶EtOAc 3∶1)得到邻位羟基内醚(4)0.55克(98％)的白色固体IR(CHCl3，cm-1)3602，3569，3398，3022，2950，1579，1456，1351；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.22(s，9H)，0.83(t，J＝7Hz，3H)，1.71-1.79(m，J＝7Hz，2H)，2.91(s，1H)，3.90(s，3H)，4.19(d，J＝5Hz，1H)，4.53(d，J＝16Hz，1H)，4.70(d，J＝16Hz，1H)，5.06(d，J＝5Hz，1H)，7.25(s，1H)；13CNMR(75MHz，CDCl3)δ-1.7，7.8，31.5，53.1，58.8，70.9，93.8，115.1，119.7，145.8，158.0，162.8；HRMS(EI)m/z计算值[C14H23NO4Si(M+)]473.0519，测定值473.0507 LRMS(EI)m/z 473(M+)，458，386，360，346，139，73，57.
甲酸2-甲氧基-4-丙酰基-6-三甲基硅烷基-吡啶-3-基甲酯(5)向圆底烧瓶中加入邻位羟基内醚(4)(0.100克，0.34毫摩尔)，然后加入AcOH(9毫升)和四乙酸铅(0.18克，0.406毫摩尔)。在50℃下保持3小时后，将混合物倒入冰冷的饱和NaHCO3，用乙醚(3×75毫升)萃取。干燥有机层(MgSO4)，层析(己烷∶EtOAc 95∶5)得到酮-甲酸酯(5)91毫克(91％)的透明油IR(纯的，cm-1)2963，2902，1733，1556，1455，1345；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.30(s，9H)，1.21(t，J＝7Hz，3H)，2.75-2.95(m，J＝7Hz，2H)，4.02(s，3H)，5.28(s，2H)，7.07(s，1H)，8.05(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.8，7.9，35.9，54.0，57.6，112.9，118.7，148.5，160.8，162.2，167.6，205.6；HRMS(EI)m/z计算值[C14H21NO4Si(M+)]295.1240，测定值295.1239 LRMS(EI)m/z 295(M+)，280，267，250，234，222，206，176，162，103，89，79，73，57.
(+/-)3-羟基-3-(3-羟甲基-2-甲氧基-6-三甲基硅烷基-吡啶-4-基)-戊酸叔丁酯(6)向火焰干燥的烧瓶中加入酮-甲酸酯(5)(0.5克，1.69毫摩尔)，然后加入二烷(20毫升)。加入α-溴-叔丁基乙酸酯(0.9毫升，6.08毫摩尔)，再加入活化的Zn(0.59克，9.1毫摩尔)。通过J.Organic.Chem.，47，5030页(1982)(在此并入供参考)设置的Cava方法活化Zn。接着加入I2(0.16克，0.63毫摩尔)，使混合物经声波处理达3.2小时。声波处理后，混合物用H2O(100毫升)和乙醚(100毫升)稀释。通过硅藻土垫过滤所得的乳状液，分离各相，水层用乙醚(2×100毫升)萃取。干燥合并的乙醚萃取物(MgSO4)，经层析(己烷∶EtOAc 85∶15)，得到β-羟基酯(6)0.50克(78％)的澄清油IR(纯的，cm-1)3469，2980，1705，1575，1545，1447，1342，1248，1153；1HNMR(300MHz，C6D6)δ0.38(s，9H)，0.79(t，J＝7Hz，3H)，1.15(s，9H)，1.75-1.92(m，J＝7Hz，2H)，2.52(d，J＝16Hz，1H)，2.79(d，J＝16Hz，1H)，3.03(t，J＝7Hz，2H)，3.74(s，3H)，5.18(d，J＝7Hz，2H)，5.19(s，1H)，7.18(s，1H)；13C NMR(75MHz，C6D6)δ-1.9，8.1，27.6，35.5，45.6，53.0，57.0，77.3，81.5，120.9，121.8，152.3，162.6，163.3，172.3；HRMS(EI)m/z计算值[C19H31NO4Si(M-H2O)]365.2022，测定值365.2028 LRMS(EI)m/z 383(M+)，365，336，309，280，262，250，208，89，73，57.
(+/-)5-乙基-4，5-二氢-5-羟基-7-三甲基甲硅烷基-9-甲氧基氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3(1H)-酮(7)向100毫升烧瓶中加入β羟基酯(6)(0.75克，1.9毫摩尔)，然后加入三氟乙酸(150毫升)。24小时后，将混合物倒入饱和NaHCO3(pH 8)，用乙醚(3×100毫升)醚萃取。干燥有机相(MgSO4)，经层析(己烷∶EtOAc 2∶1)，得到β-羟基内酯(7)0.48克(79％)的白色固体IR(CHCl3，cm-1)3020，2978，2873，1742，1561，1448，1384，1348，1110，909，842；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.22(s，9H)，0.83(t，J＝7Hz，3H)，1.81-1.88(m，J＝7Hz，2H)，1.37(br s，1H)，3.00(d，J＝14Hz，1H)，3.32(d，J＝14Hz，1H)，3.91(s，3H)，5.18.(d，J＝15Hz，1H)，5.42(d，J＝15Hz，1H)，7.26(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.9，8.4，33.9，42.9，53.8，62.2，73.8，114.7，121.2，151.6，159.8，165.9，172.3；HRMS(EI)m/z计算值[C15H23NO4Si(M+)]309.1396，测定值309.1399 LRMS(EI)m/z 309(M+)，294，266，252，238，89.
(+/-)5-乙基-4，5-二氢-5-羟基-7-碘代-9-甲氧基氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3(1H)-酮(8)在0℃下向火焰干燥的烧瓶加入β羟基内酯(7)(0.94克，3.0毫摩尔)，然后加入无水CH2Cl2(25ml)。在-78℃下向火焰干燥的烧瓶里加入ICl(3.2克，19.7毫摩尔)。从冰浴中取出烧瓶，慢慢温热，除去外界的过量湿气，在氮气下迅速称重。称重后再放到-78℃浴中，用冰冷的CCl4(16毫升)稀释，得到1.2M ICl溶液。所得的ICl溶液再转移到冰浴中，在0℃下平衡。将ICl溶液(10.1毫升)部分滴加转移到黑暗中的混合物。在黑暗中放置16小时后，混合物倒入1∶1的5％Na2SO3溶液∶饱和盐水，用EtOAc(3×100毫升)萃取。干燥有机层(MgSO4)，经层析(己烷∶EtOAc 3∶1)得到β羟基内酯(7)0.43克(46％)和碘代内酯(8)0.41克(37％)IR(CHCl3，cm-1)2974，2951，1747，1573，1554，1359，1278，1212，1054，870；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.84(t，J＝7Hz，3H)，1.78-1.85(m，J＝7Hz，2H)，2.98(br d，J＝14Hz，2H)，3.30(d，J＝14Hz，1H)，3.90(s，3H)，5.10(d，J＝15Hz，1H)，5.35(d，J＝15Hz，1H)，7.51(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ8.4，37.4，42.7，55.0，61.8，73.4，114.0，114.9，127.3，155.3，159.8，171.9；HRMS(EI)m/z计算值[C12H14INO4(M+)]362.9967，测定值362.9955 LRMS(EI)m/z 363(M+)，334，326，317，302，292，262，234，162，137，120，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5，8-四氢-5-羟基-7-碘代氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3，9-二酮(9)向火焰干燥的烧瓶中加入碘代内酯(8)(0.33克，0.90毫摩尔)，然后加入乙腈(12毫升)。加入碘化钠(0.22克，1.44毫摩尔)，然后加入三甲基氯硅烷(0.18毫升，1.44毫摩尔)。所得的混合物在22℃下搅拌15分钟，此时加H2O(7.6微升，0.42毫摩尔)，使混合物加热到60℃。在60℃下保持5小时后，将溶液倒入1∶1的5％Na2SO4溶液/盐水(75毫升)，然后用EtOAc(6×75毫升)快速萃取。干燥有机层(MgSO4)，经层析(CH2Cl2∶MeOH 95∶5)，得到碘代吡啶酮(9)的白色固体0.19克(61％)1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.62(t，J＝7Hz，3H)，1.45-1.54(m，J＝7Hz，2H)，2.80(d，J＝14Hz，1H)，2.97(d，J＝14Hz，1H)，4.93(d，J＝15Hz，1H)，5.06(d，J ＝15Hz，1H)，6.66(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ7.5，35.6，41.9，61.6，72.5，94.4，118.3，121.1，156.5，162.6，172.7；HRMS(EI)m/z计算值[C11H12INO4(M+)]348.9811，测定值348.9815 LRMS(EI)m/z 349(M+)，331，320，303，289，278，264，250，162，150，122，94，57.
制备N-烷基化的碘代吡啶酮(+/-)5-乙基-1，4，5-三氢-5-羟基-7-碘代-8-(3-三甲基甲硅烷基-2-丙炔基)氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3，9-二酮(10a)向火焰干燥过的烧瓶中加入碘代吡啶酮(9)(0.16克，0.46毫摩尔)，然后加入无水的DME(3.8毫升)和DMF(0.95毫升)。让该溶液冷却到0℃，分批加入NaH(60％在油中的分散物)(19.3毫克，0.483毫摩尔)。15分钟后加入2当量真空火焰干燥的LiBr(81毫克，0.92毫摩尔)，将混合物升温到22℃。在22℃下保持25分钟后，加入三甲基甲硅烷基炔丙基溴(0.130毫升，0.92毫摩尔)，使混合物在65℃下加热。16小时后，将混合物倒入盐水(50毫升)，用EtOAc(8×30毫升)萃取。干燥EtOAc层(MgSO4)，经层析(CH2Cl2∶EtOAc 80∶20)，得到所需的N-烷基化的吡啶酮(10a)134毫克(63％)的白色泡沫1HNMR(300MHz，CDCl3)δ0.005(s，9H)，0.80(t，J＝7Hz，3H)，1.60-1.74(m，J＝7Hz，2H)，2.94(d，J＝14Hz，1H)，3.11(d，J＝14Hz，1H)，3.60(br s，1H)，4.82(d，J＝17Hz，1H)，5.01(d，J＝17Hz，1H)，5.09(d，J＝15Hz，11H)，5.26(d，J＝15Hz，1H)，7.01(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3/CD3OD)δ-0.44，7.9，35.7，42.2，45.2，62.3，72.6，90.7，98.1，99.2，119.9，122.3，155.1，160.6，172.6；HRMS(EI)m/z计算值[C17H22INO4Si(M+)]459.0363，测定值459.0366 LRMS(EI)m/z 459(M+)，444，388，306，111，96，83，73，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5-三氢-5-羟基-7-碘代-8-(3-叔丁基二甲基甲硅烷基-2-丙炔基)氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3，9-二酮(10b)按照上述过程，用TBDMS炔丙基溴(0.21克，0.92毫摩尔)N烷基化碘代吡啶酮(7)(0.16克，0.46毫摩尔)。快速层析(CH2Cl2∶EtOAc 9∶1)，得到碘代吡啶酮(8b)134毫克(58％)的白色泡沫1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.097，(s，6H)，0.92(br s，12H)，1.82-1.89(br m，2H)，3.01(d，J＝14Hz，1H)，3.33(d，J＝14Hz，1H)，3.48(br s，1H)，5.07(s，2H)，5.12(d，J＝15Hz，1H)，5.47(d，J＝15Hz，1H)，7.10(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-4.7，8.3，16.6，26.3，36.0，42.6，45.3，62.8，73.5，89.4，98.6，99.5，119.5，122.9，154.1，160.4，172.0；HRMS(EI)m/z计算值[C20H28INO4Si(M+)]501.0832，测定值501.0843 LRMS(EI)m/z501(M+)，444，402，335，318，169，121，96，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-12-三甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1h)(7-三甲基甲硅烷基高喜树碱)在Ar下向烘箱干燥的加压管中加入碘代吡啶酮(10a)(15毫克，0.033毫摩尔)，然后加入苯(0.25毫升)和叔丁醇(0.5毫升)。接着加入苯基异腈(13.6毫克，0.13毫摩尔)和六甲基二锡(16.0毫克，0.049毫摩尔)，试管用Ar冲洗，密封并放在275W GE太阳灯前。照射12小时后，浓缩混合物，经层析(CH2Cl2∶丙酮 5∶1)，得到高喜树碱(1h)5.2毫克(36％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.64(s，9H)，0.96(t，J＝7Hz，3H)，1.96-2.05(m，J＝7Hz，2H)，3.19(d，J ＝14Hz，2H)，3.46(d，J＝14Hz，1H)，5.34(s，2H)，5.44(d，J＝15Hz，1H)，5.63(d，J＝15Hz，1H)，7.65-7.71(m，2H)，7.78-7.84(m，1H)，8.18(d，J＝8Hz，1H)，8.27(d，J＝8Hz，1H)；HRMS(EI)m/z计算值[C24H26N2O4Si(M+)]434.1662，测定值434.1679 LRMS(EI)m/z 434(M+)，419，388，374，363，347，335，320，303，289，275，261，247，231，219，174，149，73.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-(叔丁基氧基羰基氨基)-12-三甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1c)
(10-叔丁基氧基羰基氨基-7-三甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10a)(30毫克，0.065毫摩尔)与对-Boc氨基苯基异腈(57毫克，0.26毫摩尔)和六甲基二锡(32.2毫克，0.1毫摩尔)在苯(0.5毫升)和叔丁醇(1毫升)中反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 7∶1)得到化合物(1c)18.8毫克(53％)的褐色固体IR(CHCl3，cm-1)3022，3007，1736，1655，1594，1528，1155，1062；1HNMR(500MHz，CDCl3)δ0.70(s，9H)，0.96(t，J＝7Hz，3H)，1.61(s，9H)，1.85-2.10(m，J＝7Hz，2H)，3.31(d，J＝13Hz，1H)，3.41(d，J＝13Hz，1H)，5.11(d，J＝19Hz，1H)，5.34-5.41(m，2H)，5.61(d，J＝15Hz，1H)，6.96(s，1H)，7.19-7.40(m，1H)，7.62(s，1H)，8.37(s，1H)；13CNMR(125MHz，CDCl3)δ1.43，8.3，28.4，35.8，42.6，52.4，62.3，73.9，81.2，100.3，115.1，122.2，123.0，130.7，132.6，134.8，137.1，143.4，143.6，145.1，148.2，152.6，156.5，159.8，171.8；HRMS(EI)m/z计算值[C29H35N3O6Si(M+)]549.2295，测定值549.2274 LRMS(EI)m/z 549(M+)，493，475，449，433，415，404，389，378，350，304，260，195，182，73.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-乙酰氧基-12-三甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(10-乙酰氧基-7-三甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述的过程，使碘代吡啶酮(10a)(30毫克，0.065毫摩尔)与对-乙酰氧基苯基异腈(42毫克，0.26毫摩尔)和六甲基二锡(32.2毫克，0.1毫摩尔)在苯(0.5毫升)和叔丁醇(1毫升)中的物质反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 5∶1)得到褐色固体的产物6.6毫克(21％)IR(CHCl3，cm-1)3025，2992，2953，1753，1657，1600，1504，1193；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.67(s，9H)，0.98(t，J＝7Hz，3H)，1.99-2.07(m，2H)，2.42(s，3H)，3.26(d，J＝14Hz，1H)，3.45(d，J＝14Hz，1H)，3.66(br s，1H)，5.18(d，J＝19Hz，1H)，5.35(d，J＝15Hz，1H)，5.39(d，J＝19Hz，1H)，5.66(d，J＝15Hz，1H)，7.38(dd，J1＝9Hz，J2＝2Hz，1H)，7.40(s，1H)，7.88(d，J＝9Hz，1H)，7.92(d，J＝2Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3)δ1.6，8.3，21.5，35.9，42.6，52.2，62.2，74.0，100.5，118.9，122.9，124.7，131.3，132.2，135.0，44.1，144.8，145.0，148.9，150.0，156.0，159.7，169.1，171.5；HRMS(EI)m/z计算值[C26H28N2O6Si(M+)]492.1717，测定值492.1707 LRMS(EI)m/z 492(M+)，477，459，450，432，421，403，393，379，365，351，336，147.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-12-叔丁基二甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1g)(7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10b)(25毫克，0.05毫摩尔)与苯基异腈(15.5毫克，0.15毫摩尔)和六甲基二锡(32.2毫克，0.1毫摩尔)在苯(0.75毫升)中的物质反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 7∶1)得到化合物(1g)6.4毫克(27％)的褐色固体IR(CHCl3，cm-1)3027，2958，2932，2859，1745，1655，1600，1269，1065；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.69(s，3H)，0.70(s，3H)，0.92(t，J＝7Hz，3H)，1.00(s，9H)，1.92-2.02(m，J＝7Hz，2H)，3.23(d，J＝13Hz，1H)，3.39(d，J＝13Hz，1H)，3.90(br s，1H)，5.11(d，J＝19Hz，1H)，5.31(d，J＝15Hz，1H)，5.40(d，J＝19Hz，1H)，5.60(d，J＝15Hz，1H)，7.35(s，1H)，7.39-7.49(m，2H)，7.70(d，J＝8Hz，1H)，8.07(d，J＝8Hz，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-0.5，-0.3，8.3，19.4，27.3，35.9，42.7，52.9，62.3，74.0，100.3，122.8，126.9，129.4，130.3，132.7，136.0，143.3，145.3，147.6，150.1，156.1，159.9，171.5；HRMS(EI)m/z计算值[C27H32N2O4Si(M+)]476.2131，测定值476.2118LRMS(EI)m/z 476(M+)，458，430，419，405，389，377，361，345，319，304，275，149，117，91，73，56.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10
-(叔丁基氧基羰基氨基)-12-叔丁基二甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1a)(10-叔丁基氧基羰基氨基-7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10b)(45毫克，0.089毫摩尔)与对-boc氨基苯基异腈(58毫克，0.27毫摩尔)和六甲基二锡(45毫克，0.13毫摩尔)在苯(1.3毫升)中反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 10∶1)得到化合物(1a)7.8毫克(15％)的褐色固体IR(CHCl3，cm-1)3435，3022，2931，2859，1738，1654，1563，1528，1156；1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.76(s，3H)，0.77(s，3H)，0.96(t，J ＝7Hz，3H)，1.10(s，9H)，1.62(s，9H)，1.91-2.07(m，J＝7Hz，2H)，3.34(d，J＝14Hz，1H)，3.41(d，J＝14Hz，1H)，4.42(brs，1H)，5.09(d，J＝19Hz，1H)，5.38(d，J＝15Hz，1H)，5.47(d，J＝19Hz，1H)，5.62(d，J＝15Hz，1H)，6.99(brs，1H)，7.21-7.25(m，2H)，7.45(d，J＝9Hz，1H)，8.37(d，J＝2Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3)δ-0.9，-0.5，8.3，19.6，27.4，28.4，35.5，42.7，53.0，62.2，73.8，81.1，100.0，116.2，122.2，123.0，130.3，133.5，136.3，136.9，144.4，145.2，148.2，152.6，156.4，160.0，171.5；HRMS(EI)m/z计算值[C32H41N3O6Si(M+)]591.2765，测定值591.2751LRMS(EI)m/z 534(M-57)，516，488，477，459，435，417，393，375，111，97，83，69，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-乙酰氧基-12-叔丁基二甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1e)(10-乙酰氧基-7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10b)(45毫克，0.089毫摩尔)与对-乙酰氧基苯基异腈(43毫克，0.27毫摩尔)和六甲基二锡(45毫克，0.13毫摩尔)在苯(1.3毫升)中的物质反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 10∶1)得到化合物(1e)9.6毫克(20％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.73(s，3H)，0.74(s，3H)，0.97(t，J＝7Hz，3H)，1.07(s，9H)，1.94-2.08(m，J＝7Hz，2H)，2.42(s，3H)，3.29(d，J＝14Hz，1H)，3.44(d，J＝14Hz，1H)，4.05(br s，1H)，5.16(d，J＝19Hz，1H)，5.37(d，J＝15Hz，1H)，5.48(d，J＝19Hz，1H)，5.65(d，J＝15Hz，1H)，7.31(dd，J1＝9Hz，J2＝2Hz，1H)，7.36(s，1H)，7.70(d，J＝9Hz，1.H)，7.97(d，J＝2Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3)δ-0.7，-0.5，8.3，19.3，21.5，27.2，35.8，42.7，52.9，62.2，73.9，100.4，120.1，122.8，124.7，131.1，133.0，136.5，143.0，145.0，145.4，148.9，149.9，156.2，159.9，169.0，171.5；HRMS(EI)m/z计算值[C29H34N2O6Si(M+)]534.2186，测定值534.2188 LRMS(EI)m/z534(M+)，516，488，477，459，435，417，393，375，335，320，291，275，234，164，137，125，111，97，83，69，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-羟基-12-叔丁基二甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1f)(10-羟基-7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱)将化合物(1e)(11.9毫克，0.022毫摩尔)溶于H2O(0.3毫升)和MeOH(0.3毫升)。接着加入K2CO3(7.5毫克，0.054毫摩尔)，使混合物在22℃下搅拌。4小时后，蒸发溶剂，残留物溶于CH2Cl2(2毫升)和TFA(2毫升)。在22℃下搅拌16小时，仔细加入饱和NaHCO3，至pH 5。此时，用EtOAc(3×10毫升)萃取，干燥有机层(Na2SO4)，并浓缩。残留物经层析两次(1∶CH2Cl2∶MeOH∶AcOH 94∶5∶1)(2∶CH2Cl2∶丙酮 5∶1)得到化合物(1f)8.6毫克(79％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.65(s，6H)，0.90-0.99(m，12H)，1.89-2.05(m，2H)，3.14(d，J＝14Hz，1H)，3.34(d，J＝14Hz，1H)，5.23(s，2H)，5.35(d，J＝15Hz，1H)，5.57(d，J＝15Hz，1H)，7.42(dd，J1＝9Hz，J2＝2Hz，1H)，7.58(d，J＝2Hz，1H)，7.70(s，1H)，8.16(d，J＝9Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3/CD3OD)δ-1.1，8.1，19.2，26.9，36.1，42.1，52.8，62.1，73.5，101.8，111.5，122.7，123.6，127.5，129.0，135.0，136.6，139.8，143.1，145.5，156.7，156.9，159.6，172.8；HRMS(EI)m/z计算值[C27H32N2O5Si(M+)]492.2080，测定值492.2087 LRMS(EI)m/z 492(M+)，474，446，435，421，393，375，346，335，315，291，273，259，231，183，155.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-氨基-12-叔丁基二甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1b)(10-氨基-7-叔丁基二甲基甲硅烷基高喜树碱)将三氟乙酸(0.1毫升)加到含CH2Cl2(0.5毫升)和化合物(1a)(8.1毫克，0.014毫摩尔)的溶液中，使内含物在22℃下搅拌。5小时后，将混合物倒入饱和NaHCO3(2毫升)，用EtOAc(6×2毫升)萃取。干燥EtOAc(Na2SO4)，浓缩并经层析(CH2Cl2∶MeOH96∶4)得到化合物(1b)6毫克(89％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.28(s，6H)，0.78-0.88(m，12H)，1.78-1.90(m，2H)，3.04(d，J＝14Hz，1H)，3.24(d，J＝14Hz，1H)，5.02-5.11(m，2H)，5.24(d，J＝15Hz，1H)，5.46(d，J＝15Hz，1H)，7.20(s，1H)，7.26(dd，J1＝9Hz，J2＝2Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3/CD3OD)δ-1.0，8.0，19.1，26.9，36.1，42.1，52.7，62.1，73.4，100.7，122.0，123.2，130.5，134.3，136.8，141.8，144.2，147.1，156.7，159.7，172.8；HRMS(EI)m/z计算值[C27H33N3O4Si(M+)]491.2240，测定值491.2242 LRMS(EI)m/z 491(M+)，434，392，376，319，279，262，223，178，167，149，136，121，107，91，77，57.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-氨基-12-三甲基甲硅烷基-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1d)(10-氨基-7-三甲基甲硅烷基高喜树碱)
向含CH2Cl2(0.5毫升)和化合物(1c)(6.6毫克，0.012毫摩尔)的溶液里加入三氟乙酸(0.1毫升)，使内含物在22℃下搅拌。5小时后，将混合物倒入饱和的NaHCO3(2毫升)，用EtOAc(6×2毫升)。干燥EtOAc(Na2SO4)，浓缩并层析(CH2Cl2∶MeOH 95∶5)得到化合物(1d)2.5毫克(45％)的橙红色固体1HNMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.60(s，9H)，0.94(t，J＝7Hz，3H)，1.92-2.05(m，2H)，3.16(d，J＝14Hz，1H)，3.46(d，J＝14Hz，1H)，5.24(s，2H)，5.40(d，J＝15Hz，1H)，5.61(d，J＝15Hz，1H)，7.25-7.32(m，2H)，7.52(s，1H)，7.89(d，J＝9Hz，1H)；13C NMR(125MHz，CDCl3/CD3OD)δ-0.12，7.1，35.7，41.5，51.6，61.3，72.8，99.3，107.0，120.4，121.7，129.9，133.6，134.4，139.5，141.0，144.7，145.2，146.4，156.2，159.3，172.6；HRMS(Er)m/z计算值[C24H27N3O4Si(M+)]449.1771，测定值449.1791 LRMS(EI)m/z449(M+)，434，402，389，374，350，335，304，178，73.(+/-).
5-乙基-1，4，5-三氢-7-碘代-8-(5-三甲基甲硅烷基-2-戊炔基)氧杂环庚烯并(oxepino)〔3，4-c〕吡啶-3，9-二酮(10c)按照上述步骤，用2-三甲基甲硅烷基乙基炔丙基溴使碘代吡啶酮(9)(0.106克，0.92毫摩尔)N-烷基化。经快速层析(CH2Cl2∶EtOAc 10∶1)得到碘代吡啶酮(10c)68毫克(46％)的淡黄色泡沫1HNMR(300MHz，CDCl3)δ-0.069(s，9H)，0.72(t，J＝8Hz，2H)，0.87(t，J＝7Hz，3H)，1.70-1.88(m，2H)，2.10-2.20(m，2H)，2.96(d，J＝14Hz，1H)，3.15(br s，1H)，3.27(d，J ＝14Hz，1H)，4.90-5.00(m，2H)，5.07(d，J＝15Hz，1H)，5.41(d，J＝15Hz，1H)，7.02(s，1H)；13C NMR(75MHz，CDCl3)δ-1.6，8.2，13.5，15.7，35.9，42.5，45.3，62.7，72.5，73.4，88.0，99.7，119.2，122.8，153.9，160.4，171.8；HRMS(EI)m/z计算值[C19H26INO4Si(M+)]487.0676，测定值487.0676 LRMS(EI)m/z 487(M+)，472，400，374，346，96，73.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1i)(7-(2-三甲基甲硅烷基乙基)高喜树碱)
在Ar下，向烘箱干燥的加压管中加入碘代吡啶酮(10c)(16毫克，0.033毫摩尔)，然后加入苯(0.5毫升)。接着加入苯基异腈(10.2毫克，0.1毫摩尔)和六甲基二锡(16.7毫克，0.051毫摩尔)，试管用Ar冲洗，密封并放在275W的GE太阳灯前。照射12小时后，浓缩混合物，经层析(CH2Cl2∶丙酮 4∶1)得到所需的高喜树碱(1i)3.6毫克(24％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.184(s，9H)，0.85-1.05(m，5H)，1.98-2.10(m，2H)，3.00-3.12(m，2H)，3.18(d，J＝14Hz，2H)，3.48(d，J＝13Hz，1H)，5.14(d，J＝19Hz，1H)，5.24(d，J＝19Hz，1H)，5.34(d，J ＝15Hz，1H)，5.71(d，J＝15Hz，1H)，7.53(s，1H)，7.57-7.63(m，1H)，7.70-7.77(m，1H)，7.94(d，J＝8Hz，1H)，8.10(d，J＝8Hz，1H)；HRMS(EI)m/z计算值C26H30N2O4Si(M+)462.1975，测定值462.1976 LRMs(EI)m/z 462(M+)，447，415，402，391，377，363，348，317，289，243，231，73，59.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-(叔丁基氧基羰基氨基)-12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1j)(10-叔丁基氧基羰基氨基-7-(2-三甲基甲硅烷基高喜树碱)按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10c)(16毫克，0.033毫摩尔)与对-boc氨基苯基异腈(21.6毫克，0.1毫摩尔)和六甲基二锡(16.7毫克，0.051毫摩尔)在苯(0.5毫升)中的物质反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 7∶1)得到化合物(1j)10.7毫克(56％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.20，(s，9H)，0.83-0.93(m，2H)，0.99(t，J＝7Hz，3H)，1.60(s，9H)，1.93-2.10(m，2H)，2.90-3.05(m，2H)，3.24(d，J＝14Hz，1H)，3.44(d，J＝14Hz，1H)，3.74(br s，1H)，5.03(d，J＝19Hz，1H)，5.20(d，J＝19Hz，1H)，5.33(d，J＝15Hz，1H)，5.67(d，J＝15Hz，1H)，6.85(s，1H)，7.35-7.44(m，2H)，7.85(d，J＝9Hz，1H)，8.11(br s，1H)；HRMS(EI)m/z计算值[C31H39N3O6Si(M+)]577.2608，测定值577.2611 LRMS(EI)m/z 577(M+)，521，477，462，434，417，378，304，260，178，108，73.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-乙酰氧基-12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1k)(10-乙酰氧基-7-(2-三甲基甲硅烷基乙基)高喜树碱)
按照上述步骤，使碘代吡啶酮(10c)(16毫克，0.033毫摩尔)与对-乙酰氧基苯基异腈(16毫克，0.1毫摩尔)和六甲基二锡(16.7毫克，0.051毫摩尔)在苯(0.5毫升)中的物质反应。经层析(CH2Cl2∶丙酮 5∶1)得到化合物(1k)7.1毫克(41％)的褐色固体1H NMR(300MHz，CDCl3)δ0.19(s，9H)，0.82-0.89(m，2H)，0.99(t，J＝7Hz，3H)，1.95-2.06(m，2H)，2.42(s，3H)，2.94-2.98(m，2H)，3.23(d，J＝14Hz，1H)，3.46(d，J＝14Hz，1H)，3.59(br s，1H)，5.08(d，J＝19Hz，1H)，5.24(d，J＝19Hz，1H)，5.35(d，J＝15Hz，1H)，5.68(d，J＝15Hz，1H)，7.41-7.49(m，2H)，7.60(d，J＝2Hz，1H)，7.96(d，J＝9Hz，1H)；HRMS(EI)m/z计算值C28H32N2O6Si(M+)520.2030，测定值520.2017LRMS(EI)m/z 520(M+)，491，478，463，449，431，421，406，393，379，333，305，261，178，109，73.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-羟基-12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1l)(10-羟基-7-(2-三甲基甲硅烷基乙基)高喜树碱)按照上述步骤，使化合物(1k)(7.1毫克，0.014毫摩尔)与K2CO3(4毫克，0.028毫摩尔)在MeOH/H2O中的溶液反应。残留物经层析(CH2Cl2∶丙酮 7∶1)得到化合物(1l)2.6毫克(39％)的黄色固体1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.042(s，9H)，0.68-0.92(m，5H)，1.80-1.95(m，2H)，2.83-2.95(m，2H)，3.07(d，J＝14Hz，1H)，3.28(d，J＝14Hz，1H)，5.05(s，2H)，5.29(d，J＝15Hz，1H)，5.51(d，J＝15Hz，1H)，7.22(d，J＝2Hz，1H)，7.26-7.34(m，1H)，7.40(s，1H)，7.89(d，J＝9Hz，1H)；HRMS(EI)m/z计算值[C26H30N2O5Si(M+)]478.1924，测定值478.1915 LRMS(EI)m/z 478(M+)，463，431，418，393，379，364，305，261，153，117，105，91，73，59.
(+/-)5-乙基-1，4，5，13-四氢-5-羟基-10-氨基-12-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-3H，15H-氧杂环庚烯并(oxepino)〔3’，4’6，7〕中氮茚并〔1，2-b〕喹啉-3，15-二酮(1m)(10-氨基-7-(2-三甲基甲硅烷基乙基)高喜树碱)将三氟乙酸(0.1毫升)加到含CH2Cl2(0.5ml)和化合物(1I)(10.7毫克，0.018毫摩尔)的溶液里，使内含物在22℃下搅拌。5小时后，将混合物倒入饱和的NaHCO3(2毫升)，用EtOAc(6×2毫升)萃取。干燥EtOAc(Na2SO4)，浓缩并经层析((CH2Cl2∶MeOH 96∶4)得到化合物(1m)6.7毫克(78％)的黄色固体1H NMR(300MHz，CDCl3/CD3OD)δ0.059(s，9H)，0.70-0.92(m，5H)，1.82-1.98(m，2H)，2.80-2.92(m，2H)，3.08(d，J＝14Hz，1H)，3.29(d，J＝14Hz，1H)，5.00(s，2H)，5.29(d，J＝15Hz，1H)，5.52(d，J＝15Hz，1H)，6.95(d，J＝2Hz，1H)，7.18(dd，J1＝9Hz，J2＝2Hz，1H)，7.38(s，1H)，7.83(d，J＝9Hz，1H).
虽然本发明用上述实施例进行了详细描述，但易看出这些详细描述仅用于说明，本领域技术人员可不脱离本发明的范围对本发明进行改善，且本发明的范围仅受附带的权利要求的限制。
权利要求
1.一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的通式(2)的化合物或其药学上可接受的盐 其中R1和R2各是相同的或不同的，为氢，-C(O)Rf，其中Rf是烷基、烷氧基、氨基或羟基，烷基，链烯基，炔基，烷氧基，芳氧基，酰氧基，-OC(O)ORd，其中Rd是烷基，-OC(O)NRaRb，其中Ra和Rb各自是相同的或不同的，为H、-C(O)Rf、烷基或芳基，卤素，羟基，硝基，氰基，叠氮基，甲酰基，肼基，氨基，-SRc，其中Rc是氢、-C(O)Rf、烷基或芳基；或R1和R2一起形成具有选自CH、CH2、O、S、NH或NR15的三个或四个节的链，其中R15是C1-C6烷基；R3是H、卤素、硝基、氨基、羟基或氰基；或R2和R3结合在一起形成具有选自CH、CH2、O、S、NH或NR15的三个或四个节的链，其中R15是C1-6烷基；R4是H、F、氨基、C1-3烷基、C2-3链烯基、C2-3炔基、三烷基甲硅烷基或C1-3烷氧基；R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R6是-Si(R8R9R10)或-(R7)Si(R8R9R10)，其中R7是亚烷基、亚烯基或亚炔基；R8、R9和R10独立地是C1-10烷基，C2-10链烯基，C2-10炔基，芳基或-(CH2)NR11，其中N是1-10范围里的整数，R11是羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，卤素原子，氰基，SRc或硝基；R12是H或-C(O)Rf、-C(O)ORd或-C(O)NRaRb；R13是H、F或-CH3。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中R2和R3一起形成-O(CH2)nO-基团，其中n代表整数1或2。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中R5是乙基，烯丙基，苄基或炔丙基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中R13是H。
5.根据权利要求4所述的化合物，其中R5是乙基。
6.根据权利要求5所述的化合物，其中R4是H。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中R8和R9是甲基，R10是叔丁基或甲基，R1是H，R3是H。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中R2是H、NH2或OH。
9.一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的下式化合物 其中X是自由基前体；R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R6是烷基，-Si(R8R9R10)或-(R7)Si(R8R9R10)，其中R7是亚烷基、亚烯基或亚炔基；R8、R9和R10独立地是C1-10烷基，C2-10链烯基，C2-10炔基，芳基或-(CH2)NR11，其中N是1-10范围里的整数，R11是羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，卤素原子，氰基，SRc或硝基；R13是H、F或-CH3。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中R5是乙基，烯丙基，苄基或炔丙基。
11.根据权利要求9所述的化合物，其中X是Br或I。
12.根据权利要求12所述的化合物，其中R13是H。
13.根据权利要求12所述的化合物，其中R5是乙基。
14.一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的下式化合物 其中X是自由基前体；R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R13是H、F或-CH3。
15.根据权利要求14所述的化合物，其中R5是乙基，烯丙基，苄基或炔丙基。
16.根据权利要求15所述的化合物，其中X是Br或I。
17.根据权利要求14所述的化合物，其中R13是H。
18.根据权利要求17所述的化合物，其中R5是乙基。
19.一种下式化合物 其中R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R12是H或-C(O)Rf、-C(O)ORd或-C(O)NRaRb。
20.根据权利要求19所述的化合物，其中R5是乙基，烯丙基，苄基或炔丙基。
21.根据权利要求20所述的化合物，其中R5是乙基。
22.一种下式化合物 其中R5是C1-10烷基、链烯基、炔基或苄基；R13是H、F或-CH3；R15是C1-6烷基。
23.根据权利要求22所述的化合物，其中R5是乙基、烯丙基、苄基或炔丙基。
24.根据权利要求23所述的化合物，其中R13是H。
25.根据权利要求24所述的化合物，其中R5是乙基。
26.一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的下式化合物 其中R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R13是H、F或-CH3；R14是SiMe3、I或Br。
27.一种合成下式化合物的方法， 其中Y是Cl、Br或I；其中R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R6是烷基，-Si(R8R9R10)或-(R7)Si(R8R9R10)，其中R7是亚烷基、亚烯基或亚炔基；R8、R9和R10独立地是C1-10烷基，C2-10链烯基，C2-10炔基，芳基或-(CH2)NR11，其中N是1-10范围里的整数，R11是羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，卤素原子，氰基，SRc或硝基；R13是H、F或-CH3，所述的方法包括下列步骤(a)在合适的氧化裂解条件下处理下式结构的烯醇醚， 形成有下式结构的化合物 (b)在合适的条件下用有机金属试剂MC(R13)(R13)CO2R15处理步骤(a)中形成的化合物，其中M是Li、Na、K、MgY或ZnY，R15是C1-6烷基，形成下式结构的化合物 (c)在合适的条件下用酸处理步骤(b)得到的化合物，形成有下式结构的化合物 (d)在卤代脱甲硅烷基反应的合适条件下处理步骤(c)形成的化合物，形成下式结构的化合物 (e)在合适的去甲基反应的条件下用酸或三甲基碘硅烷处理步骤(d)化合物，得到下式结构化合物 (f)在无机锂盐的存在下，用锂碱或钠碱处理步骤(e)的化合物使氮原子去质子化，(g)在合适的条件下，使步骤(f)所得的去质子物质与下式结构化合物反应 其中Z是I、Br、Cl、甲磺酸酯基或甲苯磺酸酯基，形成下式结构的化合物
28.根据权利要求27所述的方法，其中R5是乙基、烯丙基、苄基或炔丙基。
29.根据权利要求28所述的方法，其中R13是H。
30.根据权利要求29所述的方法，其中R5是乙基。
31.一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的下式化合物 其中X是自由基前体；R5是C1-10烷基、烯基、炔基或苄基；R6是烷基，-Si(R8R9R10)或-(R7)Si(R8R9R10)，其中R7是亚烷基、亚烯基或亚炔基；R8、R9和R10独立地是C1-10烷基，C2-10链烯基，C2-10炔基，芳基或-(CH2)NR11，其中N是1-10范围里的整数，R11是羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，卤素原子，氰基，SRc或硝基；R13是H、F或-CH3。
32.根据权利要求31所述的化合物，其中R5是乙基，烯丙基，苄基或炔丙基。
33.根据权利要求32所述的化合物，其中X是Br或I。
34.根据权利要求33所述的化合物，其中R13是H。
35.根据权利要求34所述的化合物，其中R5是乙基。
全文摘要
本发明涉及喜树碱类似物及其制备方法。所述的喜树碱类似物是一种呈外消旋形式、对映异构体富集形式或对映异构体纯形式的通式(1)的化合物。R
文档编号A61K31/4745GK101058579SQ200710104999
公开日2007年10月24日 申请日期2000年4月7日 优先权日1999年4月9日
发明者D·P·柯伦, D·博, T·G·伯克 申请人:匹兹堡大学, 肯塔基大学研究基金会