本发明属于药物化学领域，具体涉及一种苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物及其制备和应用。
背景技术：
咔啉类化合物是一类广泛分布于自然界具有三环结构的生物碱，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗血栓以及中枢神经系统抑制等活性。四氢-γ-咔啉（thγcs）骨架常用作合成具有各种药理活性的的吲哚类生物碱，其作为化学结构修饰的先导化合物，在体外试验表明具有很强的杀伤肿瘤细胞的作用。本发明基于四氢-γ-咔啉结构通过简单的方法合成其衍生物，这类反应具有操作简便，底物适用性广泛，反应速度快且污染小等诸多优点。
本发明通过氧化偶联反应得到一种苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚衍生物，该制备方法简单，反应条件温和，能耗低，收率高，实用性强，且所合成的化合物，类药性评价高，其相对分子质量在500左右，细胞实验证明其具有较高的体外抗癌活性，说明本发明得到的化合物有望用于制备相关的癌症治疗药物，同时也为其他同类化合物的合成提供新的解决思路和方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物及其制备方法和应用，所得化合物能够抑制人乳腺癌细胞系mcf-7细胞、人肺癌细胞系a549细胞的生长，制备方法简单，实验条件温和，不要求高温高压、强酸强碱等苛刻条件，且反应收率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物，具有如下结构通式中的一种：
r1包括me、f、cl、br、ome、t-bu取代基中的一种；r2包括cooh、no2、cn、coph吸电子基团中的一种。
苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物的制备方法如下：
将原料溶解于溶剂中，加入带吸电子取代基的邻苯二酚和酞菁铁，在冰浴条件下再加入乙酸、甲磺酸和过氧化叔丁醇进行反应，最后经稀释、萃取、洗涤、干燥、过滤、旋干和纯化制得苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物，反应收率一般在75%以上，个别产率可到达95%以上。
所述原料的结构具有如下通式：
r1包括me、f、cl、br、ome、t-bu中的一种。
所述带有吸电子取代基的邻苯二酚包括3,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯腈、4-硝基-1,2-苯二酚和（3,4-二羟基）苯基苯基酮中的一种。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明的合成方法简单，通过常用试剂反应即可得到目标产物；实验条件温和，不要求高温高压、强酸强碱等苛刻条件；反应时间短且收率一般可达到75%以上，部分化合物的收率可达到95%以上；
（2）所设计合成的苯并[5,6][1,4]二氧杂环己二烯并[2,3-b]吲哚类衍生物的分子量较小，一般在500左右，且生物实验证实该类化合物具有一定得抗癌活性，因此所得的目标产物具有用于制备抗癌药物的前景。
具体实施例
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
化合物1的制备
将178mgs1溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为ch2cl2/etoac=10:1，得到206mg淡黄色油状物质（化合物1），反应收率为86%。
物理状态：淡黄色油状；熔点：155.6-157.6℃
tlc:rf=0.55(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.76(s,1h),7.71(d,j=7.9hz,2h),7.57(d,j=8.2hz,1h),7.29(d,j=3.7hz,2h),7.23(d,j=7.3hz,1h),7.16(t,j=7.6hz,1h),6.84(t,j=7.4hz,1h),6.79–6.61(m,2h),4.26(d,j=13.3hz,1h),3.91(d,j=11.4hz,1h),2.96(t,j=11.2hz,1h),2.70(d,j=13.4hz,1h),2.39(s,3h),2.19(d,j=14.0hz,1h),2.12–2.04(m,1h)；
13cnmr(101mhz,cdcl3)δ171.52,147.09,146.23,143.82,140.18,134.59,130.32,129.87,127.77,127.43,124.54,123.25,122.51,121.18,119.84,116.60,111.87,93.17,80.14,53.80,43.86,30.26,21.50。
实施例2
化合物2的制备
将178mgs2溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为ch2cl2/etoac=10:1，得到216mg白色固体（化合物2），反应收率为93%。
物理状态：白色固体；熔点：156.6-158.6℃；
tlc:rf=0.50(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.75(s,1h),7.67(d,j=7.9hz,2h),7.49(d,j=1.9hz,1h),7.44–7.31(m,3h),6.92–6.81(m,2h),6.78(d,j=8.4hz,1h),6.73–6.66(m,1h),6.60(d,j=8.4hz,1h),4.18–4.07(m,1h),3.81(d,j=11.4hz,1h),3.63(s,3h),2.70–2.61(m,1h),2.35(d,j=10.4hz,4h),2.24–2.17(m,1h),1.92–1.80(m,1h)；
13cnmr(101mhz,dmso-d6)δ167.02,153.80,146.76,144.11,140.86,140.12,133.84,130.36,128.98,127.71,124.09,118.70,116.80,115.56,112.27,109.79,94.39,80.79,55.83,54.21,44.61,29.96,21.39。
实施例3
化合物3的制备
将172mgs3溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为ch2cl2/etoac=10:1，得到230mg白色固体（化合物3），反应收率为93%。
物理状态：白色固体；熔点：169.5-170.2℃；
tlc:rf=0.52(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.79(s,1h),7.68(d,j=8.1hz,2h),7.49(d,j=2.0hz,1h),7.44–7.34(m,3h),7.22–7.10(m,2h),6.99–6.90(m,1h),6.80(d,j=8.4hz,1h),6.71–6.62(m,1h),4.19–4.11(m,1h),3.82(d,j=12.2hz,1h),2.72–2.63(m,1h),2.40(d,j=13.4hz,1h),2.33(s,3h),2.22(d,j=13.9hz,1h),1.94–1.80(m,1h)；
13cnmr(101mhz,dmso-d6)δ166.95,157.97,155.63,146.68,144.11,143.82,140.02,134.04,130.37,129.37,129.30,127.71,124.30,124.20,118.74,117.00,116.87,116.77,112.38,112.30,111.39,111.14,94.44,80.62,53.92,44.42,29.89,21.39。
实施例4
化合物4的制备
将180mgs4溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和225mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为pe/etoac=2:1，得到210mg白色固体（化合物4），反应收率为82%。
物理状态：白色固体；熔点：157.9-158.7℃；
tlc:rf=0.55(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ7.68(d,j=7.6hz,2h),7.49(s,1h),7.45–7.32(m,4h),7.27(s,1h),7.16(d,j=8.3hz,1h),6.81(d,j=8.5hz,1h),6.68(d,j=8.3hz,1h),4.15(d,j=13.3hz,1h),3.81(d,j=13.0hz,1h),2.67(t,j=11.6hz,1h),2.42(d,j=13.4hz,1h),2.23(d,j=14.1hz,1h),1.93–1.82(m,1h)；
13cnmr(101mhz,dmso-d6)δ166.94,146.62,144.10,139.99,133.96,130.47,129.85,127.73,124.39,124.23,123.67,123.55,118.78,116.89,112.98,53.87,44.35,29.85,21.39。
实施例5
化合物5的制备
将203mgs5溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和180mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为ch2cl2/etoac=2:1，得到256mg白色固体（化合物5），反应收率为92%。
物理状态：白色固体；熔点：＞200℃；
tlc:rf=0.59(pe/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.78(s,1h),7.68(d,j=7.7hz,2h),7.49(s,1h),7.43–7.36(m,4h),7.28(d,j=8.3hz,1h),6.81(d,j=8.5hz,1h),6.64(d,j=8.3hz,1h),4.15(d,j=13.4hz,1h),3.81(d,j=12.9hz,1h),2.68(t,j=12.3hz,1h),2.43(d,j=13.5hz,1h),2.34(s,3h),2.23(d,j=14.2hz,1h),1.93–1.82(m,1h)；
13cnmr(101mhz,dmso-d6)δ166.94,146.99,146.58,144.09,139.99,133.99,133.31,130.36,127.73,126.34,124.42,124.23,118.79,116.90,113.55,110.94,93.81,80.50,53.88,44.32,29.85,21.40。
实施例6
化合物6的制备
将170mga6溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和180mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为pe/etoac=2:1，得到238mg白色固体（化合物6），反应收率为95%。
物理状态：白色固体；熔点：165.2-169.2℃；
tlc:rf=0.61(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.76(s,1h),7.67(d,j=7.6hz,2h),7.48(s,1h),7.38(t,j=7.6hz,3h),7.02(d,j=7.5hz,2h),6.92(d,j=7.9hz,1h),6.78(d,j=8.2hz,1h),6.57(d,j=7.9hz,1h),4.06(d,j=13.2hz,1h),3.80(d,j=11.0hz,1h),2.70–2.62(m,1h),2.35(d,j=12.9hz,4h),2.22(d,j=13.4hz,1h),2.15(s,3h),1.91–1.81(m,1h)；
13cnmr(101mhz,dmso-d6)δ167.00,146.81,145.17,144.10,140.16,133.88,130.92,130.36,128.97,127.96,127.73,124.15,124.04,123.74,118.69,116.79,111.47,93.97,80.70,54.29,44.52,29.94,21.39,20.82。
实施例7
化合物7的制备
将191mgs7溶于乙腈中，加入154mg3,4-二羟基苯甲酸和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为ch2cl2/etoac=2:1，得到250mg白色固体（化合物7），反应收率为93%。
物理状态：白色固体；熔点：155.5-157.1℃；
tlc:rf=0.53(ch2cl2/etoac=5:1)；
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.75–7.65(m,3h),7.54(d,j=8.4hz,1h),7.24(d,j=2.7hz,2h),7.17(d,j=8.2hz,1h),6.66(dd,j=18.2,8.2hz,2h),4.22(d,j=13.5hz,1h),3.87(d,j=11.1hz,1h),2.96(t,j=11.8hz,1h),2.71(d,j=13.5hz,1h),2.35(s,3h),2.11(d,j=10.6hz,1h),2.05–1.95(m,1h),1.22(s,9h)；
13cnmr(101mhz,cdcl3)δ171.52,146.89,144.48,143.74,140.37,134.91,129.87,127.68,127.40,127.20,124.35,122.54,119.99,119.74,116.82,111.35,93.24,80.39,53.92,43.91,34.44,31.58,30.27,21.47。
实施例8
化合物8的制备
将181mgs8溶于乙腈中，加入155mg4-硝基-1,2-苯二酚和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为pe/etoac=4:1，得到220mg黄色油状物质（化合物8），反应收率为86%。
物理状态：黄色油状；熔点：182.2-183.9℃；
tlc:rf=0.41(pe/etoac=4:1)；
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.88(s,1h),7.70(t,j=9.4hz,3h),7.31(d,j=9.0hz,2h),7.18(s,1h),7.13(d,j=8.1hz,1h),6.72(t,j=10.4hz,2h),4.82(s,1h),4.26(d,j=13.4hz,1h),3.93(d,j=11.8hz,1h),2.91(t,j=12.2hz,1h),2.64(d,j=13.4hz,1h),2.39(s,3h),2.24(d,j=13.6hz,1h),2.07(t,j=12.6hz,1h)；
13cnmr(101mhz,cdcl3)δ147.77,144.66,144.09,141.77,139.94,134.35,130.53,129.94,128.98,127.40,126.20,123.53,118.26,116.74,113.71,113.10,93.88,80.22,53.65,43.80,30.16,21.49。
实施例9
化合物9的制备
将170mgs9溶于乙腈中，加入135mg3,4-二羟基苯腈和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为pe/etoac=2:1，得到213mg黄色油状物质（化合物9），反应收率为90%。
物理状态：黄色油状；熔点：180.5-181.3℃；
tlc:rf=0.55(pe/etoac=2:1)；
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.67(d,j=7.6hz,2h),7.29(s,3h),7.04(d,j=8.3hz,1h),7.00(s,1h),6.97(d,j=7.5hz,1h),6.67(t,j=9.3hz,2h),4.63(s,1h),4.25–4.18(m,1h),3.93–3.85(m,1h),2.89(t,j=12.0hz,1h),2.63(d,j=13.2hz,1h),2.41(s,3h),2.21(d,j=17.2hz,4h),2.06(t,j=12.7hz,1h)；
13cnmr(101mhz,cdcl3)δ146.42,143.93,143.75,140.92,134.32,130.92,130.79,129.90,127.44,126.29,123.67,121.33,118.80,117.63,111.78,104.31,93.60,80.45,53.85,43.99,30.31,21.52,20.85。
实施例10
化合物10的制备
将170mgs10溶于乙腈中，加入214mg（3,4-二羟基）苯基苯基酮和7mg的酞菁铁，在冰浴条件下加入30mg乙酸，4.8mg甲磺酸和135mg过氧化叔丁醇。该反应体系在此条件下搅拌5分钟后，用20ml乙酸乙酯稀释，再用20ml水萃取，最后有机层用饱和食盐水洗涤一次。将萃取过的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、旋干，用硅胶柱纯化，洗脱剂为pe/etoac=2:1，得到155mg黄色油状物质（化合物10），反应收率为77%。
物理状态：黄色油状；熔点：189.4-191.2℃；
tlc:rf=0.45(pe/etoac=2:1)；
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.71(m,j=15.8,7.6hz,4h),7.62–7.57(m,1h),7.48(t,j=7.2hz,2h),7.40(d,j=8.3hz,1h),7.33(t,j=7.7hz,3h),7.05(d,j=8.1hz,1h),6.71(d,j=10.0hz,1h),6.58(s,1h),4.16(d,j=13.1hz,1h),3.70(d,j=12.2hz,1h),3.25(d,j=13.1hz,1h),3.02(t,j=11.2hz,1h),2.76(d,j=14.2hz,1h),2.43(s,3h),1.82(t,j=12.2hz,1h)；
13cnmr(101mhz,cdcl3)δ194.81,186.06,165.30,148.12,144.85,144.31,141.21,137.43,137.38,133.78,133.03,132.86,132.37,130.01,129.73,128.32,127.41,125.60,124.83,119.18,117.97,100.30,78.90,46.68,41.48,36.69,21.54。
生物活性测试：
以人乳腺癌细胞系mcf-7细胞、人肺癌细胞系a549细胞为测试细胞系（细胞购自中国科学院上海生命科学研究所细胞资源中心）。
1.细胞培养方法：
①取出液氮中冻存的mcf-7细胞，在37℃的温水中解冻，将细胞悬液移入15ml离心管中，加5mldmem完全培养液，轻轻吹打均匀，置于离心机中，3000rpm离心5min，弃去上清液，加入2mldmem完全培养液，轻轻吹打均匀，将细胞悬液加入培养皿中，补加6mldmem完全培养液，将培养皿置于5%co2、37℃培养箱中培养。
②取出液氮中冻存的a549细胞，在37℃的温水中解冻，将细胞悬液移入15ml离心管中，加5mlrpmi1640完全培养液，轻轻吹打均匀，置于离心机中，3000rpm离心5min，弃去上清液，加入2mlrpmi1640完全培养液，轻轻吹打均匀，将细胞悬液加入培养皿中，补加6mlrpmi1640完全培养液，将培养皿置于5%co2、37℃培养箱中培养。
2.细胞毒性实验：将mcf-7或a549细胞以2×104个细胞/孔的密度接种到96孔培养板中，培养24h后，更换培养液为新鲜血清培养液，分别加入5μm实施例1到10中的化合物，孵育72h后，吸弃孔中溶液，用pbs洗涤3遍，加入新鲜培养液180μl，同时每孔加入20μlmtt溶液（5mg/ml），继续在37℃、5%co2（相对湿度90%）培养箱中培养4h后，终止培养，小心吸弃上清液，每孔加入150μldmso，避光振荡10min使结晶物充分溶解。以酶标仪检测570nm处的吸收度（a），按照以下公式计算：
细胞存活率%=（试验组平均a值/空白对照组平均a值）×100%。
结果显示，在5μm时，存活率降低至50%以下。表1为不同化合物在5μm时的细胞存活率。
表1不同化合物在5μm时的细胞存活率
备注：ch2cl2（二氯甲烷）；etoac（乙酸乙酯）；pe（石油醚）；h2o（水）；meoh（甲醇）；me（甲基）；f（氟原子）；cl（氯原子）；br（溴原子）；ome（甲氧基）；t-bu（叔丁基）；cooh（羧基）；no2（硝基）；cn（氰基）；coph（苯甲酮基）；dmso（二甲基亚砜）；cdcl3（氘代氯仿）；fepc（酞菁铁）；ch3cn（乙腈）；msoh（甲磺酸）；t-buooh（过氧叔丁醇）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。