硫代咪唑烷酮衍生物及其合成方法与应用与流程

本发明属于化学合成及生物医药领域，具体涉及硫代咪唑烷酮衍生物及其合成方法与应用。

背景技术

癌症，尤其是一些恶性肿瘤，是科学家久攻不破的难点。目前，化疗是治疗癌症主要的有效措施之一。但是，临床上可供选择的化疗药物的数量非常有限，因此发现新的可以用于临床使用的化疗药物是目前癌症研究中的热点。

其中，三阳性乳腺癌是人们急切希望攻克的恶性肿瘤之一，有调查表明：虽然在乳腺癌中占比较小，但三阳性乳腺癌具有肿块较大、生物学行为差、病理多分为iii级、腋窝淋巴结转移、常有神经或脉管浸润、高肿瘤负荷和高增殖指数等病理特征。且三阳性乳腺癌相对阴性乳腺癌复发转移较早，总生存率和无病生存率较低。因此，开发三阳性乳腺癌的靶向药物，降低其复发转移率具有重要的意义，而朝格尔碱衍生物和硫代咪唑烷酮类衍生物是极具潜力的先导药物骨架。

苯并咪唑是天然核苷酸的生物电子等排体，在生物领域发挥着重要的作用。作为一类典型的生物碱，硫代咪唑烷酮类衍生物有着极高的生物活性，其独特的药物活性和理化性质，在医学、材料、化工、农药等领域发挥着巨大的作用，因此，硫代咪唑烷酮类衍生物是人们研究的重点。

技术实现要素：

发明人通过大量实验研究研发了一种硫代咪唑烷酮衍生物的合成方法，并设计合成了多种硫代咪唑烷酮衍生物。体外实验表明，本发明的多种硫代咪唑烷酮衍生物对肿瘤细胞株具有较好的抑制效果，在制备抗肿瘤药物方面具有潜在的应用前景。

具体而言，本发明提供了一种硫代咪唑烷酮衍生物，其结构式如下式11所示：

其中，

本发明还提供了上述硫代咪唑烷酮衍生物的合成方法，其是由式7所示取代2-巯基苯并噻唑、式8所示芳醛、式9所示异腈和丙二腈于乙腈水溶液中在式6a所示化合物催化下，室温下搅拌所制得。

其中，

进一步的，式7所示取代2-巯基苯并噻唑、式8所示芳醛、式9所示异腈与丙二腈的摩尔比为1:1:1:1:1。

进一步的，乙腈水溶液中乙腈与水的体积比为3:1。

本发明还提供了上述硫代咪唑烷酮衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明合成工艺所需反应条件温和、反应时间短、产率高，具有广阔的工业化/规模化应用前景；本发明的硫代咪唑烷酮衍生物对三阴性乳腺癌(mda-mb-231)，乳腺癌(mcf-7)，人肺癌(a549)细胞株具有较好的抑制效果，具有抗癌活性，且对正常人体细胞的毒性较低，在制备新一代抗肺癌和乳腺癌特异性药物方面具有广阔的应用前景。

具体实施方式：

实施例1含胺基朝格尔碱衍生物的合成

干净的100ml圆底烧瓶内依次加入化合物1(10mmol)、n-溴代丁二酰亚胺(20mmol)、偶氮二异丁腈(20mol％)和乙腈溶液20ml，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，母液旋干，经柱层析(v石油醚:v乙酸乙酯＝5:1)纯化得产物2，产率为81％。

实施例2联二萘芬-朝格尔碱胺希夫碱衍生物的合成

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物1(2mmol)和4(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6a。

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物2(2mmol)和4(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6b。

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物3(2mmol)和4(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6c。

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物1(1mmol)和5(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6d。

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物2(1mmol)和5(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6e。

依次向干燥的耐压管(10ml)内加入化合物3(1mmol)和5(1mmol)，加热回流12h(tlc跟踪)，反应完全后，抽滤，重结晶得产物6f。

实施例3硫代咪唑烷酮类衍生物的合成

干净的10ml圆底烧瓶内依次加入7(0.2mmol)、芳醛8(0.2mmol)、异腈9(0.2mmol)、丙二腈10(0.2mmol)、实施例2中的催化剂6a(10mmol％)和乙腈水溶液(v乙腈：v水＝3:1)2ml，室温下搅拌12h。待反应完全后(tlc跟踪)，经无水na2so4干燥，减压蒸馏，柱层析纯化得目标产物(v石油醚：v乙酸乙酯＝5:1)。

实施例4产物结构表征

3,3’-双((e)-((9-氨基-2,8-二甲基-6h,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-3-基)亚氨基)甲基)-[1,1’-联萘]-2,2’-二醇(6a)

(100mhz,cdcl3)δ196.84,162.19,154.62,146.79,143.91,138.58,135.53,134.71,130.74,129.98,129.05,128.76,127.75,126.67,124.97,123.59,121.46,119.55,117.19,113.64,110.30,66.94,58.25,17.69,16.84.hrms(esi)m/z:calcdforc56h50n8o2[m-h]⁺:865.3978；found:865.3952.

3,3’-双((e)-((9-氨基-4,10-二溴-2,8-二甲基-6h-,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-吡啶-3-基)亚氨基)甲基-[1,1’-二萘]-2,2’-二醇(6b)

201.83.,163.45,152.67,150.69,146.81,141.48,137.83,134.59,132.73,128.89,128.11,126.55,124.52,124.78,120.31,118.63,112.58,111.38,71.54,69.38,19.54.hrms(esi)m/z:calcdforc56h46br4n8o2[m-h]⁺:1177.0399；found:1177.0356.

3,3’-双((e)-((8-氨基-4,10-二甲基6h,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-2-基)亚氨基)甲基)-[1,1'-联萘]-2,2’-二醇(6c)

mhz,cdcl3),δ161.11,154.53,142.50,135.53,133.99,129.04,128.66,127.76,124.79,123.49,121.37,116.75,116.52,110.20,67.80,55.32,55.13,17.31,17.11.hrms(esi)m/z:calcdforc56h50n8o2[m-h]⁺:865.3978；found:865.3934.

(e)-3-(((9-氨基-2,8-二甲基-6h,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-3-基)亚氨基)甲基)-[1,1’-联萘]-2,2’-二醇(6d)

4.31(d,j＝8.2hz,2h),4.18(d,j＝8.0hz,2h),2.15(s,3h),2.04(s,3h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3),δ161.74,155.39,151.66,146.48,135.64,133.63,130.18,129.12,128.93,128.32,127.84,126.50,124.85,124.02,123.20,121.28,117.76,66.89,58.34,17.70.hrms(esi)m/z:calcdforc38h32n4o2[m-h]⁺:575.2447；found:575.2485.

(e)-3-(((9-氨基-4,10-二溴-2,8-二甲基-6h-,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-3-基)亚氨基)甲基)-[1,1’-二萘]-2,2’-二醇(6e)

2h),4.55(d,j＝10.4hz,2h),4.26(d,j＝8.0hz,2h),2.57(s,3h),2.38(s,3h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3),δ162.83,158.63,153.75,148.63,138.69,135.76,132.14,129.35,128.37,127.89,126.76,125.61,123.53,122.19,119.85,65.98,60.46,24.83.20.84hrms(esi)m/z:calcdforc38h30br2n4o2[m-h]⁺:731.0657；found:731.0632

(e)-3-(((8-氨基-4,10-二甲基6h,12h-5,11-亚甲基二苯并[b,f][1,5]二氮芳辛-2-基)亚氨基)甲基)-[1,1’-联萘]-2,2’-二醇(6f)

cdcl3),δ160.71,155.49,151.42,143.30,135.33,134.33,133.51,130.16,129.35,129.10,128.33,127.81,126.61,124.77,124.08,123.33,121.91,121.35,117.77,117.18,114.37,113.87,55.12,17.27.hrms(esi)m/z:calcdforc38h32n4o2[m+h]⁺:575.2447；found:575.2461.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-1-环己基-2-亚氨基-4-苯基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11a)

cdcl3)δ204.12,175.35,156.61,132.81,128.69,120.57,113.26,67.81,59.93,58.55,37.67,25.87,24.78.hrms(esi)m/zcalcdforc24h23n5s[m-h]⁺:412.1596；found:412.1591.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(4-溴苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11b)

1h),7.51(d,j＝8.1hz,3h),7.32(d,j＝2.2hz,2h),7.16(d,j＝6.6hz,2h),5.46(s,1h),5.03(s,1h),2.07(s,1h),1.96-1.78(m,5h),1.69(t,j＝6hz,2h),1.30-1.12(m,3h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3),δ203.44,161.47,144.20,135.05,131.99,130.58,123.64,115.04,26.93,25.90,25.72,25.08.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22brn5s[m-h]⁺:490.0701；found:490.0699.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代-4-(对甲苯基)吡咯烷-3-甲腈(11c)

mhz,cdcl3),δ204.58,161.74,145.33,139.19,133.12,129.99,128.38,123.38,115.31,26.93,25.84,25.56,25.04,21.25.hrms(esi)m/zcalcdforc25h25n5s[m-h]⁺:426.1752；found:426.1747.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-1-环己基-2-亚氨基-4-(4-甲氧基苯基)-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11d)

(100mhz,cdcl3),δ203.26,160.86,153.63,141.07,132.55,126.49,124.57,121.45,117.47,28.76,26.46,25.17,25.09,21.36.hrms(esi)m/zcalcdforc25h25n5os[m-h]⁺:442.1702；found:442.1698.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(2-溴苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11e)

128.23,125.91,114.44,63.87,58.74,26.61,25.97,25.78,25.12.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22brn5s[m-h]⁺:490.0701；found:490.0698.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(3-溴苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11f)

130.58,123.64,115.04,60.80,58.00,34.73,26.93,25.72,23.08.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22brn5s[m-h]⁺:490.0701；found:490.0703.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(2-氯苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11g)

127.67,126.47,125.33,115.62,64.92,57.68,30.21,25.17,24.63,23.24.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22cln5s[m-h]⁺:446.1206；found:446.1206.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(3-氯苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11h)

169.78,164.70,163.52,145.12,129.31,120.35,116.34,115.63,61.98,59.34,29.62,23.77,23.29,19.72.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22cln5s[m-h]⁺:446.1206；found:446.1205.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-1-环己基-4-(4-氟苯基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11i)

1.25-1.20(m,2h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3),δ203.44,171.41,163.80,161.39,144.84,130.50,116.16,115.08,60.46,27.43,25.88,24.83,20.91,13.71.hrms(esi)m/zcalcdforc24h22fn5s[m-h]⁺:430.1502；found:430.1499.

1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-4-苯基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11j)

115.29,113.01,66.04,57.96,25.90,25.75,24.87,20.14.hrms(esi)m/zcalcdforc26h27n5s[m-h]⁺:440.1909；found:440.1906.

4-(4-氯苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11k)

127.75,113.99,24.85,24.74,24.04,19.39.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26cln5s[m-h]⁺:474.1519；found:474.1509.

4-(3-氯苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11l)

137.62,134.95,130.44,129.46,129.12,126.96,114.99,57.96,31.92,29.36,26.90,25.88,25.72,25.04.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26cln5s[m-h]⁺:474.1519；found:474.1516.

4-(2-氯苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11m)

52.31,26.93,26.00,25.79,25.12,20.38.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26cln5s[m-h]⁺:474.1519；found:474.1518.

1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-4-(4-甲氧基苯基)-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11n)

114.44,108.37,55.19,26.93,25.92,25.80,24.99,20.39.hrms(esi)m/zcalcdforc27h29n5os[m-h]⁺:470.2015；found:470.2013.

1-环己基-4-(2,3-二甲氧基苯基)-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11o)

129.29,126.72,108.72,58.18,55.72,50.39,29.48,27.12,25.89,25.68,25.17,20.37.hrms(esi)m/zcalcdforc28h31n5o2s[m-h]⁺:500.2120；found:500.2104.

1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-4-(4-硝基苯基)-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11p)

169.39,164.28,163.57,150.13,133.68,115.35,114.58,60.64,52.89,26.47,25.45,24.67,21.48,.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26n6o2s[m-h]⁺:485.1760；found:485.1758.

1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代-4-(对甲苯基)吡咯烷-3-甲腈(11q)

161.75,144.20,138.67,132.77,129.79,128.61,115.31,65.80,60.71,25.93,25.69,25.11,22.66,21.19,20.44.hrms(esi)m/zcalcdforc27h29n5s[m-h]⁺:454.2065；found:454.2062.

4-(4-溴苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11r)

31.92,29.70,29.35,26.98,25.90,25.74,25.07,22.68,20.44,14.06.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26brn5s[m-h]⁺:518.1014；found:518.1013.

4-(2-溴苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11s)

114.72,58.53,29.64,26.58,26.00,24.64,20.16.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26brn5s[m-h]⁺:518.1014；found:518.1011.

1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(4-氟苯基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11t)

116.43,112.41,53.79,51.2225.47,25.32,23.19,22.53,21.37.hrms(esi)m/zcalcdforc26h26fn5s[m-h]⁺:460.1971；found:460.1967.

1-己基-3-(5,6-二氯-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代-4-(对甲苯基)吡咯烷-3-甲腈(11u)

58.09,52.56,31.63,25.66,25.07,21.30.hrms(esi)m/zcalcdforc24h23cl2n5s[m-h]⁺:494.0973；found:494.0972.

4-(4-氯苯基)-1-环己基-3-(5,6-二氯-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11v)

131.11,129.19,128.12,102.76,102.49,56.32,29.73,25.97,25.56,25.01.hrms(esi)m/zcalcdforc24h20cl3n5s[m-h]⁺:514.0427；found:514.0419.

4-(4-溴苯基)-1-环己基-3-(5,6-二氯-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11w)

112.77,60.79,28.22,25.43,24.90,20.77,14.09.hrms(esi)m/zcalcdforc24h19brcl2n5s[m-h]⁺:557.9922；found:557.9916.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(2-溴-4-甲氧基苯基)-1-环己基-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11x)

161.77,144.98,130.82,116.44,116.16,115.05,60.54,25.91,25.78,25.10,21.12,14.20.hrms(esi)m/zcalcdforc25h24brn5os[m-h]⁺:464.0545；found:520.0807.

3-(1h-苯并[d]咪唑-2-基)-4-(2-溴苯基)-1-(叔丁基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11y)

126.13,114.72,64.68,60.62,54.01,28.24.hrms(esi)m/zcalcdforc22h20brn5s[m-h]⁺:464.0545；found:464.0549.

4-(2-溴苯基)-1-(叔丁基)-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11z)

hrms(esi)m/zcalcdforc24h23brn5s[m-h]⁺:491.0779；found:491.0785.

4-(2-溴-4-甲氧基苯基)-1-环己基-3-(5,6-二甲基-1h-苯并[d]咪唑-2-基)-2-亚氨基-5-硫代吡咯烷-3-甲腈(11aa)

1.72(s,2h),1.49-1.33(m,2h),1.24(d,j＝13.0hz,1h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ160.35,144.42,129.44,126.42,118.32,114.55,55.59,26.00,25.80,25.12,20.43.hrms(esi)m/zcalcdforc27h28brn5os[m-h]⁺:548.1120；found:548.1126.

实施例5抗肿瘤活性测定

采用mtt法分别测试实施例1中的化合物1、化合物2，实施例3中的化合物11a、11b、11c、11d、11f、11g、11h、11i、11g、11k、11l、11m、11n、11o、11p、11q、11r、11s、11t、11u、11v、11w、11x、11y、11z、11aa对人肺癌细胞(a549)、人三阳性乳腺癌细胞(mcf-7)、人三阴性乳腺癌细胞(mda-mb-231)和正常的人支气管上皮细胞(hbe)的抑制作用。

测试步骤如下：

1.将解冻复苏的待试肿瘤细胞株接种于含10％新生牛血清的dmem培养基中，置于37℃、5％的co2饱和湿度培养箱中传代培养，取对数生长期细胞用于实验；

2.取对数生长期待试肿瘤细胞制成1×10⁴/ml单细胞悬液，接种于96孔板中，每孔100ul，置37℃、5％co2条件下培养24h，待细胞贴壁；

3.移去原培养液，加入5ug/ml浓度的待测化合物的培养基处理细胞，另设空白对照组；将培养板置37℃，5％co2细胞培养箱常规培养24h；

4.实验终止4h以前，每孔加入5mg/ml的mtt溶液20ul，用pbs配制，ph＝7.4，0.22um滤膜过滤除菌，终止培养，吸弃孔内培养上清液。每孔加dcm100ul/孔，室温下振荡10min；

5.在酶联免疫监测仪上测定各孔吸光度值，选择波长490nm，重复3次；

6.计算各各化合物对肿瘤细胞的抑制率，其中抑制率的计算公式为：

抑制率％＝[1-(加药细胞od-空白组od)/(对照细胞od-空白组od)]×100％。

计算结果如表1所示：

表1化合物对肿瘤和正常细胞株的抑制率^a(ic50，单位μg/ml)

^aic50大于等于50μg/ml标记为“-”

由表1中数据可知，朝格尔碱衍生物1,2对mcf-7，mda-mb-231细胞株有较好的抑制作用，并且对正常细胞无毒性，具有制备抗肿瘤药物的应用前景。化合物11对细胞增殖的抑制作用非常强。其中，含有卤素基团的硫代咪唑烷酮衍生物的抗肿瘤活性高于含甲基，甲氧基等供电子基团，化合物11c，11e，11m，11k，11s，11u，11v，11w对mcf-7细胞株抑制作用较强；11g，11m，11s对mda-mb-231细胞株有较好的抑制作用；11c，11e，11f，11g，11u，11v，11w对a549细胞株抑制作用较强。除化合物11s外，该系列化合物对正常细胞的毒性非常大，因此，需要对其结构进行修饰以进一步将其开发成抗肿瘤药物。

11c，11k和11m对mcf-7的ic50达到了纳克级，且分别是其对正常细胞ic50的49.7,9.1和65.5倍；11x对231的ic50也达到了纳克级，是其对正常细胞ic50的2.8倍，在制备新一代抗肺癌和乳腺癌的特异性药物上具有广阔的应用前景。