一种呋喃甲酰胺基β-咔啉类化合物及其制备方法和应用

一种呋喃甲酰胺基
β
‑
咔啉类化合物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于药物化学合成和药物治疗学领域，特别涉及一种呋喃甲酰胺基β
‑ꢀ
咔啉类化合物及其制备方法和应用。
技术背景
[0002][0003]
β
‑
咔啉是一种在植物和动物中形成的吲哚类生物碱，具有常见的三环吡啶 [3,4
‑
b]吲哚环结构，自然生成和合成的β
‑
咔啉生物碱由于具有广泛的重要药理和生物学特性而被广泛研究，如抗锥虫体和抗利什曼，抗阿尔茨海默病，抗血小板聚集和抗血栓形成、抗帕金森和作为dyrk1a抑制剂。值得一提的是，β
‑
咔啉类生物碱具有强大的抗肿瘤活性。β
‑
咔啉生物碱存在能够在dna碱基对之间堆叠的多环芳香族平面药效团，因此可以插入dna，改变dna复制保真度并且影响dna修复过程中酶的活性。
[0004]
我们通过采用活性结构拼接和结构改造方法，将溴化呋喃酮骨架改造为5
‑ꢀ
芳基
‑2‑
甲酰基呋喃骨架，并将其与β
‑
咔啉相结合，得到了一系列结构新颖的呋喃甲酰胺化合物
ⅰ‑
1～
ⅰ‑
13。
[0005]
生物活性测试结果表明，该类化合物具有显著的抑制a549人非小细胞肺癌细胞、hepg2人肝癌细胞、mcf
‑
7人乳腺癌细胞、hala人宫颈癌细胞、caco
‑
2 人克隆结肠腺癌细胞和hct
‑
116人结肠癌细胞等增殖的作用，对癌细胞表现出明显的细胞毒性。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物及其制备方法和应用，该化合物具有良好的抗肿瘤活性，对a549人非小细胞肺癌细胞、hepg2 人肝癌细胞、mcf
‑
7人乳腺癌细胞、hala人宫颈癌细胞、caco
‑
2人克隆结肠腺癌细胞和hct
‑
116人结肠癌细胞等恶性肿瘤细胞的细胞增殖有较好的抑制效果，具有较好的抗肿瘤药物的开发利用前景。
[0007]
本发明采用的技术方案：
[0008]
本发明提供一种式ⅰ所示呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物：
[0009][0010]
式ⅰ中r基为单取代或多取代，所述r基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴。
[0011]
进一步，所述r基优选为4
‑
甲氧基、2
‑
氟基、3
‑
氟基、4
‑
氟基、2
‑
氯基、3
‑ꢀ
氯基、4
‑
氯
基、2
‑
硝基、3
‑
硝基、4
‑
硝基、2,4
‑
二氟基、2,6
‑
二氟基、4
‑
溴基。
[0012]
本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0013]
(1)式ⅱ化合物与hcl和nano2，0～5℃反应，制备式ⅲ化合物反应液；向式ⅲ化合物反应液中加入2
‑
呋喃甲酸丙酮溶液、氯化铜二水合物水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温下反应16小时，纯化分离得到式ⅳ化合物；
[0014]
(2)在二氯甲烷和氯化亚砜存在下，式ⅳ化合物，45℃下回流反应生成式
ⅴ
化合物；
[0015]
(3)在二氯甲烷、三乙胺存在下，式
ⅴ
化合物与9h
‑
吡啶[3,4
‑
b]吲哚(β
‑ꢀ
咔啉)，室温反应结束后，除去反应溶剂，用体积浓度50％乙酸乙酯水溶液萃取后，水相用乙酸乙酯萃取，乙酸乙酯相用饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，以体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，收集rf值为0.3的组分，得到式ⅰ化合物；
[0016][0017][0018]
式ⅱ中r基为单取代或多取代，所述r基为甲氧基、卤素或硝基；所述卤素为氟、氯或溴；式ⅲ、ⅳ和
ⅴ
中r同式ⅱ中r。
[0019]
本发明制备呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物的反应式为：
[0020][0021]
本发明所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物的制备方法，具体按如下步骤进行：
[0022]
(1)化合物ⅳ的制备：将式ii化合物加入质量浓度15％的盐酸水溶液，置于冰水混合物中充分搅拌直至对甲氧基苯胺完全溶解，随后在0～5℃下滴加质量浓度30％的亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后，搅拌15分钟，获得含式ⅲ化合物的反应液；往含式ⅲ化合物的反应液中加入2
‑
呋喃甲酸的丙酮溶液和氯化铜二水合物的去离子水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温(25
‑
30℃)下反应16 小时；反应结束后，抽滤，滤饼用水洗涤后再用饱和碳酸氢钠水溶液溶解至ph 为7～8，随后加入盐酸酸化直至无固体析出，过滤，收集滤饼，干燥(优选50
‑
90℃) 后，得到式ⅳ化合物；所述盐酸水溶液体积用量以式ii化合物重量计为2
‑
10ml/g，优选5
‑
6ml/g；所述亚硝酸钠水溶液体积用量以式ii化合物重量计为2
‑
10ml/g，优选4
‑
5ml/g；所述2
‑
呋喃甲酸与式ii化合物重量比为1:0.5
‑
2.0，优选1:1；所述丙酮体积用量以式ii化合物重量计为2
‑
10ml/g，优选5
‑
6ml/g；所述氯化铜二水合物与式ii化合物重量比为0.1
‑
1.0，优选1:0.5；所述去离子水体积用量以式ii化合物重量计为2
‑
10ml/g，优选4
‑
5ml/g；
[0023]
(2)化合物
ⅴ
的制备：将式ⅳ化合物加入二氯甲烷和氯化亚砜中，在45℃下回流反应2小时后用旋转蒸发仪除去反应溶剂，得到式
ⅴ
化合物，无需进一步分离纯化；所述二氯甲烷总体积用量以式ⅳ化合物重量计为100
‑
300ml/g，优选 200ml/g；所述氯化亚砜体积用量以式ⅳ化合物重量计为1
‑
10ml/g，优选5ml/g；
[0024]
(3)化合物i的制备：加入二氯甲烷溶解步骤(2)全部式
ⅴ
化合物，随后缓慢滴加用二氯甲烷和三乙胺溶解的9h
‑
吡啶[3,4
‑
b]吲哚(β
‑
咔啉)，室温下搅拌， tlc监测反应进程(展开剂：石油醚/乙酸乙酯体积比为1/1)，反应结束后用旋转蒸发仪除去反应溶剂，加入体积浓度50％乙酸乙酯水溶液进行萃取，水相再用乙酸乙酯萃取(优选3次)，乙酸乙酯相用饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥，硅胶柱层析(洗脱剂为体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯)，收集rf值为0.3的组分，浓缩至干，得到式i化合物；所述二氯甲烷总体积用量以式ⅳ化合物重量计为10
‑
100 ml/g，优选41ml/g；所述三乙胺体积用量式以ⅳ化合物重量计为0.1
‑
1.0ml/g，优选0.5ml/g；所述9h
‑
吡啶[3,4
‑
b]吲哚与式ⅳ化合物重量比为1：0.5
‑
1.5，优选 1:0.8。
[0025]
本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物在制备肿瘤细胞增殖抑制剂中的应用。
[0026]
进一步，所述肿瘤细胞包括a549人非小细胞肺癌细胞、hepg2人肝癌细胞、 mcf
‑
7人乳腺癌细胞、hala人宫颈癌细胞、caco
‑
2人克隆结肠腺癌细胞或hct
‑
116人结肠癌细胞。
[0027]
进一步，肿瘤细胞为a549人非小细胞肺癌细胞时，r为4
‑
meo、2
‑
no2、 4
‑
no2、2,4
‑
di
‑
f；肿瘤细胞为hepg2人肝癌细胞或mcf
‑
7人乳腺癌细胞时，r 为4
‑
meo、4
‑
cl、4
‑
no2；肿瘤细胞为hala人宫颈癌细胞时，r为4
‑
meo、4
‑
cl、 2
‑
no2、4
‑
no2；肿瘤细胞为caco
‑
2人克隆结肠腺癌细胞时，r为4
‑
meo、3
‑
f、 2,4
‑
f；肿瘤细胞为hct
‑
116人结肠癌细胞时，r为4
‑
meo、3
‑
f、2
‑
cl、4
‑
cl、 4
‑
no2。
[0028]
本发明还提供一种所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
[0029]
进一步，所述抗肿瘤药物为治疗非小细胞肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠腺癌或结肠癌的药物。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0031]
本发明公开一种结构新颖的呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物，具有良好的生物活性，对多种癌细胞的增殖活性有明显的抑制活性。所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物的制备方法简单，产率较高。所述呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物在临床上可作为治疗包括非小细胞肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、结肠腺癌和结肠癌在内的恶性肿瘤药物，拓展了呋喃和咔啉类结构在肿瘤抑制剂方面的应用前景。
附图说明
[0032]
图1为实施例1中目标产物(
ⅰ‑
1)核磁氢谱图，仪器型号bruker avance drx spectrometer at 600mhz。
[0033]
图2为实施例1中目标产物(
ⅰ‑
1)核磁碳谱图，仪器型号bruker avance drxspectrometer at 600mhz。
具体实施方式
[0034]
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
[0035]
本发明所述室温为25
‑
30℃。
[0036]
实施例1：(5
‑
(4
‑
甲氧基苯基)呋喃
‑2‑
基)(9h
‑
吡啶并[3,4
‑
b]吲哚
‑9‑
基)甲酮(i
‑
1) 的制备
[0037][0038]
(1)化合物
ⅳ‑
1的制备
[0039]
在250ml的单口瓶中加入5.6g对甲氧基苯胺(ii
‑
1)以及30ml的质量浓度15％的盐酸水溶液，置于冰水混合物中充分搅拌直至对甲氧基苯胺完全溶解。随后 0～5℃滴加25ml的质量浓度30％的亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后，搅拌15分钟，获得含(
ⅲ‑
1)化合物的反应液。往含(
ⅲ‑
1)化合物的反应液中加入 5.6g(0.05mol)2
‑
呋喃甲酸的30ml丙酮溶液和3g氯化铜二水合物的20ml去离子水溶液，0～5℃下反应6小时，随后再在室温下反应16小时。反应结束后，抽滤分离出悬浮的固体，滤饼用水洗涤后再用饱和碳酸氢钠水溶液溶解至ph为7～ 8，随后加入盐酸酸化直至无固体析出，最终过滤，收集滤饼，80℃干燥后，得到棕黄色固体5.34g，即为5
‑
(4
‑
甲氧基苯基)呋喃
‑2‑
羧酸(
ⅳ‑
1)，质量产率51.6％。产物无需进一步纯化，可直接用于下一步反应。
[0040]
(2)化合物(
ⅴ‑
1)的制备
[0041]
在100ml的两口烧瓶里加入200mg的5
‑
(4
‑
甲氧基苯基)呋喃
‑2‑
羧酸(
ⅳ‑
1) 和20ml的二氯甲烷和1ml(13mmol)的氯化亚砜，在45℃下回流反应2小时后用旋转蒸发仪除去反应溶剂，得到褐色油状物
ⅴ‑
1，化合物
ⅴ‑
1对水敏感，无需进一步分离纯化；
[0042]
(3)化合物(i
‑
1)的制备
[0043]
加入6.4ml的二氯甲烷溶解步骤(2)全部化合物
ⅴ‑
1。随后缓慢滴加用2ml 二氯甲烷和0.1ml三乙胺溶解的168.2mg(1mmol)9h
‑
吡啶[3,4
‑
b]吲哚，室温下搅拌，tlc监测反应进程(展开剂：石油醚/乙酸乙酯体积比为1/1)。反应结束后旋蒸除去反应溶剂，加入10ml水和10ml乙酸乙酯进行萃取，水相再用乙酸乙酯 (10ml)萃取3次，合并乙酸乙酯相，饱和食盐水洗涤后无水硫酸钠干燥。最后硅胶柱层析(洗脱剂为体积比8:1的石油醚/乙酸乙酯)，收
集rf值为0.3的组分，浓缩至干，得到160mg的黄色固体，即为化合物i
‑
1，质量产率44.9％，核磁氢谱见图1，核磁碳谱见图2。
[0044]
同样条件下，分别将步骤(1)中ii
‑
1中4
‑
meo替换为表1中r；分别制备得到产物i
‑
2～i
‑
13，详情见表1和表2。
[0045]
表1式ⅰ所示化合物的理化常数及高分辨质谱数据
[0046][0047]
表2式i所示化合物的核磁共振氢谱和核磁共振碳谱数据
[0048]
[0049]
[0050][0051]
实施例2、式ⅰ所示呋喃甲酰胺基β
‑
咔啉类化合物对肿瘤细胞的细胞毒性
[0052]
1、人非小细胞肺癌细胞a549
[0053]
细胞株：人非小细胞肺癌细胞a549，购自购自南京凯基生物科技发展有限公司。
[0054]
受试化合物：实施例1制备的式i
‑
1～i
‑
13化合物，用pbs(购自碧云天生物，上海)配制成浓度10mm的溶液。
[0055]
试验方法：采用cck
‑
8(四唑单钠盐)法，进行化合物的抗细胞增殖活性试验。
[0056]
a549细胞用含10％小牛血清的rpmi 1640培养基在37℃、5％co2饱和湿度的条件下培养。取对数生长期的细胞，加入10％小牛血清(购自gbico)的 rpmi 1640培养基(购自gbico)，以1
×
105/ml密度接种于96孔培养板中，每孔100μl，在37℃、5％co2饱和湿度的条件下培养，分为对照组、空白组、实验组。实验组中加入不同的受试化合物，终浓度分别为50μm、25μm、5μm、1μm、 0.5μm、0.1μm；空白组给予等体积的pbs，对照组分别加入50μm、25μm、5μm、 1μm、0.5μm、0.1μm、0.01μm的多柔比星(dox)和喜树碱(cpt)。培养48h，加入10μl cck
‑
8工作液(购自碧云天生物，上海)，放入恒温箱孵育20min后，在酶标仪上于波长450nm处读取
吸光度，计算化合物对细胞增殖的抑制率，结果见表3。
[0057]
根据下式计算抑制率:
[0058]
抑制率＝(对照组od值
‑
实验组od值)/(对照组od值
‑
空白组od值)
×
100％
[0059]
由表3数据可知：针对a549细胞，i
‑
1、i
‑
8、i
‑
10、i
‑
11有较强的细胞毒作用，其它化合物基本没有明显细胞毒活性。
[0060]
2、其他肿瘤细胞
[0061]
将步骤1中a549细胞分别替换为hepg2人肝癌细胞、mcf
‑
7人乳腺癌细胞、hala人宫颈癌细胞、caco
‑
2人克隆结肠腺癌细胞和hct
‑
116人结肠癌细胞 (均购自南京凯基生物科技发展有限公司)，每种细胞培养时均按常规方法，在培养基中添加含10％小牛血清，其中hepg2培养基为1640培养基；mcf
‑
7培养基为1640培养基；hala培养基为dmem培养基(购自gibco)；caco
‑
2培养基为dmem培养基(购自gibco)；hct
‑
116培养基为1640培养基。其他操作同步骤1，结果见表3所示，表明化合物
ⅰ‑
1有较为广谱的抗癌细胞增殖活性，有开发为抗肿瘤药物的前景。
[0062]
表3式ⅰ所示化合物及两个阳性对照药对六种癌细胞的ic
50
(μm)测定
[0063][0064]