CN106317030A - 一种4‑吲哚基香豆素衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于药物化学领域，涉及到一种4‑吲哚基香豆素衍生物及其制备方法和应用，本发明利用4‑三氟甲磺酸酯基类香豆素在三氟乙酸钯的催化下和吲哚化合物发生偶联反应得到如下结构。本发明提供的4‑吲哚基香豆素衍生物对多种肿瘤细胞表现出了优异的抗肿瘤活性，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗癌药物。

Description

一种4-吲哚基香豆素衍生物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类4-吲哚基香豆素衍生物及其制备方法，以及该类化合物作为一类新的抗肿瘤药物先导化合物的应用。
背景技术
在医学上癌症是指起源于上皮组织的恶性肿瘤，是机体在各种致瘤因素作用下，局部组织细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控导致异常增生与分化而形成的新生物。新生物一旦形成，不受正常机体生理调节，破坏正常组织与器官，这一点在恶性肿瘤尤其明显。恶性肿瘤生长速度快，易发生出血、坏死、溃疡等，并常有远处转移，造成人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等，最终造成患者死亡。
香豆素（coumarin）是含有苯并α-吡喃酮母核的一类天然化合物的总称，其广泛存在于自然界中，如白柠檬素、呋喃香豆素、花椒毒酚、吡喃香豆素等。香豆素类化合物具有多种生理活性，如：抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗HIV、抗微生物和抗菌、降血压等作用，香豆素类化合物不仅能直接抑制癌细胞，还可以通过增强机体免疫能力产生抗癌作用，因此在临床上有广泛应用，合成并筛选出高效低毒的香豆素类化合物已经成为药物研发工作的重要方向之一。Devji等人(Bioorg. Med. Chem. Lett.2011, 21, 5770-5773)以7-羟基香豆素为母体合成出对胰脏癌细胞PANC-1具有抑制活性的简单香豆素衍生物，在6.25μM浓度下，24h就可以100%抑制PANC-1的存活。Via(J. Med. Chem. 1999, 42, 4405-4413)等人对花椒毒素和香柑内酯进行修饰，合成得到的苯并呋喃香豆素对人宫颈癌Hela细胞和人白血病HL-60细胞具有非常显著的抑制能力。Sashidhara等人(Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20,7205-7211)将查尔酮引入香豆素的6-位，合成出系列查尔酮香豆素，对宫颈癌C33A细胞具有抑制活性（IC50=3.59μM）,而对正常纤维细胞NIH3T3细胞没有毒性，可以作为抗癌类先导化合物进行进一步研究。Maresca小组(J. Am. Chem. Soc.2009, 131, 3057-3062)报道了一系列香豆素类碳酸酐酶抑制剂，化合物的水解产物能够与碳酸酐酶的活性部位结合，其延伸的两条链有效地进入酶的活性位点，而不是与锌离子作用，抑制剂直接与活性位点结合而不是与金属酶相互作用的发现为今后靶向药物的设计提供了一个新的方向。2011年Hwu(J. Med. Chem. 2011, 54, 2114-2126)报道了一系列具有抗HCV病毒的香豆素类化合物，其中7个能够有效抑制HCV亚基因复制子在Huh5-2细胞系复制，构效关系显示，香豆素环的存在是抗病毒活性的一个必备基团，呋喃糖核糖部分能增加抗HCV活性，这些数据对进一步研究抗丙肝病毒药物有重要参考价值。
4-取代的香豆素化合物由于其独特的结构，具有较多的生物活性价值。如作为抗菌、抗癌药物等（Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 864；J. Med. Chem. 2003, 46,5437.）。设计简单高效的路线从易得的原料出发合成得到4-取代的香豆素化合物对研究新型抗肿瘤药物，开发自主知识产权药物具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种4-吲哚基香豆素衍生物及其制备方法，以及该类化合物作为一类新的抗肿瘤药物先导化合物的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明是从简单易得的4-三氟甲磺酸酯基类香豆素出发，提供合成得到4-吲哚基香豆素衍生物，该类化合物具有如下结构式，
其中其中，R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基的一种，R为氢、甲基的至少一种。
通式中优选：R1，R2为不同位置的单取代的C1-C5的烷基、烷氧基、卤素、三氟甲基或多取代的卤素。
所述4-吲哚基香豆素衍生物的制备方法如下：
在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基类香豆素和吲哚化合物在催化剂、配体及碱的作用下发生反应，反应温度在80oC-120oC，时间为10-20小时，得到目标产物。
所用的催化剂为三氟乙酸钯、醋酸钯、二三苯基膦醋酸钯中的一种，优选三氟乙酸钯。
有机溶剂为二甲苯、氯苯、二氧六环中的一种，优选二甲苯，原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素与溶剂的投放比为0.1~0.5毫摩尔/毫升。
在原料配比方面，4-三氟甲磺酸酯基类香豆素和吲哚化合物的摩尔比为1:2~1:4。
催化剂的加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比为1:5~1:40。
配体为三环己基膦，加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比1:5；碱为碳酸钾，加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比1:1。
将本发明的4-吲哚基香豆素衍生物作为活性成分，可用于制备成抗前列腺癌，胃癌，肺癌，乳腺癌药物。经初步试验，本发明制备的4-吲哚基香豆素衍生物对多种肿瘤细胞表现出了优异的抗肿瘤活性，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗癌药物。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，需要解释的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，本发明的目的是提供合成一种4-吲哚基香豆素衍生物，该类化合物具有如下结构，
其中R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基中的至少一种，R为氢、甲基的至少一种。
本发明中，烷基优选为C1-C5的烷基，烷氧基优选为C1-C5的烷氧基，芳氧基优选为C6-C10的芳氧基，酯基优选为C1-C5的酯基。
本发明所述的4-吲哚基香豆素衍生物进一步优选为R1为苯基，如下式所示：
另一方面，本方法提供了一种方便的合成4-吲哚基香豆素衍生物的方法。包括：
1、在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基类香豆素和吲哚化合物在三氟乙酸钯的作用下发生反应，得到4-吲哚基香豆素衍生物。
2、本发明方法中，步骤1除了使用三氟乙酸钯，使用醋酸钯、二三苯基膦醋酸钯也可得到产物，但收率偏低。溶剂除使用二甲苯，使用氯苯、二氧六环也可得到产物，但收率偏低。
3、本发明方法中，步骤1反应条件包括，温度80oC-120oC，时间为10-20小时；所得产物经柱层析或者重结晶等提纯得到纯产品；重结晶所用溶剂为丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的一种或其中两种的混合物。
再一方面，本发明提供了如上述4-吲哚基香豆素衍生物在体外抗肿瘤活性评价测试结果，对于PC3前列腺癌，MCF7乳腺癌，A549肺癌，MGC803胃癌具有明显抑制作用，其中化合物7对乳腺癌的抗肿瘤活性明显优于5-氟脲嘧啶，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗肿瘤药物。
方法举例如下：
制备如下化合物：
化合物1 4-(1-甲基)吲哚基-香豆素
4-三氟甲磺酸酯基香豆素（73.5mg, 0.25 mmol）、吲哚（120 mg,1 mmol）、三氟乙酸钯(Pd(TFA)2 ,8.3 mg,0.025 mmol)、三环己基膦(PCy3, 14.0 mg, 0.05 mmol)、碳酸钾(K2CO3, 34.5 mg, 0.25 mmol)和2 mL二甲苯于5 mL的反应管中100 oC搅拌反应10小时，随后加入20 mL乙酸乙酯,依次采用饱和碳酸氢钠、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。浓缩、柱层析（乙酸乙酯/石油醚=1:4）得到淡黄色固体51.5 mg，总收率75%. 1H NMR (400 MHz,DMSO-d6) δ 3.93 (s, 3H), 6.48 (s, 1H), 7.20 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.32 (t, J =8.0 Hz, 1H), 7.37 (td, J = 1.2, 8.0 Hz, 1H), 7.49 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.60 -7.70 (m, 3H), 7.94 - 7.98 (m, 2H)13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) 32.9, 108.1,110.7, 111.8, 117.0, 118.5, 119.4, 120.8, 122.5, 124.2, 125.8, 127.1, 131.9,132.1, 137.1, 148.7, 153.9, 160.0 HRMS for C18H14NO2 +(M++H): calcd. 276.1025,found 276.1025
化合物2 4-(1-甲基)吲哚-7-甲氧基香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率57%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 3.89 (s,3H), 3.91 (s, 3H), 6.40 (s, 1H), 6.81 (dd, J = 2.8, 9.2 Hz, 1H), 6.89 (d, J =2.8 Hz, 1H), 7.22 (t, J = 6.8 Hz, 1H), 7.34 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.37 (s,1H), 7.42 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.67 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 8.4 Hz,1H)13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 33.4, 55.9, 101.2, 110.1, 110.3, 110.6, 112.1,113.0, 120.4, 121.1, 123.1, 126.6, 128.3, 129.8, 137.5, 149.5, 156.3, 162.0,162.8 HRMS for C19H16NO3 +(M++H) : calcd. 306.1130, found 306.1131
化合物3 4-(1-甲基)吲哚-6-氟香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率72%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 3.94 (s,3H), 6.61 (s, 1H), 7.24 - 7.30 (m, 2H), 7.35 - 7.42 (m, 3H), 7.45 (d, J = 8.0Hz, 1H), 7.56 (dd, J = 2.8, 9.2 Hz, 1H), 7.69 (d, J = 8.0 Hz, 1H)13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 33.5, 109.8, 110.2, 112.8 (d, JF = 24.8 Hz), 114.2, 118.9 (d,JF = 8.6 Hz), 119.2, 120.2, 120.4 (d, JF = 8.3 Hz), 121.4, 123.4, 126.4,129.8, 137.6, 148.5 (d, JF = 1.8 Hz), 150.6, 158.8 (d, JF = 241.2 Hz), 161.2
19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.6 HRMS for C18H13FNO2 +(M++H) : calcd.294.0930, found 294.0929
化合物4 4-吲哚-7-甲氧基香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率53%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 3.89 (s,3H), 6.43 (s, 1H), 6.80 (dd, J = 2.8, 9.2 Hz, 1H), 6.90 (d, J = 2.4 Hz, 1H),7.21 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.31 (td, J = 0.8, 8.0 Hz, 1H), 7.50 - 7.52 (m,2H), 7.66 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.71 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 8.79 (s, 1H)13C NMR(100 MHz, CDCl3) δ 55.9, 101.2, 110.8, 111.9, 112.2, 112.3, 113.0, 120.3,121.3, 123.5, 125.2, 126.1, 128.4, 136.6, 149.8, 156.3, 162.1, 162.9 HRMS forC18H13NNaO3 +(M++Na): calcd. 314.0793, found 314.0795
化合物5 4-吲哚-6-溴香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率63%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.62 (s,1H), 7.23 - 7.36 (m, 3H), 7.51 - 7.55 (m, 2H), 7.63 - 7.68 (m, 2H), 7.97 (d,J = 2.0 Hz, 1H), 8.80 (s, 1H)13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 111.2, 112.0, 114.7,116.9, 119.2, 119.9, 121.1, 121.7, 123.8, 125.5, 125.9, 129.7, 134.6, 136.6,148.4, 153.4, 160.8
HRMS for C17H10BrNNaO2 +(M++Na): calcd. 361.9793, found 361.9795
化合物6 4-吲哚-6-氟香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率61%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.64 (s,1H), 7.22 - 7.30 (m, 2H), 7.33 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.38-7.42 (m, 1H), 7.52 -7.55 (m, 3H), 7.67 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.81 (s, 1H) 13C NMR (100 MHz, CDCl3)δ 111.4, 112.0, 112.9 (d, JF = 24.9 Hz), 114.7, 118.9 (d, JF = 8.6 Hz), 119.2(d, JF = 24.2 Hz), 119.9, 120.5 (d, JF = 8.4 Hz), 121.7, 123.8, 125.3, 125.8,136.6, 148.7 (d, JF = 3.3 Hz), 150.6 (d, JF = 2.3 Hz), 158.9 (d, JF = 241.5Hz), 161.2 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.4 HRMS for C17H10FNNaO2 +(M++Na):calcd. 302.0593, found 302.0596
化合物7 4-吲哚苯并香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率79%。 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.57 (s,1H), 7.00 - 7.05 (m, 2H), 7.17 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.26 (t, J = 7.6 Hz, 1H),7.36 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.39 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 7.49 - 7.56 (m, 2H), 7.83(t, J = 8.8 Hz, 2H), 8.01 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 8.64 (s, 1H) 13C NMR (100 MHz,CDCl3) δ 111.8, 114.0, 116.4, 116.6, 117.6, 120.5, 121.2, 123.5, 123.5,125.5, 125.8, 125.9, 126.7, 128.8, 129.9, 131.3, 133.8, 136.4, 150.3, 154.8,161.2 HRMS for C21H14NO2 +(M++H) : calcd. 312.1025, found 312.1019
化合物8 4-(5-甲氧基)吲哚香豆素
合成方法同化合物1，黄色固体，产率31%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 3.80 (s,3H), 6.58 (s, 1H), 6.96 (dd, J = 2.8, 8.8 Hz, 1H), 7.07 (d, J = 2.4 Hz, 1H),7.22 - 7.25 (m, 1H), 7.38 - 7.43(m, 2H), 7.50 (d, J = 2.8 Hz, 1H), 7.58 (td,J = 1.2, 8.4 Hz, 1H), 7.85 (dd, J = 1.2, 7.6 Hz, 1H), 8.77 (s, 1H)13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 56.0, 101.6, 111.6, 112.8, 113.5, 114.1, 117.5, 119.4, 124.1,126.1, 126.5, 127.4, 131.6, 131.9, 149.8, 154.5, 155.4, 161.7
HRMS for C18H13NNaO3 +(M++Na): calcd. 314.0793, found 314.0795
测试例
选取上述得到的化合物1-8进行如下活性测定
实验材料:
1 人癌细胞株：均购自中科院上海细胞库。
2 受试药物：用DMSO溶解后，配置成10000微克每毫升最初浓度，备用。
3 0.9%生理盐水：批号201521112，规格250 mL：2.25 g，郑州永和制药有限公司产品。
4 5-氟尿嘧啶注射液（5-Fu），批号140107，规格10mL：0.25g/支，上海旭东海普药业有限公司产品。
实验方法
细胞常规接种于完全培养基中，经37℃，5%的CO2饱和湿度培养、扩增。细胞用0.25%胰蛋白酶消化后，加培养液稀释成1×105个/mL瘤细胞悬液（胎盼蓝染色，活细胞数均＞95%），供试验用。于96孔无菌培养板上设阴性对照孔和阳性对照孔、供试品不同浓度孔，浓度设定为64、32、16、8、4、2、1、0.5微克每毫升，同时每个浓度设3个复孔。将制备好的细胞悬液接种于96孔无菌培养板，培养24h后加入不同浓度的化合物。阴性对照孔内加入等量的培养液，置入培养箱中培养。分别于72h后取出，每孔加入 MTT 20μL，继续培养 4 h，取出后离心，吸弃上清。每孔加入 DMSO150 μL，震荡使紫蓝色甲瓒结晶完全溶解。用酶标仪测定各孔的OD值，通过SPSS计算其IC50。
实验结果
上述化合物对四种人类肿瘤细胞的抗肿瘤活性评价数据：
实验结果表明：化合物7表现出优良的抗肿瘤活性，对MCF7乳腺癌细胞的抑制活性优于5-氟脲嘧啶，可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗癌药物。

Claims (9)

1.一种4-吲哚基香豆素衍生物，其特征在于，所述4-吲哚基香豆素衍生物具有如下结构，其中，R1，R2为不同取代位置、不同个数的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、卤素、三氟甲基的一种，R为氢、甲基的至少一种。
2.如权利要求1所述的4-吲哚基香豆素衍生物，其特征在于：R1，R2为不同位置的单取代的C1-C5的烷氧基、卤素、三氟甲基或多取代的卤素。
3.一种如权利要求1所述的4-吲哚基香豆素衍生物的制备方法，其特征在于：目标产物4-吲哚基香豆素衍生物的制备方法如下：在有机溶剂中，加入4-三氟甲磺酸酯基类香豆素和吲哚化合物在催化剂、配体及碱的作用下发生反应，反应温度在80oC-120oC，时间为10-20小时，得到目标产物。
4.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：所述催化剂为三氟乙酸钯、醋酸钯、二三苯基膦醋酸钯中的一种，优选三氟乙酸钯。
5.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲苯、氯苯、二氧六环中的一种，优选二甲苯，原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素与溶剂的投放比为0.1~0.5毫摩尔/毫升。
6.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：4-三氟甲磺酸酯基类香豆素和吲哚化合物的摩尔比为1:2~1:4。
7.根据权利要求3或4所述所用的的制备方法，其特征在于：催化剂的加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比为1:5~1:40。
8.根据权利要求3所述所用的的制备方法，其特征在于：配体为三环己基膦，加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比1:5；碱为碳酸钾，加入量与反应原料4-三氟甲磺酸酯基类香豆素的摩尔比1:1。
9.如权利要求1所述的4-吲哚基香豆素衍生物在制备抗癌药物中的应用，其特征在于：将4-吲哚基香豆素衍生物作为活性成分，可用于制备成抗前列腺癌，胃癌，肺癌，乳腺癌药物。
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