專利名稱：一種含氮雜環β－欖香烯酰胺類衍生物其制備及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及新的含氮雜環β-欖香烯衍生物及其制備方法，涉及合成所述含氮雜環β-欖香烯衍生物的中間體及其制備方法，并且涉及所述含氮雜環β-欖香烯衍生物的應用。
背景技術：
β-欖香烯是從中草藥莪術中提取的欖香烯的主要成分。是我國自主開發研制的國家二類非細胞毒性抗腫瘤藥物。目前，以β-欖香烯為主要成分的欖香烯乳劑已被國家衛生部批準為“西藥二類新藥”，并適用于三期臨床。但對它的衍生物進行系統的研究工作由于存在異構體分離困難而一直未有大的進展。(Vig，O.P.Ram Bhagat；Atwal，K.S.；Bari，S.S.J.Indian Chem.Soc.，1975，257-260)。中國專利CN 1153168；中國專利CN 1462745，2003；中國專利CN 1462746，2003；中國專利CN 1153167，1997；周洪語等，欖香烯抗腫瘤作用機制的研究進展，中國腫瘤臨床，2000，27，392-394等文獻的研究表明β-欖香烯的非水溶性特性限制了其臨床應用，但一些含氮雜環化合物具有較高的抗癌活性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種結構新穎的含氮雜環β-欖香烯衍生物，對此類化合物構效關系進行探討，尋找高活性的結構新穎的β-欖香烯衍生物，從而創制療效更好的β-欖香烯衍生物新藥。
本發明提供含氮雜環β-欖香烯衍生物，特別是含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物和含氮雜環β-欖香烯哌嗪烷基類衍生物，其具有如下式I或式II結構 式I 式II其中n是0-3的整數；m是0-1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN，或NO2；或者代表任選地帶有一個或幾個取代基的C1-C20烷基，C1-C20烷氧基，C1-C20烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C20烯基或C2-C20炔基，C1-C20醚基，C1-C20硫醚基，C1-C20酯基，C1-C20酰胺基，C1-C20羰基，C1-C20羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個或幾個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C20烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基，其中環己烷骨架有三個手性中心。
優選地，本發明提供具有式I或式II的含氮雜環β-欖香烯衍生物，其中n是0-3的整數；m是0-1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位的F，Cl，Br，I，CN或NO2；或者代表任選地帶有一個至三個取代基的C1-C20烷基，C1-C20烷氧基，C1-C20烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C20烯基或C2-C20炔基，C1-C20醚基，C1-C20硫醚基，C1-C20酯基，C1-C20酰胺基，C1-C20羰基，C1-C20羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個至三個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C20烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基。
其中環己烷骨架有三個手性中心。
更優選地，本發明提供具有式I或式II的含氮雜環β-欖香烯衍生物，其中n是0-2的整數；m是1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN或NO2；或者代表任選地帶有一個至三個取代基的C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，C1-C4烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C4烯基或C2-C4炔基，C1-C4醚基，C1-C4硫醚基，C1-C46酯基，C1-C4酰胺基，C1-C4羰基，C1-C4羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個至三個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C4烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基。
其中環己烷骨架有三個手性中心。
最優選地，本發明提供具有式I或式II的含氮雜環β-欖香烯衍生物，其中式I中n是1；m是1；式II中n是0；m是1；并且在式I或式II中，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN或NO2；或者代表任選地帶有一個至三個取代基的C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，C1-C4烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C4烯基或C2-C4炔基，C1-C4醚基，C1-C4硫醚基，C1-C46酯基，C1-C4酰胺基，C1-C4羰基，C1-C4羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個至三個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C4烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基。
其中環己烷骨架有三個手性中心。
在本發明最優選實施方案中，式I中n是1；m是1；式II中n是0；m是1；并且在式I或式II中，X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN，NO2，甲氧基或三氟甲基。
上述定義中，C1-C4烷基是例如甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，叔丁基，等。C1-C4烷基C6-C20芳基是例如甲基苯基，乙基苯基，甲基萘基等。C6-C20芳基是例如苯基，聯苯基等。C2-C4烯基是例如乙烯基，烯丙基等。C2-C4炔基是例如乙炔基，丙炔基等。C1-C4醚基是例如甲氧基，乙氧基，丙氧基，丁氧基等。C1-C4硫醚基是例如甲硫基，乙硫基，等。C1-C4酯基是例如甲酰氧基，乙酰氧基等。C1-C4酰胺基是例如甲酰胺基，乙酰胺基等。C1-C4羰基是例如乙酰基，丙酰基等。
本發明還提供了含上述氮雜環β-欖香烯衍生物，特別是含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物或含氮雜環β-欖香烯哌嗪烷基類衍生物，和藥學上可被接受的賦形劑的藥物組合物。
本發明所述含氮雜環β-欖香烯衍生物或組合物可以用于制備各種抗腫瘤的藥物。
特別是，本發明提供了本發明的含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物或含氮雜環β-欖香烯哌嗪烷基類衍生物在制備各種抗腫瘤的藥物中的用途。
本發明另外提供了上述含氮雜環β-欖香烯衍生物的制備方法，其特征在于通過β-欖香烯哌嗪中間體，與酰鹵R′-CO-X′或鹵代化合物R′-X′反應，在溶劑中進行組合合成，中間體的結構式為 R′-CO-X′或R′-X′中，X′是鹵原子，R′代表取代芳基或芳基取代的烷基。
本發明上述含氮雜環β-欖香烯衍生物制備過程中所用溶劑為常用的反應溶劑，沒有特殊要求，如DMC，DMF，DMSO，甲苯等等。
本發明中提供了用于合成含氮雜環β-欖香烯衍生物的中間體化合物，β-欖香烯哌嗪，其合成路線如下 合成所述中間體中所使用的溶劑為常用的溶劑，如二氯甲烷，甲苯，乙醇，三氟醋酸等。
合成所述中間體時，采用了單N保護的哌嗪做為反應試劑。對氨基的單保護可以采用常規有機合成方法，如BOC，CBz等。
本發明所描述的雜環β-欖香烯衍生物結合了β-欖香烯和芳基哌嗪兩類藥物活性結構，因而具有較好的水溶性。特別是可以通過β-欖香烯哌嗪關鍵中間體，得到單一高純度的β-欖香烯類衍生物，而且可以用組合合成手段進行大規模合成，因此容易對此類化合物進行系統的生物活性規律的研究。另外本發明雜環β-欖香烯衍生物通過對□型膠原酶、□型基質金屬蛋白酶、□型膜類基質金屬蛋白酶、□型膜類基質金屬蛋白酶、明膠酶A、明膠酶B、蛋白質酪氨酸磷酸酯酶和巨噬細胞彈性酶等八種靶標的抑制活性測試，在所測試的八種酶分子靶標中與β-欖香烯母體相比較，其生物活性得到了提高，尤其是在巨噬細胞彈性酶中，此類化合物表現了很高的生物活性。而且酰基化β-欖香烯衍生物的抑制活性明顯高于烷基化衍生物。就此，有可能找到治療關節炎、牙周炎、II型糖尿病和肥胖、肺氣腫、血管粥樣硬化和新型的抗腫瘤藥物等。
具體實施例方式實例1β-欖香烯哌嗪中間體的制備1)β-欖香烯20.4g(0.1mol)置于帶溫度計的500ml夾套三頸瓶中，加入冰醋酸9g(0.15mol)，二氯甲烷80ml。冷卻反應液至0-5℃，滴加148gNaOCl水溶液。反應8h后，分離有機層，水層用NaHCO3飽和，乙醚萃取(2×70ml)，合并有機層，無水Na2SO4干燥。在水浴上真空脫去溶劑，得到淡黃色油狀液體為β-欖香烯單氯代產物為兩異構體，含量為48.7％。快速柱分離，得到單氯代的兩異構體混合物，不經分離可進行下步反應。
2)將0.86g(0.01mol)哌嗪溶于20ml二氯甲烷中置于夾套瓶中，冷卻至-10--5℃，氬氣保護，滴加1.20g(BOC)2O的二氯甲烷溶液10ml。室溫過夜(0-5℃)，然后升溫至20℃再反應7h，TLC監測反應進程。完成后，過濾，固體用2×10ml二氯甲烷洗滌，合并有機層，除去溶劑，加入20ml水，室溫攪拌30min，過濾，水層用無水K2CO3飽和，用乙醚(3×15ml)萃取，合并有機層，用無水Na2SO4干燥。脫溶，得產品，白色固體，純度99％，收率48.8％3)將得到的β-欖香烯氯化的混合產物0.24g、三乙胺0.11g及0.19g得到的單BOC保護哌嗪溶于20ml無水乙醇中。升溫至回流，反應24h，TLC監測反應進程。加入30ml飽和碳酸氫鈉水溶液，分離有機層。水層用二氯甲烷3×20ml萃取，合并有機層，無水Na2SO4干燥。得到黃色油狀液體。進行柱分離，得無色粘稠狀液體，經鑒定為本發明中BOC保護的單一結構哌嗪取代β-欖香烯中間體，純度98％以上，高分辨質譜測試為HRMS(M+H+)1H-NMR(，13C-NMR，DEPT-135、1H-COSY、GC-MS和LC-HRMS鑒定純度為96.3％。1H-NMR(CDCl3)δ，1.004(s，3H)；1.453(s，9H)1.477～1.662(m，6H)；1.705(s，3H)；2.0075(q，J＝2.00，1H)；2.081(m，1H)；2.317(s，4H)；2.912(q，J＝13.26，2H)；3.404(s，4H)4.579(s，1H)；4.810～4.933(m，5H)；5.808(q，J＝10.88，1H)，13C-NMRδ，16.4，24.7，27.0，28.2，33.1，39.6，39.7，42.0，52.5，52.8，63.3，，79.1，109.7，110.9，111.9，147.3，149.9，150.3，154.5；HRMS(M+H+)Calcd.，389.3163；Found，389.3166。
4)將第3)步反應的產物置于三氟醋酸和二氯甲烷(TFA/DCM＝1∶1，v/v)的混合溶液中，室溫振蕩lh，水浴真空脫除溶劑，得到黃褐色油狀粘稠產品。經鑒定所需單一結構哌嗪取代β-欖香烯中間體，HRMS(M+H+)Calcd.，289.2638；Found，289.2642實例2含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物的通用合成方法將實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和三乙胺配制成0.5mol/l的二氯甲烷混合溶液，取此溶液2ml，室溫振蕩半小時，冷卻反應體系至0～5℃。加0.5mol/l的酰氯2ml。反應結束后，加入3ml飽和NaHCO3水溶液，室溫振蕩30min，分離有機層。水洗有機層3×3ml。無水Na2SO4干燥，真空脫溶，得產品。
實施例3含氮雜環β-欖香烯烷基類衍生物的通用合成方法將實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和三乙胺配制成0.5mol/l的甲苯混合溶液，取此溶液2ml，加0.5mol/l的芳基氯或芳基溴2ml。升溫回流24小時。反應結束后，加入3ml飽和NaHCO3水溶液，室溫振蕩30min，分離有機層。水洗有機層3×3ml。無水Na2SO4干燥，真空脫溶，得產品。
實施例4 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2-氯-3-吡啶甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，428.2385，Found，428.2262實施例5 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和3，4，5-三甲基苯甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，483.3217，Found，483.2966實施例6 的合成按照實施例3方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2-硝基-4-氯芐氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，458.2569，Found，458.2311實施例7 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2，6-二甲氯基苯甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，453.3112，Found，453.3137實施例8 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和4-腈基苯甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，418.2853，Found，418.2877實施例9 的合成按照實施例3方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和3，4-二氯芐氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，447.2328，Found，447.2324實施例10 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2，6-二氟苯甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，429.2712，Found，4292743實施例11 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2-三氟甲基苯甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，461.2774，Found，461.2795實施例12 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和環己基甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，399.3370，Found，399.3368實施例13 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和3-噻吩甲酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，399.2465，Found，399.2445實施例14 的合成按照實施例3方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和3-硝基芐氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，424.2959，Found，424.2966實施例15 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和3-硝基芐氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，465.2475，Found，465.2490實施例16 的合成按照實施例2方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和環丁酰氯進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，371.3057，Found，371.3071實施例17 的合成按照實施例3方法用實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體和2，5-二三氟甲基芐溴進行合成，質譜測試(M+H+)Calcd.，515.2855，Found，515.2829實施例18 對III型膜類基質金屬蛋白酶的活性測試用于篩選的III型膜類基質金屬蛋白酶是在大腸桿菌中表達并經純化的III型膜類基質金屬蛋白酶的催化亞基片段，具有與全酶同樣的水解酶活性。實驗中，酶濃度為0.12μM。芐溴與β-欖香烯反應的產物在20μg/ml濃度下對III型膜類基質金屬蛋白酶的抑制活性為32％，是β-欖香烯母體的4倍。
實施例19 對人源明膠酶A的活性測試用于篩選的人源明膠酶A的催化結構域經大腸桿菌表達后純化并復性，以合成的紫外多肽底物測定活性，進行抑制劑篩選。芐溴與實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體反應的產物在20μg/ml濃度下對人源明膠酶A的抑制活性為33％，是β-欖香烯母體的3倍。
實施例20 對II型膜類基質金屬蛋白酶的活性測試用于篩選的是在大腸桿菌中表達并經純化的II型膜類基質金屬蛋白酶的催化亞基片段，具有與全酶同樣的水解酶活性。4-溴芐溴與實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體反應的產物在50μM濃度下對II型膜類基質金屬蛋白酶的抑制活性為66.2％，是β-欖香烯母體的2.5倍。
實施例21 對巨噬細胞彈性酶的活性測試用于篩選的巨噬細胞彈性酶是在大腸桿菌中表達的并經純化的巨噬細胞彈性酶的催化區域。實驗中，將已知的巨噬細胞彈性酶抑制劑Galardin作為陽性對照物。2，6-二氯苯甲酰氯和實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體反應的產物在50μM濃度下對巨噬細胞彈性酶的抑制活性為91.6％，而β-欖香烯母體在500μM濃度下對巨噬細胞彈性酶的抑制活性為20.6。
實施例22 對巨噬細胞彈性酶的活性測試用于篩選的巨噬細胞彈性酶是在大腸桿菌中表達的并經純化的巨噬細胞彈性酶的催化區域。實驗中，將已知的巨噬細胞彈性酶抑制劑Galardin作為陽性對照物。2，6-二氯芐氯和實施例1中的第4)步產物β-欖香烯哌嗪中間體反應的產物在50μM濃度下對巨噬細胞彈性酶的抑制活性為15.6％，β-欖香烯母體在500μM濃度下對巨噬細胞彈性酶的抑制活性為20.6％。
權利要求
1.一種含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物，具有如下結構特征 其中n是0-3的整數；m是0-1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN，或NO2；或者代表任選地帶有一個或幾個取代基的C1-C20烷基，C1-C20烷氧基，C1-C20烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C20烯基或C2-C20炔基，C1-C20醚基，C1-C20硫醚基，C1-C20酯基，C1-C20酰胺基，C1-C20羰基，C1-C20羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個或幾個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C20烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基；其中環己烷骨架有三個手性中心。
2.按照權利要求1所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物，其特征在于n是0-3的整數；m是0-1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位的F，Cl，Br，I，CN或NO2；或者代表任選地帶有一個至三個取代基的C1-C20烷基，C1-C20烷氧基，C1-C20烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基C2-C20烯基或C2-C20炔基，C1-C20醚基，C1-C20硫醚基，C1-C20酯基，C1-C20酰胺基，C1-C20羰基，C1-C20羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個至三個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C20烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基；其中環己烷骨架有三個手性中心。
3.按照權利要求2所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物，其特征在于n是0-2的整數；m是1的整數；X，X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X還可以是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN或NO2；或者代表任選地帶有一個至三個取代基的C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，C1-C4烷基C6-C20芳基，C6-C20芳基，C2-C4烯基或C2-C4炔基，C1-C4醚基，C1-C4硫醚基，C1-C46酯基，C1-C4酰胺基，C1-C4羰基，C1-C4羧基，上述基團任選地帶有選自O，S，或N的雜原子；或者代表帶有一個至三個選自O，S，N，或鹵原子的C6-C20雜芳基，鏈中或其取代基上任選地含有O，S，N，鹵原子的C6-C20芳基C1-C4烷基；所述取代基選自H，C1-C4烷基，鹵原子，或三氟甲基；其中環己烷骨架有三個手性中心。
4.按照權利要求3所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物，其特征在于n是0；m是1；X1，X2，X3各自獨立地是C，N，O，或S；X是一個鍵；R代表H，或者代表所處芳基或雜芳基上鄰位和/或間位和/或對位上的F，Cl，Br，I，CN，NO2，甲氧基或三氟甲基。
5.一種含權利要求1所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物和藥學上可被接受的賦形劑的藥物組合物。
6.一種權利要求1所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物的制備方法，其特征在于通過β-欖香烯哌嗪中間體，與酰鹵R′-CO-X′反應，在溶劑中進行組合合成，中間體的結構式為 R′-CO-X′中，X′是鹵原子，R′代表取代芳基或芳基取代的烷基。
7.權利要求1所述含氮雜環β-欖香烯酰胺類衍生物用于制備抗腫瘤藥物的用途。
全文摘要
一種含氮雜環β－欖香烯酰胺類衍生物，具有如右結構特征。本發明尋找到了一種高活性的結構新穎的β－欖香烯衍生物，從而可以創制療效更好的β－欖香烯衍生物新藥。
文檔編號C07D213/00GK1736994SQ200410050278
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月20日 優先權日2004年8月20日
發明者萬伯順, 肖遠勝, 梁鑫淼, 吳凡 申請人:中國科學院大連化學物理研究所