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CN109071557A - 抗癌剂indotecan和indimitecan的前药 - Google Patents

抗癌剂indotecan和indimitecan的前药 Download PDF

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CN109071557A
CN109071557A CN201780011687.0A CN201780011687A CN109071557A CN 109071557 A CN109071557 A CN 109071557A CN 201780011687 A CN201780011687 A CN 201780011687A CN 109071557 A CN109071557 A CN 109071557A
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CN
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heteroaryl
aryl
alkenyl
optionally substituted
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CN201780011687.0A
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English (en)
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M·S·库什曼
P·吕
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Purdue Research Foundation
Original Assignee
Purdue Research Foundation
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C07D491/056—Ortho-condensed systems with two or more oxygen atoms as ring hetero atoms in the oxygen-containing ring
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Abstract

茚并异喹啉拓扑异构酶I(Topi)抑制剂是一类新型抗癌剂。本发明公开了当前在临床试验中作为潜在癌症治疗的两种茚并异喹啉化合物的一系列前药。

Description

抗癌剂INDOTECAN和INDIMITECAN的前药
相关申请的交叉引用
本美国专利申请与2016年2月4日提交的美国临时专利申请序列号62/291,292相关，并要求该临时申请的优先权权益，其内容特此通过引用整体并入本公开。
政府权利
本发明受政府支持在美国国立卫生研究院授予的资助CA089566和CA023168下完成。美国政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
本发明总体上涉及作为癌症治疗剂的新型化合物，并且尤其涉及抗癌剂indotecan(LMP400)和indimitecan(LMP776)的前药。本文描述的发明还涉及使用那些前药治疗癌症患者的方法。
背景技术
该部分介绍了可以帮助促进更好地理解本公开的各方面。因此，应从这个角度来阅读这些陈述，而不应将其理解为承认是或不是现有技术的内容。
拓扑异构酶是解决了复制、转录和其它核过程中DNA超螺旋相关拓扑问题的泛在酶。人拓扑异构酶I(Top1)通过该酶对DNA磷酸二酯的亲核攻击而裂解DNA单链以形成“裂解复合物”，其中断开的DNA链的3’端与该酶共价连接(方案1)(Staker,B.L.等，TheMechanism of Topoisomerase I Poisoning by a CamptothecinAnalog.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2002,99,15387-15392)。然后断开(易断)链在未断开链周围进行“受控旋转”以放松DNA超螺旋张力并去除超螺旋。当易断链的5’端进行对磷酸酪氨酸-DNA磷酸二酯的亲核攻击以重新连接DNA并释放该酶时，催化循环结束。
将Top1抑制剂分类为抑制DNA裂解反应的Top1阻遏物和抑制DNA重新连接反应的Top1毒物(方案1)。Top1在癌细胞中过表达并且DNA损伤响应在一些人肿瘤中有缺陷。因此稳定“裂解复合物”的Top1毒物已经开发作为化学治疗剂。Top1毒物引起的癌细胞死亡机制涉及DNA-药物-Top1三元复合物中DNA复制叉与DNA裂解位点的碰撞，导致双链断裂和细胞死亡(Pommier,Y.,Nat.Rev.Cancer 2006,6,789-802)。
方案1
图1示出了代表性Top1毒物(Wall,M.E.等，J.Am.Chem.Soc.1966,88,3888-3890)。喜树碱(Camptothecin)(1)是以Top1作为其唯一细胞靶标的天然产物。虽然拓扑替康(topotecan)(2)和伊立替康(irinotecan)(3)经美国食品和药品监督管理局(FDA)批准用于癌症治疗，但喜树碱衍生物具有几个主要缺点，包括水溶性差、剂量限制性毒性和由内酯水解和随后的羟基酸与血浆蛋白结合导致的生物利用率限制。这些限制促使人们寻找非喜树碱Top1抑制剂作为抗癌剂。对其细胞毒性性质的比较(COMPARE)算法分析(Paull,K.D.等，J.Natl.Cancer Inst.1989,81,1088-1092)显示与其它已知Top1毒物，包括喜树碱(1)和临床上有用的抗癌药物拓扑替康(2)非常相似后，发现了NSC314622(4)的Top1毒活性。
随后，发现在羟乙基-氨基丙基侧链附接于4的内酰胺氮上之后，MJ-III-65(5)是有效的Top1毒物。茚并异喹啉具有优于喜树碱的几个优点。两种茚并异喹啉Top1毒物，即indotecan(6，也称为LMP400)和indimitecan(7，也称为LMP776)，在美国国家癌症研究所已经进入了治疗癌症患者的I期临床试验，并且正在制定明确的计划开始II期临床试验(Teicher,B.,Biochem.Pharmacol.2008,75,1262-1271；Thomas,C.J.等，Camptothecin:Current Perspectives.Bioorg.Med.Chem.2004,12,1585-1604；Pommier,Y.等，Chem.Biol.2010,17,421-433)。
我们在该领域的持续研究工作已经发现了indotecan(6，LMP400)和indimitecan(7，LMP776)的一系列前药。前药是药物分子的生物可逆性衍生物，其在体内经历酶促和/或化学转化以释放活性母体药物，然后所述活性母体药物可以发挥所需药理学作用(Stella,V.J.,Expert Opin.On Ther.Pat.2004,14,277-280；Testa,B.,Biochem.Pharmacol.2004,68,2097-2106)。伊立替康(3)提供了一个很好的实例，因为氨基甲酸酯在施用后水解为药理学活性酚。前药策略可以改善药理学有效化合物的物理化学、生物制药或药代动力学特性，从而增强潜在药物产品的开发和有用性(Rautio,J.等，Nat.Rev.Drug Discov.2008,7,255-270；Arpicco,S.等，Curr.Top.Med.Chem.2011,11,2346-2381)。
发明内容
在一个实施方案中，本文公开了具有式(I)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R2为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在另一个实施方案中，本文公开了具有式(II)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R3为并且
R4为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基。
在一些实施方案中，本文公开了具有式(III)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(I)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
在另一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(II)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
在另一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(III)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
应理解，(I)、(II)或(III)的药物组合物可与其它组分组合，包括但不限于相同或不同作用模式的其它治疗活性化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂等。
在另一个实施方案中，本文描述的药物组合物可含本发明公开的两种或更多种化合物。
在另一个实施方案中，应认识到本文描述的化合物可单独使用或结合用于治疗癌症的其它化合物使用，其它化合物包括可通过相同或不同作用模式在治疗上有效的化合物。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(I)化合物的药物组合物的步骤。应理解，所述组合物可包括其它组分，包括但不限于相同或不同作用模式的其它治疗活性化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂等。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(II)化合物的药物组合物的步骤。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(III)化合物的药物组合物的步骤。
在另一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括结合相同或不同作用模式的一种或多种治疗活性化合物，向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的式(I)、(II)或(III)的化合物的步骤。
在另一个实施方案中，在本文中还应认识到，本文描述的化合物可结合为治疗癌症的其它症状而施用的其它化合物，例如为缓解恶心、呕吐、疼痛、骨质疏松等而施用的化合物一起使用。
附图说明
结合以下描述和附图，本发明以上和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1提供了代表性Top1毒物的结构；并且
图2示出了茚并异喹啉20、14、10、13和11诱导的Top1介导的DNA裂解的结果：泳道1：单独的DNA；泳道2：Top1+DNA；泳道3：1，1μM；泳道4：5，1μM；泳道5-24：从左至右为20、14、10、13和11，分别为0.1、1、10和100μM。左侧编号和箭头指示裂解位点的位置。
具体实施方式
为了促进对本公开原理的理解，现参考附图中说明的实施方案，并使用特定语言对其进行描述。然而应理解的是，由此意图并非限制本公开的范围。
本文公开的发明提供了用于治疗癌症患者的新型化合物。那些苯酚酯类化合物是indotecan(LMP400)和indimitecan(LMP776)的前药(Teicher,B.,Biochem.Pharmacol.2008,75,1262-1271；Pommier,Y.等，Chem.Biol.2010,17,421-433)。
如本文中所用，以下术语和短语应具有下面阐述的含义。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员通常所理解的相同含义。
在本公开中，术语“约”可允许值或范围的可变程度，例如在规定值或规定范围限值的10％、5％或1％以内。在本公开中，术语“基本上”可允许值或范围的可变程度，例如在规定值或规定范围限值的90％、95％或99％以内。
“卤素”指F、Cl、Br或I。“卤素取代”或“卤”取代指一个或多个氢原子经F、Cl、Br或I置换。
如本文中所用，术语“烷基”是指可任选分支的饱和单价碳原子链。应理解，在包括烷基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级烷基，如C1-C6烷基、甲基、乙基、丙基、3-甲基戊基等。
如本文中所用，术语“烯基”是指包括至少一个双键，可任选分支的不饱和单价碳原子链。应理解，在包括烯基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级烯基，如C2-C6、C2-C4烯基等。
如本文中所用，术语“炔基”是指包括至少一个三键，可任选分支的不饱和单价碳原子链。应理解，在包括炔基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级炔基，如C2-C6、C2-C4炔基等。
如本文中所用，术语“环烷基”是指单价碳原子链，所述链的一部分形成环。应理解，在包括环烷基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级环烷基，如C3-C8环烷基、环丙基、环己基、3-乙基环戊基等。
如本文中所用，术语“环烯基”是指不饱和单价碳原子链，所述链的一部分形成环。应理解，在包括环烯基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级环烯基，如C3-C8、C3-C6环烯基。
如本文中所用，术语“亚烷基”是指可任选分支的饱和二价碳原子链。应理解，在包括亚烷基的实施方案中，那些实施方案的说明性变型包括低级亚烷基，如C2-C4亚烷基、亚甲基、亚乙基、亚丙基、3-甲基亚戊基等。
如本文中所用，术语“杂环型”或“杂环”是指单价的碳和杂原子的链，其中杂原子选自氮、氧和硫，并且所述链的一部分，至少一个杂原子，形成环。术语“杂环”可包括“芳香族杂环”和“非芳香族杂环”。杂环包括4-7元单环和8-12元双环，如咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁嗪基、噻嗪基、二噻烷基、二噁烷基、异噁唑基、异噻唑基、三唑基、呋喃基、四氢呋喃基、二氢呋喃基、吡喃基、四唑基、吡唑基、吡嗪基、哒嗪基、咪唑基、吡啶基、吡咯基、二氢吡咯基、吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基、嘧啶基、吗啉基、四氢噻吩基、噻吩基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、硫杂环丁基、环氧乙烷基、氮杂环丙烷基等。“杂环”可以在能够携带氢原子的一个或多个位置经任选取代。
如本文中所用，术语“芳基”包括均可任选取代的单环和多环芳香族碳环基团。术语“经任选取代的芳基”是指可经一个或多个独立选择的取代基任选取代的碳原子的芳香族单环或多环，如苯基、萘基等，取代基例如卤基、羟基、氨基、烷基或烷氧基、烷基磺酰基、氰基、硝基等。
术语“杂芳基”或“芳香族杂环”包括经取代或未取代的芳香族单环结构，优选5-7元环，更优选5-6元环，其环结构包括至少一个杂原子，优选1至4个杂原子，更优选1或2个杂原子。术语“杂芳基”也可包括具有至少一个或两个环的环系，其中至少一个环为杂芳香族，例如另一个环可为环烷基、环烯基、环炔基、芳香族碳环、杂芳基和/或杂环。杂芳基包括例如吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪和嘧啶。
应理解，烷基、环烷基、烯基、环烯基、亚烷基和杂环中的每一个均可经独立选择的基团任选取代，例如烷基、卤代烷基、羟烷基、氨基烷基、羧酸及其衍生物(包括酯、酰胺和亚硝酸盐)、羟基、烷氧基、酰氧剂基、氨基、烷基和二烷基氨基、酰基氨基、硫基等及其组合。
如本文中所用，术语“任选取代”意指所讨论的基团未取代或经一个或多个指定取代基取代。所讨论的基团经一个以上的取代基取代时，取代基可相同或不同。此外，使用术语“独立”、“独立地”和“独立选自”意指所讨论的基团可相同或不同。本文定义的某些术语可以在结构中出现一次以上，并且在这出现之后，每个术语应独立于其它出现进行定义。
术语“前药”是指药物分子的生物可逆性衍生物，其在体内经历酶促和/或化学转化以释放活性母体药物，然后活性母体药物可以发挥所需药理学作用。前药策略可以改善药理学有效化合物的物理化学、生物药学或药代动力学特性，从而增强潜在药物产品的开发和有用性。
术语“患者”包括人和非人动物，例如宠物(狗和猫等)及家畜。家畜是为了食品生产而饲养的动物。待治疗的患者优选为哺乳动物，尤其是人类。
“药学上可接受的载体”是本领域公认的并且是指涉及携带或运输任何主题组合物或其组分的药学上可接受的材料，组合物或媒介物，例如液体或固体填充剂、稀释剂、赋形剂、溶剂或封装材料。在与主题组合物及其组分相容并且对患者无害的意义上，每种载体必须是“可接受的”。可用作药学上可接受的载体的材料的一些实例包括：(1)糖，例如乳糖、葡萄糖和蔗糖；(2)淀粉，例如玉米淀粉和马铃薯淀粉；(3)纤维素及其衍生物，例如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和醋酸纤维素；(4)黄蓍胶粉；(5)麦芽；(6)明胶；(7)滑石；(8)赋形剂，例如可可油和栓剂蜡；(9)油，例如花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油和大豆油；(10)二醇，例如丙二醇；(11)多元醇，例如甘油、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇；(12)酯类，例如油酸乙酯和月桂酸乙酯；(13)琼脂；(14)缓冲剂，例如氢氧化镁和氢氧化铝；(15)海藻酸；(16)无热原水；(17)等渗盐水；(18)林格氏液；(19)乙醇；(20)磷酸盐缓冲溶液；和(21)药物制剂中使用的其它无毒相容性物质。
如本文中所用，术语“施用”包括向患者引入本文描述的化合物和组合物的所有方式，包括但不限于口服(po)、静脉内(iv)、肌肉内(im)、皮下(sc)、透皮、吸入、经颊、眼部、舌下、阴道、直肠等。本文描述的化合物和组合物可以呈包含常规无毒的药学上可接受的载体、佐剂和媒介物的单位剂型和/或制剂施用。
应理解本文描述的化合物和组合物的日总用量可由主治医师在合理的医疗判断范围内决定。对于任何特定患者的具体治疗有效剂量水平将取决于多种因素，包括所治病症和病症严重程度；所用特定化合物的活性；所用特定组合物；患者的年龄、体重、健康状况、性别和饮食；施用时间；和所用特定化合物的排泄率，治疗持续时间，与所用特定化合物组合或同时使用的药物；及研究人员、兽医、医师或其它普通技术的临床医生公知的类似因素。
根据施用途径，本文考虑了大范围的容许剂量，包括落在约1μg/kg至约1g/kg范围内的剂量。剂量可为单剂量或分剂量，并且可以根据多种给药方案施用，包括每天一次(q.d.)、每日两次(b.i.d.)、每日三次(t.i.d.)或甚至隔天一次、每周一次、每月一次等。在每种情况下，本文描述的治疗有效量对应于施用情况，或可选地对应于每日、每周或每月总剂量。
如本文中所用，术语“治疗有效量”是指在研究人员、兽医、医师或其它临床医生寻找的组织系统、动物或人中引起生物或药物响应(包括所治疾病或病症的症状减轻)的活性化合物或药物制剂的量。一方面，治疗有效量是可以以适用于任何医学治疗的合理效益/风险比治疗或减轻疾病或疾病症状的量。
如本文中所用，术语“治疗有效量”是指向患者施用的量，并且可基于身体表面积、患者体重和/或患者状况。另外，应认识到为人类确定的剂量与为动物(包括试验动物)确定的剂量存在相互关系(用作说明地，按身体表面每平方米的毫克数计)，如Freireich,E.J.等，Cancer Chemother.Rep.1966,50(4),219所述，其公开内容通过引用并入本文。身体表面积可由患者身高和重量近似测定(参见例如，Scientific Tables,GeigyPharmaceuticals,Ardley,New York，第537-538(1970)页)。本文描述的化合物的治疗有效量可以定义为用于抑制恶性细胞或癌细胞群生长(或将其杀伤)的任何量，正如可以在需要缓解此类癌症或恶性肿瘤的患者中所发现的那样。通常，按患者体重计，此类有效量范围为约5mg/kg至约500mg/kg、约5mg/kg至约250mg/kg和/或约5mg/kg至约150mg/kg。应认识到，有效剂量也可根据施用途径、任选赋形剂的使用及化合物与其它常规和非常规治疗性治疗(包括其它抗肿瘤剂、放射疗法等)共同使用的可能性而变化。
根据以下非限制性化合物实例和方法实例可以更好地理解本发明。
在一个说明性实施方案中，本文公开了具有式(I)的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R2为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物
其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一个说明性实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R3为并且
R4为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基。
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一些实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在另一个说明性实施方案中，本文公开了具有下式的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
在一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(I)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
在另一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(II)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
在另一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(III)的化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
在另一个实施方案中，本文公开了一种药物组合物，其包含式(I)、(II)或(III)的化合物，结合相同或不同作用模式的一种或多种其它治疗活性化合物，和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
应理解，本文描述的药物组合物可包括其它组分，包括但不限于相同或不同作用模式的其它治疗活性化合物，和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂等。
在另一个实施方案中，本文描述的药物组合物可含本文公开的两种或更多种化合物。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(I)化合物的药物组合物的步骤。应理解，所述组合物可包括其它组分，包括但不限于相同或不同作用模式的其它治疗活性化合物和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂等。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(II)化合物的药物组合物的步骤。
在一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的包含式(III)化合物的药物组合物的步骤。
在另一个实施方案中，本文公开了一种治疗癌症患者的方法，所述方法包括结合相同或不同作用模式的一种或多种治疗活性化合物，向需要缓解所述癌症的患者施用治疗有效量的式(I)、(II)或(III)的化合物的步骤。
在一些实施方案中，在本文中应认识到，本文描述的化合物可结合为治疗癌症的其它症状而施用的其它化合物，例如为缓解恶心、呕吐、疼痛、骨质疏松等而施用的化合物一起使用。
本文包括以下非限制性示例实施方案以进一步说明本发明。这些示例性实施方案并非旨在且不应解释为以任何方式限制本发明的范围。还应理解本文考虑了这些示例性实施方案的许多变型。
使用Top1-DNA-茚并异喹啉三元裂解复合物的晶体结构(PDB ID:1SC7)进行分子对接研究(Staker,B.L.等，J.Med.Chem.2005,48,2336-2345)以便指导对抑制剂的结构修饰以及帮助理解Top1抑制结果。使用茚并异喹啉配体的形心坐标，用GOLD将吗啉衍生物8的能量最低化结构(图1)对接到Top1-DNA裂解位点的晶体结构中。化合物8易于插入DNA裂解位点，介于+1和-1碱基对之间。环A和B与易断链碱基堆叠，而环C和D与非裂解链碱基堆叠。C环上的羰基与Arg364侧链的氮形成氢键，N-O距离为这对于Top1抑制活性而言是必要接触(Cinelli,M.A.等，J.Med.Chem.2012,55,10844-10862)。
先前报道的在与DNA和Top1的三元复合物中在内酰胺氮上具有3'-羧丙基取代基的4的类似物的晶体结构表明，茚并异喹啉的A环靠近裂解的DNA链，其中存在更大的容纳药物上的取代基的空间。因此，设计并用2-OH茚并异喹啉8作为原材料合成了一系列O-2修饰的茚并异喹啉衍生物。同时，还制备了一系列O-3修饰的茚并异喹啉衍生物以便获得将会允许对A环修饰的茚并异喹啉进行综合结构-活性关系分析的O-3修饰的茚并异喹啉前药。
根据先前报道的方法，做一些修改，进行茚并异喹啉8的合成。有了2-羟基化茚并异喹啉8在手，首先如方案2所示，制备氨基甲酸酯10。随后，制备四种不同的酯。通过使苯酚8与乙酸酐在DMAP的存在下反应，获得乙酰化衍生物11。在DMAP的存在下用4-氯-4-氧代丁酸甲酯处理化合物8提供化合物12。化合物8与苯甲酰氯在DMAP的存在下反应产生化合物13。在DMAP的存在下通过EDC偶联化合物8和烟酸来制备烟酸酯14。
同时，通过用于化合物10-14的类似方法合成一系列O-3修饰的茚并异喹啉15-19(方案3)。通过在回流无水乙腈中用SO3·NMe3复合物处理化合物9制备硫酸化合物20，其为indotecan的潜在代谢产物。
方案2a化合物10～14的合成
a试剂和条件：(a)对于10而言为：二甲氨基甲酰氯、DMAP、CHCl3，室温，30小时；对于11而言为：Ac2O、DMAP、CHCl3，室温，5小时；对于12而言为：CH3OCOCH2CH2COCl、DMAP、CHCl3，室温，4小时；对于13而言为：苯甲酰氯、DMAP、CHCl3，室温，27小时；对于14而言为：烟酸、EDC·HCl、DMAP、CHCl3，室温，3小时。
方案3a化合物15～20的合成
a试剂和条件：(a)对于15而言为：二甲氨基甲酰氯、DMAP、CHCl3，室温，30小时；对于16而言为：Ac2O、DMAP、CHCl3，室温，3小时；对于17而言为：CH3OCOCH2CH2COCl、DMAP、CHCl3，室温，4小时；对于18而言为：苯甲酰氯、DMAP、CHCl3，室温，24小时；对于19而言为：烟酸、DCC、DMAP、CHCl3，室温，6小时；对于20而言为：SO3·NMe3、MeCN、Et3N，回流，40小时。
在Top1介导的DNA裂解测定中对所有新的茚并异喹啉衍生物进行试验。为此，将32P3’端标记的117-bp DNA片段用Top1在试验化合物的四个浓度下温育。在20％PAGE变性凝胶上分离DNA片段。基于对应Top1介导的DNA裂解片段的凝胶条带数量和强度的目测为Top1抑制活性赋值并相对于化合物1和4的Top1抑制活性进行评分。结果以半定量形式表示：0，未检测到活性；+，活性较弱；++，活性与化合物4类似；+++，活性比化合物4更强；++++，与1等效。不明确的评分(例如，介于两个值之间)用括号指定(例如，++(+)将介于++和+++之间)。图2中示出了代表性PAGE结果。如表1所示，2-OH茚并异喹啉8具有++(+)水平的良好Top1抑制活性。羟基转化为二甲氨基甲酸酯后，Top1抑制活性从++(+)(对于化合物8而言)增加到+++(对于化合物10而言)。在O-2位置引入乙酰基产生了化合物11，这也是具有++水平的活性的Top1毒物。随后，使几个疏水性取代基附接于O-2位置。在O-2位置分别具有脂肪族和芳香族取代基的化合物12和13，展示出降低的+水平的Top1抑制活性。发现在O-2位置具有烟酰部分的化合物14是具有+++水平的活性的前景Top1毒物。
发现O-3修饰的茚并异喹啉16-20的Top1抑制活性相对于苯酚9消失或显著降低，表明这些衍生物很可能作为前药起作用，因为尽管大大削弱了Top1抑制活性，但它们仍保持细胞毒性。另一方面，两种苯甲酸酯13和18比其各自的母体化合物的细胞毒性显著更低，并且均为弱Top1毒物，表明它们可能不充当前药。一般而言，O-2修饰的茚并异喹啉10-14是比其O-3修饰的对应物15-19更有效的Top1毒物。
图2中呈现了由喜树碱(1)、茚并异喹啉5和化合物10、11、13、14和20生成的Top1介导的DNA片段化图案。这些茚并异喹啉捕集Top1-DNA裂解复合物的序列偏好彼此相似，但图案与喜树碱不同，表明茚并异喹啉靶向不同于喜树碱的基因组。
在美国国家癌症研究所的60细胞系筛选(NCI60)中测试所有茚并异喹啉的抗增殖活性。以100、10、1、0.1和0.01μM浓度用试验化合物温育细胞48小时，然后用磺酰罗丹明B染料处理。记录光密度，并将其相对于对照的比率按照相对于试验化合物浓度的log10的生长百分比作图。通过在位于50％生长百分比上方和下方的点之间插值来计算对应50％生长抑制的浓度(GI50)。平均图中点(MGM)是由源自NCI收集的60个人癌细胞系的GI50值的估计平均值，其中在MGM计算期间，GI50值超出0.01-100μM试验范围的抗癌剂分别任意分配0.01和100μM的值。结果列于表1中。大多数新化合物对各种细胞系显示出显著效力，其中GI50在纳摩尔范围内，而化合物10、13和18在微摩尔范围内。同样，许多物质与单个人癌细胞系的GI50值低于标准NCI试验方案中使用的最低浓度(0.01μM)。烟酰衍生物14具有+++水平的良好Top1抑制活性以及良好的抗增殖活性，MGM值为0.158±0.065μM。一般而言，在观察到的细胞毒性等级次序与Top1的抑制之间明显缺乏相关性。例如，9、15-17和19的MGM细胞毒性值彼此非常接近，但Top1抑制活性的范围从+++(+)到0。这表明15-17和19水解在细胞内水解为相同的生物活性物质9。在8、11和12的情况下，假定的前药11和12的细胞毒性实际上比母体8强几乎一个数量级，这可能用11和12水解为8后，11和12相对于8的细胞渗透更有效来解释。
为了研究前药水解在细胞外而不是在细胞内发生的可能性，将化合物17添加到无细胞的细胞培养基中，并将混合物在37℃下温育。观察到相对缓慢地转化为母体苯酚9，99小时后转化率为22％。该结果表明前药被细胞摄取，然后在48小时细胞培养温育期间水解成苯酚。
设计并合成了一系列在2-和3-位被酯侧链取代的茚并异喹啉，以便可能作为前药进行部署。对于化合物10和14相对于8，观察到Top1抑制活性的略微改善。假定的前药的其余部分相对于Top1的活性低于其母体化合物。乙酸盐11和琥珀酸盐12相对于母体苯酚8的细胞毒性显著增强，这与代谢为母体茚并异喹啉后更有利的细胞摄取一致。许多衍生物尽管是无活性的或活性比母体药物显著更低的Top1毒物，但具有相似程度的非常有效的细胞毒性的事实表明它们作为母体化合物的前药起作用。LMP400的这些新前药类似物是临床开发的新型候选物。
实验部分
综述。溶剂和试剂购自商业供应商，并且无需任何进一步纯化即可使用。熔点使用具有Mel-Temp装置的毛细管测定而未校正。使用KBr球粒获得红外光谱。使用Perkin-Elmer1600系列或Spectrum One FTIR分光计记录IR光谱。使用具有QNP探针的Bruker ARX300分光计记录300MHz下的1H NMR光谱。在Finnegan-MATT LCQ Classic质谱仪上的PurdueCampus-Wide质谱中心进行ESIMS分析。在Baker-flex硅胶IB2-F板上进行分析薄层色谱法，并用短波紫外线和茚三酮染色使化合物显现。使用230-400目硅胶完成硅胶快速色谱法。使用5μM C18反相柱在Waters 1525二元HPLC泵/Waters 2487双重λ吸光度检测器系统上完成HPLC分析。通过反相C18HPLC，用UV检测器在254nm下估计化合物纯度，并且每种试验化合物的主峰面积≥合并总峰面积的95％。所有产率均指分离的化合物。
3-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-2-基二甲氨基甲酸酯(10)。在DMAP(0.200g)的存在下用二甲氨基甲酰氯(0.050g，0.522mmol)处理化合物8(0.100g，0.216mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物30小时。将混合物用CHCl3稀释至150mL的体积，用H2O(2x50mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用1％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的产物(0.060g，52％)：mp 268-270℃(dec)。IR(薄膜)2938,1718,1650,1508,1168,1031,863cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.28(s,1H),7.73(s,1H),7.38(s,1H),7.26(s,1H),7.04(s,1H),6.06(s,2H),4.57-4.52(t,J＝7.5Hz,2H),3.93(s,3H),3.69(s,4H),3.16(s,3H),3.03(s,3H),2.53(s,6H),2.01(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)536(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)536.2041(MH+)，C28H30N3O8计算值536.2033。HPLC纯度：98.83％(C-18反相，MeOH-H2O，90:10)。
乙酸3-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-2-基酯(11)。在DMAP(0.200g)的存在下用Ac2O(0.050g，0.45mmol)处理化合物8(0.093g，0.200mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物5小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x 50mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～30g)纯化，用1.25％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的标题化合物(0.052g，50％)：mp 272-274℃。IR(薄膜)2948,1770,1661,1514,1379,1029,866cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.26(s,1H),7.75(s,1H),7.40(s,1H),7.06(s,1H),6.07(s,2H),4.46-4.51(t,J＝7.8Hz,2H),3.93(s,3H),3.75(s,4H),2.52(s,6H),2.32(s,3H),1.99(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)507(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)507.1761(MH+)，C27H27N2O8计算值507.1767。HPLC纯度：96.34％(C-18反相，MeOH-H2O，85:15)。
琥珀酸3-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-2-基酯甲酯(12)。在DMAP(0.200g)的存在下用4-氯-4-氧代丁酸甲酯(0.050g，0.333mmol)处理化合物8(0.134g，0.288mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物4小时。将混合物用CHCl3稀释至150mL的体积，用H2O(2x 30mL)和饱和NaCl水溶液(80mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用1％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的产物(0.068g，41％)：mp 219-220℃。IR(薄膜)2931,1773,1658,1309,1125,1031,786cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.19(s,1H),7.70(s,1H),7.32(s,1H),6.96(s,1H),6.02(s,2H),4.39-4.44(t,J＝7.8Hz,2H),3.90(s,3H),3.74(s,7H),2.95-2.99(t,J＝7.2Hz,2H),2.75-2.79(t,J＝6.9Hz,2H),2.52(s,6H),1.93-1.98(m,2H)。ESIMS m/z(相对强度)579(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)579.1975(MH+)，C30H31N2O10计算值579.1979。HPLC纯度：99.05％(C-18反相，MeOH-H2O，90:10)。
苯甲酸3-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-2-基酯(13)。在DMAP(0.200g)的存在下用苯甲酰氯(0.050g，0.362mmol)处理化合物8(0.94g，0.201mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物27小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x25mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用2％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的产物(0.065g，57％)：mp 261-263℃(dec)。IR(薄膜)2342,1744,1650,1508,1308,1032,788cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.39(s,1H),8.15-8.22(m,2H),7.80(s,1H),7.64-7.67(m,1H),7.52-7.56(m,3H),7.07(s,1H),6.08(s,2H),4.57-4.52(t,J＝7.2Hz,2H),3.91(s,3H),3.67(s,4H),2.59(s,6H),2.07(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)569(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)569.1930(MH+)，C32H29N2O8计算值569.1924。HPLC纯度：96.56％(C-18反相，MeOH-H2O，80:20)。
烟酸3-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-2-基酯(14)。在EDC·HCl(0.160g，0.83mmol)和DMAP(270mg)的存在下用烟酸(0.200g，1.62mmol)处理化合物8(0.120g，0.26mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物3小时。将混合物用CHCl3稀释至120mL的体积，用H2O(2x60mL)和饱和NaCl水溶液(60mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用1.25％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的标题化合物(0.066g，44％)：mp 277-279℃(dec)。IR(薄膜)2956,1750,1508,1381,1272,1116,865cm-1；1H NMR(CDCl3)δ9.42(s,1H),8.89(s,1H),8.47-8.49(d,J＝8.1Hz,1H),8.41(s,1H),7.81(s,1H),7.47-7.52(m,1H),7.41(s,1H),7.08(s,1H),6.09(s,2H),4.51-4.56(t,J＝6.9Hz,2H),3.92(s,3H),3.67(s,4H),2.58(s,6H),2.07(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)570(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)570.1872(MH+)，C31H28N3O8计算值570.1876。HPLC纯度：95.84％(C-18反相，MeOH，100)。
2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基二甲氨基甲酸酯(15)。在DMAP(0.015g)的存在下用二甲氨基甲酰氯(0.031g，0.324mmol)处理化合物9(0.100g，0.216mmol)于氯仿(15mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物30小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x50mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用2.5％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到产物(0.081g，70％)：mp290-292℃。IR(薄膜)2960,2350,1870,1732,1508,1163,1032,863cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.01(s,1H),7.93(s,1H),7.26(s,1H),6.82(s,1H),6.09(s,2H),4.50(m,2H),3.98(s,3H),3.82(m,6H),3.14(s,3H),3.02(s,3H),2.61(m,4H),2.05(m,2H)；ESIMS m/z(相对强度)536(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)536.2037(MH+)，C28H30N3O8计算值536.2033。HPLC纯度：95.63％(C-18反相，MeOH-H2O，90:10)。
乙酸2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基酯(16)。在DMAP(0.025g，0.200mmol)的存在下用Ac2O(0.016g，0.15mmol)处理化合物9(0.047g，0.100mmol)于氯仿(20mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物3小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x50mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～30g)纯化，用1.25％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到标题化合物(0.035g，68％)：mp>350℃。IR(薄膜)2346,1773,1656,1508,1308,1115,670cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.10(s,1H),7.90(s,1H),7.43(s,1H),7.08(s,1H),6.09(s,2H),4.49(s,2H),3.98(s,3H),3.80(s,4H),2.58(s,6H),2.34(s,3H),2.05(m,2H)；ESIMS m/z(相对强度)507(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)507.1772(MH+)，C27H27N2O8计算值507.1767。HPLC纯度：95.26％(C-18反相，MeOH-H2O，90:10)。
琥珀酸2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基酯甲酯(17)。在DMAP(0.100g)的存在下用4-氯-4-氧代丁酸甲酯(0.050g，0.333mmol)处理化合物9(0.060g，0.129mmol)于氯仿(10mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物4小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x25mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用1.25％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到呈固体的产物(0.039g,53％)：mp>350℃。IR(薄膜)2348,1717,1650,1508,1116,670cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.05(s,1H),7.89(s,1H),7.42(s,1H),7.04(s,1H),6.07(s,2H),4.43-4.48(t,J＝7.5Hz,2H),3.96(s,3H),3.76(s,4H),3.65(s,3H),2.93-2.97(t,J＝6.9Hz,2H),2.74-2.78(t,J＝6.6Hz,2H),2.53(s,6H),1.99(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)579(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)579.1974(MH+)，C30H31N2O10计算值579.1979。HPLC纯度：97.00％(C-18反相，MeOH-H2O，80:20)。
苯甲酸2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基酯(18)。在DMAP(0.044g，0.366mmol)的存在下用苯甲酰氯(0.038g，0.275mmol)处理化合物9(0.85g，0.183mmol)于氯仿(15mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物24小时。将混合物用CHCl3稀释至50mL的体积，用H2O(2x25mL)和饱和NaCl水溶液(50mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用2.5％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到产物(0.062g，61％)：mp 316-318℃。IR(薄膜)2957,2348,1651,1559,1309,1116,864cm-1；1H NMR(CDCl3)δ8.20-8.27(m,2H),8.14(s,1H),8.03(s,1H),7.63-7.70(m,1H),7.50-7.56(m,2H),7.44(s,1H),7.08(s,1H),6.09(s,2H),4.50(s,2H),3.99(s,3H),3.80(s,4H),2.58(s,6H),2.05(s,2H)；ESIMSm/z(相对强度)569(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)569.1921(MH+)，C32H29N2O8计算值569.1924。HPLC纯度：96.75％(C-18反相，MeOH-H2O，85:15)。
烟酸2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基酯(19)。在DCC(0.075g，0.363mmol)和催化量的DMAP存在下用烟酸(0.061g，0.495mmol)处理化合物9(0.153g，0.33mmol)于氯仿(30mL)中的溶液。在室温下搅拌混合物6小时。将混合物用CHCl3稀释至100mL的体积，用H2O(2x60mL)和饱和NaCl水溶液(60mL)洗涤，用无水硫酸钠干燥并浓缩。将所得残余物通过快速柱色谱法(SiO2，～40g)纯化，用2.5％于CHCl3中的MeOH洗脱，得到标题化合物(0.097g，53％)：mp 274-276℃(dec)。IR(薄膜)2961,1749,1657,1504,1261,1033,864cm-1；1H NMR(CDCl3)δ9.41(s,1H),8.87(s,1H),8.45-8.48(d,J＝7.8Hz,1H),8.16(s,1H),8.04(s,1H),7.46(s,2H),7.10(s,1H),6.11(s,2H),4.52(m,2H),3.97(s,3H),3.80(s,4H),2.60(s,6H),2.07(s,2H)；ESIMS m/z(相对强度)570(MH+,100)；HRESIMS m/z(相对强度)570.1884(MH+)，C31H27N3O8计算值570.1876。HPLC纯度：95.53％(C-18反相，MeOH-H2O,85:15)。
硫酸氢2-甲氧基-6-(3-吗啉代丙基)-5,12-二氧代-6,12-二氢-5H-[1,3]间二氧杂环戊烯并[4',5':5,6]茚并[1,2-c]异喹啉-3-基酯(20)。在室温氩气下将SO3·NMe3(0.28g，2.016mmol)与Et3N(0.77mL，4.032mmol)的混合物添加到化合物9(0.156g，0.336mmol)于无水MeCN(8mL)中充分搅拌的混合物中。在氩气下回流加热反应混合物40小时。将反应混合物冷却至室温，轻轻倒出并减压浓缩。向硅胶柱(洗脱剂1-20％MeOH-CHCl3)施加两次粗产物。浓缩含目标化合物的级分，并通过制备硅胶TLC(2mm，CH3OH-CHCl3，1:5)获得目标化合物20(0.094g，52％)：mp 283-285℃(dec)。1H NMR(DMSO,300MHz)9.42(s,1H),8.24(s,1H),7.91(s,1H),7.55(s,1H),7.13(s,1H),6.21(s,2H),4.46(m,2H),3.88(s,3H),3.55(s,4H),3.07-3.11(m,2H),2.37(s,4H),1.90(m,2H)；ESIMS m/z(相对强度)阴离子543.1[(M–H+)–,100]；HRESIMS m/z(相对强度)543.1077[(M–H+)–]，C25H23N2O10S计算值543.1073。HPLC纯度：96.67％(C-18反相，MeOH-H2O，90:10)。
拓扑异构酶I介导的DNA裂解反应。如先前所述，从杆状病毒中纯化人重组Top1(Morrell,A.等，J.Med.Chem.2007,50,2040-2048)。除DNA底物外，如先前所报道，准备DNA裂解反应(Strumberg,D.等，J.Med.Chem.1999,42,446-457)。简言之，采用涵盖先前在来自pBluescript SK(–)噬菌粒DNA的161-bp片段中鉴定的Top1裂解位点的117-bp DNA寡核苷酸(Integrated DNA Technologies)。该117-bp寡核苷酸含单个5’-胞嘧啶悬突，在含0.5个单位DNA聚合酶I(Klenow片段，New England BioLabs)的反应2缓冲液(50mM Tris-HCl，pH8.0，100mM MgCl2、50mM NaCl)中，用[α-32P]dGTP通过补齐(fill-in)反应对5’-胞嘧啶悬突进行3’-末端标记。使用迷你Quick Spin DNA柱(Roche,Indianapolis,IN)去除未掺入的[32P]dGTP，并收集含3’-末端标记的DNA底物的洗脱液。在25℃下，在不同浓度化合物的存在下，将大约2nM放射性标记的DNA底物用重组Top1在20μL反应缓冲液[10mM Tris-HCl(pH7.5)、50mM KCl、5mM MgCl2、0.1mM EDTA和15μg/mL BSA]中温育20分钟。通过添加SDS(0.5％最终浓度)，接着添加两个体积的负载染料(80％甲酰胺、10mM氢氧化钠、1mM EDTA钠、0.1％二甲苯蓝和0.1％溴酚蓝)来终止反应。各反应混合物的等分试样进行20％变性PAGE。干燥凝胶并使用磷成像仪和ImageQuant软件(Molecular Dynamics)显现。为简单起见，如先前在161-bp片段中所述，为裂解位点编号。
细胞培养基中化合物17的稳定性。RPMI 1640培养基购自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO)。在37℃下用RPMI 1640培养基温育化合物17(10μM)。99小时后，从温育混合物取等分试样并在使用LC-MS(Waters,Germany)分析之前进行过滤。流动速率为0.75mL/分钟并且用DAD在280nm下记录洗脱液。
分子建模。制备用于对接的Top1晶体结构，并如先前所述，验证对接协议(Strumberg,D.等，J.Med.Chem.1999,42,446-457)。使用Top1-DNA-MJ238晶体结构(PDB代码1SC7)中的配体作为结合口袋的中心，限定用于对接的三元复合物配体心形坐标(x＝21.3419，y＝-3.9888，z＝28.2163)。然后去除配体。在SYBYL中构建待建模的茚并异喹啉。使用SYBYL原子分型指定原子类型。加氢，并使用MMFF94s力场与MMFF94电荷、距离依赖性介电函数和0.01kcal mol-1 能量梯度收敛性判别准则，通过共轭梯度法将配体最小化。使用GOLD 3.2以默认参数将每个配体对接到突变体晶体结构中，并如上所述通过晶体结构限定坐标。检查每个配体的前四种姿势(pose)。将这些配体排名最高的姿势合并到晶体结构中，随后使用标准Powell方法，MMFF94s力场和MMFF94电荷，距离依赖性介电函数和0.05kcal mol-1 能量梯度收敛性判别准则使整个复合物进行最小化。在能量最小化期间，使配体和配体周围的球体移动，而该球体外部的结构被冻结在聚集体中。
本领域的技术人员将认识到，可对以上描述的具体实施方式做许多修改。实施方式不应限于描述的特定限制。其它实施方式也是可能的。
虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但应适当地将本发明视为说明性而非限制性，应理解仅显示和描述了某些实施方案并且期望保护属于本发明精神范围内的所有变化和修改。其意图是本发明的方法和装置的范围应由下述权利要求定义。然而，必须理解的是，在不脱离其精神或范围的情况下，本公开可以以不同于具体解释和说明的方式实施。本领域的技术人员应该理解，在不脱离以下权利要求中所定义的精神和范围的情况下，可以在实践权利要求时采用本文描述的实施方案的各种替代方案。

Claims (21)

1.一种具有下式的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R2为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
并且
R3为
2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式：
其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
3.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式：
其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
4.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式：
其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
5.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式：
其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
6.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式：
其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
7.一种具有下式的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中：
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；
R3为并且
R4为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C8环烷基酰胺、C1-C6烷基酰胺、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中R4为甲基。
9.根据权利要求7所述的化合物，其中R4为苯基。
10.根据权利要求7所述的化合物，其中R4为3-吡啶基。
11.根据权利要求7所述的化合物，其中R4为–CH2CH2COOCH3。
12.根据权利要求7所述的化合物，其中R4为–N(CH3)2。
13.一种具有下式的化合物：
或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，其中
R1为C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C8环烷基、C1-C8环烯基、C1-C8杂环(杂环型)、C1-C6卤代烷基、C1-C6卤代烯基、C1-C6氰烷基、C1-C6氰烯基、芳基、杂芳基、经任选取代的芳基或经任选取代的杂芳基；并且
R3为
14.一种药物组合物，其包含权利要求1所述的化合物，或其药学上可接受的盐，连同一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
15.一种药物组合物，其包含根据权利要求7所述的化合物，或其药学上可接受的盐，连同一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
16.一种药物组合物，其包含根据权利要求13所述的化合物，或其药学上可接受的盐，连同一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
17.一种药物组合物，其包含根据权利要求1、7或13所述的化合物，结合相同或不同作用模式的一种或多种其它治疗活性化合物以及一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂。
18.一种用于治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的所述患者施用治疗有效量的根据权利要求1所述的化合物的步骤。
19.一种用于治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的所述患者施用治疗有效量的根据权利要求7所述的化合物的步骤。
20.一种用于治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的所述患者施用治疗有效量的根据权利要求13所述的化合物的步骤。
21.一种用于治疗癌症患者的方法，所述方法包括向需要缓解所述癌症的所述患者施用治疗有效量的根据权利要求1、7或13所述的化合物结合相同或不同作用模式的一种或多种治疗活性化合物的步骤。
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