CN113024557B

CN113024557B - 一种Peganumine A生物碱结构简化物及其应用

Info

Publication number: CN113024557B
Application number: CN202110233294.2A
Authority: CN
Inventors: 王胜正; 兰杼煊; 周翼鹏; 赵鹏帅; 张基泉; 崔敏萱; 贺优优; 卓振建
Original assignee: Fourth Military Medical University FMMU
Current assignee: Fourth Military Medical University FMMU
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2041-03-03
Also published as: CN113024557A

Abstract

本发明公开了一种Peganumine A生物碱结构简化物、立体异构体或其药用盐，结构如以下通式所示：

。本发明提供的Peganumine A生物碱的结构简化物，对肝癌HepG2、肺癌A549和肠癌HCT116均产生了较为明显的增殖抑制作用，部分化合物的抗肿瘤活性强于文献报道的Peganumine A抗肝癌HepG2活性。

Description

一种Peganumine A生物碱结构简化物及其应用

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种Peganumine A生物碱结构简化物及其盐、制备方法和应用。

背景技术

Peganumine A是一种β-咔啉类生物碱。据文献Org Lett 2014,16,4028-4031报道，Peganumine A具有广谱的抗肿瘤活性，如对白血病细胞HL-60、乳腺癌细胞MCF-7、前列腺癌细胞PC-3和肝癌细胞HepG2的IC₅₀分别为5.8、8.5、40.2和55.4μM。但该生物碱存在来源有限、分离提取困难、水溶性差、全合成难度大和抗肿瘤活性有待进一步提高等科学问题(Org Lett 2014,16,4028-4031；J Am Chem Soc 2016,138,11148-11151)，限制了其开发成药，需对其进行结构优化，进一步提高其抗肿瘤活性与成药性。结构简化策略是天然产物进行结构优化的一种重要策略。通过对天然产物进行结构的瘦身，去除不必要的化学基团，降低其分子量，有助于简化合成难度、提高水溶性、克服来源有限等缺陷，有助于改善药代动力学性质，提高成药性。应用结构简化策略，已有多个来源于天然产物的药物成功上市。如对吗啡进行结构简化，开发上市的镇痛药物左啡诺、非那唑辛、芬太尼等表现更强的镇痛效果，且成瘾性大幅降低。此外，源于天然产物经结构简化成功开发上市的药物还有伏立诺他、芬戈莫德、双环醇、艾瑞布林等。以上实例充分证明：对天然产物进行结构简化，去除不必要的化学基团，进一步提高活性、降低毒性，有助于阐明其基本的药效基团，改善理化性质和药代动力学性质，提高成药性。

前期研究中，发明人首次提出将天然产物的结构化繁为简，在保留活性的同时提高其成药性(Chem Rev 2019,119,4180-4220)。发明人系统归纳整理了天然产物结构简化的实例，并分析总结出结构简化的原则、方法和策略。这些理论填补了该领域的空白，对于天然产物进行结构改造，提高成药性，进而开发新药具有很强的指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种Peganumine A生物碱结构简化物或其药用盐，此类化合物具有全新的骨架结构和较强的抗肿瘤活性，能够作为抗肿瘤药物使用。

本发明的第二个目的是提供一种所述Peganumine A生物碱结构简化物在制备抗肿瘤药物中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种Peganumine A生物碱结构简化物、立体异构体或其药用盐，结构如以下通式所示：

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立的选自氢、卤素(氟、氯、溴、碘)、羟基、硝基、氰基、支链或直链的C1～C10烷基、直链或支链的C1～C10烷氧基、支链或直链的全氟C1～C10烷基、支链或直链的全氟C1～C10烷氧基、

n为0～6的正整数。

较优选的，所述通式I或II中：R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立的选自氢、氟、氯、溴、碘、羟基、硝基、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、

n为1或2。

最优选的，所述Peganumine A生物碱结构简化物、立体异构体或其药用盐的结构选自以下结构的一种：

本发明的第二方面提供了一种所述Peganumine A生物碱结构简化物、立体异构体或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

所述Peganumine A生物碱的结构简化物优选为化合物I-14。

所述肿瘤为肺癌、肠癌或肝癌。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明提供的Peganumine A生物碱的结构简化物，对肝癌HepG2、肺癌A549和肠癌HCT116均产生了较为明显的增殖抑制作用，部分化合物的抗肿瘤活性强于文献报道的Peganumine A抗肝癌HepG2活性。如化合物I-14总体表现最优的抗肿瘤活性，对肺癌A549、肝癌HepG2和肠癌HCT116的半数抑制浓度IC₅₀都低于35μM，优于文献报道的Peganumine A抗肝癌HepG2活性(IC₅₀＝55.4μM)及顺铂的抗HepG2活性(IC₅₀＝13.8μM)，可作为抗肿瘤的先导结构进行更加深入的研究。本发明提供的化合物具有全新的骨架结构，含有羟基、氨基等基团，有利于进一步地快速衍生化；较前期研究成果相比，这些化合物具有全新的骨架结构，具有更小的分子量和更优的成药性；而且这类化合物具有较强的抗肿瘤活性，可以进行抗肿瘤药物的开发。

本发明提供的合成方法，合成路线简单，合成原料易得、合成方法容易实现。

本发明提供的Peganumine A生物碱的结构简化物的可药用盐在制备抗癌药物制剂中的应用，能够为临床治疗提供更多的选择。

本发明提供的Peganumine A生物碱的结构简化物，该结构简化物与Peganumine A相比，具有更简便的化学合成路线，部分衍生物表现更优异的体外抗肿瘤活性。

附图说明

图1是化合物II-1的H-H NOESY图谱示意图。

图2是化合物II-2的H-H NOESY图谱示意图。

图3是化合物I-14通过肠癌HCT116裸鼠移植瘤模型的体内抗肿瘤药效验证的结果示意图，左图为化合物I-14抑制裸鼠体内移植瘤模型的瘤体积的结果示意图，右图为化合物I-14对于裸鼠体内移植瘤模型的裸鼠的体重影响的结果示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1～18制备的化合物的化学结构式、¹H-NMR和HRMS数据详见表1：

表1本发明部分优选化合物的¹H-NMR和HRMS数据

实施例1

化合物I-1的合成

第一步，中间体2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-1-羧酸的制备(化合物3)

参照文献报道的方法(Organic Letters,2014,16,4194-4197)制备，在50 ml水中，加入色胺即化合物1(1.0g，6.24 mM)和乙醛酸即化合物2(0.47 g，6.3 mM)，室温搅拌反应2小时，得到白色沉淀，抽滤并真空干燥，得到化合物3，白色固体1.05 g，收率为77.8％。

第二步，中间体6,7-二甲氧基-3,4-二氢异喹啉的制备(化合物5)

在2 ml DMSO中，加入6,7-二甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉即化合物4(0.1 g，0.52mM)和2-碘酰基苯甲酸(IBX，0.15 g，0.52 mM)，在DMSO中室温反应1小时。反应完全后，加入饱和的NaCl水洗，乙酸乙酯萃取3次，蒸干乙酸乙酯层，得到6,7-二甲氧基-3,4-2H异喹啉即化合物5，棕色固体。

第三步，目标化合物I-1的制备

在5 ml DCM中，依次加入化合物3(51.2 mg，0.24 mM)、化合物5(46 mg，0.24mM)、二异丙基乙胺(49mg，0.38mM)和丙基磷酸酐(T₃P，95mg，0.3mM)，室温搅拌反应过夜。反应完全后，柱层析分离纯化(二氯甲烷：甲醇＝100:2)，得到目标化合物I-1，白色固体32mg，收率为34％。

实施例2

按照实施例1的方法步骤制备，第一步的原料改为化合物6，第二步和第三步按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-2，白色固体28mg，收率为27％。

实施例3

按照实施例1的方法步骤制备，第一步的原料改为化合物8，第二步和第三步按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-3，白色固体45mg，收率为45％。

实施例4

按照实施例1的方法步骤制备，相应原料替换为化合物10、化合物12。

得到化合物I-4，白色固体32 mg，收率为37％。

实施例5

化合物I-5按照实施例1的方法第三步制备，化合物9按照实施例3的方法制备，化合物13按照实施例4的方法制备。

得到化合物I-5，白色固体38 mg，收率为44％。

实施例6

化合物I-6按照实施例1的方法制备，化合物9按照实施例3的方法制备，化合物15按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-6，白色固体18mg，收率为18％。

实施例7

化合物I-7按照实施例1的方法制备，采用原料为化合物16。

得到化合物I-7，白色固体34mg，收率为36％。

实施例8

化合物I-8按照实施例1的方法制备，采用原料为化合物18。

得到化合物I-8，白色固体40mg，收率为42％。

实施例9

化合物I-9按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-9，白色固体24mg，收率为25％。

实施例10

化合物I-10按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-10，白色固体28mg，收率为27％。

实施例11

化合物I-11按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-11，白色固体24mg，收率为25％。

实施例12

化合物I-12按照实施例1的方法制备，采用原料化合物22制备化合物23。

得到化合物I-12，白色固体30mg，收率为28％。

实施例13

化合物I-13按照实施例1的方法制备，采用原料化合物24制备化合物25。

得到化合物I-13，白色固体32mg，收率为30％。

实施例14

化合物I-14按照实施例1的方法制备，采用原料化合物26制备化合物27。

得到化合物I-14，白色固体35mg，收率为31％。

实施例15

化合物I-15按照实施例1的方法制备，采用原料化合物28制备化合物29。

得到化合物I-15，白色固体42mg，收率为44％。

实施例16

化合物I-16按照实施例1的方法制备，采用原料化合物30制备化合物31。

得到化合物I-16，白色固体32mg，收率为36％。

实施例17

化合物I-17按照实施例1的方法制备。

得到化合物I-17，白色固体34 mg，收率为32％。

实施例18

化合物II-1和化合物II-2的制备：

在5 ml二氯甲烷中，加入化合物3(51 mg，0.24 mM)、化合物32(31 mg，0.24 mM)、二异丙基乙胺(DIPEA)(49 mg，0.38 mM)和丙基磷酸酐(T₃P)(95 mg，0.3 mM)，室温搅拌反应2天，反应完全后，柱层析分离纯化(洗脱剂为二氯甲烷:甲醇＝100:2)，得到化合物II-1和化合物II-2，化合物II-1是白色固体16 mg，收率为20％。化合物II-2是白色固体18 mg，收率为23％。通过H-H NOESY图谱判断化合物II-1的相对构型如II-1结构所示，图1是化合物II-1的H-H NOESY图谱示意图。通过H-H NOESY图谱判断化合物II-2的相对构型如II-2结构所示，图2是化合物II-2的H-H NOESY图谱示意图。

实施例19

本发明化合物的体外抗肿瘤活性试验

对本发明实施例1～18制备的化合物进行了肿瘤细胞增殖抑制试验，试验方法采用常规的CKK-8法。

细胞株选用肺癌A549、肝癌HepG2、肠癌HCT116，均购自上海市医药工业研究院。首先测试了化合物在单浓度50μM条件下，对肿瘤细胞的抑制率，若抑制率大于50％，则进行浓度梯度实验，计算半数抑制浓度IC₅₀。

培养液为DMEM+10％NBS+双抗。

样品液配制：待测化合物用DMSO(Merck)溶解后，配成浓度为10 mM的母液。用培养基稀释母液，配成药物的最终浓度分别为100μM、50μM、25μM、12.5μM、6.25μM和3.125μM。

将抗肿瘤化合物顺铂和阿霉素以同样的条件配成对照品溶液。

96孔板每孔加入浓度为8×10⁴个/mL的细胞悬液100μL，即8000个细胞/孔，置37℃、5％CO₂培养箱内。24小时后，上层培养液吸掉，加入含有样品的培养液和对照品液，100μL/孔，37℃作用72小时。每孔加入CKK-8 10μL，置培养箱内，作用1小时后用MK-2全自动酶标仪测570nm OD值，计算半数抑制浓度IC₅₀。

部分优选化合物的抗肿瘤活性详见表2。

表2本发明部分化合物对肿瘤细胞的半数抑制浓度IC₅₀(单位：μM)

^a 50 μM (％)为在化合物浓度为50 μM条件下对肿瘤细胞的抑制率。

结果显示，本发明的化合物总体表现出广谱、中等的体外抗肿瘤活性。其中化合物I-14总体表现最优的抗肿瘤活性，对肺癌A549、肝癌HepG2和肠癌HCT116的半数抑制浓度IC₅₀分别为32.38μM、29.81μM和11.99μM，优于文献报道的Peganumine A的抗肿瘤活性(对HepG2的IC₅₀为55.4μM)。此外，化合物I-14对肠癌HCT116的抑制活性要优于顺铂(对HCT116的IC₅₀为13.8μM)，可作为抗肿瘤的先导结构进行更加深入的研究。此外，本发明的化合物含有羟基、吲哚氮等易于衍生化的基团，便于快速衍生化，发现活性优良的抗肿瘤先导化合物。

实施例20

通过肠癌HCT116裸鼠移植瘤模型，验证化合物I-14的体内抗肿瘤药效，阳性对照选取拓扑替康TPT。

样品液配制：根据体外活性数据用生理盐水配制成溶液(如果样品溶解性不好，可用少量吐温80助溶)。

实验动物：BALB/C雄性裸鼠(SPF级，体重18～20g)购自中科院上海实验动物中心，每组6只动物。

试验方法：取生长良好的肿瘤组织，用生理盐水以匀浆法制备成细胞悬液(1-2×10⁷个/mL)，每只小鼠腋皮下接种0.2mL，随机分组，设生理盐水对照组，测试化合物组和阳性对照组，接种后10日起给药。化合物I-14通过腹腔注射给药，剂量为2mg/kg，1次/天，连续给药5天。TPT(0.5mg/kg/天)同样连续给药5天。肿瘤的生长和裸鼠的体重每4天记录一次。接种后26日脱颈处死动物，解剖取瘤块，称瘤重。结果判定根据以下公式：

肿瘤抑制率％＝(对照组平均瘤重－给药组平均瘤重)/对照组平均瘤重×100％。

如图3所示，图3是化合物I-14通过肠癌HCT116裸鼠移植瘤模型的体内抗肿瘤药效验证的结果示意图，左图为化合物I-14抑制裸鼠体内移植瘤模型的瘤体积的结果示意图，右图为化合物I-14对于裸鼠体内移植瘤模型的裸鼠的体重影响的结果示意图。从图中可以看出，化合物I-14能够有效裸鼠体内移植瘤的生长，体内抑瘤率为50.83％，低于拓扑替康TPT的体内抑瘤率(72.34％)。但与拓扑替康相比，化合物I-14对裸鼠的体重影响较小，表明该化合物的毒性较小。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims

1.一种Peganumine A生物碱结构简化物或其药用盐，其特征在于，所述Peganumine A生物碱结构简化物的结构选自以下结构的一种：

2.一种权利要求1所述的Peganumine A生物碱结构简化物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

3.根据权利要求2所述的Peganumine A生物碱结构简化物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，所述Peganumine A生物碱的结构简化物为化合物I-14，结构如下：

4.根据权利要求2所述的Peganumine A生物碱结构简化物或其药用盐在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，所述肿瘤为肺癌、肠癌或肝癌。