楊珍珍,徐峰,陳紅云,陳曉芳
(臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院,浙江 臺(tái)州 318000)
1,3,5-三嗪類衍生物因具有廣泛的生物活性(如抗菌活性[1-2]、抗錐蟲活性、抗炎活性[3]、抗逆轉(zhuǎn)錄病毒活性[4]、細(xì)胞毒活性[5]和血管新生抑制活性[6]等)而備受關(guān)注。近年來(lái),特別是其抗癌活性引起了學(xué)者們的廣泛研究[7-9]。如Moon 等[7]發(fā)現(xiàn)化合物2-環(huán)己基氨基-4-(4-甲氧芐基氨基)-6-(3,4-二甲氧基芐基氨基)-1,3,5-三嗪可作為異種微管解聚的化學(xué)實(shí)體,對(duì)U937 細(xì)胞具有強(qiáng)效的生長(zhǎng)抑制作用(GI50=1 μmol/L)。Zheng 等[8]發(fā)現(xiàn)化合物2-苯基氨基-4-(4-甲氧苯基氨基)-6-嗎啉基-1,3,5-三嗪對(duì)結(jié)腸直腸癌(CRC)細(xì)胞株HCT-116 具有顯著的抑制活性(IC50=0.76 μmol/L),體內(nèi)抗腫瘤及代謝動(dòng)力學(xué)研究表明,該化合物極有希望成為進(jìn)一步開發(fā)抗腫瘤藥物新的化學(xué)實(shí)體。Baindur 等[9]研究發(fā)現(xiàn),化合物2-羥基-4,6-二胺-1,3,5-三嗪是一類新的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2(VEGF-R2)酪絡(luò)氨酸激酶的強(qiáng)效抑制劑,在體外酶抑制濃度達(dá)到納摩爾級(jí)(IC50=18 nmol/L)。因此,1,3,5-三嗪骨架類的衍生物在抗腫瘤活性中具有客觀的應(yīng)用前景,但此方面研究國(guó)外較熱,國(guó)內(nèi)才剛剛起步。
1,2,4,5-四嗪是一類重要的富含氮元素的雜環(huán)化合物,具有多種生理活性,如抗病毒[10]、抗菌[11]、抗炎[12]等。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),一些含有氨基1,2,4,5-四嗪類化合物具有潛在的抗腫瘤活性[13-15],因而此類化合物的研究日益受到重視。
本課題組在前階段已經(jīng)合成了一系列6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-3-肼基-1,2,4,5-四嗪類化合物[16-17],在此基礎(chǔ)上,根據(jù)骨架拼接原理,我們期望將1,2,4,5-四嗪環(huán)與1,3,5-三嗪拼接后,形成一種結(jié)構(gòu)新穎的含三嗪環(huán)的四嗪類化合物,并對(duì)其進(jìn)行體外抗腫瘤活性的檢測(cè)。以3,6-二(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪(1)為起始原料,將其制備成肼基均四嗪(2),再與三聚氯氰和芳胺反應(yīng),得到6-[2-(1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基]-1,3,5-三嗪類化合物(3)。
三聚氯氰、碳酸鉀、二氧六環(huán)、乙酸乙酯、無(wú)水硫酸鎂均為分析純;肼基四嗪(1)根據(jù)文獻(xiàn)[16]合成。
XRC-1 熔點(diǎn)儀;Nicolex FTIR-170 紅外光譜儀;Brucker AC400 (400 MHz)核磁共振儀(以TMS 為內(nèi)標(biāo));HP5989A 型質(zhì)譜儀;Thermo Finnigan Flash EA1112 元素分析測(cè)定儀。
工藝路線如下:
1.2.1 6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-3-肼基-1,2,4,5-四嗪(2)的合成 根據(jù)文獻(xiàn)工藝[16],總收率為54.7%,熔點(diǎn)135 ~137 ℃(文獻(xiàn)值[16]135 ~137 ℃)。
1.2.2 6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-1,3,5-三嗪-2-胺類化合物的合成(3) 將三聚氯氰(0.23 g,1.25 mmol)、碳酸鉀(0.51 g,3.7 mmol)加入二氧六環(huán)30 mL 中,攪拌,降溫至-5 ℃,開始緩慢滴加混合溶液[將6-(3,5-二 甲 基-1H-吡 唑-1-基)-3-肼 基-1,2,4,5-四 嗪(0.26 g,1.25 mmol)溶于二氧六環(huán)20 mL 的混合溶液],滴加過(guò)程中控制反應(yīng)溫度-5 ~0 ℃。滴加完畢后,控制溫度在2 ~5 ℃,繼續(xù)攪拌反應(yīng)2 h。反應(yīng)結(jié)束后,向反應(yīng)液中加入相應(yīng)的胺2.5 mmol,加熱升溫至100 ℃,回流反應(yīng)3 ~10 h。反應(yīng)結(jié)束后,開始冷卻,抽濾,除去體系中的固體物質(zhì),濾液減壓蒸餾除溶劑二氧六環(huán)。加入乙酸乙酯20 mL,并用飽和氯化鈉水溶液(3 ×30 mL)洗滌,收集有機(jī)層,加入無(wú)水硫酸鎂進(jìn)行干燥,抽濾,減壓蒸除溶劑,得到粗品。粗品經(jīng)過(guò)層析柱提純,用正己烷∶乙酸乙酯=1∶1 的混合溶液進(jìn)行洗脫,得到化合物(3)。
6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-二(2-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3a):黃色固體,產(chǎn)率91. 0%,m.p. 173 ~175 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 403,3 362,2 932,1 574,1 512,1 457,1 432,1 248,1 076,1 026,969,745。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:7.53 (s,2H,Ar),6.83 ~6.99(m,6H,Ar),6.01[s,1H,C(CH3)CH—],3. 04 (s,6H,OCH3),2. 51 (s,3H,N—C(CH3)CH),2. 36 (s,3H, N C—CH3)。MS(EI):m/z(%):528(M+,20),378(15),347(75),332(10),307(30),275(10),231(100),216(10),201(8),174(8),159(10)。理論值C24H25-N13O2:C54.64,H4.78,N34.52;實(shí)測(cè)值C54.60,H 4.86,N34.66。
6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-二間甲苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3b):橘紅色固體,產(chǎn)率82.4%,m.p. 124~126 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 384,2 923,1 578,1 515,1 488,1 416,1 384,1 079,972,807。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:7.10 ~7.36(m,4H,Ar),6.98(t,2H,J =7.6 Hz,Ar),6.81 (d,2H,J =7.6 Hz,Ar),5. 95 [s,1H,—C(CH3)CH—],2. 35 [s,3H,N—C(CH3]CH],2. 28 (s,3H, N C—CH3),2. 12 (s,6H,m-ph-CH3)。MS (EI):m/z(%):495(M+,18),396(5),346(53),305(20),248(15),215(100),158(15),132(13)。理論值C24H25N13:C58.17,H5.09,N36.75;實(shí)測(cè)值C58.22,H5.15,N36.59。
6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-(4-氟-3-氯苯基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3c):橘紅色固體,產(chǎn)率77.5%,m. p.135 ~137 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 286,2 960,1 581,1 497,1 405,1 263,1 213,1 079,970,870,807。1H NMR (CDCl3,400 MHz)δ:7.41(d,J =7.6 Hz,2H,Ar),7.11 (d,J =7. 6 Hz,2H,Ar),6. 88 (m,2H,Ar),6.01[s,1H,—C(CH3)CH—],2.41[s,3H,N—C(CH3)CH ],2. 23 (s,3H, N C —CH3)。MS(EI):m/z(%):572(M+,20),422(60),382(35),324(15),253(100),238(10),196(20),170(18)。理論值C22H17Cl2F2N13:C46.17,H2.99,N31.81;實(shí)測(cè)值C46.30,H3.11,N31.90。
6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-二鄰氯苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3d):橘紅色固體,產(chǎn)率77.7%,m. p.202~204 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 245,2 957,1 573,1 498,1 437,1 412,1 384,1 303,1 080,957,807。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:8. 31 (d,2H,J =8.4 Hz,Ar),7.34 ~7.37 (m,4H,Ar),6.98 (t,2H,J=8.4 Hz,Ar),6.01 [s,1H,—C(CH3)CH—],2.44 [s,3H,N—C(CH3)CH],2. 28(s,3H,NC—CH3)。MS(EI):m/z(%):535(M+,15),421(25),386(43),351(100),311(25),288(17),275(25),235(87),178(33),158(22)。理論值C22H19-Cl2N13:C49. 26,H3. 57,N33. 95;實(shí)測(cè)值C49. 44,H3.60,N33.87。
6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-二芐基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3e):橘紅色固體,收率為92.1%,m.p. 224 ~226 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 251,3 117,1 633,1 552,1 493,1 407,1 350,1 295,1 078,983,799。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:7. 23 ~7. 30(m,10H,Ar),6.08[s,1H,—C (CH3)CH—],4. 55 (s,4H,PhCH2),2.50[s,3H,N—C(CH3)CH],2.28(s,3H, N C—CH3)。MS (EI):m/z(%):495(M+,18),325(90),314(3),234(15),220(8),198(3),185(4),131(25),106(100),91(100)。理論值C24-H25N13:C58. 17,H5. 09,N36. 75;實(shí)測(cè)值C58. 22,H5.15,N36.59。
N2,N4-二芐基-6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-N2,N4-二甲基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3f):橘紅色固體,產(chǎn)率62.7%,m.p.116 ~118 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 392,3 027,2 924,1 574,1 513,1 452,1 398,1 354,1 246,1 076,969,866,807。1H NMR (CDCl3,400 MHz)δ:6.98 ~7. 33 (m,10H,Ar),6. 11 [s,1H,—C (CH3)CH —],4.73 (s,4H,2CH2),2.96 [s,6H,2—N(CH3)2],2.52[s,3H,N—C(CH3)CH],2.23(s,3H, N C —CH3)。MS (EI):m/z(%):523(M+,30),374(85),359(55),333(17),319(15),303(13),283(25),214(14),145(15),120(57),91(100)。理論值C26H29N13:C59.64,H5.58,N34.78;實(shí)測(cè)值C59.72,H5.54,N34.82。
N2,N2,N4,N4-四芐基-6-(2-(6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺(3g):紅色固體,產(chǎn)率73.1%,m.p.169~173 ℃。IR(KBr)/cm-1:3 361,3 189,3 026,2 924,1 578,1 530,1 495,1 363,1 253,1 079,970,697。1H NMR (CDCl3,400 MHz)δ:7. 00 ~7. 36(m,20H,Ar),6. 13[s,1H,—C(CH3)CH—];4.68(s,8H,phenyl—CH2),2. 50 [s,3H,—N—C(CH3)CH],2. 40(s,3H, N C—CH3)。MS(EI):m/z(%):676(M+,30),498(30),435(100),395(45),303(25),131(15),106(13),91(100)。理論值C38H37N13:C67.54,H5.52,N26.94;實(shí)測(cè)值C67.44,H5.50,N27.10。
在合成目標(biāo)化合物(3)的過(guò)程中,首先將化合物(2)與三聚氯氰低溫下反應(yīng),防止多取代產(chǎn)物的生成。反應(yīng)完全后,再加入芳胺,回流反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物(3)。對(duì)反應(yīng)過(guò)程中催化劑的使用進(jìn)行初步探索,我們以合成(3a)為候選實(shí)驗(yàn),其他條件不變的情況下,分別采用氫氧化鈉、碳酸鉀、三乙胺和吡啶作為催化劑進(jìn)行篩選,發(fā)現(xiàn)氫氧化鈉作為催化劑,對(duì)四嗪環(huán)具有較大的破壞作用,使得目標(biāo)產(chǎn)物(3)的產(chǎn)率很低(25%),而三乙胺和吡啶作為催化劑,發(fā)現(xiàn)其能與原料三聚氯氰低溫下就能快速發(fā)生反應(yīng),因而選擇碳酸鉀作為最終的催化劑。
將合成的化合物(3)進(jìn)行體外抗腫瘤活性檢測(cè)。測(cè)試方法采用四氮唑鹽還原法(MTT 法),選用體外人絨毛膜癌細(xì)胞株Bewo、子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞株Ishikawa、人肺癌細(xì)胞株A549、人乳腺癌細(xì)胞株MCF-7、人白血病細(xì)胞株HL-60 的測(cè)試,作用時(shí)間為72 h,結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 化合物(3)體外抗癌測(cè)試結(jié)果(IC50,μmol/L)Table 1 Antitumor measurement result of compounds 3
由表1 可知,順鉑對(duì)Bewo、Ishikawa、A549、MCF-7、Hela 的細(xì)胞有很好的抑制作用,其IC50分別為52.02,29.93,46.06,21.60,3.27 μmol/L。而相對(duì)于順鉑對(duì)上述腫瘤細(xì)胞的抑制作用,本發(fā)明的大部分化合物具有一定的腫瘤細(xì)胞抑制作用,其中部分化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的抑制作用,如(3b)對(duì)Ishikawa 的抑制作用(17.27 μmol/L)強(qiáng)于順鉑(29.93 μmol/L);(3d)和(3f)對(duì)A549 的抑制作用分 別 為 IC50為7. 66,20. 80 μmol/L,比 順 鉑(46.06 μmol/L)還要強(qiáng)。
(1)本文以3,6-二(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪為原料,先合成3-肼基-1,2,4,5-四嗪(2),再與三聚氯氰和芳胺反應(yīng),得到6-[2-(1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基]-1,3,5-三嗪類化合物(3),反應(yīng)結(jié)果顯示,當(dāng)參與反應(yīng)的胺是脂肪胺時(shí),得到的是4-氯-6-[2-(1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基]-1,3,5-三嗪-2-胺類化合物;當(dāng)參與反應(yīng)的胺是芳香胺時(shí),得到的是6-[2-(1,2,4,5-四嗪-3-基)肼基]-1,3,5-三嗪-2,4-二胺類化合物。
(2)對(duì)合成的化合物進(jìn)行腫瘤細(xì)胞株人白血病細(xì)胞株HL-60、人肺癌A549、人乳腺癌MCF-7、人子宮頸癌細(xì)胞株Hela 體外抗腫瘤活性的測(cè)試,結(jié)果表明,目標(biāo)化合物對(duì)上述腫瘤細(xì)胞具有一定的抑制活性,其中化合物(3b)、(3d)和(3f)具有優(yōu)于順鉑的抗腫瘤活性,值得進(jìn)一步研究。
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