姜亞玲，李 珂，黃文龍，胡國(guó)強(qiáng)

(1鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院藥物化學(xué)教研室，鄭州 451150；2中國(guó)藥科大學(xué)新藥研究中心，南京 2100091；3河南大學(xué)藥學(xué)院，開封 475001)

藥物研發(fā)起源于先導(dǎo)物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化，而基于機(jī)制或(和)結(jié)構(gòu)的藥效團(tuán)和骨架遷越的藥物分子設(shè)計(jì)是發(fā)現(xiàn)新先導(dǎo)物的有效途徑[1]。拓?fù)洚悩?gòu)酶不僅是抗菌氟喹諾酮藥物的作用靶標(biāo)，也是抗腫瘤藥物的重要作用靶點(diǎn)[2]，同時(shí)，鑒于喹啉環(huán)也是藥物分子的優(yōu)勢(shì)藥效團(tuán)骨架，由此可通過結(jié)構(gòu)修飾的策略將氟喹諾酮的抗菌活性轉(zhuǎn)化為抗腫瘤活性[3]。由均三唑雜環(huán)構(gòu)建的噻唑并均三唑稠雜環(huán)[4]及N-芐叉基繞丹寧修飾的酰胺結(jié)構(gòu)[5]作為C-3羧基的生物等排體均可提高其抗腫瘤活性，這為C-3羧基等排體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了新思路?；讦?，β-不飽和酮結(jié)構(gòu)單元不但是構(gòu)建藥物分子的重要有機(jī)合成子，也是靶向抗腫瘤藥物，如小分子靶向酪氨酸激酶抑制劑舒尼替尼[6]和許多天然有效成分，如查耳酮和黃酮類的核心骨架[7]。因此，用α，β-不飽和酮結(jié)構(gòu)作為C-3位均三唑環(huán)的修飾基團(tuán)值得關(guān)注。考慮到均三唑及噻唑雜環(huán)作為基本的藥效團(tuán)骨架在構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的候選藥物分子的重要性[8]，為實(shí)現(xiàn)均三唑、噻唑、α，β-不飽和酮三者的有效拼合，本研究用α，β-不飽和酮對(duì)均三唑環(huán)進(jìn)行稠合修飾，進(jìn)而構(gòu)建了“芐叉基的含噻唑并均三唑酮”骨架，以此作為培氟沙星C-3羧基的等排體，設(shè)計(jì)合成了3-芐叉基噻二唑并均三唑酮的氟喹諾酮化合物(6a～6l)，并評(píng)價(jià)了其體外的抗腫瘤活性。

1 合成路線

目標(biāo)化合物6a～6l的合成見路線(1)。培氟沙星酰肼2與硫氰化鉀縮合生成C-3酰氨基硫脲3，接著在氫氧化鈉水溶液中發(fā)生分子內(nèi)閉環(huán)反應(yīng)得到C-3均三唑硫醇4，它與氯乙腈發(fā)生親核取代反應(yīng)得到C-3均三唑硫乙腈5。中間體5與取代的苯甲醛在HOAc-H2SO4體系中經(jīng)環(huán)合、水解、Claisen-Schmidt縮合三步一鍋反應(yīng)制得相應(yīng)的C-3噻唑并均三唑不飽和酮化合物6a～6l。

Scheme1 Synthetic route of the title compounds (6a-6l)

a:N2H4H2O，reflux；b:KSCN，HCl，reflux；c:NaOH，reflux；d:ClCH2CN，KOH，EtOH，rt；e:Ar-CHO，HOAc，H2SO4，reflux

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 材 料

WK-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀(上海申光儀器有限公司)；AM-400型核磁共振儀、Esquire LC型質(zhì)譜儀(德國(guó)Bruker公司)；PE2400-Ⅱ元素分析儀(美國(guó)PE公司)。中間體培氟沙星C-3均三唑硫醇4按文獻(xiàn)[4]的方法制備，其他試劑均為市售分析純。實(shí)驗(yàn)所用人肝癌細(xì)胞株SMMC-7721、人胰腺癌細(xì)胞株Capan-1和人白血病細(xì)胞株HL60均購(gòu)于中科院上海細(xì)胞生物研究所。

2.2 化學(xué)合成

中間體1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-(5-氰甲硫基-4H-1,2,4-三唑-3-基)-喹啉-4(1H)-酮(5)的合成

培氟沙星C-3均三唑硫醇4(20.0 g，51.5 mmol)懸浮于氫氧化鉀(3.5 g，62.5 mmol)無水乙醇溶液(1 000 mL)中，加熱溶解物料，冰浴下滴加氯乙腈(4.7 g，62.5 mmol)，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)10 h，然后攪拌回流3 h，放置過夜。過濾，固體用水洗至中性，干燥。用無水乙醇重結(jié)晶，干燥，得18.0 g淡黃色結(jié)晶物5，收率82%，mp：225～227 ℃；1H NMR：11.37(1H，s，NH)，8.87(1H，s，2-H)，7.82(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.26(1H，d，J=7.4 Hz，8-H)，4.36(2H，J=7.0 Hz，CH2)，4.18(2H，s，CH2CN)，3.35(4H，m，piperazine-H)，2.52(4H，m，piperazine-H)，2.34(3H，s，N-CH3)，1.38(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):428[M+H]+。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-芳甲叉基-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6a～6l)的合成通法

中間體5(2.0 g，4.7 mmol)和取代的苯甲醛(5.0 mmol)加入到冰乙酸(50 mL)中，滴加濃硫酸(1.0 mL)，混合反應(yīng)物攪拌回流反應(yīng)24 h。減壓蒸除溶劑，加去離子水50 mL和適量的活性炭，回流脫色1 h。熱過濾，用氨水堿化pH 9.0～10.0。放置析出固體，過濾，用去離子水洗滌，干燥。無水乙醇-DMF混合溶劑重結(jié)晶，得目標(biāo)化合物6a～6l。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-苯甲叉基-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6a) 收率72.5%，mp：232～234 ℃；1H NMR：8.84(1H，s，2-H)，8.16(1H，s，Ar-CH)，7.84(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.76～7.24(6H，m，Ph-H and 8-H)，4.42(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.36(4H，m，piperazine-H)，2.54(4H，m，piperazine-H)，2.32(3H，s，N-CH3)，1.37(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):517[M+H]+；Anal.Calcd.for C27H25FN6O2S:C 62.78，H 4.88，N 16.27；Found:C 63.04，H 4.65，N 16.42。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(4-甲基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6b) 收率68.3%，mp：216～218 ℃；1H NMR：8.82(1H，s，2-H)，8.13(1H，s，Ar-CH)，7.85(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.74～7.23(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.40(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.35(4H，m，piperazine-H)，2.52(4H，m，piperazine-H)，2.32，2.26(3H，2s，N-CH3and Ph-CH3)，1.35(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):531[M+H]+；Anal.Calcd.for C28H27FN6O2S:C 63.38，H 5.13，N 15.84；Found:C 63.62，H 4.87，N 16.10。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(3-甲基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6c) 收率54.7%，mp：204～206 ℃；1H NMR：8.85(1H，s，2-H)，8.14(1H，s，Ar-CH)，7.86(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.73～7.26(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.38(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.35(4H，m，piperazine-H)，2.54(4H，m，piperazine-H)，2.36，2.24(3H，2s，N-CH3and Ph-CH3)，1.37(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):531[M+H]+；Anal.Calcd.for C28H27FN6O2S:C 63.38，H 5.13，N 15.84；Found:C 63.55，H 4.92，N 16.07。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(4-甲氧基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6d) 收率75.2%，mp：235～237 ℃；1H NMR：8.92(1H，s，2-H)，8.18(1H，s，Ar-CH)，7.86(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.76～7.25(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.45(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.87(3H，s，OCH3)，3.37(4H，m，piperazine-H)，2.54(4H，m，piperazine-H)，2.34(3H，s，N-CH3)，1.41(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):547[M+H]+；Anal.Calcd.for C28H27FN6O3S:C 61.52，H 4.98，N 15.37；Found:C 61.77，H 4.76，N 15.62。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(2-甲氧基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6e) 收率52.3%，mp：204～206 ℃；1H NMR：8.87(1H，s，2-H)，8.16(1H，s，Ar-CH)，7.87(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.72～7.32(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.46(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.88(3H，s，OCH3)，3.36(4H，m，piperazine-H)，2.53(4H，m，piperazine-H)，2.35(3H，s，N-CH3)，1.42(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):547[M+H]+；Anal.Calcd.for C28H27FN6O3S:C 61.52，H 4.98，N 15.37；Found:C 61.70，H 4.82，N 15.56。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(3,4-二氧亞甲基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6f) 收率81.5%，mp：242～244 ℃；1H NMR：8.93(1H，s，2-H)，8.22(1H，s，Ar-CH)，7.92(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.83～7.36(4H，m，Ph-H and 8-H)，6.25(2H，s，OCH2O)，4.48(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.37(4H，m，piperazine-H)，2.56(4H，m，piperazine-H)，2.36(3H，s，N-CH3)，1.45(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):561[M+H]+；Anal.Calcd.for C28H25FN6O4S:C 59.99，H 4.49，N 14.99；Found:C 60.24，H 4.21，N 15.26。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(3,4-二甲氧基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6g) 收率68.2%，mp：226～228 ℃；1H NMR：8.91(1H，s，2-H)，8.23(1H，s，Ar-CH)，7.83～7.36(5H，m，Ph-H，5-H and 8-H)，3.86(6H，2s，2OCH3)，4.46(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.35(4H，m，piperazine-H)，2.54(4H，m，piperazine-H)，2.35(3H，s，N-CH3)，1.43(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):577[M+H]+；Anal.Calcd.for C29H29FN6O4S:C 60.40，H 5.07，N 14.57；Found:C 60.58，H 4.31，N 14.82。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(3,4,5-三甲氧基苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6h) 收率66.4%，mp：228～230 ℃；1H NMR：8.92(1H，s，2-H)，8.24(1H，s，Ar-CH)，7.96(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.82(2H，s，Ph-H)，7.32(1H，d，J=7.4 Hz，8-H)，3.87(9H，2s，3OCH3)，4.53(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.45(4H，m，piperazine-H)，2.57(4H，m，piperazine-H)，2.37(3H，s，N-CH3)，1.48(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):607[M+H]+；Anal.Calcd.for C30H31FN6O5S:C 59.39，H 5.15，N 13.85；Found:C 59.62，H 5.34，N 14.11。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(4-氟苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6i) 收率76.6%，mp：234～236 ℃；1H NMR：8.93(1H，s，2-H)，8.25(1H，s，Ar-CH)，8.04(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.86～7.38(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.54(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.46(4H，m，piperazine-H)，2.55(4H，m，piperazine-H)，2.36(3H，s，N-CH3)，1.52(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):535[M+H]+；Anal.Calcd.for C27H24F2N6O2S:C 60.66，H 4.53，N 15.72；Found:C 60.87，H 4.32，N 15.92。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(3-氟苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6j) 收率63.2%，mp：227～229 ℃；1H NMR：8.95(1H，s，2-H)，8.23(1H，s，Ar-CH)，8.02(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.87～7.42(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.52(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.47(4H，m，piperazine-H)，2.56(4H，m，piperazine-H)，2.35(3H，s，N-CH3)，1.48(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):535[M+H]+；Anal.Calcd.for C27H24F2N6O2S:C 60.66，H 4.53，N 15.72；Found:C 60.42，H 4.76，N 15.53。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(4-氯苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6k) 收率60.3%，mp：218～220 ℃；1H NMR：8.90(1H，s，2-H)，8.23(1H，s，Ar-CH)，7.96(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.82～7.35(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.52(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.45(4H，m，piperazine-H)，2.53(4H，m，piperazine-H)，2.34(3H，s，N-CH3)，1.48(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):551，553[M+H]+(35Cl，37Cl,)；Anal.Calcd.for C27H24ClFN6O2S:C 58.85，H 4.39，N 15.25；Found:C 59.13，H 4.14，N 15.52。

1-乙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-3-[5-(4-溴苯甲叉基)-噻唑[3,2-b][1,2,4]三唑-6(5H)-酮-2-基]-喹啉-4(1H)-酮(6l) 收率57.4%，mp：206～208 ℃；1H NMR：8.89(1H，s，2-H)，8.21(1H，s，Ar-CH)，7.94(1H，d，J=13.0 Hz，5-H)，7.78～7.32(5H，m，Ph-H and 8-H)，4.50(2H，J=7.0 Hz，CH2)，3.43(4H，m，piperazine-H)，2.52(4H，m，piperazine-H)，2.33(3H，s，N-CH3)，1.46(3H，J=7.0 Hz，CH2)；MS(m/z):595，597[M+H]+(79Br，81Br,)；Anal.Calcd.for C27H24BrFN6O2S:C 54.46，H 4.06，N 14.11；Found:C 54.68，H 4.32，N 14.33。

2.3 抗腫瘤活性評(píng)價(jià)

對(duì)合成的12個(gè)新目標(biāo)化合物(6a～6l)和對(duì)照蒽醌類抗腫瘤藥阿霉素(DOX)及母體培氟沙星(1)用DMSO配成0.01 mol/L濃度的儲(chǔ)備液，按文獻(xiàn)[5]的方法測(cè)定其對(duì)人肝癌細(xì)胞株SMMC-7721、人胰腺癌細(xì)胞株Capan-1和人白血病細(xì)胞株HL60的半數(shù)抑制濃度(IC50)，結(jié)果見表1。

Table1 Antiproliferative activity of the title compounds (6a-6l) against SMMC-7721，Capan-1 and HL60 tumor cells

Compd.IC50/(μmol/L)SMMC-7721Capan-1HL606a10.68.426.46b18.612.635.86c11.510.421.66d15.713.417.56e5.43.712.36f15.713.522.66g16.512.825.76h26.416.535.26i6.35.212.76j4.82.68.66k17.412.618.56l24.718.334.3Doxorubi-cin2.83.41.61>100>100>100

體外抗增殖活性結(jié)果表明，12個(gè)目標(biāo)化合物對(duì)3種試驗(yàn)?zāi)[瘤細(xì)胞株的IC50均低于35.0 mol/L，顯著強(qiáng)于對(duì)照母體培氟沙星(100 mol/L)的活性。同時(shí)，構(gòu)效關(guān)系表明，構(gòu)建的稠雜環(huán)不飽和酮雙鍵的芳香苯環(huán)的取代基增大可導(dǎo)致活性降低，但苯環(huán)被F原子取代或鄰位被甲氧基取代的化合物其活性高于其他取代基的活性，如氟苯基或鄰甲氧苯化合物的IC50與對(duì)照抗腫瘤藥阿霉素相當(dāng)，具有潛在的研究?jī)r(jià)值。初步藥理篩選結(jié)果表明，氟喹諾酮C-3羧基并非是抗腫瘤活性所必要的藥效團(tuán)，用稠雜環(huán)不飽和酮替代有利于提高其抗腫瘤活性，為抗腫瘤氟喹諾化合物分子的構(gòu)建提供新思路。