药学学报  2015, Vol. 50 Issue (2): 185-190   PDF    
引用本文
LI Gui-liang, WANG Xiao, MENG Xia, LIN Yong-bin, LI Xu, LIU Xiu-jie. Design, synthesis of novel N, N'-bis-(halogenophenyl)-4-methoxybenzene-1, 3-disulfonamides and evaluation of their anti-platelet aggregation activity [J]. Acta Pharm Sin, 2015, 50(2): 185-190.  
李贵良, 王潇, 孟侠, 林永彬, 李旭, 刘秀杰. N, N'-二卤代苯基-4-甲氧基-1, 3-苯二磺酰胺类化合物的设计、合成及体外抗血小板聚集活性评价[J]. 药学学报, 2015, 50(2): 185-190.  
N, N'-二卤代苯基-4-甲氧基-1, 3-苯二磺酰胺类化合物的设计、合成及体外抗血小板聚集活性评价
李贵良1, 王潇2, 孟侠1, 林永彬1, 李旭1, 刘秀杰1     
1. 天津理工大学化学化工学院, 天津 300384;
2. 哈尔滨工业大学应用化学系, 黑龙江 哈尔滨 150001
收稿日期: 2014-07-22;修回日期: 2014-09-26.
基金项目：国家自然科学基金主任基金研究项目(21342014).
* 通讯作者：Tel/Fax: 86-22-87402196, E-mail:liuxiujie@hotmail.com
摘要：依据药物化学结构设计中拼合和等排原则, 拼合抗血小板聚集药物吡考他胺(picotamide)和利曲他班(linotroban)的结构, 用磺酰基代替甲酰基, 设计合成了N, N'-二卤代苯基-4-甲氧基-1, 3-苯二磺酰胺系列化合物(4a～4m、5a～5n), 各化合物的结构由IR、1H NMR和HR-MS光谱确证。以吡考他胺为阳性对照药, 采用Born比浊法检测目标化合物抗二磷酸腺苷(ADP)诱导的体外抗血小板聚集活性, 结果显示其中12个化合物(4b、4f、4l、5b、5d～5g、5j、5k、5m和5n)对ADP诱导的血小板聚集的抑制活性优于阳性对照药吡考他胺。此外, 初步探讨了目标化合物的构效关系。
关键词： 合成     4-甲氧基-1, 3-苯二磺酰胺     吡考他胺     利曲他班     抗血小板聚集    
Design, synthesis of novel N, N'-bis-(halogenophenyl)-4-methoxybenzene-1, 3-disulfonamides and evaluation of their anti-platelet aggregation activity
LI Gui-liang1, WANG Xiao2, MENG Xia1, LIN Yong-bin1, LI Xu1, LIU Xiu-jie1     
1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China;
2. Department of Applied Chemistry, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
Abstract: Combining the structural features of picotamide and linotroban, a series of N, N'-bis-(halogenophenyl)-4-methoxybenzene-1, 3-disulfonamides were designed and synthesized on the basic principles of drug design. The structures of target compounds were confirmed by IR, 1H NMR and HR-MS, and the in vitro antiplatelet aggregation activity was evaluated by Born turbidimetric method with adenosine diphosphate (ADP) as the platelet aggregation inducers. The assay results showed that twelve compounds (4b, 4f, 4l, 5b, 5d-5g, 5j, 5k, 5m and 5n) were found to have superior anti-platelet aggregation activities than the positive drug picotamide. The preliminary structure-activity relationship (SAR) has been explored.
Key words: synthesis     4-methoxybenzene-1, 3-disulfonmide     picotamide     linotroban     anti-platelet aggregation    

血栓形成是引发多种心、脑血管性疾病的主要原因,每年导致的死亡人数约占全球总死亡人数的21.9%[1]。血小板在血栓形成中,特别是在动脉血栓和微血管血栓形成过程中起着关键作用[2, 3],抗血小板聚集药物可有效抑制血小板的异常粘附、聚集和释放反应,抵抗血栓形成[4]。

吡考他胺 (1,图 1),是一种具有酰胺结构的抗血小板聚集药物,具有选择性抑制血栓素合成及拮抗血栓素受体的双重作用,可同时抑制血栓素A2 (TXA2) 受体TXA2合成酶,不干扰血管内皮前列环素(PGI2) 的生成[5, 6]。刘秀杰[7]、时欣欣[8]、魏婷婷[9]等分别用不同取代苯氨基代替吡考他胺结构中的3-吡啶甲氨基,对吡考他胺的结构进行改造,合成了一系列具有较高抗血小板聚集活性的4-甲氧基-1,3-苯二甲酰胺类化合物 (2,图 1)。磺酰胺类药物临床上主要用于抗菌,近年来发现了部分具有抗炎[10]、抗病毒[11]和抗肿瘤[12]等活性的磺酰胺类药物已经用于临床治疗,但作为抗血小板聚集的磺酰胺类药物却鲜有报道。利曲他班[13, 14] (3,图 1) 具有磺酰胺结构,最初曾被作为抗炎药物,进一步研究发现其有一定的抗血小板聚集活性。本文将吡考他胺和利曲他班的结构特征结 合起来[15],在保持吡考他胺母核结构不变的前提下,用磺酰氨基取代酰氨基,用卤代苯氨基代替3-吡啶甲氨基,重点考察1,3位不同卤素取代对活性的影响,设计并合成出新的化合物 (4,图 1)。

Figure 1 Structures of picotamide,linotroban and designed compounds

首先设计合成了N,N '-二苯基-4-甲氧基-1,3-苯二磺酰胺 (4a) 和N,N '-二 (2-氟苯基)-4-甲氧基-1,3-苯二磺酰胺 (4b)。体外活性初筛结果表明,化合物4a几乎没有活性,而4b的抗血板聚集活性是吡考他胺活性的1.7倍,说明卤素的引入是有意义的。本文通过在两个氮原子所连的侧链苯环的不同位置上,引入氟、氯、溴和碘原子,设计合成了化合物 (4a～4m、5a～5n),比较系统地考察不同卤代苯基对抗血小板聚集活性的影响变化规律。目标化合物的合成见合成路线1。该合成具有路线短、条件温和和收率较高等优点。

结果与讨论 1 化学部分

以苯甲醚为原料,二氯甲烷为溶剂,在N,N-二甲基甲酰胺 (DMF) 的催化下,与氯磺酸经过磺化反应得到中间体4-甲氧基-1,3-苯二磺酰氯[16, 17],继续与不同一卤代苯胺反应制得目标化合物 (4a～4m); 与不同二卤代苯胺反应制得 (5a～5n)。

各目标化合物的结构均经IR、1H NMR和HR-MS确证。表 1给出合成收率、主要理化性质、IR和HR- MS光谱数据; 表 2给出1H NMR光谱数据。

Table 1 Physical constants and IR and HR-MS spectra data of the target compounds. aKnown compounds[20]

Table 2 1H NMR spectra data of the target compounds
2 抗血小板聚集活性评价

以ADP为诱导剂,吡考他胺为阳性对照药,采用Born比浊法[18]对27个目标化合物进行了体外抗血 小板聚集活性测定,计算血小板聚集百分率 (AR) 和聚集抑制百分率 (AIR)。目标化合物的初始浓度为1.3 µmol·L-1,对聚集抑制百分率高于50% 的目标化合物进一步稀释为0.65和0.325 µmol·L-1计算其IC50值 (表 3)。

Table 3 The antiplatelet aggregation inhibitory rates of target compounds. n = 6,x± s. P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001 vs control control. NC: Not calculate

共有12个目标化合物对血小板聚集具有较好的抑制活性,优于阳性对照药吡考他胺。将本工艺合成的苯二磺酰胺系列化合物与本课题组前期研究对应的酰胺类化合物数据对比[19],两者具有相似的生物活性,如化合物5e (AIR = 55.8%) 和化合物5g (AIR = 60.2%) 比相应的酰胺化合物 (AIR = 49.2%,AIR = 58.1%) 活性略高; 而化合物4b (AIR = 85.6%) 和化合物5f (AIR = 54.2%) 比相应的酰胺化合物 (AIR = 88.2%,AIR = 61.0%) 活性稍差。此外,12个目标化合物4b、4f、4l、5b、5d～5g、5j、5k、5m和5n的活性均高于化合物4a,表明卤素的引入有利于抗血小板聚集活性的提高。这表明,用磺酰氨基取代酰氨基的研究是可行的,为相应新的抗血小板聚集药物的设计提供了思路。

3 构效关系初步分析

对不同卤素在相同位置上一卤代化合物活性进行分析发现,在邻位引入不同卤原子,其活性顺序为F (4b) > Cl (4e) ≈ Br (4h) > I (4k),随着原子体积增大,电负性减弱,化合物的活性逐渐降低; 在间位各化合物的活性顺序是I (4l) > Cl (4f) > Br (4i) > F (4c),规律不明显; 而对位取代的化合物几乎无活性。相同卤素取代不同位置活性存在差异,如F原子和I原子在苯环邻位取代时活性最强,而Cl原子和Br原子在间位取代时活性明显。对相同卤素取代的二卤代和一卤代化合物的活性分析表明,F原子取代化合物活性为: 2-氟 (4b) > 2,6-二氟 (5b) > 2,4-二氟 (5a)、3,5-二氟 (5d) > 3,4-二氟 (5c) > 3-氟 (4c)、3,5-二氟 (5d) > 2,6-二氟 (5b) > 2,4-二氟 (5a) > 3,4-二氟 (5c); 氯原子取代化合物活性顺序为2,5-二氯 (5g) > 2,3-二氯 (5e) > 2,4-二氯 (5f) > 2-氯 (4e)、3-氯 (4f) > 3,4-二氯 (5h),说明一卤代化合物活性较弱时,增加卤代基团个数有利于活性的提高,反之则活性降低。不同卤素取代的二卤代化合物其活性顺序为3-氯,4-氟 (5j) > 3-氟,4-氯 (5i)、2-氟,3-氯 (5k) > 2-氯,3-氟 (5l)、3-氟,4-溴 (5m) > 3-溴,4-氟 (5n),表明对于二卤代化合物,相同取代位置引入不同卤素取代基团对活性存在明显影响。

Reagents and conditions: a) ClSO2OH,SOCl2,CH2Cl2,NaCl,DMF,40 ℃,60 ℃,9 h; b) Pyridine,EtOAc,rt,24 h; c) Pyridine,EtOAc,60 ℃,6 h Scheme 1 Synthetic route of target compounds 4a-4m,5a-5n

依据上述活性关系,对卤代化合物的构效关系进行了以下初步总结和推断: ① 在取代苯基的邻位引入电负性大、体积小的吸电子基团或在间位引入体积大、电负性小的吸电子基团有利于活性的增加,而对位被卤素取代对活性的提高几乎无影响; ② 二卤代化合物的活性明显高于一卤代化合物的活性; ③ 对活性较低的一卤代化合物进行取代或改变活性较低的二卤代化合物的取代位置,有利于抗血小板聚集活性的提高。

4 小结

本文设计合成了27个4-甲氧基-1,3-苯二磺酰胺类化合物,其中22个未见文献报道,评价了所有目标化合物 (4a～4m、5a～5n) 对抗二磷酸腺苷 (ADP) 诱导的血小板聚集的抑制活性,筛选出12个抗血小板聚集活性较高的化合物,其中化合物5m (IC50 = 0.69 µmol·L-1) 的抗血小板聚集活性最高,是阳性对照药吡考他胺 (IC50 = 7.53 µmol·L-1) 活性的10倍左右,有进一步研究的价值。对化合物的构效关系进行了初步总结,更详实的构效关系结论有待于获得更多实验结果后得出。

实验部分

熔点采用X-4数字显示显微熔点仪 (温度未校正) 测定; 红外光谱采用1700 FTIR型红外波谱仪测定; 核磁共振谱采用Bruker ARX-400 MHz核磁共振仪 (TMS做内标) 测定; 质谱采用LC/MPC-MS串联质谱仪测定; 薄层色谱使用青岛海洋化工有限公司GF254硅胶; LG-PABER-2型血小板聚集仪 (北京世帝科学仪器有限责任公司); DZ4-0.8自动平衡离心机 (北京医用离心机厂制造); ADP (SIGMA公司),吡考他胺 (SAMIL公司),二甲基亚枫 (DMSO) (天津市科密欧化学试剂开发中心,批号: 20080122),实验所用试剂均为化学纯或分析纯; 雄性大鼠 (300～350 g) 由沈阳药科大学动物实验中心提供,合格证号: SCXK (京) 2009-0004。

1 化学合成 1.1 4-甲氧基-1,3-苯二磺酰氯

(2) 的合成 向500 mL三颈瓶中加入30 mL二氯甲烷、2.4 g (40 mmol) 氯化钠和32.6 g (280 mmol) 氯磺酸,开启搅拌,控制温度在 -5～0 ℃之间将4.4 g (40 mmol) 苯甲醚缓慢加入。升温至40 ℃,反应3 h,升温至60 ℃,加入9.5 g (80 mmol) 二氯亚砜,反应2 h。将反应液在搅拌下倒入装有碎冰的烧杯中,抽滤,得白色固体10.9 g。环己烷重结晶得白色针状结晶9.5 g,收率: 76.5%,mp: 90～94 ℃。

1.2 化合物4a～4m、5a～5n的合成通法 (以4b为例)

将0.6 g (5.0 mmol) 2-氟苯胺溶于10 mL乙酸乙酯中,加入8 mL无水吡啶,剧烈搅拌下滴加溶于乙酸乙酯(10 mL) 的0.8 g (2.5 mmol) 4-甲氧基-1,3-苯二磺酰氯溶液,反应24 h。减压蒸出溶剂,抽滤,干燥,丙酮重结晶得白色片状结晶0.9 g,收率: 79.8%,mp: 190～193 ℃。

2 体外抗血小板聚集活性测试

大鼠眼眶取血,以3.8% 的枸橼酸钠抗凝 (全血与抗凝剂体积比9∶1),室温下离心 (500～800 r·min-1,10 min),制备富集血小板血浆 (PRP),分离出PRP后,再离心 (3 000 r·min-1,15 min),制备贫血小板血浆 (PPP),用PPP调0。取PRP (200 µL) 加入等摩 尔浓度的目标化合物的DMSO溶液5 µL,溶剂对照组加等体积DMSO,温育2 min后,以ADP (10 µL,5 mmol·L-1) 为诱导剂,按Born比浊法测定血小板聚集反应。按下列公式计算血小板聚集百分率及聚集抑制百分率: 血小板聚集百分率 = [(PPP透光度 - PRP聚集透光度) / PPP透光度] × 100%,血小板聚集抑制百分率 = [(溶剂对照组聚集率 - 给药组聚集率) / 溶剂对照组聚集率] × 100%。

参考文献
[1] Amidi S, Kobarfard F, Bayandori Moghaddam A, et al. Electrochemical synthesis of novel 1, 3-indandione derivatives and evaluation of their antiplatelet aggregation activities [J]. Iran J Pharm Res, 2013, 12: 91-103.
[2] White HD. Oral anti-platelet therapy for atherothrombotic disease: current evidence and new directions [J]. Am Heart, 2011, 161: 450-461.
[3] Yang YM, Wang XX, Wang SJ, et al. Suppressive effect in vitro of resveratrol on ADP induced human platelet aggrega-tion and its active mechanism [J]. Acta Pharm Sin (药学学报), 2008, 43: 356-360.
[4] Liu GC, Xu J, Chen N, et al. Synthesis of N6-alkyl(aryl)-2-alkyl(aryl) thioadenosines as antiplatelet agents [J]. Eur J Med Chem, 2012, 53: 114-123.
[5] Andrea C, Francesco V. A review of picotamide in the reduction of cardiovascular events in diabetic patients [J]. Vasc Health Risk Manag, 2007, 3: 93-98.
[6] Pulcinelli FM, Pignatelli P, Pesciotti M, et al. Mechanism of the persisting TXA2 receptor antagonism by picotamide [J]. Thromb Res, 1997, 85: 207-215.
[7] Liu XJ, Wang SQ, Zhang J, et al. Design, synthesis, and activities of novel derivatives of isophthalamide and ben-zene-1, 3-disulfonamide [J]. Chem Res Chin Univ, 2006, 22: 356-359.
[8] Liu XJ, Shi XX, Zhong YL, et al. Design, synthesis and in vitro activities on antiplatelet aggregation of 4-methoxyben-zene-1, 3-isophthalamides [J]. Broorg Med Chem Lett, 2012, 22: 6591-6595.
[9] Wei TT, Wang X, Liu XJ, et al. Synthesis and in vitro antiplatelet aggregation activities of 4-methoxy(ethoxy)-1, 3-isophthalamide derivatives [J]. Chin J Med Chem (中国药物化学杂志), 2014, 24: 85-89.
[10] Lou YJ, Deng HX, Dong JH, et al. Studies on the synthesis and anti-inflammatory of 4-benzamidobenzenesulfonamide derivatives [J]. Chin J Med Chem (中国药物化学杂志), 2003, 13: 339-341.
[11] Wang XL, Wang XL, Qiu RX, et al. Advance in the re-search of antimicrobial drugs with sulfonamide group [J]. Chin J New Drugs (中国新药杂志), 2010, 22: 2050-2059.
[12] Ma C, Li XQ, Xu J, et al. Synthesis and bioactivities of novel dihydroarte misinin-piperazine derivatives containing sulfonamide [J]. Acta Pharm Sin (药学学报), 2013, 48: 1430-1435.
[13] Sadjak A, Supanz S, Fellier H. Determination of efficacy of linotroban by inducing a reduction of renal inulin/para-aminohippuric acid clearances with thromboxane A2 mimetic U-46619 in the conscious female rat [J]. Arzneimittelforschung, 2000, 50: 816-820.
[14] Dorner GT, Pehamberger H, Kornek G, et al. Cis-platin-induced effects and thromboxane A receptor blockade [J]. Eur J Clin Invest, 2003, 27:10.
[15] Liu H, Wang J, Lin DZ, et al. Lead compound optimization strategy(2)-structure optimization strategy for reducing toxicity risks in drug design [J]. Acta Pharm Sin (药学学报), 2014, 49: 1-15.
[16] Chien PL, Harold FW, Croxall WJ. Trichlormethyl arenethiolsulfonate [J]. J Am Chem Soc, 1954, 76: 1704-1705.
[17] Jasinski J, Rinderspacher A, Gribble G. Structures of three new (phenyl sulfonyl) indole derivatives [J]. J Chem Crystallogr, 2010, 40: 40-47.
[18] Born GVR. Aggregation of blood platelets by adenosine diphosphate and its reversal [J]. Nature, 1962, 194: 927-929.
[19] Deng N, Liu XJ, Shi CL, et al. Synthesis and anti-platelet aggregation activities of N, N'-bis-(halogenophenyl)-4-methoxybenzene-1, 3-isophthalamidederivatives [J]. Chin J Med Chem (中国药物化学杂志), 2012, 22: 191-195.
[20] Wang TT, Liu XJ, Shao YL, et al. Synthesis and in vitro activities on anti-platelet aggregation of N, N'-di-(2-substi-tuted-phenyl)-4-methoxybenzene-1, 3-disulfonamides [J]. Chin J Med Chem (中国药物化学杂志), 2012, 22: 99-103.