药学学报  2015, Vol. 50 Issue (4): 464-468   PDF    
新型E-2,3-二芳基丙烯酰氧基膦酸酯衍生物的设计、合成与抗肿瘤活性
杨家强 , 刘思兰, 车万莉, 张茂生, 万小强, 简宏禄, 陈永正    
遵义医学院药学院, 贵州 遵义 563003
摘要:根据活性片段组合原理,设计、合成了一系列新型E-2,3-二芳基丙烯酰氧基膦酸酯衍生物,结构经IR、1H NMR、13C NMR 及元素分析确证.采用MTT 法测试目标化合物的抗肿瘤活性.结果表明: 部分化合物对于所测试肿瘤细胞有抑制作用,其中化合物3e 对A-549 的活性 [IC50 =(12.7 ± 1.9)μmol·L-1] 最为突出,与对照药顺铂 [IC50 =(8.0 ± 1.5)μmol·L-1] 较为接近; 化合物3g3k对EC-109 的增殖抑制作用最好,IC50分别为(9.5 ± 1.8)μmol·L-1和(11.5 ± 0.9)μmol·L-1; 化合物3i3k对SGC-7901、A-549、EC-109 三种肿瘤细胞均有较好抑制作用.该类衍生物值得进一步研究.
关键词丙烯酸     膦酸酯     合成     抗肿瘤活性    
Design, synthesis and antitumor activities of novel E-substituted 2, 3-diaryl propenoic acyloxy phosphonate derivatives
YANG Jia-qiang , LIU Si-lan, CHE Wan-li, ZHANG Mao-sheng, WAN Xiao-qiang, JIAN Hong-lu, CHEN Yong-zheng    
School of Pharmacy, Zunyi Medical College, Zunyi 563003, China
Abstract: According to the super-position principle of the reinforcement of biological activities, a series of novel E-substituted 2, 3-diaryl propenoic acyloxy phosphonate derivatives were designed and synthesized. And the structures of the target compounds were confirmed by IR, 1H NMR, 13C NMR and elemental analysis. Furthermore, the cytotoxicities of all compounds on A-549, SGC-7901 and EC-109 in vitro were evaluated by MTT assay, and some of them showed good antitumor activity. Among the active compounds, especially, the IC50 value of compound 3e was (12.7 ± 1.9) μmol·L-1 against A-549 cells, similar to cisplatin [IC50 = (8.0 ± 1.5) μmol·L-1], compounds 3g and 3k had better inhibition effect on EC-109 cells growth, with the IC50 values of (9.5 ± 1.8) μmol·L-1 and (11.5 ± 0.9) μmol·L-1 respectively, and compounds 3i and 3k exhibited good cytotoxic property on A-549, SGC-7901 and EC-109, which were worth further investigation.
Key words: propenoic acid     phosphonate     synthesis     antitumor activity    

有机磷化合物由于具有丰富的生物活性及多变的结构类型,一直是药物研究的热点[1]。在众多有机磷衍生物中,膦酸酯类化合物备受关注,在新药设计与合成中扮演着重要角色,文献报道该类衍生物呈现多种生物活性,如抗病毒[2]、抗菌[3]、抗肿瘤[4]、舒张血管[5]等。

其中,有机磷衍生物在抗肿瘤方面的应用一直受到人们的重点关注,从早期的抗癌药物环磷酰胺到双磷酸盐类抗肿瘤药物的出现,人们对含磷抗癌新药的探索始终没有停止过。近年,研究报道表明部分膦酸酯类衍生物具有潜在的抗肿瘤作用[6,7,8],更加引起了人们对该类化合物的注意与研究兴趣。前期,本课题组设计合成了几类不同系列的膦酸酯衍生物,抗肿瘤活性测试显示部分衍生物对胃癌细胞SGC- 7901和肺癌细胞A-549有较好的增殖抑制作用,表现出潜在的抗肿瘤活性[9,10,11]。通过进一步分析几类化合物的构-效关系,发现共有的膦酸酯结构可能是其抗肿瘤作用药效团。因此,以膦酸酯为药效片段,进行合理的分子设计,合成不同结构特点的新化合物,进一步研究其抗肿瘤作用具有重要意义。

2,3-取代芳基丙烯酸作为一种重要有机中间体,应用于医药、农药、化工等多个领域。近年来,有研究报道称许多天然产物或药物活性分子中含有2,3-二苯丙烯酰基片段,且表现出抗肿瘤[12,13,14]、抗炎[15]、抗菌[16]等多种生理活性。其中,该类衍生物在抗肿瘤方面的应用引起了研究者的注意。

基于上述理论研究与文献依据,作者在前期研究基础上,根据活性片段组合原理,将抗肿瘤活性片段膦酸酯与2,3-二芳基丙烯酸结构结合,设计合成了一系列新型E-2,3-二芳基丙烯酰氧基膦酸酯衍生物 (合成路线1),并研究了其抗肿瘤活性。

结果与讨论 1 目标化合物的合成

中间体2合成中 (以2a为例) 采用两种方法进行了实验,一是加NaOH回流,二是加无水K2CO3反应后,再加NaOH回流,实验结果表明: 方法二比方法一的产率高25%。

目标物的合成中 (以3a为例) 分别实验了DCC、DCC/DMAP、EDC三种催化缩合剂,结果发现不同催化缩合剂对该反应产率的影响差别较小。因此,选择了价格更便宜的DCC催化合成该反应。

目标化合物结构经IR、1H NMR、13C NMR及元素分析得以确证,理化数据见表 1表 2

Table 1 Physical property of compounds 3a-3l

3a-3k: R2=p-NO2,3l: R2=3-OCH3,4-OCH3. 3a: R1=H,R=Ph; 3b: R1=o-F,R=Ph; 3c: R1=p-F,R=Ph; 3d: R1=H,R=o-F-Ph; 3e: R1=o-F,R=o-F-Ph; 3f: R1=p-F,R=o-F-Ph; 3g: R1=H,R=p-F-Ph; 3h: R1=o-F,R=p-F-Ph; 3i: R1=p-F,R=p-F-Ph; 3j: R1=H,R=2-Furan; 3k: R1= o-F,R=2-Furan; 3l: R1=H,R=p-NO2-Ph. Scheme 1 Synthetic route of target compounds

Table 2 Spectral data of target compounds
2 抗肿瘤活性

抗肿瘤活性筛选表明: 目标化合物对肿瘤细胞SGC-7901、A-549、EC-109有一定增殖抑制活性,结果见表 3。从表中可以看出: ① 化合物3c3i3k3l对肿瘤细胞SGC-7901有较好抑制活性; ② 化合物3a3e3k对A-549有较好的增殖抑制作用,尤以3e [IC50 = (12.7 ± 1.9) μmol·L-1] 最为突出,与对照药的活性 [IC50 = (8.0 ± 1.5) μmol·L-1] 较为接近; ③ 大多目标化合物对EC-109有较好的抑制活性,其中3g3k对EC-109的增殖抑制活性最好,IC50分别为 (9.5 ± 1.8) μmol·L-1、(11.5 ± 0.9) μmol·L-1; ④ 所有目标化合物中,3i3k对SGC-7901、A-549、EC-109三种肿瘤细胞均有较好抑制活性; ⑤ 氟原子的存在可能对抗肿瘤作用有利。同时,对照前期已研究膦酸酯化合物抗肿瘤活性[10],本文部分目标物抗肿瘤活性优于前期设计合成的化合物,进一步证实结构优化、分子设计的有效性。

Table 3 IC50 values of target compounds for different tumor cells
3 小结

设计、合成的一系列新型E-2,3-二芳基丙烯酰氧基膦酸酯衍生物对肿瘤细胞SGC-7901、A-549、EC- 109有不同程度的增殖抑制活性。其中,以化合物3i3k活性最为突出,对3种所测试肿瘤细胞有较好的抑制作用,呈现潜在的抗肿瘤活性,有关该类化合物的进一步结构优化与深入研究十分必要。

实验部分

用SGW X-4显微熔点仪测定熔点 (上海精密科学仪器有限公司,温度未校正); NMR用Bruker Avance 400型核磁共振仪测定 (TMS为内标,CDCl3为溶剂); 红外光谱采用Varian傅里叶变换红外分光光度计; 元素分析采用德国Elementar Vavio-Ⅲ型元素分析 仪; 96孔板读取用ELX800酶标仪; 药品与试剂均 为分析纯。

1 化合物的合成 1.1 中间体1的合成

在50 mL三颈瓶中加入10 mmol芳香醛和10 mmol亚磷酸二乙酯,使之混合,再将5.9 mmol三乙胺逐滴加入混合液中 (约30 min加完),油浴加热到60~80 ℃,搅拌1.5 h,再室温反应过夜,薄层色谱跟踪监测,减压蒸出三乙胺。重结晶 (乙醚-石油醚=3∶1) 得纯品1

1.2 中间体2的合成

将10 mmol取代苯乙酸、10 mmol芳香醛、9.8 mmol无水碳酸钾和15 mL重蒸乙酸酐加入50 mL三颈瓶中,搅拌升温至100~120 ℃,恒温反应6 h,冷却,加入适量冰水,有红色油状物析出,弃去水层,在油状物中加入10 mL (2 mol·L-1) NaOH溶液回流1 h,过滤,滤液用浓盐酸酸化,有白色沉淀析出,过滤,滤饼用80% 乙醇重结晶,得固体。

1.3 目标化合物3的合成

在50 mL三颈瓶中加入5 mmol中间体1和5 mmol中间体2,再加入10 mL无水二氯甲烷,使其溶解,冰盐浴冷却至0 ℃以下,搅拌下逐滴加入1.45 mmol DCC (无水二氯甲烷溶解),反应过程用薄层色谱跟踪监测,8 h后停止反应,抽滤,滤液减压浓缩,得黄色黏稠液。柱色谱纯化 (乙酸乙酯-石油醚=1∶5),浓缩溶剂,得产物。

2 MTT法抗肿瘤活性实验

参照文献[17],以顺铂为对照药,将胃癌细胞SGC-7901、肺癌细胞A-549和食管癌细胞EC-109 培养液接种于96孔板上,培养24 h,加入不同浓度(0.01、0.1、1、10、100 μmol·L-1) 待测化合物。培养48 h,弃上清液,加入MTT (10 μL/孔,5 mg·mL-1 磷酸缓冲盐溶液),培养4 h,加入DMSO 150 μL/孔,以酶标分析仪于570 nm测定各孔OD值。实验重复3次,计算IC50值。

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