手性2，2'-聯(lián)吡啶衍生物的不對(duì)稱合成

蘇 適 王廣慧 喬秀麗 遲彩霞 王 斌 董立強(qiáng)

（綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院 黑龍江省綏化 152061）

腫瘤血管是腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的病理基礎(chǔ)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子是腫瘤血管生成的重要調(diào)節(jié)因子，它與腫瘤血管的生成有非常密切聯(lián)系。缺少新生血管的人體腫瘤會(huì)一般被限制在很小的范圍內(nèi)無法生長(zhǎng)擴(kuò)散，因此，抑制和阻斷血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在腫瘤組織中的表達(dá)可達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的目的[1,2]。研究結(jié)果顯示，分子中含有氮芳雜環(huán)、酰胺結(jié)構(gòu)以及亞胺結(jié)構(gòu)的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子小分子抑制劑，在體外細(xì)胞和動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)中對(duì)腫瘤細(xì)胞均表現(xiàn)出良好的抑制作用。

本文對(duì)此類化合物構(gòu)效關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，分子中的芳環(huán)或取代芳環(huán)可作為疏水性基團(tuán)，分子中氮芳雜環(huán)中的氮原子、酰胺鍵可與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子產(chǎn)生氫鍵作用[3]。因此，設(shè)計(jì)合成具有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，生物活性高的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子小分子抑制劑已經(jīng)成為抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn)?；趯?duì)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制劑構(gòu)效關(guān)系分析，設(shè)計(jì)了以吡啶衍生物為起始原料，通過縮合反應(yīng)引入不同保護(hù)基和不同構(gòu)型的光學(xué)純的α-氨基酸作為手性源來調(diào)控分子的立體化學(xué)特性，對(duì)手性聯(lián)吡啶衍生物合成路線進(jìn)行設(shè)計(jì)如Scheme1，對(duì)所合成的化合物進(jìn)行抗腫瘤活性進(jìn)行檢測(cè)。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）儀器與試劑。核磁共振儀（BRUKE-400）；旋光儀（PerkinElmerModel341LC）；高分辨質(zhì)譜儀（JMS-800D）；無水四氫呋喃、乙醚使用鈉絲除水后重蒸，無水苯、甲苯、二氯甲烷使用鈉絲除水，丙酮采用分子篩除水。

Scheme 1

化合物（3）：2-溴-3-(1,3-乙二醇縮醛-2-烷基)吡啶按文獻(xiàn)方法合成[4]，其余試劑均為分析純，其中無水四氫呋喃、乙醚使用鈉絲除水后重蒸，無水苯、甲苯使用鈉絲除水。

（二）化合物的合成?；衔铮?）：(三丁基錫)-3-(1,3-乙二醇縮醛-2-烷基)吡啶的合成。氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將（3）（1.56g，0.68mmol，1.0equiv）溶于 3.0mL無水乙醚，在 -70℃下逐滴加入正丁基鋰（0.96mL，1.6M），在-70℃下攪拌30min。用雙針頭管將溶于1mL無水乙醚的正三丁基氯化錫0.66mg（2.04mmol）轉(zhuǎn)移至反應(yīng)液中，在-70℃下攪拌0.5h。TLC檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，加入水淬滅反應(yīng)，用二氯甲烷萃取，飽和碳酸氫鈉水洗，無水硫酸鈉干燥有機(jī)相，減壓蒸除溶劑，柱層析分離純化（V（乙酸乙酯）：V（石油醚）=1：40）蒸發(fā)溶劑得（4），無色油狀物，收率 90；1HNMRδ：（dd，J=4.8Hz，2.0Hz，1H），7.73（dd，J=8.0Hz，1.4Hz，1H），7.10-7.20 （m，1H），5.7（s，1H），3.90-4.20（m，4H），1.50-1.70（m，6H），1.25-1.4（m，6H），1.15-1.25（m，6H），0.80-0.95（m，9H）

化合物（5）：2-[3-(1,3-乙二醇縮醛-2-烷基)吡啶]-3-硝基吡啶的合成。在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將（2）105mg（0.238 mmol）和（4）72.1mg（0.357mmol），溶于 7mL無水四氫呋喃中，加入 27.5mg（0.024mmol）三苯基磷鈀，2.7mg（0.019 mmol）溴化亞銅，加熱回流4.5h。TLC檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)液，減壓蒸除去溶劑，柱層析分離純化（（乙酸乙酯）：V（石油醚）=1：40）蒸發(fā)溶劑得（5），黃色油狀物，收率85%；1H NMRδ：dd，J=4.6Hz，1.4Hz，1H），dd，J=4.8Hz，1.6Hz，1H）dd，J=8.2Hz，1.4Hz，1H），dd，J=7.8Hz，1.4Hz，1H），7.55 （dd，J=8.4 Hz，4.8Hz，1H），7.42（dd，J=8.0Hz，4.8Hz，1H），6.10（s，1H），3.80-3.95（m，4H）；13CNMRδ：（154.0，153.1，152.0，149.4，145.8，135.6，132.6，132.4，132.1，132.0，131.9，128.6，128.5，123.6，123.5，100.5，65.1（2C）；HRMS（ESI）calculated forC13H12N3O4[M+H]+：274.0822，found274.0828（-1.9ppm，-0.6mmu）

化合物（6）：2-[3-(1,3-乙二醇縮醛 -2-烷基)吡啶]吡啶-3- 胺的合成。將（5）52.9mg（0.194mmol）溶于 8mL乙醇，加入 PtO2·3H2O5.45mg（0.019mmol），1atm 的氫氣壓力下催化氫化，反應(yīng)進(jìn)行4.0h，TLC檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束。經(jīng)過硅藻土過濾懸浮物，減壓蒸除溶劑，柱層析分離純化（V（乙酸乙酯）：V（石油醚）=1：40）蒸發(fā)溶劑得（6），黃色半固體，收率 94%；1HNMRδ：（dd，J=4.8Hz，2.0Hz，1H），8.13（dd，J=8.0Hz，2.0Hz，1H），8.07-8.10（m，1H），7.60-7.70（m，1H），7.40-7.5（m，1H），7.34（dd，J=8.0Hz，4.8Hz，1H），4.60-4.8 （br，NH2），4.05-4.（m，2H），3.90-4.00 （m，2H）；13C NMRδ：（156.5，148.5，142.4，141.2，138.6，133.6，132.1，132.0，131.9，128.6，128.5，124.0，123.8，122.9，100.3，65.5；HRMS（ESI）calcdlated forC13H14N3O2[M+H]+：244.1081，found 244.1089（-3.7ppm，-0.8mmu）

化合物 8（S）和 8（R）的合成通法。將（6）97.6mg（0.4 mmol）和（7）（60mmol）溶于 10mL 二氯甲烷中，加入 EDCI 191.7mg（0.6mmol），室溫下攪拌，TLC 檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，水洗（3×10mL），無水硫酸鈉干燥有機(jī)相，過濾，減壓蒸除溶劑，柱層析法分離純化，得純品。

8（S）：無色蠟狀固體，產(chǎn)率 80%,aD23=-24.4（c=2.5，CHCl3）；1HNM（CDCl3）：（br，1H），8.84（s，1H），8.68（s，1H），8.44（s，1H），8.3（d，J=2.8Hz，1H），7.40-7.50（m，1H），7.30-7.39（m，1H），6.4（s，1H），4.95（s，1H），4.30（s，1H），3.90-4.20（m，4H），1.60-1.9（m，2H），1.20-1.6（m，10H），0.93（d，J=6.4Hz，6H）；13CNMR（CDCl3）：（171.7，155.5，155.3，147.7，144.2，143.5，137.4，134.7，134.1，129.2，123.7，123.3，100.2，80.1，65.4，54.2，42.0，29.7，28.3，24.9，23.0，21.8；HRMS（ESI） calculated forC24H33N4O5[M+H]+：457.2445，found 457.2452（-1.4ppm，-0.7mmu）

8（R）：白色固體，產(chǎn)率 47%，aD23=-40.8（c=4.0，CHCl3）；1HNMR （CDCl3）：（br，1H），8.83 （d，J=7.6Hz，1H），8.68（s，1H），8.40-8.48（m，1H），8.21（d，J=7.6Hz，1H），7.42（dd，J=7.6Hz，4.8Hz，1H），7.32（dd，J=8.6Hz，4.6Hz，1H），6.42（s，1H），4.95 （d，J=7.2Hz，1H），4.27 （d，J=2.8Hz，1H），3.90-4.15（m，4H），1.60-1.80 （m，2H），1.20-1.50 （m，10H），0.95（d，J=6.4 Hz，6H）；13CNMR（CDCl3）：（171.6，155.5，147.7，144.2，143.5，137.4，134.7，134.2，129.2，123.7，123.3，100.2，80.1，65.4，54.2，42.1，29.7，29.6，28.3，24.9，23.0，21.8；HRMS（ESI）calculated for C24H33N4O5[M+H]+：457.2445，found457.2454（-1.9ppm，-0.9mmu）

化合物 9（S）和 9（R）的合成通法。將（8）（50.0mg，0.1 mmol，1.0equiv）溶 于 THF-H2O（10mL，4:1v/v）Yb（OTf）3（76.15mg，0.12mol，1.1equiv） 室溫下攪拌，TLC 檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束后，二氯甲烷萃取反應(yīng)液（3×10ml），無水硫酸鈉干燥有機(jī)相，過濾，減壓蒸除溶劑，快速柱層析法分離純化，得純品。

9（S）：無色蠟狀固體，產(chǎn)率 70%，aD23=-40.3（c=3.0，CHCl3）；1HNMR（CDCl3）：（（br，1H），8.98（d，J=7.6Hz，1H），8.77 （s，1H），8.34 （dd，J=4.8Hz，1.2Hz，1H），8.02（d，J=7.2Hz，1H），7.30-7.60 （m，2H），4.60-5.10 （m，1H），4.10-4.60（m，3H），2.78 （d，J=13.6Hz，2H），2.20 （s，OH），0.90-1.99（m，18H）；13CNM（CDCl3）：（172.3，168.9，155.5，148.2，142.9，140.8，137.7，135.1，132.1，132.0，130.3，129.2，128.6，128.4，124.7，122.5，80.2，69.8，67.2，64.3，63.7，60.6，55.0，54.5，42.0，29.6，29.4，28.3，25.3，24.9，23.0，21.8；HRMS（ESI）calculated for C24H33N4O6[M+H]+：473.2395，found 473.2407（-2.7ppm，-1.2 mmu）

9（R）：無色蠟狀固體，產(chǎn)率 55%，aD23=+41.1（c=2.6，CHCl3）；1HNMR（CDCl3）：（br，1H），8.99（d，J=6.4Hz，1H），8.77（s，1H），8.35（dd，J=4.4Hz，1.6Hz，1H），8.02（d，J=6.8Hz，1H），7.30-7.50（m，2H），4.99（d，J=7.2Hz，1H），4.10-4.60（m，3H），3.80 （s，2H），2.22 （br，OH），0.90-1.95（m，18H）；13CNMR（CDCl3）：（172.3，169.0，155.5，155.3，148.1，142.9，140.8，137.6，135.1，130.4，129.2，124.7，122.5，80.2，67.3，60.7，60.4，54.5，42.1，29.7，28.3，24.9，23.1，22.6，21.8；HRM （ESI）calculatedforC24H33N4O6[M+H]+：473.2395，found473.2404（-1.9ppm，-0.9mmu）

（二）體外抗腫瘤活性測(cè)試?；钚詼y(cè)試方法：將細(xì)胞接種于細(xì)胞培養(yǎng)板上，根據(jù)靶細(xì)胞不同選擇每孔104～106個(gè)不同的細(xì)胞數(shù)。加入待測(cè)的化學(xué)藥物，同時(shí)設(shè)相應(yīng)的對(duì)照，置于37℃，5%CO2環(huán)境中培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間隨測(cè)定內(nèi)容及靶細(xì)胞不同而異。培養(yǎng)終止前4h加入5mg/mL的MTT溶液10～25ul/孔。終止培養(yǎng)，將所形成的結(jié)晶物用有機(jī)溶劑完全溶解后，在分光光度計(jì)上測(cè)定其再波長(zhǎng)490nm或570nm處得A值。統(tǒng)計(jì)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過IC50計(jì)算軟件，自動(dòng)擬合生成曲線圖活性因子的單位、效應(yīng)細(xì)胞殺傷率等。

二、結(jié)果與討論

（一）化合物的合成。化合物（8）的合成過程中，在還原產(chǎn)物（6）中引入不同光學(xué)純的α-氨基酸作為手性源，反應(yīng)中偶聯(lián)劑DCC難以完全除盡，在1H NMR譜的高場(chǎng)有雜質(zhì)峰存在，影響化合物結(jié)構(gòu)鑒定。選用易于水洗除去的EDCI作為偶聯(lián)劑，能夠克服上述缺點(diǎn)。

（二）體外抗腫瘤活性。選擇五種不同的腫瘤細(xì)胞株（HCT-8：人結(jié)腸癌細(xì)胞；Bel7402：人肝癌細(xì)胞；BGC-823：人胃癌細(xì)胞；A549：人肺腺癌細(xì)胞；A2780：人卵巢癌細(xì)胞）對(duì)目標(biāo)化合物8和9的抗腫瘤活性進(jìn)行了生物評(píng)價(jià)，見表1。

表1 目標(biāo)化合物抗腫瘤活性篩選

評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，目標(biāo)分子對(duì)所選用的五種腫瘤細(xì)胞株的增殖沒有明顯的抑制活性。隨后，為了改變化合物的酯水分配系數(shù)，提高其跨膜能力，增強(qiáng)化合物與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的作用能力，對(duì)化合物8和9進(jìn)行了化學(xué)修飾和結(jié)構(gòu)改造。期待通過對(duì)化合物8和9結(jié)構(gòu)的改造來調(diào)整化合物的酯水分配系數(shù)，提高分子的跨膜能力，有利于分子進(jìn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)部與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子發(fā)生相互作用，提高化合物的抗腫瘤增殖的能力，期望發(fā)現(xiàn)與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子具有高親和力的新型先導(dǎo)化合物。

三、結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并合成了一系列新型的含有手性中心的聯(lián)吡啶類化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和HRMS譜圖確證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果該方法對(duì)合成具有潛在生物活性的手性聯(lián)吡啶化合物的有一定借鑒價(jià)值。MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，目標(biāo)化合物對(duì) HCT-8、Bel7402、BGC-823、A549、A2780 細(xì)胞無顯著抑制活性。