N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺合成及生物活性研究*

胡鴻雨， 楊麗媛， 吳 鑫， 蔡旭婷， 嚴(yán)曉陽， 孔黎春

(1.浙江師范大學(xué) 行知學(xué)院，浙江 金華 321004；2.浙江師范大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江 金華 321004)

癌癥是全世界主要的死因之一，近年來,我國(guó)死亡病因統(tǒng)計(jì)顯示，惡性腫瘤居首位.世界衛(wèi)生組織(WHO)研究報(bào)告，預(yù)計(jì)到2020年，腫瘤發(fā)病率較當(dāng)前將上升50%，新增患者人數(shù)也會(huì)由目前的每年1 000萬增加到1 500萬，死亡人數(shù)也將由每年600萬增加至1 000萬[1].吲哚雜環(huán)類化合物廣泛地存在于自然界的生物體內(nèi)，參與不同的生命活動(dòng)，是一種特別重要的生物內(nèi)源物質(zhì)，對(duì)生物體的生命活動(dòng)起到重要作用.通常具有吲哚環(huán)結(jié)構(gòu)單元的化合物分子具有較強(qiáng)的生物活性，如抗抑郁劑[2]、抗驚厥[3]、殺真菌[4]、抗病毒[5]和抗腫瘤[6-8].因此，吲哚作為藥物分子設(shè)計(jì)和合成的母核已引起人們的廣泛關(guān)注，目前在新藥分子設(shè)計(jì)、合成與生物活性研究中十分活躍.鑒于吲哚雜環(huán)良好的生物活性，根據(jù)藥效團(tuán)和骨架遷越原理，將金剛烷骨架拼合到吲哚骨架中，合成新型的N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺.可為生物活性篩選提供化合物源，對(duì)藥物篩選有一定參考意義.

本文以金剛烷甲酰氯為起始原料，親核取代、環(huán)化、硝化和還原反應(yīng)制得中間體2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚(5).再與取代酰氯反應(yīng)，合成了5個(gè)N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺(6a—6e)，其合成路線如圖1所示.其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR 和HR-MS表征.采用MTT法研究了6a—6e對(duì)人肺癌細(xì)胞(A549)、人肝癌細(xì)胞(HepG-2)和乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)的體外抗腫瘤活性，初步研究表明，6d化合物具有較好的抗腫瘤活性.

圖1 目標(biāo)化合物6a—6e的合成路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

Bruker Avance 400型或600型核磁共振波譜儀(DMSO 或CDCl3為溶劑，TMS為基準(zhǔn)物)；WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未經(jīng)校正)；薄層層析硅膠(青島海洋化工廠)；人肺癌細(xì)胞(A549)、人肝癌細(xì)胞(HepG-2)和乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)購自中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞庫；所用試劑均為分析純.

1.2 合成實(shí)驗(yàn)

1.2.1 2-甲基金剛烷酰苯胺(2)的合成

在50 mL干燥單口瓶中依次加入2-甲基苯胺(1.07 g，0.01 mol)，碳酸鉀(1.38 g，0.01 mol)，1-金剛烷甲酰氯(1.98 g，0.01 mol)，甲苯(20 mL)，在攪拌狀態(tài)下升溫至70～80 ℃，反應(yīng)6 h，TLC檢測(cè)反應(yīng)已結(jié)束，停止反應(yīng).反應(yīng)液冷卻至室溫，抽濾，水洗濾餅，烘干得白色固體產(chǎn)物2-甲基金剛烷酰苯胺粗品2.60 g，加15 mL乙醇重結(jié)晶，得2-甲基金剛烷酰苯胺.

1.2.2 2-金剛烷-1H-吲哚(3)的制備

在干燥的25 mL反應(yīng)瓶中，先分別依次加入2-甲基金剛烷酰苯胺(0.285 g，0.001 mol)、四氫呋喃(10 g)，在攪拌狀態(tài)降溫到0～10 ℃時(shí)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下滴加正丁基鋰(2 mL)，保溫反應(yīng)4 h.TLC檢測(cè)反應(yīng)已結(jié)束.用5%稀鹽酸調(diào)pH至7.0～7.5；分液，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥后，過濾，濃縮剩余物通過柱色譜法快速分離(洗脫劑:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/10)得白色固體產(chǎn)物2-金剛烷吲哚[9].

1.2.3 2-金剛烷-5-硝基-1H-吲哚(4)的制備

在干燥的25 mL反應(yīng)瓶中，冰浴下先依次加入2-金剛烷-1H-吲哚 (0.25 g，0.001 mol)、硫酸(0.8 mL)，在攪拌狀態(tài)滴加硝酸鈉(0.085 g，0.001 mol)的硫酸(0.8 mL)溶液，滴加結(jié)束后，保溫反應(yīng)1～2 h.TLC檢測(cè)反應(yīng)已完全，停止反應(yīng).反應(yīng)液加入大量的冰水，析出黃色固體，過濾，水洗，干燥.粗產(chǎn)物通過柱色譜法快速分離(洗脫劑:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/5)得黃色固體產(chǎn)物2-金剛烷基-5-硝基-1H-吲哚[10].

1.2.4 2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚(5)的制備

在干燥的250 mL反應(yīng)瓶中，先依次加入乙醇 (80 mL)、水(20 mL)、乙酸(10 mL)、鐵粉(8.62 g，0.150 mol)，再在攪拌狀態(tài)升溫到75 ℃，分批加2-金剛烷基-5-硝基-1H-吲哚(11.4 g，0.038 mol)，滴加結(jié)束后保溫反應(yīng)2 h.TLC檢測(cè)反應(yīng)已完全.反應(yīng)液熱過濾，濾液冷卻后減壓濃縮除去溶劑，濃縮得到的粘稠液體中加入80 mL水后，再在攪拌下加入80 mL乙酸乙酯，并用碳酸氫鈉調(diào)pH為7～8，分液，有機(jī)相用15 g無水硫酸鈉干燥，抽濾，濾液濃縮剩余物通過柱色譜法快速分離(洗脫劑:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/4)得紅色固體產(chǎn)物2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚.

1.2.5 N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺合成

在干燥的250 mL反應(yīng)瓶中，先依次加入甲苯 (80 mL)、2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚(2.65 g，0.01 mol)、脂肪酰氯或芳香族酰氯(0.01 mol)、碳酸鉀(1.38 g，0.01 mol)，再在攪拌狀態(tài)升溫到60 ℃，保溫2 h.薄層色譜法檢測(cè)反應(yīng)已完成，停止反應(yīng).反應(yīng)液熱過濾，濾液冷卻后減壓濃縮除去溶劑，濃縮得到的固體通過柱色譜法快速分離(V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/3)得到目標(biāo)化合物[11-12].

1.3 抗腫瘤細(xì)胞毒活性實(shí)驗(yàn)

采用溴化噻唑藍(lán)四氮唑比色(MTT)法測(cè)定了6a—6e對(duì)肺癌細(xì)胞(A549)、人肝癌細(xì)胞(HepG-2)和乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)3種腫瘤細(xì)胞的體外抗腫瘤活性[13-15].

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征

1)化合物2：2-甲基金剛烷酰苯胺，白色固體，產(chǎn)率87.03%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.88(d,J=8.07 Hz,1H),7.24～7.18(m,2H),7.17(d,J=7.5 Hz,1H),7.05(dt,J=1.1,7.4 Hz,1H),2.26(s,3H),2.11(brs,3H),1.99(d,J=2.6 Hz,6H),1.77(q,J=12.29 Hz,6H);高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C18H25NO+[M+H]+270.185 2,測(cè)量值270.185 3.

2)化合物3：2-金剛烷-1H-吲哚，白色固體，產(chǎn)率66.1%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.30(d,J=7.9 Hz,1H),7.18(dd,J=0.55,8.1 Hz,1H),6.88(dt,J=1.1,7.5 Hz,1H),6.83～6.77(m,1H),5.98(d,J=0.6 Hz,1H),1.97(d,J=2.6 Hz,3H),1.93(d,J=2.9 Hz,6H),1.73(brs,6H);高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C18H23N+[M+H]+252.174 7,測(cè)量值252.174 8.

3)化合物4：2-金剛烷-5-硝基-1H-吲哚，黃色固體，產(chǎn)率82.8%.1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.65(brs,1H),8.44(d,J=2.2 Hz,1H),7.93(dd,J=2.2,9.0 Hz,1H),7.44(d,J=8.8 Hz,1H),6.38(d,J=1.5 Hz,1H),2.07(brs,3H),1.98(brs,6H),1.81～1.67(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:154.0,140.8,139.9,127.7,116.9,116.3,111.4,98.2,41.9,36.6,34.1,28.2;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C18H21N2O2+[M+H]+297.159 8,測(cè)量值297.159 9.

4)化合物5：2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚，紅色固體，產(chǎn)率68.0%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.80(brs,1H),7.10(d,J=8.4 Hz,1H),6.86(d,J=2.2 Hz,1H),6.57(dd,J=2.2,8.4 Hz,1H),6.05(dd,J=0.73,2.2 Hz,1H),3.65～3.23(m,2H),2.09(brs,3H),1.96(d,J=2.38 Hz,6H),1.78(q,J=12.17 Hz,6H);13C NMR(150 MHz,CDCl3)δ:149.9,139.3,130.3,129.4,111.6,110.8,105.3,95.5,42.6,36.8,33.7,28.5;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C18H24N2H+[M+H]+267.185 6,測(cè)量值267.185 8.

5)化合物6a：N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固體，產(chǎn)率78.7%.熔點(diǎn) 263～265 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.82(s,1H),10.04(s,1H),7.98(d,J=7.3 Hz,2H),7.86(d,J=0.9 Hz,1H),7.59～7.55(m,1H),7.54～7.50(m,2H),7.32(dd,J=1.7,8.5 Hz,1H),7.25(d,J=8.6 Hz,1H),6.07(d,J=1.6 Hz,1H),2.07(brs,3H),1.98(d,J=2.20 Hz,6H),1.81～1.73(m,6H).13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:165.4,150.8,135.9,133.5,131.6,131.1,128.7,128.0,128.0,115.6,112.3,110.8,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C25H28N2O+[M+H]+371.211 8,測(cè)量值371.211 1.

6)化合物6b：4-甲氧基-N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固體，產(chǎn)率88.7%.熔點(diǎn)132～134 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.81(s,1H),9.88(s,1H),7.99(d,J=8.8 Hz,2H),7.83(d,J=1.1 Hz,1H),7.30(dd,J=1.8,8.6 Hz,1H),7.24(d,J=8.62 Hz,1H),7.08～7.01(m,2H),6.06(d,J=2.0 Hz,1H),3.84(s,3H),2.10～2.08(m,3H),1.98(d,J=2.4 Hz,6H),1.77(brs,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:150.7,133.5,131.2,129.9,128.0,115.7,113.9,112.3,111.2,111.0,110.7,95.5,94.1,55.8,42.3,36.8,33.7,28.4;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C26H30N2O2H+[M+H]+401.222 4,測(cè)量值401.221 4.

7)化合物6c：4-氯-N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-吲哚)苯甲酰胺，白色固體，產(chǎn)率85.7%.熔點(diǎn)318～319 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.81(s,1H),10.09(s,1H),8.01(d,J=8.4 Hz,2H),7.85(s,1H),7.59(d,J=8.6 Hz,2H),7.33～7.29(m,1H),7.27～7.24(m,1H),6.08(d,J=1.6 Hz,1H),2.07(brs,3H),2.00～1.96(m,6H),1.80～1.74(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:164.3,150.9,136.4,134.6,133.6,130.8,129.9,128.8,128.1,115.6,112.4,110.8,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C25H27ClN2OH+[M+H]+405.172 8,測(cè)量值405.171 9.

8)化合物6d：2-氯-N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固體，產(chǎn)率88.6%.熔點(diǎn)130～132 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.80(s,1H),10.18(s,1H),7.86(d,J=1.5 Hz,1H),7.56(dd,J=1.7,7.4 Hz,1H),7.54(dd,J=1.0,8.0 Hz,1H),7.48(dt,J=1.7,7.7 Hz,1H),7.45～7.41(m,1H),7.28～7.19(m,2H),6.07(d,J=1.6 Hz,1H),2.06(brs,3H),1.97(d,J=2.2 Hz,6H),1.80～1.72(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:164.8,150.9,138.1,133.5,131.2,131.1,130.5,130.0,129.4,128.1,127.6,114.6,111.3,110.9,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C25H27ClN2OH+[M+H]+405.172 8,測(cè)量值405.171 8.

9)化合物6e：2-氯-N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)煙酰胺，白色固體，產(chǎn)率：84.7%.熔點(diǎn)156～157 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.84(d,J=1.5 Hz,1H),10.35(s,1H),8.51(dd,J=1.9,4.9 Hz,1H),8.06(dd,J=2.0,7.5 Hz,1H),7.85(s,1H),7.54(dd,J=4.9,7.4 Hz,1H),7.26～7.23(m,1H),6.08(d,J=1.6 Hz,1H),2.06(brs,3H),1.97(d,J=2.4 Hz,6H),1.80～1.72(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:163.4,151.0,150.6,147.1,138.6,134.2,133.6,130.8,128.1,123.6,114.4,111.2,111.0,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨質(zhì)譜m/z:計(jì)算值C24H26ClN3OH+[M+H]+406.168 1,測(cè)量值406.167 4.

2.2 合成部分條件篩選

中間體2-金剛烷-5-氨基-1H-吲哚(5)的制備過程中，選擇2種還原劑還原.其一是氫氣還原，以鈀碳作為催化劑，甲醇為溶劑，在室溫條件下反應(yīng)，收率90.0%；其二采用鐵粉還原，以醋酸為催化劑，乙醇為溶劑，反應(yīng)溫度為75 ℃，收率為80.0%.2種還原劑都有較好還原能力，考慮到實(shí)驗(yàn)的安全性，本實(shí)驗(yàn)選擇了鐵粉作為還原劑.

2.3 抗腫瘤活性篩選

就目標(biāo)化合物對(duì)3種細(xì)胞株的抗增生活性進(jìn)行了初步篩選(見表1).結(jié)果顯示：化合物對(duì)A549,HepG-2,MCF-7 3種腫瘤細(xì)胞皆具有不同程度抑制作用，通過活性與結(jié)構(gòu)關(guān)系分析，取代基為6-氯-3-吡啶甲酰氯的衍生物的抑制活性最強(qiáng).尤其對(duì)腫瘤細(xì)胞MCF-7的抑制活性最明顯，其IC50為9.56 μmol/L，與陽性藥順鉑(DDP)活性相近.為今后研究該類化合物結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系提供了一定的依據(jù)，目前進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生物活性研究正在進(jìn)行中.

表1 6a—6e對(duì)A549,HepG-2和 MCF-7的體外抗腫瘤活性IC50值 μmol·L-1

編號(hào)A549HepG-2MCF-76a25.5635.8925.906b18.0919.8721.566c19.8920.4517.896d13.4511.459.566e16.4519.9017.89順鉑11.5411.789.45

3 結(jié) 論

合成了5個(gè)新的 N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺6a—6e，采用MTT法研究了6a—6e對(duì)肺癌細(xì)胞(A549)、人肝癌細(xì)胞(HepG-2)和乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)3種腫瘤細(xì)胞的體外抗腫瘤活性.結(jié)果表明：取代物為6-氯-3-吡啶甲酰氯6d抑制活性最高,其IC50分別為13.45,11.45,9.56 μmol/L,特別是對(duì)MCF-7有較好的抑制作用，接近于陽性對(duì)照藥順鉑.說明6-氯-3-吡啶甲酰氯取代的N-(2-金剛烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺可以作為先導(dǎo)化合物骨架進(jìn)一步研究.其他相關(guān)藥理活性的研究正在進(jìn)行中.