BMN-673類似物的合成

楊夢然，胡 旭，馮權武，吳 莉，傅 晶，尹傳奇*

1.武漢工程大學化學與環(huán)境學院，湖北 武漢 430205；

2.湖北惠生藥業(yè)有限公司，湖北 咸寧 437000

PARP（poly ADP-ribose polymerase）是一種聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，參與染色體重塑、調控細胞凋亡和分裂等過程，被稱為“DNA的守護神”［1-2］。在正常細胞中，受損的DNA修復是一個重要的過程，但在腫瘤細胞中，DNA損傷顯著，PARP呈過表達狀態(tài)，催化活性增強，通過抑制PARP的活性來切斷DNA損傷修復通路，可達到殺死腫瘤細胞的目的［3-4］。所以，PARP抑制劑已成為抗癌藥物研究的熱點之一。

目前已進入臨床的PARP抑制劑有5種類型［5］，其中talazoparib類由于擁有較大的結構和立體特異性，導致它對PARP-1和PARP-2的捕獲性最高。Biomarin公司研發(fā)的BMN-673（圖1）是一種新型的口服PARP抑制劑，其口服計量小，有良好的生物利用度，是已報道最有效的talazoparib［6-7］。其作為可注射納米制劑正在進一步研究［8］，在治療BRCA突變、HER2陰性、轉移性晚期乳腺癌試驗正處于 III期臨床階段［9-10］，在治療胃癌［11］、高級漿液性卵巢癌［12］、子宮內膜癌［13-14］、骨髓增生性腫瘤［15］、攜帶有害BRCA突變的實體瘤［16］的試驗已進入臨床研究階段，與放射療法結合用于治療各種癌癥的研究也正在試驗中［17］。

在 BMN-673分子結構中，1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基可提高藥物的水溶性和細胞活性，對氟苯基為富電子的芳香環(huán)，與Try-907發(fā)生π-π作用增強抑制活性，芳環(huán)上的兩個氟原子可增強酶活性和透膜性，該化合物在酶水平上的活性和細胞活性均得到了提高［18-19］。本研究以BMN-673結構為基礎，結合PARP抑制劑的構效關系設計合成了9個BMN-673類似物（見圖2），以期篩選出有生物活性的化合物。在這些類似物中，R2基團均為富電子芳香環(huán)，除4a1外，其它分子中R2基團都連有含氧或含氮的雜環(huán)以增強分子水溶性；4c1和4c2中R1為苯基，4b1和4b2中R1為對氟苯基，可對比考察氟原子對分子生物活性的影響；4d中R1基團可以增強水溶性和口服生物利用度［20］。

圖1 BMN-673分子結構Fig.1 Molecular structure of BMN-673

BMN-673的合成路線有以下兩種：（1）以4-氨基-6-氟異苯并呋喃-1（3H）-酮為原料，經親核加成縮合、開環(huán)、合環(huán)三步反應生成目的產物。該合成路線中第一步反應需在無水條件下進行，并且反應生成的水需要用無水硫酸鎂除去，耗時長。而后兩步反應的收率分別為1.6%和29%，造成總收率僅為 0.3%［21-22］；（2）以 6-氟-4-硝基-3H-異苯并呋喃-1-酮為原料，經四步反應合成［23］（圖 2），反應總收率為6.4%～61%。本研究采用第二種方法合成BMN-673類似物。

圖2 BMN-673類似物的合成路線Fig.2 Synthetic route of BMN-673 analogues

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

DPX 300核磁共振儀（德國Bruker公司）；Tracems 2000色譜-質譜聯用儀（美國Finnigan公司）；EL III型元素分析儀（德國Vario公司）；RY-1熔點檢測儀（溫度計未經校正）（天津天光光學儀器有限公司）；LC-20 AT型高效液相色譜儀（HPLC，日本島津公司）。

所用試劑均為國產市售分析純。

1.2 實驗過程

以 8-（3-溴苯基）-5-氟-9-（1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基）-2，7，8，9-四氫-3H-吡啶并［4，3，2-de］-酞嗪-3-酮（4a1）的合成為例進行介紹。

1.2.1 （Z）-6-氟-3-（（1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基）亞甲基）-4-硝基異苯并呋喃-1（3H）-酮（1a）的合成

在 25 mL 三頸瓶中，將 0.50 g（2.5 mmol）6-氟-4-硝基-3H-異苯并呋喃-1-酮溶于 5 mL的 1，4-二氧六環(huán)中，依次加入1 mL（7.3 mmol）三乙胺、2 mL（21.2 mmol）乙酸酐和 0.55 g（5.0 mmol）1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-甲醛，攪拌，控制溫度 105 ℃反應4 h，反應液由淺黃色變?yōu)樯罴t棕色。濃縮80%的溶劑，冷卻殘留液，過濾，固體用甲基叔丁基醚淋洗，得到0.66 g黃色固體，產率為90%；mp：271～274 ℃ ；MS（m/z）：291.05［M+H］+；1HNMR（400 MHz，CDCl3）δ 7.68（m，1H），7.45（m，1H），6.87（m，1H），6.69（s，1H），3.47（s，3H）；13CNMR（100 MHz，CDCl3）δ165.3，161.1，147.8，145.3，143.1，141.2，125.9，124.1，120.1，115.9，96.8，33.9。 EA（C12H7FN4O4），Calcd：C 49.66，H 2.43，N 19.31；Found：C 49.70，H 2.42，N 19.29。

1.2.2 5-氟-2-（2-（1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基）乙?；?3-硝基苯甲酸甲酯（2a）的合成 將0.66 g（2.3 mmol）化合物 1a、0.2 mL（3.5 mmol）醋酸和2 mL甲醇加入至25 mL三頸瓶中，攪拌，升溫至50～60℃反應10 h，溶液由黃色渾濁狀變?yōu)辄S色透明，將反應液濃縮，然后柱層析，得到0.63 g黃色固體，產率為 86%；mp：280～283 ℃；MS（m/z）：323.07［M+H］+；1HNMR（400 MHz，CDCl3）δ8.20（d，1H），8.01（d，1H），7.83（s，1H），4.84（s，3H），4.03（s，2H），4.00（s，3H）；13CNMR（100 MHz，CDCl3）δ 198.7，166.2，165.3，163.0，150.1，145.3，129.4，125.1，120.1，110.1，51.2，35.5，35.2；EA（C13H11FN4O5），Calcd：C 48.45，H 3.44，N 17.39；Found：C 48.50，H 3.43，N 17.42。

1.2.3 2-（3-溴苯基）-7-氟-3-（1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基）-4-氧代-1，2，3，4-四氫喹啉-5-甲酸甲酯（3a1）的合成 將0.60 g（1.9 mmol）化合物2a、0.74 g（4.0 mmol）間溴苯甲醛、6 mL四氫呋喃和1 mL甲醇加入至50 mL三頸瓶中，攪拌下緩慢滴加12 mL三氯化鈦鹽酸溶液（質量分數20%，三氯化鈦溶于2 mol/L鹽酸），反應液呈黑色透明，室溫攪拌，溶液由黑色透明變?yōu)樯铧S色，反應6 h后，加20 mL水淬滅，混合液用乙酸乙酯萃取，有機相依次用飽和碳酸氫鈉和飽和亞硫酸氫鈉洗滌，無水Na2SO4干燥，濃縮得 0.70 g黃色油狀物，產率 82%；MS（m/z）：459.27［M+H］+；1HNMR（400 MHz，CDCl3）δ8.04（s，1H），7.44-7.42（m，2H），7.29-7.23（m，2H），6.84（d，1H），6.69（d，1H），5.31（s，1H），5.13（d，1H），4.13（d，1H），3.83（s，3H），3.71（s，3H）；13CNMR（100 MHz，CDCl3）δ190.1，166.9，165.3，160.1，150.2，148.2，140.2，130.2，128.7，121.3，120.9，120.1，118.3，116.0，103.4，104.1，58.7，52.3， 50.5， 32.4；EA （C20H16BrFN4O3），Calcd：C52.30，H 3.51，N 12.20；Found：C 52.09，H 3.50，N 12.15。

1.2.4 8-（3-溴苯基）-5-氟-9-（1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基）-2，7，8，9-四氫-3H-吡啶并［4，3，2-de］-酞嗪-3-酮（4a1）的合成 將 0.70 g（1.5 mmol）化合物3a1、6 mL甲醇和1.5 mL水合肼加入至25 mL三頸瓶中，室溫攪拌過夜，有固體析出，抽濾，甲醇洗滌，得到0.50 g淺黃色固體，產率為75%（HPLC含量99.2%）。mp：321.4～325.0 ℃；MS（m/z）：441.26［M+H］+；1HNMR（400 MHz，DMSO-d6）δ12.38（s，1H），7.96-7.61（m，4H），7.88（d，1H），7.28（s，1H），7.08（d，1H），5.37（s，1H），5.04（d，1H），4.80（d，1H），3.69（s，3H）；13CNMR （100MHz，DMSO-d6）δ 165.3，161.9，155.1，153.1，150.3，148.7，144.7，132.8，129.1，128.9，128.1，127.3，125.6，109.1，102.9，100.8，61.2，44.3，35.8；EA（C19H14BrFN6O），Calcd.：C51.72，H 3.20，N 19.05；Found：C 51.92，H 3.19，N 19.13。

2 結果與討論

2.1 化合物1a-1d的合成

在堿性條件下，6-氟-4-硝基-3H-異苯并呋喃-1-酮中芐位上的氫原子被拔去，形成碳負離子，該碳負離子由于苯環(huán)上氟原子和硝基的吸電子效應而穩(wěn)定。碳負離子與1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-甲醛發(fā)生親核加成反應，然后脫去一分子水生成化合物1a，乙酸酐起吸水作用。

文獻［23］報道，上述反應采用四氫呋喃做溶劑，回流反應2 h，產率為78%，但實驗時發(fā)現此反應實際需要10 h才能完成。因此，本研究探索了幾種溶劑對反應的影響（見表1）。當溶劑為丙酮時，基本無反應；當溶劑為甲醇時，反應24 h產率僅為10%。當溶劑為1，4-二氧六環(huán)時，反應4 h，產率即可達90%。因此，本反應選用1，4-二氧六環(huán)做溶劑。反應完成后，濃縮質量分數80%的1，4-二氧六環(huán)，冷卻后有固體析出。在洗滌濾餅時，若用乙酸乙酯做淋洗劑［23］，由于乙酸乙酯對產物1a有一定的溶解性，會影響到產物的收率。實驗中改用溶解性低的甲基叔丁基醚洗滌，既可避免產品的損失，又由于甲基叔丁基醚沸點較低，產品易干燥、純化簡便。化合物1b-1d用類似的方法合成，相關表征數據見表2。

由于4-溴甲基苯甲醛、對羥甲基苯甲醛和4-嗎啉甲基苯甲醛中均含有苯環(huán)，與Ty896和Ty907形成π-π相互作用，可增強體外活性，其中4-溴甲基苯甲醛可以增加細胞活性；對羥甲基苯甲醛可以增加細胞活性和水溶性；4-嗎啉甲基苯甲醛含有兩個氮原子可以提高水溶性［20］，所以研究中考慮將這三種醛與6-氟-4-硝基-3H-異苯并呋喃-1-酮發(fā)生親核加成反應。但遺憾的是反應沒有發(fā)生，原因是這三個醛中苯環(huán)對位基團的給電子效應降低了羰基碳的親電性。

表1 不同反應條件對合成化合物1a的影響Tab.1 Effects of reaction conditions on formation of compound1a

2.2 化合物2a-2d的合成

在酸性催化下，1a分子中的五元內酯與甲醇發(fā)生酯交換開環(huán)反應，并異構化為酮酯2a。文獻［23］報道，采用醋酸和甲醇開環(huán)反應4 h，產率達到99%，但實驗時發(fā)現需要反應10 h且產率最高達到86%。實驗中探討了乙酸、鹽酸和三氟乙酸對酯交換開環(huán)反應的影響，如表3所示，醋酸的催化效果最好。用類似的方法合成2b-2d，相關表征數據見表4。

表2 化合物1b-1d的相關表征數據Tab.2 Characterization data of compounds 1b-1d

表3 幾種酸對合成化合物2a的影響Tab.3 Effects of several acids on formation of compound 2a

由于1-甲基-1H-咪唑-2-基具有較好的親水性，擬利用上述方法合成R1為1-甲基-1H-咪唑-2-基的類似物，但實驗中發(fā)現該類分子中的內酯難以開環(huán)。原因在于，整個分子為共軛體系，化合物1a-1d分子中 R1基團 1-甲基-1H-1，2，4-三唑-5-基、對氟苯基、苯基和4-（4-（環(huán)丙烷甲?；┻哙?1-甲?；┍交哂形娮有?，降低了五元內酯上羰基碳的電子云密度，易于親核試劑（甲醇）的進攻；而1-甲基-1H-咪唑-2-基具有給電子效應，增加了五元內酯羰基碳的電子云密度，使得親核取代反應難以進行。

2.3 化合物 3a1-3a4、3b1、3b2、3c1、3c2和 3d的合成

利用TiCl3將2a分子中的硝基還原為氨基，生成物與3-溴苯甲醛發(fā)生羥醛縮合反應，生成的羥基與氨基脫水生成化合物3a1。用類似方法合成3a2、3a4、3b1、3b2、3c1、3c2和 3d。但在合成 3a3時，需先將1H-吲哚-6-甲醛分子上的-NH基團通過酰基化保護起來［25］。相關表征數據見表5。

2.4 化合物 4a1-4a4、4b1、4b2、4c1、4c2和 4d的合成

在甲醇溶液中，水合肼同時與3a1中的酯基和酮羰基作用，得到關環(huán)產物4a1。用類似的方法合成 4a2-4a4、4b1、4b2、4c1、4c2和 4d，相關表征數據見表6。

表4 化合物2b-2d的相關表征數據Tab.4 Characterization data of compounds 2b-2d

表 5 化合物 3a2-3a4、3b1、3b2、3c1、3c2和 3d 的相關表征數據Tab.5 Characterization data of compounds 3a2-3a4，3b1，3b2，3c1，3c2and 3d

續(xù)表5

表 6 化合物 4a2-4a4、4b1、4b2、4c1、4c2和 4d 的相關表征數據Tab.6 Characterization data of compounds 4a2-4a4，4b1，4b2，4c1，4c2and 4d

續(xù)表6

3 結語

本研究以6-氟-4-硝基-3H-異苯并呋喃-1-酮為原料經親核加成反應、內酯酯交換開環(huán)、羥醛縮合和酰肼環(huán)化四步反應合成了9個新的BMN-673類似物，總產率為33%～48%。在第一步親核加成反應中，以1，4-二氧六環(huán)為溶劑，不僅縮短了反應時間，也提高了轉化率；后處理過程經濃縮、冷卻析晶，固體用甲基叔丁基醚洗滌，既可減少產品損失，又有利于產品干燥和純化。在第二步內酯酯交換開環(huán)反應中，醋酸為最佳催化劑，內酯分子中R1基團的吸電子能力越強，五元內酯越易開環(huán)。所合成的9個BMN-673類似物的生物活性有待進一步研究。