一种新型蒽醌类衍生物及其合成方法和应用与流程

1.本发明涉及药物设计与合成领域，具体涉及一种新型蒽醌类衍生物及其合成方法和应用。


背景技术：

2.蒽醌类抗生素是一类重要的强效抗癌剂，能够高效抑制癌细胞的生长与繁殖，在临床中常被用于治疗乳腺癌、儿童实体瘤、急性淋巴细胞白血病等恶性癌症。但蒽醌类抗生素在发挥强效抗癌能力的同时，也面临着剂量积累性慢性心脏毒性的副作用，较大程度上限制了其临床应用范围。因此，针对蒽醌类抗生素的药物结构改造与靶向运送机制的研究创新，成为改良该类药物的新思路。
3.米托蒽醌是一种化学合成非典型蒽醌类衍生物，具有强于阿霉素等传统蒽醌类抗癌药物的抗癌效率与显著降低的心脏毒性，是替代阿霉素临床治疗的一线药物，然而后期发现其在临床复发缓解型多发性硬化患者的抗癌治疗中仍然表现出了慢性心脏毒性。
4.基于现有临床中应用的的蒽醌类衍生物抗癌药物仍然存在着一定的心脏毒副作用，因此，一类具有高效抗癌疗效并且能够显著降低心脏毒性作用的新型抗癌剂亟待开发。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种新型蒽醌类衍生物抗癌剂ad-nu及其合成方法，通过在氨基烷基链取代的蒽醌环上修饰亚硝基脲基团，实现强效抗癌并且显著降低心脏毒性作用。
6.一种新型蒽醌类衍生物ad-nu，其结构通式如下：
[0007][0008]
本发明是通过以下技术方案合成的：
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s1：1-氯蒽醌与n,n-二甲基乙二胺为原料，混合升温至80℃搅拌回流1小时，反应完成后将混合物冷却后用冰水稀释，用氯仿对反应物进行萃取并洗涤有机层，用na2so4干燥过夜，有机真空浓缩后，通过柱色谱用洗脱液1对产物进行分离提纯得化合物2；
[0010]
s2：将化合物2溶于甲醇中，滴加至溶有氯乙基异氰酸酯的甲醇溶液中，搅拌反应40分钟后真空移除甲醇，通过柱色谱用洗脱液2对产物进行分离纯化得化合物3；
[0011]
s3：将化合物3溶于甲酸中，在1小时内分批加入nano2固体，反应温度维持在10℃以下，反应后将混合物用乙醚萃取，对有机相进行饱和nahco3洗涤，用na2so4干燥过夜，真空移除甲酸，通过柱色谱用洗脱液2对产物进行分离纯化得最终产物；
[0012]
所述反应方程式如下：
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其中，所述洗脱液1的比例为乙酸乙酯：石油醚＝1:1(1％三乙胺)；所述洗脱液2的比例为乙酸乙酯：石油醚＝5:2(1％三乙胺)。
[0015]
其中，所述1-氯蒽醌与n,n-二甲基乙二胺的混合比例为1:11。
[0016]
其中，所述化合物2与氯乙基异氰酸酯的混合比例为1:1。
[0017]
其中，所述化合物3与nano2固体的混合比例为1:5。
[0018]
本发明的思路为：
[0019]
在天然蒽醌类药物的结构基础上修饰烷化基团，可以在与蒽醌环发挥协同抗癌作用的同时，通过改变抑制topii作用的抗癌机理，较大程度上减轻慢性心脏毒性甚至心力衰竭在用药及停药之后的发生，利用烷化基团取代修饰的蒽醌类药物pnu-159548和pnu-159550已经进入了临床试验阶段，其在应用中观察到相较于传统蒽醌类抗癌药显著降低的心脏毒性作用；亚硝基脲类药物是指具有氯乙基亚硝基脲结构、具有光谱抗肿瘤活性的一类生物烷化剂，主要依靠在人体环境中代谢产生亲电试剂，对dna分子进行烷基化从而发挥抗肿瘤作用。
[0020][0021]
基于以上药物结构改良优化机理，我们采用了米托蒽醌(mtz)药物结构中的氨基烷基链与氯乙基亚硝基脲结构，设计出了一系列新型亚硝基脲取代的氨基蒽醌衍生物ad-nu以及med-1-5，并在分子对接软件moe中结合dna受体(pdb:2des)对该系列分子进行了优化与筛选，候选化合物及其dna对接能量如下表1和表2所示，
[0022]
表1.对接候选化合物
[0023]
[0024][0025]
表2.候选化合物的dna对接能量
[0026][0027]
ad-nu与双链dna的3d-结合模式图如图1所示，在分子对接软件moe中，根据嵌入型有机小分子与dna受体之间相互作用的特点，首先把该系列小分子结构处理为最佳构象，并对dna受体进行了结构准备与能量最小化处理，在对接过程中，选择小分子与生物大分子之间的柔性对接方式，使其不断调整嵌入姿势以实现最稳定的结合形态，并通过比较对接能量数值和分析结合模式图，对配体与受体间的相互作用里进行分析与确定，结合图1中的最佳构象和表2中的能量对接结果，能量表现最优分子即为ad-nu。
[0028]
本发明的有益效果是：
[0029]
(1)本发明所合成的新型蒽醌类衍生物抗癌剂ad-nu具有较强的dna损伤与癌细胞杀伤作用，尤其在对非小细胞肺癌细胞系a549细胞系的处理过程中，ad-nu以3μm的半数致死量ic
50
对比米托蒽醌的15.6μm显示出了更强的抗癌效果；
[0030]
(2)本发明中的新型蒽醌类衍生物ad-nu通过在氨基烷基链取代的蒽醌环上修饰亚硝基脲基团，相较于传统蒽醌类抗癌药能够显著降低心脏毒性作用；
[0031]
(3)整个合成路线简洁方便，反应条件温和可控，利用常见易得的原料，三步即可高效合成目标产物ad-nu。
附图说明
[0032]
图1为ad-nu与双链dna的3d-结合模式图；
[0033]
图2为ad-nu处理的1％琼脂糖凝胶电泳图像。
具体实施方式
[0034]
下面是结合实施例对本发明进一步说明。
[0035]
实施例：
[0036]
(1)将1.5mmol的1-氯蒽醌加入1.75ml的n,n-二甲基乙二胺中，80℃回流1小时，薄层色谱检测原料基本消耗完成后，停止加热，将混合物冷却至室温，向其中缓慢加入预先准备好的10ml冰水进行稀释；随后用氯仿(3
×
20ml)对混合物进行萃取，去离子水洗涤有机相以确保无二甲基乙二胺的过多残留，然后加入na2so4干燥过夜；随后真空移除氯仿相，将混合物通过快速柱色谱收集红色组分，即化合物2，洗脱剂比例为乙酸乙酯：石油醚＝1：1(1％
三乙胺)，此步收率约为60％。
[0037]
(2)首先将1mmol氯乙基异氰酸酯和1mmol化合物2分别溶于5ml甲醇中，在室温搅拌条件下，将氯乙基异氰酸酯溶液逐滴加入化合物2溶液中反应40分钟，薄层色谱确认反应结束后，将产物通过柱色谱分离纯化得到化合物3，洗脱剂比例为乙酸乙酯：石油醚＝5：2(1％三乙胺)，此步收率约为35％。
[0038]
(3)将0.12mmol的化合物3溶于3ml甲酸中，在10℃的反应温度下向溶液中分批加入0.6mmol的nano2固体，1小时内添加完毕，继续反应30分钟；随后利用乙醚(3
×
10ml)对反应混合物进行萃取，并用饱和nahco3溶液(2
×
10ml)和去离子水对有机相进行洗涤，以进一步中和甲酸；最后将产物通过柱色谱分离纯化得到化合物ad-nu，洗脱剂比例为乙酸乙酯：石油醚＝5：2(1％三乙胺)，此步收率约为30％。
[0039]
如图2所示，将上述制得的最终产物ad-nu进行抗癌活性评价，选用小牛胸腺双链dna(cfdna)，并设置了10、20、30、250μm的ad-nu浓度梯度，37℃下孵育6小时后，在1％的琼脂糖凝胶电泳中跑30分钟，eb显色，通过电泳图像图2可以看出，随着ad-nu化合物作用浓度的不断升高，dna条带的亮度不断减弱，说明了药物分子对于dna分子存在的嵌入损伤与断裂作用；且对比相同浓度下的米托蒽醌，ad-nu也显示出了较强的dna损伤作用，为其抗癌作用的发挥提供了分子层面的依据；
[0040]
为进一步验证ad-nu分子的抗癌效果，又选用了非小细胞肺癌细胞系a549以及宫颈癌细胞系hela用不同的药物浓度进行处理，结果显示在ad-nu浓度达到4μm时，就对癌细胞体现出了显著的杀伤能力；其中在对a549细胞系的处理过程中，ad-nu以3μm的半数致死量ic
50
对比米托蒽醌的15.6μm显示出了更强的抗癌效果。