抗肿瘤环五肽化合物及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一类具有药用活性的肽类化合物，特别涉及一类具有抗肿瘤活性的环五肽化合物及其制备方法。
背景技术
环肽是一类结构比较特殊的肽类化合物，按成环的特点，分为环肽和杂环肽两大类。这些化合物大多具有良好的生理和药理活性，其中在抗肿瘤方面，表现得尤为突出。临床应用的卷曲霉素和环孢素是发酵得到的环肽类药物，一些抗肿瘤环肽如Cilengitide已进入临床二期。与链肽相似，随着氨基酸排列的顺序的不同，环肽的结构不同，性质不同，活性也不同。
由于环肽结构中，没有确切的碳端和氮端，在体内不易降解，有较长的半衰期，表现出良好的酶稳定性，所以研究具有药用活性环肽化合物是目前发现新药的一种新的重要途径。
【发明内容】
本发明的目的是提供一类抗肿瘤环五肽化合物。
本发明的另一目的是提供该抗肿瘤环五肽化合物的制备方法。
本发明所述的抗肿瘤环五肽化合物，由五个氨基酸彼此之间以肽键连接成环状结构，所述五个氨基酸选自N-取代氨基酸、芳基氨基酸、脂肪基氨基酸、取代脂肪基氨基酸；且五个氨基酸相互独立，并非完全相同，按随机顺序排列。
本发明所述的抗肿瘤环五肽化合物，所述五个氨基酸中，最多只含有一个N-烷基化氨基酸，至少一个芳基氨基酸，其他为脂肪基氨基酸或官能团取代的脂肪基氨基酸或环状氨基酸。所述五个氨基酸中的一个可以为D-型氨基酸。
其中，所述N-取代氨基酸的取代基包括但不限于氢、甲基、乙基、苄基、羟基。
所述芳基氨基酸包括取代芳基氨基酸，
所述芳基选自苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、噻吩基、吡咯基、呋喃基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、吲哚基或苯并呋喃基等芳杂环基；
所述取代芳基氨基酸的取代基选自卤素、烷基、氨基、磺酰基、羟基、烷氧基、糖基、苯氧基、二甲氨基乙氧基、二乙氨基乙氧基、二甲氨基丙氧基或二乙氨基丙氧基，其中所述烷基选自6碳以下的烷基、环烷基、糖基、二甲氨基乙基、二乙氨基乙基、吡咯基乙基或哌啶基乙基；
所述脂肪基氨基酸或官能团取代的脂肪基氨基酸选自亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、丝氨酸或苏氨酸等天然氨基酸或D-型非天然氨基酸；
所述环状氨基酸选自脯氨酸、羟脯氨酸的一个。
作为本发明的优选，所述芳基氨基酸中的芳基为4-烷氧基苯基或4-卤代苯基；所述4-烷氧基中的烷基选自6碳以下不含官能团的脂肪基或含有官能团的脂肪基以及糖苷基；所述4-卤代苯基中的卤代基选自氟、氯、溴或碘。
本发明所述的抗肿瘤环五肽化合物，具有式(I)结构，
其中：
Ar为芳基或取代芳基，
芳基包括苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、噻吩基、吡咯基、呋喃基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、吲哚基或苯并呋喃基等芳杂环基；
取代芳基中的取代基包括卤素、烷基、氨基、磺酰基、羟基、烷氧基、糖苷基、苯氧基、二甲氨基乙氧基、二乙氨基乙氧基、二甲氨基丙氧基或二乙氨基丙氧基等；
R1～R4各自为独立的异丙基、异丁基、甲基、氨基烷基、胍基烷基、羧基烷基、氨甲酰烷基、羧甲基或羟基烷基等；
R`1～R`5各自为独立氢、甲基或乙基等。
进一步，式(I)结构的环五肽化合物，所述Ar为4-烷氧基苯，其中4-烷氧基苯中的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、苯基、苄基、糖基、二甲氨基乙基、二乙氨基乙基、二甲氨基丙基、二乙氨基丙基、(1-吡咯基)乙基或(1-哌啶基)乙基等。
本发明所述的抗肿瘤环五肽化合物对多种肿瘤细胞，显示出良好的活性。
本发明所述抗肿瘤环五肽化合物的制备采用液相合成方法实现的，其策略为Boc保护氨基酸氮端的技术，合成路线为2+3的会聚式，肽链的增长使用HBTU或HATU或HCTU或PyBOP等作为缩合剂，其合成方法包括如下步骤：
(1)三肽片段的合成：
(2)二肽片段的合成：
(3)五肽的合成和环合反应：
本发明的有益效果：
本发明所述的抗肿瘤环五肽化合物具有抗肿瘤活性，特别是针对结肠癌细胞株HT-29、结肠癌细胞株HCT-15、结肠癌细胞株HCT-116、白血病细胞株K562，肺癌细胞株A549、前列腺癌细胞株PC-3、乳腺癌细胞株MDA-MB231、黑色素癌细胞株WM-115以及两种胰腺癌细胞株S2-013和AsPC-1更为突出。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实例1对氟苯丙-亮-亮-缬-亮环五肽的合成
1)亮-对氟苯丙甲酯的合成。将2mmol Boc-亮氨酸、2mmol HBTU、4mmol DIPEA加入到盛有30mL THF和4mL DMF溶液的配有氯化钙干燥管的100mL单口瓶中搅拌反应30min.，然后再加入1mmol对氟苯丙氨酸甲酯，于室温下搅拌反应过夜。反应液浓缩除去大部分溶剂，残余物用乙酸乙酯溶解后，分别用20mL水、20mL 5％NaHCO3、20mL饱和NaCl各洗2次，有机相用无水Na2SO4干燥过夜。过滤，浓缩，重结晶得类白色固体产物，产率为92％。然后将此溶解到30mL二氯甲烷和20mL三氟醋酸中，于室温下搅拌反应45min。减压除去DCM和TFA，即得产物亮-对氟苯丙甲酯粗产品。
2)Boc-亮-亮-缬三肽的合成。在盛有30mL THF、4mL DMF、2mmol Boc-亮氨酸和2mmol HBTU以及4mmol DIPEA的100mL单口瓶中，于搅拌条件下加入1mmol的缬氨酸甲酯盐酸盐，室温反应过夜。反应液浓缩，在所得残余物中加入50mL水，用40mL乙酸乙酯萃取5次，合并有机相，分别用水、5％NaHCO3、2％HCl、饱和NaCl各洗2次，无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩。在剩余物中加入30mL DCM和20mL TFA，室温下搅拌反应45min。减压除去DCM和TFA，获得亮-缬甲酯三氟醋酸盐。将此盐溶于30mL THF和4mL DMF，此后加入2mmol Boc-亮氨酸和2mmol HBTU以及4mmol的DIPEA，搅拌过夜。反应液浓缩，在所得残余物中加入50mL水，用乙酸乙酯萃取，有机相分别用水、5％NaHCO3、2％HCl饱和NaCl各洗2次，无水Na2SO4干燥过夜。过滤、浓缩，产物经重结晶纯化，得固体产物，产率83％。用17.5mL THF溶解所得固体，并转移到盛有5mmol LiOH与2.5mL水形成的溶液的烧瓶中，室温下搅拌反应6h。减压除去THF，加入20mL水，用2％盐酸调节溶液的pH至4.5-6，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水Na2SO4干燥过夜。过滤，浓缩，即得Boc-亮-亮-缬三肽。
3)对氟苯丙-亮-亮-缬-亮五肽的合成。在盛有1.1mmol Boc-亮-亮-缬三肽地30mL THF和6mL DMF溶液中，先加入2.5mmol HATU以及5mmol的DIPEA，搅拌溶解后继续反应10min，再加入1mmol亮-对氟苯丙甲酯，于室温条件下搅拌反应过夜，用TLC检测反应的进展。减压浓缩，加水150mL，用乙酸乙酯萃取五次，合并有机相。依次用水、5％NaHCO3、2％盐酸和饱和食盐水各洗两次，无水硫酸钠干燥。抽滤，减压除去溶剂，重结晶得Boc-亮-亮-缬-亮-对氟苯丙甲酯，产率88％。用30mL THF溶解所得固体，并转移到盛有5mmol LiOH与4mL水形成的溶液的烧瓶中，室温下搅拌反应8h。用TLC跟踪反应，待反应结束后减压除去THF。在残余物中加水30mL，用稀盐酸调pH＝3～4，80mL乙酸乙酯萃取四次，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜。减压浓缩获得Boc-亮-亮-缬-亮-对氟苯丙五肽后，溶解到30mL二氯甲烷和30mL三氟乙酸的溶液中，常温搅拌反应2h。减压除去二氯甲烷和三氟乙酸，即得对氟苯丙-亮-亮-缬-亮五肽。
4)对氟苯丙-亮-亮-缬-亮环五肽的合成0.5mmol对氟苯丙-亮-亮-缬-亮加入到单口瓶中，溶解于30mL DMF和270mL二氯甲烷形成的溶液。搅拌溶解之后，加入2.5mmol PyBOP、0.5mmol HATU、6mmol二异丙基乙胺，常温搅拌反应36h。减压浓缩除去溶剂，在残余液中加入50mL水，用100mL乙酸乙酯萃取五次，合并有机相。依次用水、5％ NaHCO3、2％盐酸、水和饱和食盐水各洗两次，无水硫酸钠干燥过夜。抽滤，浓缩除去溶剂。经硅胶柱层析纯化，得到对氟苯丙-亮-亮-缬-亮环五肽，产率64％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ0.83(d，J＝7.0Hz，3H)，0.86(d，J＝6.5Hz，3H)，0.89(d，J＝7.0Hz，3H)，0.96(d，J＝7.5Hz，9H)，0.99(d，J＝7.0Hz，6H)，1.37-1.43(m，1H)，1.48-1.50(m，2H)，1.56-1.59(m，2H)，1.70-1.72(m，2H)，1.84-2.01(m，2H)，2.36(m，1H)，3.08(dd，J＝13.0Hz，5.5Hz，1H)，3.22(t，J＝7.5Hz，1H)，3.66(brs，1H)，4.03(t，J＝7.5Hz，1H)，4.35(dd，J＝10.5Hz，6Hz，1H)，4.42(t，J＝8.0Hz，1H)，4.78(dd，J＝9.0Hz，3.0Hz，1H)；6.64(brs，1H)，6.84(brs，1H)，7.02(d，J＝7Hz，2H)，7.17(d，J＝7Hz，2H)，7.48(brs，1H)，7.53(brs，1H)；HRMS(ESI，M+1)C32H50FN5O5，计算值为603.3796，实测值为603.3794。
实例2亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙环五肽的合成
1)亮-4-甲氧基苯丙甲酯的合成。将2mmol Boc-亮氨酸、2mmol HBTU、4mmol DIPEA加入到盛有30mL THF和4mL DMF溶液的配有氯化钙干燥管的100mL单口瓶中搅拌反应30min.，然后再加入1mmol 4-甲氧基苯丙氨酸甲酯，于室温下搅拌反应过夜。反应液浓缩除去大部分溶剂，残余物用乙酸乙酯溶解后，分别用20mL水、20mL 5％NaHCO3、20mL饱和NaCl各洗2次，有机相用无水Na2SO4干燥过夜。过滤，浓缩，重结晶得类白色固体产物，产率为85％。然后将此溶解到30mL二氯甲烷和20mL三氟醋酸中，于室温下搅拌反应45min。减压除去DCM和TFA，即得产物亮-4-甲氧基苯丙甲酯粗产品。
2)Boc-亮-亮-缬三肽的合成。在盛有30mL THF、4mL DMF、2mmolBoc-亮氨酸和2mmol HBTU以及4mmol DIPEA的100mL单口瓶中，于搅拌条件下加入1mmol的缬氨酸甲酯盐酸盐，室温反应过夜。反应液浓缩，在所得残余物中加入50mL水，用40mL乙酸乙酯萃取5次，合并有机相，分别用水、5％NaHCO3、2％HCl、饱和NaCl各洗2次，无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩。在剩余物中加入30mL DCM和20mL TFA，室温下搅拌反应45min。减压除去DCM和TFA，获得亮-缬甲酯三氟醋酸盐。将此盐溶于30mL THF和4mL DMF，此后加入2mmol Boc-亮氨酸和2mmol HBTU以及4mmol的DIPEA，搅拌过夜。反应液浓缩，在所得残余物中加入50mL水，用乙酸乙酯萃取，有机相分别用水、5％NaHCO3、2％HCl和饱和NaCl各洗2次，无水Na2SO4干燥过夜。过滤、浓缩，产物经硅胶柱层析纯化，得固体产物，产率83％。用17.5mL THF溶解所得固体，并转移到盛有5mmolLiOH与2.5mL水形成的溶液的烧瓶中，室温下搅拌反应6h。减压除去THF，加入20mL水，用2％盐酸调节溶液的pH至4.5-6，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水Na2SO4干燥过夜。过滤，浓缩，即得Boc-亮-亮-缬三肽。
3)亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙五肽的合成。在盛有1.1mmol Boc-亮-亮-缬三肽的30mL THF和6mL DMF溶液中，先加入2.5mmol HATU以及5mmol的DIPEA，搅拌溶解后继续反应10min，再加入1mmol亮-4-甲氧基苯丙甲酯，于室温条件下搅拌反应过夜，用TLC检测反应的进展。减压浓缩，加水150mL，用乙酸乙酯萃取五次，合并有机相。依次用水、5％NaHCO3、2％盐酸和饱和食盐水各洗两次，无水硫酸钠干燥。抽滤，减压除去溶剂，重结晶得Boc-亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙甲酯五肽，产率88％。用30mL THF溶解所得固体，并转移到盛有5mmol LiOH与4mL水形成的溶液的烧瓶中，室温下搅拌反应8h。用TLC跟踪反应，待反应结束后减压除去THF。在残余物中加水30mL，用稀盐酸调pH＝3～4，80mL乙酸乙酯萃取四次，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜。减压浓缩获得Boc-脯-亮-缬-亮-苯丙五肽后，溶解到30mL二氯甲烷和30mL三氟乙酸的溶液中，常温搅拌反应2h。减压除去二氯甲烷和三氟乙酸，即得亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙五肽。
4)亮-亮-缬-亮-对甲氧苯丙环五肽的合成。将0.5mmol亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙五肽加入到单口瓶中，溶解于30mL DMF和270mL二氯甲烷形成的溶液。搅拌溶解之后，加入2.5mmol PyBOP、0.5mmol HATU、6mmol二异丙基乙胺，常温搅拌反应36h。减压浓缩除去溶剂，在残余液中加入50mL水，用100mL乙酸乙酯萃取五次，合并有机相。依次用水、5％NaHCO3、2％盐酸、水和饱和食盐水各洗两次，无水硫酸钠干燥过夜。抽滤，浓缩除去溶剂。经硅胶柱层析纯化，得到亮-亮-缬-亮--4-甲氧基苯丙环五肽，产率67％。1H NMR(500MHz，CDCl3)δ0.78(d，J＝7.0Hz，3H)，0.83(d，J＝6.5Hz，3H)，0.88-0.96(m，15H)，0.99(d，J＝7.0Hz，3H)，1.14(m，1H)，1.38-1.41(m，2H)，1.43-1.50(m，2H)，1.62-1.65(m，2H)，1.78-1.90(m，2H)，2.02(m，1H)，3.38(m，1H)，3.46(m，1H)，3.66(brs，1H)，3.76(s，3H)，4.20(m，1H)，4.43(m，1H)，4.51-4.0(m，2H)，4.69(m 1H)；6.62(brs，1H)，6.81(d，J＝10Hz，2H)，7.14(d，J＝10Hz，2H)，7.28(brs，2H)，7.73(brs，1H)；HRMS(ESI，M+1)C33H53N5O6，计算值为615.3996，实测值为615.3989。
实例3抗肿瘤活性实验
基于四氮唑盐(MTT)法进行测试。待测样品环五肽分别配制成10、5、1、0.5、0.1μmol/L等不同浓度的DMSO溶液。将选择的肿瘤细胞悬浮于10％新鲜的胎牛血清的PRMI培养液中，胰酶消化，并细胞计数，将细胞浓度定容到5×104cells/mL，96孔板中每孔加入200μL细胞，然后在每孔中加入不同浓度的药液10μL，在37℃、100％相对湿度和含CO2与空气比例为5∶95的混合气氛的培养箱中培养72h。在每孔中加入10μL 5mg/mL的MTT溶液后，接着在上述条件下继续培养4h。每一孔中加入0.04N HCl的异丙醇溶液，用酶标仪测定在570nm处与活细胞数相关的溶液吸光率，测定细胞增殖情况。每组实验均有备份，报道数据为其平均值。0.0325μmol/mL的条件下亮-亮-缬-亮-4-甲氧基苯丙环五肽对肠癌细胞株HT-29、结肠癌细胞株HCT-15、结肠癌细胞株HCT-116、白血病细胞株K562，肺癌细胞株A549、乳腺癌细胞株MDA-MB231的抑制率超过95％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。