5羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物及合成方法与应用.pdf

本发明涉及5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物及合成与应用。该类化合物具有结构式I或II；制备时，以摩尔份数计，用1-3份的5-碘-1，3-苯二酚经与1-3份的RCOCH2COOCH2CH3在2-6份的SO2-OSO3H(硅磺酸)催化下缩合成结构式为碘代5-羟基香豆素类化合物；再用1-4份的碘代5-羟基香豆素类化合物与2-8份的3-甲基-2-丁烯醛或3-氯-3-甲基丁炔反应生成碘代吡喃香豆素类化合物；最后偶合反应生成结构式为I或II的香豆素类化合物。这类化合物对乳腺癌细胞MCF-7的IC50值分别达到了3.3～18.3，具有较强的乳腺癌细胞MCF-7抑制作用。

1、  5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物，其特征在于具有如下结构式：

其中R为甲基、丙基或苯基；Q选自下列Q₁～Q₅中的一种；

在结构式I中，当R为甲基，Q＝Q₁；当R为丙基，Q＝Q₁、Q₂或Q₃；当R为苯基，Q＝Q₁、Q₂或Q₃；
在结构式II中，当R为甲基，Q＝Q₁、Q₂、Q₄或Q₅；当R为丙基，Q＝Q₁、Q₂、Q₃、Q₄或Q₅；当R为苯基，Q＝Q₁、Q₂、Q₃、Q₄或Q₅。

2、  根据权利要求1所述的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物，其特征是所述结构式I的化合物为如下结构式1、2、3、7、8、9或10；所述结构式II的化合物为如下结构式4～6、11～21中的一种。



3、  权利要求1所述的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的合成方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)以摩尔份数计，用1-3份的5-碘-1，3-苯二酚经与1-3份的RCOCH₂COOCH₂CH₃在2-6份的SO₂-OSO₃H(硅磺酸)催化下缩合成结构式为的碘代5-羟基香豆素类化合物；
(2)以摩尔份数计，1-4份的碘代5-羟基香豆素类化合物再与2-8份的3-甲基-2-丁烯醛或3-氯-3-甲基丁炔反应生成结构式为的碘代吡喃香豆素类化合物；
(3)以摩尔份数计，以1-2份的碘代5-羟基香豆素类化合物或碘代吡喃香豆素类化合物为底物，用0.1-0.2份的1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物为催化剂，在有机溶剂和1-3份的氟化铯或氟化钾存在下，于60-80度的温度下，与2-4份的2-苯并噻吩硼酸或1-噻蒽硼酸、4-(4-二羟硼基苯胺基)-4-酰丁酸或4-甲磺酰胺基苯硼酸发生偶合反应生成结构式为I或II的香豆素类化合物。

4、  权利要求1所述的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的在制备抗乳腺癌药物中的应用。

5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物及合成方法与应用
技术领域
本发明涉及5-羟基香豆素和吡喃香豆素衍生物，该类化合物具有对MCF-7细胞的抑制作用，其中某些具有明显的抑制作用，可用于制备治疗乳腺癌药物的先导物。
技术背景
香豆素类化合物广泛分布于植物当中，香豆素环体系出现在天然产物当中(如Calanolide A是来自多种美叶属热带植物的一种天然产物，被集中在一个间苯三酚核心周围的香豆素，色原烷和苯并吡喃环系，是人类免疫缺陷病毒-1逆转录酶的一种强有力抑制剂)通常存在着特殊的药理学性质，极大的激发了化学家和药物化学家探索天然香豆素或其合成类似物作为药物应用的兴趣。许多基于香豆素环体系合成的各类衍生物，如呋喃香豆素，吡喃香豆素，胺基磺酸类香豆素，在光化学疗法，抗肿瘤，抗艾滋病毒，中枢神经系统兴奋剂，抗菌，抗炎，抗凝血上有着重要作用(Kennedy，K.O.；Thornes，R.D.Coumarins：Biology，Applications and Mode of Action，Wiley，Chichester，1997.)。事实上，香豆素类化合物具有如此广泛的生物活性，以致有人称之为“药学上的多面手”(CN1450062A)。
特别是在乳腺癌的化学疗法方面，一些羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物有着硫酸酯酶和芳香化酶的抑制活性，同时一些羟基香豆素类似物也可作为选择性的雌激素受体调节剂和成为与雌激素结合物作为潜在的抗乳腺癌试剂(Musa，M.A.；Cooperwood，J.S.；Khan，M.O.F.Current Medicinal Chemistry，2008，15(26)，2664-2667)。然而天然存在的一些香豆素在抗癌方面有一定的作用，但往往伴随引起肝中毒。因此同天然香豆素比较，合成的香豆素化合物能够提供更加安全的类似物，更强的药效和更高的治疗因子。同时乳腺癌是绝经后妇女的一种多发性癌症。据统计，截止到2005年，全球有50.2万人死于乳腺癌。因而合成一类能用于预防和治疗乳腺癌的潜在的香豆素类药物显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一类具有明显抗乳腺癌细胞MCF-7的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物；
本发明的另一目的在于提供一类5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的合成方法。
本发明的还有一目的是提供一类5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的应用。
本发明所涉及的香豆素类衍生物，结构新颖独特，经活性测定它们中的一部分具有较强的抗乳腺癌细胞MCF-7作用，可用于制备治疗乳腺癌药物的先导物。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物，其特征在于具有如下结构式：

其中R为甲基、丙基或苯基；Q选自下列Q1～Q5中的一种；

在结构式I中，当R为甲基，Q＝Q₁；当R为丙基，Q＝Q₁、Q₂或Q₃；当R为苯基，Q＝Q₁、Q₂或Q₃；
在结构式II中，当R为甲基，Q＝Q₁、Q₂、Q₄或Q₅；当R为丙基，Q＝Q₁、Q₂、Q₃、Q₄或Q₅；当R为苯基，Q＝Q₁、Q₂、Q₃、Q₄或Q₅。
为进一步实现本发明目的，所述结构式I的化合物为如下结构式1、2、3、7、8、9或10；所述结构式II的化合物为如下结构式4～6、11～21中的一种。


所述的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的合成方法，包括如下步骤：(1)以摩尔份数计，用1-3份的5-碘-1，3-苯二酚经与1-3份的RCOCH₂COOCH₂CH₃在2-6份的SO₂-OSO₃H(硅磺酸)催化下缩合成结构式为的碘代5-羟基香豆素类化合物；
(2)以摩尔份数计，1-4份的碘代5-羟基香豆素类化合物再与2-8份的3-甲基-2-丁烯醛或3-氯-3-甲基丁炔反应生成结构式为的碘代吡喃香豆素类化合物；
(3)以摩尔份数计，以1-2份的碘代5-羟基香豆素类化合物或碘代吡喃香豆素类化合物为底物，用0.1-0.2份的1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物为催化剂，在有机溶剂和1-3份的氟化铯或氟化钾存在下，于60-80度的温度下，与2-4份的2-苯并噻吩硼酸或1-噻蒽硼酸、4-(4-二羟硼基苯胺基)-4-酰丁酸或4甲磺酰胺基苯硼酸发生偶合反应生成结构式为I或II的香豆素类化合物。
所述的5-羟基香豆素和吡喃型香豆素类化合物的在制备抗乳腺癌药物中的应用。
本发明的方法可以由下述典型反应式表示：

本发明的合成方法不仅简便，而且该类化合物具有较强的抗乳腺癌细胞MCF-7的作用，为抗乳腺癌药物提供筛选。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点或效果：
(1)本发明所涉及的香豆素类衍生物，其合成步骤少，方法成熟，提纯容易，产率高，环境友好(如对环境无污染的环境友好型催化剂硅磺酸的使用)；同天然香豆素比较，该类香豆素化合物能够提供更加安全的类似物、更强的药效和更高的治疗因子，为高效抗乳腺癌药物提供筛选。
(2)本发明所涉及的香豆素类衍生物，生物活性测定表明它们对乳腺癌细胞MCF-7具有较强的抑制作用，其中一部分具有强的抑制作用，如化合物17对乳腺癌细胞MCF-7的IC₅₀值达到了3.3μM，是潜在的抗乳腺癌药物的先导物。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1 化合物1的制备
于适量容积的园底烧瓶中加入5-碘-1，3-苯二酚0.52克，乙酰乙酸乙酯0.28克，硅磺酸(SO₂-OSO₃H)0.9克(等同于2.3mmol H⁺)，并加入二氯甲烷10毫升，回流6小时。反应完全后，用热的乙醇溶解并过滤除去硅磺酸，乙醇重结晶得到白色晶体化合物1，产率94.1％，熔点：262°C分解，质谱(APCI-MS)：302.6(计算值：302.07)。
实施例2 化合物2的制备
于适量容积的园底烧瓶中加入5-碘-1，3-苯二酚1.18克，丁酰乙酸乙酯0.79克，硅磺酸(SO₂-OSO₃H)1.9克(等同于4.8mmol H⁺)，并加入二氯甲烷10毫升，回流6小时。反应完全后，用热的乙醇溶解并过滤除去硅磺酸，乙醇重结晶得到白色晶体化合物2，产率：90.2％，熔点：232-233℃，质谱(APCI-MS)：330.7(计算值：330.7)。
实施例3 化合物3的制备
于适量容积的园底烧瓶中加入5-碘-1，3-苯二酚1.18克，苯甲酰乙酸乙酯0.96克，硅磺酸(SO₂-OSO₃H)1.9克(等同于4.8mmol H⁺)，并加入二氯甲烷10毫升，回流8小时。反应完全后，用热的乙醇溶解并过滤除去硅磺酸，乙醇重结晶得到淡黄色晶体化合物3，产率：89.0％，熔点：240-241℃，质谱(ESI-MS)：362.8[M-H]⁺(计算值：364.13)。
实施例4 化合物4的制备
在圆底烧瓶中加入化合物30.22克，3-甲基-2-丁烯醛0.4克，苯基硼酸0.45克，丙酸5毫升，甲苯40毫升，并装上分水器、回流冷凝管，回流8小时，反应完全后，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，干燥，硅胶柱层析分离得到淡黄色固体化合物4，产率79.2％。熔点：198-199℃，质谱(APCI-MS)：430.7(计算值：430.2)。
实施例5 化合物5的制备
在圆底烧瓶中加入化合物2，0.20克，3-甲基-2-丁烯醛0.4克，苯基硼酸0.45克，丙酸5毫升，甲苯40毫升，并装上分水器、回流冷凝管，回流8小时，反应完全后，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，干燥，硅胶柱层析分离得到白色固体化合物5，产率：81.2％，熔点：174-175℃，质谱(APCI-MS)：397.0(计算值：396.2)。
实施例6 化合物6的制备
在圆底烧瓶中加入化合物1，0.18克，3-甲基-2-丁烯醛0.35克，苯基硼酸0.40克，丙酸5毫升，甲苯40毫升，并装上分水器、回流冷凝管，回流8小时，反应完全后，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，干燥，硅胶柱层析分离得到白色固体化合物6，产率：82.1％，熔点：133-134℃，质谱(APCI-MS)：368.7(计算值：368.2)。
实施例7 化合物7的制备
化合物3，0.09克，苯并噻吩基-2-硼酸0.18克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到黄色固体化合物7。产率82.1％，熔点：251-253℃，高分辨质谱(HRAPCI-MS)370.0667，计算值370.0664。
实施例8 化合物8的制备
化合物3，0.09克，1-噻嗯硼酸0.26克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色固体化合物8。产率：81.2％，熔点：292-294℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)452.0543，计算值452.0541。
实施例9 化合物9的制备
化合物2，0.08克，苯并噻吩基-2-硼酸0.17克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.12克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热16小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色固体化合物9，产率：83.0％，熔点：282-283℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)336.0824，计算值336.0820。
实施例10 化合物10的制备
化合物2，0.08克，1-噻嗯硼酸0.26克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.12克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热16小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅白色固体化合物10，产率：81.8％，熔点：264-265℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)418.0695，计算值418.0697。
实施例11 化合物11的制备
化合物4，0.108克，苯并噻吩基-2-硼酸0.18克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到黄色固体化合物11，产率：80.2％，熔点：210-211℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)436.1137，计算值436.1133。
实施例12 化合物12的制备
化合物4，0.108克，1-噻嗯硼酸0.26克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.015克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色固体化合物12，产率：76.4％，熔点：217-219℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)518.1015，计算值518.1010。
实施例13 化合物13的制备
化合物5，0.1克，苯并噻吩基-2-硼酸0.18克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.012克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到黄色固体化合物13，产率：79.1％，熔点：148-149℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)402.1293，计算值402.1290。
实施例14 化合物14的制备
化合物5，0.1克，1-噻嗯硼酸0.26克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.012克，氟化铯0.15克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热24小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到白色固体化合物14，产率：81.1％，熔点：221-222℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)484.1169，计算值484.1167。
实施例15 化合物15的制备
化合物6，0.08克，苯并噻吩基-2-硼酸0.18克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.01克，氟化铯0.12克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热16小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色固体化合物15，产率：79.9％，熔点：154-155℃，高分辨质谱(HRAPCI-MS)374.0979，计算值374.0977。
实施例16 化合物16的制备
化合物4，0.108克，4-甲磺酰胺苯硼酸0.215克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.02克，氟化铯0.18克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热14小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色晶体化合物16，产率：81.4％，熔点：160-161℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)473.1293，计算值473.1297。
实施例17 化合物17的制备
化合物5，0.09克，4-甲磺酰胺苯硼酸0.215克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.02克，氟化铯0.18克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热16小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到浅黄色晶体化合物17，产率：78.6％，熔点：190-191℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)439.1451，计算值439.1453。
实施例18 化合物18的制备
化合物6，0.09克，苯并噻吩基-2-硼酸0.215克，1，1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II)二氯甲烷复合物(dppf(PdCl₂))0.02克，氟化铯0.18克，一起溶于4毫升N，N-二基甲酰胺(DMF)，于氩气环境中，温度80度下加热16小时，反应完全后，加入适量蒸馏水，乙酸乙酯萃取，干燥，硅胶柱层析得到白色固体化合物18，产率：81.0％，熔点：236-237℃；高分辨质谱(HRAPCI-MS)411.1144，计算值411.1140。
实施例19 香豆素衍生物对乳腺癌细胞MCF-7的抑制作用测定
MTT(二甲基噻唑二苯基四唑溴盐)试验：取对数生长期的MCF-7细胞接种于96孔板上，每孔总体积为100μL，置于37℃、5％ CO₂培养箱中培养，待细胞贴壁后，血清饥饿12h，加上述各种受试样品使其最终浓度分别为1，5，10，15，25，50，100μM，每个浓度设四个平行孔，同时设立对照组；药物作用48h，每孔加入质量浓度为5mg/mL的MTT溶液10μL，继续培养4h后，倾去培养液，加入150μL DMSO，振荡待formazan完全溶解显色后，用酶联仪以490nm波长测定吸光度(A)值，计算细胞生长抑制率。

并采用改良寇式法计算抑制率达50％时的药物浓度即IC₅₀值。对乳腺癌细胞MCF-7的抑制活性测定，结果如表一。表1中各化合物对乳腺癌细胞MCF-7的IC₅₀值，(数值以“平均值±标准偏差”表示，浓度单位μM)
表1

说明：化合物编号及所对应的结构式参照权利要求1和2；活性测试独立完成三次。
上表1说明：各化合物对乳腺癌细胞MCF-7具有不同程度的抑制作用。其中化合物1，5，7，8，10，12，16，17，18对乳腺癌细胞MCF-7的IC₅₀值分别达到了18.3，13.7，7.6，14.2，14.4，7.2，5.3，3.3，6.5μM，说明这些化合物具有较强的乳腺癌细胞MCF-7抑制作用，是抗乳腺癌的潜在药物。