技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含有噁二唑的哌嗪衍生物及其制备方法和用途。
背景技术
近年来，哌嗪类化合物在有机合成和医药中的应用已经引起有机化学界和药学界的广泛关注。哌嗪环为分子中含两个氮原子的六元杂环，是富氮杂环化合物的理想结构单元，具有生成焓高、热稳定性好等特点。含苯基哌嗪环的化合物大多具有高效的药理活性，有些已经开发成为临床药物。
由目前现有技术来看，噁二唑及衍生物有着潜在的抗癌活性，这些化合物非选择性广谱地对所有癌细胞有着抗癌活性。由于噁二唑其衍生物对癌细胞生长有明显的抑制作用，作为很有潜力的抗癌药物的前景十分值得关注。随着哌嗪类和噁二唑类药物研究的不断深入，在对其药理活性及抗癌作用机制不断了解的基础上进行有效的结构改造与修饰和分子设计，将会有越来越多的高效、低毒的含有噁二唑的哌嗪类药物用于临床，造福人类。
发明内容
本发明的目的是提供一种对癌细胞具有明显抑制作用的含有噁二唑的哌嗪衍生物；本发明同时提供其科学合理、简单易行的制备方法以及用途。
本发明所述的含有噁二唑的哌嗪衍生物，结构式如下：
其中，R为邻氯苯基、苯甲基、邻甲氧基苯基、对甲氧基苯基、对氟苯基、吡啶基、邻氟苯基、对硝基苯基、对氯苯基、2,3-二氯苯基、3,4-二氯苯基、间甲氧基苯基、二苯基甲基或间三氟甲基苯基的一种；
结构式如下：
所述的含有噁二唑的哌嗪衍生物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3,4-二羟基苯甲酸、浓硫酸、甲醇进行回流反应，TLC检测直至原料消失，得到固体产物；
(2)将步骤(1)得到的固体产物、丙酮、二溴乙烷、碳酸钾进行回流反应，得到固体产物；
(3)将步骤(2)得到的固体产物、乙醇、水合肼进行回流反应，得到固体产物；
(4)将步骤(3)得到的固体产物、乙醇、二硫化碳、氢氧化钾进行回流反应，然后蒸干，加蒸馏水溶解，过滤，得到的滤液用稀盐酸调其pH值至4～5，过滤，析出得固体产物；
(5)将步骤(4)得到的固体产物、取代基的苯基哌嗪、乙醇、甲醛经常温搅拌、过滤，得到含有噁二唑的哌嗪衍生物。
其中：
步骤(1)中，3,4-二羟基苯甲酸、浓硫酸、甲醇的用量比例为1:0.1:5，其中，3,4-二羟基苯甲酸以mmol计，浓硫酸、甲醇均以mL计。
步骤(2)中，步骤(1)得到的固体产物、丙酮、二溴乙烷、碳酸钾的用量比例为1:20:1:1.5，其中，步骤(1)得到的固体产物、二溴乙烷、碳酸钾均以mmol计，丙酮以mL计，回流反应时间为15h。
步骤(3)中，步骤(2)得到的固体产物、乙醇、水合肼的用量比例为0.1:2:0.5，其中，步骤(2)得到的固体产物以mmol计，乙醇、水合肼均以mL计，回流反应时间为15h。
步骤(4)中，步骤(3)得到的固体产物、乙醇、二硫化碳、氢氧化钾的用量比例为1:20:1:1，其中，步骤(3)得到的固体产物、二硫化碳、氢氧化钾均以mmol计，乙醇以mL计，回流反应时间为24h。
步骤(5)中，步骤(4)得到的固体产物、取代基的苯基哌嗪、乙醇、甲醛的用量比例为1:1:20:1.5，其中，步骤(4)得到的固体产物、苯基哌嗪或取代基的苯基哌嗪、甲醛均以mmol计，乙醇以mL计，常温搅拌12h。
步骤(5)中，取代的苯基哌嗪为邻氯苯基哌嗪、苯甲基哌嗪、邻甲氧基苯基哌嗪、对甲氧基苯基哌嗪、对氟苯基哌嗪、吡啶基哌嗪、邻氟苯基哌嗪、对硝基苯基哌嗪、对氯苯基哌嗪、2,3-二氯苯基哌嗪、3,4-二氯苯基哌嗪、间甲氧基苯基哌嗪、二苯基甲基哌嗪或间三氟甲基苯基哌嗪中的一种。
本发明所述的含有噁二唑的哌嗪衍生物能够用于制备抗癌药物。
本发明的有益效果如下：
本发明将具有良好抗癌活性的噁二唑引入苯基哌嗪环，制备含有噁二唑的哌嗪衍生物。含有噁二唑的哌嗪衍生物对癌细胞生长有明显的抑制作用，且所用原料便宜，简单易得，反应步骤少，产率高，适合工业化生产，用于制备抗癌药物。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
上述化合物制备方法如下：
(1)将3,4-二羟基苯甲酸、浓硫酸、甲醇进行回流反应，TLC检测直至原料消失，得到固体产物；
3,4-二羟基苯甲酸、浓硫酸与甲醇的用量比例为1:0.1:5，其中，3,4-二羟基苯甲酸以mmol计，浓硫酸、甲醇均以mL计。
(2)将步骤(1)得到的固体产物、丙酮、二溴乙烷、碳酸钾进行回流反应，得到固体产物；
步骤(1)得到的固体产物、丙酮、二溴乙烷、碳酸钾的用量比例为1:20:1:1.5，其中，步骤(1)得到的固体产物、二溴乙烷、碳酸钾均以mmol计，丙酮以mL计，回流反应时间为15h。
(3)将步骤(2)得到的固体产物、乙醇、水合肼进行回流反应，得到固体产物；
步骤(2)得到的固体产物、乙醇、水合肼的用量比例为0.1:2:0.5，其中，步骤(2)得到的固体产物以mmol计，乙醇、水合肼均以mL计，回流反应时间为15h。
(4)将步骤(3)得到的固体产物、乙醇、二硫化碳、氢氧化钾进行回流反应，然后蒸干，加蒸馏水溶解，过滤，得到的滤液用稀盐酸调其pH值至4～5，过滤，析出得固体产物；
步骤(3)得到的固体产物、乙醇、二硫化碳、氢氧化钾的用量比例为1:20:1:1，其中，步骤(3)得到的固体产物、二硫化碳、氢氧化钾以mmol计，乙醇以mL计，回流反应时间为24h。
(5)将步骤(4)得到的固体产物、对甲氧基苯基哌嗪、乙醇、甲醛经常温搅拌12h、过滤，得到含有噁二唑的哌嗪衍生物；
步骤(4)得到的固体产物、对甲氧基苯基哌嗪、乙醇、甲醛的用量比例为1:1:20:1.5，其中，步骤(4)得到的固体产物、对甲氧基苯基哌嗪、甲醛以mmol计，乙醇以mL计。
白色粉末，产率为80％，Mp:147.2-148.1℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.077-3.134(m,8H),3.808-3.825(m,3H),4.345-4.385(m,4H),5.166(s,2H),6.863-6.886(d,J＝9.2Hz,2H),6.920-6.943(d,J＝9.2Hz,2H),6.992-7.013(d,J＝8.4Hz,1H),7.471-7.498(m,2H)。
实施例2
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(4-硝基苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以对硝基苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
黄色粉末，产率为85％，Mp:202.6-202.7℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.035-3.061(m,4H),3.487-3.513(m,4H),4.352-4.380(m,4H),5.165(s,2H),6.832-6.856(d,J＝9.6Hz,2H),6.988-7.008(d,J＝8.0Hz,1H),7.454-7.480(m,2H),8.139-8.162(d,J＝9.2Hz,2H)。
实施例3
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(2-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以邻甲氧基苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为80％，Mp:181.0-181.7℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.120(s,8H)，3.877(s,3H),4.348-4.388(m,4H),5.181(s,2H),6.879-6.899(d,J＝8.0Hz,1H),6.942-7.071(m,4H),7.468-7.494(m,2H)。
实施例4
3-(4-(2-氯苯基)哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以邻氯苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为75％，Mp:179.1-179.6℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.105-3.117(d,J＝4.4Hz,8H),4.347-4.387(m,4H),5.168(s,2H),6.998-7.036(m,2H),7.076-7.099(m,1H),7.243-7.385(m,1H),7.372-7.395(m,1H),7.487-7.518(m,2H)。
实施例5
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(吡啶-2-基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以吡啶基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为86％，Mp:171.6-172.4℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.003-3.028(m,4H),3.635(s,4H),4.335-4.376(m,4H),5.167(s,2H),6.646-6.695(m,2H),6.981-7.002(d,J＝8.4Hz,1H),7.454-7.534(m,3H),8.203-8.218(m,1H)。
实施例6
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(4-氟苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以对氟苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为85％,Mp:152.9-153.1℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.056-3.080(m,4H),3.152-3.176(m,4H),4.344-4.385(m,4H),5.164(s,2H),6.885-6.919(m,2H),6.975-7.027(m,3H),7.469-7.496(m,2H)。
实施例7
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(2-氟苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以邻氟苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为80％，Mp:147.8-148.9℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.086-3.109(m,4H),3.147-3.160(d,J＝9.2Hz,4H),4.359-4.386(m,4H),5.169(s,2H),6.994-7.015(m,3H),7.082-7.102(d,J＝8.0Hz,2H),7.476-7.502(m,2H)。
实施例8
3-((4-(4-氯苯基)哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以对氯苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为85％，Mp:149.2-150.7℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):2.444(s,4H),2.898-2.922(m,4H),4.357-4.396(m,4H),5.090(s,2H),7.012-7.032(m,1H),7.354-7.380(m,4H),7.490-7.523(m,2H)。
实施例9
3-((4-二苯甲基哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以二苯基甲基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为78％，Mp:160.4-161.0℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):2.468(s,3H),2.747(s,1H),2.916(s,3H),3.261(s,1H),4.358-4.371(m,4H),5.093(s,2H),5.592-5.606(m,1H),6.998-7.044(m,2H),7.199-7.216(m,2H),7.269(s,1H),7.410-7.429(d,J＝7.6Hz,4H),7.471(s,1H),7.491-7.516(d,J＝10.0Hz,3H)。
实施例10
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(3-(三氟甲基)苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以间三氟甲基苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为83％，Mp:132.4-132.8℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.061-3.086(m,4H),3.282-3.306(m,4H),4.343-4.383(m,4H),5.170(s,2H),6.993-7.132(m,5H),7.471-7.503(m,2H)。
实施例11
3-((4-(2,3-二氯苯基)哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以2,3-二氯苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为85％，Mp:148.5-149.9℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.102(s,4H),3.438-3.489(m,4H),4.344-4.385(m,4H),5.164(s,1H),5.590-5.611(m,1H),7.003-7.044(m,2H),7.185-7.240(m,2H),7.491-7.519(m,2H)。
实施例12
5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-3-((4-(3-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)甲基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以间甲氧基苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为80％,Mp:155.4-155.8℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.046-3.070(m,4H),3.232-3.257(m,4H),3.813-3.845(m,3H),4.342-4.382(m,4H),5.161(s,2H),6.458-6.491(m,2H),6.556-6.576(m,1H),6.990-7.011(m,1H),7.184-7.225(m,1H),7.468-7.500(m,2H)。
实施例13
3-((4-(3,4-二氯苯基)哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以3,4-二氯苯基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为85％,Mp:159.2-159.9℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):3.031-3.056(m,2H),3.212-3.237(m,2H),3.431(s,2H),3.520-3.534(m,2H),4.343-4.384(m,4H),5.154(s,1H),5.590-5.611(m,1H),6.773(s,1H),6.971-7.041(m,2H),7.373-7.395(d,J＝8.8Hz,1H),7.466-7.493(m,2H)。
实施例14
3–(4-苄基哌嗪-1-基)甲基)-5-(2,3-二氢苯并[b][1,4]二氧杂环己烯-6-基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-硫酮的制备。
制备方法同实施例1。以苯甲基哌嗪代替对甲氧基苯基哌嗪，得目标化合物。
白色粉末，产率为85％，Mp:97.8-98.2℃.1HNMR(400MHz,CDCl3):2.544(s,4H),2.967(s,4H),3.578-3.588(m,2H),4.341-4.382(m,4H),5.093(s,2H),6.984-7.044(m,1H),7.349(s,3H),7.380-7.393(m,2H),7.451-7.482(m,2H)。
实施例15
对实施例1-14得到的产品进行如下抗癌活性研究：
1、实验材料
1.1细胞株
人肝癌细胞(humanhepatocellularlivercarcinomacellline)；HepG2
人宫颈癌细胞(humancervicalcancercells)；HELA
人结肠癌细胞(humancoloncancercells)；SW1116
人胃癌细胞(humangastriccancercells)；BGC823
1.2试剂
RPMI1640培养基(GIBCO)，新生牛血清(杭州四季青生物工程材料)，胰蛋白酶(Sigma)，MTT(Sigma)，注射用链霉素(山东瑞阳制药，1g100万单位/支)，注射用青霉素钠(山东鲁抗医药，80万单位/支)。其它常用化学试剂均为国产分析纯。
2、实验方法
2.1培养基的配制
RPMI1640培养基(GibcioUSA)一袋加水一升，补加2g碳酸氢钠，10万单位青霉素和100mg链霉素，调节pH值至7.4，用0.22mm除菌滤膜过滤除菌。90mL培养基加灭活新生牛血清10mL即为完全培养液。胰蛋白酶用D-hanks缓冲液配成0.25％溶液，过滤除菌后4℃保存备用。
2.2药液的配制
准确称取被测样品1.0mg，加到灭菌的1.5mL离心管中，加入DMSO1mL，配成1mg/mL原液，-40℃冷冻保存。临用前融化后用适量D-hanks稀释成相应浓度应用。
2.3细胞培养及传代
细胞均贴壁培养于含10mL完全培养液细胞培养瓶中，于37℃、5％CO2、饱和湿度下培养。细胞长满瓶底后用灭菌D-hanks液洗两次，加0.25％胰蛋白酶消化细胞2min，倒掉胰蛋白酶，待轻摇细胞能完全脱落后，加完全培养液30mL后，用移液管吹散细胞，分装于3个新的细胞培养瓶中，继续培养。
2.4抗癌活性测试
取刚刚长成完整单层的细胞一瓶，胰蛋白酶消化后收集细胞，用移液管吹打均匀，取两滴细胞悬液锥虫蓝(TrypanBlue)染色，于显微镜下计数活细胞数目(死细胞数目不得超过5％)，用完全培养液调整细胞数目至1×104个细胞/mL。于96孔细胞培养板中每孔加入100μL细胞悬液，将培养板置于CO2培养箱中培养24h，取出培养板后于每孔中加11μL含不同浓度被测样品的溶液，使得药物终浓度分别为100，50，25，12.5，6.25和3.125μg/mL，每个浓度设3个平行孔，另设6孔细胞作正常对照孔和阳性顺铂对照孔。加完药后培养板于微孔板振荡器上振荡混匀，置于CO2培养箱中继续培养24h。取出培养板，每孔加入25μL5mg/mL的MTT液，振荡混匀，继续培养4h。加入每孔100μLDMSO后培养10min。酶标仪测定各孔光吸收(OD值)，测定波长490nm。根据各孔OD值通过CalcuSyn软件计算药物对四种细胞增殖的抑制率，即IC50值，实验结果见表1。
表1药物抗癌细胞增殖实验
a三次平行实验，实验结果取平均值，误差在5％-10％之间。