技术领域
本发明属于创新药物合成技术领域，具体涉及一种N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，同时还涉及N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的制备方法及其在制备抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
新药创新起源于先导物的发现，而基于结构的理性药物设计是发现先导物的有效方法。在结构多样的药效团中，具有广泛药理活性的五元杂环酮，尤其是绕丹宁已成为药物化学的优势骨架而被广泛用于新药分子化学骨架的构建。其主要包括5-位活泼亚甲基与醛的缩合反应形成C＝C键而构筑的α，β-不饱和酮衍生物，与此同时3-位氨基与羧酸类拼合形成氨基羧酸类或酰胺类等衍生物。另外，为改善绕丹宁衍生物的水溶性，在绕丹宁骨架取代基上再引入多酰胺基肽类的修饰侧链，以提高其生物利用度、促进其向成药性发展。近期，以1-取代-6-氟-喹啉(萘啶)-4-酮-3-羧酸为抗菌氟喹诺酮药物的优势骨架，发现氟喹诺酮C-3羧基并非是抗肿瘤活性所必需的药效团，以C-3酰氨基为连接链搭载另一抗肿瘤活性的药效团，可实现不同药效团活性的叠加，并发现了具有抗肿瘤活性的候选化合物。然而，氟喹诺酮骨架与绕丹宁骨架相拼合构建的不饱和酮酰胺结构目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物及其制备方法和应用。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，其化学结构式如通式(I)所示：
芳香环取代基Ar为苯环或取代苯环或呋喃环或吡啶环。该类化合物具体为以下结构的化合物：
本发明的N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的制备方法，以式(II)所示的环丙沙星为原料制备而成，
具体制备步骤如下：
1)将式(II)所示的环丙沙星与甲醛和甲酸发生哌嗪甲基化反应制得式(III)所示N-甲基环丙沙星；
2)将式(III)所示N-甲基环丙沙星与水合肼直接进行肼解反应制得式(IV)所示N-甲基环丙沙星酰肼；
制备式(III)、式(IV)的详细操作步骤可以参照文献(杨勇.喹诺酮C-3[1，3，4]三唑硫醚及衍生物的合成和抗肿瘤活性研究，硕士论文，河南大学，2011年。)
3)将式(IV)所示化合物与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯于水中回流反应12小时，放置室温，氨水碱化，过滤，收集产生的固体，用适当的溶剂重结晶，制得式(V)所示的N-甲基环丙沙星(绕丹宁)酰胺中间体；
具体操作步骤为：N-甲基环丙沙星酰肼(10.0g，28.0mmol)与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯(7.6g，34.0mmol)在水(300mL)中回流反应至原料消失(TLC检测，V氯仿：V甲醇＝5:1)；冷却室温，用浓氨水碱化至pH 8.0～9.0，放置12小时；滤集产生的固体，干燥；粗品用无水乙醇重结晶，得黄色结晶式(V)，收率82.5％，mp 183-185℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl):1.17-1.30(m,4H,2′-和3′-H),2.25(s,3H,CH3),2.78-3.63(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.35-7.76(m,6H,Ph-H和8-H),7.85(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),4.87(s,2H,SCH2),8.86(s,1H,2-H),11.36(s,1H,NH)。
4)将式(V)所示化合物与芳香醛在碱的催化下在冰乙酸中进行缩合反应，待反应完全后经处理得目标化合物(I)。
式(I)
Ar为苯环或取代苯环或呋喃环或吡啶环。
作为进一步的改进，式(V)所示的N-甲基环丙沙星(绕丹宁)酰胺与芳香醛的摩尔为1:1.0～1.2。
所述步骤(4)中的碱为吡啶、三乙胺、哌啶、吗啉、乙酸钾和乙酸钠中的至少一种。
所述的N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
所述抗肿瘤药物为治疗肝癌、胰腺癌或白血病药物。
本发明的N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物基于药效团的拼合原理，将氟喹诺酮、绕丹宁α，β-不饱和酮药效团有效的结合，设计合成了N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，实现了不同结构药效团的互补和活性的叠加，从而达到了增效降毒的效果，可作为全新结构的抗肿瘤药物开发。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
制备化合物(I)之前，先需要制备中间体化合物(IV)，(IV)的制备如下：
1)将式(II)所示的环丙沙星与甲醛和甲酸发生哌嗪甲基化反应制得式(III)所示N-甲基环丙沙星；
2)将式(III)所示N-甲基环丙沙星与水合肼直接进行肼解反应制得式(IV)所示N-甲基环丙沙星酰肼；
制备式(III)、式(IV)的详细操作步骤可以参照文献(杨勇.喹诺酮C-3[1,3,4]三唑硫醚及衍生物的合成和抗肿瘤活性研究，硕士论文，河南大学，2011年。)
3)将式(IV)所示化合物与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯于水中回流反应12小时，放置室温，氨水碱化，过滤，收集产生的固体，用适当的溶剂重结晶，制得式(V)所示的N-甲基环丙沙星(绕丹宁)酰胺中间体；
具体操作步骤为：N-甲基环丙沙星酰肼(10.0g，28.0mmol)与双-(羧甲基)三硫代碳酸酯(7.6g，34.0mmol)在水(300mL)中回流反应至原料消失(TLC检测，V氯仿：V甲醇＝5:1)；冷却室温，用浓氨水碱化至pH 8.0～9.0，放置12小时；滤集产生的固体，干燥；粗品用无水乙醇重结晶，得黄色结晶式(V)，收率82.5％，mp 183-185℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl):1.17-1.30(m,4H,2′-和3′-H),2.25(s,3H,CH3),2.78-3.63(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.35-7.76(m,6H,Ph-H和8-H),7.85(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),4.87(s,2H,SCH2),8.86(s,1H,2-H),11.36(s,1H,NH)。
4)将式(V)所示化合物与芳香醛在碱的催化下在冰乙酸中进行缩合反应，待反应完全后经处理得目标化合物(I)。
实施例1
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-1)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入苯甲醛0.27g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-1),产率64.7％，m.p.174-176℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.18-1.33(m,4H,2′-和3′-H),2.26(s,3H,CH3),3.07-3.68(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.37-7.74(m,6H,Ph-H和8-H),7.86(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),8.15,(s,1H,CH＝),8.87(s,1H,2-H),11.38(s,1H,NH)；MS(m/z):654[M+H]+,计算(C28H26FN5O3S2):563.68。
实施例2
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对甲氧基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-2)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对甲氧基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对甲氧基苯甲醛0.34g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-2),产率72.3％，m.p.183-185℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.23-1.37(m,4H,2′-和3′-H),2.28(s,3H,CH3),3.12-3.67(m,9H,piperazine-H和1′-H),3.87(s,3H,OCH3),7.42(d,J＝7.4Hz,2H,Ph-H),7.64-7.76(m,3H,Ph-H和8-H),7.88(d,J＝13.2Hz,5-H),8.17(s,1H,CH＝),8.86(s,1H,2-H),11.52(s,1H,NH)；MS(m/z):564[M+H]+,计算(C29H28FN5O4S2):593.70。
实施例3
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-邻甲氧基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)酰胺(I-3)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为邻甲氧基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对甲氧基苯甲醛0.34g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-3),产率61.2％，m.p.166-168℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.23-1.38(m,4H,2′-和3′-H),2.27(s,3H,CH3),2.88-3.65(m,9H,piperazine-H和1′-H),3.88(s,3H,OCH3),7.46-7.74(m,6H,Ph-H和8-H),7.86(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),8.21(s,1H,CH＝),8.89(s,1H,2-H),11.62(s,1H,NH)；MS(m/z):564[M+H]+,计算(C29H28FN5O4S2):593.70。
实施例4
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸[2-硫代-5-(3,4-二氧亚甲基)苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-4)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3,4-(二氧亚甲基)苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入3,4-(二氧亚甲基)苯甲醛0.32g(2.1mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-4),产率81.5％，m.p.205-207℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.36(m,4H,2′-和3′-H),2.28(s,3H,CH3),3.13-3.66(m,9H,piperazine-H和1′-H),6.26(s,2H,OCH2O),7.53-7.77(m,4H,Ph-H和8-H),7.84(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),8.17(s,1H,CH＝),9.04(s,1H,2-H),11.48(s,1H,NH)；MS(m/z):608[M+H]+,计算(C29H26FN5O5S2):607.69。
实施例5
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸[2-硫代-5-(3,4,5-三甲氧甲基)苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基]-酰胺(I-5)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3,4,5-三甲氧基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入3,4,5-三甲氧基苯甲醛0.45g(2.3mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-5),产率78.6％，m.p.186-188℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.22-1.35(m,4H,2′-和3′-H),2.26(s,3H,CH3),2.89-3.63(m,9H,piperazine-H和1′-H),3.87,3.88(2s,9H,3×OCH3),7.68-7.80(m,3H,Ph-H和8-H),8.06(d,J＝13.2Hz,1H,5-H),8.23(s,1H,CH＝),8.96(s,1H,2-H),11.53(s,1H,NH)；MS(m/z):654[M+H]+,计算(C31H32FN5O6S2):653.76。
实施例6
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对甲基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-6)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对甲基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对甲基苯甲醛0.30g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-6),产率68.7％，m.p.176-178℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.17-1.34(m,4H,2′-和3′-H),2.25,2.31(2s,6H,2×CH3),2.68-3.62(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.43(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),7.68-7.76(m,3H,Ph-H和8-H),7.85(d,J＝13.2Hz,5-H),8.18(s,1H,CH＝),8.87(s,1H,2-H),11.48(s,1H,NH)；MS(m/z):578[M+H]+,计算(C29H28FN5O3S2):577.70。
实施例7
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对氯苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-7)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对氯苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对氯苯甲醛0.29g(2.1mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-7),产率80.3％，m.p.173-175℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.37(m,4H,2′-和3′-H),2.32(s,3H,CH3),3.13-3.71(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.62(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),7.68-7.83(m,3H,Ph-H和8-H),8.12(d,J＝13.2Hz,5-H),8.27(s,1H,CH＝),8.97(s,1H,2-H),11.63(s,1H,NH)；MS(m/z):598[M+H]+,计算(C28H25ClFN5O3S2):598.12。
实施例8
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对氟苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-8)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对氟苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对氟苯甲醛0.31g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-8),产率76.7％，m.p.200-202℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.38(m,4H,2′-和3′-H),2.33(s,3H,CH3),3.16-3.75(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.66(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),7.75-7.89(m,3H,Ph-H和8-H),8.15(d,J＝13.2Hz,5-H),8.26(s,1H,CH＝),9.13(s,1H,2-H),11.68(s,1H,NH)；MS(m/z):582[M+H]+,计算(C28H25F2N5O3S2):581.67。
实施例9
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对硝基苯甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-9)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为对硝基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对硝基苯甲醛0.38g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-9),产率77.5％，m.p.215-217℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.27-1.44(m,4H,2′-和3′-H),2.34(s,3H,CH3),3.17-3.74(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.75(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),7.87-8.18(m,3H,Ph-H,8-和5-H),8.26(s,1H,CH＝),9.12(s,1H,2-H),12.16(s,1H,NH)；MS(m/z):609[M+H]+,计算(C28H25FN6O5S2):608.68。
实施例10
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-间硝基苯基-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-10)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为间硝基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入间硝基苯甲醛0.38g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-10),产率63.6％，m.p.204-206℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.41(m,4H,2′-和3′-H),2.31(s,3H,CH3),3.12-3.73(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.76-8.13(m,6H,Ph-H,8-和5-H),8.26(s,1H,CH＝),9.10(s,1H,2-H),12.25(s,1H,NH)；MS(m/z):609[M+H]+,计算(C28H25FN6O5S2):608.68。
实施例11
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-吡啶-4-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-11)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-吡啶基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对吡啶-4-甲醛0.27g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-11),产率66.7％，m.p.218-220℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.27-1.46(m,4H,2′-和3′-H),2.32(s,3H,CH3),3.05-3.71(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.76(d,J＝7.2Hz,1H,8-H),8.14(d,J＝13.2Hz,5-H),8.27(s,1H,CH＝),8.67(d,J＝6.4Hz,2H,Py-H),8.87(d,J＝6.4Hz,2H,Py-H),9.12(s,1H,2-H),12.15(s,1H,NH)；MS(m/z):565[M+H]+,计算(C27H25FN6O3S2):564.67。
实施例12
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-吡啶-3-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-12)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3-吡啶基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对吡啶-3-甲醛0.27g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-12),产率73.6％，m.p.196-198℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.26-1.45(m,4H,2′-和3′-H),2.31(s,3H,CH3),3.07-3.68(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.76(d,J＝7.2Hz,1H,8-H),8.12(d,J＝13.2Hz,5-H),8.25(s,1H,CH＝),8.72-8.88(m,4H,Py-H),9.06(s,1H,2-H),12.23(s,1H,NH)；MS(m/z):565[M+H]+,计算(C27H25FN6O3S2):564.67。
实施例13
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-吡啶-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-13)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为2-吡啶基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对吡啶-2-甲醛0.27g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-13),产率60.2％，m.p.171-173℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.46(m,4H,2′-和3′-H),2.28(s,3H,CH3),3.05-3.73(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.75(d,J＝7.2Hz,1H,8-H),8.17(d,J＝13.2Hz,5-H),8.26(s,1H,CH＝),8.76-8.87(m,4H,Py-H),9.08(s,1H,2-H),12.07(s,1H,NH)；MS(m/z):565[M+H]+,计算(C27H25FN6O3S2):564.67。
实施例14
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-呋喃-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-14)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为2-呋喃基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对呋喃-2-甲醛0.20g(2.1mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 9.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-14),产率65.0％，m.p.185-187℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.46(m,4H,2′-和3′-H),2.26(s,3H,CH3),2.86-3.67(m,9H,piperazine-H和1′-H),6.73-7.78(m,4H,furan-和8-H),8.13(d,J＝13.2Hz,5-H),8.32(s,1H,CH＝),9.13(s,1H,2-H),12.16(s,1H,NH))；MS(m/z):554[M+H]+,计算(C26H24FN5O4S2):553.64。
实施例15
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对羧基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-15)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-羧基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对4-羧基-苯甲醛0.38g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 7.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-15),产率66.8％，m.p.223-225℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.28-1.48(m,4H,2′-和3′-H),2.36(s,3H,CH3),3.21-3.76(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.73-7.82(m,3H,Ph-和8-H),8.17(d,J＝13.2Hz,5-H),8.32(s,1H,CH＝),8.46(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),9.15(s,1H,2-H),12.36(s,1H,NH),15.38(brs,1H,COOH)；MS(m/z):608[M+H]+,计算(C29H26FN5O5S2):607.69。
实施例16
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-间羧基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-16)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为3-羧基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对4-羧基-苯甲醛0.38g(2.5mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 7.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-16),产率55.2％，m.p.212-214℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.28-1.46(m,4H,2′-和3′-H),2.32(s,3H,CH3),3.13-3.71(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.73-7.85(m,2H,Ph-H和8-H),8.12-8.33(m,5H,5-,Ph-和CH＝),9.16(s,1H,2-H),12.27,(s,1H,NH)15.45(brs,1H,COOH)；MS(m/z):608[M+H]+,计算(C29H26FN5O5S2):607.69。
实施例17
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对氰基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-17)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-氰基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对4-氰基-苯甲醛0.31g(2.4mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水碱化至pH 7.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-17),产率71.0％，m.p.216-218℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.25-1.38(m,4H,2′-和3′-H),2.27(s,3H,CH3),3.04-3.68(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.68(d,J＝7.2Hz,2H,Ph-H),7.83-8.16(m,4H,Ph-H,8-和5-H),8.26(s,1H,CH＝),9.06(s,1H,2-H),11.67(s,1H,NH)；MS(m/z):589[M+H]+,计算(C29H25FN6O3S2):588.69。
实施例18
1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-5-对磺酰胺基苯基-2-甲叉基-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(I-18)，其化学结构式为：
即式I中的Ar为4-磺酰胺基苯基。
该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-喹啉-4(1H)-酮-3-羧酸(2-硫代-噻唑烷-4-酮-3-基)-酰胺(V)1.0g(2.1mmol)和无水乙酸钠0.21g(2.5mmol)溶解于15mL冰乙酸中，加入对4-氰基-苯甲醛0.43g(2.3mmol)，混合反应物回流反应12h。减压蒸除溶剂，残留物用水(20mL)溶解，加入0.1g的活性炭在60℃脱色0.5h，过滤。滤液用浓氨水
碱化至pH 7.0，用氯仿提取(3×15mL)，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压回收溶剂至干，用乙醇-DMF(V:V＝5:1)重结晶，得淡黄色结晶物(I-18),产率80.3％，m.p.236-238℃。1H NMR(400MHz,CD3Cl)δ:1.27-1.46(m,4H,2′-和3′-H),2.34(s,3H,CH3),3.16-3.76(m,9H,piperazine-H和1′-H),7.68(s,2H,NH2),7.83-8.15(m,4H,Ph-H,8-和5-H),8.26-8.37(m,3H,Ph-H和CH＝),9.17(s,1H,2-H),12.42(s,1H,NH)；MS(m/z):643[M+H]+,计算(C28H27FN6O5S3):642.75。
试验例
一、实施例1-18提供的N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物的体外抗肿瘤活性测定
1、供试样品
以实施例1-18提供的N-甲基环丙沙星(绕丹宁不饱和酮)酰胺类衍生物，及经典抗肿瘤TOPO抑制剂10-羟基喜树碱(HC)和母体化合物环丙沙星(CF)为供试样品，共20种，其中HC和CF为对照组，实施例1-18样品为实验组；
实验癌细胞株分别为人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞株均购买自中国科学院上海细胞库。正常细胞采用VERO非洲绿猴肾细胞，购买于上海通派生物科技有限公司。
2、测定方法
测定方法的具体步骤为：
(1)首先将上述20种供试样品分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10-2mol·L-1浓度的储备液，之后用质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液将储备液稀释成具有5个浓度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L-1)的工作液；
(2)取对数生长期的人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞及VERO细胞株，以每孔6000个细胞接种于96孔板，随后分别加入上述20种样品的具有5个浓度梯度的工作液10μL，并设有无药对照孔(添加10μL含DMSO的质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液，且DMSO的体积不超过总体积的5％)，48小时后每孔加入5g·L–1MTT(噻唑蓝)水溶液10μL，继续培养4小时后加入100μL质量百分比浓度为10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液培养24小时，然后用酶标仪在570nm波长处测定OD值；
(3)按下述所示公式计算不同浓度的供试样品对癌细胞的抑制率，
癌细胞抑制率＝[(1－实验组OD值)/对照组OD值]×100％，
然后以供试样品的各浓度的对数值对各浓度对应的癌细胞抑制率作线性回归，得到剂量-效应方程，从所得剂量-效应方程计算出各供试样品对实验癌细胞的半数抑制浓度(IC50)；每个数据平行测定三次，求其平均值，结果见表1所示。
表1各供试样品的抗肿瘤活性(IC50)
从表1可以看出，实施例1-18提供的化合物对实验3种癌细胞的抑制活性显著强于母体化合物环丙沙星的活性，尤其是大部分化合物的活性强于对照羟喜树碱的活性，其IC50值已达到或低于毫摩尔浓度。更有意义的是，实施例1-18提供的化合物对VERO细胞显示出较低的毒性，具有成药性的潜力。因此，按照药物开发的一般途径是先进行常规的抗肿瘤体外筛选，然后进行针对性的研究，所以本发明的化合物具有强的抗肿瘤活性和较低的毒性，可通过与人体可接受的酸成盐或与药用载体混合制备抗肿瘤药物。