紫杉烷类化合物、合成方法及其用途 【技术领域】
本发明涉及新型紫杉烷类化合物、合成方法及其用途。该类化合物可作为细胞微管形成抑制剂和肿瘤细胞生长抑制剂，可用于治疗各种恶性肿瘤，特别是卵巢癌与转移性乳腺癌。
技术背景：
60年代后期，美国国家癌症署进行的大型抗癌物质筛选计划中，发现一个由太平洋紫杉(Taxus brevifolia)树皮所提炼而得到的粗萃取物，它具有对抗P388鼠白血病细胞株的活性。进一步的分离纯化鉴定了其活性成分，即紫杉醇(paclitaxel)。(M.C.Wani，H.L.Taylor，M.E.Wall，P.Coggon，A.T.McPhail，J.Am.Chem.Soc.，1971，93，2325.)
紫杉醇(Paclitaxel)
Paclitaxel具有独特的作用机转，它可影响细胞内的微管系统。细胞分裂时会形成大量管状构造，也就是有丝分裂时的线状构造，在染色体分布至两个子细胞后微管系统便进行分解，而完成细胞分裂，Paclitaxel可抑制微管系统的分解过程，使细胞被″固定″在分裂的过程中而死亡。因此Paclitaxel的作用可阻断细胞于细胞周期的G2与M期。具有独特的抗癌机理。(P.B.Schiff，J.Fant，S.B.Horwitz，Nature 1979，277，665-667；b)J.J.Manfredi，S.B.Horwitz，Pharmacol.Ther.，1984，25，83-125.)
Paclitaxel于数种不同的恶性肿瘤已证实其抗癌作用，特别是卵巢癌与转移性乳腺癌。在1992年美国食品药物管理局(FDA)1994年批准Paclitaxel用于治疗乳腺癌，是目前为数不多的几个年销售额超过10亿美元抗癌药物之一。
Paclitaxel在最初的临床研究中即面临许多困难，首先是来源问题，因Paclitaxel源自十分稀少且生长缓慢的太平洋紫杉的树皮，大量提取极其困难且破坏环境；其次由于Paclitaxel的水溶性极差，难以配制，直到以CremophorEL与ethanol为溶剂才得以解决；但由于溶剂特殊使Paclitaxel容易引起严重的过敏反应。另外，Paclitaxel的抗药性也是一个严重的问题。
基于上述的原因，后来有关紫杉醇的研究多集中在利用红豆杉属植物中可再生地枝叶部分提取前体化合物10-去乙酰巴卡亭III，用半合成的方法制备药用紫杉醇或新的类似物，如Docetaxel，已获FDA批准，其销售额也逐年上升。而对已知的紫杉醇类似物进行结构修饰，研制新一代紫杉醇类药物则一直是抗癌药物研究的热点之一。如Orataxel，不仅体外活性较Paclitaxel有较大提高，而且口服有效。(Ojima and E. Bombardelli，US Patent 5,475,011(1995)；5,705,508(1998)；5,811,452(1998)Ojima et al.，J.Med.Chem.，1997，40，267.)
【发明内容】
本发明目的利用红豆杉属植物中可再生的枝叶部分提取前体化合物10-去乙酰巴卡亭III(10-DAB)，对紫杉醇母核和C13链的进一步改造以能改进其溶解、吸收和抗药性的性质，特别是在C13链的某些部位引入杂环结构单元，通过不同官能团的取代，发现吸收好，抗癌效果佳的新化合物。
本发明的另一目的是提供该类化合物的制备方法。
本发明的再一目的是提高该类化合物的抗癌效果
本发明采用关键的偶联反应保护基的选择以及保护基的脱去的独特方法，对紫杉醇母核和C13链作进一步修饰，改变化合物的溶解度，体内吸收和抗药性的性能，特别在C13链引入杂环结构，通过改变不同官能团的取代来提高化合物的抗癌活性。
本发明通过前体化合物10-去乙酰巴卡亭III
10-去乙酰巴卡亭III(10-DAB)
半合成一类结构式如下的紫杉烷类化合物。
其中R1为 C1-C12的烷基、取代烷基、C3-C6的环烷基、取代环烷基、芳基；由C1-C12的烷基取代芳的基；
R2为H、C1-C6酰基
R3为H、C1-C4烷基、取代C1-C4烷基、卤素；芳基、取代芳基；酯基；
R4为H、C1-C4烷基、取代C1-C4烷基、卤素；芳基、取代芳基；酯基；
X为O、S。
本发明通过下列步骤实施：
根据化学反应式
化合物I参照文献方法合成(A.Commercon，D.Bezard，F.Bernard，J.D.Bourzat，Tetrahedron Lett.，1992，33，5185.)，I在CH2Cl2或DMF、CH2ClCH2Cl、甲苯、苯等溶剂中与芴甲氧羰基异硫氰酸酯(FmocNCS)偶联，得化合物II。II在适当的碱如哌啶，二异丙胺，N-甲基吗福啉作用下脱去FmoC，所得硫脲与各类α-卤代酮反应生成噻唑III，有时反应还需加入碱作催化剂，如三乙胺、二乙丙基乙基胺、吡啶、DMAP、通常反应温度从室温进行，在某些情况下则需加热，一般从20°-130℃，反应时间同样视反应物的活化基团而定.在Zn/HOAc存在下，脱去保护基即得目标化合物IV。通常用TLC来测定反应完成程度，反应完毕后一般用醋酸乙酯或二氯甲烷、氯仿等溶剂提取，依次用5％HCl、水、饱和食盐水洗，经干燥后，低温减压除去溶剂，浓缩物经柱层析得最终产物，产率视反应物I和α-卤代酮的性质而变化，从20％-95％，得到的产物用NMR等方法来证明。
药物对KB和HCT116细胞生长的抑制率compound IC50(□M) KB HCT116 Docetaxel Lw-1 LW-2 LW-3 LW-4 LW-5 LW-6 LW-8 LW-9 LW-10 LW-11 0.054 1.47 5.10 6.40 6.16 2.24 14.78 0.27 2.14 0.16 1.37 0.015 4.45 19.17 11.22 8.87 16.0 10.27 13.13 42.09 6.48 15.70
HCT116：人类结肠癌细胞，KB：口腔表皮样癌细胞
本发明的优点：
本发明合成的一系列含有杂环取代的紫杉烷类化合物，与现在已知的紫杉烷类抗癌药物相比，该类化合物在抑制肿瘤生长的活性、水溶性、抗药性等方面有一定的改进。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但不限制本发明。
1H-NMR用Varian MercuryAMX300型仪测定；MS用VG ZAB-HS或VG-7070型仪测定，除注明外均为EI源(70ev)；所有溶剂在使用前均经过重新蒸馏，所使用的无水溶剂均是按标准方法干燥处理获得；除说明外，所有反应均是在Ar气保护下进行并用TLC跟踪，后处理时均经饱和食盐水洗和无水MgSO4干燥过程；产品的纯化除说明外均使用硅胶(200-300mesh)的柱色谱法；所使用的硅胶，包括200-300目和GF254为青岛海洋化工厂或烟台缘博硅胶公司生产。
55mg(0.05mmol)1055和22mg(0.07mmol)FmocNCS溶于2mL无水CH2Cl2中，在氩气保护下室温搅拌过夜，TLC检测1055已完全消失，浓缩，所得油状物硅胶柱层析，石油醚∶乙酸乙酯(5∶1→3∶1)，得产物1340 60mg，产率86％
10mg(0.0075mmol)化合物1340溶于0.2mL无水DMF中，加入10μL哌啶(0.1mmol)，室温搅拌10分钟，反应混合液中加入2-溴苯乙酮3mg(0.015mmol)，室温搅拌2小时，10mL乙酸乙酯稀释，用水(5mLx3)，饱和食盐水(5mL)洗涤，无水硫酸镁干燥。浓缩得油状物硅胶柱层析，石油醚∶乙酸乙酯(2∶1→1∶1)，得产物4.2mg化合物1218，产率46％
3mg化合物1218溶于0.6mL乙酸/水/THF(4∶1∶1)混合液中，加入150mg锌粉，室温搅拌15分钟，过滤，乙酸乙酯，饱和NaHCO3水溶液洗涤，分出水相，乙酸乙酯萃取(x3)，合并的有机相用饱和NaHCO3水溶液、饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。浓缩得油状物硅胶柱层析，石油醚∶氯仿∶甲醇(8∶4∶1)，得产物1.2mg化合物LW-1，产率56％。
用同样方法制得LW-1，LW-3，LW-4，LW-5，LW-6，LW-8，LW-9，LW-10，LW-11见下表列：
compound R1R2R3 R4 1HNMR LW-1 C6H5-H-H-C5H68.07(d，2H，J＝7.5)，7.69(d，1H，J＝6.9)，7.62(d，2H，J＝7.5)，7.52-7.23(m，10H)，6.61(s，1H)，6.06(brt，1H，J＝8.4)，5.62(d，1H，J＝6.9)，5.2(d，1H，J＝3.3)，5.17(s，1H)，4.93(brd，1H，J＝8.7)，4.69(d，1H，J＝3.9)，4.3(d，1H，J＝8.4)，4.23-4.11(m，1H)，4.18(d，1H，J＝8.4)，3.86(d，1H，J＝6.9)，2.57(m，1H)，2.32(s，3H)，1.88(s，3H)，1.83(s，3H)，1.25(s，3H)，1.12(s，3H) LW-3 C6H5-H-HCH2CH-(CH3)28.07(d，2H，J＝6.9)，7.63(t，1H，J＝7.2)，7.51(t，2H，J＝7.2)，7.44-7.28(m，5H)，6.09(brt，1H，J＝8.4)，6.0(s，1H)，5.64(d，1H，J＝7.2)5.18(s，1H)，5.0(d，1H，J＝4.5)，4.93(brd，1HJ＝9)，4.65(d，1H，J＝4.5)，4.3(d，1H，J＝8.4)，4.22(m，1H)，4.17(d，1H，J＝8.4)，3.87(d，1H，J＝7.2)，2.6(m，1H)，2.32(s，3H)，1.81(s，3H)，1.79(s，3H)，1.19(s，3H)，1.1(s，3H)，0.86(s，3H)，0.83(s，3H) LW-4 C6H5-HCH2CH(CH3)2-CH38.07(d，2H，J＝7.5)，7.63(t，1H，J＝7.5)，7.5(t，1H，J＝7.8)，7.44-7.27(m，5H)，6.1(brt，1H，J＝8.4)，5.64(4，1HJ＝6.9)，5.19(s，1H)，5.1(d，1H，J＝4.5)，4.94(brd，1H，J＝7.8)，4.64(d，1H，J＝4.5)，4.29(d，1H，J＝8.4)，4.23(m，1H)，4.17(d，1H，J＝8.4)，3.88(t，1H，J＝6.9)，2.56(m，3H)，2.32(s，3H)，2.05(s，3H)，1.82(s，1H)，1.75(s，1H)，1.19(s，3H)，1.11(s，3H)，0.85(d，3H，J＝3.3)，0.81(d，3H，J＝3.3) LW-5 C6H5-HHCH3CH2CH3CH38.07(d，2H，J＝7.2)，7.61(t，1H，J＝7.8)，7.5(t，2H，J＝7.8)，7.45-7.27(m，5H)，6.6(brt，1H，J＝8.4)，5.96(s，0.5H)，5.64(d，1H，J＝7.2)，5.2(s，1H)，5.01(d，1H，J＝4.2)，4.94(d，1H，J＝8.7)，4.65(d，1H，J＝4.2)，4.3(d，1H，J＝8.4)，4.23(m，1H)，4.17(d，1H，J＝8.4)，3.88(d，1H，J＝7.2)，2.52(m，3H)， 2.33(s，3H，1.83(s，3H)，1.75(s，3H)，1.25(s，3H)，1.19(s，3H)，1.11(s，3H)，0 97(t，3H，J＝7.5)，0.87(t，6H，J＝7.2) LW-6 C6H5-HCH2C6-H5-CH38.06(d，2H，J＝7.5)，7.6(t，1H，J＝7.5)，7.49(t，2H，J＝7.5)，7.4-7.08(m，5H)，6.1(brt，1H，J＝8.4)，5.64(d，1H，J＝6.9)，5.18(s，1H)，5.04(d，1H，J＝4.2)，4.94(brd，1H，J＝8.4)，4.64(d，1H，J＝4.2)，4.3(d，1H，J＝8.7)4.23(m，1H)，4.17(d，1H，J＝8.7)，3.88(d，1H，J＝6.9)，3.81(d，2H，J＝3.3)，2.59(m，1H)，2.32(s，3H)，2.07(m，1H)，1.85(s，3H)，1.7(s，3H)，1.25(s，3H)，1.19(s，3H)，1.11(s，3H) LW-8 C6H5-H-H-C6H5-0-OH8.06(d，2H，J＝7.5)，7.58(t，2H，J＝7.5)，7.49-7.33(m，9H)，7.10(t，1H，J＝7.8)，6.79(t，2H，J＝7.8)6.62(s，1H)，6.58(d，1H，J＝8.1)，6.09(brt，1H，J＝8.4)，5.63(d，1H，J＝6.9)，5.21(s，1H)，5.18(d，1H，J＝3.6)，4.97(brd，1H，J＝8.7)，4.66(d，1H，J＝3.6)，4.31(d，1H，J＝8.4)，4.22(m，1H)，4.18(d，1H，J＝8.4)3.87(d，1H，J＝6.9)，2.6(m，2H)，2.33(s，3H)，2.13(d，2H，J＝8.7)，1.9(s，3H)，1.86(s，3H)，1.56(s，3H)，1.104(s，3H) LW-9 C6H5-H-HCOOC2-H58.1(d，2H，J＝7.5)，7.61(t，1H，J＝6.6)，7，49(t，2H，J＝7.5)，7.48(s，1H)，7.43-7.3(m，5H)，6.08(brt，1H，J＝8.4)，5.71(d，1H，J＝6.9)，5.26(brs，1H)，4.94(4，1H，J＝7.5)，4.66(brs，1H)，4.31(d，1H，J＝8.1)，4.24-4.1(m，4H)，2.52(m，2H)，2.22(s，3H)，1.89(s，3H)，1.68(s，3H)，1.26(t，3H，J＝7.2)，1.13(s，3H)，1.09(s，3H) LW-10 C6H5-H-CH3CH2CO-OC2H58.10(d，2H，J＝7.5)，7.62(t，1H，J＝7.2)，7.5(t，2H，J＝7.5)，7.44-7.31(m，5H)，6.13(brt，1H，J＝7.8)，5.7(d，1H，J＝6.9)，5.19(s，1H)，5.14(d，1H，J＝2.7)，4.95(d，1H，J＝8.7)，4.68(d，1H，J＝3.3)，4.31(d，1H，J＝8.4)，4.23(d，1H，J＝8.4)，4.25-3.94(m，3H)，3.89(d，1H，J＝7.5)，3.37(s，2H)，2.6(m，2H)，2.43(s，3H)，2.21(m，1H)2.02(s，3H)，1.98(s，3H)，1.84(s，3H)，1.2(s，3H)，1.17(s，3H)，1.2(s，3H) LW-11 C6H5-H-HCH2CO-OC2H58.1(d，2H，J＝7.5)，7.62(t，1H，J＝7.5)，7.49(t，2H，J＝7.5)，7.45-7.31(m，5H)，6.15(brt，1H，J＝8.4)，6.06(s，1H)，5.68(d，1H，J＝7.2)，5.19(s，1H)，5.16(brs，1H)，4.95(brd，1H，J＝8.1)，4.7(d，1H，J＝3.6)，4.31(d，1H，J＝8.4)，4.22(d，1H，J＝8.1)，4.13-3.93(m，3H)，3.89(d，1H，J＝6.9)，3.43(d，2H，J＝6.9)，2.56(m，1H)，2.36(s，3H)，2.21(m，1H)，1.84(s，3H)，176(s，3H)，1.18(s，3H)，1.16(s，3H)，1.12(s，3H)