嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物的合成及其抗腫瘤活性

周 根, 劉歡歡, 王丹丹, 韓朔楠, 楊 超, 林 冰, 劉雄利, 趙 致, 周 英

(貴州大學 貴州省藥食同源植物資源開發工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025)

·研究論文·

嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物的合成及其抗腫瘤活性

周 根, 劉歡歡, 王丹丹, 韓朔楠, 楊 超, 林 冰*, 劉雄利, 趙 致, 周 英*

(貴州大學 貴州省藥食同源植物資源開發工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025)

以2-吲哚酮與3,5-二氯嘧啶甲醛為原料，經Knoevenagel加成消除反應和取代反應合成了11個新型的嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物(3a～3k)，產率70%～91%，Z/E值15 ∶1～>20 ∶1, 其結構經1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法研究了3a～3k對人肺癌細胞(A549)和人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結果表明：3a, 3c, 3f, 3g和3j對K562具有較好的抑制活性(IC50分別為29.3, 27.6, 28.5, 24.0和27.0 μmol·L-1), 3a, 3h和3j對A549具有較好的抑制活性(IC50分別為28.1, 16.4和25.2 μmol·L-1)。

2-吲哚酮; 嘧啶甲醛; Knoevenagel反應; 嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚; 抗腫瘤活性; 合成

3-烯鍵氧化吲哚是一類重要的雜環化合物[1-4]，其在農藥及醫藥等方面的應用引起人們的普遍關注。很多天然產物和醫藥中的3-烯鍵氧化吲哚都具有良好的生物活性。例如，Sunitinib是一種酪氨酸激酶抑制劑,在2006年被批準用于治療腎細胞癌和胃腸道間質腫瘤；目前上市或即將上市的抗腫瘤或抗病毒感染的藥物相當多都是嘧啶衍生而成[5-8]，如齊多夫定(zidovudine,AZT)、ddC(雙脫氧胞苷)及Lamivudine (拉米夫定)等是HIV逆轉錄酶抑制劑。鑒于3-烯鍵氧化吲哚骨架化合物和嘧啶骨架化合物具有潛在的生物活性及新藥設計的拼合原理[9-10]，把嘧啶骨架拼接到3-烯鍵氧化吲哚骨架化合物上，合成一系列新的潛在多活性官能團取代的嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物，可以為生物活性篩選提供化合物源，對藥物的篩選和制藥行業具有重要的應用價值。

Scheme 1

本文以2-吲哚酮與3,5-二氯嘧啶甲醛為原料，經Knoevenagel加成消除反應和醇羥基取代氯原子反應合成了11個新型的嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物(3a～3k, Scheme 1)，產率70%～91%，Z/E值15∶1～>20∶1, 其結構經1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法研究了3a～3k對人肺癌細胞(A549)和人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數字熔點儀；Bruker-400 MHz型核磁共振儀(CD3Cl為溶劑，TMS為內標); MicroTMQ-TOF型高分辨質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 3a～3k的合成(以3a為例)

在反應瓶中先加入甲醇5 mL，再依次加入N-甲基-7-氯氧化吲哚54.3 mg(0.3 mmol)， 3,5-二氯嘧啶甲醛56.8 mg(0.4 mmol)和NaOH 12.0 mg(1.0 eq.)，回流反應12 h(TLC檢測)。減壓蒸除溶劑，經硅膠柱層析[洗脫劑A：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=10 ∶1]純化得黃色固體(Z)-7-氯-3-[(4,6-二甲氧基嘧啶-5-基)烯甲基]-N-甲基氧化吲哚(3a) 85.4 mg。

用類似的方法合成3b～3k。

3a: 黃色固體, m.p. 227.1～228.7 ℃;1H NMRδ: 2.49(s, 3H), 3.31(s, 6H), 6.74～6.78(m, 1H), 6.91～6.96(m, 1H), 7.29～7.36(m, 1H), 7.44(s, 1H), 8.79(s, 1H);13C NMRδ: 29.4, 54.6, 55.3, 114.3, 114.9, 122.8, 122.9, 123.5, 125.4, 129.8, 132.6, 139.7, 158.0 167.0； HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C16H14N3O3ClNa{[M+Na]+}354.062 1, found 354.062 4。

3b: 黃色固體, m.p. 175.4～176.8 ℃;1H NMRδ: 3.29(s, 3H), 4.00(s, 3H), 6.78～6.75(m, 1H), 6.85～6.81(m, 1H), 6.93～6.88(m, 1H), 7.32～7.26(m, 1H), 7.50(s, 1H), 8.64(s, 1H);13C NMRδ: 26.2, 55.0, 108.2, 115.2, 120.9, 122.1, 123.6, 124.0, 130.5, 131.7, 144.5, 157.3, 159.3, 167.6; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C15H12N3O3ClNa{[M+Na]+}324.051 6, found 324.051 9。

3c: 黃色固體, m.p. 198.7～201.8 ℃;1H NMRδ: 1.23(s, 3H), 3.66(s, 3H), 6.50～6.54(m, 1H), 6.79(t,J=7.9 Hz, 1H), 7.22～7.25(m, 1H), 7.53(s, 1H), 8.86(s, 1H);13C NMRδ: 29.9, 100.0, 116.4, 122.2, 122.8, 123.3, 124.8, 128.2, 131.9, 133.7, 140.7, 157.8, 160.8, 167.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C15H11N3O3Cl2Na{[M+Na]+}358.012 6, found 358.012 7。

3d: 黃色固體, m.p. 209.0～210.7 ℃;1H NMRδ: 1.23～1.28(m, 6H), 4.42～4.51(m, 4H), 6.82～6.98(m, 3H), 7.16～7.28(m, 1H), 7.60(s, 1H), 8.46(s, 1H), 9.29(br s, 1H);13C NMRδ: 14.4, 63.4, 100.1, 109.7, 121.5, 122.5, 124.8, 125.2, 129.4, 129.8, 141.5, 157.1, 167.4, 170.3; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C17H17N3O3Na{[M+Na]+}334.116 8; found 334.116 8。

3e: 黃色固體, m.p. 116.7～117.1 ℃;1H NMRδ: 3.25～3.34(m, 6H), 3.69(s, 3H), 4.44～4.49(m, 4H), 6.80～6.83(m, 3H), 6.89～6.91(m, 1H), 7.50(s, 1H), 8.61(s, 1H);13C NMRδ: 14.1, 26.2, 63.3, 100.3, 108.1, 109.0, 121.5, 122.0, 123.8, 124.2, 130.5, 144.5, 157.3, 159.3, 167.2; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C18H19N3O3Na{[M+Na]+}348.132 4, found 348.132 2。

3f: 黃色固體, m.p. 109.0～110.4 ℃;1H NMRδ: 1.26(t,J=7.1 Hz, 6H), 4.43～4.49(m, 4H), 5.00(s, 2H), 6.70(d,J=7.8 Hz, 1H), 6.84～6.94(m, 2H), 7.10～7.15(m, 1H), 7.24～7.38(m, 5H), 7.66(s, 1H), 8.46(s, 1H);13C NMRδ: 14.4, 30.0, 43.7, 63.3, 100.2, 108.6, 121.5, 124.9, 125.0, 127.3, 128.7, 136.1, 143.1, 157.1, 167.4; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C24H23N3O3Na{[M+Na]+}424.163 7, found 424.163 8。

3g: 黃色固體, m.p. 143.4～144.1 ℃;1H NMRδ: 1.26(t,J=7.1 Hz, 6H), 4.46～4.51(m, 4H), 5.28(s, 2H), 6.72(d,J=7.0 Hz, 1H), 6.79(t,J=7.6 Hz, 1H), 6.93～6.98(m, 1H), 7.20(d,J=7.1 Hz, 2H), 7.25～7.25(m, 1H), 7.31～7.35(m, 2H), 7.56(s, 1H), 8.62(s, 1H);13C NMRδ: 14.2, 18.9, 29.7, 45.2, 64.3, 115.2, 119.9, 122.1, 122.3, 124.0, 125.6, 127.2, 128.9, 134.5, 135.4, 137.6, 157.3, 168.5; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C24H22N3O3ClNa{[M+Na]+}458.124 7, found 458.124 2。

3h: 黃色固體, m.p. 73.5～74.5 ℃;1H NMRδ: 1.29(t,J=5.8 Hz, 3H), 4.49～4.53(m, 2H), 6.83(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.91(d,J=12.4 Hz, 1H), 6.92～6.94(m, 1H), 7.20～7.22(m, 1H), 7.41～7.49(m, 3H), 7.53～7.56(m, 2H), 7.61(s, 1H), 8.64(s, 1H);13C NMRδ: 14.2, 64.4, 109.5, 115.1, 121.0, 122.5, 124.4, 124.6, 126.6, 128.1, 129.6, 130.4, 131.3, 134.3, 144.3, 157.3, 159.4, 166.7, 167.2; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C21H16N3O2ClNa{[M+Na]+}400.082 9, found 400.083 1。

3i: 黃色固體, m.p. 155.1～157.3 ℃;1H NMRδ: 0.81(d,J=6.4 Hz, 6H), 1.26(s, 1H), 1.45～1.52(m, 2H), 4.44(t,J=6.7 Hz, 2H), 6.80(d,J=7.5 Hz, 1H), 6.85～6.91(m, 1H), 6.96(d,J=7.8 Hz, 1H), 7.21～7.27(m, 1H), 7.50(s, 1H), 8.64(s, 1H), 9.32(br s, 1H);13C NMRδ: 22.3, 24.8, 37.0, 67.0, 110.3, 115.0, 121.5, 122.0, 124.0, 124.4, 130.6, 132.1, 141.9, 157.3, 159.4, 167.2, 169.4; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C18H18N3O2ClNa{[M+Na]+}366.098 5, found 366.098 6。

3j: 黃色固體, m.p. 106.3～108.4 ℃;1H NMRδ: 2.25(s, 3H), 3.99(s, 6H), 4.06(s, 3H), 5.28(d,J=5.1 Hz, 2H), 6.82(d,J=4.5 Hz, 2H), 6.87～6.94(m, 1H), 7.19～7.24(m, 3H), 7.26～7.32(m, 2H), 7.66(s, 1H);13C NMRδ: 18.9, 45.1, 54.3, 54.9, 93.9, 119.2, 121.5, 122.5, 125.1, 125.7, 126.9, 128.7, 132.8, 138.1, 141.0, 164.5, 169.3; HR-MS (ESI-TOF)m/z: Calcd for C24H23N3O4Na{[M+Na]+}440.158 6, found 440.158 8。

3k: 黃色固體, m.p. 166.3～168.5 ℃;1H NMRδ: 6.81(d,J=7.5 Hz, 1H), 6.86～6.90(m, 1H), 6.99(d,J=7.9 Hz, 1H), 7.28～7.33(m, 1H), 7.45(s, 1H), 8.96(s, 1H), 9.80(br s, 1H);13C NMRδ: 110.4, 120.7, 122.0, 123.2, 124.2, 128.7, 131.6, 133.6, 143.6, 157.8, 160.3, 167.2, 205.6; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C13H7N3OCl2Na{[M+Na]+}313.986 4, found 313.986 3。

1.3 體外抗腫瘤活性測試

采用MTT法[11-14]測試了3a～3k對人肺癌細胞(A549)和人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性,以順鉑為陽性對照藥。

2 結果與討論

2. 1 合成

通過底物擴展，我們發現該反應的活性普遍較高，12 h內基本反應完全(TLC檢測)。Z/E值通過粗核磁積分面積確定。鑒于甲氧基的位阻明顯大于氯原子,當R5為甲氧基和R4為氯原子時構型最穩定，在產物Z式中占優勢構型。其中，在位阻較大的醇類溶劑中反應，產率相對較低，但E/Z選擇性較高。在四氫呋喃溶劑中反應，只發生Knoevenagel加成消除反應，未見溶劑參與進一步氯原子的取代反應，產率也相對較低(3k, 70%)。

2.2 抗腫瘤活性

表1為3a～3k對K562和A549的體外抗腫瘤活性。由表1可見， 3a, 3c, 3f, 3g和3j對K562具有較好的抑制活性, IC50分別為29.3 μmol·L-1， 27.6 μmol·L-1， 28.5 μmol·L-1， 24.0 μmol·L-1和27.0 μmol·L-1； 3a, 3h和3j對A549具有較好的抑制活性,分別為28.1 μmol·L-1， 16.4 μmol·L-1和25.2 μmol·L-1，接近于陽性對照藥順鉑,說明嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚骨架可以作為先導化合物骨架進一步研究。

表1 3a～3k的體外抗腫瘤活性

Table 1Invitroantitumor activities of 3a～3k

CompIC50/μmol·L-1K562A5493a29.328.13b>100.068.93c27.6>100.03d>100.067.43e87.577.43f28.537.63g24.047.23h59.116.43i59.7>100.03j27.025.23k>100.057.6Cisplatin24.726.5

合成了11個新型的嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚衍生物(3a～3k)，產率65%～87%，Z/E值5 ∶1～>20 ∶1。并用MTT法研究了3a～3k對人肺癌細胞(A549)和人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結果表明：3a, 3c, 3f, 3g和3j對K562具有較好的抑制活性, 3a, 3a, 3h和3j對A549具有較好的抑制活性, 接近于陽性對照藥順鉑,說明芳嘧啶拼接3-烯鍵氧化吲哚骨架可以作為先導化合物骨架進一步研究。其他相關藥理活性的研究正在進行中。

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《合成化學》再次入選中國科技核心期刊

根據中國科學技術信息研究所發布的最新中國科技論文統計結果，《合成化學》被“中國科學論文與引文數據庫”再次編入《2016年中國科技核心期刊目錄(自然科學卷)》，有效期至2017年12月，這也是《合成化學》連續第12次入選中國科技核心期刊。

《合成化學》編輯部

第3期, 190～194Chinese Journal of Synthetic ChemistryNo.3, 190～194

Synthesis and Antitumor Activities of Pyrimidine-fused 3-Alkenyloxindoles

ZHOU Gen, LIU Huan-huan, WANG Dan-dan, HAN Shuo-nan, YANG Chao, LIN Bing*, LIU Xiong-li, ZHAO Zhi, ZHOU Ying*

(Guizhou Medicine Edicine Edible Plant Resources Research and Developmant Center, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

Eleven novel pyrimidine-fused 3-alkenyloxindoles(3a～3k) were synthesizedviaa Knoevenagel condensation/substitution reaction of pyrimidine aldehydes with 2-oxindoles. The yields andZ/Eof 3a～3k were 65%～87% and 5 ∶1～>20 ∶1, respectively. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR and HR-MS(ESI-TOF). Theinvitroantitumor activities against human lung cancer cells(A549) and human leukemia cells(K562) were demonstrated by MTT assays. The results showed that 3a, 3c, 3f, 3g and 3j exhibited good inhibition activities against K562 with IC50of 29.3, 27.6, 28.5, 24.0, 27.0 μmol·L-1, respectively. 3a, 3h and 3j exhibited good inhibition acitvities against A549, showing IC50of 28.1, 16.4, 25.2 μmol·L-1, respectively.

2-oxindole; pyrimidine aldehyde; Knoevenagel reaction; pyrimidine-fused 3-alkenyloxindole; antitumor activity； synthesis

2016-07-23；

2017-02-15

國家自然科學基金資助項目(81560563, 81660576, 81603390); 貴州省教學改革創新項目(SJJG201423, 黔教研合JG字[2016]06); 貴州省制藥工程專業學位研究生工作站(黔教研合JYSZ字【2014】002)； 貴州省科技合作計劃項目(黔科合LH字(2015)7666號)

周根(1990-)，男，漢族，貴州安順人，碩士研究生，主要從事天然產物活性成分研究。 E-mail: 18685389427@qq.com

林冰，博士，副教授，碩士生導師, E-mail: nlin@gzu.edu.cn; 周英，教授，博士生導師, E-mail: yingzhou71@126.com

O626.13; O623.7

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.03.16196