2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(2,4,6-三甲基)苯甲酰胺的合成、晶體結構及抑癌活性

馮書曉,齊凱言,郭亞菲,王俊嶺,谷廣娜,孫靜靜,付龍龍,廖 源

(河南科技大學 化工與制藥學院,河南 洛陽 471023)

硒是人體所需的重要微量元素之一,在人體中通過參與硒酶合成,發揮抗氧化[1-2]、抗病毒[3]、抗炎[4]和抗腫瘤[5-6]等重要生物化學作用,與人體健康關系密切[7-9]。從營養學角度,通過膳食攝入富硒的食物或者含硒藥物預防和減少癌癥發生的作用已被明確寫入教科書[10-12]。關于含硒化合物在抑制肝癌[13]、肺癌[14]、乳腺癌[15]及結腸癌[16]等腫瘤細胞的顯著效果也經常被報道[17]。尤其以依布硒啉(Ebselen)和乙烷硒啉(BBSKE)為主的含硒藥物開發已經成為金屬有機藥物研究工作者關注的興趣點[18-19]。本課題組近年來圍繞硒啉結構特征,設計并合成了一系列硒啉和開環硒啉衍生物[20-22],并對其結構類似物和潛在生物活性予以重點關注,以期獲得結構新穎的新型有機硒抗癌藥物小分子。

本文在合成系列硒啉類衍生物的過程中,嘗試以2-氯硒基苯甲酰氯(1)為原料,通過改變加料順序,首先加入無水丙酮溶液(即做溶劑又做反應物),丙酮優先親核取代硒氯鍵,生成中間體2-((2-氧代丙基)硒基)苯甲酰氯；之后加入2,4,6-三甲基苯胺,再次親核取代酰氯位點,反應合成了一種結構新穎的硒啉開環化合物2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(2,4,6-三甲基)苯甲酰胺(3,Scheme 1),其結構經1H NMR、13C NMR、HR-MS(ESI)和XRD表征,并采用MTT法初步測試了化合物對食管癌細胞(EC109)的體外抗增殖能力。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

RD-II型熔點儀；Bruker Avance 400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑,TMS為內標)；Waters Q-Tof MicroTM型高分辨質譜儀；Oxford diffraction Xcalibur型X-射線單晶衍射儀。

1按文獻[23]方法合成；2,4,6-三甲基苯胺(2),阿拉丁公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

在0 ℃～rt下,將2-氯硒基苯甲酰氯(1)0.2540 g(1 mmol)加入到25 mL的圓底燒瓶中,加入丙酮5 mL,攪拌反應30 min；加入20.2424 g(2 mmol),繼續反應12 h。加入10 mL水,靜置過夜,析出淡黃色固體,過濾,濾餅真空干燥后經硅膠柱層析(洗脫劑：A=石油醚/乙酸乙酯=3/1,V/V)純化得化合物3。3溶于乙酸乙酯溶液中,室溫放置15 d得單晶。

3：Rf=0.31(洗脫劑：A=3/1),收率59 %,m.p.174～176 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:9.75(s,1H),7.98(d,1H),7.80(d,1H),7.59(d,1H),7.55～7.50(m,1H),7.45(m,1H),7.35(m,1H),3.82(d,J=11.1 Hz,2H),2.26(s,3H),2.24(s,3H),2.19(s,6H);13C NMR(101 MHz,DMSO)δ:204.94,167.13,137.06,136.02,135.71,133.32,132.64,131.91,130.10,128.83,128.47,126.05,125.53,35.71,28.90,28.62,21.02,18.53;HR-MS(ESI)m/z:calcd for C19H21NO2Se{[M+H]+}375.0738,found 375.0741。

1.3 晶體結構測定

在293 K下,選取形狀規則,尺寸大小為0.287×0.066×0.064 mm的晶體樣品,置于Oxford Xcalibur,Eos,Gemini Ultra diffractometer上收取衍射數據,用石墨-單色Cu-Kα(λ=1.54184 nm)為X-射線源,在3.78°≤θ≤67.039°內共收集數據6567個,其中3182[Rint=0.0298,Rsigma=0.0402]個衍射點用于晶體結構解析,并且經過吸收校正。晶體結構解析和結果修正由SHELXL[24-25]軟件包完成,全部氫原子均采用直接法獲得,非氫原子坐標和各向異性溫度因子均采用全矩陣最小二乘法對F2進行精修。化合物3的主要晶體學數據列于表1。

表1 3的主要晶體學參數Table 1 Crystallographic data and structural refinement summary for compound 3

1.4 體外活性測試

采用MTT法測試了標題化合物在100 mg/mL濃度下,對食管癌細胞(EC109)體外作用24 h的抑制率。

2 結果與討論

2.1 合成

由于化合物1具有硒氯-酰氯兩個親電能力微弱差異的基團,因此可以通過切換投料的順序可以得到不同結構的化合物。首先,讓丙酮作為反應初始的親核試劑和溶劑,使丙酮的α-位與化合物1中的硒氯鍵先發生親核取代,生成中間體2-((2-氧代丙基)硒基)苯甲酰氯,然后再與2,4,6-三甲基苯胺的氨基發生反應得到目標產物。

2.2 晶體結構解析

化合物3的部分鍵長與鍵角數據和氫鍵的數據見表2和表3；晶體結構圖、氫鍵連接圖和分子堆積圖見圖1～3。

表2 3的主要鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths and angle of 3

圖1 3的晶體結構Figure 1The crystal structure of 3

圖2 3的晶體結構及氫鍵Figure 2Crystal structure and the hydrogen bonds of 3

表3 3的氫鍵Table 3 Hydrogen bonds of 3

圖3 3的晶胞堆積圖Figure 3The packing structure of 3

2.3 抑癌活性

表4為3對食管癌EC109細胞的抑制活性。由表4可知,3對食管癌EC109細胞作用 24 h的抑制率為21.31±1.04%,與依布硒啉(Ebselen)的抑制作用無顯著性差異,與陽性對照藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)比較有顯著性差異,說明標題化合物和Ebselen的作用相似,硒作為體內硒蛋白/硒酶的活性中心,具有較低的細胞毒活性。需要值得注意的是,有報道顯示依布硒啉等有機硒化合物隨著給藥時間的延長,細胞毒性呈上升趨勢[1],對該類型化合物的抗細胞增殖機理需要進一步研究。

表4 3對EC109細胞的抑制活性(%±SD,n=3)Table 4 Inhibitory effects of 3 against EC109 cells

合成了一種新型的依布硒啉開環類的有機硒化合物2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(2,4,6-三甲基苯基)苯甲酰胺,并研究了其晶體結構。化合物3的濃度為100 mg/mL時,對EC109細胞增殖具有一定抑制活性,抑制率為21.31±1.04%。