3-腙喹唑啉酮衍生物的合成及抗肿瘤活性研究_刘威琴.pdf

有机化学有机化学 Chinese Journal of Organic Chemistry ARTICLE *Corresponding authors.E-mail:; Received June 2,2022;revised July 14,2022;published online September 8,2022.Project supported by the National Undergraduate Training Program for Innovation and Entrepreneurship(No.2020033),the National Nature Science Founda-tion of China(No.21867004)and the Guizhou Provincial Education Department(No.Qjh KY Zi2021041).国家级大学生创新创业训练计划(No.2020033)、国家自然科学基金(No.21867004)及贵州省教育厅重点(No.Qjh KY Zi2021041)资助项目.214 http:/sioc- Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences Chin.J.Org.Chem.2023,43,214222 DOI:10.6023/cjoc202206004 研究论文研究论文 3-腙喹唑啉酮衍生物的合成及抗肿瘤活性研究 刘威琴a 邵利辉a,b 李成朋a 邹雅玉a 龙海洮a 李 焱a 戈强胜a 王贞超*,a,b 欧阳贵平*,a,b,c(a贵州大学药学院 贵阳 550025)(b贵州大学 绿色农药与农业生物工程国家重点实验室培育基地 贵阳 550025)(c贵州省合成药物工程实验室 贵阳 550025)摘要摘要 通过活性拼接原理在喹唑啉酮 3-位引入腙结构,使用简单的合成路线合成了一系列 3-腙喹唑啉酮衍生物.目标化合物结构经核磁共振波谱(1H NMR,13C NMR)和高分辨质谱(HRMS)进行了表征确证.抗肿瘤活性测试结果表明,该类化合物对 A549、PC-3、HepG2、K562 等肿瘤细胞系均表现出有效的抑制活性;其中(E)-N-(2-氯-1-甲基-1H-吲哚-3-基)亚甲基)-2-(7-氟-4-氧喹唑啉-3(4H)-基)乙酰肼(H1)对 HepG2 细胞的 IC50值为(9.901.13)mol/L,(E)-2-(7-氟-4-氧喹唑啉-3(4H)-基)-N-(2-吗啉代-1-丙基-1H-吲哚-3-基)亚甲基)乙酰肼(H2)对PC-3细胞的IC50值为(10.700.78)mol/L,抑制活性均优于阳性对照药吉非替尼IC50(23.334.14)mol/L,IC50(12.025.39)mol/L.细胞凋亡、4,6-联脒-2-苯基吲哚(DAPI)染色实验以及细胞周期实验表明,化合物 H2 能够诱导 PC-3 细胞发生凋亡,且将细胞阻滞于 G0/G1 期.关键词关键词 3-腙喹唑啉酮;抗肿瘤活性;细胞凋亡;细胞周期;合成 Synthesis and Antitumor Activity of 3-Hydrazone Quinazolinone Derivatives Liu,Weiqina Shao,Lihuia,b Li,Chengpenga Zou,Yayua Long,Haitaoa Li,Yana Ge,Qiangshenga Wang,Zhenchao*,a,b Ouyang,Guiping*,a,b,c(a College of Pharmacy,Guizhou University,Guiyang 550025)(b State Key Laboratory Breeding Base of Green Pesticide and Agricultural Bioengineering,Guizhou University,Guiyang 550025)(c Drug Synthetic Engineering Laboratory of Guizhou Province,Guizhou University,Guiyang 550025)Abstract A series of 3-hydrazone quinazolinone derivatives were synthesized via introducing hydrazone structure into quinazolinone 3-position by active splicing principle.Their structures were confirmed by nuclear magnetic resonance spec-troscopy(1H NMR,13C NMR)and high resolution mass spectrometry(HRMS).The results of antitumor activity test showed that these compounds have effective inhibitory activity on A549,PC-3,HepG2 and K562 tumor cell lines.The IC50 value of(E)-N-(2-chloro-1-methyl-1H-indol-3-yl)methylene)-2-(7-fluoro-4-oxoquinazolin-3(4H)-yl)acetohydrazide(H1)on HepG2 was(9.901.13)mol/L and(E)-2-(7-fluoro-4-oxoquinazolin-3(4H)-yl)-N-(2-morpholino-1-propyl-1H-indol-3-yl)methyl-ene)acetohydrazide(H2)on PC-3 was(10.700.78)mol/L.The inhibitory activities were better than those of positive con-trol drug gefitinib IC50(23.334.14)mol/L,IC50(12.025.39)mol/L.In order to explore the anti-tumor mechanism of these compounds,a series of cell biological experiments were set out on PC-3 cells with compound H2.The apoptosis and 4,6-diamidino-2-phenylindole(DAPI)staining experiments showed that the compound H2 could induce apoptosis in PC-3 cells,and the cell cycle experiment further demonstrated that the compound H2 arrested PC-3 cells in G0/G1 phase.Keywords 3-hydrazone quinazolinone;antitumor activity;cell apoptosis;cell cycle;synthesis 喹唑啉酮类化合物是从动物、微生物和植物等自然来源中分离出来的200多种天然喹唑啉酮生物碱衍生物 Chinese Journal of Organic Chemistry ARTICLE Chin.J.Org.Chem.2023,43,214222 2023 Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences http:/sioc- 的前体1,由苯和嘧啶酮环形成,是药物化学中具代表性的杂环之一,存在于众多具有多种生物活性的化合物中.喹唑啉酮类化合物具有抗菌2、抗惊厥3、抗肿瘤4、抗炎5、抗胆碱酯酶6、抗结核7和治疗神经退行性疾病帕金森病8等多种生物活性,其制备主要依赖于 1,2-二取代芳烃和甲酰胺衍生物的缩合途径9.近二十年来,人们合成了结构多样的喹唑啉酮衍生物,并对其作用靶标进行了深入的研究.Ma 等10合成了多种具有抗菌活性的螺氧吲哚二氢喹唑啉酮类衍生物,通过分子对接研究发现,该类化合物与生物素羧化酶 Leu204、Lys159 及 Gly166 等的氨基酸残基发生氢键作用产生抗菌活性.T 型钙通道在丘脑和皮层分布,是丘脑皮质信号通路障碍的有效靶点.Barba 等11制备了一系列喹唑啉酮衍生物,并发现这些喹唑啉酮衍生物通过阻滞 T 型钙通道来有效地对抗骆驼蓬碱诱发的震颤、主动觉醒抑制和癫痫发作,表明喹唑啉酮类衍生物可能是治疗中枢神经系统疾病潜在的药物.据报道,喹唑啉酮类化合物有抗肿瘤潜力,一些喹唑啉酮衍生物与微管蛋白相互作用并干扰其聚合12,另一些则通过调节激酶活性13或在细胞周期的关键阶段14发挥作用,或作为凋亡诱导剂发挥作用.喹唑啉酮类衍生物还对二氢叶酸还原酶15、组织蛋白酶 A 及组织蛋白酶 H16有抑制活性.Mohammed 等17报道了喹唑啉酮类化合物可作为细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK2)抑制剂,治疗黑色素瘤.同时,喹唑啉酮类化合物也有磷酸二酯酶18、髓过氧化物酶19及环氧合酶20活性抑制,这些酶在炎症反应中起着重要的作用.喹唑啉酮类衍生物还对乙酰胆碱酶21和丁酰胆碱酶22有抑制活性,该类化合物对结核分支杆菌也有抑制活性23.该类化合物对单胺氧化酶 A24及单胺氧化酶 B25亦有抑制活性,有望成为治疗神经退行性疾病帕金森病的先导药物.由金属催化反应26、微波辐射27和常规加热28等方法已成功获得结构多样的喹唑啉酮骨架.本工作在前期对喹唑啉酮母环2-位研究的工作基础上29,通过活性拼接原理将腙结构引入到喹唑啉酮母核 3-位,设计合成了15 个未见报道的 3-腙喹唑啉酮衍生物,并采用噻唑蓝(MTT)法,测试了该类化合物的抗肿瘤活性,其设计思想如图 1 所示.通过研究发现该类化合物对表皮生长因子受体(EGFR)高表达细胞系如人非小细胞肺癌细胞系(A549)、人前列腺癌细胞系(PC-3)、人肝癌细胞系(HepG2)及人慢性髓系白血病细胞系(K562)等肿瘤细胞系,具有较好的抗肿瘤活性,且该类化合物能诱导 PC-3细胞发生凋亡,将细胞阻滞于 G0/G1 期.1 结果与讨论结果与讨论 1.1 目标化合物的合成及结构表征 以 2-氨基-4-氟苯甲酸和甲酰胺为起始原料,经四步反应合成目标化合物,合成路线如Scheme 1所示.首先以 2-氨基-4-氟苯甲酸和甲酰胺为原料,经过成环反应得到中间体 2.中间体 2 和氯乙酸乙酯经取代反应得到中间体 330.水合肼和中间体 3 的乙醇溶液发生肼解反应得到中间体 4.中间体 4 和各种取代的芳香醛发生取代反应得到目标产物 H1H15.该系列化合物的解析以 H1 化合物为例,对化合物核磁共振氢谱进行归属,11.6 处的单峰为羰基与酰肼腙结构中间氮上的氢(CONHN),8.40 处的单峰为喹唑啉酮母核嘧啶环 2 位上的活泼氢(NCHN),8.22 为腙结构中亚胺碳上的氢(NHNCH),8.157.48 归属为取代的芳香环和喹唑啉酮母环上的 7 个氢,5.24 处的单峰为乙酰基与喹唑啉酮母环相连的碳上的两个氢,3.75 处的单峰为取代吲哚 1 位氮上甲基的三个氢.在HRMS谱中,目标化合物的HRMS的测量值与理论值一致,在误差允许的范围内.1.2 目标化合物的肿瘤抑制活性分析 1.2.1 肿瘤抑制活性分析 为了初步验证和评价化合物 H1H15 的体外抗肿瘤活性,选取了 A549、PC-3、HepG2 和 K5