2-(1H-吲哚-3-基)...生物的合成及其生物活性研究_吉礼涛.pdf

2-(1H-吲哚-3-基)-5-砜基噁二唑衍生物的合成及其生物活性研究吉礼涛1 邱雪梅1 谭画元1 王 钦1 李 焱1 戈强胜1 王贞超1,2,3 李成朋1,2,3(1 贵州大学药学院;2 贵州大学绿色农药与农业生物工程教育部重点实验室;3 贵州省合成药物工程实验室贵阳550025)联系人,王贞超E-mail:wzc.4884 ;李成朋E-mail:lichp11 国家自然科学基金项目(21867004,22007022)和贵州省教育厅重点项目(QjhKYZi2021 No.041)资助2022-08-11 收稿,2022-11-30 接受摘要以吲哚-3-甲酸甲酯为原料,通过肼解、环合生成 5-(1H-吲哚 3-基)-1,3,4-噁二唑-2-硫醇,再对其进行亲核取代和氧化反应得到目标化合物,并通过1H NMR、13C NMR 和 HRMS 确认其结构。采用噻唑蓝(MTT)法测试了目标化合物对几种癌细胞的体外抑制活性,同时采用比浊法对几种植物病原菌进行了体外抑菌活性测试。结果表明,化合物对于 A549(人肺癌细胞)、PC-3(人前列腺癌细胞)、K562(人慢性髓原白血病细胞)和 HepG2(人肝癌细胞)四种癌细胞有一定的抑制活性;对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri,Xac)以及猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae pv.actinidiae,Psa)三种植物病菌同样具有一定的抑菌活性。其中,化合物 4f 对 Xoo 的体外抑制率可达87.09%(100g/mL)和 54.02%(50g/mL)。本文结果可为具有砜结构的吲哚衍生物的合成及应用研究提供参考。关键词吲哚衍生物肿瘤细胞毒活性植物病原菌Synthesis and Biological Activity of 2-(1H-Indol-3-yl)-5-sulfonyl Oxadiazole DerivativesJi Litao1,Qiu Xuemei1,Tan Huayuan1,Wang Qin1,Li Yan1,Ge Qiangsheng1,Wang Zhenchao1,2,3,Li Chengpeng1,2,3(1 School of Pharmaceutical Science,Guizhou University;2 State Key Laboratory Breeding Base of Green Pesticide and Agricultural Bioengineering/Key Laboratory of Ministry of Education,Guizhou University;3 Guizhou Engineering Laboratory for Synthetic Drugs,Guiyang,550025)AbstractWith methyl indole-3-carboxylate as raw material,5-(1H-indol-3-yl)-1,3,4-oxadiazole 2-mercaptan was synthesized by hydrazinolysis and cyclization,and then nucleophilic substitution and oxidation reaction were carried out to obtain the target compounds.Their chemical structures were confirmed by 1H NMR,13C NMR,and high-resolution mass spectrometry.The anti-proliferation activity of as-synthesized compounds against several cancer cells in vitro was tested by thiazole blue(MTT)method,and their antibacterial activities against several plant pathogens in vitro were tested by turbidimetry.The results showed that the compounds have certain inhibitory activity on A549(human lung adenocarcinoma cell),PC-3(human prostate cancer cell),K562(human chronic myelogenous leukemia cell)and HepG2(human liver cancer cell).They also have antibacterial activity against Xoo(Xanthomonas oryzae pv.oryzae),Xac(Xanthomonas axonopodis pv.citri)and Psa(Pseudomonas syringae pv.actinidiae).Among them,the inhibitory rate of compound 4f on Xoo in vitro can reach 87.09%(100 g/mL)and 54.02%(50 g/mL).These findings can provide a reference for the further study of the syntheses and applications of indole derivatives with sulfone structure.KeywordsIndole derivatives,Tumor cytotoxic activity,Plant pathogens吲哚是一类普遍存在于自然界中的生物碱,因为其具有独特的化学结构使得吲哚或吲哚衍生216化学通报2023 年 第 86 卷 第 5 期http:/www.hxtb.orgDOI:10.14159/ki.0441-3776.2023.05.011物具有广泛的生物活性,如抑菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗癌等1 5。此外,1,3,4-噁二唑不管在农药还是医药方面都是一个关键的中间体,由于此类衍生物具有抗癌、杀虫、抑菌、抗病毒等多种生物活性而被广泛应用,并吸引了众多研究者的关注6 9。Mostafa 等1合成了含有吲哚基噻吩并嘧啶的杂环 化 合 物,发 现 其 具 有 一 定 的 抗 菌 活 性。Kang 等2研究发现,吲哚类化合物对烟草花叶病毒具有较好的抑制活性,且同时可作为广谱植物真菌抑制剂。多年的临床应用已经表明,吲哚类化合物可作为效果显著的非甾体抗炎药的母核。长期的研究还发现吲哚骨架有望应用于各类抗癌药物筛选中10。对于 1,3,4-噁二唑而言,含有该基团的衍生物也具有一定的生物活性,如 Teresa等6发现结构中含有 1,3,4-噁二唑环的化合物的抗增殖作用存在多种机制,包括抑制生长因子、抑制激酶等。Madhu 等8发现该结构的化合物具有良好的抑菌活性。同样,砜类化合物也是具有抗癌抗菌等多种活性的药效基团,Zhikun 等11报道砜类化合物可以靶向 RAS/RAF 通路,增强抗肿瘤活性,并克服多药耐药性。砜类在于抗菌方面的应用也十分广泛,Abbas 等12设计并合成了一类同时具有抗细菌与抗真菌活性的砜类化合物。图式 1基于拼合原理的目标化合物设计Scheme 1Design of target compounds based on the combination principles基于上述研究进展,本文以吲哚和 1,3,4-噁二唑为基本母核,采用活性拼接的原理,以吲哚-3-甲酸甲酯为起始原料,通过肼解、环化将 1,3,4-噁二唑与吲哚环偶联,再经过简单的亲核取代以及氧化,最终得到具有砜结构的吲哚衍生物(图式 1),以期能够得到较高活性的抗癌/抗菌药物。选择人肝癌细胞株(HepG2)、人白血病细胞株(K562 细胞株)、人前列腺癌细胞株(PC-3 细胞株)以及人非小细胞肺癌细胞株(A549 细胞株)来考察目标化合物的体外抑制活性。选择水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri,Xac)以及猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae pv.actinidiae,Psa)来考察目标化合物的体外抑菌活性,希冀得到高效低毒的抗肿瘤/抗菌药物,为开发抗肿瘤及抗菌药物提供科学依据。1实验部分1.1仪器与试剂吲哚-3-甲酸甲酯、二硫化碳、溴化苄、溴乙酸乙酯购自毕得医药科技有限公司;碘甲烷、溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷等卤代试剂购自阿拉丁试剂(上 海)有 限 公 司;5-氟 尿 嘧 啶 购 自MedChemExpress;其他所有试剂均为市售分析纯级。所用 HepG2、K562、PC-3、A549 细胞均购自中国科学院昆明细胞库。Xoo、Xac、Psa 菌种由贵州大学精细化工研究开发中心赠与并由本实验室保存。400MHz 核磁共振谱仪(瑞士 Bruker 公司);细胞培养箱(新加坡 Esco 公司);酶标仪(瑞士Tecan 公司)。1.2合成方法1.2.1中间体 2 的合成向 250mL 的 圆 底 烧 瓶 中 依 次 加 入 5.0g(28.54mmol)1H-吲哚-3-甲酸甲酯和 90mL 80%的水合肼。随后升温至 80 回流反应 6h。TLC显示原料点消失后结束反应,将圆底烧瓶冷却至室温,析出白色固体,过滤并烘干得到粗产物,用无水乙醇重结晶纯化得到中间体 2,收率 79.8%。1.2.2中间体 3 的合成13,14向 50mL 三 颈 圆 底 烧 瓶 中 分 别 加 入 1g(5.71mmol)1H-吲哚-3-甲酰肼、0.5g(8.91mmol)氢氧化钾和 18mL 无水乙醇,搅拌至固体溶解,然后缓慢滴加 0.5g(6.57mmol)二硫化碳,溶液迅速出现黄色浑浊,滴加完毕后升温至回流,TLC 跟踪反应。待反应结束后,冷却、减压干燥除去反应溶剂,得到黄色的固体,用适量的水溶解得到的固体用稀盐酸酸化,调节 pH 至 4 5,析出白色固体,静置分 层 后,过 滤 并 干 燥 得 到 黄 色 固 体,收 率66.9%。1H NMR(500MHz,DMSO-d6):12.07(s,1H),8.16(d,J=3.0Hz,1H),7.87(d,J=7.8Hz,316http:/www.hxtb.org化学通报2023 年 第 86 卷 第 5 期1H),7.49(d,J=8.0Hz,1H),7.25 7.17(m,2H);13C NMR(101MHz,DMSO-d6):176.4,159.6,137.0,129.5,124.0,123.6,122.0,120.4,113.1,98.9。1.2.3化合物 4 的合成14 16向 50mL 圆 底 烧 瓶 中 分 别 加 入 0.2g(857.2mol)中间体 3、1.29mmol 相应的卤代物、0.04g(1mmol)NaOH,以 3mL DMF 溶解,常温反应过夜,TLC 跟踪反应。待反应结束后,向反应液中加入 10mL 水,析出白色固体,过滤并干燥,将干燥后的固体加入 10mL 的圆底烧瓶中,参照文献14 的方法,分批加入 3mL 30%过氧化氢,75回流,TCL 跟踪反应,无原料点后,冷却静置,待固体析出后,抽滤保留固体,乙酸乙酯重结晶得到棕色晶体。2-(乙基磺酰基)-5-(1H-吲哚-3-基)-1,3,4-噁二唑(4a):棕色固体,收率 69.5%,熔点 150.9151