CN104163823A

CN104163823A - 一种喜树碱与青蒿琥酯偶联物及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN104163823A
Application number: CN201410181237.4A
Authority: CN
Inventors: 李庆勇; 王文超
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN104163823B

Abstract

本发明公开了一种式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物，其制备方法为：将式(II)所示喜树碱和式(III)所示青蒿琥酯溶于有机溶剂中，在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的作用下，于15～50℃搅拌反应，TLC跟踪监测至反应不再进行，反应液后处理，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物；本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物可用于制备抗肿瘤药物；

Description

一种喜树碱与青蒿琥酯偶联物及其制备方法与应用

(一)技术领域

本发明涉及一种喜树碱与青蒿琥酯偶联物及其制备方法，以及在制备抗肿瘤药物中的应用。

(二)背景技术

喜树碱来源于中国植物喜树，由于它独特的作用机制，在抗癌药物研究领域里，大量的喜树碱衍生物被合成与研究。喜树碱极其衍生物对于各种癌细胞都起到了良好的抑制效果，例如：肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌、胃癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤等。然而喜树碱并没有应用于临床，因为其自身极高的毒性和较差的溶解性。另一种从菊科蒿属植物青蒿中提取出的青蒿素一直作为抗疟疾药物使用了2000多年，青蒿素极其衍生物一直被认为是安全有效的。研究发现，青蒿素在生物体内会与转铁蛋白结合，其自身化学结构包含了一个过氧桥，当与铁离子结合时会形成一个自由基，从而起到抑制作用。转铁蛋白为生物体内负责转运铁离子的功能性蛋白，相对于正常细胞，癌细胞对铁离子的需求量更高，这以至于青蒿素能对癌细胞起到更好的作用效果。例如乳腺癌细胞表面的转铁蛋白含量为正常细胞的5-15倍，转铁蛋白在乳腺癌细胞上表达，乳腺癌细胞吸收了大量铁离子，而正常细胞则没有。因此青蒿素对癌细胞的选择作用是因为该化合物在生物体内会与转铁蛋白结合，而转铁蛋白会向铁离子含量高的部位运输。

故利用青蒿素可以与转铁蛋白结合的机制，将青蒿素当作载体使用，而喜树碱具有对于各种癌细胞较高的抑制作用，但其自身毒性大的特点，我们将喜树碱与青蒿素衍生物——青蒿琥酯偶联，使其对癌细胞具有较好抑制效果的同时，降低自身毒性。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种喜树碱与青蒿琥酯偶联物及其制备方法，以及在制备抗肿瘤药物中的应用，本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物对肝癌细胞(SMMC-7721)、人乳腺癌细胞(MCF-7)等均具有不同程度的增殖抑制作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物：

一种本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，所述的制备方法为：将式(II)所示喜树碱和式(III)所示青蒿琥酯溶于有机溶剂a中，在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的作用下，于15～50℃搅拌反应，TLC跟踪监测至反应不再进行，反应液后处理，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其中所述的有机溶剂a为可溶解反应底物并不与之发生副反应的溶剂，如氯仿或二氯甲烷等，优选为氯仿；所述的有机溶剂a的体积用量以喜树碱的摩尔量计可以为1～10mL/mmol，优选为3～5mL/mmol。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其中所述的喜树碱与青蒿琥酯的投料物质的量之比可以为1:1～10，优选为1:3；

所述的喜树碱与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的投料物质的量之比可以为1:1～5，优选为1:3；

所述4-二甲氨基吡啶的质量用量以喜树碱的摩尔量计可以为1～20mg/mmol，优选为5～10mg/mmol。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，推荐投料方法如下：室温下，先将青蒿琥酯溶于氯仿中，溶解完全后加入EDCI，搅拌30分钟，再加入DMAP，继续搅拌30分钟，最后加入喜树碱，搅拌反应；并且，优选在25℃下搅拌反应3小时。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，所述的后处理方法为：

反应结束后，向反应液中加入有机溶剂b，抽滤，滤液依次用饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再用无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，所得浓缩物进行硅胶柱层析，洗脱剂为体积比100:1的二氯甲烷与甲醇混合液，收集含目标化合物的洗脱液，浓缩干燥，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物；所述的有机溶剂b为氯仿或二氯甲烷，其体积用量为有机溶剂a体积的2倍。

具体的，推荐本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法为：室温下，将青蒿琥酯溶于有机溶剂a中，溶解完全后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，搅拌30分钟，再加入4-二甲氨基吡啶，继续搅拌30分钟，最后加入喜树碱，于25℃下搅拌反应3小时，反应结束后，向反应液中加入有机溶剂b，抽滤，滤液依次用饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再用无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，所得浓缩物进行硅胶柱层析，洗脱剂为体积比100:1的二氯甲烷与甲醇混合液，收集含目标化合物的洗脱液，浓缩干燥，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物；其中，所述的有机溶剂a为氯仿，并且所述有机溶剂a的体积用量以喜树碱的摩尔量计为3～5mL/mmol；所述喜树碱与青蒿琥酯的投料物质的量之比为1:3；所述喜树碱与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的投料物质的量之比为1:3；所述4-二甲氨基吡啶的质量用量以喜树碱的摩尔量计为5～10mg/mmol；后处理过程中，所述有机溶剂b为氯仿或二氯甲烷，其体积用量为有机溶剂a体积的2倍。

本发明中有机溶剂a和有机溶剂b均是指有机溶剂，其中，标号a、b只是用于区别不同操作步骤中所用到的有机溶剂。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物可用于制备抗肿瘤药物，所述喜树碱与青蒿琥酯偶联物作为抗肿瘤抑制剂对普通小鼠的质量用量为10～60mg/kg体重。

所述肿瘤如脑肿瘤、口腔癌、咽喉癌、食管癌、肺癌、胃癌、肝癌、肾癌、前列腺癌、结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、膀胱癌、皮肤癌、白血病、肉瘤、直肠癌、胶质瘤及人体免疫缺陷病毒(HIV)，但不仅局限于此。

本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物还可以与人体可接受的药用辅料组合制成各种剂型，包括溶液剂、注射剂、片剂、胶囊剂、软膏剂、凝胶剂等。本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物能够与常规药用辅料一起，以药物组合物的形式通过口服，鼻吸入、肠胃或者肠胃外给药的方式施用于患者。用于口服时，可将其制成常规的固体制剂如片剂、粉剂、粒剂、胶囊等；用于肠胃外给药时，可将其制成注射用的溶液、水或油性悬浮剂；皮肤给药用的外用溶液剂、洗剂、搽剂、软膏剂、糊剂、贴剂；粘膜给药用的含漱剂、舌下片剂、栓剂、膜剂；直肠给药用的灌肠剂、栓剂、直肠用胶囊栓等。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明提供了一种新颖的喜树碱与青蒿琥酯偶联物，且该偶联物具有抗肿瘤活性，能够用于制备抗肿瘤药物，本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物对肝癌细胞(SMMC-7721)、人乳腺癌细胞(MCF-7)具有不同程度的增殖抑制作用(详见实施例3)，该偶联物的IC₅₀基本与喜树碱持平。而且通过动物实验显示，该偶联物对机体的伤害相对于喜树碱在很大程度上降低了(实施例4)。

(四)附图说明

图1是喜树碱与青蒿琥酯偶联物对肿瘤细胞增殖活性抑制的情况；

图2是喜树碱与青蒿琥酯偶联物对小鼠体重的影响；

图中，各标号的含义为：CPT——喜树碱组，ART——青蒿琥酯组，C-Q——偶联物组，Control——对照组。

(五)具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1：喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备(1)

在25mL圆底烧瓶中加入青蒿琥酯(15mmol)和二氯甲烷(10mL)，25℃搅拌溶解，再加入EDCI(15mmol)，25℃搅拌0.5h，接着加入DMAP(50mg)，25℃搅拌0.5h，最后加入喜树碱(5mmol)，25℃搅拌反应3h，得到淡黄色悬浊液，反应结束后，向反应液中加入二氯甲烷(20mL)，抽滤，滤液依次用饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再用无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，所得浓缩物进行硅胶柱层析，洗脱剂为体积比100:1的二氯甲烷与甲醇混合液，收集含目标组分的洗脱液，浓缩干燥后即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物，产率80％。

MP:194.8-195.3℃¹H-NMR(500MHz,CDCl3):8.3742(s,1H),8.2587(d,J＝8.5HZ,2H),7.9331(d,J＝8.15HZ,1H),7.8157(t,J＝7.5HZ,1H),7.6525(t,J＝7.4HZ,1H),7.2865(d,J＝5.5HZ,1H),5.679,(m,J＝9.85HZ,2H),5.4117,(d,J＝17.15HZ,1H),5.2991(s,1H),5.2606(d,J＝3.75HZ,1H),5.1177(s,1H),2.8763(m,J＝6,85HZ,2H),2.8623(m,J＝9.69HZ,2H),2.4341(m,J＝3.55HZ,2H),2.3180(m,J＝7.2125HZ,2H),1.9937(m,J＝9.8152HZ,3H),1.8264(m,J＝3.258HZ,1H),1.6931(m,J＝4.2625HZ,1H),1.6159(d,J＝5.33HZ,1H),1.5121(m,J＝4.48HZ,1H),1.3301(m,J＝7.45HZ,4H),0.9940(m,J＝7.475HZ,3H),0.9353(m,J＝7.2375HZ,5H),0.7791(d,J＝7.1HZ,3H)；¹³C-NMR171.1203,170.6127(ArtC＝O),167.3167(CPT-16a),157.3081(CPT-21),152.4506(CPT-6),148.8204(CPT-15),146.2229(CPT-8),145.7012(CPT-13),131.0144(CPT-12),130.4693(CPT-3),129.7100(CPT-2),128.6331(CPT-7),128.1745(CPT-11),128.1107(CPT-10),127.8704(CPT-16),120.2405(CPT-9),104.2652(ART-12),96.3067(ART-4),92.2332(ART-5),91.2771(ART-6),79.8964(CPT-20),76.1379(CPT-14),51.4200(ART-1),49.9400(CPT-5),45.1595(ART-7),37.0777(ART-10),36.0987(ART-3),33.9923(ART-9),31.8131(CPT-19),31.6769(ART-11),28.8540,28.5795(ART-O＝C-C-C＝O-),25.7284(ART-15),24.4896(ART-2),21.8608(ART-8),20.1093(ART-14),11.9571(ART-13),7.5473(CPT-18),IR＝(Ar-H:2929.03,2875.63C＝O:1750.98,1663.72)HRMSm/z[M+H]⁺:715.2840(Calcd for C₃₉H₄₃N₂O₁₁:715.2867).

实施例2：喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备(2)

在25mL圆底烧瓶中加入青蒿琥酯(10mmol)和氯仿(20mL)，30℃搅拌溶解，再加入EDCI(10mmol)，30℃搅拌0.5h，接着加入DMAP(50mg)，25℃搅拌0.5h，最后加入喜树碱(3mmol)，30℃搅拌反应3h，得到淡黄色悬浊液，反应结束后，向反应液中加入二氯甲烷(40mL)，抽滤，滤液依次用饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再用无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，所得浓缩物进行硅胶柱层析，洗脱剂为体积比100:1的二氯甲烷与甲醇混合液，收集含目标组分的洗脱液，浓缩干燥后即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物，产率85％。

实施例3：式(I)所示化合物对肿瘤细胞增殖抑制活性

1)试验材料

肝癌细胞(SMMC-7721)、人乳腺癌细胞(MCF-7)，均购自中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库。

喜树碱与青蒿琥酯标准品购自百灵威生物科技有限公司。

细胞维持液为2％血清浓度培养基，SMMC-7721是用RPMI1640培养基，MCF-7是用DMEM培养基。

将实施例1制备的喜树碱与青蒿琥酯偶联物、喜树碱、青蒿琥酯、二甲基亚砜(DMSO)分别用细胞维持液稀释，每种样品做6个浓度梯度：0.032、0.16、0.8、4、20、100μmol/L，每个浓度梯度做4个复孔。

2)检测方法

将处于呈对数生长期的人肝癌细胞(SMMC-7721)、人乳腺癌细胞(MCF-7)，用相应的培养液配置成单细胞悬液，以10⁵个/孔的密度接种于96孔板，CO₂细胞培养箱中37℃培养24h后，弃掉细胞培养液，分成5组：组1为实验组(用细胞维持液稀释实施例1制备的偶联物，浓度为0.032、0.16、0.8、4、20、100μmol/L)；组2为空白对照组(只加细胞维持液)；组3为阴性对照组(加细胞维持液稀释的等浓度的DMSO)；组4为阳性对照组(加细胞维持液稀释的等浓度的喜树碱标准品)，组5也为阳性对照组(加细胞维持液稀释的等浓度的青蒿琥酯标准品)。每孔加入100μL的对照品或者药品，CO₂培养箱中37℃孵育48h后，每孔加入20μL的5mg/mL的MTT溶液，继续孵育4h后，弃掉孔中液体，加入100μLDMSO，振荡至紫色沉淀充分溶解后，用酶标仪测定波长为492nm时各孔的光吸收值(OD值)。计算出复孔的平均OD值，根据平均OD值计算化合物对细胞的生长抑制率：抑制率＝1-[(实验组OD值-空白对照组OD值)/(阴性对照组OD值-空白对照组OD值)]×100％。结果见图1所示。

用MTT法测定了式(I)所示化合物对两种肿瘤细胞：肝癌细胞(SMMC-7721)、人乳腺癌细胞(MCF-7)的细胞增殖抑制活性，对肿瘤细胞生长抑制活性见图1。由图可知，式(I)所示化合物对两种肿瘤细胞均表现了不同程度的抑制生长活性。通过对检测结果的分析，本发明喜树碱与青蒿琥酯偶联物对肿瘤细胞的抑制率与喜树碱相近，比青蒿琥酯抑制效果高。而且实验结果显示，随着浓度的增高，偶联物的抑制效果逐步高于喜树碱。

实施例4：式(I)所示化合物体内活性评价

1)试验材料

药品：实施例1制备的喜树碱与青蒿琥酯偶联物、喜树碱、青蒿琥酯、盐酸拓扑替康。所述药品先分别用DMSO和乙醇溶解，再分别用生理盐水稀释，稀释所得各药品溶液中DMSO的体积浓度为5％，乙醇的体积浓度为5％，药物浓度根据小鼠的体重调节(注射体积均为200μL，给药剂量为0.023mmol/kg/2days)。

试验用裸鼠从上海斯莱克实验动物有限责任公司购买。

2)检测方法

本实验选取了四至五周龄的雌性BALB/c裸鼠，待裸鼠体重达到18±2g时候，将人乳腺癌细胞(MCF-7细胞)接种于裸鼠腋下(接种肿瘤的细胞浓度为1×10⁷个细胞每只老鼠)。当裸鼠肿瘤的体积长至200mm³左右时，取35只肿瘤接种成功的老鼠，随机分成5组，分别是喜树碱与青蒿琥酯偶联物组、喜树碱组、青蒿琥酯组、盐酸拓扑替康组，每组7只老鼠。禁食过夜后，腹腔给药，给药组按照0.023mmol/kg/2days剂量给药，注射体积均为200μL(根据小鼠体重调节注射药品浓度)，对照组注射生理盐水200μL，均为隔天给药，一共给药四次，第八天处死并取肿瘤称重。抑瘤率结果如下：

表1不同药物对人乳腺癌细胞的抑瘤率

	盐酸拓扑替康	喜树碱	青蒿琥酯	偶联物
					抑瘤率(％)	70.21±1.32	45.31±1.34	40.21±0.34	50.19±1.31

从表中抑瘤实验结果我们可以得出偶联物的抑瘤率高于青蒿琥酯和喜树碱，不及临床药物盐酸拓扑替康，这与化合物的溶解性有一定的关系。

通过对小鼠体重进行监测(如图2所示)，我们可以看出喜树碱对小鼠体重的影响最大，小鼠平均体重由开始给喜树碱的17.8g，8天后下降到11.9g，毒性很大；而给青蒿琥酯组小鼠体重与对照组基本相同17g，毒性基本可以忽略；给偶联物组的小鼠体重8天后下降到15.8g，说明偶联物毒性介于青蒿琥酯和喜树碱之间，远低于喜树碱。

Claims

1.一种式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物：

2.一种如权利要求1所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：将式(II)所示喜树碱和式(III)所示青蒿琥酯溶于有机溶剂a中，在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的作用下，于15～50℃搅拌反应，TLC跟踪监测至反应不再进行，反应液后处理，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物；

3.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂a为氯仿或二氯甲烷。

4.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂a的体积用量以喜树碱的摩尔量计为1～10mL/mmol。

5.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的喜树碱与青蒿琥酯的投料物质的量之比为1:1～10；所述的喜树碱与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的投料物质的量之比为1:1～5。

6.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述4-二甲氨基吡啶的质量用量以喜树碱的摩尔量计为1～20mg/mmol。

7.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的后处理方法为：

8.如权利要求2所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：室温下，将青蒿琥酯溶于有机溶剂a中，溶解完全后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，搅拌30分钟，再加入4-二甲氨基吡啶，继续搅拌30分钟，最后加入喜树碱，于25℃下搅拌反应3小时，反应结束后，向反应液中加入有机溶剂b，抽滤，滤液依次用饱和氯化钠水溶液和饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再用无水硫酸镁干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，所得浓缩物进行硅胶柱层析，洗脱剂为体积比100:1的二氯甲烷与甲醇混合液，收集含目标化合物的洗脱液，浓缩干燥，即得式(I)所示的喜树碱与青蒿琥酯偶联物；其中，所述的有机溶剂a为氯仿，并且所述有机溶剂a的体积用量以喜树碱的摩尔量计为3～5mL/mmol；所述喜树碱与青蒿琥酯的投料物质的量之比为1:3；所述喜树碱与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的投料物质的量之比为1:3；所述4-二甲氨基吡啶的质量用量以喜树碱的摩尔量计为5～10mg/mmol；后处理过程中，所述有机溶剂b为氯仿或二氯甲烷，其体积用量为有机溶剂a体积的2倍。

9.如权利要求1所述的喜树碱与青蒿琥酯偶联物在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于所述的肿瘤为脑肿瘤、口腔癌、咽喉癌、食管癌、肺癌、胃癌、肝癌、肾癌、前列腺癌、结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、膀胱癌、皮肤癌、白血病、肉瘤、直肠癌、胶质瘤或人类免疫缺陷病毒。