CN104558054A

CN104558054A - 以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物及其合成方法和应用

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Publication number: CN104558054A
Application number: CN201410768867.1A
Authority: CN
Inventors: 梁宏; 陈振锋; 刘延成; 王雅颂; 张业; 黄克斌
Original assignee: Guangxi Normal University
Current assignee: Guangxi Normal University
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开了一类以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物及其合成方法和应用。所述金属配合物以氧化南天竹菲碱为配体与金属氯化物在极性溶剂中进行配位反应所得。申请人通过考察其对多种肿瘤细胞株的增殖抑制作用，结果表明金属配合物表现出了比氧化南天竹啡碱配体更强的抗肿瘤活性，对部分肿瘤株的抗肿瘤活性明显优于临床用抗癌用药顺铂，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。上述金属配合物的结构如下式所示：其中，M代表某种选自元素周期表第四或第五周期中的金属元素；X表示水(H₂O)、二甲基亚砜(DMSO)、氯(Cl)或已脱氢的甲醇。

Description

以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物及其合成方法和应用

技术领域

本发明涉及金属配位化合物领域，具体涉及以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物及其合成方法和应用。

背景技术

阿朴啡生物碱(aporphine)是天然存在的一大类异喹啉生物碱，广泛存在于木兰科、番荔枝科、罂粟科、防己科等中药植物中。氧化阿朴啡类生物碱是一类具有显著药理活性的系列生物碱。大多数阿朴啡生物碱化合物具有良好的体内和体外抗肿瘤活性。一般情况下，阿朴啡母体上取代基团、取代位置不同，其细胞毒性和抗肿瘤活性均有可能不同。氧化南天竹啡碱是阿朴啡类生物碱的一种。氧化南天竹菲碱可以从樟科、防己科、番荔枝科等植物中通过分离提取得到(司端运，粉防己地上部分的何朴啡类生物碱成分，济宁医学院学报，第14卷第2期，1991年6月)。

另一方面，药物化学家对于金属基抗癌药物的潜在抗肿瘤机制的理解越发深入。通过选择合适的有机配体作为金属离子的载体，可以形成活性金属离子与活性配体之间的正协同效应以增强活性。由此，一些高效、低毒、具有抗肿瘤活性的金属配合物被不断发现和合成，包括已经临床应用的铂类抗癌配合物，以及非铂类过渡金属或主族金属抗肿瘤配合物等。如，锰(II)、镍(II)是人体必需微量元素，它们对保持人体内与生命健康活动密切相关的一系列生物化学过程起着重要作用，如Mn(II)参与水解酶、脱羧酶、激酶、转移酶、肽酶等多种酶的组成，影响酶的活性。此外，国际上普遍认为金属钌(II)配合物具有低毒性,容易吸收并在体内很快排泄等优点；而锡(IV)的抗肿瘤活性已经引起人们的广泛关注，目前的一些研究成果表明锡(IV)配合物毒性较低且抗肿瘤活性显著。

目前，以氧化南天竹啡碱作为抗肿瘤活性配体，选择合适的活性金属离子，设计合成其抗肿瘤金属配合物的相关研究在国内、外均属空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一类以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物，以及它们的合成方法和应用。

氧化南天竹啡碱的分子式为C₁₉H₁₃NO₅，分子量为335.31g/mol，化学结构式如下：

该分子结构中，氧化阿朴啡母环的7位异喹啉N原子与8位羰基O原子具有较强的螯合配位能力，可在配位反应中形成如下配位方式(以下所述的ONT为氧化南天竹啡碱的简称)：

N、O双齿螯合方式：以氧化南天竹啡碱的7-N、8-O两个配位原子与中心金属阳离子M螯合配位，形成五元环的螯合结构。基于金属阳离子M的配位方式和配位数，配体ONT可与M形成物质的量之比为1：1类型的配合物，相应的配位结构式如下式所示：

其中，M代表某种选自元素周期表第四或第五周期中的金属元素；X表示水(H₂0)、二甲基亚砜(DMSO)、氯离子(Cl^-)或已脱氢的甲醇。

上述结构式中，M优选为Mn(II)、Ni(II)、Ru(II)或Sn(IV)。

上述以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物可采用溶剂热法进行合成，具体的合成方法包括以下步骤：

1)按化学计量比称取金属氯化物和氧化南天竹菲碱，溶于极性溶剂中，得到混合溶液；

2)所得混合溶液置于容器中，经液氮冷冻后抽至真空，熔封，然后于25～150℃条件下反应，即得到相应的金属配合物。

当要合成以氧化南天竹啡碱为配体的锰、镍、钌或锡金属配合物时，上述合成方法步骤1)中所述的金属氯化物分别为MnCl₂·4H₂O、NiCl₂·6H₂O、cis-[RuCl₂(DMSO)₄]或SnCl₂·2H₂O。

上述合成方法的步骤1)中，所述的极性溶剂可以是选自水、甲醇、乙醇和二甲基亚砜中的一种或它们中的任意两种以上的组合。当溶剂为两种的混合物时，它们之间的配比可为任意配比。以1mmol的金属氯化物计算，全部原料所用极性溶剂的总用量一般为10～30mL。在具体的溶解步骤中，可将金属氯化物和氧化南天竹啡碱配体分别用极性溶剂溶解，再混合在一起反应；也可将金属氯化物和氧化南天竹啡碱配体混合后再加极性溶剂。该步骤中，所述金属氯化物和氧化南天竹菲碱的物质的量之比通常为1～3：1。

上述合成方法的步骤2)中，所述的容器通常为厚壁硼硅玻璃管，混合溶液优选是在70～110℃条件下进行反应，在上述优选条件下反应的时间通常控制在12～48h；也可根据需要将反应时间延长至48h以上。当反应在70℃以下的常温或加热条件下进行时，反应需要更长的时间才可获得较高的产率。

本发明还包括上述以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明进一步包括以上述以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物为有效成份制备的抗肿瘤药物。

本发明以药用植物中的有效成分氧化南天竹啡碱为活性配体，与选自元素周期表第四或第五周期中的金属离子合成了一系列具有抗肿瘤活性的氧化南天竹啡碱金属配合物，通过考察其对多种肿瘤细胞株的增殖抑制作用，结果表明金属配合物表现出了比氧化南天竹啡碱配体更强的抗肿瘤活性，对部分肿瘤株的抗肿瘤活性明显优于临床用抗癌用药顺铂，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的最终产物的红外光谱谱图；

图2为本发明实施例1制得的最终产物的电喷雾质谱谱图；

图3为本发明实施例1制得的最终产物的晶体结构图；

图4为本发明实施例2制得的最终产物的红外光谱谱图；

图5为本发明实施例2制得的最终产物的电喷雾质谱谱图；

图6为本发明实施例2制得的最终产物的晶体结构图；

图7为本发明实施例3制得的最终产物的红外光谱谱图；

图8为本发明实施例3制得的最终产物的电喷雾质谱谱图；

图9为本发明实施例3制得的最终产物的晶体结构图；

图10为本发明实施例4制得的最终产物的红外光谱谱图；

图11为本发明实施例4制得的最终产物的电喷雾质谱谱图；

图12为本发明实施例4制得的最终产物的晶体结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：以溶剂热法合成ONT-Mn(Ⅱ)配合物

称取0.1mmol ONT溶于1mL二甲基亚砜中，再称取0.1mmolMnCl₂·4H₂O溶于0.5mL甲醇中，两者加入一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，在液氮冷冻抽真空的条件下，将开口端熔封，然后在80℃条件下充分反应24h，即可得到橙红色菱形晶体，产率：65％。产物经过红外光谱(谱图如图1所示)、电喷雾质谱(谱图如图2所示)及X射线单晶衍射(谱图如图3所示)分析进行结构测定，确定为目标配合物[MnCl₂(H₂O)(ONT)]。

实施例2：以溶剂热法合成ONT-Ni(Ⅱ)配合物

称取0.3mmol NiCl₂·6H₂O和0.1mmol ONT于一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，再加入2.5mL的乙醇，在液氮冷冻抽真空的条件下，将开口端熔封，然后在100℃条件下充分反应40h，即可得到深红色结晶型固体产物，产率：78％。产物经过红外光谱(谱图如图4所示)、电喷雾质谱(谱图如图5所示)及X射线单晶衍射(谱图如图6所示)分析进行结构测定，确定为目标配合物[NiCl₂(H₂O)₂(ONT)]。

实施例3：以溶剂热法合成ONT-Ru(Ⅱ)配合物

称取0.12mmol cis-[RuCl₂(DMSO)₄]和0.1mmol ONT于一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，再加入1mL的甲醇与水的混合溶剂(体积比为3：1)，在液氮冷冻抽真空的条件下，将开口端熔封，然后在110℃条件下充分反应12h，即可得到墨绿色晶体，产率：39％。产物经过红外光谱(谱图如图7所示)、电喷雾质谱(谱图如图8所示)及X射线单晶衍射(谱图如图9所示)分析进行结构测定，确定为目标配合物[RuCl₂(DMSO)₂(ONT)]。

实施例4：以高压溶剂热法合成ONT-Sn(Ⅳ)配合物

称取0.2mmol SnCl₂·2H₂O和0.1mmol ONT于一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，再加入3mL的乙醇与二甲基亚砜的混合溶剂(体积比为5：1)，在液氮冷冻抽真空的条件下，将开口端熔封，然后在70℃条件下充分反应48h，即可得到红色结晶型固体产物，产率：64％。产物经过红外光谱(谱图如图10所示)、电喷雾质谱(谱图如图11所示)及X射线单晶衍射(谱图如图12所示)分析进行结构测定，确定为目标配合物[SnCl₃(CH₃O)(ONT)]。

实验例：氧化南天竹啡碱、顺铂、实施例1～4所制得的配合物对多种人类肿瘤株的体外抑制活性实验：

1、细胞株与细胞培养

本实验选用人肝癌细胞株BEL-7404和HepG2(人肝癌细胞株)、MGC80-3(人胃癌细胞株)、HeLa(人宫颈癌细胞株)、T-24(人膀胱癌细胞株)。

所有细胞株均培养在含10wt％小牛血、100U/mL青霉素、100U/mL链霉素的RPMI-1640培养液内，置37℃含体积浓度5％CO₂孵箱中培养。

2、初筛

所有受测的化合物的纯度均≥95％。将所有化合物配制成20μmol/L，助溶剂DMSO终浓度≤1％，测试该浓度下化合物对肿瘤细胞生长的抑制程度。测试该浓度下各化合物对癌细胞的抑制率，凡抑制率大于50％并符合光镜下细胞受抑(或受损)形态变化的(如细胞皱缩、破碎、漂浮等)，且对正常细胞毒性不是很大的化合物，则初步判定为该化合物初筛有效。

3、细胞生长抑制实验(MTT法)

MTT法即四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法。具体实验步骤为：取处于对数生长期的细胞，每孔180μL(约4500-5000个细胞)含细胞的培养基接种于96孔培养板，于37℃、5％CO₂充分湿化条件下培养24h。待细胞贴壁后，按每孔20μL的量加入样品,每个样品设6个复孔，同时设定相应的空白对照。继续培养48h后，每孔加入10μL的MTT试剂(浓度为5mg/mL)，继续孵育4h后，吸弃上清液，每孔再加入150μL DMSO，轻微震荡反应5-8min，使结晶颗粒充分溶解。空白对照组调零，用酶标仪以490nm波长测定去除本底光吸收值后的吸光度值(值)，计算细胞增殖抑制率，对初筛抗肿瘤效果好的受试化合物，继续用5个浓度梯度继续做相应细胞株的IC₅₀值，所有实验均重复3次后取平均值。根据测得的光密度值(OD值)，来判断活细胞数量，OD值越大，细胞活性越强。利用公式：

测算配合物对肿瘤细胞生长的抑制率，再以Bliss法分别计算各配合物对上述肿瘤细胞株的IC₅₀值，其结果如下表1所示：

表1：

由上表1中的体外抗肿瘤活性数据可以看出，在同一实验批次下，由实施例1～4所合成的4种金属配合物对所选用的各肿瘤细胞均表现出显著的体外增殖抑制活性，且活性均优于配体。如各配合物对MGC80-3人胃癌细胞株的增殖抑制活性普遍高于配体2～3倍以上，更远高于顺铂。对于其它几种细胞株，大部分配合物的活性也比顺铂活性高、或基本相当，处于一个量级。只有对顺铂适用的HeLa人宫颈癌细胞株，大多数配合物的活性低于顺铂2倍以上；但其中的Mn^Ⅱ-ONT配合物则对HeLa细胞株表现出一定的选择性，其IC₅₀值仅为7.81μM，不但明显低于ONT配体和其它几种金属配合物，也低于临床治疗宫颈癌疗效显著的顺铂(IC₅₀＝9.60μM)。

由此可见，在相同实验条件和同一细胞批次水平上，本发明所述的以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物总体上表现出高于氧化南天竹啡碱配体的抗肿瘤活性，且与临床抗肿瘤药物-顺铂相比也表现出一定优势，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。

Claims

1.以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物，其结构式如下式所示：

其中，M代表某种选自元素周期表第四或第五周期中的金属元素；X表示H₂O、DMSO、Cl^-或已脱氢的甲醇。

2.根据权利要求1所述的以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物，其特征在于：所述M为Mn(II)、Ni(II)、Ru(II)或Sn(IV)。

3.权利要求1所述的以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物的合成方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：步骤1)中，所述的金属氯化物为MnCl₂·4H₂O、NiCl₂·6H₂O、cis-[RuCl₂(DMSO)₄]或SnCl₂·2H₂O。

5.根据权利要求3或4所述的合成方法，其特征在于：步骤1)中，所述的极性溶剂为选自水、甲醇、乙醇和二甲基亚砜中的一种或它们中的任意两种以上的组合。

6.权利要求1所述的以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

7.以权利要求1所述的以氧化南天竹啡碱为配体的金属配合物为有效成份制备的抗肿瘤药物。