CN102731516B - 一类具有抗肿瘤活性的喜树碱衍生物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一类新的具有抗肿瘤活性喜树碱衍生物(基本结构如图)及该类化合物的组合及其应用。本发明的化合物具有很好的水溶性和稳定性，在本类药物中本发明的化合物选择性好，具有很高的治疗指数。该类化合物在肿瘤的药物治疗中有很好的治疗前景。

Description

一类具有抗肿瘤活性的喜树碱衍生物

技术领域

本发明涉及抗肿瘤药物化合物，更具体地，涉及一类具有新颖化学结构和高效抗肿瘤活性的喜树碱衍生物和它们的制备及应用。

背景技术

癌症肿瘤是目前危害人民生命和健康的严重疾病之一，据世界卫生组织(WHO)统计资料表明，全世界癌症每年发病约1600万人，死亡约600万人，已成为仅次于心血管病的人类第二杀手。目前全球上市的抗肿瘤药物总计为七十余种，以每年1-2种新药问世的速度进展。然而我国在抗肿瘤药物研制开发方面还处于初期阶段，由于经济上、供应上的原因，广大肿瘤患者还得不到最先进的药物治疗。因此研制具有自主知识产权的创新型的抗肿瘤药物对于国家的经济建设和健康医疗建设都具有重大意义。

喜树碱(Camptothecin，CPT)是从珙桐科植物喜树中分离的生物碱。其作用靶点是抑制DNA拓扑异构酶I。由于喜树碱选择性差，产生血尿和骨髓抑制限制了应用。经结构改造的半合成喜树碱衍生物提高了选择性，降低毒性，提高了疗效。目前，国内外上市的喜树碱类药物有伊立替康(CPT-11)，拓扑替康(Topotecan)，10羟基喜树碱和2004年上市的贝鲁替康(CKD-602)。已进行期临床研究的有NP-1350(Karenitecin)，吉马替康(Gimatecan)、吉咪替康(Chimmitecan)等。

伊立替康是结构修饰最成功的喜树碱衍生物，具有广谱的抗癌作用，是40年来继5-氟尿嘧啶以后再次用于治疗转移性结直肠癌一线药物，也用于肺癌、卵巢癌、乳腺癌、胃癌和胰腺癌的治疗。拓扑替康是最差的一个，临床前评价对大部分肿瘤作用无效，在临床使用方面也仅用于对化疗最敏的小细胞肺癌，而且缓解时间较短，作用差。

喜树碱是5环生物碱，在C-7、9-12、20位均可进行多种结构修饰改造。在C-7、9位上进行结构修饰可获得高效低毒的化合物，如：伊立替康在C-7位引入乙基；吉马替康在C-7引入(N-叔丁基氧基)甲基肟，该基团具有脂溶性，能透过血脑屏障，吉马替康正在进行治疗脑胶质瘤的临床试验。吉咪替康在C-9位引入丙烯基也有较好的抗瘤作用。但是在9位引入二甲胺基甲基的拓扑替康并没有增加药效和减低毒性，而且较10-OH-CPT毒性增加，只是增加了水溶性。所以在7-9位引入相应的基团能否改善化合物的活性则由引进基团的性质所决定。

本发明的发明人对喜树碱类抗肿瘤药物进行过非常系统的研究，通过长期实验筛选，发现在C-9位上引入肟或其他含杂N原子的烯烃化合物，同时在C-10或C-11位上引入羟基等官能团的衍生物[发明内容中结构式(1)]得到的新结构的化合物具有很好的抗肿瘤活性，其体内抗肿瘤作用有明显提高，是目前选择性最好的喜树碱类新化合物之一.从而显示出这类化合物在抗肿瘤药物开发中的前景。该类化合物在国内外还没有任何报道，属于发明的新结构化合物。

发明内容

本发明是：1.提供一类新的具有抗肿瘤活性喜树碱衍生物，2.该类化合物和它们药物组合物及3.该类化合物和制备组合在治疗肿瘤中的应用。

1.新的喜树碱衍生物基本化学结构如下：

结构式中：

R₁代表：H；C₁-C₁₀的直链，支链或环状烷基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状烷基；C₁-C₁₀的直链，支链或环状酰基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状酰基；C₆-C₁₈的碳芳香环；C₆-C₁₈的含有卤原子(F，Cl，Br，I)，硝基(NO₂)，羟基(OH)，氨基(NH₂)，氰基(CN)取代基的碳芳香环；含有杂原子(N，O，S)的芳香环。

X代表：O；NH；NR₆；R₆代表：C₁-C₁₀的直链，支链或环状烷基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状烷基；C₁-C₁₀的直链，支链或环状酰基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状酰基。

R₂代表：H；C₁-C₁₀的直链，支链或环状烷基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状烷基。

R₃和R₃’代表：相同或不同的H；F；C₁-C₁₀的直链，支链或环状烷基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状烷基。

R₄代表：在C10位和C11位相同或不同的H；卤素原子(F，Cl，Br，I)；硝基(NO₂)；羟基(OH)；氨基(NH₂)；C₁-C₁₀的直链，支链或环状烷基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状烷基；C₁-C₁₀的直链，支链或环状酰基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状酰基；在C10位或C11位的OR₇；R₇代表：C₁-C₁₀的直链，支链或环状羰基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状羰基；含有N原子的C₁-C₂₀的直链，支链或环状羰基；含有天然或非天然氨基酸以及其组成的多肽C端的羰基。

R₅代表：H；C₁-C₁₀的直链，支链或环状羰基；F取代的C₁-C₁₀直链，支链或环状羰基；含有N原子的C₁-C₂₀的直链，支链或环状羰基；含有天然或非天然氨基酸以及其组成的多肽C端的羰基。

上述化合物可药用的盐的特征为(4’-哌啶基哌啶)羰氧基团具有碱性的胺基或天然或非天然氨基酸的氨基与药用的无机酸或有机酸形成的盐，这些盐可以使药物成水溶性。例如：盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、乙酸盐、三氟乙酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐、草酸盐、琥珀酸盐、苯甲酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、扁桃酸盐、抗坏血酸盐、苹果酸盐、甲磺酸盐、对甲苯磺酸盐等。

本发明特别优选的是如下化合物(CPT1-CPT10)：

CPT1：9-叔丁基氧基乙基肟-10-[(4’-哌啶基哌啶)羰氧基]-喜树碱

CPT2：9-叔丁基氧基乙基肟-10-羟基-喜树碱

CPT3：9-叔丁基氧基乙基肟-10-氟喜树碱

CPT4：9-叔丁基氧基乙基肟-10-苯丙氨酸羰氧基-喜树碱

CPT5：9-甲基氧基乙基肟-10-[(4’-哌啶基哌啶)羰氧基]-喜树碱

CPT6：9-苯基氨基乙基腙-10-[(4’-哌啶基哌啶)羰氧基]-喜树碱

CPT7：9-叔丁基氧基乙基肟-喜树碱

CPT8：9-叔丁基氧基乙基肟-10-乙羰氧基]-喜树碱

CPT9：9-叔丁基氧基乙基肟-10-[(4’-哌啶基哌啶)羰氧基]-20-苯丙氨酸羰氧基-喜树碱

CPT10：9-叔丁基氧基乙基肟-20-苯丙氨酸羰氧基-喜树碱

本发明还提供本发明的代表性化合物的制备方法如下图所示：

2.该类化合物和它们药物组合物

本发明还包括与本发明有效剂量的化合物组成的药物组合物。所述药物组合物可用于口服给药和注射给药。

口服给药剂型可以是片剂、胶囊剂、口服液、颗粒剂、混悬剂等。口服给药剂型所用药用敷料为常规敷料，包括稀释剂、调味剂、增溶剂、润滑剂、悬浮剂、粘合剂、膨胀剂等。

注射剂可是注射液、粉针剂、冻干粉、脂质体等。注射剂所用药用敷料为常规敷料，包括溶剂，稀释剂、增溶剂、pH调节剂等。

有效剂量是指对病人产生有益作用的治疗作用剂量，其用量依给药途径，给药方案而不同。

3.该类化合物和制备组合在治疗肿瘤中的应用

(1).新的喜树碱衍生物在体外的生物活性

用MTT法检测了CPT1-CPT10、伊立替康活性物(SN-38)、吉马替康和拓扑替康在体外对A549(非小细胞肺癌)，HT-29(结肠癌)，OV-3(卵巢癌)，U87(脑胶质瘤)，BX-PC3(胰腺癌)细胞株的抑制作用。结果表明，在CPT1-10中，CPT1、CPT4、CPT5、CPT6、CPT9、CPT10为前体药物，在体外没有明显的活性(未在表中记录)。CPT2、CPT3、CPT7、CPT8有明显的细胞毒性

CPT2、CPT3、CPT7、CPT8、吉马替康、SN-38、、拓扑替康对以上对5种细胞株的作用从强到弱是U87、BX-PC3、HT-29、OV-3、A549。以上化合物对U87、BX-PC3、HT-29、OV-3、A549抑制50％细胞生长的平均浓度(nM)分别为：CPT7(3.3)、CPT3(7.1)、吉马替康(2.7)、CPT2(9.1)、SN-38(10.5)、CPT8(12.9)、拓扑替康(19.7)。(见附表1)。

(2).新的喜树碱衍生物对人体移植肿瘤的治疗作用：

为了准确评价新的喜树碱衍生物的体内抗肿瘤作用，需要在相同毒性情况下比较抗肿瘤作用，试验均采用最大耐受剂量(MTD)进行试验，经试验各药物相同的毒性剂量(体重下降均在15％左右)是：CPT155mg/kg，q2dx4，伊立替康55mg/kg，q2dx4，吉马替康1mg/kg，q2dx4，拓扑替康12mg/kg，q2dx4。CP1比CPT2-10有较好的水溶性和稳定性。

结果表明CPT1对多种移植肿瘤有好治疗作用。

附图1：CPT1对人胰腺癌BX-PC-3的抗瘤作用

附图2：CPT1对人结肠癌HT-29的抗瘤作用

附图3：CPT1对人非小细胞肺癌A549的抗瘤作用

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。

实施例1：CPT1的具体制备方法：

A.10-烯丙氧基喜树碱的合成

在装有氩气球的500mL两口瓶中加入10-羟基喜树碱10.0g(27.5mmol)和DMF200mL，搅拌至固体全溶，再依次加入碳酸钾5.6g(4.0mmol)和烯丙基溴2.6mL(3mmol)，氩气保护下，室温反应8h。反应完毕后，倒入250ml冰水中，稀盐酸调节反应PH＝5，析出黄色固体，过滤，100mL*3水洗滤饼，100mL乙醚洗，干燥，得浅黄色粉末9.8g(24.2mmol)，收率：88.2％。

¹H NMR(CDCl₃)：δ8.21(s，1H)，8.12(d，1H)，7.62(s，1H)，7.48(d，1H)，7.14(s，1H)，6.11(m，1H)，5.73(d，1H)，5.50(dd，1H)，5.47(dd，1H)，5.30(m，1H)，5.25(s，2H)，4.71(d，2H)，3.88(s，1H)，1.76(m，2H)，1.03(t，3H).

B.9-烯丙基-10-羟基喜树碱的合成

在装有回流冷凝管和氩气球的1000mL两口瓶中加入10-烯丙氧基喜树碱9.8g(24.2mmol)和冰醋酸500mL，氩气保护下加热回流三天。减压蒸干，硅胶柱层析分离，二氯甲烷∶甲醇＝30∶1(v/v)洗脱，得棕黄色粉末6.4g(15.8mmol)，收率：65.3％。

¹H NMR(DMSO-d6)：δ10.19(s，1H)，8.61(s，1H)，7.95(d，1H)，7.53(d，1H)，7.26(s，1H)，6.45(s，1H)，6.10(m，1H)，5.40(s，2H)，5.23(s，2H)，4.98(m，2H)，3.78(d，2H)，1.85(m，2H)，0.88(t，3H).

C.2-(10羟基喜树碱-9-)乙醛的合成

500mL两口瓶中加入9-烯丙基-10-羟基喜树碱6.4g(15.8mmol)、二氧六环250mL和水80mL，搅拌至固体全溶，再加入四氧化锇0.040g(0.158mmol)，室温搅拌30分钟后，分批一小时内加入高碘酸钠16.8g(79.0mmol)。16h后停止反应，加入Na₂S₂O₃18.0g搅拌半小时，然后将反应倒入500mL水中，稀盐酸调节PH＝5，氯仿萃取(500mL*6)，合并氯仿层，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，过滤除去Na₂SO₄后，减压蒸去溶剂，硅胶柱层析分离，洗脱剂为氯仿∶丙酮＝10∶1(v/v)，得淡黄色粉末3.1g(7.6mmol)，收率：48.1％。

¹H NMR(DMSO-d6)：δ9.79(s，1H)，8.68(d，1H)，7.88(d，1H)，7.82(d，1H)，7.38(s，1H)，6.47(s，1H)，5.41(s，2H)，5.36(s，2H)，5.23(s，2H)，4.32(s，2H)，1.88(m，2H)，0.87(t，3H).

D.2-(10羟基喜树碱-9-)叔丁醇胺肟的合成

在装有回流冷凝管和氩气球的250mL两口瓶中加入2-(10羟基喜树碱-9-)乙醛3.1g(7.6mmol)、乙醇20mL、叔丁醇胺盐酸盐1.9g(15.2mmol)和吡啶20mL，氩气保护下，90℃搅拌15h，反应完毕后，减压蒸去溶剂，剩余物硅胶柱层析分离，洗脱剂为二氯甲烷∶甲醇＝30∶1(v/v)，得浅黄色粉末2.1g(4.1mmol)，收率：53.9％。

1H NMRδ0.88(t，H3-E+H3-Z)，1.28(s，t-BuZ)1.41(s，t-BuE)1.80-1.90(m，H2-E+H2-Z)，4.32(s，2H)，5.10-5.40(m，H2-E+H2-Z)，6.53(s，OH)，7.25-7.50(m，H-E+H-Z)，7.70(d，H-E，)8.05(d，H-E+H-Z)，8.25(s，Z)，9.0(s，E)10.35(s，1H).

1.10-((4′-哌啶基哌啶)羰氧基)-9-叔丁醇胺肟乙基喜树碱的合成

哌啶基哌啶氯甲酸酰胺1.5g(6.5mmol)溶于30mL的二氯甲烷中，将2-(10羟基喜树碱-9-)叔丁醇胺肟2.1g(4.4mmol)溶于30mL无水吡啶中，于冰浴中将上述二氯甲烷溶液加入，室温搅拌16h，反应完后，减压蒸去溶剂，剩余物用硅胶柱层析，得2.1g黄色固体，收率：70.1％

¹H NMR(CDCl₃)：δ8.78(s，E)，8.61(s，Z)，8.13(d，1H)，7.66(d，1H)，7.58(dd，1H，)，7.37(t，E)，6.68(t，Z)，5.74(d，1H，)，5.29(d，1H)，5.26(s，2H)，4.43(br，1H)，4.32(d，1H，)，4.11(d，Z)，3.93(d，E)，3.1(t，1H)，2.95(t，1H)，2.57(br，4H)，1.95(br，2H)1.83(m，2H)，1.63(br，4H)，1.47(br，2H)，1.27(s，E)，1.25(s，Z)，1.03(t，3H).

实施例2：CPT2-10的制备

制备方法与实施例1相同，只是使用的原料是与它们各自取代基相应的化合物。

实施例3：含有CPT1的片剂的制备

处方

经制粒压片成1000片(50mg/片药)。

实施例4：含有CPT1胶囊的制备

处方CPT150克

微晶纤维素    200克

淀粉          250克

混匀装胶胶囊1000粒，含50mg/粒。

实施例5：CPT2，CPT3片剂和胶囊的制备

同实施例3和实施例4

实施例6：在体外对肿瘤细胞的杀伤作用

用MTT方法测定体外细胞毒性，取状态良好的细胞，制成细胞悬液。取细胞悬液接种于96孔板上，200ul/孔，置恒温CO₂培养箱中培养24小时。加入受试药物，20ul/孔，培养48小时。将MTT加入96孔板中，20ul/孔，培养箱中反应4小时，吸去上清液，加入DMSO，20ul/孔，用酶联免疫检测仪在波长为570nm处测定每孔的吸光值，计算对细胞的杀伤作用。

附表1新的喜树碱衍生物在体外对肿瘤细胞的抑制作用

A549：非小细胞肺癌，HT-29：结肠癌，OV-3：卵巢癌，U87：脑胶质瘤，BX-PC3：胰腺癌

以上化合物对U87、BX-PC3、HT-29、OV-3、A549抑制50％细胞生长的平均浓度(nM)分别为：CPT7(3.3)、CPT3(7.1)、吉马替康(2.7)、CPT2(9.1)、SN-38(10.5)、CPT8(12.9)、拓扑替康(19.7)。

实施例6体内抗瘤作用

实验方法：裸鼠，雌性。移植肿瘤：取生长旺盛的肿瘤组织，用无菌剪刀剪成细块，每只接种50mg的肿瘤组织。治疗在移植肿瘤后第6-10天开始，此时肿瘤重量为300mg左右。每隔一天称裸鼠体重和测量肿瘤体积。受试移植肿瘤：人乳腺癌(MX-1)，人非小细胞肺癌(A549)，人卵巢癌(SK-OV3)，人结肠癌(HT29)，人胰腺癌(BX-PC-3)。

A：抑瘤率(％)＝(对照组瘤体积-治疗组体积)/对照组体积X100％.

B：肿瘤消失：肉眼观察不到肿瘤存在，在实验后60天。

附表2对人乳腺癌MX-1裸鼠移植瘤的治疗作用

给药方案：每2天一次，共4次；给药途径：尾静脉注射。#在治疗后的16天，肿瘤消失观察时间为60天。用药剂量是经试验后确定的体重下降12-15％的相同毒性剂量。

T.S：肿瘤体积

附表3对人卵巢癌SK-OV3裸鼠移植瘤的治疗作用

给药方案：每2天一次，共4次；给药途径：尾静脉注射。#在治疗后的16天。

用药剂量是经试验后确定的体重下降12-15％的相同毒性剂量。T.S：肿瘤体积

附表4对人脑胶质瘤U87脑内移植瘤的治疗作用

给药方案：在接种后第2天给药，每2天一次，共4次；给药途径：尾静脉注射。小鼠接种2×10⁵细胞，小鼠在接种后由于脑内肿瘤而死亡.#：CPT1与伊立替康，吉马替康比较，活存时间有明显增加，P＜0.05.

Claims (5)

1.下述化合物或其可药用的盐， 

CPT1：9-(N-叔丁基氧基)乙基肟-10-[(4’-哌啶基哌啶)羰氧基]-喜树碱 

CPT2：9-(N-叔丁基氧基)乙基肟-10-羟基-喜树碱 

CPT3：9-(N-叔丁基氧基)乙基肟-10-氟-喜树碱 

CPT7：9-(N-叔丁基氧基)乙基肟-喜树碱 

CPT8：9-(N-叔丁基氧基)乙基肟-10-乙羰氧基]-喜树碱。 

2.权利要求1的化合物或其可药用的盐，所述化合物可药用的盐选自化合物的盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、乙酸盐、三氟乙酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐、草酸盐、苯甲酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、甲磺酸盐。 

3.一种药物组合物，其特征在于包括治疗有效剂量的权利要求1所述的化合物或其可药用的盐和常规的药用辅料。 

4.权利要求3所述的药物组合物，其特征在于所述药物组合物为口服剂或注射剂。 

5.权利要求1所述的化合物或其可药用的盐在制备在治疗肿瘤疾病的药物中的应用。 

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