田智勇, 黃 凱, 姬卞生, 趙 瑾, 王超杰*

(1. 河南大學(xué) 化學(xué)生物學(xué)研究所, 河南 開封 475004; 2. 河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 河南 開封 475004)

雙喹啉-多胺綴合物的合成及生物活性測定

田智勇1, 黃 凱2, 姬卞生1, 趙 瑾1, 王超杰1*

(1. 河南大學(xué) 化學(xué)生物學(xué)研究所, 河南 開封 475004; 2. 河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 河南 開封 475004)

為了獲得具有高活性的神經(jīng)元保護(hù)藥物，以1,3-丙二胺、1, 4-丁二胺、1,6-己二胺等為原料, 合成了4個(gè)新的雙喹啉-多胺綴合物; 利用核磁共振譜、質(zhì)譜和元素分析確認(rèn)了目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu), 同時(shí)評(píng)價(jià)了它們對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用. 結(jié)果表明，4個(gè)目標(biāo)化合物對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用均較差, 說明多胺鏈并不能增強(qiáng)喹啉對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用.

雙喹啉; 多胺綴合物; 合成; 生物活性；測定

喹啉類化合物是重要的醫(yī)藥中間體, 在藥物合成上有著廣泛的應(yīng)用. 自從上個(gè)世紀(jì)30年代把氯代喹啉胺類化合物作為抗瘧藥用于臨床以來, 喹啉類化合物所具有的廣泛的藥理作用越來越受到化學(xué)、藥理學(xué)、微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)專家的重視[1-3]. 現(xiàn)代藥理作用研究表明，喹啉類化合物具有抗瘧、抑菌、抗腫瘤、抗病毒以及消炎鎮(zhèn)痛等方面的生理活性[4]. 近幾十年來, 隨著人們不斷對(duì)喹啉類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造或修飾, 以及對(duì)其構(gòu)效關(guān)系的研究, 越來越多的喹啉類化合物應(yīng)用于臨床, 因此研究和開發(fā)喹啉化合物對(duì)開發(fā)喹啉類新藥具有重要意義[5].

多胺(PA)是一類天然的帶正電荷的小分子有機(jī)胺類化合物, 廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)、是維持動(dòng)植物細(xì)胞正常生理功能不可缺少的物質(zhì)之一. 多胺包括腐胺即1,4-丁二胺 (Put)、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)[6-8]. 研究表明，多胺具有多種重要的生理功能, 其中包括對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用[9-11].

SCHMID-ELSAESSERR等報(bào)道了喹啉對(duì)神經(jīng)元具有保護(hù)作用[12-14], 但有關(guān)雙喹啉-多胺綴合物生理功能方面的報(bào)道較少. 本文作者合成了4個(gè)新的喹啉-多胺綴合物(圖1), 并進(jìn)行了生物活性研究.

圖1 化合物的合成路線Fig.1 Synthetic route of the compounds

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker AV-400型核磁共振儀; Esquire 3000型LC-MS質(zhì)譜儀; Vario EL Ⅲ 型元素分析儀.1,3-丙二胺，1, 4-丁二胺，1,6-己二胺, MeOH，CHCl3，EtOH，無水Na2SO4，NaBH4及其他試劑均為市售分析純?cè)噭? 喹啉-2-甲醛系實(shí)驗(yàn)室合成并通過1H NMR確認(rèn)其結(jié)構(gòu).

1.2 目標(biāo)化合物的合成與結(jié)構(gòu)表征

1.2.1 化合物3, 6的合成通法

取2.4 mmol喹啉-2-甲醛溶于15 mL氯仿∶甲醇 (3∶1，V/V) 溶液中, 室溫下滴加含2 mmol多胺的5 mL氯仿∶甲醇 (3∶1，V/V)溶液, 滴畢室溫?cái)嚢柽^夜, 次日減壓蒸除溶劑, 殘余物再溶于15 mL氯仿∶甲醇 (1∶1，V/V)溶液中, 冰浴(0 ℃)下分三次加入NaBH47.2 mmol, 然后自然升至室溫反應(yīng)12 h, 減壓蒸除溶劑, 用適量氯仿溶解, 用10% Na2CO3水溶液洗滌三次, 用無水Na2SO4干燥. 減壓蒸除溶劑, 柱層析分離得到淡黃色油狀物即為化合物(3,6). 其中化合物3產(chǎn)率為77.68%～81.86%; 化合物6產(chǎn)率為78.4%.

1.2.2 目標(biāo)化合物(4, 7)的合成通法

將上述淡黃色油狀液體溶于適量乙醇中, 冰浴下滴加4 mol/L的鹽酸乙醇溶液, 然后自然升至室溫, 攪拌過夜. 次日, 減壓蒸除溶劑后得淡黃色固體, 用丙酮與無水乙醇的混合溶劑洗滌數(shù)次干燥得固體化合物4和7.

4a:收率78.3%, 白色固體.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.58 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.05 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.97 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.83 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.73 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz) 7.67 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 3.69 (s, 4H, 2×CH2). ESI-MSm/z: 342.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C22H26Cl4N4(%): C 54.12, H 5.37, N 11.47; found: C 53.78, H 5.58, N 11.58.

4b:收率79.2%, 白色固體,1H NMR (D2O, 400 MHz)δ: 8.59 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.98(t, 2H, 2×Ar-H,J=6.0 Hz), 7.85 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.69 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz),7.65 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz)， 4.63(s, 4H, 2×-CH2-NH ), 3.32 (t, 4H, 2×CH2,J=8.0 Hz), 2.28～2.20(m, 2H, CH2). ESI-MSm/z: 356.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C23H28Cl4N4(%): C 55.00, H 5.62, N 11.15; found: C 54.79, H 5.53, N 11.23.

4c:收率72.1%, 白色固體.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.62 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.17 (t, 2H, 2×Ar-H,J=6.0 Hz), 8.05 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.95 (t, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.85 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz) 7.71 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 4.85 (s, 4H, 2×CH2), 3.66 (t, 4H, 2×CH2,J=6.0 Hz), 3.51～3.47(m, 4H, 2×CH2), 3.40～3.36 (m, 4H, 2×CH2). ESI-MSm/z: 398.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C26H34Cl4N4(%): C 57.36, H 6.30, N 10.29; found: C 57.41, H 6.25, N 10.58.

7: 收率75.4%, 白色固體.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.59 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.07 (t, 2H, 4×Ar-H,J=6.0 Hz), 7.90 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.75 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.67 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz)， 7.71 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 4.69 (s, 4H, 2×CH2), 3.65(s, 8H, 4×CH2). ESI-MSm/z: 385.0(M-5HCl+H)+; Anal.calcd for C24H32Cl5N5(%): C 50.77, H 5.68, N 12.33; found: C 50.55, H 6.05, N 12.58.

1.3 生物活性研究

為了考察目標(biāo)化合物對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用, 采用四氮唑(MTT)法進(jìn)行體外生物活性評(píng)價(jià), 對(duì)照品為尼莫地平[15]. 細(xì)胞培養(yǎng)條件: 將PC12細(xì)胞培養(yǎng)于添加10%胎牛血清、100 mg/L青霉素、100 mg/L鏈霉素的DMEM培養(yǎng)液中. 在37 ℃, 50% CO2飽和濕度的條件下培養(yǎng), 取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

細(xì)胞毒性測試: 取對(duì)數(shù)生長期的PC12細(xì)胞7 000～8 000個(gè)/100 μL/孔加入96孔板中, 分別設(shè)為空白對(duì)照組;連二亞硫酸鈉損傷組; 尼莫地平陽性對(duì)照組; 多胺類衍生物保護(hù)組. 各組分別在每孔都加90 μL的細(xì)胞液, 培養(yǎng)24 h貼壁后, 陽性對(duì)照組加入尼莫地平10 μL, 藥物保護(hù)組依次加入濃度如下為1、5、10和50 μmol/L的多胺類衍生物(4c)溶液10 μL, 藥物預(yù)處理2 h后, 加入連二亞硫酸鈉 10 μL, 作用30 min, 棄去培養(yǎng)液, 各組加入不完全培養(yǎng)基100 μL. 繼續(xù)培養(yǎng)24 h, 加入10 μL濃度為5 g/L的MTT, 繼續(xù)培養(yǎng)4 h, 棄上清液, 每孔加入100 μL的DMSO, 振蕩20 min左右, 使結(jié)晶充分溶解, 在酶標(biāo)儀570 nm波長處檢測各孔吸光度OD值. 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，按以下公式計(jì)算細(xì)胞生存率:

細(xì)胞生存率={1-[(OD對(duì)照-OD實(shí)驗(yàn))/ (OD對(duì)照-OD空白)]}×100%

由統(tǒng)計(jì)軟件求出EC50值.

2 結(jié)果與討論

2.1 合成討論

在制備席夫堿的過程中, 必須掌握好多胺和醛的配比. 多胺分批加入, 能夠提高雙席夫堿的產(chǎn)率. 醛和多胺的投料比一般在2∶1～2.4∶1之間, 可加熱回流或者投入少量的Et3N做堿性催化劑.

2.2 目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)確認(rèn)

目標(biāo)化合物的1H NMR圖譜中, 喹啉環(huán)的信號(hào)峰一般出現(xiàn)在 7.6～8.0之間, 而與喹啉母核相連亞甲基的信號(hào)峰一般是出現(xiàn)在 4.7左右的單峰, 有時(shí)和D2O峰重合; 多胺骨架上與氮原子相連的亞甲基的信號(hào)峰一般出現(xiàn)在 2.8～3.3之間. 目標(biāo)化合物的質(zhì)譜分子離子峰表現(xiàn)為M+H-nHCl，說明所合成的目標(biāo)化合物與預(yù)期結(jié)果相符.

2.3 目標(biāo)化合物生物活性分析

文獻(xiàn)[2-4]曾報(bào)道喹啉衍生物具有神經(jīng)元保護(hù)作用, 但體外初步活性結(jié)果顯示, 目標(biāo)化合物對(duì)神經(jīng)元保護(hù)作用較差, 最好的也不到對(duì)照品尼莫地平的1/4(對(duì)照品在50 μmol/L的生存率為59.6%, 而化合物4c只有16.4%), 原因可能是多胺對(duì)喹啉運(yùn)載能力太弱以至于目標(biāo)化合物對(duì)神經(jīng)元保護(hù)作用較差.

3 結(jié)論

報(bào)道了4個(gè)新的雙喹啉-多胺綴合物. 這些目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)經(jīng)過1H NMR、MS和元素分析確認(rèn), 同時(shí)評(píng)價(jià)了化合物對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用. 結(jié)果表明, 4個(gè)目標(biāo)化合物對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用均較差, 提示多胺鏈并不能夠增強(qiáng)喹啉對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用.

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[責(zé)任編輯：任鐵鋼]

Synthesisandbiologicalactivitydeterminationofbis-quinoline-polyamineconjugates

TIAN Zhiyong1, HUANG Kai2, JI Biansheng1, ZHAO Jin1, WANG Chaojie1*

(1.InstituteofChemicalBiology,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China)

Four novel bis-quinoline-polyamine conjugates were synthesized with 1,3-propanediamine, 1,4-bytanediamine and 1,6-hexanediamine as the starting materials in order to search drugs with high activity for neuroprotection. The structure of the as-synthesized products were confirmed by nuclear magnetic resonance spectrometry and mass spectrometry as well as elemental analysis, and their protection capabitities for neuron cell were evaluated. The preliminaryinvitrophysiological activities against PC12 cell lines were also assessed. Results show that all the four as-synthesized target products exhibit poor protection capability for neuron cell, which indicates that the presence of the polyamine motif does not contribute to enhancing the protection capability of quinoline for neuron cell.

bis-quinoline; polyamine conjugates; synthesis; biological activity; determination

2014-06-20.

河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(072102330028).

田智勇(1968-), 男, 副教授, 研究方向?yàn)樗幬锖铣?*

, E-mail:wcjsxq@henu.edu.cn.

O 626.2

A

1008-1011(2014)05-0449-04

10.14002/j.hxya.2014.05.003