趙淑艷, 左愛(ài)學(xué), 毛澤偉

(1. 承德護(hù)理職業(yè)學(xué)院，河北 承德　067000； 2. 云南中醫(yī)學(xué)院 中藥學(xué)院，云南 昆明　650500)

?

氮雜環(huán)丁烷衍生物的合成及其抗腫瘤活性

趙淑艷1, 左愛(ài)學(xué)2, 毛澤偉2

(1. 承德護(hù)理職業(yè)學(xué)院，河北 承德067000； 2. 云南中醫(yī)學(xué)院 中藥學(xué)院，云南 昆明650500)

以3-羥基氮雜環(huán)丁烷鹽酸鹽為原料，經(jīng)取代、官能團(tuán)轉(zhuǎn)化制得3-氨基氮雜環(huán)丁烷化合物(3)； 3經(jīng)衍生化合成了10個(gè)3-氨基氮雜環(huán)丁烷衍生物(4a～4j)，其中4f～4j為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法初步測(cè)試了化合物的體外抗腫瘤活性。結(jié)果表明：4h 對(duì)A549表現(xiàn)出較強(qiáng)的細(xì)胞毒活性(IC50=8.06 μmol·L-1)。

3-羥基氮雜環(huán)丁烷； 氮雜環(huán)丁烷; 衍生物; 合成; 抗腫瘤活性

3-氨基氮雜環(huán)丁烷類(lèi)化合物具有良好的抗菌、消炎和細(xì)胞毒等活性，廣泛用于藥物研發(fā)及藥物合成，如1-二苯甲基-3-氨基氮雜環(huán)丁烷和1-二苯甲基-3-羥基-3-氨甲基氮雜環(huán)丁烷用于合成抗菌、抗抑郁類(lèi)藥物[1-3]。鑒于3-氨基氮雜環(huán)丁烷良好的生理活性，近年來(lái)對(duì)該類(lèi)化合物進(jìn)行了大量的構(gòu)效關(guān)系研究[4-8]。苯乙酮類(lèi)化合物具有廣泛的生物活性，是非常重要的醫(yī)藥中間體和原料。在前期研究中，我們將苯乙酮和氮雜環(huán)丁烷片段連接起來(lái)，通過(guò)官能團(tuán)轉(zhuǎn)化對(duì)氮雜環(huán)丁烷衍生物的合成方法進(jìn)行了研究[9]，在此基礎(chǔ)上，本文希望制得具有更優(yōu)藥理活性的3-氨基氮雜環(huán)丁烷類(lèi)酰胺及磺酰胺衍生物。

以4-氟苯乙酮與3-羥基氮雜環(huán)丁烷鹽酸鹽為原料，經(jīng)取代、官能團(tuán)轉(zhuǎn)化反應(yīng)制得3-氨基氮雜環(huán)丁烷化合物(3)；再對(duì)氨基進(jìn)行衍生化，合成了10個(gè)氮雜環(huán)丁烷衍生物 (4a～4j)(Scheme 1)，其中4f～4j為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。初步測(cè)試了4 的體外細(xì)胞毒活性。結(jié)果表明：4h 對(duì)腫瘤細(xì)胞株A549表現(xiàn)出較強(qiáng)的細(xì)胞毒活性(IC50=8.06 μmol·L-1)，可做進(jìn)一步研究。

Scheme 1

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

Bruker AM 300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；AutoSpec Premier P776型雙聚焦三扇型磁質(zhì)譜儀；二氧化碳培養(yǎng)箱；Biotek型Epoch連續(xù)波長(zhǎng)酶標(biāo)儀；RPMI-1640培養(yǎng)基。

所用試劑均為分析純。

1.2合成

(1) 4-(3-羥基氮雜環(huán)丁基)苯乙酮(1)的合成

將4-氟苯乙酮1.38 g(10 mmol)， 3-羥基氮雜環(huán)丁烷鹽酸鹽1.64 g(15 mmol)和無(wú)水DMF 30 mL加入50 mL圓底燒瓶中，攪拌下加入K2CO34.14 g(30 mmol)，加畢，于110 ℃反應(yīng)12 h(TLC檢測(cè))。倒入冷水中(100 mL)，攪拌10 min。抽濾，濾餅用20%乙醇水溶液洗滌，干燥得淡灰色固體 1，收率82%， m.p.140～142 ℃;1H NMRδ： 7.83(d,J=7.2 Hz, 2H), 6.37(d,J=6.0 Hz, 2H), 4.80(s, 1H), 4.27～4.22(m, 2H), 3.84～3.79(dd,J=4.2 Hz, 4.5 Hz, 2H), 2.80(s, 1H), 2.49(s, 3H);13C NMRδ：196.72, 154.03, 130.43, 126.48, 110.15, 62.43, 61.08, 26.00。

(2) 4-(3-疊氮基氮雜環(huán)丁基)苯乙酮(2)的合成

將1 1.91 g(10 mmol)，無(wú)水DCM 30 mL和三乙胺2 ml加入圓底燒瓶中，冰水浴冷卻下緩慢滴加MsCl 1 mL,滴畢，升至室溫反應(yīng)12 h；緩慢滴加飽和NaHCO3溶液10 mL，滴畢，用DCM萃取，有機(jī)相用水洗滌后經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥，真空濃縮，殘余物用無(wú)水DMF溶解(20 mL)，加入疊氮化鈉2.00 g，于90 ℃反應(yīng)24 h。冷卻至室溫，加乙酸乙酯40 mL，用水洗滌，有機(jī)相經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥，真空濃縮，殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：DCM)純化得黃褐色黏稠液體，兩步收率70%；1H NMRδ： 7.84(d,J=8.7 Hz, 2H), 6.38(d,J=8.4 Hz, 2H), 4.43～4.40(m, 1H), 4.25(t,J=8.1 Hz, 2H), 3.91～3.86(dd,J=4.8 Hz, 4.8 Hz, 2H), 2.48(s, 3H);13C NMRδ: 196.45, 153.40, 130.50, 130.36, 127.24, 110.31, 57.69, 50.19, 26.08。

(3) 3的合成

將2 1.08 g(5 mmol)加入圓底燒瓶中，用THF 20 mL溶解，攪拌下于室溫分三批加入三苯基膦2.62 g(10 mmol)，加畢，反應(yīng)5 h(TLC檢測(cè))。真空濃縮反應(yīng)液，殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=DCM/CH3OH=50/1，V/V)純化得淡黃色固體3，收率86%， m.p.142～144 ℃;1H NMRδ: 7.64(d,J=7.2 Hz, 2H), 6.37(d,J=6.9 Hz, 2H), 4.25(t,J=7.5 Hz, 2H), 4.01～3.96(m, 1H), 3.61～3.57(dd,J=5.1 Hz, 5.1 Hz, 2H), 2.64(s, 2H), 2.49(s, 3H);13C NMRδ: 196.43, 154.10, 131.98, 130.37, 128.60, 110.04, 61.50, 43.63, 26.02。

(4) 4a～4j的合成通法

將3 100 mg，無(wú)水DCM 10 mL和三乙胺0.5 mL加入圓底燒瓶中，冰水浴冷卻下緩慢滴加酰氯或磺酰氯0.2 mL，滴畢，升至室溫反應(yīng)12 h。緩慢滴加飽和NaHCO3溶液至無(wú)氣泡產(chǎn)生，用水(30 mL)洗滌，用二氯甲烷萃取，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，真空濃縮，殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：DCM)純化得4a～4j。

4a： 淡褐色黏稠液體，收率78%；1H NMRδ： 8.40(d,J=6.5 Hz, 1H), 7.80(d,J=8.4 Hz, 2H), 6.44(d,J=6.3 Hz, 2H), 5.05～5.01(m, 1H), 4.30(t,J=7.8 Hz, 2H), 3.97 (t,J=6.1 Hz, 2H), 2.43(s, 3H), 1.99(s, 3H);13C NMRδ： 197.02, 163.56, 156.12, 132.42, 130.39, 128.62, 111.87, 59.12, 40.29, 28.54, 26.03。

4b： 黃色黏稠液體，收率84%；1H NMRδ： 8.42(d,J=6.3 Hz, 1H), 8.09(d,J=5.8 Hz, 2H), 7.79(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.32～7.21(m, 3H), 6.45(d,J=6.4 Hz, 2H), 5.05～5.00(m, 1H), 4.31(t,J=7.4 Hz, 2H), 3.97～3.90(m, 2H), 2.45(s, 3H);13C NMRδ：196.88, 164.37, 156.08, 142.49, 132.26, 131.82, 130.36, 127.33, 126.74, 111.20, 59.46, 40.34, 26.01。

4c： 淡黃色固體，收率72%； m.p 149～151 ℃;1H NMRδ： 8.42(d,J=6.4 Hz, 1H), 8.28(s, 1H), 8.22(d,J=6.5 Hz, 2H), 7.80(d,J=8.3 Hz, 2H), 7.31～7.23(m, 1H), 6.48(d,J=6.1 Hz, 2H), 5.09～5.03(m, 1H), 4.31(t,J=7.8 Hz, 2H), 4.01(t,J=6.6 Hz, 2H), 2.48(s, 3H);13C NMRδ: 196.46, 166.34, 149.12, 134.95, 133.06, 132.12, 131.96, 130.34, 128.59, 127.81, 109.96, 106.58, 58.21, 40.98, 39.02, 29.67, 26.03。

4d： 淡黃色固體，收率82%； m.p.148～149 ℃;1H NMRδ: 8.46(d,J=6.3 Hz, 1H), 8.12(d,J=8.3 Hz, 2H), 7.31(d,J=5.8 Hz, 2H), 7.22～7.11(m, 2H), 6.34(d,J=6.8 Hz, 2H), 5.06～5.00(m, 1H), 4.36(t,J=7.8 Hz, 2H), 3.94 (t,J=6.4 Hz, 2H), 2.46(s, 3H);13C NMRδ: 196.47, 166.85, 154.23, 153.75, 135.19, 133.00, 132.04, 131.62, 130.90, 129.61, 126.84, 110.07, 106.56, 58.47, 40.73, 38.97, 26.02。

4e： 黃褐色黏稠液體，收率80%；1H NMRδ: 8.40(d,J=6.4 Hz, 1H), 8.11(d,J=6.0 Hz, 2H), 7.81(d,J=7.8 Hz, 2H), 7.21(d,J=5.4 Hz, 1H), 7.20～7.11(m, 2H), 6.46(d,J=6.3 Hz, 2H), 5.06～5.00(m, 1H), 4.32(t,J=7.5 Hz, 2H), 3.96～3.88 (m, 2H), 2.91(s, 2H), 2.47(s, 3H);13C NMRδ: 196.59, 164.87, 156.22, 141.61, 132.20, 131.91, 131.44, 130.05, 126.84, 126.72, 110.99, 60.01, 40.56, 39.00, 30.82, 26.04。

4f： 淡紅色黏稠液體，收率78%；1H NMRδ: 8.71(d,J=6.4 Hz, 1H), 7.78(d,J=8.7 Hz, 2H), 6.42(d,J=6.4 Hz, 2H), 5.06～5.00(m, 1H), 4.30(t,J=7.8 Hz, 2H), 3.96～3.90(m, 2H), 3.01(s, 3H), 2.47(s, 3H);13C NMRδ：197.10, 155.77, 132.39, 131.02, 128.12, 110.75, 58.90, 47.23, 40.37, 26.02; HR-MS (ESI-TOF)m/z: Calcd for C12H16N2O3SNa {[M+Na]+} 291.077 9, found 291.078 1。

4g： 黃色黏稠狀，收率72%;1H NMRδ: 8.70(d,J=6.4 Hz, 1H), 7.75(d,J=8.3 Hz, 2H), 7.24～7.15(m, 4H), 6.45(d,J=6.4 Hz, 2H), 5.05～4.99(m, 1H), 4.32(t,J=7.4 Hz, 2H), 3.99～3.88 (m, 2H), 2.48(s, 3H), 2.17(s, 3H);13C NMRδ: 196.79, 164.12, 156.00, 142.11, 132.20, 130.98, 130.26, 126.81, 126.02, 110.68, 59.42, 40.52, 26.00, 20.32。

4h： 黃褐色固體，收率64%, m.p.158～160 ℃;1H NMRδ： 8.72(d,J=6.4 Hz, 1H), 8.01(d,J=5.4 Hz, 2H), 7.72(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.29～7.18(m, 2H), 6.47(d,J=6.5 Hz, 2H), 5.07～5.00(m, 1H), 4.30(t,J=7.4 Hz, 2H), 3.86 (t,J=7.4 Hz, 2H), 2.47(s, 3H);13C NMRδ：196.76, 164.41, 156.38, 142.27, 141.77, 133.42, 131.82, 130.05, 127.71, 124.68, 111.09, 59.37, 40.31, 26.01; HR-MS (ESI-TOF)m/z: Calcd for C17H17N2O3SFNa {[M+Na]+} 371.084 2, found 371.084 1。

4i： 黃褐色黏稠狀液體，收率81%；1H NMRδ： 8.71(d,J=6.4 Hz, 1H), 7.74(d,J=6.4 Hz, 2H), 7.25～7.14(m, 5H), 6.46(d,J=6.4 Hz, 2H), 5.06～4.99(m, 1H), 4.35～4.30(m, 2H), 3.98～3.89(m, 2H), 2.47(s, 3H);13C NMRδ: 196.42, 164.62, 155.54, 142.130, 132.27, 131.41, 130.07, 130.26, 126.81, 126.72, 124.26, 120.34, 114.21, 110.52, 59.42, 40.54, 26.03。

4j： 紅褐色固體，收率58%, m.p.163～165 ℃;1H NMRδ: 8.70(d,J=6.4 Hz, 1H), 7.96(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.75(d,J=8.7 Hz, 2H), 7.22～7.11(m, 2H), 6.47(d,J=6.4 Hz, 2H), 5.05～4.98(m, 1H), 4.33～4.29(m, 2H), 3.98～3.87(m, 2H), 2.46(s, 3H);13C NMRδ：197.01, 165.53, 162.14, 144.58, 132.46, 130.91, 129.03, 128.59, 126.10, 125.29, 111.18, 59.61, 40.48, 26.02。

1.3細(xì)胞毒活性測(cè)試

以順鉑(DDP)為對(duì)陽(yáng)性對(duì)照，以A549為待測(cè)細(xì)胞株，采用MTT法[10]測(cè)定4的體外細(xì)胞毒活性。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的腫瘤細(xì)胞(5×104個(gè)·mL-1)接種于96孔板中，培養(yǎng)過(guò)夜后加入4，設(shè)置6個(gè)濃度梯度，每個(gè)濃度3個(gè)復(fù)孔。作用48 h后，每孔加入 5 mg·mL-1的MTT 20 μL，繼續(xù)培養(yǎng)4 h，于3 000 rpm離心10 min，吸棄培養(yǎng)液，加入 DMSO 150 μL終止反應(yīng)，于振蕩器振蕩10 min，用酶標(biāo)儀測(cè)定波長(zhǎng)570 nm處吸光度，并計(jì)算IC50，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　4的體外細(xì)胞毒活性

2　結(jié)果與討論

2.1合成

文獻(xiàn)報(bào)道含氮雜環(huán)與4-氟苯乙酮的取代反應(yīng)[11-12]大多采用柱層析色譜分離純化得到目標(biāo)產(chǎn)物。在1的合成中，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行了優(yōu)化。反應(yīng)后直接加水使粗產(chǎn)物從水溶液中析出，且固體經(jīng)20%乙醇水溶液洗滌，可除去粗產(chǎn)物中的雜質(zhì)。通過(guò)此方法得到的化合物純度較高，可直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。

2.2體外細(xì)胞毒性

4的體外細(xì)胞毒性見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),4對(duì)兩種腫瘤細(xì)胞株的敏感度一般。4c和4d分別對(duì)細(xì)胞株A549和Hela表現(xiàn)出一般的抑制活性；磺酰胺衍生物對(duì)腫瘤細(xì)胞株的體外細(xì)胞毒活性較優(yōu)于酰胺類(lèi)化合物，尤其是4h，對(duì)A549和Hela的抑制活性與順鉑相當(dāng)(IC50值分別為16.83 μmol·L-1和8.06 μmol·L-1)，這為深入開(kāi)展此類(lèi)化合物的構(gòu)效關(guān)系研究提供了參考依據(jù)。

以3-羥基氮雜環(huán)丁烷鹽酸鹽為原料，經(jīng)5步反應(yīng)合成制得10個(gè)3-氨基氮雜環(huán)丁烷衍生物，部分目標(biāo)化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞株A549和Hela表現(xiàn)出較好的體外抑制活性。為了研究不同取代基對(duì)分子活性的影響，更多衍生物的合成及活性研究正在進(jìn)行中。

[1]Melloni P, Torre A D, Meroni M,etal. Azetidine derivatives of tricyclic antidepressant agents[J].J Med Chem,1979,22(2):183-191.

[2]Kozikowski A P, Tuckmantel W, Liao Y,etal. Synthesis and metabotropic receptor activity of the novel rigidified glutamate analogs (+)- and (-)-trans-azetidine-2,4-dicarboxylic acid and theirN-methyl derivatives[J].J Med Chem,1993,36(18):2706- 2708.

[3]張羲，崔楊. 兩種氮雜環(huán)丁烷類(lèi)藥物中間體的合成[J].合成化學(xué)，2009，17(1):115-117.

[4]王賢洵，周?chē)?guó)川. 1-芐氧羰基-3-叔丁氧羰酰氨基氮雜環(huán)丁烷的合成工藝改進(jìn)[J].合成化學(xué)，2009,17(2):260-261.

[5]Sajjadi Z, Lubell W D. Amino acid-azetidine chimeras:Synthesis of enantiopure 3-substituted azetidine-2-carboxylic acids[J].The Journal of Peptide Research,2005,65(2):298-310.

[6]Sun Y Y, Cao Z, Gou S H. Novel oxaliplatin derivatives with 1-(substituted benzyl) azetidine-3,3- dicarboxylate anions.Synthesis,cytotoxicity,and interaction with DNA[J].Chemistry & Biodiversity,2014,11(1):115-125.

[7]Jones B, Proud M, Sridharan V. Synthesis of oxetane/azetidine containing spirocyclesviathe 1,3-dipolar cycloaddition reaction[J].Tetrahedron Letters,2016,57(25):2811-2813.

[8]Lawande P P, Sontakke V A, Nair R J,etal. Synthesis of polyhydroxylated azetidine iminosugars and 3-hydroxy-N-methylazetidine-2-carboxylic acid from d-glucose[J].Tetrahedron,2015,71(31):5085-5090.

[9]毛澤偉， 張夢(mèng)迪， 饒高雄. 新型3-氨基氮雜環(huán)丁烷衍生物的合成[J].合成化學(xué)，2015，23(10):938-940.

[10]Ge Y, Cheng R, Chen Z,etal. Cryp to tanshinone induces cell cycle arrest and apoptosis of multidrug resistant human chronic my eloidleukemia cells by inhibiting the activity of eukaryotic initiation factor 4E[J].Mol Cell Biochem,2012,368:17-25.

[11]Mao Z W, Zheng X, Qi Y,etal. Synthesis and biological evaluation of novel hybrid compounds between chalcone and piperazine as potential antitumor agents[J].RSC Adv,2016,6:7723-7727.

[12]Mao Z W, Zheng X, Lin Y P,etal. Design, synthesis and anticancer activity of novel hybrid compounds between benzofuran andN-aryl piperazine[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters,2016,26:3421-3424.

Synthesis and Cytotoxic Activities of Azetidine Derivatives

ZHAO Shu-yan1,ZUO Ai-xue2,MAO Ze-wei2*

(1. Chengde Nursing Vocational College, Chengde 067000, China； 2. School of Traditional Chinese Medicine,Yunnan University of Traditional Chinese Medicine, Kunming 650500, China)

4-(3-aminoazetidine-1-yl)acetophenone(3)was synthesized by substitution and functional transformation using 3-hydroxyazetidine hydrochloride as starting material. Ten 3-aminoazetidine derivatives(4a～4j) were synthesized by derivatization of 3. Among them, 4f～4j were novel compounds. The structures were characterized by1H NMR，13C NMR and HR-MS(ESI-TOF). The preliminary cytotoxic activities were studiedinvitroagainst a panel of human tumor cell lines (Hela, A549) by the MTT assay. The result indicated that compound 4h was found to be the most potent compound against A549(IC50=8.06 μmol·L-1).

3-hydroxyazetidine hydrochloride; azetidine; derivative; synthesis; antineoplasmic activity

2016-07-04

云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015FB155)

趙淑艷(1965-)，女，滿族，河北秦皇島人，副教授，主要從事有機(jī)化學(xué)的研究。 E-mail: 421650043@qq.com

毛澤偉，博士， E-mail: ydmason@163.com

O625.42

ADOI： 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.09.16168