潘博文, 韓曉雪， 石 洋, 田又平*, 劉雄利

(1. 貴州中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，貴州 貴陽 550025； 2. 貴州大學(xué) 西南藥食兩用資源開發(fā)利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，貴州 貴陽 550025)

“多樣性導(dǎo)向合成”(DOS)概念由哈佛大學(xué)Schreiber教授于2000年提出, 它以一種“高通量”的方式產(chǎn)生“類天然產(chǎn)物”的化合物庫。[1-5]開發(fā)多樣性導(dǎo)向合成策略合成新的生物活性相關(guān)骨架雜化分子是藥物化學(xué)的一個(gè)重要課題。[6-10](1)異噁唑骨架普遍存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中[11-14]，如Cloxacillin, Muscimol, Leflunomide和Isoxicam等，吸引了藥物化學(xué)工作者的廣泛關(guān)注;(2)螺環(huán)氧化吲哚也廣泛存在天然產(chǎn)物和合成生物活性分子中，[15-18]例如，Pteropodine, Satavaptan 和Alstonisine。由于氟原子半徑小，電負(fù)性高，在生物活性分子中引入三氟甲基可以提高藥物受體的結(jié)合親和力，因此，將CF3和異噁唑骨架拼接到螺環(huán)氧化吲哚骨架上，合成一系列具備潛在生物活性的未見文獻(xiàn)報(bào)道的異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚類化合物，可以為后續(xù)生物活性篩選提供化合物源，在新藥創(chuàng)制領(lǐng)域具有重要的潛在價(jià)值。

本文以靛紅衍生的三氟甲基亞胺(1)與硝基異噁唑苯乙烯(2)為起始原料[19]，在有機(jī)堿三乙胺的催化作用下，發(fā)生Michael加成環(huán)化反應(yīng)，得到了12個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)道的異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚類化合物3a～3l，產(chǎn)率73%～89%，dr值10/1～>20/1, 其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，通過單晶進(jìn)一步進(jìn)行了確定化合物3e的相對(duì)構(gòu)型。該類骨架化合物含有連續(xù)4個(gè)立體中心，其中包含一個(gè)螺環(huán)季碳中心，可以為后續(xù)生物活性評(píng)價(jià)提供化合物源。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數(shù)字熔點(diǎn)儀；Bruker-400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); MicroTMQ-TOF型高分辨質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 3a～3l的合成(以3a為例)

在反應(yīng)管中依次加入72.6 mg靛紅衍生的三氟甲基亞胺1a(0.30 mmol)， 4.0 mg催化劑Et3N(20 mol%, 0. 04 mmol)，58.0 mg硝基異噁唑苯乙烯2a(0.20 mmol) 和1.0 mL二氯甲烷溶液，在室溫中攪拌反應(yīng)2 d(TLC檢測(cè))。經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=4/1,V/V]純化得91.5 mg化合物3a。

用類似的方法合成3b～3l。

3a: 淡黃色固體,m.p.192.3～193.8 ℃;產(chǎn)率86%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.19(s, 3H), 2.71(br s, 1H), 3.11(s, 3H), 3.75(s, 3H), 3.83(s, 3H), 4.33～4.38(m, 1H), 4.63～4.67(m, 1H), 4.75(d,J=11.2 Hz, 1H), 6.62(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.73(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.83～6.86(m, 1H), 6.98～7.01(m, 3H), 7.11～7.14(m, 1H);13C NMRδ: 10.2, 25.5, 46.2, 53.8, 54.8, 55.0, 63.5(q,JC,F=30.6 Hz), 68.3, 107.4, 109.9, 110.4, 119.4, 122.0, 123.5(q,JC,F=270.0 Hz), 123.7, 126.6, 127.7, 129.1, 142.2, 147.8, 148.4, 154.7, 169.0, 177.8; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C25H23N4O6F3Na{[M+Na]+}555.1462, found 555.1467。

3b: 淡黃色固體,m.p.117.6～119.1 ℃;產(chǎn)率87%, 15/1dr;1H NMRδ: 1.19～1.22(m, 3H), 2.17(s, 3H), 2.18(s, 3H), 2.37(s, 3H), 2.68(br s, 1H), 3.56～3.61(m, 1H), 3.71～3.76(m, 1H), 4.57～4.62(m, 1H), 4.70～4.75(m, 1H), 4.84(d,J=10.8 Hz, 1H), 6.65(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.81～6.87(m, 2H), 6.99～7.02(m, 2H), 7.09～7.13(m, 1H), 7.56(d,J=8.0 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.2, 11.1, 18.2, 19.9, 34.1, 41.1, 53.9, 64.5(q,JC,F=30.2 Hz), 68.3, 107.5, 121.8, 123.8, 123.9(q,JC,F=270.7 Hz), 126.8, 129.1, 130.5, 130.8, 135.9, 136.4, 141.5, 154.7, 169.3, 177.6; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C26H25N4O4F3Na{[M+Na]+}537.1720, found 537.1720。

3c: 淡黃色固體,m.p.172.1～173.6 ℃;產(chǎn)率72%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.10(s, 3H), 2.23(s, 3H), 2.73(br s, 1H), 4.35～4.40(m, 1H), 4.66～4.69(m, 1H), 4.79(d,J=10.8 Hz, 1H), 4.90(d,J=16.4 Hz, 1H), 5.24(d,J=16.4 Hz, 1H), 6.72～6.76(m, 1H), 6.80(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.86(d,J=7.2 Hz, 1H), 7.10(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.16-7.20(m, 1H), 7.23～7.27(m, 2H), 7.34～7.40(m, 4H);13C NMRδ: 9.0, 16.3, 43.4, 44.9, 52.4, 62.5(q,JC,F=30.7 Hz), 66.5, 118.0, 120.0, 120.5, 120.9, 123.4, 125.1, 125.7, 126.7, 127.3(q,JC,F=270.5 Hz), 127.6, 130.1, 131.9, 133.3, 134.7, 138.4, 153.5, 167.5, 177.9; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C29H21N4O4BrClF3Na{[M+Na]+}683.0279, found 683.0278。

Scheme 1

3d: 淡黃色固體,m.p.172.1～173.6 ℃;產(chǎn)率73%, >20/1dr;1H NMRδ: 1.37(s, 9H), 2.25(s, 3H), 2.97(br s, 1H), 4.17～4.30(m, 2H), 4.33～4.38(m, 1H), 4.50～4.57(m, 1H), 4.8(d,J=11.6 Hz, 1H), 6.40～6.43(m, 1H), 6.81～6.86(m, 1H), 6.99～7.02(m, 1H), 7.29(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.39(d,J=8.8 Hz, 2H);13C NMRδ: 10.4, 27.0, 41.2, 46.1, 53.7, 63.6(q,JC,F=31.0 Hz), 68.6, 82.2, 108.4(d,JC,F=8.0 Hz), 112.3(d,JC,F=25.1 Hz), 115.5(d,JC,F=24.2 Hz), 121.5, 128.5, 128.6, 127.0(q,JC,F=270.0 Hz), 128.7, 130.6, 131.4, 133.6, 136.7, 154.9, 158.2(d,JC,F=242.3 Hz), 164.8, 166.4, 176.8; HRMS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C28H25N4O6BrF4Na{[M+Na]+}691.0786, found 691.0788。

3e: 淡黃色固體,m.p.231.4～232.9 ℃;產(chǎn)率84%, 16/1dr;1H NMRδ: 2.19(s, 3H), 2.24(s, 6H), 2.45(s, 3H), 2.71(br s, 1H), 3.17(s, 3H), 4.65～4.68(m, 1H), 4.75～4.80(m, 1H), 4.86(d,J=10.8 Hz, 1H), 6.57(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.82(s, 1H), 6.93(s, 1H), 6.97(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.06(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.62(d,J=8.0 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.2, 18.3, 19.8, 19.9, 25.5, 40.8, 52.4, 54.1, 64.5(q,JC,F=30.9 Hz), 68.4, 107.1, 123.1(q,JC,F=271.0 Hz), 124.2, 126.5, 126.9, 129.3, 130.5, 130.9, 131.7, 135.9, 136.4, 140.0, 154.7, 169.5, 178.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C26H25N4O4F3Na{[M+Na]+}537.1720, found 537.1723。

3f: 淡黃色固體,m.p.116.7-118.2 ℃;產(chǎn)率77%, 10/1dr;1H NMRδ: 2.14(s, 3H), 2.21(s, 3H), 2.67(br s, 1H), 3.09(s, 3H), 3.76(s, 3H), 3.84(s, 3H), 4.32～4.38(m, 1H), 4.62～4.67(m, 1H), 4.73(d,J=11.2 Hz, 1H), 6.51(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.73～6.78(m, 2H), 6.91～6.93(m, 1H), 6.99～7.01(m, 2H);13C NMRδ: 10.2, 19.8, 25.5, 46.1, 53.8, 54.8, 55.0, 63.8(q,JC,F=30.2 Hz), 68.4, 107.1, 109.4, 110.7, 119.7, 122.2, 123.3(q,JC,F=270.0 Hz), 124.7, 127.6, 127.9, 129.3, 142.5, 147.9, 148.5, 154.8, 169.1, 177.8; HR-MS(ESI-TOF) m/z: Calcd. for C26H25N4O6F3Na{[M+Na]+}569.1618, found 569.1615。

3g: 淡黃色固體,m.p.193.5～195.0 ℃;產(chǎn)率76%, 13/1dr;1H NMRδ: 2.25(s, 3H), 2.68(br s, 1H), 3.12(s, 3H), 4.37～4.42(m, 1H), 4.65～4.71(m, 1H), 4.75(d,J=10.8 Hz, 1H), 6.53(d,J=8.4 Hz, 1H), 7.08(s, 1H), 7.19～7.23(m, 1H), 7.26～7.30(m, 3H), 7.46(d,J=7.2 Hz, 2H);13C NMRδ: 10.2, 25.6, 46.1, 53.8, 63.5(q,JC,F=30.4 Hz), 68.3, 108.8, 114.6, 124.2(q,JC,F=270.2 Hz), 127.0, 127.2, 127.3, 128.2, 128.5, 132.0, 135.1, 141.4, 154.8, 168.5, 177.3; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C23H18N4O4BrF3Na{[M+Na]+}573.0356, found 573.0357。

3h: 淡黃色固體,m.p.230.3～231.84 ℃;產(chǎn)率75%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.27(s, 3H), 2.66(br s, 1H), 3.13(s, 3H), 4.34～4.39(m, 1H), 4.63～4.69(m, 2H), 6.54(d,J=8.4 Hz, 1H), 7.04(s, 1H), 7.25～7.30(m, 3H), 7.40(d,J=8.8 Hz, 2H);13C NMRδ: 10.2, 25.6, 45.5, 53.6, 63.4(q,JC,F=30.1 Hz), 68.2, 108.9, 114.7, 127.0, 124.4(q,JC,F=270.5 Hz), 128.2, 128.5, 128.6, 132.1, 133.3, 133.7, 141.4, 154.9, 168.3, 177.3; HR-MS(ESI-TOF) m/z: Calcd. for C23H17N4O4BrClF3Na{[M+Na]+}606.9966, found 606.9964。

3i: 淡黃色固體,m.p.233.5～235.0 ℃;產(chǎn)率73%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.27(s, 3H), 2.66(br s, 1H), 3.12(s, 3H), 4.33～4.38(m, 1H), 4.64～4.69(m, 2H), 6.54(d,J=8.4 Hz, 1H), 7.03(s, 1H), 7.27～7.30(m, 1H), 7.34(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.41(d,J=8.4 Hz, 2H);13C NMRδ: 10.2, 25.6, 45.6, 53.6, 64.0(q,JC,F=30.3 Hz), 68.2, 108.9, 114.7, 121.4, 125.2(q,JC,F=270.0 Hz), 126.9, 128.2, 128.9, 131.4, 132.1, 134.2, 141.4, 154.9, 168.3, 177.3; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C23HN417O4Br2F3Na{[M+Na]+}650.9461, found 650.9465。

3j: 淡黃色固體,m.p.163.4～164.9 ℃;產(chǎn)率86%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.19(s, 3H), 2.23(s, 3H), 2.38(s, 3H), 2.65(br s, 1H), 3.12(s, 3H), 4.58～4.63(m, 1H), 4.68～4.73(m, 1H), 4.78(d,J=10.4 Hz, 1H), 6.53(d,J=8.4 Hz, 1H), 6.88(s, 1H), 7.00(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.05(s, 1H), 7.25～7.27(m, 1H), 7.54(d,J=8.0 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.2, 18.3, 19.9, 25.6, 40.7, 54.0, 64.3(q,JC,F=30.4 Hz), 68.2, 108.8, 114.6, 125.0(q,JC,F=270.3 Hz), 125.9, 126.9, 128.5, 129.8, 130.5, 130.6, 131.9, 136.0, 136.6, 141.4, 154.8, 169.0, 177.6; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C25H22N4O4BrF3Na{[M+Na]+}601.0669, found 601.0665。

3k: 淡黃色固體,m.p.187.1～188.6 ℃;產(chǎn)率76%, >20/1dr;1H NMRδ: 2.26(s, 3H), 2.68(br s, 1H), 3.12(s, 3H), 3.77(s, 3H), 3.84(s, 3H), 4.31～4.37(m, 1H), 4.63(s, 1H), 4.72(d,J=10.8 Hz, 1H), 6.52(d,J=8.4 Hz, 1H), 6.74(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.97～6.99(m, 2H), 7.09(s, 1H), 7.27～7.29(m, 1H);13C NMRδ: 10.2, 25.6, 46.0, 53.8, 54.8, 55.0, 63.5(q,JC,F=30.5 Hz), 68.2, 108.8, 109.9, 110.5, 114.6, 119.4, 127.2(q,JC,F=270.2 Hz), 127.4, 128.6, 132.0, 141.3, 147.9, 148.4, 154.8, 168.6, 177.3; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C25H22N4O6BrF3Na{[M+Na]+}633.0567, found 633.0563。

Scheme 2

3l: 淡黃色固體,m.p.117.4～118.9 ℃;產(chǎn)率89%, 12/1dr;1H NMRδ: 1.17～1.21(m, 3H), 2.20(s, 3H), 2.58(br s, 1H), 3.55～3.60(m, 1H), 3.69～3.72(m, 1H), 3.75(s, 3H), 3.83(s, 3H), 4.33～4.39(m, 1H), 4.61～4.68(m, 1H), 4.78(d,J=10.8 Hz, 1H), 6.64(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.73(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.82～6.85(m, 1H), 6.98～7.02(m, 3H), 7.09～7.13(m, 1H);13C NMRδ: 10.3, 11.1, 34.1, 46.3, 53.6, 54.8, 55.0, 63. 5(q,JC,F=30.3 Hz), 68.3, 107.5, 109.9, 110.4, 119.4, 121.8, 123.9(q,JC,F=270.8 Hz), 126.8, 127.8, 129.1, 129.8, 141.4, 147.8, 148.4, 154.7, 169.0, 177.4; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd. for C26H25N4O6F3Na{[M+Na]+}569.1618, found 569.1621。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

對(duì)底物通過擴(kuò)展，該反應(yīng)活性較高，TLC檢測(cè)2 d基本能反應(yīng)完全, 目標(biāo)化合物3產(chǎn)率為75%～89%，dr值10/1～>20/1。硝基異噁唑苯乙烯2取代基為甲基，甲氧基時(shí)，產(chǎn)率較高，可能因?yàn)樵系娜芙庑暂^好, 溶解性較差的底物后續(xù)可以適當(dāng)增加溶劑量提高產(chǎn)率。

2.2 化合物3e的單晶制備

在無水乙醇溶劑中對(duì)化合物3e進(jìn)行了單晶培養(yǎng)，分析確證白色晶體3e(CCDC: 2104259)的結(jié)構(gòu)。圖1為化合物3e的單晶結(jié)構(gòu)圖。由圖1分析可知，化合物3e屬triclinic晶系，P-1空間群，晶胞參數(shù)a=9.0057(6)?，b=10.4750(6)?，c=14.2786(9)?，α=78.843(5)°，β=72.211(6)°，γ=73.123(5)°。

2.3 反應(yīng)機(jī)理

基于文獻(xiàn)[20-22]報(bào)道，推測(cè)該反應(yīng)可能機(jī)理如下圖2所示：靛紅衍生的三氟甲基亞胺1在有機(jī)堿三乙胺的催化作用下，與硝基異噁唑苯乙烯2發(fā)生Michael加成環(huán)化反應(yīng), 獲得目標(biāo)產(chǎn)物異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚類化合物3。

2.4 抗腫瘤活性[19-21]

表1為3a～3l對(duì)K562的體外抗腫瘤活性，陽性對(duì)照藥順鉑IC50為23.1 μmol·L-1。由表1可見，化合物3c,3d,3h和3i對(duì)K562具有一定的抑制活性, 由于在已有的12個(gè)抗腫瘤體外活性數(shù)據(jù)中，很難總結(jié)出抗腫瘤的構(gòu)效關(guān)系，但可說明異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚骨架可以作為抗腫瘤先導(dǎo)化合物進(jìn)一步研究。

表1 3a～3l的體外抗腫瘤活性

合成了12個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)道的異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚類化合物3a～3l，產(chǎn)率73%～89%，dr值10/1～>20/1,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，通過單晶進(jìn)行了確定化合物3e的相對(duì)構(gòu)型?；诠餐姆磻?yīng)機(jī)理，其它產(chǎn)物的相對(duì)構(gòu)型依此類推。該類化合物含連續(xù)4個(gè)立體中心，其中包含一個(gè)螺環(huán)季碳中心，可以為后續(xù)生物活性篩選提供物質(zhì)基礎(chǔ)。采用MTT法研究了3a～3l對(duì)人白血病細(xì)胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結(jié)果表明,化合物3c,3d,3h和3i對(duì)K562具有一定的抑制活性, 說明異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚骨架可以作為抗腫瘤先導(dǎo)化合物進(jìn)一步研究。