1, 3, 4-噻二唑三氮烯化合物的合成和生物活性研究

引用本文: 张明千, 刘斌凯, 雷强, 颜景东, 赵中玉, 龙跃. 1, 3, 4-噻二唑三氮烯化合物的合成和生物活性研究[J]. 有机化学, 2019, 39(4): 1064-1069. doi: 10.6023/cjoc201809003 shu

Citation: Zhang Mingqian, Liu Binkai, Lei Qiang, Yan Jingdong, Zhao Zhongyu, Long Yue. Synthesis and Biological Activities of 1, 3, 4-Thiadiazole Triazene Compound[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(4): 1064-1069. doi: 10.6023/cjoc201809003 shu

1, 3, 4-噻二唑三氮烯化合物的合成和生物活性研究

郑州大学化学与分子工程学院郑州 450001

通讯作者: 龙跃, longyue@zzu.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(No.J1210060)、河南省科技攻关计划(No.0624420031)和河南省基础研究基金(No.022463001)资助项目

摘要: 利用拼接原理将药效基团三氮烯与1，3，4-噻二唑相拼接，合成了15个未见报道的1，3，4-噻二唑三氮烯类衍生物，并用核磁共振波谱（NMR）、红外光谱（IR）和高分辨质谱（HRMS）等方法确定化合物结构.通过以典型三氮烯药物达卡巴嗪（DTIC）和药物5-氟尿嘧啶（5-FU）作参照，对人食管癌细胞（EC109）、人胃癌细胞（MGC803）和人前列腺癌细胞（PC-3）做活性检测，结果显示部分化合物对人胃癌细胞（MGC803）的抑制作用强于达卡巴嗪（DTIC），其中2-（3-甲基苯胺基）-5-[4-（3，3-二甲基三氮烯-1-基）苯基]-1，3，4-噻二唑（8c），2-（2-甲氧基苯胺基）-5-[4-（3，3-二甲基三氮烯-1-基）苯基]-1，3，4-噻二唑（8f），2-（3，4-二氯苯胺基）-5-[4-（3，3-二甲基三氮烯-1-基）苯基]-1，3，4-噻二唑（8l）的IC₅₀值低于5-氟尿嘧啶，分别为5.3，6.5和6.3 μmol/L·部分化合物对人前列腺癌细胞（PC-3）的抑制作用强于达卡巴嗪（DTIC），其中8l的IC₅₀值低于5-氟尿嘧啶，为13.5 μmol/L.

关键词:

English

Synthesis and Biological Activities of 1, 3, 4-Thiadiazole Triazene Compound

College of Chemistry and Molecular Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001

Corresponding author: Long, Yue, E-mail: longyue@zzu.edu.cn

Received Date: 03 September 2018
Revised Date: 27 October 2018
Available Online: 25 April 2019
Fund Project:

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. J1210060), the Science and Technology Planning Project of Henan Province (No. 0624420031) and the Basic Research Development Program of Henan Province (No. 022463001)

Abstract: Using the splicing principle of combining the pharmacological group triazene with 1, 3, 4-thiadiazole, 15 unreported 1, 3, 4-thiadiazole triazene derivatives were synthesized. The structures of the compounds were determined by nucleated magnetic resonance spectroscopy (NMR), infrared spectroscopy (IR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). By using the typical triazene drug dacarbazine (DTIC) and drug 5-fluorouracil (5-FU) as a reference, the activity detections of human esop-hageal cancer cells (EC109), human gastric cancer cells (MGC803), and human prostate cancer cells (PC-3) were carried out. The results showed that some compounds inhibited human gastric cancer cells (MGC803) more strongly than dacarbazine (DTIC), and the IC50 values of compounds 2-(3-methyanilino)-5-[4-(3, 3-dimethyltriazol-1-yl) phenyl]-1, 3, 4-thiadiazole (8c), 2-(2-methoxyanilino)-5-[4-(3, 3-dimethyltriazol-1-yl) phenyl]-1, 3, 4-thiadiazole (8f), and 2-(3, 4-dichloroanilino)-5-[4-(3, 3-di-methyltriazol-1-yl) phenyl]-1, 3, 4-thiadiazole (8l) were lower than those of 5-fluorouracil with 5.3, 6.5 and 6.3 μmol/L, respec-tively. Some compounds inhibited human prostate cancer cells (PC-3) more strongly than dacarbazine (DTIC), and the IC50 value of 8l is lower than that of 5-fluorouracil with 13.5 μmol/L.

Key words:

三氮烯类化合物是指一类含有N＝N-N结构的化合物, 又称重氮氨基化合物.作为多电子中心, 可以和Lewis酸作用发生Stille偶联反应^[1], 环合成特殊杂环^[2].此外, 三氮烯类化合物对癌细胞还表现出较强的抑制作用, 如达卡巴嗪(DTIC)和替莫唑胺(TMZ)是早已应用于临床的三氮烯抗癌药物^[3].我们课题组也将三氮烯结构分别和1, 3, 4-噁二唑、含糖基的查尔酮结构相拼接合成出两种三氮烯类化合物, 并对人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)做活性筛选, 发现多个抑制作用强于对照药物达卡巴嗪的新型三氮烯类化合物^{[4, 5]}.研究结果表明, 三氮烯类化合物抗癌作用机理^[6]是含N-CH₃结构的三氮烯脱氮变为高活性甲基碳正离子, 并通过该离子作用于DNA碱基片段, 干扰细胞分裂.

1, 3, 4-噻二唑是结构中含有两个氮原子和一个硫原子的“碳-硫-氮”系列芳杂环.近年来, 随着对该类化合物研究的不断深入, 发现含1, 3, 4-噻二唑结构的化合物对癌细胞表现出较强的抑制作用^[7~11].李莎等^[12]将1, 3, 4-噻二唑和二硫键拼接合成一系列1, 3, 4-噻二唑二硫键衍生物, 并通过抗癌活性筛选, 发现个别化合物对人体肝癌细胞、乳腺癌细胞和肺癌细胞的抑制效果要优于对照药5-氟尿嘧啶. Juszczak等^[13]通过研究2-(4-氟苯胺基)-5-(2, 4-二羟基苯基)-1, 3, 4-噻二唑(FABT)对A549肺癌细胞的生长抑制, 发现该类化合物通过抑制细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)而导致细胞增殖停留在G0/G1期, 证实2-氨基-1, 3, 4-噻二唑化合物具有一定的抗肿瘤生物活性.噻二唑环独特的富电性结构使得该类衍生物与生物系统中的酶和生物受体能够很容易结合, 而且硫氮杂环容易和金属离子螯合, 增强化合物的细胞通透性, 因此可以表现出广泛的生物活性.

根据生物活性叠加原理, 将1, 3, 4-噻二唑环和三氮烯结构拼接, 合成了15个新型的1, 3, 4-噻二唑三氮烯化合物, 并测试了该类化合物对人食管癌细胞(EC109)、人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)的抑制作用.

1. 结果与讨论

1.1 合成

在参考文献[14]的基础上, 尝试用1, 3-二芳基硫脲和取代基苯甲酰肼在三乙胺作催化剂, 水作溶剂条件下, 加热回流反应3 h后分离得到1, 3, 4-噻二唑三氮烯类化合物.相比之下, 中间体1, 3-二芳基硫脲的合成比文献中二硫代酯更容易, 后处理更简便.与文献结果相类似, 该反应过程中无副产物1, 3, 4-噁二唑类化合物生成, 1, 3-二芳基硫脲和取代基苯甲酰肼反应是合成2-芳胺基-1, 3, 4-噻二唑的一种新方法.在进一步研究该反应的机理中, 我们合成了中间体7p, 再和4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯甲酰肼(5a)在相同条件下进行反应, 3 h后分离得到2-苯胺基-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8a)和N-甲基苯胺(Scheme 2), 当中间体无N—H时, 反应不能进行.我们通过异硫氰酸苯酯(9a)和化合物5a在相同条件下进行反应, 3 h后分离得到了化合物8a (Eq. 1), 由此推出的反应机理如Scheme 3所示.

图式 1

图式 1. 1, 3, 4-噻二唑三氮烯类化合物的合成

Scheme 1. Synthesis of 1, 3, 4-thiadiazole triazene compounds

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图式 2

图式 2. 化合物7p和5a的反应

Scheme 2. Reaction of compounds 7p and 5a

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图式 3

图式 3. 1, 3, 4-噻二唑的反应机理

Scheme 3. Reaction mechanism of 1, 3, 4-thiadiazole

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(1)

1.2 化合物的抗肿瘤活性

我们选用三氮烯药物达卡巴嗪(DTIC)和5-氟尿嘧啶(5-FU)作对照, 测试该类化合物对人食管癌细胞(EC109)、人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)三种癌细胞的抑制作用.其IC₅₀值见表 1.

表 1

表 1 1, 3, 4-噻二唑三氮烯类化合物的抗癌活性[IC₅₀/(μmol•L^-1)]

Table 1. Anticancer activity of 1, 3, 4-thiadiazole triazene compounds [IC₅₀/(μmol•L^-1)]

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Compd.	EC109	MGC803	PC-3
8a	161.1±3.7	37.0±6.2	94.5±0.6
8b	＞300.0	59.6±9.6	232.4±7.0
8c	＞300.0	5.3±0.3	＞300.0
8d	128.2±7.9	113.3±5.5	95.8±0.1
8e	191.2±1.9	99.3±1.1	119.9±3.4
8f	208.8±4.0	6.5±0.7	65.3±4.6
8g	＞300.0	42.3±2.1	109.8±4.6
8h	161.1±2.3	94.7±0.3	73.8±1.4
8i	73.7±6.0	48.2±8.4	47.6±2.3
8j	＞300.0	45.4±0.5	30.6±0.5
8k	218.4±4.3	12.2±2.0	113.3±0.6
8l	113.8±1.9	6.3±0.4	13.5±2.1
8m	166.5±0.8	49.1±2.7	127.3±6.2
8n	187.5±1.3	9.6±0.3	59.0±3.3
8o	＞300.0	109.7±9.1	72.3±5.3
DTIC	108.1±1.2	99.6±4.1	146.4±5.1
5-FU	10.3±0.8	7.2±1.2	25.3±1.8

从表 1可以看出, 大部分化合物对人食管癌细胞(EC109)、人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)具有较强的抑制作用, 而且与药物达卡巴嗪(DTIC)相比, 化合物8a~8c、8e~8n对人胃癌细胞(MGC803)抑制作用和化合物8a、8d~8o对人前列腺癌细胞(PC-3)抑制作用都强于达卡巴嗪(DTIC), 其中化合物8i对三种癌细胞的IC₅₀值都低于达卡巴嗪(DTIC), 和经典抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)对比, 化合物8c、8f、8l对人胃癌细胞(MGC803)的抑制作用和化合物8l对人前列腺癌细胞(PC-3)的抑制作用更好一些.从检测结果对比来看, 三种癌细胞的活性抑制受化合物取代基的影响较大.在人食管癌细胞(EC109)检测中, 三种间位取代基均表现出较小的抑制作用.对位取代基的活性比较, 有如下顺序: CH₃＞OCH₃≈H＞Br＞Cl＞F, 部分带供电子基的该类化合物对人食管癌细胞(EC109)抑制相对明显; 在人胃癌细胞(MGC803)检测中, 对位上Br、Cl取代化合物表现出很强的抑制活性, 大多数邻、间位取代化合物表现出比达卡巴嗪(DTIC)强许多的药物活性; 在人前列腺癌细胞(PC-3)检测中, 对位取代基化合物全部表现出比达卡巴嗪(DTIC)更强的药物活性, 除甲基外, 其他取代基在邻、间位同样表现出较强的抑制活性, 其中3, 4-二氯取代(8l)的活性可以达到达卡巴嗪(DTIC)的10倍左右.

2. 结论

将1, 3, 4-噻二唑环和三氮烯结构拼接, 合成了15个新型的三氮烯化合物, 该类化合物的结构都通过核磁共振波谱(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨质谱(HRMS)等方法得到了验证, 并对其抗癌活性做出活性筛选, 结果证明化合物8a~8c, 8e~8n对人胃癌细胞(MGC803)抑制作用和化合物8a, 8d~8o对人前列腺癌细胞(PC-3)抑制作用都强于对照药物达卡巴嗪(DTIC), 其中化合物8i对三种癌细胞的IC₅₀值都低于达卡巴嗪(DTIC), 化合物8c、8f、8l对人胃癌细胞(MGC803)的抑制作用和化合物8l对人前列腺癌细胞(PC-3)的抑制作用比药物5-氟尿嘧啶(5-FU)还要强一些.

3. 实验部分

3.1 仪器与试剂

ZF7三用紫外分析仪(巩义市予华仪器有限责任有限公司); 84-1磁力搅拌控温电热套(山东甄成华鲁电热仪器有限公司); SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司); CP214电子天平(奥豪斯仪器有限公司); Q-TOF Micro高分辨质谱测定仪(美国Waters公司); RE5299旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂); DPX-400FT超导核磁共振仪(美国Bruker公司); Vector 22傅里叶变换红外光谱仪(美国Bruker公司).所用试剂均为市售分析纯, 使用前按常规方法处理.实验所用的肿瘤细胞:人食管癌细胞(EC109)、人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)由郑州大学基础医学院药理系提供.

3.2 化合物的合成

3.2.1 4-氨基苯甲酸甲酯(2a)的合成

化合物2a合成方法参考文献[15].在100 mL圆底烧瓶中加入1.00 g (7.29 mmol)对氨基苯甲酸, 1.00 g (8.41 mmol)氯化亚砜和30 mL甲醇, 升温回流2 h, 减压旋干溶剂, 加入少量稀氨水, 用乙酸乙酯萃取, 旋干有机相, 得对氨基苯甲酸甲酯(2a), 产率93.8%, m.p. 112~113 ℃^[16].

3.2.2 4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯甲酸甲酯(4a)的合成

化合物4a合成方法参考文献[15].在100 mL圆底烧瓶中将1.10 g (7.28 mmol)化合物2a溶于15 mL 10%的盐酸中, 冰水浴搅拌.用少量水将1.00 g (14.49 mmol)亚硝酸钠溶解, 滴加到反应瓶, 继续搅拌1 h, 得到重氮盐.在250 mL圆底烧瓶中加入2.90 g (21.22 mmol) 33%二甲胺和3.00 g (21.71 mmol)碳酸钾, 再加入重氮盐, 搅拌30 min后抽滤得化合物4a, 产率96.6%, 99~100 ℃^[17].

3.2.3 4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯甲酰肼(5a)的合成

化合物5a合成方法参考文献[15].在100 mL圆底烧瓶中将0.61 g (2.97 mmol)化合物4a和1.10 g (17.60 mmol) 80%水合肼溶于适量甲醇中, 加热回流4 h, 旋蒸出大量溶剂后加水抽滤, 得化合物5a.产率83.8%, m.p. 155~156 ℃^[18].

3.2.4 1, 3-二芳基硫脲(7a~7o)的合成

在50 mL圆底烧瓶中加入20.00 mmol化合物6a~6o, 0.77 g (10.11 mmol)二硫化碳, 5 mL浓氨水和10 mL水, 常温搅拌8 h, 有大量固体析出, 抽滤, 水洗, 干燥, 得化合物7a~7o.

1, 3-二(2-溴苯基)硫脲(7m):白色固体, 产率87.9%. m.p. 157~158 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 9.59 (s, 2H), 7.65~7.69 (m, 4H), 7.40 (t, J＝7.8 Hz, 2H), 7.20 (t, J＝7.9 Hz, 2H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 181.25, 137.56, 132.53, 130.08, 127.96, 127.73, 120.85.其余化合物参考文献[19~22].

3.2.5 2-芳胺基-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8a~8o)的合成

在100 mL圆底烧瓶中加入0.50 g (2.42 mmol)化合物5a, 2.20 mmol化合物7a~7o和0.50 g (4.95 mmol)三乙胺, 水40 mL, 加热回流3 h后, 冷却, 用乙酸乙酯萃取, 柱层析分离[洗脱剂为乙酸乙酯-石油醚(V:V＝1:6)], 得目标产物8a~8o.

2-苯胺基-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8a):淡黄色固体, 产率87.4%. m.p. 243~245 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.08 (s, 1H), 7.50 (d, J＝5.6 Hz, 3H), 7.36 (d, J＝3.7 Hz, 2H), 7.24 (d, J＝2.6 Hz, 4H), 3.47 (s, 3H), 3.12 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.94, 152.24, 150.95, 135.16, 129.82, 129.78, 129.43, 129.19, 122.33, 120.39, 43.42, 36.39; IR v: 2919, 2851, 2737, 1599, 1495, 1323, 1080, 846, 702, 612 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₆N₆SNa [M+Na]⁺ 347.1055, found 347.1054.

2-(2-甲基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8b):淡黄色固体, 产率77.7%. m.p. 242~244 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.10 (s, 1H), 7.43 (t, J＝7.5 Hz, 1H), 7.40 (d, J＝7.6 Hz, 1H), 7.35 (t, J＝7.5 Hz, 1H), 7.31 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.23 (d, J＝2.5 Hz, 4H), 3.46 (s, 3H), 3.12 (s, 3H), 2.02 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.57, 152.38, 150.71, 136.38, 134.29, 131.57, 130.44, 129.77, 128.69, 127.70, 122.26, 120.54, 43.40, 36.38, 17.77; IR v: 3083, 2919, 2744, 1603, 1510, 1315, 1086, 996, 842, 727 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₉N₆S [M+H]⁺ 339.1392, found 339.1390.

2-(3-甲基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8c):淡黄色固体, 产率89.0%. m.p. 255~257 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.06 (s, 1H), 7.38 (dd, J＝7.8, 2.3 Hz, 1H), 7.31 (d, J＝7.7 Hz, 1H), 7.25 (d, J＝2.3 Hz, 4H), 7.19 (s, 1H), 7.13 (d, J＝7.9 Hz, 1H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H), 2.32 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.97, 152.23, 150.88, 139.39, 135.10, 130.52, 129.58, 129.46, 129.34, 126.25, 122.36, 120.39, 43.41, 36.40, 21.22; IR v: 2957, 2918, 2851, 2735, 1729, 1603, 1488, 1355, 1102, 709 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₈N₆SNa [M+Na]⁺ 361.1212, found 361.1209.

2-(4-甲基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8d):淡黄色固体, 产率80.2%. m.p. 237~239 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.04 (s, 1H), 7.29 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 7.24~7.26 (m, 4H), 7.21 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H), 2.36 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 169.02, 152.20, 151.01, 139.38, 132.57, 130.27, 129.44, 128.87, 122.41, 120.40, 43.40, 36.38, 21.25; IR v: 3088, 2919, 2851, 1604, 1507, 1376, 1323, 1167, 1073, 840 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₈N₆SNa [M+Na]⁺ 361.1212, found 361.1210.

2-(2, 6-二甲基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8e):白色固体, 产率50.9%. m.p. 231~233 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 400 MHz) δ: 14.21 (s, 1H), 7.35 (t, J＝7.5 Hz, 1H), 7.24 (dd, J＝8.2, 5.3 Hz, 6H), 3.47 (s, 3H), 3.12 (s, 3H), 1.97 (s, 6H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 167.91, 152.67, 150.87, 136.48, 132.86, 130.24, 129.03, 127.63, 121.91, 120.78, 43.21, 36.01, 18.12; IR v: 3087, 2917, 2741, 1605, 1509, 1321, 1159, 1094, 965, 783 cm^-1; HRMS calcd for C₁₈H₂₀N₆SNa [M+Na]⁺ 375.1368, found 375.1366.

2-(2-甲氧基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8f):淡黄色固体, 产率77.9%. m.p. 233~235 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.02 (s, 1H), 7.49 (t, J＝8.1 Hz, 1H), 7.42 (d, J＝7.7 Hz, 1H), 7.24~7.27 (m, 4H), 7.15 (dd, J＝8.5, 2.7 Hz, 1H), 7.11 (dd, J＝7.7, 2.6 Hz, 1H), 3.56 (s, 3H), 3.47 (s, 3H), 3.12 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 169.26, 154.97, 151.43, 131.78, 130.92, 128.50, 123.67, 122.73, 121.35, 120.39, 113.46, 56.27, 43.38, 36.36; IR v: 3060, 2901, 2754, 1603, 1506, 1399, 1288, 1161, 1044, 852 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₈N₆OSNa [M+Na]⁺ 377.1161, found 377.1158.

2-(3-甲氧基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8g):橙黄色固体, 产率79.4%. m.p. 235~237 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.07 (s, 1H), 7.40 (td, J＝8.1, 2.7 Hz, 1H), 7.23~7.31 (m, 4H), 7.07 (d, J＝8.1 Hz, 1H), 7.00 (s, 1H), 6.89 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 3.74 (s, 3H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.90, 160.13, 152.25, 150.93, 136.16, 130.54, 129.37, 122.39, 121.23, 120.39, 115.32, 115.28, 55.93, 43.40, 36.37; IR v: 3067, 2921, 2751, 1604, 1490, 1332, 1215, 1158, 1046, 855 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₈N₆OSNa [M+Na]⁺ 377.1161, found 377.1159.

2-(4-甲氧基苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8h):淡黄色固体, 产率87.0%. m.p. 230~231 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.03 (s, 1H), 7.26~7.27 (m, 6H), 7.02~7.06 (m, 2H), 3.81 (s, 3H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 169.22, 159.99, 152.20, 151.11, 130.34, 129.40, 127.70, 122.48, 120.41, 114.93, 55.88, 43.38, 36.36; IR v: 3108, 2926, 2748, 1732, 1603, 1508, 1254, 1097, 1034, 852 cm^-1; HRMS calcd for C₁₇H₁₈N₆OSNa [M+Na]⁺ 377.1161, found 377.1159.

2-(2-氯苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8i):白色固体, 产率79.0%. m.p. 227~228 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.13 (s, 1H), 7.65~7.70 (m, 2H), 7.54~7.59 (m, 2H), 7.24~7.29 (m, 4H), 3.47 (s, 3H), 3.12 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 169.08, 152.51, 150.77, 132.77, 132.33, 132.31, 132.23, 130.75, 128.97, 128.71, 122.11, 120.59, 43.42, 36.40; IR v: 3063, 2901, 2748, 1736, 1602, 1477, 1329, 1075, 968, 843 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅ClN₆SNa [M+Na]⁺ 381.0665, found 381.0662.

2-(3-氯苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8j):白色固体, 产率77.4%. m.p. 232~233 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.12 (s, 1H), 7.60 (t, J＝1.8 Hz, 1H), 7.57~7.58 (m, 1H), 7.51 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 7.33~7.34 (m, 1H), 7.25~7.28 (m, 4H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.89, 152.34, 150.84, 136.46, 133.73, 131.29, 129.96, 129.57, 129.41, 128.20, 122.14, 120.46, 43.41, 36.39; IR v: 3079, 2902, 2748, 1604, 1508, 1481, 1314, 1093, 849, 711 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅ClN₆SNa [M+Na]⁺ 381.0665, found 381.0664.

2-(4-氯苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8k):白色固体, 产率87.7%. m.p. 234~235 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.13 (s, 1H), 7.58 (d, J＝8.2 Hz, 2H), 7.42 (d, J＝8.3 Hz, 2H), 7.26~7.29 (m, 4H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.89, 152.33, 150.91, 134.44, 134.05, 131.14, 129.83, 129.59, 122.17, 120.48, 43.41, 36.40; IR v: 3084, 2921, 2794, 1740, 1603, 1494, 1323, 1238, 1090, 852 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅ClN₆SNa [M+Na]⁺ 381.0665, found 381.0661.

2-(3, 4-二氯苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8l):白色固体, 产率79.7%. m.p. 228~231 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.16 (s, 1H), 7.85 (s, 1H), 7.79 (dd, J＝8.6 Hz, 2.8 Hz, 1H), 7.41 (dd, J＝8.6, 3.0 Hz, 1H), 7.30 (d, J＝2.7 Hz, 4H), 3.49 (s, 3H), 3.14 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.81, 152.39, 150.80, 134.99, 132.77, 131.95, 131.62, 131.57, 129.82, 129.68, 121.99, 120.53, 43.42, 36.40; IR v: 3087, 2922, 2751, 1757, 1508, 1476, 1328, 1092, 1005, 843 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅Cl₂N₆S [M+H]⁺ 393.0456, found 393.0454.

2-(2-溴苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8m):白色固体, 产率69.7%. m.p. 219~221 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.14 (s, 1H), 7.80 (d, J＝8.1, 1H), 7.68 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.59 (t, J＝7.7 Hz, 1H), 7.48 (t, J＝7.7 Hz, 1H), 7.27 (q, J＝8.5 Hz, 4H), 3.47 (s, 3H), 3.12 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.94, 152.47, 150.60, 134.37, 133.90, 132.37, 132.33, 129.53, 128.77, 123.06, 122.18, 120.56, 43.43, 36.41; IR v: 3084, 2901, 1737, 1508, 1476, 1316, 1162, 1065, 843, 727 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅BrN₆S- Na [M+Na]⁺ 425.0160, found 425.0159.

2-(4-溴苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8n):淡黄色固体, 产率79.5%. m.p. 225~226 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.12 (s, 1H), 7.71 (dd, J＝8.6, 2.5 Hz, 2H), 7.35 (d, J＝8.7 Hz, 2H), 7.28 (t, J＝6.6 Hz, 4H), 3.49 (s, 3H), 3.14 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 168.82, 152.33, 150.86, 134.47, 132.79, 131.41, 129.60, 123.06, 122.14, 120.49, 43.41, 36.40; IR v: 3675, 2920, 744, 1741, 1603, 1488, 1315, 1062, 846, 719 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅BrN₆SNa [M+Na]⁺ 425.0160, found 425.0158.

2-(4-氟苯胺基)-5-[4-(3, 3-二甲基三氮烯-1-基)苯基]-1, 3, 4-噻二唑(8o):淡黄色固体, 产率83.8%. m.p. 223~225 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 14.09 (s, 1H), 7.44 (dd, J＝8.7, 4.9 Hz, 2H), 7.35 (t, J＝8.8 Hz, 2H), 7.24~7.28 (m, 4H), 3.48 (s, 3H), 3.13 (s, 3H); ¹³C NMR (DMSO-d₆, 151 MHz) δ: 169.03, 163.31, 161.68, 152.29, 151.01, 131.56, 129.53, 122.25, 120.45, 116.73, 43.40, 36.38; IR ν: 3671, 2921, 2730, 1602, 1512, 1309, 1224, 1005, 839, 605 cm^-1; HRMS calcd for C₁₆H₁₅FN₆S- Na [M+Na]⁺ 365.0961, found 365.0960.

3.3 抗肿瘤活性测试

测试所用的肿瘤细胞:人食管癌细胞(EC109)、人胃癌细胞(MGC803)和人前列腺癌细胞(PC-3)由郑州大学基础医学院药理系提供.所有化合物均以二甲基亚砜(DMSO)溶解配制成初浓度为20 mmol/L的储备液, 于4 ℃冰箱中保存.使用前用培养基稀释成所需浓度, 使DMSO的终含量不超过0.1%.将肿瘤细胞培养于改良的RPMI-1640培养基, 置于37 ℃、体积分数为5% CO₂培养箱中培养, 计数后, 配成细胞悬液.将细胞悬液按每孔100 μL于96孔板中培养24 h后, 将不同浓度的药物加到200 μL培养基中, 培养48 h.取出放在超净台中操作, 每孔加入20 μL 5 g/L的噻唑蓝(MTT)溶液, 继续置于培养箱中培养4 h.取出至实验台, 移除96孔板中培养基, 每孔加入150 μL二甲基亚砜(DMSO)溶解蓝紫色的甲瓒颗粒.摇床混匀10 min后用酶标仪在490 nm处测吸光度值A, 对所得数值处理, 分别计算出达卡巴嗪和各化合物的平均值、标准差和存活率.通过存活率柱状图观察不同浓度药物作用的梯度情况, 用SPSS软件计算每个化合物的IC₅₀.

辅助材料(Supporting Information) 化合物7m, 8a~8o的¹H NMR、¹³C NMR和HRMS谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

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图式 1 1, 3, 4-噻二唑三氮烯类化合物的合成

Scheme 1 Synthesis of 1, 3, 4-thiadiazole triazene compounds

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图式 2 化合物7p和5a的反应

Scheme 2 Reaction of compounds 7p and 5a

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图式 3 1, 3, 4-噻二唑的反应机理

Scheme 3 Reaction mechanism of 1, 3, 4-thiadiazole

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表 1 1, 3, 4-噻二唑三氮烯类化合物的抗癌活性[IC₅₀/(μmol•L^-1)]

Table 1. Anticancer activity of 1, 3, 4-thiadiazole triazene compounds [IC₅₀/(μmol•L^-1)]

Compd.	EC109	MGC803	PC-3
8a	161.1±3.7	37.0±6.2	94.5±0.6
8b	＞300.0	59.6±9.6	232.4±7.0
8c	＞300.0	5.3±0.3	＞300.0
8d	128.2±7.9	113.3±5.5	95.8±0.1
8e	191.2±1.9	99.3±1.1	119.9±3.4
8f	208.8±4.0	6.5±0.7	65.3±4.6
8g	＞300.0	42.3±2.1	109.8±4.6
8h	161.1±2.3	94.7±0.3	73.8±1.4
8i	73.7±6.0	48.2±8.4	47.6±2.3
8j	＞300.0	45.4±0.5	30.6±0.5
8k	218.4±4.3	12.2±2.0	113.3±0.6
8l	113.8±1.9	6.3±0.4	13.5±2.1
8m	166.5±0.8	49.1±2.7	127.3±6.2
8n	187.5±1.3	9.6±0.3	59.0±3.3
8o	＞300.0	109.7±9.1	72.3±5.3
DTIC	108.1±1.2	99.6±4.1	146.4±5.1
5-FU	10.3±0.8	7.2±1.2	25.3±1.8

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142