Citation: Guan Daokun, Sun Shaofeng, Chen Jing, He Zuopeng, Kong Xiangkai, Wang Ningning, Yao Jianwen, Wang Hongbo. Synthesis and Evaluation of Antitumor Activity of Sorafenib Derivatives Possessing Diphenylamine and Thiourea Structures[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2018, 38(6): 1414-1421. doi: 10.6023/cjoc201802005
二苯氨基硫脲类索拉菲尼衍生物的合成及抗肿瘤活性评价
English
Synthesis and Evaluation of Antitumor Activity of Sorafenib Derivatives Possessing Diphenylamine and Thiourea Structures
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Key words:
- B-Raf
- / molecular docking
- / an-titumor activity
- / diphenylamine and thiourea
- / sorafenib derivatives
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Ras/Raf/MEK/ERK信号转导通路在调节细胞周期、细胞的增殖、分化、凋亡和肿瘤的形成过程中发挥重要作用, 而A-Raf、B-Raf和C-Raf是丝氨酸/苏氨酸激酶家族的三个成员, 参与Ras/Raf/MEK/ERK信号转导通路的调节, 是Ras/Raf/MEK/ERK信号转导通路中的关键酶[1, 2]. A-Raf和C-Raf在肿瘤形成过程中很少发生突变, 而B-Raf的突变却普遍存在于多种肿瘤中, 有报道表明, 约11%的结直肠癌、41%的肝细胞癌、50~80%的黑色素瘤、100%的发样细胞白血病均发生了B-Raf的突变[3].其中, 约90%的活化性突变是由于缬氨酸替代谷氨酸引起的(V600E), 导致MEK的磷酸化速率比野生型增加了500倍, 促进了肿瘤细胞的生长和VEGFR的分泌[4].然而, 野生型的A-Raf、B-Raf和C-Raf通过形成同源二聚体或异源二聚体发挥功能, 当二聚体中的一个单体和抑制剂结合后, 另一个单体随之激活, 在这种情况下选择性的B-Raf抑制剂无法发挥作用, 而B-Raf的V600E位点发生突变后, B-Raf抑制剂可以和突变单体结合阻断下游信号的过度激活.因此, 突变型的B-RafV600E成为了肿瘤治疗的理想靶点[5~8].
含有二芳基脲类的索拉菲尼是首个多靶点口服酪氨酸激酶抑制剂, 可以有效地抑制B-Raf、VEGFR-2、PDGFR等多种受体酪氨酸激酶, 属于Ⅱ型Raf抑制剂[9, 10].它通过高效抑制Ras/Raf/MEK/ERK特异性级联磷酸化信号, 减慢细胞增殖的速率.它对分化型甲状腺癌、肾细胞癌、晚期肝细胞癌等有显著的抗肿瘤活性[11~14].虽然索拉菲尼可以减少肿瘤恶化的时间, 但是同时也存在肝毒性的副反应和溶出性质差等缺点, 影响治疗效果[15].为了提高索拉菲尼的抗肿瘤活性同时降低其毒副反应, 各大跨国药企和科研单位对其结构进行了改造.化合物2是由诺华公司对索拉菲尼进行结构改造得到的B-Raf抑制剂, 连接苯并异咪唑和苯环之间的氮原子更易与靶蛋白形成氢键, 具有阻断B-Raf和VEGFR-2活性的能力.它对黑色素瘤的Ⅰ、Ⅱ期试验已经完成, B-Raf突变型总缓解率为16%, B-Raf野生型为13%[16]. Justin等[17]报道了化合物3与B-Raf的DFG-out构象分子对接模型, 分子对接结果表明苯环与喹唑啉酮之间的仲胺与Asp594形成了一个重要的氢键, 使化合物3与构象分子结合更加稳定, 抑制活性增强.对B-RafV600E的IC50值达到了21.4 nmol·L-1.优于阳性对照药索拉菲尼的IC50值120.1 nmol·L-1.因此, 喹唑啉环和苯环之间仲胺的存在对于提高化合物对B-Raf的抑制活性非常重要.为了开发新型的B-Raf抑制剂, 同时提高索拉菲尼的抗肿瘤活性, 本课题组以二苯胺为基础对索拉菲尼进行了结构改造.
本课题组之前对索拉菲尼进行了结构改造, 利用生物电子等排和骨架跃迁原理, 对多靶点抗肿瘤药物索拉菲尼进行了结构改造, 将索拉菲尼结构中的脲基团变换成硫脲基团, 增大了原子半径, 所得目标化合物显示出较好的体外抑制肿瘤细胞增殖的活性[18, 19].笔者在前人的基础上, 保留了硫脲结构, 利用仲胺连接替换了氧连接形成二苯胺结构, 以期使二苯胺结构中的氮原子与靶蛋白形成氢键, 得到对B-RafV600E制活性更好、结构新颖的小分子抑制剂.因此设计合成了17个具有二苯胺结构的索拉菲尼衍生物, 并评价了其体外抗肿瘤活性, 同时运用分子对接的方法对其中活性较好的化合物9j与B-Raf的结合模式进行了模拟.
图 1
1. 结果与讨论
1.1 目标化合物9a~9u的化学合成
以2-吡啶甲酸为起始原料, 通过与氯化亚砜反应得到中间体2a, 再发生甲酯化、氨解反应得到中间体4a和4b, 4a和4b与4-氨基乙酰苯胺反应得到二苯胺基中间体5a、5b.在此步反应中, 我们选择N, N-二甲基甲酰胺(DMF)作为反应溶剂的原因是, 二苯胺中间体5a、5b在DMF的溶解度优于二氯甲烷、氯仿等其它溶剂, 在DMF介质中此反应更易进行, 缩短了反应时间.取代苯基异氰酸酯(8a~8j)是经两步反应制备得到.以取代苯胺为起始原料, 与三乙烯二胺(TED)和CS2反应得到7a~7j, 再与三光气(BTC)反应得到8a~8j.最后, 5a、5b与8a~8j反应生成二苯胺基硫脲类目标化合物.目标化合物的合成路线见Scheme 1.
图式 1
图 2
1.2 生物活性及毒性评价
以索拉菲尼为阳性对照药, 采用噻唑蓝(MTT)法测试目标化合物9a~9q对肿瘤细胞TC116, MDA-MB- 231, PC-3和B16BL6的体外活性研究, 结果如表 1.
表 1
Compd. IC50/(µmol·L-1) HCT116 MDA-MB-231 PC-3 B16BL6 Rat podocyte 9a 20.9±1.4 31.3±3.9 18.1±5.5 46.5±3.5 ND 9b 11.2±1.0 20.1±3.3 8.2±0.8 21.15±5.4 71.5±4.1 9c 24.0±2.7 41.6±4.1 18.9±4.3 55.0±4.2 ND 9d 23.2±0.8 24.8±2.9 17.5±3.6 47.5±2.1 ND 9e 86.0±2.8 >100 23.0±4.6 46.0±1.4 ND 9f 20.9±1.7 25.8±3.1 16.2±3.2 33.5±3.5 ND 9g 7.3±3.6 12.6±2.8 7.2±1.8 23.0±1.4 44.7±1.5 9h 24.3±1.9 27.1±2.7 13.7±1.5 38.7±2.1 ND 9i 16.0±3.1 20.3±3.7 9.8±0.9 80.5±3.5 ND 9j 13.4±3.1 9.8±0.9 7.6±0.9 24.0±4.0 43.5±3.6 9k 8.3±1.2 41.4±0.4 17.2±1.4 77.5±2.9 ND 9l 16.5±3.6 34.5±4.5 24.8±4.4 34.7±1.8 ND 9m 26.5±3.6 34.5±4.5 24.8±4.4 34.7±1.8 ND 9n 8.3±1.1 15.8±3.0 13.4±2.1 39.7±3.2 64.5±3.2 9o 34.8±4.1 >100 >100 >100 ND 9p 22.9±3.3 48.8±2.7 35.1±2.2 69.3±0.8 ND 9q 26.2±3.2 57.9±1.8 13.4±1.5 >100 ND Sorafeinib 8.7±1.1 36.6±2.1 13.2±1.3 39.4±2.2 28.4±1.4 a Values are averages of three independent experiments; b IC50 is the concentration of compound required to inhibit the cell growth by 50% compared to an untreated control; c ND indicates not detection. 实验结果表明:在所有测试的化合物中, 化合物9b、9g和9j对MDA-MB-231, PC-3和B16BL6细胞株的抑制活性均优于阳性对照药索拉菲尼. 9j和9g对MDA-MB-231细胞株的抑制活力分别是阳性对照药的3.75和3倍, 明显优于索拉菲尼. 9b、9g、9j对PC-3细胞株的抑制活力分别是索拉菲尼的1.61、1.83和1.74倍.这3个化合物对B16BL6细胞株的抑制活力均高于阳性对照1.64倍左右, 对HCT116细胞的抑制活力与阳性对照药索拉菲尼相当. 9n对MDA-MB-231细胞的抑制活性是索拉菲尼的2.3倍, 对HCT116、PC-3和B16BL6细胞的抑制活性和索拉菲尼相当.由此可见, 化合物9b、9g、9n和9j值得进行下一步研究.
为了初步评价9b、9g、9n和9j这4个优选化合物的成药性, 我们又用MTT法研究了他们对体外培养的大鼠永生化肾小球足细胞(Rat Podocyte)的毒性作用, 发现9b、9g、9n和9j这四个优选化合物对Rat Podocyte细胞的抑制活性均低于索拉菲尼, 显示低于阳性对照药索拉菲尼的毒性.
1.3 分子对接
PDB:5HI2数据参考文献[20].从Protein Data Bank库里下载B-Raf受体的三维晶体结构(5HI2)的PDB文件, 选取体外活性较好的化合物9j, 利用SYBYL-X 2.0的Docking Suite模块对化合物9j进行结构优化处理与模块分子对接, 对接结果用Pymol进行处理.如图 3所示, 化合物9j可以很好地与B-Raf的DFG-out构象相结合, 9j中的硫脲结构中的两个氮原子和硫原子分别与氨基酸GLU-501和ASP-594铰链区形成氢键, 异丙基酰胺结构中的氮原子与氨基酸残基CYS-532形成氢键作用.末端3-三氟甲基-4-氟取代苯环可以插入氨基酸残基VAL-504、ILE-572、LEU-567、ILE-513形成的亲酯性口袋中, 二苯氨基苯环部分可以直接插入氨基酸LYS-483, LEU-314、PHE-595形成的疏水性口袋中, 使化合物9j与激酶构象结合更加牢固.
图 3
2. 结论
合成了17个新型二苯胺类索拉菲尼衍生物9a~9q, 采用MTT法评价了17个化合物对HTC116, MDA-MB-231, PC-3和B16BL6细胞的体外抗增殖活性.结果表明:二苯胺类化合物9b、9g、9j、9n具有优于阳性对照药索拉菲尼的细胞活性.
利用硫脲结构替换脲结构, 利用仲胺连接替换氧连接, 得到的化合物9b具有优于原型药索拉菲尼的细胞活性.当R2的4-Cl以电负性更强的F (9a/9j)或电负性更弱的Br (9k/9k)、H (9c/9f)取代时活性均降低.当以电负性更低的F (9e/9h)、Cl (9d/9i)替换9a中3-CF3, 以H (9m)替换9b中的3-CF3, 以OCF3 (9q/9p)替换9c/9f中的3-CF3, 化合物的活性均下降.当R1以CH(CH3)2取代9b中的CH3时得到活性更强的9g, 9a~9e、9k、9o、9q, 活性也依次强于9j、9g、9f、9i、9h、9l、9n、9p.
从构效关系上看:利用硫脲结构替换脲结构, 利用仲胺连接替换氧连接, 得到的化合物比原型药索拉菲尼活性更佳; R2的3位以强吸电子基CF3取代时化合物的活性最佳, 吸电子性减小则活性下降; R2的4位以吸电子性适中的Cl取代时活性最佳, 以吸电子性更强或更弱的基团取代则活性降低; R1以CH(CH3)2取代活性优于CH3取代.化合物9b、9g、9j和9n对4种细胞均展示出了较好的抑制活性, 可进一步进行研究.本研究为索拉菲尼衍生物的研究提供了一定的依据, 但部分化合物活性仍弱于阳性对照化合物, 课题组将在本研究的基础上进行进一步结构优化研究.
3. 实验部分
3.1 仪器与试剂
WRS-1B数字熔点仪(上海精密仪器科技有限公司); Jeol Resonance ECZ 400S核磁共振仪; Thermo Scientific Q Exactive高分辨质谱仪; Agilent Technologies 6530 Accurate-Mass Q-TOF LC/M; DMSO-d6 (D, 99.9%)+0.03% TMS (Cambridge Isotope Laboratories, Inc.).中间体化合物8a~8j参考文献[19]合成.实验用的试剂及原料均为分析纯或化学纯.
3.2 实验方法
3.2.1 4-氯-2-吡啶甲酸甲酯(3a)的合成
将112.5 mL氯化亚砜加入250 mL的反应瓶中, 保温在45 ℃下不断搅拌下分批加入2-吡啶甲酸(34 g, 275 mmol), 升温回流反应14 h.停止反应, 降至室温, 加入200 mL甲苯, 减压蒸馏回收氯化亚砜, 得到黄色固液混合物.加入50 mL甲醇, 在室温保温搅拌反应2 h, 抽滤, 中和, 干燥, 得36.9 g浅黄色固体3a, 产率78.5%. m.p. 52~54 ℃(文献值: 51~54 ℃[21]); 1H NMR (DMSO-d6) δ: 8.69 (d, J=5.4 Hz, 1H), 8.07 (d, J=2.1 Hz, 1H), 7.82 (dd, J=5.4, 2.1 Hz, 1H), 3.89 (s, 3H).
3.2.2 N-甲基-4-氯-2-吡啶甲酰胺(4a)的合成
将4-氯-2-吡啶甲酸甲酯(10 g, 58.3 mmol)加入70 mL甲醇中搅拌溶解, 搅拌下冷却至0~5 ℃, 然后不断搅拌下滴加甲胺(5.4 g, 175 mmol)的水溶液(40 mL), 滴加后在0~5 ℃下反应4 h.减压回收溶剂, 残余物加入200 mL乙酸乙酯, 搅拌, 抽滤, 滤液用饱和食盐水洗涤, 无水硫酸钠干燥, 减压浓缩、结晶、抽滤、洗涤、干燥, 得到9.4 g浅黄色结晶4a, 产率94.5%. m.p. 41~42 ℃(文献值: 41~42 ℃[22]); 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.87~8.85 (m, 1H), 8.61 (d, J=5.1 Hz, 1H), 8.01 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.75~7.73 (dd, J=2.4, 5.7 Hz, 1H), 2.82 (d, J=5.1 Hz, 3H).
中间体化合物4b的合成方法参照中间体4a的合成方法制备得到.
N-异丙基-4-氯-2-吡啶甲酰胺(4b):产率89.2%, 白色固体. m.p. 44~46 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 8.63 (dd, J=5.3, 0.6 Hz, 1H), 8.56 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.03 (dd, J=2.2, 0.6 Hz, 1H), 7.78~7.75 (m, 1H), 4.18~4.09 (m, 1H), 1.21 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 162.14, 152.46, 150.44, 145.06, 126.81, 122.44, 41.49, 22.62; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C9H11ClN2NaO [M+Na]+ 221.0452, found 221.0468.
3.2.3 4-(2-(N-甲基甲酰基)-4-吡啶氨基)苯胺(5a)的合成
取4-氨基乙酰苯胺(4.50 g, 30.0 mmol)和中间体4a (5.12 g, 30.0 mmol)于100 mL单口瓶, 升温至125~130 ℃, 搅拌保温反应2 h后将反应液降至室温, 分别加入无水乙醇35 mL和浓盐酸7.5 mL, 升温回流1.5 h, 停止反应.将反应液降至室温, 得到浅黄绿色固体, 向反应物中加入30 mL水溶解, 在45~50 ℃下滴入氨水调节pH 7~8, 磁力搅拌保温反应1.5 h, 加入400 mL乙酸乙酯和100 mL饱和食盐水, 有机相用饱和食盐水洗三次, 无水硫酸钠干燥, 减压浓缩至干, 得到7.5 g灰色固体5a, 产率67.6%, m.p. 162~165 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 2.95 (d, J=5.0 Hz, 3H), 3.69 (br s, 2H), 6.65 (d, J=8.3 Hz, 2H), 6.71 (dd, J=5.4, 1.6 Hz, 1H), 6.91~6.70 (m, 3H), 7.66 (s, 1H), 8.06 (d, J=5.6 Hz, 1H), 8.10 (br s, 1H).
中间体化合物5b参照化合物5a的合成方法制备得到.
4-(3-氨基苯氧基)-N-异丙基-2-吡啶甲酰胺(5b):产率65.3%.黄色固体, m.p. 92~94 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 1.25 (d, J=6.6 Hz, 6H), 3.67 (br s, 2H), 4.19~4.27 (m, 1H), 6.37 (s, 1H), 6.42 (d, J=8.0 Hz, 1H), 6.54 (d, J=8.0 Hz, 1H), 6.94 (dd, J=5.6, 2.4 Hz, 1H), 7.14 (t, J=8.0 Hz, 1H), 7.72 (d, J=2.3 Hz, 1H), 7.93 (br d, 1H), 8.34 (d, J=5.6 Hz, 1H).
3.2.4 4-{4-[3-[3-三氟甲基-4-氟苯基]硫脲基]-苯氨基}-N-甲基吡啶-2-甲酰胺(9a)的合成
将4-(2-(N-甲基甲酰基)-4-吡啶氨基)苯胺(5a, 0.55 g, 2.28 mmol)加入100 mL三口反应瓶中, 加DMF 15 mL搅拌溶解, 冰浴降温至0 ℃, 缓慢滴加3-三氟甲基- 4-氟苯异硫氰酸酯(8a, 0.51 g, 2.28 mmol)的DMF溶液6 mL, 0~2 ℃反应1.5 h, 撤去冰浴后室温反应约6 h, 加200 mL乙酸乙酯和100 mL饱和食盐水, 有机相用饱和食盐水洗两次, 无水硫酸钠干燥, 减压浓缩至干, 干燥得到0.42 g 1-(3-三氟甲基-4-氟苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9a), 产率50.8%.黄色粉末状固体, m.p. 174~176 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.03 (s, 1H), 9.91 (s, 1H), 9.09 (s, 1H), 8.62~8.65 (m, 1H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.96 (dd, J=3.0, 6.5 Hz, 1H), 7.81 (d, J=4.1 Hz, 1H), 7.60 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.49 (d, J=9.0 Hz, 1H), 7.46 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.23 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.04 (m, 1H), 2.81 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.60, 165.21, 152.17, 151.46, 149.47, 137.61, 137.03, 134.64, 131.12, 131.03, 127.76, 125.93, 124.38, 123.03, 121.55, 117.66, 117.44, 116.41, 110.79, 107.37, 26.42; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C21H18F4N5OS [M+H]+ 464.1163, found 464.1166.
目标化合物9b~9u参照化合物9a的合成方法制备得到.
1-(3-三氟甲基-4-氯苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9b):产率51.6%.类白色固体, m.p. 177~179 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.09 (s, 1H, NHCS), 10.04 (s, 1H), 9.08 (s, 1H), 8.62~8.65 (m, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 8.11 (d, J=2.5 Hz, 1H), 7.83 (dd, J=2.4, 8.7 Hz, 1H), 7.67 (d, J=8.7 Hz, 1H), 7.60 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.45 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=2.5, 5.7 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.23, 165.22, 152.12, 149.52, 139.86, 137.68, 134.56, 131.98, 129.01, 126.84, 126.53, 125.89, 125.53, 124.63, 122.96, 122.90, 121.91, 121.52, 110.80, 107.38, 26.43; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C21H18ClF3N5OS [M+H]+ 480.0867, found 480.0869.
1-(3-三氟甲基苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9c):产率62.6%.类白色粉末状固体, m.p. 172~175 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.02 (s, 1H), 9.99 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.64 (d, J=4.7 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 7.99 (s, 1H), 7.79 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.60~7.65 (m, 2H), 7.48 (s, 1H), 7.46 (s, 2H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=2.4, 5.7 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.31, 165.24, 152.17, 151.49, 149.51, 141.11, 137.53, 134.76, 129.95, 129.63, 129.32, 127.85, 125.99, 125.81, 123.28, 121.54, 121.04, 120.37, 110.76, 107.38, 26.43; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C21H19F3N5OS [M+H]+ 446.1257, found 446.1258.
1-(3-氯-4-氟苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9d):产率55.8%.黄色粉末状固体, m.p. 166~168 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.92 (s, 1H), 9.81 (s, 1H), 9.06 (s, 1H), 8.63 (d, J=4.8 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.79 (dd, J=6.8, 2.5 Hz, 1H), 7.59 (d, J=2.2 Hz, 1H), 7.47 (dd, J=2.8, 4.7 Hz, 2H), 7.42 (d, J=4.6 Hz, 1H), 7.38 (d, J=8.9 Hz, 1H), 7.24 (dd, J=9.0, 3.0 Hz, 2H), 7.01 (dd, J=5.4, 1.8 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.47, 165.21, 152.20, 151.45, 149.48, 137.46, 137.34, 134.84, 126.41, 125.87, 125.24, 125.17, 121.53, 119.27, 119.08, 117.02, 116.81, 110.75, 107.35, 26.43; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C20H18ClFN5OS [M+H]+430.0899, found 430.0900.
1-(3, 4-二氟苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9e):产率53.9%.灰色粉末状固体, m.p. 180~182 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.87 (d, 2H), 9.06 (s, 1H), 8.63 (s, J=4.7 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 7.71~7.74 (m, 1H), 7.59 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.45 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.41~7.44 (m, 1H), 7.25 (d, J=9.0 Hz, 1H), 7.21 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.01 (dd, J=6.0, 2.5 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.37, 165.23, 165.21, 152.19, 152.18, 151.48, 149.50, 148.00, 137.45, 134.87, 125.86, 121.51, 120.95, 117.51, 117.33, 113.79, 113.59, 110.75, 107.34, 26.43; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C20H18F2N5OS [M+H]+414.1195, found 414.1195.
1-(3-三氟甲基苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9f):产率55.8%.淡黄色粉末状固体, m.p. 170~172 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.02 (s, 1H), 9.98 (s, 1H), 9.08 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.98 (s, 1H), 7.79 (d, J=8.3 Hz, 1H), 7.58~7.62 (m, 2H), 7.45~7.48 (m, J=8.7 Hz, 3H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 4.08 (d, J=8.3 Hz, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.31, 163.60, 151.45, 149.41, 141.11, 137.49, 134.80, 129.95, 129.63, 129.32, 129.00, 127.84, 125.99, 125.81, 123.28, 121.57, 121.04, 121.00, 120.36, 120.32, 110.91, 107.32, 22.80; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C23H23F3N5OS [M+H]+ 474.1570, found 474.1567.
1-(4-氯-3-三氟甲基苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9g):产率49.1%.类白色粉末状固体, m.p. 186~189 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO- d6) δ: 10.10 (s, 1H), 10.04 (s, 1H), 9.09 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H, 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 8.11 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.82~7.85 (m, 1H), 7.69~7.59 (m, 2H), 7.46 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.23 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=5.7, 2.4 Hz, 1H), 4.09 (d, J=7.4 Hz, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.24, 163.59, 152.21, 151.44, 149.40, 139.86, 137.65, 134.60, 131.98, 128.99, 126.85, 126.55, 126.24, 125.88, 125.53, 124.63, 122.94, 121.91, 121.55, 110.95, 107.33, 41.14, 22.80; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C23H22ClF3N5OS [M+H]+ 508.1180, found 508.1180.
1-(3, 4-二氟苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9h):产率66.9%.黄色粉末状固体, m.p. 184~186 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.89 (s, 1H), 9.85 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.71~7.75 (m, 1H), 7.59 (d, J=2.5 Hz, 1H), 7.48 (m, 2H), 7.40 (d, J=2.8 Hz, 1H), 7.28 – 7.23 (m, 1H), 7.23 (m, 2H), 7.01 (dd, J=5.7, 2.4 Hz, 1H), 4.08 (m, J=6.6 Hz, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.37, 152.27, 151.45, 150.43, 149.40, 148.00, 145.70, 145.57, 137.42, 137.05, 134.91, 125.86, 121.55, 120.94, 117.50, 117.33, 113.78, 113.58, 110.90, 107.28, 41.14, 22.80; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C22H22F2N5OS [M+H]+ 442.1508, found 442.1507.
1-(3-氯-4-氟苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9i):产率46.7%.黄色粉末状固体, m.p. 168~171 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.29 (s, 1H), 10.22 (s, 1H), 9.12 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.28 (s, 2H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.79 (s, 1H), 7.61 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.45 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.24 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.03 (dd, J=5.7, 1.8 Hz, 1H), 4.03~4.12 (m, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.28, 163.56, 152.15, 151.44, 149.40, 142.50, 137.91, 134.25, 130.98, 130.65, 130.33, 130.00, 126.04, 125.15, 124.03, 122.44, 121.54, 117.27, 111.01, 107.37, 41.14, 22.79; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C22H22ClFN5OS [M+H]+ 458.1208, found 458.1211.
1-(3-三氟甲基-4-氟苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9j):产率61.4%.棕色固体, m.p. 173~177 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.02 (s, 1H), 9.89 (s, 1H), 9.08 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.95 (dd, J=6.5, 3.0 Hz, 1H), 7.80~7.84 (m, 1H), 7.60 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.49 (d, J=10.1 Hz, 1H), 7.01~7.46 (m, 2H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=5.7, 2.4 Hz, 1H), 4.13(m, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.23, 165.93, 152.15, 151.30, 149.43, 139.86, 137.64, 134.59, 131.97, 128.97, 126.86, 126.55, 125.88, 125.54, 125.53, 124.63, 122.93, 121.91, 121.53, 110.94, 107.26, 23.28, 6.31; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C23H21- F4N5NaOS [M+Na]+ 514.1295, found 514.1285.
1-(3-三氟甲基-4-溴苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9k):产率50.7%.类白色粉末状固体, m.p. 179~181 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.10 (s, 1H), 10.04 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.61~8.63 (m, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 8.10 (d, J=2.5 Hz, 1H), 7.82 (d, J=8.7 Hz, 1H), 7.74 (dd, J=2.4, 8.7 Hz, 1H), 7.59 (d, J=2.3 Hz, 1H, 7.45 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.15, 165.22, 152.12, 151.50, 149.52, 140.33, 137.67, 135.38, 134.56, 128.97, 128.65, 128.35, 125.87, 124.73, 123.17, 123.11, 121.51, 113.21, 110.80, 107.38, 26.43; HRMS (positive- ESIMS) calcd for C21H18BrF3N5OS [M+H]+ 524.0362, found 524.0362.
1-(3-三氟甲基-4-溴苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9l):产77.0%.类白色粉末状固体, m.p. 176~178 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.12 (s, 1H), 10.06 (s, 1H), 9.09 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 8.11 (d, J=2.5 Hz, 1H), 7.82 (d, J=8.7 Hz, 1H), 7.75 (dd, J=, 2.4, 8.7 Hz, 1H), 7.60 (t, J=2.5 Hz, 1H), 7.46 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.22 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.02 (dd, J=2.4, 5.7 Hz, 1H), 4.01~4.13 (m, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.14, 163.59, 152.20, 151.46, 149.42, 140.33, 137.64, 135.37, 134.60, 128.93, 128.66, 128.36, 125.86, 123.14, 122.45, 122.02, 121.54, 120.63, 113.20, 110.95, 107.33, 41.14, 22.80; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C23H22BrF3N5OS [M+H]+ 552.0675, found 552.0670.
1-(4-氯苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9m):产率60.3%.灰色粉末状固体, m.p. 183~186 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.87 (s, 1H), 9.85 (s, 1H), 9.06 (s, 1H), 8.64 (d, J=4.8 Hz, 1H), 8.21 (d, J=6.0 Hz, 1H), 7.59 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.55 (s, 1H), 7.53 (s, 1H), 7.48 (s, 1H), 7.46 (s, 1H), 7.38 (dd, J=8.9, 2.5 Hz, 2H), 7.20 (d, J=8.7 Hz, 2H), 7.04 (dd, J=5.4, 2.4 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.20, 165.22, 152.25, 151.43, 149.46, 139.11, 137.28, 135.07, 128.87, 128.78, 128.73, 125.81, 125.71, 121.54, 110.72, 107.34, 60.29, 26.44, 21.29, 14.62; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C20H19ClN5OS [M+ H]+ 412.0994, found 412.0991.
1-(3, 5-双三氟甲基苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9n):产率59.5%.类白色固体, m.p. 172~175 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.93 (s, 1H), 9.83 (s, 1H), 9.10 (s, 1H), 8.33 (d, J=8.3 Hz, 1H), 8.21 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.78 (dd, J=6.8, 2.4 Hz, 1H), 7.58 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.46 (s, 1H), 7.43 (s, 1H), 7.41~7.46 (m, 1H), 7.37 (d, J=8.9 Hz, 1H), 7.19~7.22 (m, 2H), 7.00 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 4.02~4.11 (m, 1H), 1.17 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.46, 163.48, 155.88, 153.45, 152.36, 137.38, 137.34, 134.94, 134.94, 126.37, 125.84, 125.84, 125.22, 125.15, 121.61, 121.61, 119.25, 119.06, 117.04, 116.82, 110.88, 107.29, 41.16, 22.80; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C24H22F6N5OS [M+H]+ 542.1444, found 542.1444.
1-(3, 5-双三氟甲基苯基)-3-{4-[2-(甲基氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9o):产率56.1%.浅灰色粉末状固体, m.p. 196~198 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO- d6) δ: 10.28 (s, 1H), 10.21 (s, 1H), 9.10 (s, 1H), 8.64 (q, J=4.8 Hz, 1H), 8.29 (s, 2H), 8.23 (d, J=5.6 Hz, 1H), 7.79 (s, 1H), 7.61 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.43~7.48 (m, 2H), 7.22~7.27 (m, 2H), 7.03 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.29, 165.21, 152.05, 151.51, 149.53, 142.50, 137.96, 134.21, 130.65, 130.32, 130.00, 127.87, 126.05, 125.15, 124.07, 124.02, 122.44, 121.50, 117.24, 110.87, 107.43, 26.42; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C22H18F6N5OS [M+H]+514.1131, found 514.1129.
1-(4-三氟甲氧基苯基)-3-{4-[2-(异丙氨甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9p):产率64.4%.淡黄色粉末状固体, m.p. 174~176 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 9.91 (s, 1H), 9.88 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.32 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.22 (d, J=5.6 Hz, 1H), 7.59~7.65 (m, 2H), 7.60 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.48 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.33 (d, J=8.3 Hz, 2H), 7.21 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.01 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 4.04~4.13 (m, 1H), 1.18 (d, J=6.6 Hz, 6H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.34, 163.59, 152.32, 151.41, 149.36, 145.07, 145.06, 145.04, 145.02, 139.38, 137.29, 135.07, 125.71, 124.49, 121.94, 121.65, 121.58, 119.40, 116.85, 110.87, 107.28, 41.14, 22.79; HRMS (positive-ESIMS) calcd for C23H23F3N5O2S [M+H]+ 490.1519, found 490.1517.
1-(4-三氟甲氧基苯基)-3-{4-[2-(甲胺基甲酰基)吡啶-4-氨基]苯基}硫脲(9q):产率69.0%.土黄色粉末状固体, m.p. 178~180 ℃; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 10.16 (s, 1H), 10.14 (s, 1H), 9.09 (s, 1H), 8.62~8.66 (m, 1H), 8.21 (d, J=5.7 Hz, 1H), 7.68 (d, J=2.1 Hz, 1H), 7.66 (d, J=2.1 Hz, 1H), 7.59 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.51 (d, J=8.9 Hz, 2H), 7.35 (s, 1H), 7.32 (s, 1H), 7.23 (m, 2H), 7.02 (dd, J=5.7, 2.5 Hz, 1H), 2.80 (d, J=4.9 Hz, 3H); 13C NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ: 180.22, 165.22, 152.27, 151.42, 149.44, 144.95, 139.38, 137.22, 135.11, 125.52, 125.45, 125.40, 124.24, 122.42, 121.63, 121.52, 120.62, 119.40, 110.68, 107.35, 26.42; HRMS (positive- ESIMS) calcd for C21H18F3N5NaO2S [M+Na]+ 484.1026,found 484.1020.
3.2.5 生物活性测试
17个新化合物的体外抗肿瘤活性评价使用噻唑蓝(MTT)法进行.将细胞接种到96孔培养板中(每孔接种4×103个细胞), 放入37 ℃恒温培养箱培养24 h使细胞贴壁, 24 h后将培养液吸出, 加入含有不同浓度新化合物或阳性药的培养液, 每株细胞的每个药物浓度设置3个平行孔, 对照孔加入等体积的DMSO, 将细胞重新放回培养箱中培养72 h, 72 h后用MTT检测肿瘤细胞活力, 计算每个化合物对各细胞系的抑制率, 使用Microsoft Excel 2010中的EXP法预测IC50值.随后, 用Rat Podocyte细胞系检测优选化合物的毒性, 对化合物的成药性进行初步的评价.
辅助材料(Supporting Information) 部分中间体及最终产物的氢谱、碳谱和高分辨图谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.
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表 1 9a~9q的体外抗肿瘤活性
Table 1. The anti-proliferation activities of 9a~9q
Compd. IC50/(µmol·L-1) HCT116 MDA-MB-231 PC-3 B16BL6 Rat podocyte 9a 20.9±1.4 31.3±3.9 18.1±5.5 46.5±3.5 ND 9b 11.2±1.0 20.1±3.3 8.2±0.8 21.15±5.4 71.5±4.1 9c 24.0±2.7 41.6±4.1 18.9±4.3 55.0±4.2 ND 9d 23.2±0.8 24.8±2.9 17.5±3.6 47.5±2.1 ND 9e 86.0±2.8 >100 23.0±4.6 46.0±1.4 ND 9f 20.9±1.7 25.8±3.1 16.2±3.2 33.5±3.5 ND 9g 7.3±3.6 12.6±2.8 7.2±1.8 23.0±1.4 44.7±1.5 9h 24.3±1.9 27.1±2.7 13.7±1.5 38.7±2.1 ND 9i 16.0±3.1 20.3±3.7 9.8±0.9 80.5±3.5 ND 9j 13.4±3.1 9.8±0.9 7.6±0.9 24.0±4.0 43.5±3.6 9k 8.3±1.2 41.4±0.4 17.2±1.4 77.5±2.9 ND 9l 16.5±3.6 34.5±4.5 24.8±4.4 34.7±1.8 ND 9m 26.5±3.6 34.5±4.5 24.8±4.4 34.7±1.8 ND 9n 8.3±1.1 15.8±3.0 13.4±2.1 39.7±3.2 64.5±3.2 9o 34.8±4.1 >100 >100 >100 ND 9p 22.9±3.3 48.8±2.7 35.1±2.2 69.3±0.8 ND 9q 26.2±3.2 57.9±1.8 13.4±1.5 >100 ND Sorafeinib 8.7±1.1 36.6±2.1 13.2±1.3 39.4±2.2 28.4±1.4 a Values are averages of three independent experiments; b IC50 is the concentration of compound required to inhibit the cell growth by 50% compared to an untreated control; c ND indicates not detection. -
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