新型異噁唑-三氟甲基螺環(huán)氧化吲哚類化合物的合成及其抗白血病活性

潘博文, 韓曉雪， 石 洋, 田又平*, 劉雄利

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

“多樣性導向合成”(DOS)概念由哈佛大學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)多樣性導向合成策略合成新的生物活性相關骨架雜化分子是藥物化學的一個重要課題。[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，吸引了藥物化學工作者的廣泛關注;(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報道的異噁唑-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)制領域具有重要的潛在價值。

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]，在有機堿三乙胺的催化作用下，發(fā)生Michael加成環(huán)化反應，得到了12個未見文獻報道的異噁唑-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, 其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，通過單晶進一步進行了確定化合物3e的相對構型。該類骨架化合物含有連續(xù)4個立體中心，其中包含一個螺環(huán)季碳中心，可以為后續(xù)生物活性評價提供化合物源。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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

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2 d(TLC檢測)。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 結果與討論

2.1 合成

對底物通過擴展，該反應活性較高，TLC檢測2 d基本能反應完全, 目標化合物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，產(chǎn)率較高，可能因為原料的溶解性較好, 溶解性較差的底物后續(xù)可以適當增加溶劑量提高產(chǎn)率。

2.2 化合物3e的單晶制備

在無水乙醇溶劑中對化合物3e進行了單晶培養(yǎng)，分析確證白色晶體3e(CCDC: 2104259)的結構。圖1為化合物3e的單晶結構圖。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 反應機理

基于文獻[20-22]報道，推測該反應可能機理如下圖2所示：靛紅衍生的三氟甲基亞胺1在有機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, 獲得目標產(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K562的體外抗腫瘤活性，陽性對照藥順鉑IC50為23.1 μmol·L-1。由表1可見，化合物3c,3d,3h和3i對K562具有一定的抑制活性, 由于在已有的12個抗腫瘤體外活性數(shù)據(jù)中，很難總結出抗腫瘤的構效關系，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化合物進一步研究。

表1 3a～3l的體外抗腫瘤活性

合成了12個未見文獻報道的異噁唑-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,其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，通過單晶進行了確定化合物3e的相對構型?；诠餐姆磻獧C理，其它產(chǎn)物的相對構型依此類推。該類化合物含連續(xù)4個立體中心，其中包含一個螺環(huán)季碳中心，可以為后續(xù)生物活性篩選提供物質基礎。采用MTT法研究了3a～3l對人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結果表明,化合物3c,3d,3h和3i對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化合物進一步研究。