1,2-苯并噻嗪杂环衍生物及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 1,2-苯并噻嗪杂环衍生物及其制备方法与应用 (1, 2-benzothiazine heterocyclic derivative and preparation method and application thereof ) 是由 赵小美 王新 汲霞 张华� 董俊泽 宿正文 于 2021-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于药物化学技术领域,具体涉及一种1,2-苯并噻嗪杂环衍生物,其结构式为式I或式II：通过在1,2-苯并噻嗪环的C-3位引入噻(噁)二唑环,使其具有较好抗肿瘤活性,减少了不良反应的发生；本发明同时提供其制备方法与应用。本发明通过在1,2-苯并噻嗪环的C-3位引入噻(噁)二唑环,得到的1,2-苯并噻嗪杂环衍生物具有较好抗肿瘤活性,能够作为抗肿瘤药物使用,在治疗肿瘤方面具有更广阔的研究前景。(The invention belongs to the technical field of pharmaceutical chemistry, and particularly relates to a 1, 2-benzothiazine heterocyclic derivative, which has a structural formula shown as a formula I or a formula II:)
技术领域
本发明属于药物化学技术领域，具体涉及一种1,2-苯并噻嗪杂环衍生物及其制备方法与应用。
背景技术
吡罗昔康，其化学式如下，具有镇痛、抗炎及解热作用。该药物属于非甾体抗炎药，其母核为1,2-苯并噻嗪环。吡罗昔康通过抑制环氧酶的活性，使前列腺素的合成减少，抑制白细胞的趋化性和溶酶体的释放，从而发挥其药理作用。该药物选择性的抑制COX-2的活性，其不良反应主要表现为胃肠道反应，食物也可降低该药物吸收的速度。
如何提高吡罗昔康中1,2-苯并噻嗪环的抗肿瘤活性，减少抗肿瘤药物的不良反应，使得该药物的临床应用更加广泛，目前还未发现相关文献或专利进行报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1,2-苯并噻嗪杂环衍生物，通过在1,2-苯并噻嗪环的C-3位引入噻(噁)二唑环，使其具有较好抗肿瘤活性，减少了不良反应的发生；本发明同时提供其制备方法与应用。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
本发明所述的1,2-苯并噻嗪杂环衍生物，其结构式为式I或式II：
其中式I为4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物(吡罗昔康噻二唑)，式II为4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物(吡罗昔康噁二唑)。
本发明所述的1,2-苯并噻嗪杂环衍生物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物、水合肼和溶剂混合，回流反应，制得4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物；
(2)方法一：在碱性条件下，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳反应，制得4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐；4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐与溶剂反应，重结晶，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物；
方法二：在碱性条件下，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳反应，重结晶，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物。
其中：
步骤(1)中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物与水合肼的摩尔比为1:3～10，其中水合肼的浓度为80～85wt.％。
步骤(1)中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物与溶剂的用量比为1:2～10，其中4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物以g计，溶剂以ml计；所述的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或冰醋酸中的一种或多种混合；回流反应时间为8～16h。
步骤(2)中，所述的碱性条件为氢氧化钾与溶剂形成的混合溶液，其中氢氧化钾与溶剂的用量比为6～10:135～150，氢氧化钾以g计，溶剂以ml计，所述的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或冰醋酸中的一种或多种混合。
步骤(2)的方法一中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳的摩尔比为1:1.5～3；4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳先在0～5℃下反应1～2h，再升温至室温反应6～12h。
步骤(2)的方法一中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐与溶剂的用量比为1:2～10，其中4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐以g计，溶剂以ml计；所述的溶剂为浓硫酸、三氯氧磷或多聚磷酸中的一种或多种混合。
步骤(2)的方法一中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐与溶剂先在0～5℃下反应1～2h，再升温至室温反应6～12h。
步骤(2)的方法二中，4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳的摩尔比为1:1.5～3；4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物与二硫化碳先在室温下反应8～10h，再回流反应6～12h。
具体地，本发明所述的4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物的制备过程如下：
将4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物(吡罗昔康甲基物)、水合肼溶液、溶剂加入至三口瓶中，加热回流反应，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，加入无水乙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，鼓风干燥，得黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物(吡罗昔康酰肼)。
称取氢氧化钾溶于溶剂中，完全溶解后，加入吡罗昔康酰肼，冰浴降温至0℃左右，控制温度(0～5℃)，恒压滴液漏斗滴加二硫化碳，滴加结束后，自然升温至室温，反应，利用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，回流反应结束后，自然冷却至室温，调节pH值至2～3，过滤，用乙醇作为溶剂进行重结晶，鼓风干燥，得目标化合物4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物(吡罗昔康噁二唑)，淡黄色粉末。其反应过程如下：
具体地，本发明所述的4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物的制备过程如下：
将4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物(吡罗昔康甲基物)、水合肼溶液、甲醇加入至三口瓶中，加热回流反应，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，再加入无水乙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，鼓风干燥，得到黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物(吡罗昔康酰肼)。
取氢氧化钾溶于无水乙醇中，完全溶解后，加入吡罗昔康酰肼，冰浴降温至0℃左右，控制温度0～5℃，滴加二硫化碳，滴加结束后，0～5℃下冰浴反应1～2h，自然升温至室温，反应6～12h，采用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，反应结束后，过滤，干燥，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐(吡罗昔康的钾盐)。
取浓硫酸冰浴降温至0℃，控温0～5℃之间，分批加入吡罗昔康的钾盐，维持温度0～5℃反应1～2h后，自然升至室温，反应6～12h。将反应液倒入冰水中，调节反应液的pH值至5，静置，过滤，产物用无水乙醇进行重结晶，得到目标化合物4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物(吡罗昔康噻二唑)。其反应过程如下：
本发明所述的1,2-苯并噻嗪杂环衍生物的应用：将1,2-苯并噻嗪杂环衍生物作为抗肿瘤药物使用。
本发明的有益效果如下：
本发明先将4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物与水合肼回流反应，制得4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物；4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物再与二硫化碳反应，制得4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐；最后4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物钾盐与溶剂反应，经重结晶得到1,2-苯并噻嗪杂环衍生物。本发明得到的化合物以1,2-苯并噻嗪环作为母核，在其C-3位上引入噻(噁)二唑环，噻(噁)二唑环能够与1,2-苯并噻嗪环形成更大的共轭体系，一定程度上降低了母核的电子云密度，有利于化合物电荷的分散和稳定，使其具有较好抗肿瘤活性。另外，噻(噁)二唑环的引入能够提高配体与靶点结合的强度，取代基团的空间结构大小能够与靶点的结构形成互补，类似“锁”和“钥匙”，提高两者的结合能力，发挥作用。
本发明通过在1,2-苯并噻嗪环的C-3位引入噻(噁)二唑环，得到的1,2-苯并噻嗪杂环衍生物具有较好抗肿瘤活性，能够作为抗肿瘤药物使用，在治疗肿瘤方面具有更广阔的研究前景。
附图说明
图1为本发明4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物的核磁氢谱图；
图2为本发明4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物的核磁氢谱图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
将26.880g 4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物、18mL80wt.％的水合肼溶液、110mL无水乙醇加入至250mL三口瓶中，加热回流反应12h，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，再加入40mL无水乙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，并于50℃下鼓风干燥，得黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物23.044g，收率为85.73％。
称取氢氧化钾6g(0.087mol)溶于150mL无水乙醇中，完全溶解后，加入15g(0.055mol)4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物，冰浴降温至0℃左右，控制温度0～5℃，用恒压滴液漏斗滴加6mL浓度为1.26g/ml的二硫化碳，滴加结束后，自然升至室温，反应9h，利用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，再回流反应9h结束后，自然冷却至室温，调节pH值至2～3，过滤，用乙醇作为溶剂进行重结晶，60℃鼓风干燥，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物12.5g，淡黄色粉末，收率72.09％。其核磁氢谱图如图1所示，氢谱数据如下：1H-NMR(DMSO-d6，400MHz)2.95(s，3H，-CH3)，7.65～7.89(m，4H，Ph-H)，12.78(s，1H，-OH)。
实施例2
将40.064g 4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物、28mL80wt.％的水合肼溶液、160mL甲醇加入至250mL三口瓶中，加热回流反应12h，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，再加入60mL无水乙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，并于50℃下鼓风干燥，得黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物33.714g，收率为84.15％。
取10g(0.146mol)氢氧化钾溶于135mL无水乙醇中，完全溶解后，加入26.9g(0.1mol)4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物，冰浴降温至0℃左右，控制温度0～5℃，缓慢滴加9mL浓度为1.26g/ml的二硫化碳，滴加结束后，0～5℃下冰浴反应1h，自然升至室温，反应6h，采用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，反应结束后，过滤，干燥，得吡罗昔康的钾盐36.6g，收率为95％。
取50mL浓硫酸冰浴降温至0℃，控温0～5℃之间，分批加入10g(0.026mol)吡罗昔康的钾盐，维持温度0～5℃反应1h后，自然升温至室温，反应6h。将反应液倒入冰水中，调节反应液的pH值至5，静置，过滤，产物用无水乙醇进行重结晶，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物7.7g，收率91％。其核磁氢谱图如图2所示，谱数据如下：1H-NMR(DMSO-d6，400MHz)2.95(s，3H，-CH3)，7.64～7.95(m，4H，Ph-H)，10.63(s，1H，-SH)，12.90(s，1H，-OH)。
实施例3
将26.880g 4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物、25mL80wt.％的水合肼溶液、150mL正丙醇加入至250mL三口瓶中，加热回流反应12h，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，再加入50mL正丙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，并于50℃下鼓风干燥，得黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物23.453g，收率为87.25％。
称取氢氧化钾6g(0.087mol)溶于145mL正丙醇中，完全溶解后，加入15g(0.055mol)4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物，冰浴降温至0℃左右，控制温度0～5℃，用恒压滴液漏斗滴加9mL浓度为1.26g/ml的二硫化碳，滴加结束后，自然升至室温，反应8h，利用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，再回流反应10h结束后，自然冷却至室温，调节pH值至2～3，过滤，用乙醇作为溶剂进行重结晶，60℃鼓风干燥，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)-1,1-二氧化物12.9g，淡黄色粉末，收率74.39％。
实施例4
将40.064g 4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-羧酸甲酯-1,1-二氧化物、30mL85wt.％的水合肼溶液、220mL冰醋酸加入至500mL三口瓶中，加热回流反应10h，得黄色澄清溶液；减压蒸除溶剂，得浅黄色的黏稠状物质，再加入60mL无水乙醇，并加热使其完全溶解，自然冷却，过滤，收集滤饼，并于50℃下鼓风干燥，得黄色固体4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物34.021g，收率为84.92％。
取10g(0.146mol)氢氧化钾溶于135mL无水乙醇中，完全溶解后，加入26.9g(0.1mol)4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-甲酰肼-1,1-二氧化物，冰浴降温至0℃左右，控制温度0～5℃，缓慢滴加15mL浓度为1.26g/ml的二硫化碳，滴加结束后，0～5℃下冰浴反应2h，自然升至室温，反应8h，采用TLC检测(用于判断反应是否充分进行)，反应结束后，过滤，干燥，得吡罗昔康的钾盐36.8g，收率为95.7％。
取80mL三氯氧磷冰浴降温至0℃，控温0～5℃之间，分批加入10g(0.026mol)吡罗昔康的钾盐，维持温度0～5℃反应1h后，自然升温至室温，反应8h。将反应液倒入冰水中，调节反应液的pH值至5，静置，过滤，产物用无水乙醇进行重结晶，得到4-羟基-2-甲基-2H-1,2-苯并噻嗪-3-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-1,1-二氧化物7.8g，收率92.18％。
本发明对目标化合物作了抗肿瘤活性的实验，具体方法如下：
取对数生长期的L1210、Capan-1细胞，以8000/孔的细胞数接种于96孔板(90μL/孔)，培养24h后，加入不同浓度的目标化合物，10μL/孔(1.25，2.5，5.0，10，20，50μM/L)，分别培养24、48和72h后加入1mg/mL的MTT溶液。继续培养4h后弃上清，每孔加入100μL DMSO，振荡15min溶解，用酶标仪在570nm处检测OD值，按下列公式计算细胞抑制率，实验重复三次。细胞增殖抑制率的计算方法如下式：
通过实验获得OD570值计算出相应的细胞抑制率，再使用SPSS 20.0软件计算出各目标化合物对L1210、Capan-1细胞株的IC50值，数据如表1。
表1抗肿瘤活性实验结果
*:表示p<0.05。
实验结果表明，本发明目标化合物的IC50＜10μmol·L-1，噻(噁)二唑环的引入，对提高该类化合物的抗肿瘤活性有一定的作用。噻(噁)二唑环的引入后，能够与1,2-苯并噻嗪环形成更大的共轭体系，以至于在一定程度上降低母核电子云密度，有利于化合物电荷的分散而稳定有关。另外，噻(噁)二唑环的引入会提高配体与靶点结合的强度，取代基团的空间结构大小能够与靶点的结构形成互补，提高两者的结合能力，发挥作用。
通过在1,2-苯并噻嗪环的C-3位引入噻(噁)二唑环，得到具有较好抗肿瘤活性的目标化合物，说明1,2-苯并噻嗪类化合物具有成为抗肿瘤先导化合物的潜力，具有进一步研究的价值，预示着1,2-苯并噻嗪类药物C-3位的结构修饰在治疗肿瘤方面将会有更广阔的的研究前景。
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