取代的杯咔唑衍生物及其合成方法和应用
阅读说明：本技术 取代的杯咔唑衍生物及其合成方法和应用 (Substituted calixazole derivatives, and synthetic method and application thereof ) 是由 杨鹏 刘传峰 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明属于医药技术领域,涉及取代的杯咔唑衍生物及其合成方法和应用,具体涉及含有噻吩等取代的杯[n]咔唑及其合成方法和在药物传递系统中的应用,具体涉及含有噻吩等取代杯咔唑在提高盐酸小檗碱的载药功能和降低药物的细胞毒性中的应用和解聚蛋白,制备老年痴呆药物中的应用。本发明所涉及的取代的杯[n]咔唑衍生物盐,化学结构通式如下,所述的取代的杯[n]咔唑衍生物盐能够有效改善杯[n]咔唑的空腔深度以及刚性强度,提高新型杯[n]咔唑与盐酸小檗碱相结合的匹配度,从而降低药物在高剂量条件下的细胞毒性。还可以解聚蛋白,用于制备老年痴呆药物。(The invention belongs to the technical field of medicines, relates to a substituted calixazole derivative, a synthetic method and application thereof, and particularly relates to a substituted calix [ n ] containing thiophene and the like]Carbazole, a synthesis method thereof and application in a drug delivery system, in particular to application of substituted calixacarbazoles containing thiophene and the like in improving the drug-loading function of berberine hydrochloride and reducing the cytotoxicity of drugs and application of depolymerized protein in preparing senile dementia drugs. The invention relates to a substituted cup [ n ]]The carbazole derivative salt has the following chemical structural general formula, and the substituted calix [ n [ ] is]The carbazole derivative salt is effective in improving calix [ n ]]The cavity depth and rigidity strength of carbazole improve the novel cup [ n ]]The matching degree of the combination of carbazole and berberine hydrochloride is reducedLow drug cytotoxicity at high dose conditions. Can also depolymerize protein, and can be used for preparing medicine for treating senile dementia.)
技术领域
本发明属于医药技术领域，涉及取代的杯咔唑衍生物及其合成方法和应用，具体涉及含有噻吩等取代的杯[n]咔唑及其合成方法和在药物传递系统中的应用，具体涉及含有噻吩等取代杯咔唑在提高盐酸小檗碱的载药功能和降低药物的细胞毒性中的应用和解聚蛋白，制备老年痴呆药物中的应用。
背景技术
传统的苯酚骨架的杯芳烃和环糊精药物载体受到刚性强度和空腔大小的因素的限制，导致传统的药物载体与药物结合匹配度不高，同时使得药物难以从药物载体空腔中难以释放，构造新型药物载体大分子，并将其应用于药物传递具有重要的意义；老年痴呆与Aβ40(β-淀粉样蛋白)蛋白聚集相关，利用具有疏水空腔的载体将Aβ40蛋白解聚，进而防止了老年痴呆的发生。
盐酸小檗碱是一种天然存在的异喹啉生物碱，具有一定的抗菌作用，然而盐酸小檗碱在生理条件下以片状形态存在，从而导致其生物利用度较低，高剂量服用盐酸小檗碱通常会引起不良反应。通过外加药物载体改变盐酸小檗碱的形态，提高其生物利用度，并且能够降低盐酸小檗碱的毒性。
发明内容
本发明的目的是改进杯[n]咔唑衍生物的结构，使其空腔变大和增加其刚性有利于提高药物与其的匹配度，本发明不改变杯[n]咔唑的母体结构，在杯[n]咔唑的9位N原子上引入不同的取代基，制备了一系列的衍生物结构，提高了新型杯[n]咔唑与盐酸小檗碱相结合的匹配度，有效改善了盐酸小檗碱在生理条件下的颗粒型态，并且有效的降低盐酸小檗碱在高剂量条件下的细胞毒性，同时具有解聚Aβ40蛋白的作用。
本发明涉及取代的杯[n]咔唑衍生物盐，化学结构通式为：
具体地，本发明涉及如下的杯[n]咔唑衍生物盐：
以化合物I-1和I-2的制备为例，所述取代的杯[n]咔唑衍生物盐合成路线如下：
将化合物5-溴噻吩-2羧酸加入到氯化亚砜中，回流4-7h，减压除去溶剂，加入甲苯溶剂、三乙二醇单甲醚后，再加入吡啶，回流7-8h，除去溶剂，柱层析纯化，得到化合物A。
将化合物A溶解在DMF中，加入咔唑、碘化亚铜和碳酸钾，回流3-5h，减压除去溶剂，柱层析纯化，得到化合物B。
将化合物B溶解在二氯甲烷中，加入多聚甲醛和三氯化铁，在27-40℃下，反应3-4h后，加入氨水淬灭，然后萃取，除去溶剂，柱层析纯化，最终得到化合物杯[3]咔唑(C-1)和杯[4]咔唑(C-2),将化合物杯[3]咔唑(C-1)或杯[4]咔唑(C-2)(溶解在四氢呋喃/水(1:3mL)中，加入氢氧化锂(3N)，在室温条件下反应6-7h，减压浓缩除去溶剂，将溶液调至pH＝3,抽滤,最后加入甲醇氨水溶液，加压出去溶剂，得到目标化合物杯[3]咔唑(I-1)和杯[4]咔唑(I-2)。
其中化合物II-1、II-2、III-1和III-2的制备方法与化合物I-1和I-2的制备方法一致。
本发明进一步提供了所述的取代的杯[n]咔唑衍生物盐的应用，所述的取代的杯[n]咔唑衍生物盐可以与药物结合，所述的取代的杯[n]咔唑衍生物盐能够有效改善杯[n]咔唑的空腔深度以及刚性强度，提高新型杯[n]咔唑与盐酸小檗碱相结合的匹配度，从而降低药物在高剂量条件下的细胞毒性。
所述的药物为盐酸小檗碱。
本发明的取代的杯[n]咔唑衍生物盐还可以解聚蛋白，用于制备老年痴呆药物。
附图说明
图1为盐酸小檗碱与杯[n]咔唑衍生物盐透射电镜测试结果。
具体实施方式
实施例1
将5-溴噻吩-2羧酸2.06g溶解在氯化亚砜中，回流5h，减压除去溶剂，加入甲苯溶液，三乙二醇单甲醚1.8g和吡啶，回流6h，然后减压除去溶剂，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，最后柱层析纯化，得到化合物A-1。
将化合物A-1 3.52g和2,7-二甲氧基-9H-咔唑2.7g溶解在DMF中，再加入碘化亚铜和碳酸钾，在130℃条件下反应3h，然后减压除去溶剂，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，最后柱层析纯化，得到化合物B-1。
将化合物B-1 1g溶解在二氯甲烷中，加入多聚甲醛(0.09g,3mmol)和三氯化铁0.27g，在27℃下，反应3-4h后，加入氨水淬灭，然后萃取，除去溶剂，柱层析纯化，最终得到化合物杯[3]咔唑(C-1)和杯[4]咔唑(C-2).
将化合物杯[3]咔唑(C-1)或杯[4]咔唑(C-2溶解在四氢呋喃/水(1:3mL)中，加入氢氧化锂(3N)，在室温条件下反应6h，减压浓缩除去溶剂，将溶液调至pH＝3,最后抽滤得到目标化合物杯[3]咔唑(I-1)和杯[4]咔唑(I-2)。
I-1：yield 86％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ7.77(S,2H,C＝CH),7.67(d,1H,J＝6Hz,C＝CH),7.40(d,1H,J＝6Hz,C＝CH),7.05(S,2H,C＝CH),4.13(s,2H,-CH2-),3.82(S,6H,-OCH3).13C-NMR(DMSO-d6,150MHz):δ163.57,156.26,140.45,124.95,123.67,121.05,116.47,93.09,56.17.HRMS(m/s):calcd for C60H45N3O12S3 +[M]+:1095.2160,found:1095.2157.
I-2：yield 76％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ13.37(s,1H,-COOH),7.84(s,1H,C＝CH),7.42(s,1H,C＝CH),7.17(s,2H,C＝CH),7.11(s,2H,C＝CH),3.95(s,2H,-CH2-),3.77(s,6H,-OCH3).13C-NMR(DMSO-d6,150MHz):δ162.98,156.50,144.03,140.18,133.22,125.06,122.96,120.21,116.48,92.80,55.97.HRMS(m/s):calcd for C60H45N3O12S4 +[M]+:1460.2882,found:1460.2876.
化合物II-1和II-2的合成方法与化合物I-1和I-2的合成方法一致。
II-1：yield 83％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ12.97(s,1H,-COOH),7.79(S,2H,C＝CH),7.63(d,1H,J＝6Hz,C＝CH),7.16(d,1H,J＝6Hz,C＝CH),7.01(S,2H,C＝CH),4.13(s,2H,-CH2-),3.86(S,6H,-OCH3).HRMS(m/s):calcd for C60H45N3O12Se3 +[M]+:1239.0499,found:1239.0515.
II-2：yield 72％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ13.37(s,1H,-COOH),7.64(s,1H,C＝CH),7.12(s,1H,C＝CH),7.14(s,2H,C＝CH),7.01(s,2H,C＝CH),3.85(s,2H,-CH2-),3.57(s,6H,-OCH3).HRMS(m/s):calcd for C80H60N4O16Se4 +[M]+:1652.0665,found:1652.0672.
化合物III-1和III-2的合成方法与化合物I-1和I-2的合成方法一致。
III-1：yield 83％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ12.87(s,1H,-COOH),7.77(S,2H,C＝CH),7.57(d,1H,C＝CH),7.23(d,1H,C＝CH),7.02(d,1H,C＝CH),7.05(S,2H,C＝CH),6.82(d,1H,C＝CH)4.13(s,2H,-CH2-),3.82(S,6H,-OCH3).HRMS(m/s):calcd forC72H51N3O12S6 +[M]+:1341.1797,found:1341.1819.
III-2：yield 72％.1H-NMR(DMSO-d6,600MHz):δ13.17(s,1H,-COOH),7.91(s,1H,C＝CH),7.57(s,1H,C＝CH),7.27(s,1H,C＝CH),7.17(s,2H,C＝CH),7.11(s,2H,C＝CH),7.07(s,1H,C＝CH)3.95(s,2H,-CH2-),3.77(s,6H,-OCH3).HRMS(m/s):calcd forC96H68N4O16S8 +[M]+:1788.2396,found:1788.2418.
实施紫外和荧光检测
设定波长范围在400-700nm，向比色皿中加入1990μL的1mmol/L的PBS溶液，加入10μL的DMSO，再加入2μL的盐酸小檗碱(20mmol/l),使其终浓度达到20μmol/L,逐渐加入杯[3]咔唑(I-1)或杯[4]咔唑(I-2),随着杯[n]咔唑的加入，盐酸小檗碱紫外检测出现红移现象，荧光出现猝灭现象,表面盐酸小檗碱与杯[3]咔唑(I-1)或杯[4]咔唑(I-2)之间存在组装作用。
马尔文粒径测试
向比色皿中加入1900μL的1mmol/L的PBS溶液，加入10μL的DMSO，再加入2μL的盐酸小檗碱(20mmol/l),使其终浓度达到20μmol/L,逐渐加入杯[3]咔唑(I-1)和杯[4]咔唑(I-2),随着杯[n]咔唑的加入，盐酸小檗碱与杯[n]咔唑结合后出现粒径和并且PDI值变化如下：
透射电镜测试结果(TEM)
图1中的a是盐酸小檗碱的自身型态呈现片状，并且分散度差；b是盐酸小檗碱与杯[4]咔唑(I-2)浓度比1：0.5，呈现出棒状或者球状型态，并且均匀分散；c是盐酸小檗碱与杯[4]咔唑(I-2)浓度比1：1，型态较差，分散度差；d是杯[4]咔唑(I-2)自身型态较差，分散度较差；e是盐酸小檗碱与杯[3]咔唑(I-1)浓度比1：1，呈现出棒状或者球状型态，分散度较差；f是杯[3]咔唑(I-1)自身型态较差，分散度较差。
核磁滴定
通过核磁滴定测试发现盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)浓度比1：0.5时，盐酸小檗碱部分位置氢的信号峰的化学位移发生移动,表明杯[4]咔唑(I-2)对盐酸小檗碱上氢的信号峰又屏蔽作用，进一步说明盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)能够形成复合物；盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)浓度比1：1时，盐酸小檗碱所有位置氢的信号峰的化学位移发生移动，这是由于盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)结合后分散度差，导致的结果。
酸释放
盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)的浓度比是1:0.5的条件下组装后，在pH＝5.5条件下，a是粒径变大，PDI变差，b是荧光强度升高，c呈现出颗粒型态变差，分散变差。盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)浓度比是1:1条件下组装后，在pH＝5.5条件下，a是粒径变大，PDI变差，b是荧光强度升高，c呈现出颗粒型态变差，分散变差。
细胞成像
盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)浓度比是1:0.5条件下混合后进行组装能进入细胞，并且在pH＝5.5条件下能够从细胞中释放出来；盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)浓度比是1:1混合后进行组装能进入细胞，并且在pH＝5.5条件下能够从细胞中释放出来,从结果中发现杯[4]咔唑(I-2)包载盐酸小檗碱的能力好于杯[3]咔唑(I-1)，也正是由于盐酸小檗碱与杯[4]咔唑形成组装体的分散度好于盐酸小檗碱与杯[3]咔唑组装体的分散度。
细胞定位
盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)浓度比是1:0.5混合进行组装后能进入细胞线粒体位置。
细胞毒性测试
盐酸小檗碱在高剂量条件下会引起细胞毒性，然而盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)浓度比是1：0.4-0.6，尤其为1:0.5组装后能够降低盐酸小檗碱的细胞毒性；盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)浓度比是1：0.8-1.2，尤其是1:1组装后不能够降低盐酸小檗碱的细胞毒性，下面是盐酸小檗碱、盐酸小檗碱和杯[4]咔唑(I-2)浓度比是1：0.5混合组装、盐酸小檗碱和杯[3]咔唑(I-1)浓度比是1：1混合组装、杯[4]咔唑(I-2)和杯[3]咔唑(I-1)在高浓度下孵育正常肝细胞(L02)下的细胞存活率。
蛋白的解聚作用
通过马尔文粒径测试，Aβ40(β-淀粉样蛋白)在1mmol的PBS中是聚集态存在，分散不均匀；向Aβ40在1mmol的PBS中加入化合物II-1,II-2和III-1，III-2后，Aβ40与化合物II-1,II-2和III-1，III-2混合物的粒径变小并且分散均匀，进而说明化合物II-1,II-2和III-1，III-2对Aβ40具有解聚的功能，进而化合物II-1,II-2和III-1，III-2具有防止老年痴呆疾病发生的潜在作用。因此可以用于制备治疗老年痴呆的药物。