阅读说明：本技术 一种加替沙星的丙烯酮衍生物及其制备方法和应用 (Propylene ketone derivative of gatifloxacin and preparation method and application thereof ) 是由 方东 胡国强 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种加替沙星的丙烯酮衍生物及其制备方法和应用,采用如下式Ⅰ化学结构通式：式I中,芳香环Ar为苯环或取代苯环或呋喃环或吡啶环。本发明的一种加替沙星的丙烯酮衍生物,实现了氟喹诺酮骨架与丙烯酮骨架的有效拼合,进而构筑了新的氟喹诺酮“类查尔酮”化合物,从而增加了新化合物的抗肿瘤活性及抗耐药性,并降低对正常细胞的毒副作用,可以作为抗肿瘤活性物质开发全新结构的抗肿瘤药物。(The invention discloses an acrylketone derivative of gatifloxacin, a preparation method and application thereof, wherein the general formula of the chemical structure of the gatifloxacin adopts the following formula I:)

具体实施方式

实施例1

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-肉桂酰基-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-1)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入苯甲醛0.40g(3.8mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应18h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-1，产率70.6％，m.p.225～227℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.23～1.54(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.78～3.62(8H，m，哌嗪-H)，3.87(s,3H,OCH₃),4.45(1H，m，环丙基-H)，7.42～7.88(6H，m，Ph-H和2′-H)，8.14(1H，d，5-H)，8.65(1H，d，3′-H),8.89(1H，s，2-H)；MS(m/z)：462[M+H]⁺，计算(C₂₇H₂₈FN₃O₃)：461.54。

实施例2

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-甲氧基肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-2)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对甲氧基苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-甲氧基苯甲醛0.57g(4.2mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-2，产率70.4％，m.p.228～230℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.23～1.56(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.83～3.62(8H，m，哌嗪-H)，3.87,3.90(6H，2s，2×OCH₃),4.48(1H，m，环丙基-H)，7.45～8.05(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.26(1H，d，5-H)，8.61(1H，d，3′-H),8.88(1H，s，2-H)；MS(m/z)：492[M+H]⁺，计算(C₂₈H₃₀FN₃O₄)：491.57。

实施例3

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(3，4-二氧亚甲基肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-3)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为3，4-(二氧亚甲基)苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入3,4-二氧亚甲基苯甲醛0.53g(3.5mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-3，产率75.2％，m.p.234～236℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.24～1.57(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.76～3.63(8H，m，哌嗪-H)，3.88(3H，s，OCH₃),4.47(1H，m，环丙基-H)，6.22(2H，s，OCH₂O)，7.46～7.94(4H，m，Ph-H和2′-H)，8.27(1H，d，5-H)，8.65(1H，d，3′-H),8.87(1H，s，2-H)；MS(m/z)：506[M+H]⁺，计算(C₂₈H₂₈FN₃O₅)：505.55。

实施例4

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(3,4,5-三甲氧基肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-4)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为3，4，5-三甲氧苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入3,4，5-三氧基苯甲醛0.63g(3.2mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-4，产率61.4％，m.p.225～227℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.22～1.56(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.77～3.58(8H，m，哌嗪-H)，3.87，3.90，3.93(12H，3s，4×OCH₃)，4.57(1H，m，环丙基-H)，7.46～7.87(3H，m，Ph-H和2′-H)，8.23(1H，d，5-H)，8.64(1H，d，3′-H),8.87(1H，s，2-H)；MS(m/z)：552[M+H]⁺，计算(C₃₀H₃₄FN₃O₆)：551.62。

实施例5

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-甲基肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-5)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对甲基-苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-甲基苯甲醛0.58g(4.8mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应15h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-5，产率60.7％，m.p.212～214℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.21～1.55(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.26(3H，s，Ph-CH₃)，2.76～3.58(8H，m，哌嗪-H)，3.87(3H，s，OCH₃)，4.56(1H，m，环丙基-H)，7.46～7.87(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.24(1H，d，5-H)，8.58(1H，d，3′-H),8.86(1H，s，2-H)；MS(m/z)：476[M+H]⁺，计算(C₂₈H₃₀FN₃O₃)：475.57。

实施例6

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-氟肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-6)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对氟-苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-氟苯甲醛0.48g(3.8mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应16h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-6，产率72.6％，m.p.214～216℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.25～1.62(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.83～3.67(8H，m，哌嗪-H)，3.89(3H，s，OCH₃)，4.62(1H，m，环丙基-H)，7.52～8.14(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.32(1H，d，5-H)，8.65(1H，d，3′-H),9.07(1H，s，2-H)；MS(m/z)：480[M+H]⁺，计算(C₂₇H₂₇F₂N₃O₃)：479.53。

实施例7

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-氯肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-7)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对氯苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-氯苯甲醛0.45g(3.2mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-7，产率58.5％，m.p.215～217℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.25～1.60(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.81～3.60(8H，m，哌嗪-H)，3.88(3H，s，OCH₃)，4.58(1H，m，环丙基-H)，7.52～8.06(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.27(1H，d，5-H)，8.60(1H，d，3′-H),9.05(1H，s，2-H)；MS(m/z)：496[M+H]⁺(³⁵Cl)，计算(C₂₇H₂₇FClN₃O₃)：495.99。

实施例8

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-溴肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-8)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对溴苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-溴苯甲醛0.67g(3.6mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得淡黄色结晶物式I-8，产率65.8％，m.p.224～226℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.25～1.57(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.87～3.60(8H，m，哌嗪-H),3.92(3H，s，OCH₃)，4.58(1H，m，环丙基-H)，7.53～8.03(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.28(1H，d，5-H)，8.62(1H，d，3′-H),9.02(1H，s，2-H)；MS(m/z)：540和542[M+H]⁺(⁷⁹Br和⁸¹Br)，计算(C₂₇H₂₇FBrN₃O₃)：540.44。

实施例9

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-硝基肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-9)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为对硝基苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-硝基苯甲醛0.54g(3.6mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应24h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得黄色结晶物式I-9，产率76.4％，m.p.241～243℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.26～1.62(7H，m，环丙基-H和CH₃)，3.02～3.65(8H，m，哌嗪-H)，3.95(3H，s，OCH₃)，4.67(1H，m，环丙基-H)，7.53～8.16(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.42(1H，d，5-H)，8.68(1H，d，3′-H),9.16(1H，s，2-H)；MS(m/z)：507，计算(C₂₇H₂₇FN₄O₅)：506.54。

实施例10

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-(4-羟基-肉桂酰基)-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-10)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为4-羟基-苯基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入4-羟基-苯甲醛0.49g(4.0mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应22h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得黄色结晶物式I-10，产率52.6％，m.p.223～225℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.21～1.56(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.75～3.57(8H，m，哌嗪-H)，3.87(3H，s，OCH₃)，4.54(1H，m，环丙基-H)，7.45～7.86(5H，m，Ph-H和2′-H)，8.16(1H，d，5-H)，8.57(1H，d，3′-H),8.88(1H，s，2-H),10.54(1H，s，OH)；MS(m/z)：478，计算(C₂₇H₂₈FN₃O₄)：477.54。

实施例11

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-[3-(吡啶-3-基)丙烯酰基]-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-11)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为3-吡啶基。

该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入3-吡啶醛0.37g(3.6mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应15h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得黄色结晶物式I-11，产率76.4％，m.p.241～243℃。¹H NMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.25～1.64(7H，m，环丙基-H和CH₃)，3.11～3.75(8H，m，哌嗪-H)，3.92(3H，s，OCH₃)，4.65(1H，m，环丙基-H)，7.52(1H，d，2′-H)，8.28～9.06(5H，5-H、3′-H和吡啶-H),9.18(1H，s，2-H)；MS(m/z)：463，计算(C₂₆H₂₇FN₄O₃)：462.53。

实施例12

1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-3-[3-(呋喃-2-基)丙烯酰基]-8-甲氧基喹啉-4(1H)-酮(I-12)，其化学结构式为：

即式Ⅰ中的Ar为2-呋喃基。

该化合物的制备方法为：该化合物的制备方法为：取1-环丙基-6-氟-7-(3-甲基哌嗪-1-基)-8-甲氧基-喹啉-4(1H)-酮-3-乙酮Ⅴ1.1g(3.0mmol)溶解于20mL无水乙醇中，加入2-呋喃醛0.38g(4.0mmol)和碱催化剂哌啶(0.1mL)。混合反应物回流反应20h，放置室温，滤集产生的固体，无水乙醇重结晶，得黄色结晶物式I-12，产率62.6％，m.p.235～237℃。¹HNMR(400MHz,CD₃Cl)δ：1.26～1.58(7H，m，环丙基-H和CH₃)，2.86～3.63(8H，m，哌嗪-H)，3.90(3H，s，OCH₃)，4.64(2H，q，N-CH₂)，6.95～7.87(4H，m，2′-H和呋喃-H)，8.28(1H，d，5-H)，8.61(1H，d，3′-H),8.96(1H，s，2-H)；MS(m/z)：452[M+H]⁺，计算(C₂₅H₂₆FN₃O₄)：451.50。

试验例

一、实施例1-12提供的一种加替沙星的丙烯酮衍生物的体外抗肿瘤活性测定

1、供试样品

以实施例1-12提供的一种加替沙星的丙烯酮衍生物及经典抗肿瘤TOPO抑制剂10-羟基喜树碱(HC)、查尔酮类酪氨酸酶抑制剂舒尼替尼(SN)、广谱抗癌药阿霉素(DOX)和母体化合物加替沙星(GF)为供试样品，共15种，其中HC、SN和GF为对照实验组，实施例1-12样品为受试实验组；

噻唑蓝(MTT)、HC、SN、GF均为Sigma公司产品；RPMI-1640培养液为GIBCO公司产品；其他所用到的试剂均为国产分析纯试剂。

实验癌细胞株分别为人非小细胞肺癌细胞株A549、人肾癌细胞株769-P、人肝癌细胞细胞株Hep-3B、人胃癌细胞株HGC27、人胰腺癌细胞株Panc-1和人白血病细胞株HL60均购买自中国科学院上海细胞库。人源性肾透明细胞癌细胞舒尼替尼耐药株7SuR购买于上海泽叶生物科技有限公司、正常细胞采用非洲绿猴肾细胞株VERO，购买于上海通派生物科技有限公司。

2、测定方法

测定方法的具体步骤为：

1)首先将上述15种供试样品分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10^{- 4}mol·L^-1浓度的储备液，之后用质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液将储备液稀释成具有5个浓度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L^-1)的工作液；

2)取对数生长期的非小细胞肺癌细胞株A549、人肾癌细胞株769-P、人肝癌细胞细胞株Hep-3B、人胃癌细胞株HGC27、人胰腺癌细胞株Panc-1和人白血病细胞株HL60、人源性肾透明细胞癌细胞舒尼替尼耐药株7SuR及非洲绿猴肾细胞株VERO，以每孔6000个细胞接种于96孔板，随后分别加入上述15种样品的具有5个浓度梯度的工作液，48小时后每孔加入5g·L^–1MTT(噻唑蓝)溶液10μL，继续再培养4小时之后加入100μL质量百分比浓度为10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液。培养24小时，然后用酶标仪在570nm波长处测定吸光度(OD)值；

3)按下述所示公式计算不同浓度的供试样品对癌细胞的抑制率：

癌细胞抑制率＝[(1－实验组OD值)/对照组OD值]×100％；

然后以供试样品的各浓度的对数值对各浓度对应的癌细胞抑制率作线性回归，得到剂量-效应方程，从所得剂量-效应方程计算出供试样品对实验癌细胞的半数抑制浓度(IC50)；每个数据平行测定三次，求其平均值，结果见表1所示。

表1各供试样品的抗肿瘤活性(IC₅₀)

从表1可以看出，实施例1-12提供的化合物对实验7种癌细胞的抑制活性显著强于母体化合物加替沙星的活性，尤其是部分化合物对人非小细胞肺癌细胞株A549的生长抑制活性强于对照羟喜树碱(HC)、酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼(SN)及阿霉素(DOX)的活性，其IC₅₀值已达到或接近纳摩尔浓度，具有新药开发的价值。更有意义的是，实施例1-12提供的化合物对舒尼替尼耐药株7SuR也显示极强的敏感性，表现出较强的抗耐药活性，同时对正常细胞VERO显示出较低的毒性，具有成药性的属性。因此，按照药物开发的一般途径是先进行常规的抗肿瘤体外筛选，然后进行针对性的研究，所以本发明的化合物具有强的抗肿瘤活性和抗耐药活性及较低的细胞毒性，可通过与人体可接受的酸成盐或与药用载体混合制备抗肿瘤药物。