一种高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物及其制备方法和应用 (Artemether derivative with high anti-cancer biological activity and preparation method and application thereof ) 是由 陈健 陶成 王庆文 刘景锋 何娟 林献 虎义平 罗颖豪 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物,所述蒿甲醚衍生物具有如下式(I)所示的化学结构：本发明制备的CT3-1抗肿瘤效果显著优于阳性对照,具有很好的抗肿瘤活性和很强的成药性,具有很大的开发价值和临床应用前景。本发明还涉及所述蒿甲醚衍生物的应用和制备方法。(The invention provides an artemether derivative with high anticancer bioactivity, which has a chemical structure shown as the following formula (I): the CT3-1 prepared by the invention has obviously better anti-tumor effect than a positive control, has good anti-tumor activity and strong patent medicine property, and has great development value and clinical application prospect. The invention also relates to an application and a preparation method of the artemether derivative.)
技术领域
本发明涉及医药
技术领域
，更具体地，涉及一种高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物及其制备方法和应用。背景技术
蒿甲醚是青蒿素的衍生物之一，是重要的抗疟疾药物。近年来，有研究报道蒿甲醚对多种肿瘤细胞也有抑制作用，但是其抗肿瘤活性有待提高(Biol Pharm Bull.2019,42(10):1720-1725.Breast Cancer.2020,27(2):243-251.)。靛红是一种重要的氮杂环化合物，其在生物医药领域应用广泛。有研究报道靛红及其衍生物具有抗肿瘤作用(BioorgChem.2020,102:104046.广东化工.2015,42(14):106,113.)。
化学拼接被认为是新药发现的一种重要方法，化学拼接产物(hybrids)不仅具有结构新颖性和多样性，而且还能继承其母体化合物的生物活性，对进一步增强药物活性及解决潜在的耐药性和药物副作用等方面都具有其独特的优势，为开发有效的疾病治疗药物提供新的策略。天然产物因其具有高效、低毒等优良的生物活性以及结构的独特性，受到广大研究者的青睐。然而，文献对蒿甲醚和靛红的报道集于其单体衍生物的研究，还没有对于蒿甲醚-靛红拼接物的报道。
因此，利用药物化学研究手段对蒿甲醚进行结构修饰，拼接靛红的化学结构，得到蒿甲醚-靛红拼接物，可望得到高效的抗肿瘤新药，并且能填补研究空白。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了蒿甲醚和靛红进行拼接得到的一类蒿甲醚衍生物的制备方法，填补了研究空白，得到的蒿甲醚衍生物具有较高的抗癌生物活性。
本发明技术方案的基本构思如下：
本发明首先提供一种高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物，所述蒿甲醚衍生物具有如下式(I)所示的化学结构：
其次，本发明提供一种抗癌药物，所述抗癌药物包含上述的高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物或者所述蒿甲醚衍生物的药学可接受的盐。
作为一种方式，所述抗癌药物还包括药学上可接受的助剂。
作为一种方式，所述抗癌药物为片剂、胶囊粉、针剂、或注射剂。
再次，本发明提供上述的高抗癌生物活性的蒿甲醚衍生物在制备抗癌药物中的应用。
作为一种方式，所述应用是指采用所述蒿甲醚衍生物作为原料，制备组合物型的抗癌药物，或者制备成任何药学可接受的盐。
另外，本发明还提供上述蒿甲醚衍生物的制备方法，所述制备方法采用如下所示的氮烷基化反应得到所述蒿甲醚衍生物：
作为一种方式，所述化合物1与靛红的摩尔比为1：(1.5～3)，优选为1：2。
作为一种方式，所述化合物1与碱性试剂的摩尔比为1：(1.5～3)，优选为1：2。
作为一种方式，所述碱性试剂为碳酸钾或碳酸钠。
作为一种方式，所述化合物1与有机溶剂形成混合物，化合物1在所述混合物中的摩尔浓度为0.1～0.4mol/L，优选为0.2mol/L。
作为一种方式，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯、1，4-二氧六环或乙腈。
作为一种方式，所述制备方法的步骤如下：
将化合物1，溶于有机溶剂，再加入碱性试剂和靛红，在室温下反应；
反应完毕后，向反应液中加水，用乙酸乙酯萃取、水洗，收集有机相，用硫酸钠干燥所述有机相；
浓缩有机相，过硅胶柱，洗脱液为体积比等于1：1的石油醚/乙酸乙酯，分离得到所述蒿甲醚衍生物。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明提供了蒿甲醚和靛红进行拼接得到的一类蒿甲醚衍生物的制备方法，填补了研究空白。
2、本发明从已知化合物1出发，利用化学合成手段，首次实现了一种结构新颖的蒿甲醚-靛红拼接物(CT3-1)的合成。
3、经生物学评价，本发明制备的CT3-1抗肿瘤效果显著优于阳性对照，具有很好的抗肿瘤活性和很强的成药性，具有很大的开发价值和临床应用前景。
4、本发明制备的该类化合物作为新型抗肿瘤化合物具有很大的开发价值，此类分子的设计思路也为新型抗肿瘤药物的开发提供了新的思路和途径。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明蒿甲醚衍生物制备方法涉及原理的化学反应式。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
合成高抗癌生物活性蒿甲醚衍生物：蒿甲醚-靛红拼接物(CT3-1)，其反应方程式如下：
具体步骤如下：
取490mg,1mmol化合物1，溶于5mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，再加入272mg，2mmol碳酸钾和294mg，2mmol靛红，25℃，反应24小时；
然后加入水，利用60mL乙酸乙酯萃取、水洗，收集有机相，利用硫酸钠干燥有机相，然后浓缩有机相，过硅胶柱分离得到473mg化合物，其为橘黄色固体，产率85％。
实施例2
与实施例1的区别在于工艺参数有所不同。
取490mg，1mmol化合物1，溶于5mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，再加入272mg，2mmol碳酸钾和294mg，2mmol靛红，0℃，反应24小时；
然后加入水，利用60mL乙酸乙酯萃取、水洗，收集有机相，利用硫酸钠干燥有机相，然后浓缩有机相，过硅胶柱分离得到160mg化合物，其为橘黄色固体，产率40％。
实施例3
与实施例1的区别在于工艺参数有所不同。
取490mg，1mmol化合物1，溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，再加入272mg，2mmol碳酸钾和294mg，2mmol靛红，25℃，反应24小时；然后加入水，利用60mL乙酸乙酯萃取、水洗，收集有机相，利用硫酸钠干燥有机相，然后浓缩有机相，过硅胶柱分离得到330mg化合物，其为橘黄色固体，产率60％。
实施例4
与实施例1的区别在于工艺参数有所不同。
取490mg，1mmol化合物1，溶于5mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，再加入272mg，2mmol碳酸钾和294mg，2mmol靛红，25℃，反应12小时；然后加入水，利用60mL乙酸乙酯萃取、水洗，收集有机相，利用硫酸钠干燥有机相，然后浓缩有机相，过硅胶柱分离得到300mg化合物，其为橘黄色固体，产率54％。
上述实施例1-4的最终产品的化学表征结果如下：
Rf＝0.2(petroleum ether/EtOAc,1:1)；1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.71–7.44(m,2H),7.10(t,J＝7.5Hz,1H),7.02(d,J＝8.0Hz,1H),5.72(d,J＝9.9Hz,1H),5.39(d,J＝4.1Hz,1H),4.34(t,J＝5.4Hz,2H),3.97(td,J＝5.4,2.2Hz,2H),2.68–2.44(m,5H),2.40–2.25(m,1H),2.07–1.91(m,2H),1.85(ddt,J＝13.5,6.6,3.5Hz,1H),1.71(ddq,J＝24.0,12.5,3.1,2.6Hz,2H),1.58(dq,J＝13.7,4.1Hz,1H),1.36(d,J＝2.6Hz,6H),0.93(dd,J＝5.8,3.7Hz,4H),0.80(dd,J＝7.5,3.1Hz,4H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ182.85,171.74,170.86,158.29,150.72,138.43,125.32,123.76,117.45,110.33,104.32,92.15,91.35,79.98,77.25,77.00,76.74,61.28,51.40,45.07,39.04,37.13,36.07,33.94,31.65,28.83,28.59,25.78,24.44,21.84,20.08,11.91.HRMS(ESI):m/z calcd forC29H35NNaO10[M+Na]+:580.2159,found:580.2154.
生物学评价
实施例1的药理、药效实验
实验一：CT3-1对人肺癌细胞株NCI-H460增殖的影响
实验目的：研究CT3-1对人肺癌细胞株NCI-H460增殖的影响
1.实验材料
1.1细胞株人肺癌细胞株NCI-H460
1.2试剂和仪器胎牛血清(FBS，Hyclone公司)，RPMI-1640培养基(Gibco公司)，DMSO(Sigma公司)，磷酸盐缓冲液(PBS，BI公司)，CCK8试剂盒(日本同仁化学研究所)，胰蛋白酶(Gibco公司)，BioTek Synergy全功能酶标仪(Molecular Devices公司)，低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)，超净台(新加坡艺思高科技有限公司)，细胞培养箱(新加坡艺思高科技有限公司)，倒置显微镜(Leica公司)。
2.实验方法
2.1培养NCI-H460细胞，待生长至对数生长期时，即以0.25％胰蛋白酶消化，1000rpm离心5min，细胞沉淀用含10％FBS的RPMI-1640培养基重悬，以5000个/孔的密度接种于96孔培养板，然后置于37℃、5％CO2及饱和湿度条件下培养过夜。
2.2每组设6个复孔，每孔按以下条件加药，然后继续培养24h。
对照组：即不加药组。
阳性对照组：蒿甲醚组分为6组：
阳性对照组1：加入蒿甲醚，终浓度为20μM。
阳性对照组2：加入蒿甲醚，终浓度为40μM。
阳性对照组3：加入蒿甲醚，终浓度为80μM。
阳性对照组4：加入靛红，终浓度为20μM。
阳性对照组5：加入靛红，终浓度为40μM。
阳性对照组6：加入靛红，终浓度为80μM。
CT3-1组：将CT3-1组分为3组：
CT3-1组1：加入CT3-1，终浓度为20μM。
CT3-1组2：加入CT3-1，终浓度为40μM。
CT3-1组3：加入CT3-1，终浓度为80μM。
以上细胞干预24h后，用CCK8试剂盒检测药物对肿瘤细胞增殖的影响。具体操作如下：每孔加入10μL CCK8试剂，继续培养2h，于酶标仪450nm波长处测定吸光度(OD)值，以对照组细胞生存率为100％，计算其他组的细胞生存率。
3.实验结果
表1 CT3-1对人肺癌细胞株NCI-H460增殖的影响
如表1所示，CT3-1能显著抑制人肺癌细胞NCI-H460的增殖，其抑制效果随剂量加大而递增，且抑制效果明显优于阳性对照药物蒿甲醚和靛红。
实验二:CT3-1对人胃癌细胞株AGS增殖的影响
实验目的：研究CT3-1对人胃癌细胞株AGS增殖的影响
1.实验材料
1.1细胞株：人胃癌细胞株AGS
1.2试剂和仪器：胎牛血清(FBS，Gibco公司)，RPMI-1640培养基(Gibco公司)，DMSO(Sigma公司)，磷酸盐缓冲液(PBS，BI公司)，CCK8试剂盒(日本同仁化学研究所)，胰蛋白酶(Gibco公司)，BioTek Synergy全功能酶标仪(Molecular Devices公司)，低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)，超净台(新加坡艺思高科技有限公司)，细胞培养箱(新加坡艺思高科技有限公司)，倒置显微镜(Leica公司)。
2.实验方法
2.1培养AGS细胞，待生长至对数生长期时，即以0.25％胰蛋白酶消化，1000rpm离心5min，细胞沉淀用含10％FBS的RPMI-1640培养基重悬，以5000个/孔的密度接种于96孔培养板，然后置于37℃、5％CO2及饱和湿度条件下培养过夜。
2.2每组设6个复孔，每孔按以下条件加药，然后继续培养24h。
对照组：即不加药组。
阳性对照组：蒿甲醚组分为6组：
阳性对照组1：加入蒿甲醚，终浓度为20μM。
阳性对照组2：加入蒿甲醚，终浓度为40μM。
阳性对照组3：加入蒿甲醚，终浓度为80μM。
阳性对照组4：加入靛红，终浓度为20μM。
阳性对照组5：加入靛红，终浓度为40μM。
阳性对照组6：加入靛红，终浓度为80μM。
CT3-1组：将CT3-1组分为3组：
CT3-1组1：加入CT3-1，终浓度为20μM。
CT3-1组2：加入CT3-1，终浓度为40μM。
CT3-1组3：加入CT3-1，终浓度为80μM。
以上细胞干预24h后，用CCK8试剂盒检测药物对肿瘤细胞增殖的影响。具体操作如下：每孔加入10μL CCK8试剂，继续培养2h，于酶标仪450nm波长处测定吸光度(OD)值，以对照组细胞生存率为100％，计算其他组的细胞生存率。
3.实验结果
表2 CT3-1对人胃癌细胞株AGS增殖的影响
如表2所示，CT3-1能显著抑制人胃癌细胞AGS的增殖，其抑制效果随剂量加大而递增，且抑制效果明显优于阳性对照药物蒿甲醚和靛红。
实验三：CT3-1对人胰腺癌细胞株SW1990增殖的影响
实验目的：研究CT3-1对人胰腺癌细胞株SW1990增殖的影响
1.实验材料
1.1细胞株：人胰腺癌细胞株SW1990
1.2试剂和仪器：胎牛血清(FBS，Gibco公司)，L-15培养基(Gibco公司)，DMSO(Sigma公司)，磷酸盐缓冲液(PBS，BI公司)，CCK8试剂盒(日本同仁化学研究所)，胰蛋白酶(Gibco公司)，BioTek Synergy全功能酶标仪(Molecular Devices公司)，低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)，超净台(新加坡艺思高科技有限公司)，细胞培养箱(新加坡艺思高科技有限公司)，倒置显微镜(Leica公司)。
2.实验方法
2.1培养SW1990细胞，待生长至对数生长期时，即以0.25％胰蛋白酶消化，1000rpm离心5min，细胞沉淀用含10％FBS的L-15培养基重悬，以5000个/孔的密度接种于96孔培养板，然后置于37℃、5％CO2及饱和湿度条件下培养过夜。
2.2每组设6个复孔，每孔按以下条件加药，然后继续培养24h。
对照组：即不加药组。
阳性对照组：蒿甲醚组分为6组：
阳性对照组1：加入蒿甲醚，终浓度为20μM。
阳性对照组2：加入蒿甲醚，终浓度为40μM。
阳性对照组3：加入蒿甲醚，终浓度为80μM。
阳性对照组4：加入靛红，终浓度为20μM。
阳性对照组5：加入靛红，终浓度为40μM。
阳性对照组6：加入靛红，终浓度为80μM。
CT3-1组：将CT3-1组分为3组：
CT3-1组1：加入CT3-1，终浓度为20μM。
CT3-1组2：加入CT3-1，终浓度为40μM。
CT3-1组3：加入CT3-1，终浓度为80μM。
以上细胞干预24h后，用CCK8试剂盒检测药物对肿瘤细胞增殖的影响。具体操作如下：每孔加入10μL CCK8试剂，继续培养2h，于酶标仪450nm波长处测定吸光度(OD)值，以对照组细胞生存率为100％，计算其他组的细胞生存率。
3.实验结果
表3 CT3-1对人胰腺癌细胞株SW1990增殖的影响
如表3所示，CT3-1能显著抑制人胰腺癌细胞株SW1990的增殖，其抑制效果随剂量加大而递增，且抑制效果明显优于阳性对照药物蒿甲醚和靛红。
实验四：CT3-1对人口腔鳞癌细胞株SCC15增殖的影响
实验目的：研究CT3-1对人口腔鳞癌细胞株SCC15增殖的影响
1.实验材料
1.1细胞株：人口腔鳞癌细胞株SCC15
1.2试剂和仪器：胎牛血清(FBS，Gibco公司)，DMEM高糖培养基(Gibco公司)，DMSO(Sigma公司)，磷酸盐缓冲液(PBS，BI公司)，CCK8试剂盒(日本同仁化学研究所)，胰蛋白酶(Gibco公司)，BioTek Synergy全功能酶标仪(Molecular Devices公司)，低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)，超净台(新加坡艺思高科技有限公司)，细胞培养箱(新加坡艺思高科技有限公司)，倒置显微镜(Leica公司)。
2.实验方法
2.1培养SCC15细胞，待生长至对数生长期时，即以0.25％胰蛋白酶消化，1000rpm离心5min，细胞沉淀用含10％FBS的DMEM高糖培养基重悬，以5000个/孔的密度接种于96孔培养板，然后置于37℃、5％CO2及饱和湿度条件下培养过夜。
2.2每组设6个复孔，每孔按以下条件加药，然后继续培养24h。
对照组：即不加药组。
阳性对照组：蒿甲醚组分为6组：
阳性对照组1：加入蒿甲醚，终浓度为20μM。
阳性对照组2：加入蒿甲醚，终浓度为40μM。
阳性对照组3：加入蒿甲醚，终浓度为80μM。
阳性对照组4：加入靛红，终浓度为20μM。
阳性对照组5：加入靛红，终浓度为40μM。
阳性对照组6：加入靛红，终浓度为80μM。
CT3-1组：将CT3-1组分为3组：
CT3-1组1：加入CT3-1，终浓度为20μM。
CT3-1组2：加入CT3-1，终浓度为40μM。
CT3-1组3：加入CT3-1，终浓度为80μM。
以上细胞干预24h后，用CCK8试剂盒检测药物对肿瘤细胞增殖的影响。具体操作如下：每孔加入10μL CCK8试剂，继续培养2h，于酶标仪450nm波长处测定吸光度(OD)值，以对照组细胞生存率为100％，计算其他组的细胞生存率。
3.实验结果
表4 CT3-1对口腔鳞癌细胞株SCC15增殖的影响
如表4所示，CT3-1能显著抑制人口腔鳞癌细胞株SCC15的增殖，其抑制效果随剂量加大而递增，且抑制效果明显优于阳性对照药物蒿甲醚和靛红。
综上所述，本发明制备的CT3-1可以抑制多种肿瘤细胞增殖，且抗肿瘤活性显著优于阳性对照蒿甲醚和靛红，是一个具有开发潜力的抗肿瘤化合物，可以直接用于相关疾病的治疗和相关药物的制备。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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