双喹啉-多胺缀合物的合成及生物活性测定

田智勇, 黄 凯, 姬卞生, 赵 瑾, 王超杰*

(1. 河南大学 化学生物学研究所, 河南 开封 475004; 2. 河南大学 化学化工学院, 河南 开封 475004)

双喹啉-多胺缀合物的合成及生物活性测定

田智勇1, 黄 凯2, 姬卞生1, 赵 瑾1, 王超杰1*

(1. 河南大学 化学生物学研究所, 河南 开封 475004; 2. 河南大学 化学化工学院, 河南 开封 475004)

为了获得具有高活性的神经元保护药物，以1,3-丙二胺、1, 4-丁二胺、1,6-己二胺等为原料, 合成了4个新的双喹啉-多胺缀合物; 利用核磁共振谱、质谱和元素分析确认了目标化合物的结构, 同时评价了它们对神经元细胞的保护作用. 结果表明，4个目标化合物对神经元细胞的保护作用均较差, 说明多胺链并不能增强喹啉对神经元细胞的保护作用.

双喹啉; 多胺缀合物; 合成; 生物活性；测定

喹啉类化合物是重要的医药中间体, 在药物合成上有着广泛的应用. 自从上个世纪30年代把氯代喹啉胺类化合物作为抗疟药用于临床以来, 喹啉类化合物所具有的广泛的药理作用越来越受到化学、药理学、微生物学和医学专家的重视[1-3]. 现代药理作用研究表明，喹啉类化合物具有抗疟、抑菌、抗肿瘤、抗病毒以及消炎镇痛等方面的生理活性[4]. 近几十年来, 随着人们不断对喹啉类化合物进行结构改造或修饰, 以及对其构效关系的研究, 越来越多的喹啉类化合物应用于临床, 因此研究和开发喹啉化合物对开发喹啉类新药具有重要意义[5].

多胺(PA)是一类天然的带正电荷的小分子有机胺类化合物, 广泛存在于动植物体内、是维持动植物细胞正常生理功能不可缺少的物质之一. 多胺包括腐胺即1,4-丁二胺 (Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)[6-8]. 研究表明，多胺具有多种重要的生理功能, 其中包括对神经元的保护作用[9-11].

SCHMID-ELSAESSERR等报道了喹啉对神经元具有保护作用[12-14], 但有关双喹啉-多胺缀合物生理功能方面的报道较少. 本文作者合成了4个新的喹啉-多胺缀合物(图1), 并进行了生物活性研究.

图1 化合物的合成路线Fig.1 Synthetic route of the compounds

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker AV-400型核磁共振仪; Esquire 3000型LC-MS质谱仪; Vario EL Ⅲ 型元素分析仪.1,3-丙二胺，1, 4-丁二胺，1,6-己二胺, MeOH，CHCl3，EtOH，无水Na2SO4，NaBH4及其他试剂均为市售分析纯试剂. 喹啉-2-甲醛系实验室合成并通过1H NMR确认其结构.

1.2 目标化合物的合成与结构表征

1.2.1 化合物3, 6的合成通法

取2.4 mmol喹啉-2-甲醛溶于15 mL氯仿∶甲醇 (3∶1，V/V) 溶液中, 室温下滴加含2 mmol多胺的5 mL氯仿∶甲醇 (3∶1，V/V)溶液, 滴毕室温搅拌过夜, 次日减压蒸除溶剂, 残余物再溶于15 mL氯仿∶甲醇 (1∶1，V/V)溶液中, 冰浴(0 ℃)下分三次加入NaBH47.2 mmol, 然后自然升至室温反应12 h, 减压蒸除溶剂, 用适量氯仿溶解, 用10% Na2CO3水溶液洗涤三次, 用无水Na2SO4干燥. 减压蒸除溶剂, 柱层析分离得到淡黄色油状物即为化合物(3,6). 其中化合物3产率为77.68%～81.86%; 化合物6产率为78.4%.

1.2.2 目标化合物(4, 7)的合成通法

将上述淡黄色油状液体溶于适量乙醇中, 冰浴下滴加4 mol/L的盐酸乙醇溶液, 然后自然升至室温, 搅拌过夜. 次日, 减压蒸除溶剂后得淡黄色固体, 用丙酮与无水乙醇的混合溶剂洗涤数次干燥得固体化合物4和7.

4a:收率78.3%, 白色固体.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.58 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.05 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.97 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.83 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.73 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz) 7.67 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 3.69 (s, 4H, 2×CH2). ESI-MSm/z: 342.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C22H26Cl4N4(%): C 54.12, H 5.37, N 11.47; found: C 53.78, H 5.58, N 11.58.

4b:收率79.2%, 白色固体,1H NMR (D2O, 400 MHz)δ: 8.59 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.98(t, 2H, 2×Ar-H,J=6.0 Hz), 7.85 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.69 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz),7.65 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz)， 4.63(s, 4H, 2×-CH2-NH ), 3.32 (t, 4H, 2×CH2,J=8.0 Hz), 2.28～2.20(m, 2H, CH2). ESI-MSm/z: 356.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C23H28Cl4N4(%): C 55.00, H 5.62, N 11.15; found: C 54.79, H 5.53, N 11.23.

4c:收率72.1%, 白色固体.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.62 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.17 (t, 2H, 2×Ar-H,J=6.0 Hz), 8.05 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.95 (t, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 7.85 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz) 7.71 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 4.85 (s, 4H, 2×CH2), 3.66 (t, 4H, 2×CH2,J=6.0 Hz), 3.51～3.47(m, 4H, 2×CH2), 3.40～3.36 (m, 4H, 2×CH2). ESI-MSm/z: 398.0(M-4HCl+H)+; Anal. calcd for C26H34Cl4N4(%): C 57.36, H 6.30, N 10.29; found: C 57.41, H 6.25, N 10.58.

7: 收率75.4%, 白色固体.1H NMR(D2O, 400 MHz)δ: 8.59 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz), 8.07 (t, 2H, 4×Ar-H,J=6.0 Hz), 7.90 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.75 (t, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 7.67 (d, 2H, 2×Ar-H,J=4.0 Hz)， 7.71 (d, 2H, 2×Ar-H,J=8.0 Hz), 4.69 (s, 4H, 2×CH2), 3.65(s, 8H, 4×CH2). ESI-MSm/z: 385.0(M-5HCl+H)+; Anal.calcd for C24H32Cl5N5(%): C 50.77, H 5.68, N 12.33; found: C 50.55, H 6.05, N 12.58.

1.3 生物活性研究

为了考察目标化合物对神经元的保护作用, 采用四氮唑(MTT)法进行体外生物活性评价, 对照品为尼莫地平[15]. 细胞培养条件: 将PC12细胞培养于添加10%胎牛血清、100 mg/L青霉素、100 mg/L链霉素的DMEM培养液中. 在37 ℃, 50% CO2饱和湿度的条件下培养, 取对数生长期细胞进行实验.

细胞毒性测试: 取对数生长期的PC12细胞7 000～8 000个/100 μL/孔加入96孔板中, 分别设为空白对照组;连二亚硫酸钠损伤组; 尼莫地平阳性对照组; 多胺类衍生物保护组. 各组分别在每孔都加90 μL的细胞液, 培养24 h贴壁后, 阳性对照组加入尼莫地平10 μL, 药物保护组依次加入浓度如下为1、5、10和50 μmol/L的多胺类衍生物(4c)溶液10 μL, 药物预处理2 h后, 加入连二亚硫酸钠 10 μL, 作用30 min, 弃去培养液, 各组加入不完全培养基100 μL. 继续培养24 h, 加入10 μL浓度为5 g/L的MTT, 继续培养4 h, 弃上清液, 每孔加入100 μL的DMSO, 振荡20 min左右, 使结晶充分溶解, 在酶标仪570 nm波长处检测各孔吸光度OD值. 根据所得数据，按以下公式计算细胞生存率:

细胞生存率={1-[(OD对照-OD实验)/ (OD对照-OD空白)]}×100%

由统计软件求出EC50值.

2 结果与讨论

2.1 合成讨论

在制备席夫碱的过程中, 必须掌握好多胺和醛的配比. 多胺分批加入, 能够提高双席夫碱的产率. 醛和多胺的投料比一般在2∶1～2.4∶1之间, 可加热回流或者投入少量的Et3N做碱性催化剂.

2.2 目标化合物结构确认

目标化合物的1H NMR图谱中, 喹啉环的信号峰一般出现在 7.6～8.0之间, 而与喹啉母核相连亚甲基的信号峰一般是出现在 4.7左右的单峰, 有时和D2O峰重合; 多胺骨架上与氮原子相连的亚甲基的信号峰一般出现在 2.8～3.3之间. 目标化合物的质谱分子离子峰表现为M+H-nHCl，说明所合成的目标化合物与预期结果相符.

2.3 目标化合物生物活性分析

文献[2-4]曾报道喹啉衍生物具有神经元保护作用, 但体外初步活性结果显示, 目标化合物对神经元保护作用较差, 最好的也不到对照品尼莫地平的1/4(对照品在50 μmol/L的生存率为59.6%, 而化合物4c只有16.4%), 原因可能是多胺对喹啉运载能力太弱以至于目标化合物对神经元保护作用较差.

3 结论

报道了4个新的双喹啉-多胺缀合物. 这些目标化合物结构经过1H NMR、MS和元素分析确认, 同时评价了化合物对神经元细胞的保护作用. 结果表明, 4个目标化合物对神经元细胞的保护作用均较差, 提示多胺链并不能够增强喹啉对神经元细胞的保护作用.

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[责任编辑：任铁钢]

Synthesisandbiologicalactivitydeterminationofbis-quinoline-polyamineconjugates

TIAN Zhiyong1, HUANG Kai2, JI Biansheng1, ZHAO Jin1, WANG Chaojie1*

(1.InstituteofChemicalBiology,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China)

Four novel bis-quinoline-polyamine conjugates were synthesized with 1,3-propanediamine, 1,4-bytanediamine and 1,6-hexanediamine as the starting materials in order to search drugs with high activity for neuroprotection. The structure of the as-synthesized products were confirmed by nuclear magnetic resonance spectrometry and mass spectrometry as well as elemental analysis, and their protection capabitities for neuron cell were evaluated. The preliminaryinvitrophysiological activities against PC12 cell lines were also assessed. Results show that all the four as-synthesized target products exhibit poor protection capability for neuron cell, which indicates that the presence of the polyamine motif does not contribute to enhancing the protection capability of quinoline for neuron cell.

bis-quinoline; polyamine conjugates; synthesis; biological activity; determination

2014-06-20.

河南省重点科技攻关项目(072102330028).

田智勇(1968-), 男, 副教授, 研究方向为药物合成.*

, E-mail:wcjsxq@henu.edu.cn.

O 626.2

A

1008-1011(2014)05-0449-04

10.14002/j.hxya.2014.05.003