6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚类化合物的合成及其抗肿瘤活性

张晓旭，宋亚丽，刘海霞，梁国超，杨 涛，刘玉欣，杨春柳

(河北大学药学院河北省药物质量分析控制重点实验室，河北保定 071002)

脂氧合酶(LOX)首次报道于 1932 年［1］，是一种含非血红素铁的蛋白质。LOX催化产生的代谢产物与肿瘤［2］、炎症、哮喘、动脉硬化等疾病的发生和发展密切相关。根据LOX氧化花生四烯酸作用部位不同，将其命名为5-，8-，12-和15-LOX。其中，15-LOX在细胞分化、炎症反应、支气管哮喘、动脉粥样硬化及肿瘤生长中发挥重要作用［3］，尤其在诱导肿瘤细胞凋亡方面［4］。硫色满酮类化合物是一类含硫原子的具有广泛生理活性的杂环化合物［5］，有较强的抑菌活性［6］，同时它的衍生物还有很强的抗癌活性［7］。吲哚同样是很多活性分子和药物中间体的组成部分，一些吲哚衍生物表现出很好的抗癌活性［8－13］。将硫色满酮和吲哚拼接而成的6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚类化合物是一种 15-LOX 抑制剂［14］。

Scheme 1

本文以取代硫色满酮(1a～1f)和盐酸苯肼(2)为原料，经Borsche－Drechsel环化反应合成了6个6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚类化合物(3a～3f);3a～3f用间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)氧化成 5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚类化合物(4a ～4f，Scheme 1)，其结构经1H NMR，IR和HR-ESI-MS确证。对合成3的工艺进行了优化;采用MTT法初步测定了1，3和4对肺癌A549细胞的抑制作用。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SGW X-4型精密显微熔点仪(温度未校正);Bruker AVIII 600 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6或CDCl3为溶剂，TMS为内标);岛津 FT-IR-8400S IR-21型红外光谱仪(KBr压片);Bruker Apexultra 7.0T型高分辨质谱仪。

1a～1f按文献［15］方法合成;柱层析硅胶(200目～300目)，青岛海洋化工厂;其余所用试剂均为分析纯或化学纯。

1.2 合成

(1)3a～3f的合成通法

在反应瓶中加入1 1 mmol和乙醇10 mL，搅拌使其溶解;滴加2 1.2 mmol的乙醇(10 mL)溶液，滴毕，回流反应至终点(TLC监测)。反应液经硅胶柱层析［洗脱剂:A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=6∶1］纯化得淡黄色粉末3a～3f。

2-氟-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3a):产率53%，m.p.118 ℃ ～121 ℃;1H NMR(CDCl3，下同)δ:9.27(s，1H，NH)，7.63(s，1H，ArH)，7.51(d，J=8.3 Hz，1H，ArH)，7.45(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.39(d，J=8.3 Hz，1H，ArH)，7.31(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.26 ～7.24(m，1H，ArH)，7.04(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，4.24(s，2H，CH2);13C NMR δ:136.57，133.78，133.38，132.54，132.42，130.19，129.74，129.54，129.29，128.21，127.93，123.32，121.41，120.67，114.28，114.03，111.83，110.43，110.12，102.83，23.44;IR ν:3 298 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H11NSF{［M+H］+}254.043 42，found 254.043 35。

2-氯-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3b):产率67%，m.p.147 ℃ ～151 ℃;1H NMR δ:8.70(s，1H，NH)，7.57(d，J=7.9 Hz，1H，ArH)，7.48(dd，J=8.3 Hz，5.8 Hz，1H，ArH)，7.44(d，J=8.3 Hz，1H，ArH)，7.35 ～ 7.27(m，2H，ArH)，7.19(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，6.91(td，J=8.2 Hz，1.9 Hz，1H，ArH)，4.04(s，2H，CH2);13C NMR δ:137.86，136.34，134.11，132.33，128.27，128.01，126.77，126.45，124.93，123.71，119.72，119.63，112.43，105.23，23.78;IR ν:3 420 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H11NSCl{［M+H］+}270.013 87，found 270.013 87。

1，4-二氯-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3c):产率64%，m.p.146℃ ～150℃;1H NMR δ:9.47(s，1H，NH)，7.60(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.46(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.32 ～7.30(m，1H，ArH)，7.21(t，J=7.4 Hz，1H，ArH)，7.21 ～7.17(m，2H，ArH)，4.25(s，2H，CH2);13C NMR δ:136.53，136.35，131.27，130.20，128.24，128.03，127.59，127.13，124.22，123.89，120.44，118.69，111.39，110.06，23.07;IR ν:3 463 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H10NSCl2{［M+H］+}305.990 55，found 305.991 03。

2，3-二氯-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3d):产率85%，m.p.211℃ ～214℃;1H NMR δ:8.32(s，1H，NH)，7.53(d，J=7.9 Hz，1H，ArH)，7.46(s，1H，ArH)，7.45(s，1H，ArH)，7.42(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.28 ～7.24(m，1H，ArH)，7.19(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，4.25(s，2H，CH2);13C NMR δ:136.91，132.58，130.85，130.68，129.40，128.79，127.07，126.22，123.86，122.84，120.72，118.74，111.35，108.41，23.58;IR ν:3 426 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H10NSCl2{［M+H］+}305.990 55，found 305.990 17。

2，4-二氯-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3e):产率72%，m.p.177℃ ～180℃;1H NMR δ:8.25(s，1H，NH)，7.54(d，J=7.9 Hz，1H，ArH)，7.42(d，J=2.2 Hz，1H，ArH)，7.40(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.28 ～ 7.26(m，1H，ArH)，7.23(d，J=2.0 Hz，1H，ArH)，7.20(t，J=7.3 Hz，1H，ArH)，4.29(s，2H，CH2);13C NMR δ:137.32，132.60，131.23，130.90，129.71，129.58，127.61，127.46，124.05，120.77，119.75，118.87，111.32，108.57，23.60;IR ν:3 359 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H10NSCl2{［M+H］+}305.990 55，found 305.990 67。

2-甲基-3-氟-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(3f):产率55%，m.p.150℃ ～153℃;1H NMR δ:8.18(s，1H，NH)，7.53(d，J=7.8 Hz，1H，ArH)，7.39(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.25(t，J=7.6 Hz，1H，ArH)，7.21(d，J=7.4 Hz，1H，ArH)，7.18(t，J=7.2 Hz，1H，ArH)，7.04(d，J=7.6 Hz，1H，ArH)，4.22(s，2H，CH2)，2.28(s，3H，CH3);13C NMR δ:136.63，134.12，132.21，130.29，130.25，127.99，126.90，126.88，126.40，126.38，126.35，124.29，124.17，123.25，120.46，118.60，111.18，108.59，108.42，107.77，23.56，14.40;IR ν:3 414 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C16H13NSF{［M+H］+}270.074 72，found 270.074 78。

(2)4a～4f的合成通法

在反应瓶中加入3 1 mmol和二氯甲烷10 mL，搅拌使其溶解;冰浴冷却，滴加m-CPBA 2.5 mmol的二氯甲烷(10 mL)溶液，滴毕，于室温反应1 h。减压蒸除溶剂，残余物用乙酸乙酯溶解，依次用饱和食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，经硅胶柱层析(洗脱剂:A=6∶1)纯化得淡黄色粉末4a～4f。

2-氟-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4a):产率55%，m.p.160℃ ～162℃;1H NMR(DMSO-d6，下同)δ:11.97(s，1H，NH)，7.95(dd，J=8.4 Hz，5.6 Hz，1H，ArH)，7.78(dd，J=9.9 Hz，2.5 Hz，1H，ArH)，7.55(t，J=8.1 Hz，1H，ArH)，7.49(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.34(td，J=8.5 Hz，2.5 Hz，1H，ArH)，7.24(t，J=7.6 Hz，1H，ArH)，7.12(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，4.74(d，J=15.8 Hz，1H，CH2)，4.35(d，J=15.8 Hz，1H，CH2);13C NMR δ:137.67，133.81，133.18，132.68，132.62，131.11，129.67，129.61，129.30，128.38，127.74，124.02，120.42，119.59，115.08，114.93，112.43，110.85，110.69，102.90，44.24;IR ν:3 328 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H11NO2SF{［M+H］+}286.043 53，found 286.043 61。

2-氯-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4b):产率52%，m.p.234℃ ～236℃;1H NMR δ:12.13(s，1H，NH)，8.13(s，1H，ArH)，7.95(d，J=8.3 Hz，1H，ArH)，7.71(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.62(d，J=8.3 Hz，1H，ArH)，7.51(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.27(t，J=7.6 Hz，1H，ArH)，7.14(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，5.04(s，2H，CH2);13C NMR δ:138.96，137.31，134.01，131.13，128.17，127.72，126.97，126.35，124.53，123.91，120.70，119.66，112.53，106.16，48.64;IR ν:3 195 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H11NO2SCl{［M+H］+}302.014 11，found 302.013 99。

1，4-二氯-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4c):产率45%，m.p.231 ℃ ～233℃;1H NMR δ:11.60(s，1H，NH)，8.10(s，1H，ArH)，8.04(s，1H，ArH)，7.76(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.62(d，J=8.4 Hz，1H，ArH)，7.27(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，7.15(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，5.18(s，2H，CH2);13C NMR δ:137.11，137.07，136.13，133.81，133.39，133.15，131.09，129.29，128.36，124.62，120.84，119.51，113.26，105.90，50.07;IR ν:3 316 cm－1;HRESI-MS m/z:Calcd for C15H10NO2SCl2{［M+H］+}337.991 32，found 337.991 15。

2，3-二氯-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4d):产率58%，m.p.248℃ ～250℃;1H NMR δ:12.02(s，1H，NH)，8.16(s，1H，ArH)，8.08(s，1H，ArH)，7.68(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.48(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.24(t，J=7.6 Hz，1H，ArH)，7.12(t，J=7.4 Hz，1H，ArH)，4.74(d，J=15.3 Hz，1H，CH2)，4.49(d，J=15.3 Hz，1H，CH2);13C NMR δ:138.17，137.73，135.37，130.91，130.44，129.56，127.49，127.35，125.23，124.25，120.58，119.65，112.50，102.96，44.23;IR ν:3 209 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C15H10NO2SCl2{［M+H］+}337.991 32，found 337.992 01。

2，4-二氯-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4e):产率32%，m.p.245℃ ～247℃;1H NMR δ:11.70(s，1H，NH)，7.80(s，1H，ArH)，7.57(d，J=7.9 Hz，1H，ArH)，7.47(s，1H，ArH)，7.42(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.21(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，7.08(t，J=7.4 Hz，1H，ArH)，4.40(s，2H，CH2);13C NMR δ:137.78，131.72，131.29，130.91，130.68，130.55，127.32，125.73，123.87，121.47，120.22，119.41，112.07，107.57，23.24;IR ν:3 402 cm－1;HRESI-MS m/z:Calcd for C15H10NO2SCl2{［M+H］+}337.991 32，found 337.991 58。

2-甲基-3-氟-5，5-二氧-6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚(4f):产率42%，m.p.244 ℃ ～246℃;1H NMR δ:12.02(s，1H，NH)，7.79(d，J=10.5 Hz，1H，ArH)，7.49(d，J=8.2 Hz，1H，ArH)，7.41(d，J=8.6 Hz，1H，ArH)，7.37(s，1H，ArH)，7.25(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，7.12(t，J=7.5 Hz，1H，ArH)，4.97(s，2H，CH2)，2.36(s，3H，CH3);13C NMR δ:137.43，133.14，132.12，130.39，130.27，127.89，127.50，126.78，126.34，126.29，125.20，124.39，124.27，123.65，119.46，118.50，110.28，108.54，108.34，107.56，44.56，19.13;IR ν:3 476 cm－1;HR-ESI-MS m/z:Calcd for C16H13NO2SF{［M+H］+}302.075 03，found 302.074 89。

1.3 体外抗肿瘤活性测定

以DMSO为溶剂，分别将1，3和4溶解后用RPMI-1640培养液稀释至最终处理浓度。收集对数生长期的A549，用10%FBS培养液调整细胞悬液浓度，每孔100 μL接种于96孔板，使细胞浓度达到104个/孔。将96孔板放入CO2孵箱中培养12 h，加化合物，在CO2孵箱中孵育24 h;每孔加MTT 10 μL(5.0 mg·mL－1)，继续孵育4 h;弃掉培养液，每孔加入100 μL DMSO振荡至完全溶解;置酶标仪上以570 nm波长检测光密度值(重复三次)。采用IC50计算软件(LOGIT法)计算半数抑制浓度(IC50/μmmol·L－1)。

2 结果与讨论

2.1 表征

3a～3f和4a～4f的IR 分析表明，3 400 cm－1处有明显的氨基(NH2)伸缩振动的剪式双峰。

3a～3f的1H NMR分析表明，硫色满酮环的6-H(即 CH2)单峰出现在 δ 4.23 ～4.29，吲哚氨基上的氢原子单峰出现在 δ 8.18～8.32;4a～4f的1H NMR分析表明，苯环质子的吸收峰出现在δ 7.12 ～8.09;硫色满酮环的 6-H 受 5-位砜基吸电子的影响迁移至δ 4.97～5.18，以单峰形式出现;氨基氢吸收峰出现在 δ 11.60 ～12.14。

3a～3f和4a～4f在ESI-HR-MS谱中均出现明显的加合分子离子峰{［M+H］+}，可以确定其分子量。

2.2 合成

3的合成是通过Borsche－Drechsel环化反应使1和2生成吲哚五元环，同时脱去一分子氨。此反应分两步进行:第一步是1上的羰基和2上的氨基反应;第二步在盐酸催化下发生重排脱去一分子氨后生成五元环化合物3。当反应时间为2 h时，有硫色满酮苯腙衍生物大量生成，未监测到3;反应3 h后，TLC监测发现1开始转化成3，反应体系颜色也逐渐加深;反应5 h后，3的量不再增加，但仍有少量1未能完全转化。

在底物的扩展实验中发现，当苯环上带有供电子基团时，只能发生第一步反应缩合成腙而不能进一步发生重排脱氨生成目标化合物。这可能与苯环上电子云密度增加有关。

在4的合成中，利用m-CPBA将3中的硫氧化成砜。该方法与常用的AcOH/H2O2氧化体系相比，具有反应时间短，副产物少等优点。

2.3 合成3的反应条件优化

以1a与2反应合成3a为模型反应，对合成3a的反应条件进行优化，寻找最优反应条件。

(1)原料比r［n(1a)∶n(2)］

1a 1 mmol，回流反应，其余反应条件同1.2(1)，考察r对3a收率的影响，结果见表1。从表1可见，当 r=1.0 ∶1.5 时，虽然产率比 r=1.0 ∶1.2 的高，但提高得极少。综合考虑，最佳的r=1.0∶1.2。

(2)反应时间

r=1.0 ∶1.2，其余反应条件同 2.3(1)，考察反应时间对3a收率的影响，结果见表2。TLC跟踪发现，反应应5 h时反应基本完全;延长反应时间至7 h，产率没有明显提高。最佳的反应时间为5 h。

(3)盐酸用量

r=1.0 ∶1.2，回流反应5 h 后滴加浓盐酸，考察其用量对3a收率的影响，结果见表3。TLC跟踪发现，盐酸的加入量对3a产率无明显影响，说明2中的盐酸量足以催化此反应。

表1 r对3a产率的影响*Table 1 Effect of r on the yield of 3a

表2 反应时间对3a产率的影响*Table 2 Effect of reaction time on the yield of 3a

表3 盐酸用量对3a产率的影响*Table 3 Effect of hydrochloric acid amount on the yield of 3a

综上所述，合成3a的最佳反应条件为:1a 1 mmol，r=1.0 ∶1.2，回流反应 5 h(无需额外添加催化剂盐酸)，产率53%。

2.4 抗肿瘤活性

1，3和4的抗肿瘤活性结果见表4。从表4可见，12个目标化合物的 IC50值均 ＜100 μmol·L－1，均低于1a～1f。表明硫色满酮和吲哚拼接而成的15-LOX抑制剂提高了硫色满酮类化合物的抗肿瘤活性，且随着取代基的不同、取代位置不同呈现不同程度的抗肿瘤活性;其抗肿瘤活性有待进一步探究。

表4 化合物对A549的IC50Table 4 IC50values of compounds on A549

3 结论

利用Borsche－Drechsel环化反应将环己酮置换为含取代基的硫色满酮，合成了六个6，11-二氢苯并噻喃并［4，3-b］吲哚类化合物;在间氯过氧苯甲酸氧化下得到相应的砜类化合物;硫色满酮苯环上引入供电子基团，都未得到相应的产物。

抗肿瘤活性研究表明:12个目标化合物的IC50值(＜100 μmol·L－1)均低于原料 1a ～ 1f，表明硫色满酮和吲哚拼接而成的15-LOX抑制剂提高了硫色满酮类化合物的抗肿瘤活性。取代基对抗肿瘤活性的影响需进一步深入研究。

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