异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物的合成及其抗白血病细胞增殖活性

卢 玉, 黎 峥, 田民义, 刘雄利, 张 敏

(贵州大学 西南药食两用资源开发利用技术国家地方联合工程研究中心，贵州 贵阳 550025)

根据药物设计的活性骨架拼接和迁越原理[1]，两种或以上天然产物骨架的拼接是开发潜在药物分子的一种有效的策略。因此，构建基于天然产物优势骨架导向的以及含有三维空间立体结构的复杂小分子在药物活性研究中具有重要的意义。色满酮骨架也普遍存在天然产物和药物分子中。例如: 天然产物分子elaeocarpine， tephrosin和12a-hydroxy-a-toxicarol共享一个色满酮骨架单元，这些化合物在解除病痛、经济发展中起着重大作用[2-4]。螺环氧化吲哚广泛存在天然产物和合成药物分子中[5-7]，例如，天然产物活性小分子Satavaptan 表现明显的生物活性。异噁唑基团也普遍存在于天然产物和药物分子中[8-11]。如Cloxacillin, Muscimol, Isoxicam和Leflunomide等，吸引了许多化学工作者及医药化学团队的广泛关注，在生物制药领域有重要应用价值。因此，将异噁唑和色满酮骨架拼接到螺环氧化吲哚骨架上，合成一系列具备潜在生物活性的异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物，可以为生物活性筛选提供物质基础，对药物的筛选和制药行业具有重要的应用价值。

Scheme 1

以色酮-氧化吲哚C3合成子1与硝基异噁唑苯乙烯2，在相转移催化剂碱性作用下，色酮-氧化吲哚C3合成子1与硝基异噁唑苯乙烯2首先发生γ-位区域选择性Michael加成，再发生分子内Michael加成环化反应，获得合成了8个新颖的异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物3a～3h，产率42%～58%，dr值>20/1, 其结构经1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，该化合物骨架含有连续5个立体中心，其中包含一个螺环季碳中心，可以为生物活性筛选提供物质基础。采用MTT法研究了3a～3h对人白血病细胞(K562)的体外抗增殖活性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

WRS-1B型数字熔点仪；Bruker-400 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标); MicroTMQ-TOF型高分辨质谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成(以3a为例)

在反应管中依次加入氧化吲哚-色酮合成子1a44.5 mg(0.10 mmol)，(E)-硝基异恶唑烯烃化合物2a38.7 mg(0.15 mmol)，催化剂TBAB 6.44 mg(20 mol%， 0.02 mmol),催化剂Na2CO31.59 mg(15 mol%， 0.15 mmol) 和1.0 mL二氯甲烷溶液，室温中搅拌反应3 d(TLC检测)。粗品经硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)= 8/1)]纯化得化合物3a33.0 mg。

用类似的方法合成3b～3h。

3a: 白色固体，产率47%, m.p.136.8～137.2 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.20(s, 3H), 2.23(s, 3H), 2.50(s, 3H), 3.71(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.65(d,J=16.0 Hz, 1H), 4.80～4.87(m, 2H), 5.30(d,J=16.0 Hz, 1H), 5.46～5.52(m, 1H), 6.52(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.63(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.69～6.72(m, 1H), 6.80(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.96～7.00(m, 2H), 7.04(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.22～7.26(m, 1H), 7.33～7.36(m, 2H), 7.42～7.45(m, 1H), 7.50(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.61(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.82(s, 1H);13C NMRδ: 10.2, 18.8, 20.0, 44.0, 44.5, 50.4, 52.7, 58.3, 83.9, 109.2, 113.5, 119.1, 121.3, 121.4, 121.9, 125.7, 126.0, 126.4, 126.6, 127.0, 127.8, 128.4, 128.8, 130.5, 131.3, 134.3, 136.4, 136.7, 137.5, 142.8, 155.1, 159.5, 170.2, 177.4, 187.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C38H30N3O6BrNa{[M+Na]+} 726.1210, found 726.1213。

3b: 白色固体,产率55%, m.p. 112.1～112.5 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.23(s, 3H), 3.78(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.67～4.77(m, 2H), 5.23～5.29(m, 2H), 5.59～5.65(m, 1H), 6.53(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.64(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.70～6.73(m, 1H), 6.88(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.97～7.01(m, 1H), 7.16～7.35(m, 7H), 7.47(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.68(d,J=2.4 Hz, 1H), 7.82～7.84(m, 1H);13C NMRδ: 10.3, 43.9, 45.0, 50.1, 53.0, 57.9, 83.1, 109.2, 118.8, 125.6, 126.3, 126.6, 127.1, 127.8, 128.3, 129.0, 142.7, 154.9, 159.0, 169.7, 177.3, 187.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C36H25N3O6Cl2Na{[M+Na]+} 688.1013, found 688.1012。

3c: 白色固体,产率45%, m.p.239.7～240.1 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.22(s, 3H), 2.55(s, 3H), 3.75(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.69(d,J=16.0 Hz, 1H), 4.84～4.92(m, 2H), 5.30(d,J=16.0 Hz, 1H), 5.50～5.56(m, 1H), 6.52(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.64(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.69～6.73(m, 1H), 6.89～6.99(m, 3H), 7.13～7.15(m, 2H), 7.21～7.26(m, 2H), 7.32～7.38(m, 3H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.73～7.76(m, 2H);13C NMRδ: 10.3, 19.0, 43.9, 44.8, 50.5, 53.0, 58.7, 83.8, 109.1, 117.1, 120.8, 121.3, 121.4, 125.8, 126.3, 126.4, 126.5, 126.8, 127.8, 129.6, 134.9, 155.1, 160.5, 170.4, 177.6, 188.9; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C37H29N3O6Na{[M+Na]+} 634.1949, found 634.1948。

3d: 白色固体，产率57%, m.p.84.9～85.3 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.02(s, 3H), 2.25(s, 3H), 3.79(d,J=13.2 Hz, 1H), 4.68～4.76(m, 2H), 5.20～5.30(m, 2H), 5.62～5.68(m, 1H), 6.39(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.44(s, 1H), 6.76～6.78(m, 1H), 6.91～6.95(m, 2H), 7.15～7.24(m, 2H), 7.27～7.41(m, 5H), 7.47(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.73～7.75(m, 1H), 7.85～7.87(m, 1H);13C NMRδ: 10.2, 19.8, 43.8, 45.1, 50.2, 53.3, 58.0, 82.9, 108.8, 117.1, 126.3, 126.5, 127.1, 127.8, 128.2, 128.6, 128.9, 134.4, 135.0, 154.9, 160.5, 170.1, 177.4, 188.9; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C37H28N3O6ClNa{[M+Na]+} 668.1559, found 668.1563。

3e: 白色固体，产率48%, m.p.284.5～284.9 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.35(m, 3H), 2.24(s, 3H), 3.67(d,J=13.6 Hz, 1H), 3.78～3.83(m, 2H), 4.71(d,J=10.4 Hz, 1H), 4.90～4.95(m, 1H), 5.59～5.65(m, 1H), 6.61(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.72(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.75～6.79(m, 1H), 6.90～6.94(m, 2H), 7.00～7.04(m, 1H), 7.11～7.17(m, 2H), 7.20～7.25(m, 1H), 7.36～7.39(m, 1H), 7.67～7.69(m, 2H);13C NMRδ: 10.3, 11.0, 34.2, 42.0, 48.9, 52.9, 58.3, 81.2, 107.9, 115.0(d,JCF=22.0 Hz), 117.0, 120.5, 120.9, 121.0, 121.6, 124.1, 126.2, 126.3, 128.0, 128.4, 135.0, 142.6, 154.9, 160.3(d,JCF=246.1 Hz), 161.4, 170.0, 176.6, 188.9;HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6FNa{[M+Na]+} 576.1541, found 576.1538。

Scheme 2

3f: 白色固体，产率58%, m.p.97.8～98.4 ℃， >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.36(m, 3H), 2.25(s, 3H), 3.73(d,J=13.2 Hz, 1H), 3.79～3.84(m, 2H), 4.67(d,J=10.0 Hz, 1H), 5.22～5.27(m, 1H), 5.54～5.60(m, 1H), 6.62(d,J=7.6 Hz, 1H), 6.72～6.79(m, 2H), 6.89～6.93(m, 2H), 7.07～7.15(m, 2H), 7.32～7.38(m, 2H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.65～7.68(m, 1H), 7.86(d,J=7.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.3, 11.1, 34.2, 47.8, 50.1, 53.1, 58.1, 83.3, 107.9, 117.1, 120.5, 120.8, 121.1, 121.7, 126.1, 126.2, 127.7, 127.9, 128.4, 128.5, 132.3, 135.0, 154.9, 160.5, 170.0, 176.8, 189.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0741。

3g: 白色固体，产率46%, m.p.118.3～118.7 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 1.32～1.36(m, 3H), 2.25(s, 3H), 3.62(d,J=13.2 Hz, 1H), 3.78～3.84(m, 2H), 4.43～4.49(m, 1H), 4.64(d,J=10.8 Hz, 1H), 5.50～5.56(m, 1H), 6.58(d,J=7.2 Hz, 1H), 6.71～6.79(m, 2H), 6.91～6.95(m, 2H), 7.12～7.15(m, 1H), 7.19～7.22(m, 2H), 7.37～7.40(m, 2H), 7.49(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.63(s, 1H), 7.68(d,J=7.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 10.3, 11.0, 34.3, 49.1, 49.8, 52.8, 58.5, 81.6, 108.0, 117.0, 120.5, 121.0, 121.5, 125.5, 126.3, 128.5, 129.9, 130.3, 130.5, 135.1, 138.5, 155.1, 160.3, 169.8, 176.6, 188.7; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0745。

3h: 白色固体，产率42%, m.p.136.8～137.2 ℃, >20/1dr;1H NMRδ: 2.25(s, 3H), 2.51(s, 3H), 3.29(s, 3H), 3.64(d,J=13.1 Hz, 1H), 4.70(d,J=10.8 Hz, 1H), 4.80～7.83(m, 1H), 5.40～5.45(m, 1H), 6.59～6.61(m, 1H), 6.73～6.80(m, 3H), 6.96(s, 1H), 7.00～7.03(m, 2H), 7.13～7.17(m, 1H), 7.42～7.45(m, 1H), 7.58～7.60(m, 1H), 7.78(s, 1H);13C NMRδ: 10.8, 18.7, 24.7, 45.2, 51.2, 51.6, 59.2, 84.8, 106.9, 113.7, 119.2, 121.5, 121.7, 125.6, 126.2, 127.1, 128.6, 128.8, 130.7, 131.0, 136.7, 136.7, 137.4, 142.5, 156.1, 157.5, 170.3, 176.2, 188.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C31H24N3O6BrNa{[M+Na]+} 636.0741, found 636.0741。

1.3 体外抗肿瘤细胞增殖活性

采用MTT法[12-15]测试了3a～3h对K562(人白血病细胞)的体外抗细胞增殖活性, 以顺铂为阳性对照药。

2 结果与讨论

2. 1 合成

通过对底物扩展，发现该反应在相转移催化剂强碱性的作用下，产率普遍不高。采取降低催化剂的碱性，产率更低。并且，反应时间延长也未提高产率。主要因为该反应存在一些的副产物的产生。

值得一提的是，虽然在许多情况下产率仅仅为中等水平，但这种方法可以快速获得结构上有趣的异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物，该化合物骨架含有连续5个立体中心，其中包含一个螺环季碳中心，可以为生物活性筛选提供化合物源。

2.2 反应机理

基于实验结果和文献[16-17]，推测的可能反应机理如下：在相转移催化剂碱性作用下，色酮-氧化吲哚C3合成子1与硝基异噁唑苯乙烯2首先发生γ-位区域选择性Michael加成，再发生分子内Michael加成环化反应, 得目标产物异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物3(Scheme 2)。

2.3 抗肿瘤细胞增殖活性

表1为3a～3h对K562的体外抗细胞增殖活性。由表1可见，化合物3b,3d,3f和3g对K562细胞增殖具有一定的抑制活性, 由于在已有的8个活性数据中，很难总结其抗细胞增殖构效关系，但可说明异噁唑色满酮螺环氧化吲哚类骨架可以作为先导化合物骨架进一步研究。

表1 3a～3h的体外抗肿瘤活性

3 结论

合成了8个新颖的异噁唑色满酮拼接螺环氧化吲哚类化合物3a～3h，产率42%～58%，dr值>20/1, 其结构经1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，该化合物骨架含有连续5个立体中心，其中包含一个螺环季碳中心，可以为生物活性筛选提供化合物源。采用MTT法研究了3a～3h对人白血病细胞(K562)的体外抗细胞增殖活性。结果表明：化合物3b,3d,3f和3g对K562增殖具有一定的抑制活性, 说明异噁唑色满酮螺环氧化吲哚类骨架可以作为先导化合物骨架进一步研究。