2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(4-乙基苯基)苯甲酰胺的合成、晶体结构及抑癌活性

2021-08-13齐凯言冯书晓郭亚菲王俊岭谷广娜孙静静付龙龙马军营

合成化学 2021年6期

齐凯言, 冯书晓, 郭亚菲, 王俊岭, 谷广娜, 孙静静, 付龙龙, 廖源, 马军营

(河南科技大学化工与制药学院，河南洛阳 471023)

硒是人体必需的微量元素之一，它在人体中可掺入蛋白质合成形成硒蛋白酶或硒酶，主要参与人体的抗氧化[1-2]、抗病毒[3]、抗炎[4]和抗肿瘤[5-6]等生理和病理过程，在维持人体健康方面具有重要作用[7-9]。摄入含硒的食物或者含硒药物能够达到预防和减少癌症发生的效果[10-12]。近年来，研究人员发现有机硒对肝癌[13]、肺癌[14]、乳腺癌[15]及结肠癌[16]等多种肿瘤有显著抑制作用[17]。尤其是以依布硒啉(Ebselen)和乙烷硒啉(BBSKE)为主的硒啉类有机硒抗癌药物，成为了研究者关注的热点[18-19]。本课题组围绕依硒啉类母核结构，设计并合成了一系列依布硒啉衍生物[20]，并对其结构类似物和潜在生物活性予以重点关注，以期获得结构新颖的新型有机硒抗癌药物小分子。

本文在合成系列硒啉类衍生物的过程中，尝试以2-氯硒基苯甲酰氯(1)为原料，通过改变加料顺序，首先加入无水丙酮溶液(既作溶剂又作反应物)，丙酮优先亲核取代硒氯键，生成中间体2-((2-氧代丙基)硒基)苯甲酰氯；之后加入4-乙基苯胺，再次亲核取代酰氯位点，反应合成了一种结构新颖的硒啉开环化合物2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(4-乙基苯基)苯甲酰胺(3, Scheme 1)，其结构经1H NMR、13C NMR、 HR-MS(ESI)和XRD表征，并采用MTT法初步测试了化合物对食管癌细胞(EC109)的体外抗增殖能力。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

RD-II型熔点仪；Bruker Avance 400 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Waters Q-Tof MicroTM型高分辨质谱仪；Oxford diffraction Xcalibur型X-射线单晶衍射仪。

1按文献[21]方法合成；4-乙基苯胺(2)，阿拉丁公司；其余所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

在0 ℃～rt下，将2-氯硒基苯甲酰氯(1)0.2540 g(1 mmol)加入25 mL圆底烧瓶中，加入丙酮5 mL，搅拌反应30 min。加入20.2424 g(2 mmol)，继续反应12 h。加入10 mL水，静置过夜，析出淡黄色固体，过滤，滤饼真空干燥后经硅胶柱层析(洗脱剂：A=石油醚/乙酸乙酯=3/1，V/V)纯化得化合物3。3溶于乙酸乙酯溶液中，室温放置15 d得单晶。

3： Rf=0.31(洗脱剂：A=3/1)，收率79 %，m.p.155～157 ℃;1H NMRδ: 10.33(s, 1H), 7.72(d,J=7.2 Hz, 1H), 7.61(dd,J=13.0 Hz, 8.2 Hz, 3H), 7.45(td,J=7.6 Hz, 1.6 Hz, 1H), 7.38～7.31(m, 1H), 7.19(d,J=8.4 Hz, 2H), 3.82(s, 2H), 2.51(s, 2H), 2.22(s, 3H), 1.18(t,J=7.6 Hz, 3H);13C NMRδ: 204.81, 166.85, 139.77, 137.11, 136.50, 132.29, 131.43, 130.34, 128.79, 128.35, 126.12, 120.63, 35.86, 28.72, 28.13, 16.24; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C18H19NO2Se{[M+H]+}361.0581, found 361.0583。

1.3 晶体结构测定

在293 K下，选取形状规则，尺寸为0.2916 mm×0.0927 mm×0.0658 mm的晶体样品，置于衍射仪上，用石墨-单色Cu-Kα(λ=1.54184 nm)为X-射线源，在4.891°≤θ≤67.057°收集6160个数据，其中3006[Rint=0.0309,Rsigma=0.0420]个衍射点用于晶体结构解析，并且经过吸收校正。晶体结构解析和结果修正由SHELXL[22-23]软件包完成，全部氢原子均采用直接法获得，非氢原子坐标和各向异性温度因子均采用全矩阵最小二乘法对F2进行精修。化合物3的主要晶体学数据列于表1。

表1 3的主要晶体学参数

1.4 体外活性测试

采用MTT法测试了标题化合物在100 g/mL浓度下，对食管癌细胞(EC109)体外作用24 h的抑制率。

2 结果与讨论

2.1 合成

反应采用“一锅法”的合成方法。由于1具有硒氯-酰氯两个亲电能力微弱差异的基团，因此可以通过切换投料的顺序可以得到不同结构的化合物。首先，让丙酮作为反应初始的亲核试剂和溶剂，使丙酮的α-位与1中的硒氯键先发生亲核取代反应，生成中间体2-((2-氧代丙基)硒基)苯甲酰氯，然后再与4-乙基苯胺的氨基发生反应得到目标产物。

2.2 晶体结构解析

化合物3的部分键长与键角数据和氢键的数据见表2和表3；晶体结构图、氢键连接图和分子堆积图见图1～3。

图1 3的晶体结构

图2 3的晶体结构及氢键

图3 3的晶胞堆积图

表2 3的主要键长和键角

表3 3的氢键

2.3 抑癌活性

表4为3对食管癌EC109细胞的抑制活性。由表4可知，3对食管癌EC109细胞作用24 h的抑制率为14.94 %，与依布硒啉(Ebselen)的抑制作用无显著性差异，与阳性对照药物5-氟尿嘧啶(5-FU)比较有显著性差异，说明标题化合物和Ebselen的作用相似，硒作为体内硒蛋白/硒酶的活性中心，具有较低的细胞毒活性。需要值得注意的是，有报道显示依布硒啉等有机硒化合物随着给药时间的延长，细胞毒性呈上升趋势[1]，需要在进一步的研究中予以确认。