2-((2-氧代丙基)硒基)-N-(2,4,6-三甲基)苯甲酰胺的合成、晶体结构及抑癌活性

2022-02-19冯书晓齐凯言郭亚菲王俊岭谷广娜孙静静付龙龙

合成化学 2022年1期

冯书晓,齐凯言,郭亚菲,王俊岭,谷广娜,孙静静,付龙龙,廖源

(河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳 471023)

硒是人体所需的重要微量元素之一,在人体中通过参与硒酶合成,发挥抗氧化[1-2]、抗病毒[3]、抗炎[4]和抗肿瘤[5-6]等重要生物化学作用,与人体健康关系密切[7-9]。从营养学角度,通过膳食摄入富硒的食物或者含硒药物预防和减少癌症发生的作用已被明确写入教科书[10-12]。关于含硒化合物在抑制肝癌[13]、肺癌[14]、乳腺癌[15]及结肠癌[16]等肿瘤细胞的显著效果也经常被报道[17]。尤其以依布硒啉(Ebselen)和乙烷硒啉(BBSKE)为主的含硒药物开发已经成为金属有机药物研究工作者关注的兴趣点[18-19]。本课题组近年来围绕硒啉结构特征,设计并合成了一系列硒啉和开环硒啉衍生物[20-22],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(即做溶剂又做反应物),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2,4,6-三甲基苯胺,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-(2,4,6-三甲基)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[23]方法合成；2,4,6-三甲基苯胺(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)加入到25 mL的圆底烧瓶中,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59 %,m.p.174～176 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:9.75(s,1H),7.98(d,1H),7.80(d,1H),7.59(d,1H),7.55～7.50(m,1H),7.45(m,1H),7.35(m,1H),3.82(d,J=11.1 Hz,2H),2.26(s,3H),2.24(s,3H),2.19(s,6H);13C NMR(101 MHz,DMSO)δ:204.94,167.13,137.06,136.02,135.71,133.32,132.64,131.91,130.10,128.83,128.47,126.05,125.53,35.71,28.90,28.62,21.02,18.53;HR-MS(ESI)m/z:calcd for C19H21NO2Se{[M+H]+}375.0738,found 375.0741。

1.3 晶体结构测定

在293 K下,选取形状规则,尺寸大小为0.287×0.066×0.064 mm的晶体样品,置于Oxford Xcalibur,Eos,Gemini Ultra diffractometer上收取衍射数据,用石墨-单色Cu-Kα(λ=1.54184 nm)为X-射线源,在3.78°≤θ≤67.039°内共收集数据6567个,其中3182[Rint=0.0298,Rsigma=0.0402]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[24-25]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Table 1 Crystallographic data and structural refinement summary for compound 3

1.4 体外活性测试

采用MTT法测试了标题化合物在100 mg/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

由于化合物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-位与化合物1中的硒氯键先发生亲核取代,生成中间体2-((2-氧代丙基)硒基)苯甲酰氯,然后再与2,4,6-三甲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。

表2 3的主要键长和键角Table 2 Selected bond lengths and angle of 3

图1 3的晶体结构Figure 1The crystal structure of 3

图2 3的晶体结构及氢键Figure 2Crystal structure and the hydrogen bonds of 3

表3 3的氢键Table 3 Hydrogen bonds of 3

图3 3的晶胞堆积图Figure 3The packing structure of 3

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21.31±1.04%,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],对该类型化合物的抗细胞增殖机理需要进一步研究。