说明书6-烷氧基茚并喹啉酮类化合物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一类6-烷氧基茚并喹啉酮类化合物及其制备方法、组合物。本发明还涉及该类化合物在用于制备抗肿瘤药、抗病毒药或抗真菌药中的用途。该类化合物对人肺癌、肝癌、乳腺癌、结肠癌、白血病、黑色素瘤、卵巢癌、肾癌、前列腺癌、中枢神经系统癌症等多种肿瘤细胞均表现出良好的广谱抑制活性。
背景技术
据世界卫生组织报告，2012年全球癌症患者和死亡病例都在不断增加，在肝癌、食道癌、胃癌和肺癌等恶性肿瘤中，中国新增病例和死亡人数均居世界首位。其中，肺癌仍是最普遍和最致命的的癌症，2012年约新增180万患者并导致150万人死亡，中国约占此类病例的1/3以上。
拓扑异构酶I（TopoisomeraseI,Top1）是传统的抗肿瘤药物靶点，该酶参与DNA复制、转录、重组、修复的全过程，多种肿瘤细胞尤其是肺癌、胃癌、结肠癌、卵巢癌等Top1的含量明显高于正常细胞。
Top1抑制剂主要是Top1“毒剂”，而不是Top1酶催化活性的抑制剂，这是因为Top1-DNA切割复合物在药物的作用下，会转变成DNA损伤形式。其具体过程是：在亲核性进攻形成酪氨酰-DNA磷酸二酯键（Top1-DNA切割复合物）过程中，抑制剂嵌入到该Top1-DNA切割复合物中，从而形成Top1-DNA-抑制剂的三元复合物。该三元复合物的稳定存在，阻止了正常DNA解旋过程中的再连接环节，从而导致了DNA复制过程受阻，并进而导致肿瘤细胞的凋亡。喜树碱是经典的Top1抑制剂，其衍生物拓扑替康、伊利替康现已经被FDA批准上市，但是该类化合物存在如：体内代谢不稳定、对Top1突变的细胞产生耐药性，以及具有多药耐药性等缺点。
为了克服喜树碱类Top1抑制剂的不足，非喜树碱类Top1抑制剂已经成为目前研究的热点。目前的研究主要集中在美国普渡大学Cushman课题组研究的茚并异喹啉酮类Top1抑制剂。经研究，茚并异喹啉酮类化合物具有如下优势：（1）该类化合物是人工合成的，并且化学性质稳定；（2）该类化合物与Top1-DNA的结合位点不同于喜树碱，这也就表明其具有不同的肿瘤细胞基因靶点；（3）该类化合物所形成的Top1-DNA-药物的三元复合物相比与喜树碱所形成的更加稳定，这也就克服了喜树碱类药物临床作用需要延长滴注时间的缺陷；（4）该类化合物基本上不是ABCG2和MDR-1的底物，这也就使其克服了多药耐药的性质。目前，NSC725776，NSC724998已经入临床I期研究，显示了良好的治疗潜力。
研究表明，作用机制相同而结构类型不同的化合物，有望具有不同的抗肿瘤谱。为了寻找更好的Top1抑制剂，特别是针对中国人发病率较高的肺癌、肝癌、乳腺癌等的有效药物，仍然有必要寻找新型的Top1抑制剂。在前期研究中，本课题组设计、合成了一类茚并喹啉酮骨架的Top1抑制剂，显示了较好的抑酶和细胞毒活性，特别是对Top1上关键功能残基Arg364突变的细胞系，仍然显示了良好的抗肿瘤活性。继续围绕该类化合物进行结构优化研究，本研究发现了活性更好的化合物。
发明内容
本发明目的是为了提供一类新型茚并喹啉酮类化合物或其药学上可接受的盐。本发明同时公开了该类化合物的制备方法、医疗用途和组合物。
在本发明的第一方面，提供了一种通式(I)所示的茚并喹啉酮类化合物或其药学上可接受的盐、溶剂化物、前体药物或多晶型物：
(I)
式中，
R1为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷氧基；c)卤素；
R2、R3独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链或支链烷基；b)C1-8的直链或支链烷氧基；d)卤素；
R4为-(CH2)mR5，其中m为2-4，R5可为饱和或不饱和的含氮杂环或-NR6R7，其中R6、R7分别独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。
在另一优选例中，如上所述的化合物，R1为甲氧基或溴中的任一种。
在另一优选例中，如上所述的化合物，R2为甲基、卤素、甲氧基或氢中的任一种。
在另一优选例中，如上所述的化合物，R3为甲氧基或氢中的任一种。
在另一优选例中，如上所述的化合物，R4的m为2-3，R5可为饱和或不饱和的5-6元含氮杂环或-NR6R7，其中R6、R7独立地为下列基团中的任一类：a)氢；b)C1-8的直链与支链的烷基。
在另一优选例中，所述化合物为化合物1-31。
在本发明的第二方面，提供了一种组合物，它含有安全有效量的本发明第一方面所述的化合物或其药学上可接受的盐及药学上接受的载体。
在另一优选例中，所述的组合物为药物组合物。
在本发明的第三方面，提供了第一方面所述的化合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药、抗真菌药或抗病毒药物中的用途。
在另一优选例中，所述的肿瘤为非小细胞肺癌、乳腺癌或肝癌。
在本发明的第四方面，提供了第一方面所述的化合物的制备方法，包括下列步骤：在惰性溶剂中，碱性条件下，将式(II)化合物与R4OH进行反应，从而形成式(I)化合物:
式中，R1、R2、R3、R4的定义如上所述。
在另一优选例中，所述反应在碱性条件(例如，在碳酸钠、碳酸钾、和/或氢化钠等碱存在下)下进行。
在另一优选例中，反应时间为0.5-24小时。
在另一优选例中，所述的惰性溶剂包括：DMF、DMSO或其组合。
在另一优选例中，式(II)化合物可以由取代靛红和各种取代的苯乙酸在醋酸钠存在的条件下高温缩合，继而在POCl3中氯代，最后在AlCl3催化下发生关环反应。
本发明涉及的药用组合物，含有安全有效量的上述目标化合物及药学上可接受的载体。可以是固体形式或是液体形式，所述的药物剂型可以是片剂、胶囊、粉末剂、颗粒剂、混悬剂、或注射剂。当本发明化合物用于上述用途时，可与一种或多种药学上可接受的载体或赋形剂混合，如溶剂、稀释剂等，而且可以用如下形式口服给药：片剂、丸剂、胶囊、可分散的粉末、颗粒或悬浮液(含有如约0.05-5%悬浮剂)、糖浆(含有如约10-50%糖)、和酏剂(含有约20-50%乙醇)，或以外用方式给药：软膏剂、凝胶、含药胶布等，或者以无菌可注射溶液或悬浮液形式(在等渗介质中含有约0.05-5%悬浮剂)进行非肠胃给药。例如，这些药物制剂可含有与载体混合的约0.01-99%，更佳地约为0.1%-90%(重量)的活性成分。
“安全有效量”指的是：化合物的量足以改善病情，而不至于产生严重的副作用。安全有效量根据治疗对象的年龄、病情、疗程等来确定。
“药学上接受的载体”指的是：一种或多种相容性固体或液体填料或凝胶物质，它们适合人使用，而且必须有足够的纯度和足够低的毒性。“相容性”在此指代是组合物中各组份能和本发明的化合物以及它们之间相互掺和，而不明显降低化合物的疗效。药学上可接受的载体部分例子有糖（如葡萄糖、蔗糖、乳糖等），淀粉（如玉米淀粉、马铃薯淀粉等），纤维素及其衍生物（如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素钠、纤维素乙酸酯等），明胶，滑石粉，固体润滑剂（如硬脂酸钠、硬脂酸镁），硫酸钙，植物油（如豆油、芝麻油、花生油、橄榄油等），多元醇（如丙二醇、甘油、甘露醇、山梨醇等），乳化剂（如吐温类）、润湿剂（如十二烷基磺酸钠），着色剂，调味剂，稳定剂，抗氧化剂，防腐剂，无热原水等。
本发明的化合物，经抑酶活性测试，发现均是Top1抑制剂。鉴于文献报道Top1抑制剂除具有抗肿瘤活性外，还具有抗病毒及抗真菌活性。因此，本发明的化合物，也会具有抗病毒及抗真菌活性。
附图说明
图1茚并喹啉酮类化合物的结构通式。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，仅用于说明发明而不用于限制本发明的范围。下列实施中注明具体条件的实施方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
实施例1
3-甲氧基-6-(2-(二甲胺基)乙氧基)-9-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮（表1中化合物11）的合成：
(1)7-甲氧基-3-(4-甲氧基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸的合成
将6-甲氧基靛红(12g,68.12mmol)、对甲氧基苯乙酸(18.14g,119.2mmol)和醋酸钠(2.79g,34.06mmol)在研钵中充分混匀后加入250mL的三口烧瓶中，待反应温度升至170℃时，反应物呈现熔融状态，在该温度下搅拌反应约3h，TLC（乙酸乙酯：石油醚：甲酸=5:5:2d）监测，反应完全，趁热状态下加入适量配好的饱和NaOH溶液，将反应物转移至烧杯中，待反应物充分溶解于饱和NaOH溶液后，过滤，取滤液用二氯甲烷洗涤后，用稀HCl调pH值到5-6之间，过滤，取滤液，再将滤液用稀HCl调pH值到1，大量乳白色固体析出，过滤，水洗滤饼三次，取滤饼，烘干，得乳白色固体5.53g，收率为25％。
1HNMR(300MHz,DMSO)δ:11.58(s,1H),8.41(s,1H),7.53(t,J=8.5Hz,3H),7.31(d,J=8.5Hz,2H),6.81(d,J=2.4Hz,1H),6.73(dd,J=8.9,2.5Hz,1H),3.80(s,6H).
(2)2-氯基-7-甲氧基-3-(4-甲氧基苯基)喹啉-4-酰氯的合成
取250mL单口烧瓶，称量2g,5.52mmol的7-甲氧基-3-(4-甲氧基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸放入烧瓶中，再量取约25mL的三氯氧磷。放入120℃的油浴锅中加热40min，TLC（乙酸乙酯：石油醚：甲酸=5:5:2d）监控，反应完全，待冷却后，分批逐次加入之前配好的碎冰中并充分搅拌，橙色固体析出，过滤，水洗3遍，烘干，过柱（石油醚：二氯甲烷=4:1）分离，得白色纯品1.64g，收率为91.2％。
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ:8.16(d,J=8.3Hz,1H),7.87(t,J=8.3Hz,2H),7.80-7.63(m,1H),7.50(d,J=7.7Hz,2H),7.35(d,J=8.1Hz,2H).
(3)6-氯-3,9-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮的合成
取中间体2-氯基-7-甲氧基-3-(4-甲氧基基苯基)喹啉-4-酰氯(1.5g,4.6mmol)于250mL单口烧瓶中，加入适量的二氯甲烷至化合物完全溶解，冰浴下搅拌，再将研碎的三氯化铝(2.45g,18.4mmol)缓慢加入反应液中，冰浴搅拌1h后，移至室温搅拌过夜，TLC（石油醚：二氯甲烷=2:1）监控反应完全。减压蒸干反应液后反应瓶中呈黑色固体，向单口反应瓶中加入适量的冰水，橙黄色固体析出，过滤，取滤饼烘干，得橙黄色纯品1.47g，收率为98.2％。
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.67(d,J=9.0Hz,1H),7.99(d,J=8.4Hz,1H),7.31(d,J=11.2Hz,3H),7.01(d,J=8.6Hz,1H),3.95(s,3H),3.89(s,3H).
(4)6-(2-(二甲胺基)乙氧基)-3,9-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮的合成
在100mL的三口烧瓶中，称取过量的N,N-二甲胺基乙醇约15mL在80℃加热的情况下分批加入(91mg,3.99mmol)的钠丝，待金属钠与N,N-二甲胺基乙醇反应完全后，再将中间体6-氯-3,9-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮(500mg,1.33mmol)加入反应液中，加热反应约8h左右，TLC（二氯甲烷：甲醇=18:1）监控，反应完全。用水将反应液转移至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取4遍(100mL×4)，再将二氯甲烷相用饱和食盐水水洗5遍(100mL×5)，无水硫酸钠干燥，减压蒸干，过柱（二氯甲烷：甲醇=40:1），得纯品235.8mg，收率为41.5％。
实施例2-20
重复实施例1，不同点在于：使用的原料不同，从而制得的化合物1,2,6,7,11-26。具体如下：
(1)将3-溴-6-氯-9-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物1,2。
(2)将3-溴-6,9-二氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物6,7。
(3)将6-氯-3,9-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮与3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物12。
(4)将3-甲氧基-6-氯-9-氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物13,14。
(5)将6-氯-3,8-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物15,16。
(6)将3-溴-6-氯-8-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物17,18。
(7)将6-氯-9-甲基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物20,21。
(8)将3-溴-6-氯-9-甲基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物22,23。
(9)将3-甲氧基-6-氯-9-甲基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与N,N-二甲胺基乙醇，3-二甲胺基-1-丙醇反应合成化合物24,25。
(10)将6-氯-3,9-二甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮与N,N-二甲胺基乙醇反应约14h合成化合物19。
(11)将6-氯-9-甲基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮与N,N-二甲胺基乙醇反应约14h合成化合物26。
实施例21
6-(2-氨基乙氧基)-9-氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮(表1中化合物27)的合成
步骤1-5.重复实施例1，不同点在于：使用的原料不同，从而制得化合物27。具体如下：
(1)将苯胺与水合三氯乙醛、盐酸羟胺反应可合成中间体肟基-N-苯基乙酰胺。
(2)将肟基-N-苯基乙酰胺在甲磺酸催化下反应可合成中间体靛红。
(3)将靛红与对氯苯乙酸、醋酸钠反应可合成中间体3-(4-氯苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸。
(4)将3-(4-甲氧基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸与三氯氧磷反应可合成中间体化合物2-氯基-3-(4-氯基苯基)喹啉-4-酰氯。
(5)将2-氯基-3-(4-氯基苯基)喹啉-4-酰氯与三氯化铝反应可合成中间体化合物6,9-二氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮。
(6)在完全干燥的双口烧瓶中加入60%分散于石蜡油的氢化钠(61mg,1.52mmol)，再将现蒸的15mL的二氧六环以及2-羟基乙胺(74.52mg,1.22mmol)加入，在90℃加热搅拌1小时后，再将中间体6,9-二氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮(300mg,1.0mmol)加入，反应时间约24h左右，TLC（二氯甲烷：甲醇=10:1）监控，待原料大部分反应后，反应结束。待反应液冷却至室温，加入适量的水至橙黄色固体完全析出，过滤，取滤饼，烘干。将粗品用二氯甲烷等溶剂溶解后，滴加约1ml的盐酸乙醚溶液，过滤，取滤饼，再将滤饼溶于水中，加适量饱和氢氧化钠溶液，固体析出，过滤烘干，再过柱（二氯甲烷：甲醇=10:1），得纯品38.89mg，收率为12％。
实施例22-25
重复实施例21，不同点在于：使用的原料不同，从而制得化合物28-31。具体如下：
(1)将6,9-二氯-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与3-羟基丙胺、N-甲基乙醇胺反应可分别合成化合物28,31。
(2)将6-氯-9-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮分别与2-羟基乙胺、3-羟基丙胺反应可分别合成化合物29,30。
实施例26
3-溴-6-(2-(二乙氨基)乙基)-9-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮(表1中化合物3)的合成：
（1）同实施例1.
（2）3-溴-9-甲氧基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮的合成
取7-溴-3-(4-甲氧基苯基)-2-氧代-1,2-二氢喹啉-4-羧酸(4g,10.69mmol)与100mL的三口烧瓶中，再倒入PPA(23.48g,69.49mmol)，反应温度设为120℃，搅拌反应时间在1小时后，TLC（乙酸乙酯：石油醚：甲酸=5:5:2d）监测，反应完全后，迅速将反应液倒入配好的冰水中，充分搅拌冰水，大量紫黑色的固体析出，过滤，滤饼用少量饱和NaOH溶液洗三遍，再水洗三遍，滤饼烘干。采用低极性的石油醚洗，过滤，得紫黑色固体3.81g,该反应收率约为100％。
（3）3-溴-6-(2-(二乙氨基)乙基)-9-甲氧基-11H-茚并[1,2-c]喹啉-11-酮(表1中化合物3)的合成
取无水处理的DMF于100mL的三口烧瓶中，再放入称好的中间体3-溴-9-甲氧基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮(800mg,2.25mmol)和K2CO3(1.89g,13.5mmol)常温下搅拌30min后，再将原料N,N-二乙胺基氯乙烷盐酸盐(565.0mg,3.285mmol)加入反应液中，温度为70℃反应8小时，TLC（二氯甲烷：甲醇=17:1）监测，反应完全，将反应也倒入水中，二氯甲烷萃取4遍，再将有机相用饱和食盐水洗5遍，无水硫酸钠干燥，减压抽干，采用中压纯化系统过柱，得到258mg的化合物3纯品,收率为25.3％。
实施例27-31
重复实施例26，不同点在于：使用的原料不同，从而制得化合物4,5,8-10。具体如下：
(1)将3-溴-9-甲氧基-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与吡咯烷基氯乙烷盐酸盐、吗啉基氯乙烷盐酸盐反应可分别合成化合物4,5。
(2)将3-溴-9-氯-5H-茚并[1,2-c]喹啉-6,11-二酮分别与二乙胺基氯乙烷盐酸盐、吡咯烷基氯乙烷盐酸盐、吗啉基氯乙烷盐酸盐反应可分别合成化合物8-10。
本发明合成的通式(I)中目标产物的化学结构见表1。核磁氢谱、碳谱、质谱熔点系统表征了目标产物的化学结构，其具体数据见表1,2,3。
表1化合物的化学结构及质谱和熔点
NT=未测定
化合物1-31分别为实施例1-31中制备的化合物。
表2通式(I)中目标化合物的氢谱数据
表3通式(I)中部分目标化合物的碳谱数据
实施例32：体外抗肿瘤活性测试试验
1. 实验细胞株：
本实验测试的细胞株采用：A549(人肺腺癌细胞)、MDA-MB-231(人乳腺癌细胞)、SK-Hep-1(人肝癌细胞)，这些细胞株均由上海医药工业研究院药理实验室冻存和传代。
2. 样品配置：
样品均制备成盐酸盐，用DMSO(Merck)溶解后，加入PBS(-)配成1000μg/ml的溶液或均匀的混悬液，然后用含DMSO的PBS(-)稀释。阳性对照药为SF-27，阿霉素(DOX)。
3. 试验方法
本次体外细胞抗肿瘤活性实验采用MTT法。96孔板每孔加入浓度为4-5×104个/mL的细胞悬液100μL，置37℃，5%CO2培养箱内。24h后，加入样品液，10L/孔，设双复孔，37℃，5%CO2作用72h。每孔加入5mg/mL的MTT溶液20μL，作用4h后加入溶解液，100μL/孔，置培养箱内，溶解后用全波长多功能酶标仪测570nmOD值。(体外抗肿瘤活性见表3)
表3.通式(I)中目标化合物对人体肿瘤细胞的体外增殖抑制作用(μM)
DOX:阿霉素
SF-27：
从表3可知，本发明的6-烷氧基茚并喹啉酮类化合物对人肺癌、肝癌和乳腺癌显示较好的光谱抗肿瘤活性，特别是部分化合物对人肝癌细胞显示了更好的细胞毒活性，其中大部分化合物要优于阳性对照SF-27，例如6位的伯胺、仲胺侧链化合物27和31的细胞毒活性比6位叔胺侧链的SF-27提高了10倍左右。
尽管前面示例性地说明了本发明的优选实施方案，但是应该理解本发明并不局限于本文所公开的明确说明，在此保留对其进行落入所附权利要求书范围内的各种改变的权利。