羟基哌啶酮抗肿瘤药物的结构及抗肿瘤活性研究

王青龙，王素文，侯桂革，王春华，孙居锋

(滨州医学院， 山东 烟台 264003)

科研与开发

羟基哌啶酮抗肿瘤药物的结构及抗肿瘤活性研究

王青龙，王素文，侯桂革，王春华，孙居锋

(滨州医学院，山东烟台264003)

通过X-ray单晶衍射表征药物(3E,5E)-N-苄基-3,5-二(4-羟基苯亚甲基)-4-哌啶酮盐酸盐(A)的结构。A (C26H24ClNO3, Mr=433.91)结晶在triclinic晶系，P-1空间群，a = 9.8813(4), b = 11.1292(4), c = 12.9552(5) Å, α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°, γ = 107.353(3)°,U=1248.93(8)Å3, Z = 2。CCK-8法评价其对A549、SGC-7901、HePG2、Hela、K562等肿瘤细胞系的抗肿瘤活性及对正常细胞HUVEC的细胞毒性。结果显示，A对SGC7901、K562和Hela的活性较好，其中对K562的抑制活性最好，IC50= 7.86μM。并且对正常细胞HUVEC的细胞毒性较小。

α,β-不饱和酮；抗肿瘤；单晶结构

α,β-不饱和酮结构单元是姜黄素及其衍生物的有效药效团，能够与巯基发生有效的烷基化反应[1-4]，表现出较强的抗肿瘤活性。而具有双α,β-不饱和酮药效团的衍生物则能够与巯基发生两次连续的烷基化反应，受到科学家们的广泛关注，认为α,β-不饱和酮药物将是最有潜在应用价值的抗肿瘤药物之一[5-8]。但是大部分的α,β-不饱和酮药物的抗肿瘤活性和生物利用率比较低，导致其临床应用受到限制。尽管如此，孙居锋研究组[8-11]对该类化合物进行了有效的结构改造，利用环己酮或哌啶酮与芳醛发生Claisen-Schmidt缩合将两个α,β-不饱和酮药效团桥连起来，得到一系列具有良好抗肿瘤活性的3,5-二芳亚甲基-4-哌啶酮衍生物。其中候选药物(3E,5E)-N-苄基-3,5-二(4-羟基苯亚甲基)-4-哌啶酮(B)[9]对HL60表现出一定的抑制活性。为深入研究该候选药物的抗肿瘤活性，本研究通过X-Ray单晶衍射表征化合物B的盐酸盐(A)的结构，并利用CCK-8法评价A对A549、SGC-7901、HePG2、Hela、K562等肿瘤细胞系的抗肿瘤活性及对正常细胞HUVEC的细胞毒性。此外，通过共聚焦显微成像技术，实时检测K562细胞对药物A的体外的摄取情况，初步探究细胞对药物的摄取量与时间和浓度的关系。

图1 A的分子结构

1 实验部分

1.1 试剂

化合物A根据文献方法制得[9]，二甲基亚砜(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、顺铂(DDP，注射用顺铂，齐鲁制药)。

1.2 单晶测试

取化合物A的0.30×0.28×0.26 mm的单晶，粘在洗玻璃丝上，298(2) K条件下在Bruker SMART APEX CCD型单晶衍射仪上测得。CCDC:1051620,C26H24ClNO3，Mr=433.91，triclinic晶系，P-1空间群，a = 9.8813(4),b=11.1292(4), c=12.9552(5)Å,α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°, γ = 107.353(3)°,U = 1248.93(8)Å3, Z = 2.Dc = 1.154 g·cm-3,μ(Mo-Kα) = 0.178 mm-1,T=298(2) K. 4392 unique reflections [Rint=0.0000]. Final R1[with I > 2σ (I)]=0.0479, wR2(all data) = 0.1447。

1.3 抗肿瘤活性测试

选用肿瘤细胞系5种：人胃癌细胞系SGC7901、人肺癌细胞株A549、人肝癌细胞株HePG2、人慢性髓原白血病细胞K562和人宫颈癌细胞HeLa。选用正常细胞株1种：人脐静脉内皮细胞HUVEC。CCK-8法[8]实验：取细胞1×104/100μL，接种于96孔培养板内，37℃条件培养24h， 20 L不同浓度的A加入，继续培养48h，然后每孔加入10 μL的CCK-8溶液，37 ℃孵育4h，酶标仪检测450 nm处的吸光度，计算IC50值。A的浓度分别是200、100、10、1、0.1、0.01 μg/mL。阳性对照药DDP，浓度分别是200,20,2.0,0.20,0.020 μg/mL。

2 结果与讨论

2.1 结构分析

本研究中，A溶于甲醇溶液后置于室温下结晶得到块状晶体，A结晶在triclinic晶系，P-1空间群。扭转角θC4-C6-C7-C8 = -21.7(4)° 和θC11-C13-C14-C16 = 15.4(4)°，因此化合物表现为E, E构型。据文献报道，该类化合物均以E, E构型为最稳定的构型[8，12]。从而导致哌啶酮两侧的两个芳基苯环基本共面，它们之间的二面角只有5.74(5)°。哌啶酮N上的苄基取代基为A的辅助药效团，它与哌啶酮环的二面角较大，为51.207(67)°，而与分子两侧的芳环间的二面角却只有36.789(80)°和34.887(71)°。有趣的是，A分子中氮原子上形成了盐酸盐，从而导致该分子在水中有一定的溶解度，而在非极性溶剂如丙酮、乙醚中溶解度较差。如图1所示，游离的氯离子通过氢键作用将A链接起来，形成沿晶体学b轴的一维链状结构。具体地，氯原子分别与O-H和N-H形成N1-H1···Cl1 和O2-H2···Cl1氢键，与C9-H9和C20-H20形成两组非经典氢键C9-H9B···Cl1和C20-H20B···Cl1，另外，一维链状结构中，还有一组分子间氢键，C20-H20A···O2。具体的氢键键长和键角列于表1中。

图2 (a) A的分子结构; (b)通过分子间氢键连接成的一维链状结构

表2 A的抗肿瘤活性和细胞毒性

2.2 抗肿瘤活性及细胞毒性分析

如表2得知，A对A549、SGC7901、K562、Hela、HePG2等肿瘤细胞均具有显著的抑制活性。以DDP作为对照，药物对不同的肿瘤细胞系呈现出不同的抑制活性，药物A对SGC7901、K562和Hela的抑制活性较好， IC50值小于20 μM，均优于DDP。其中对人慢性髓原白血病细胞K562的抑制活性最好， IC50=7.86 μM。而对A549和HePG2表现出较弱的抑制活性。为验证A对正常细胞的细胞毒性，我们选择人脐静脉内皮细胞HUVEC细胞来进一步测试。如表2所示，对HUVEC的毒性IC50值为29.32 μM，大于对照组DDP的细胞毒性(32.77 μM)，说明A对HUVEC有一定的毒性。但远小于对肿瘤细胞系的毒性作用。结果显示，A对部分肿瘤细胞系有较好的抗肿瘤活性，特别是K562，但对正常细胞的毒性较小，说明A作为抗肿瘤药物的候选药物，具有潜在的应用价值。

3 结论

本文报道了 (3E,5E)-N-苄基-3,5-二(4-羟基苯亚甲基)-4-哌啶酮盐酸盐(A)的单晶结构。CCK-8法评价药物对SGC7901、K562和Hela的抑制活性较好，并且对HUVEC的毒性较小。该研究为开发自主知识产权的新型抗肿瘤候选药物提供了有利素材。

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(本文文献格式：王青龙，王素文，侯桂革，等.羟基哌啶酮抗肿瘤药物的结构及抗肿瘤活性研究[J].山东化工，2017，46(16)：1-2,4.)

Structure and Antitumor Activities of Hydroxy-Substituted Piperidone Antitumor Drugs

Wang Qinglong，Wang Suwen，Hou Guige，Wang Chunhua，Sun Jufeng*

(School of Pharmacy，Binzhou Medical University，Yantai 264003，China)

(3E,5E)-N-benzyl-3,5-bis(4-hydroxybenzylidene)-4-Piperidone (A) was characterized by X-ray diffractometer. A (C26H24ClNO3,Mr=433.91) belongs to the triclinic system, space group P-1 with a = 9.8813(4), b = 11.1292(4), c = 12.9552(5) Å, α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°,γ=107.353(3)°,U=1248.93(8) Å3, Z=2. The antitumor activities against human neoplastic cell lines A549, HePG2, MCF-7, SGC-7901, OVCA-433 and the cytotoxicity for HUVEC cell lines by CCK-8 method were subsequently evaluated. The antitumor activities against SGC7901, K562 and Hela were better with the lower cytotoxicity against HUVEC cell, while the best one was K562 cells, which IC50=7.86 μM.

α,β-unsaturated ketone; antitumor; single-crystal structure

TQ463;R914

：A

：1008-021X(2017)16-0001-02

2017-06-11

山东省自然科学基金(No. ZR2014BL008)，烟台市科技计划(2015WS010)

王青龙，硕士研究生，研究方向：药物合成与活性评价；通信作者：孙居锋，女，硕士，副教授，研究方向：药物合成与活性评价。